MODUL PRAKTIKUM PENGUKURAN FISIS

PERCOBAAN I
SENSOR DAN PENGUKURAN

A. TUJUAN PRAKTIKUM :
1. Memahami karakteristik sensor thermal, mekanik, dan optic 2. Memahami instalasi aplikasi sensor dalam sistem pengukuran

B. TEORI DASAR
1. PENGUKURAN
William D.C, (1993), mengatakan alat ukur adalah sesuatu alat yang berfungsi memberikan batasan nilai atau harga tertentu dari gejala-gejala atau sinyal yang berasal dari perubahan suatu energi. Contoh: voltmeter, ampermeter untuk sinyal listrik; tachometer, speedometer untuk kecepatan gerak mekanik, lux-meter untuk intensitas cahaya, dan sebagainya.
Umumnya didalam pengukuran dibutuhkan instrument sebagai suatu cara fisis untuk menentukan suatu besaran (kualitas) atau variabel. Instrument tersebut membantu peningkatan ketrampilan manusia dalam banyak hal. Memungkinkan seseoraang untuk menentukan nilai dari suatu besaran yang tidak diketahui. Tanpa bantuan instrument tersebut, manusia tidaak dapat menentukannya. Dengan demikian, sebuah instrumen dapat didefinisikan sebuah alat yang digunakan untuk menentukan nilai atau kebesaran dari suatu kuanatitas atau variabel. Pengukuran merupakan suatu himpunan untuk menentukan nilai suatu besaran ukur (objek yang diukur) dengan besaran standart.
Dalam hal pengukuran hal-hal yang perlu diperhatikan adalah:

1. Penentuan spesifikasi alat ukur yang tepat dari besaran ukur
Menyangkut karakteristik dinamik dan karakteristik static (accuracy, presision, sensitivity, linearity, error, span resolution, hyterisis, readability, uncertainty dan dead space)
2. Penentuan metoda dan prosedur pengukuran

Gambar 1.1 Diagram blok pengukuran
Keterangan:
X (t) : besaran yang hendak diukur
Y (t) : besaran yang ditunjuk oleh instrument

1.1 Metode Pengukuran
Pada teknik pengukuran ada beberapa metode yaitu:;
1. Pengukuran langsung
Menggunakan alat ukur yang hasil pengukuran dapat langsung dibaca pada skala yang tertera pada alat ukur
2. Pengukuran tak langsung
Besaran yang hendak diukur tidak dikenakan secara langsung pada instrument tetapi diubah dahulu pada besaran lain yang setara
3. Pengukuran caliber atas
Menentukan ukuran suatu dimensi apakah terletak didalam atau diluar toleransi alat ukur
4. Perbandingan dengan bentuk standart

1.2 Kesalahan pada Pengukuran
Tidak ada pengukuran yang menghasilkan ketelitian yang sempurna, tetapi adalah penting untuk mengetahui ketelitian yang sebenarnya dan bagaimana kesalahan yang berbeda digunakan dalam pengukuran. Kesalahan-kesalahan dapat terjadi karena berbagai sebab dan umumnya dibagi dalam tiga jenis utama:
a. Kesalahan-kesalahan umum (gross-errors):
Kebanyakan disebabkan oleh kesalahan manusia diantaranya adalah kesalahan pembacaan alat ukur, penyetelan yang tidak tepat dan pemakaian instrument yang tidak sesuai dan kesalahan penaksiran.

b. Kesalahan-kesalahan sistematis (systematic errors):
Disebabkan oleh kekurangan-kekurangan pada instrument sendiri seperti kerusakan atau adanya bagian-bagian yang aus dan pengaruh lingkungan terhadap peralatan atau pemakai.

c. Kesalahan-kesalahan tak disengaja (random errors):
Diakibatkan oleh penyebab-penyebab yang tidak dapat langsung diketahui sebab perubahan-perubahan parameter atau system pengukuran terjadi secara acak.

2. SENSOR
2.1 Pengertian Sensor
Sensor merupakan suatu alat yang dipergunakan untuk merubah besaran fisik tertentu agar dapat diukur. D Sharon, dkk (1982), mengatakan sensor adalah suatu peralatan yang berfungsi untuk mendeteksi gejala-gejala atau sinyal-sinyal yang berasal dari perubahan suatu energi seperti energi listrik, energi fisika, energi kimia, energi biologi, energi mekanik dan sebagainya. Dalam memilih peralatan sensor yang tepat dan sesuai dengan sistem yang akan disensor maka perlu diperhatikan persyaratan umum sensor berikut ini :
a. Linearitas
Ada banyak sensor yang menghasilkan sinyal keluaran yang berubah secara kontinyu sebagai tanggapan terhadap masukan yang berubah secara kontinyu. Sebagai contoh, sebuah sensor panas dapat menghasilkan tegangan sesuai dengan panas yang dirasakannya
b. Sensitivitas
Sensitivitas akan menunjukan seberapa jauh kepekaan sensor terhadap kuantitas yang diukur. Sensitivitas sering juga dinyatakan dengan bilangan yang menunjukan “perubahan keluaran dibandingkan unit perubahan masukan”. Beberepa sensor panas dapat memiliki kepekaan yang dinyatakan dengan “satu volt per derajat”, yang berarti perubahan satu derajat pada masukan akan menghasilkan perubahan satu volt pada keluarannya. Sensor panas lainnya dapat saja memiliki kepekaan “dua volt per derajat”, yang berarti memiliki kepakaan dua kali dari sensor yang pertama. Linieritas sensor juga mempengaruhi sensitivitas dari sensor. Apabila tanggapannya linier, maka sensitivitasnya juga akan sama untuk jangkauan pengukuran keseluruhan.
c. Tanggapan Waktu
Tanggapan waktu pada sensor menunjukan seberapa cepat tanggapannya terhadap perubahan masukan. Sebagai contoh, instrumen dengan tanggapan frekuensi yang jelek adalah sebuah termometer merkuri. Masukannya adalah temperatur dan keluarannya adalah posisi merkuri. Misalkan perubahan temperatur terjadi sedikit demi sedikit dan kontinyu terhadap waktu.
Frekuensi adalah jumlah siklus dalam satu detik dan diberikan dalam satuan hertz (Hz). { 1 hertz berarti 1 siklus per detik, 1 kilohertz berarti 1000 siklus per detik]. Pada frekuensi rendah, yaitu pada saat temperatur berubah secara lambat, termometer akan mengikuti perubahan tersebut dengan “setia”. Tetapi apabila perubahan temperatur sangat cepat, maka tidak diharapkan akan melihat perubahan besar pada termometer merkuri, karena ia bersifat lamban dan hanya akan menunjukan temperatur rata-rata.

Perkembangan sensor sangat cepat sesuai kemajuan teknologi otomasi, semakin komplek suatu sistem otomasi dibangun maka semakin banyak jenis sensor yang digunakan. Dalam system pengukuran dikenal beberapa jenis sensor diantaranya yaitu :
1. Sensor thermal
Sensor thermal adalah sensor yang digunakan untuk mendeteksi gejala perubahan panas/temperature/suhu pada suatu dimensi benda atau dimensi ruang tertentu.
Contoh: resistance temperature detector (RTD), thermistor thermocouple, LM-35

2. Sensor mekanik
Sensor mekanis adalah sensor yang mendeteksi perubahan gerak mekanis, seperti perpindahan atau pergeseran atau posisi, gerak lurus dan melingkar, tekanan, aliran, level dsb.
Contoh: potensiometer, linear variabel differential transformer (LVDT), strain gauge plezoelectric
3. Sensor optic
Sensor optic atau cahaya adalah sensor yang mendeteksi perubahan cahaya dari sumber cahaya, pantulan cahaya ataupun bias cahaya yang mengernai benda atau ruangan.
Contoh: photoconductive detectors, photovoltaic detectors, photodiode detectors, photoemisive detectors, light dependent resistant (LDR)

Sensor Thermal
1. Thermocouple
Bentuk fisik dari thermocouple adalah terdiri dua buah logam yang berbeda yang disatukan pada salah satu ujungnya. Dalam thermocouple terjadi suatu fenomena yang dikenal sebagai:
– efek seedbeck
– efek peltier
Thermocouple dari bahan logam pembentuknya dapat dibedakan menjadi beberapa jenis, dimana masing-masing jenis memiliki range pengukuran, sensitivitas, dan linearitas yang berbeda sebagai faktor-faktor yang diperhatikan dalam pemilihan thermocouple pada aplikasinya. Thermocouple adalah salah satu alat ukur temperature yang umum digunakan karena kelebihannya dapat mengukur temperature hingga ratusan bahkan ribuan derajat celcius.

mV
50
40
30
20
10

0 500 1000 1500 °C
Gambar 1.2 grafik tegangan thermocouple-temperatur referensi

Tegangan yang dikeluarkan oleh thermocouple adalah diferensial terhadap pengukur antar kedua logam. Hal ini menyebabkan terjadinya polaritas thermocouple. Dimana jika temperatur yang diukur pada sambungan memiliki nilai yang lebih kecil dibandingkan temperatur referensinya maka besar tegangan yang diotputkan lebih kecil, begitu pula sebaliknya. Seperti yang dapat dilihat pada garafik tegangan thermocouple untuk temperature referensi 00C yang juga menunjukkan sensitivitas dan nonlinearitas.Berikut memperlihatkan karakteristik dari beberapa jenis sensor suhu yang ada.

Thermocouple RTD Thermistor IC Sensor

V

T R

T R

T V, I

T
Advantages – self powered
– simple
– rugged
– inexpensive
– wide variety
– wide temperature range – most stable
– most accurate
– more linear than termocouple – high output
– fast
– two-wire ohms measurement – most linear
– highest output
– inexpensive
Disadvantages

- non linear
– low voltage
– reference required
– least stable
– least sensitive – expensive
– power supply required
– small ΔR
– low absolute resistance
– self heating – non linear
– limited temperature range
– fragile
– power supply required
– self heating – T < 200oC – power supply required – slow – self heating – limited configuration Gambar 2.1. Karakteristik sensor temperature (Schuller, Mc.Name, 1986) 2. Resistance Thermal Detector (RTD) RTD adalah salah satu dari beberapa jenis sensor suhu yang sering digunakan. RTD dibuat dari bahan kawat tahan korosi, kawat tersebut dililitkan pada bahan keramik isolator. Bahan tersebut antara lain; platina, emas, perak, nikel dan tembaga, dan yang terbaik adalah bahan platina karena dapat digunakan menyensor suhu sampai 1500o C. Tembaga dapat digunakan untuk sensor suhu yang lebih rendah dan lebih murah, tetapi tembaga mudah terserang korosi. RTD memiliki keunggulan dibanding termokopel yaitu: 1. Tidak diperlukan suhu referensi 2. Sensitivitasnya cukup tinggi, yaitu dapat dilakukan dengan cara mem-perpanjang kawat yang digunakan dan memperbesar tegangan eksitasi. 3. Tegangan output yang dihasilkan 500 kali lebih besar dari termokopel 4. Dapat digunakan kawat penghantar yang lebih panjang karena noise tidak jadi masalah 5. Tegangan keluaran yang tinggi, maka bagian elektronik pengolah sinyal menjadi sederhana dan murah. 3. IC LM-35 IC LM-35 merupakan sensor suhu semi konduktor yang berdasarkan adanya arus bocor dioda pada daerah breakdown. Arus bocor dioda akan meningkat jika suhu lingkungan naik dan demikian pula dengan tegangan. Gambar 1.3 Sensor suhu semikonduktor LM-35 Keluarga National semikonduktor LM-35, merupakan rangkaian sensor suhu terintegrasi dengan linieritas dan ketelitian tinggi. LM-35 mempunyai tegangan keluaran yang proporsional dengan satuan suhu Celcius. LM-35 tidak membutuhkan kalibrasi dan triming telah dilakukan pada tingkat fabrikasi water. Berikut adalah spesifikasi yang dimiliki oleh IC LM-35 adalah : • Kalibrasi wafer untuk 0C • Linear dengan factor +10,0mv/0C, +ketidaklinearan 1/40C • Tingkat akurasi 0,50C pada 250C • esuai aplikasi remot • Tegangan operasi 4 hingga 30V, arus nominal 60 mA • Self heating yang rendah 0,080C pada udara diam • Impedansi keluaran rendah 0,1 W untuk beban 1Ma Sensor Mekanik 1. Resitive Potensiometer Secara mendasar potensiometer, terdiri dari elemen tahanan dengan kontak yang dapat digerakkan, berupa tranlasi,rotasi ataupun kombinasi keduanya. Sensor ini memiliki karakteristik berupa perubahan nilai resistive (tahanan) yang dimiliki karena pergerakan kontak. Potensiometer yang tersedia di pasaran terdiri dari beberapa jenis, yaitu: potensiometer karbon, potensiometer wire wound dan potensiometer metal film. 1. Potensiometer karbon adalah potensiometer yang terbuat dari bahan karbon harganya cukup murah akan tetapi kepressian potensiometer ini sangat rendah biasanya harga resistansi akan sangat mudah berubah akibat pergeseran kontak. 2. Potensiometer gulungan kawat (wire wound) adalah potensiometer yang menggunakan gulungan kawat nikelin yang sangat kecil ukuran penampangnya. Ketelitian dari potensiometer jenis ini tergantung dari ukuran kawat yang digunakan serta kerapihan penggulungannya. 3. Metal film adalah potensiometer yang menggunakan bahan metal yang dilapiskan ke bahan isolator Potensiometer karbon dan metal film jarang digunakan untuk kontrol industri karena cepat aus. Potensiometer wire wound adalah potensiometer yang menggunakan kawat halus yang dililit pada batang metal. Ketelitian potensiometer tergantung dari ukuran kawat. Kawat yang digunakan biasanya adalah kawat nikelin. Penggunaan potensiometer untuk pengontrolan posisi cukup praktis karena hanya membutuhkan satu tegangan eksitasi dan biasanya tidak membutuhkan pengolah sinyal yang rumit. Kelemahan penggunaan potensiometer terutama adalah: 1. Cepat aus akibat gesekan 2. Sering timbul noise terutama saat pergantian posisi dan saaat terjadi lepas kontak 3. Mudah terserang korosi 4. Peka terhadap pengotor 2. Strain gauge Strain gauge dapat dijadikan sebagai sensor posisi. SG dalam operasinya memanfaatkan perubahan resistansi sehingganya dapat digunakan untuk mengukur perpindahan yang sangat kecil akibat pembengkokan (tensile stress) atau peregangan (tensile strain) Secara konstruksi SG terbuat dari bahan metal tipis (foil) yang diletakkan diatas kertas. Untuk proses pendeteksian SG ditempelkan dengan benda uji dengan dua cara yaitu: 1. Arah perapatan/peregangan dibuat sepanjang mungkin (axial) 2. Arah tegak lurus perapatan/peregangan dibuat sependek mungkin (lateral) Gambar 3.1. Bentuk phisik strain gauge Untuk melakukan sensor pada benda uji maka rangkaian dan penempatan SG adalah • disusun dalam rangkaian jembatan • dua strain gauge digunakan berdekatan, satu untuk peregangan/perapatan , satu untuk kompensasi temperatur pada posisi yang tidak terpengaruh peregangan/ perapatan • respons frekuensi ditentukan masa tempat strain gauge ditempatkan Sensor Optic 1. LDR Memiliki kepanjangan Light Dependent Resistant, yaitu suatu tahanan yang memiliki karakteristik nilai tahanan bergantung dengan jumlah cahaya yang diterimanya. LDR tersusun atas bahan yang memiliki nilai resistansi berrgantung dengan tingkat intensitas cahaya yang diterimanya. LDR jika mendapat cahaya dalam intensitas yang tinggi akan mengecil nilai resistansinya, dan jika sebaliknya akan membesar nilai resistansinya jika dalam kondisi cahaya kurang. Banyak aplikasi elektronik yang memepergunakan LDR sebagai komponen utamanya, semisal lampu penerangan otomatis, alat ukur kuat penerangan dan sebagainya. lampu LDR Gambar 1.5 Rangkaian LDR 2. Photodiode Sambungann dioda pn pada dioda memiliki kepekaan terhadap nilai radisai gelombang Em ketika jatuh pada sambungan. Kepekaan ini akan mempengaruhi hubungan karakteristik antara I dan V pada sambungan karena adanya perubahan pembawa arus. Beberapa dioda tertentu memungkinkan pada sambungan pn menerima atau dikenal radiasi dari gelombang Em. Jenis dioda ini disebut juga photodetektor. Dikarenakan sambungan sangatlah kecil, sehingga diperlukan lensa untuk memfokuskan radiasi yang dating. Keunggulan dari device ini adalah nilai waktu respon yang sangat cepat. Kebanyakan photodetektor memiliki waktu respon yang sangat kecil mendekati 1 mikrodetik, sekarang ada pula yang mendekati nanodetik. lampu photodioda Gambar 1.6 Rangkaian photodiode C. PERALATAN DAN KOMPONEN PERCOBAAN 1. Thermocouple 2. IC LM-35 3. Hambatan geser jenis linier dan logaritmik 4. LDR 5. Photodiode 6. Lampu penerangan yang bisa diatur kuat penerangnya 7. Lux meter 8. Multimeter 9. Osciloskop 10. Thermometer Digital D. LANGKAH PERCOBAAN 1. Percobaan Thermocouple • Buat rangkaian sesuai dengan gambar 1.7 Gambar 1.7 Rangkaian thermocouple • Ukur temperature air sebelum dipanaskan, kemudian panaskan air dengan heater. • Catat Vout thermocouple dengan multitester setiap kenaikan 50C. • Ulangi percobaan beberapa kali sesuai petunjuk asisten dengan terlebih dahulu. Tabel Percobaan Thermocouple No Naik Turun Suhu (C) Vout (Volt) Suhu (C) Vout (Volt) 2. Percobaan LM-35 • Buat rangkaian seperti gambaar 1.3 • Catat suhu sekitar sebelum IC dipanaskan dan tegangan pada voltmeter. • Panaskan IC bersama thermometer dengan pemanas dan catat suhu beserta teegangan pada voltmeter untuk tiap kenaikan 50C (dari suhu rendah ke suhu yang tinggi) kemuudian cata perubahan suhu dari tinggi ke suhu rendah setiap penurunan 50C. • Ulangi percobaan beberapa kali sesuai dengan petunjuk asisten dengan terkebih dahulu thermometer dan IC LM-35 didinginkan samapai suhu kamar. Tabel Percobaan LM-35 No Naik Turun Suhu (C) Vout (Volt) Suhu (C) Vout (Volt) 3. Percobaan Hambatan Geser • Buat rangkain seperti gambar 1.4 • Berikan tegangan Vt sebesar 5 Volt dan Vo dihubungkan ke voltmeter. • Ukur Vo dan hambatan potensiometer dengan melakukan perubahan nilai potensiometer secara hati-hati sehingga diperkirakan akan mendapat data yang cukup dari satu putaran potensiometer. Ketika akan mengukur hambatan, lepas potensiometer dari rangkaian hayi-hati sehingga tidak mengubah posisis dari saklar. • Catat hasilnya yang berupa tegangan dalam bentuk tabel • Ulangi percobaan dengan posisis potensiometer pada R1,R2 dan R3. Tabel Percobaan Hambatan Geser No Hambatan ( Ohm ) V out ( Volt ) 4. Percobaan LDR • Lakukan percobaan ini di ruang yang tidak terganggu dengan sinar matahari baik secara langsung maupun tidak langsung (lebih baik di lakukan pada malam hari). • Rangkaian percobaan seperti pada gambar 1.5 • Lakukan pencatatan tegangan output photodiode dan kuat penerangan dari mulai kuat penerangan yang rendah. Secara bertahap perbesar tingkat penerangan dan catat nilai penerangan dan catat nilai keduanya (tegangan output photodiode dan kuat penerangan) sehingga diperoleh data yang cukup banyak sesaui instruksi asisten, kemudian secara bertahap catat hambatan LDR dan kuat penerangan dari tingkat penerangan tinggi (keseerasian) rendah. Tabel Percobaan LDR No Naik Turun Intensitas (Lux) Tegangan Keluaran (V) Hambatan (Ohm) Intensitas (Lux) Tegangan Keluaran (V) Hambatan (Ohm) 5. Percobaan Photodiode • Untuk percobaan ini sama dengan percobaan LDR hanya saja dilakukan pencatatan adalah tegangan output photodiode dan rangkaiannya , sedangkan instruksi lain sama dengan percobaan LDR. • Rangkaian percobaan seperti pada gambar 1.6 Tabel Percobaan Photodiode No Naik Turun Intensitas (Lux) Tegangan Keluaran (V) Hambatan (Ohm) Intensitas (Lux) Tegangan Keluaran (V) Hambatan (Ohm) PERCOBAAN II INVERTING, NON-INVERTING, dan KOMPARATOR A. Tujuan Praktikum 1. Mengetahui dan memahami prinsip kerja dari rangkain Operasional Amplifier (OP-Amp) 2. Dapat merangkai dan menggunkaan rangkaian Op-Amp sederhana B. Dasar Teori Inverting Inverting amplifier ini, input dengan outputnya berlawanan polaritas. Jadi ada tanda minus pada rumus penguatannya. Penguatan inverting amplifier adalah bisa lebih kecil nilai besaran dari 1, misalnya -0.2 , -0.5 , -0.7 , dst dan selalu negatif. Rumus nya : Pers……………………………..1 Gambar 2.1 Rangkaian Inverting Amplifier Non-Inverting Rangkaian non inverting ini hampir sama dengan rangkaian inverting hanya perbedaannya adalah terletak pada tegangan inputnya dari masukan noninverting. Rumusnya seperti berikut : menjadi Pers……………..2 Hasil tegangan output noninverting ini akan lebih dari satu dan selalu positif. Rangkaian nya adalah seperti pada gambar berikut ini : Gambar 2.2 Non-Inverting Amplifier Buffer Rangkaian buffer adalah rangkaian yang inputnya sama dengan hasil outputnya. Dalam hal ini seperti rangkaian common colektor yaitu berpenguatan = 1. Rangkaiannya seperti pada gambar berikut ini Gambar 2.3 Rangkaian Buffer Nilai R yang terpasang gunanya untuk membatasi arus yang di keluarkan. Besar nilainya tergantung dari indikasi dari komponennya, biasanya tidak dipasang alias arus dimaksimalkan sesuai dengan kemampuan op-ampnya. Adder/ Penjumlah Rangkaian penjumlah atau rangkaian adder adalah rangkaian penjumlah yang dasarrangkaiannya adalah rangkaian inverting amplifier dan hasil outputnya adalah dikalikan dengan penguatan seperti pada rangkaian inverting. Pada dasarnya nilai outputnya adalah jumlah dari penguatan masing masing dari inverting, seperti : Bila Rf = Ra = Rb = Rc, maka persamaan menjadi : Vo Va Vb VcPers……………………………………3 Tahanan Rom gunanya adalah untuk meletak titik nol supaya tepat, terkadang tanpa Rom sudah cukup stabil. Maka rangkaian ada yang tanpa Rom juga baik hasilnya. Rangkaian penjumlah dengan menggunakan noninverting sangat suah dilakukan karena tegangan yang diparalel akan menjadi tegangan terkecil yang ada., sehingga susah terjadi proses penjumlahan. Gambar 2.4 Rangkaian penjumlah dengan hasil negatif Komparataor Gambar 2.5 Rangkaian EWB Komparataor Rangkaian komparator adalah suatu rangkaian yang berfungsi sebagai pembanding antara tegangan yang masuk ke kaki op amp negative dengan tegangan yang masuk ke kaki yang positif. Kerja dari rangkaian ini yaitu apabila tegangan yang masuk ke kaki negatif lebih besar dari pada positif maka dia akan mengeluarkan tegangan low. Begitu juga sebaliknya apabila tegangan yang masuk melalui kaki positif lebih besar dari pada tegangan yang masuk melalui kaki negatif maka dia akan mengeluarkan tegangan high. C. Peralatan Percobaan 1. Resistor 2. IC LM 741 3. Multimeter Digital 4. Power Supply 5. Beardboard D. Prosedur Percobaan  Buat rangkaian inferting, non inferting, buffer, dan adder (penjumlah)  Hitunglah hasil rangkaian tersebut menggunakan multimeter  Catat sebanyak 3 kali perubahan nilainya.  Buatlah tabel sebagai medan pengisian PERCOBAAN III ZERO SPAN, INTEGRATOR dan DIFFERENSIAL B. Tujuan Praktikum 1. Mengetahui dan memahami prinsip kerja dari SC ( Zero Span dan Differensiator ) 2. Merancang SC Zero Span dan Differensiator B. Dasar Teori Ada berbagai macam sinyal conditioning yang tentu saja mempunyai fungsi untuk mengkondisikan sinyal output yang keluar dari suatu device misalnya sensor. Untuk kemudian digunakan sebagai inputan device lain. Sinyal conditioning zero span merupakan sinyal conditioning yang terdiri dari dua buah Op-Amp dimana Op-Amp yang pertama berfungsi untuk mengenolkan input minimum, sedangkan Op-Amp kedua berfungsi untuk menguatkan input maksimum. Zero Span sutau rangkaian dari komponen aktif ( Op-Amp ) yang di gunakan untuk menghasilkan. Gambar 3.1 Zero Span Diffrensiator adalah rangklaian yang melakukan operasi diferensiasial secara matematika.Rangakaian ini menghasilkan tegangan keluaran yang sebanding dengan kemiringan tegangan masukan. Pemakaian yang umum dari sebuah differensiator adalah mendeteksi tepi mendahului dan tepi ketinggalan dari sebuah pulsa persegi atau untuk menghasilkan keluaran persegi dari masukan lereng. Dalam alat ukur kapasitansi meter ini kapasitor yang akan diukur merupakan bagian dari differensiator itu sendiri. Untuk lebih jelasnya perhatikan gambar 2.2 berikut ini : Gambar 3.2 Differensial Gambar 3.2 memperlihatkan sebuah differensial op-amp. Rangakaian differensiator ini hampir mirip dengan rangakaian integrator hanya saja posisi tahanan dan kapasitornya yang berbeda. Bila tegangan masukan berubah, kapasitor diisi atau dikosongkan. Karena adanya tanah semu, arus kapasitor mengalir melalui tahanan umpan balik, mengahasilkan tegangan. Tegangan ini setara dengan kemiringan dari tegangan masuk. Sinyal conditioning differensiator memiliki dua terminal masukkan, masukkan pertama dan kedua dan perbedaan diantara kedua ini diperkuat. Bila tegangan V1 > V2 maka inverting dan penguatan tegangan menjadi :

Av = Vout/V1
= -R2/R1

Sebaliknya bila V2 > V1 maka non inverting dan penguatan tegangan menjadi :

Av = Vout/V1
=[ R4/(R3+R4)][1+R2/R1)

Jika R1=R2 dan R3=R4 maka :
Vout = R4(V2-V1)/R4

Gambar 3.3 Rangkaian Differensial

Idealnya tegangan keluaran suatu penguat operasional sama dengan nol pada saat masukan mempunyai tegangan nol, untuk beberapa jenis Op-Amp ternyata Vout tidak sama dengan nol meskipun masukannya nol, tegangan ini disebut Offset masukan. Tegangan Offset masukan dari suatu Op-amp sama dengan tegangan keluaran untuk tegangan masukkan nol dibagi dengan penguatan tegangan loop terbuka penguat tersebut. Biasanya berkisar 1 mV.

Integrator
Rangkaian integrator op-amp ini juga berasal dari rangkaian inverting dengan tahanan umpan baliknya diganti dengan kapasitor. Proses perhitungannya sebagai berikut:

Biasanya rangkaian untuk aplikasi ada penambahan tahanan yang diparalel dengan kapasitor dengan dinama RF. Seperti pada gambar 2.29 rangkaian integrator yang belum di tambah tahanan yang diparalel dengan kapasitor. Nilai ROM adalah antara nol sampai dengan R1.

Gambar 3.4 Rangkaian integrator op-amp sederhana

C. Peralatan Percobaan
6. Resistor
7. Potensiometer
8. IC LM 324
9. IC LM 741
10. LED
11. Multimeter Digital
12. Power Supply
D. Prosedur Percobaan
1. Percobaan Zero Span
 Buat rangkaian seperti gambar 2.1
 Atur potensiometer agar tegangan 0 sampai 5 V
 Atur potensiometer yang lain agar tegangan referensinya tetap.
 Catat perubahan nilainya.
2. Percobaan Differensial Amplifier
 Buat rangkaian seperti gambar 2.2
 Ubah nilai resistor dan nilai tegangan input yang digunakan.
Catat tegangan ouputnya

About these ads

Satu Tanggapan

  1. Right away I am going away to do my breakfast, later than having my breakfast coming yet again to read further news.

Berikan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s

Ikuti

Get every new post delivered to your Inbox.

%d blogger menyukai ini: