BAB II TEORI PENUNJANG
4.1 Pengujian Perangkat Keras
• Tujuan
Untuk mengetahui pengaruh posisi solenoid terhadap tegangan yang dihasilkan.
• Rangkaian pengujian
Gambar 4.1 Rangkaian pengujian sensor getaran
• Peralatan yang dibutuhkan
- Sensor getaran yang telah dibuat - Rangkaian Osilator
• Langkah-langkah Pengukuran
1. Menghubungkan lilitan dengan Osilator dan Resistor dengan Osciloscop.
2. Atur Amplitudo dan Frekuensi Osilator pada nilai tertentu. 3. Ubah-ubah posisi solenoid.
4. Amati sinyal pada Osciloscop, catat nilainya dan masukkan pada tabel.
5. Ulangi langkah dua sampai empat hingga didapatkan data yang valid.
• Hasil Pengujian - Tabel pengujian
Tabel 4.1 Hasil pengujian sensor
f = 190 KHz Posisi Output 0 cm (paling bawah) 8,40 mVp-p 1 cm 22,7 mVp-p 2 cm 33,4 mVp-p 3 cm 44,8 mVp-p 4 cm 34,0 mVp-p 5 cm 21,3 mVp-p 6 cm (paling atas) 8,70 mVp-p
Dari hasil pengujian dapat diketahui bahwa tegangan terbesar didapatkan saat solenoid berada di posisi tengah. Hal ini disebabkan karena arus induksi yang dihasilkan oleh solenoid yang melewati resistor saat soleniod berada di tengah adalah yang terbesar. Tegangan output saat posisi solenoid berada di atas dan di bawah hampir sama dan tidak ada perbedaan beda fase. Tegangan terbesar yang dihasilkan adalah sebesar 44,8 mVp-p dan tegangan terkecil yang dihasilkan adalah sebesar 8,40 mVp-p.
Dari hasil tabel pengujian juga dapat diketahui bahwa tegangan yang dihasilkan dari perubahan posisi solenoid berubah secara tidak linier, dimana tegangan output yang dihasilkan akan semakin besar bila posisi solenoid semakin jauh dari resistor.
Resistor yang digunakan pada sensor tersebut adalah sebesar 1K dan 3K3 dengan daya resistor sebesar 2W. Pemilihan komponen tersebut dilakukan setelah melakukan pengujian terhadap beberapa resistor dengan nilai dan daya yang berbeda, dimana hasil dari pengujian tersebut dapat diketahui bahwa
berapapun nilai dari resistor jika dayanya semakin besar maka tegangan output yang dihasilkan juga semakin besar. Untuk daya yang sama, jika nilai resistor semakin besar tegangan output yang dihasilkan juga semakin besar namun noise juga ikut besar sehingga bentuk sinyal output yang terlihat pada osiloskop sudah bercampur dengan noise (tidak murni sinus lagi). Dari pengujian tersebut digunakan frekuensi input dari rangkaian Osilator sebesar 190 KHz. Hal ini dilakukan karena saat melakukan pengujian diketahui bahwa bila frekuensi input kecil, maka tidak akan timbul medan magnet pada solenoid sehingga tidak ada arus induksi yang melewati resistor yang menyebabkan tidak ada tegangan output. Saat frekuensi terlalu besar, sinyal atau tegangan output yang dihasilkan mengalami banyak kecacatan atau noise sehingga sinyal outputnya tidak murni sinus lagi. Dari hasil pengujian tersebut juga dapat diketahui bahwa besarnya frekuensi input sama dengan frekuensi output yang dihasilkan oleh sensor. Data hasil pengujian untuk beberapa variasi frekuensi osilator tercantum pada lampiran 1.
4.1.2. Pengujian Operasional Amplifier 4.1.2.1. Pengujian Penguat Non-Inverting
• Tujuan
Untuk mendapatkan penguatan beberapa kali agar saat input maksimal didapatkan output maksimal yang terukur pada skala rata-rata (tegangan yang terukur pada voltmeter) sebesar 5V DC. • Rangkaian Pengujian
Gambar 4.2 Rangkaian pengujian penguat non-inverting
• Peralatan yang dibutuhkan
- Power supply ganda +12 V, -12 V dan GND - Sensor yang telah dibuat
- Osciloscop
• Langkah-langkah Pengukuran
1. Menghubungkan rangkaian dengan catu daya, osilator dan osciloscop.
2. Ubah-ubah posisi sensor.
3. Amati tegangan output pada osciloscop, catat nilainya dan masukkan pada tabel.
4. Ulangi langkah 2 dan 3 untuk beberapa data yang berbeda. 5. Hitung Vout berdasarkan teori.
Vin
Ri
Rf
Vout ⎟•
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛ +
= 1
...(4.4)6. Bandingkan hasil pengukuran dengan hasil teori, cari persen error. % 100 • − = Teori Pengukuran Teori Error Persen ...(4.5) • Hasil Pengujian - Tabel
Tabel 4.2 Hasil pengukuran rangkaian penguat Input Output
Pengukuran Output Teori Error
8,4 mVp-p 3.3 Vp-p 3,23 Vp-p 2,16 % 22,7 mVp-p 8.8 Vp-p 8,73 Vp-p 0.80 % 33,4 mVp-p 12.7 Vp-p 12,85 Vp-p 1,16 % 44,8 mVp-p 17.4 Vp-p 17,24 Vp-p 0,92 % 34,0 mVp-p 13.0 Vp-p 13,09 Vp-p 0,68 % 21,3 mVp-p 8.3 Vp-p 8,20 Vp-p 1,21 % 8,70 mVp-p 3.4 Vp-p 3,34 Vp-p 1,79 %
- Gambar bentuk sinyal
(a) (b)
( (c)
Gambar 4.3 Bentuk sinyal output penguat
a.Tengah b.Bawah c. Atas • Analisa
Dari hasil perhitungan persen error pada tabel diatas, dapat diketahui bahwa terdapat perbedaan antara hasil pengukuran dengan hasil perhitungan. Hal ini disebabkan karena adanya ketidakpresisian komponen dan juga pengaruh noise dari luar.
Dari hasil tabel diatas dapat diketahui bahwa penguatan yang dihasilkan sebesar ± 385 kali. Sinyal input dari rangkaian diatas berasal dari sinyal output pada sensor.
Dalam hal ini kami tidak memperhitungkan besarnya penguatan, karena penguatan yang kami buat hanya digunakan untuk menguatkan sinyal output dari sensor yang masih terlalu kecil yang tujuannya adalah agar sinyal ouput dari sensor tersebut dapat diolah atau diproses pada bagian pengubah AC ke DC yang mana output dari rangkaian pengubah AC ke DC terukur dalam skala Vdc (Tegangan rata-rata).
4.1.2.2 Pengujian Rangkaian Rectifier dan Pengubah AC ke DC
• Tujuan
Untuk mengubah sinyal AC dari sensor menjadi sinyal DC yang terukur pada kondisi rata-rata atau tegangan yang terukur pada voltmeter yang akan diumpankan atau digunakan sebagai masukan untuk ADC sehingga sinyal tersebut bisa diolah oleh ADC.
• Rangkaian Pengujian
Gambar 4.4 Rangkaian pengujian rectifier dan pengubah ac ke dc
• Peralatan yang dibutuhkan
- Power supply ganda +12 V, -12 V dan GND - Voltmeter digital
- Osilator - Osciloscop
• Langkah-langkah Pengukuran
1. Menghubungkan rangkaian dengan catu daya, Osilator dan osciloscop.
2. Menghubungkan rangkaian sensor dengan Osilator (output dari sensor yang telah dikuatkan digunakan sebagai input pada rangkaian ini).
3. Ubah-ubah posisi sensor.
4. Amati tegangan output pada osciloscop, ukur tegangan output dengan voltmeter, catat nilainya dan masukkan pada tabel.
5. Ulangi langkah 3 dan 4 untuk beberapa data yang berbeda. • Hasil Pengujian
Tabel 4.3 Hasil Pengukuran Rangkaian Pengubah AC ke DC
Input Output (DC) 3.3 Vp-p 1,25 Vdc 8.8 Vp-p 3.42 Vdc 12.7 Vp-p 4,46 Vdc 17.4 Vp-p 6,42 Vdc 13.0 Vp-p 4,67 Vdc
8.3 Vp-p 2,95 Vdc 3.4 Vp-p 1,53 Vdc • Analisa
Dari hasil pengukuran dapat diketahui bahwa tegangan output yang terukur pada skala V-dc berubah sebanding dengan perubahan tegangan input yang terukur pada skala Vp-p. Input rangkaian diatas adalah sinyal output dari penguat yang masih berupa sinyal AC. Output dari rangkaian ini sudah berupa sinyal DC. Untuk membalik nilai tegangan terhadap posisi sensor maka sebelum masuk ke ADC ditambahkan rangkaian differensial.
4.1.3. Pengujian Rangkaian Differensial
• Tujuan
Untuk membalik nilai tegangan terhadap posisi selenoid. • Rangkaian Pengujian
Gambar 4.5 Rangkaian pengujian differensial
• Peralatan yang dibutuhkan
- Power supply ganda +12 V, -12 V dan GND - Voltmeter digital
- Osilator - Osciloscop
• Langkah-langkah Pengukuran
osciloscop.
2. Menghubungkan rangkaian sensor dengan Osilator (output dari sensor yang telah disearahkan digunakan sebagai input pada rangkaian ini).
3. Ubah-ubah posisi sensor.
4. Amati tegangan output pada osciloscop, ukur tegangan output dengan voltmeter, catat nilainya dan masukkan pada tabel. 5. Ulangi langkah 3 dan 4 untuk beberapa data yang berbeda. • Hasil Pengujian
Tabel 4.4 Hasil Pengukuran Rangkaian Differensial
Input Output (DC) 1,25 Vdc 4,86 Vdc 3.42 Vdc 3.42 Vdc 4,46 Vdc 1,25 Vdc 6,42 Vdc 0,76 Vdc 4,67 Vdc 1,47 Vdc 2,95 Vdc 3,75 Vdc 1,53 Vdc 4,58 Vdc • Analisa
Dari hasil pengukuran dapat diketahui bahwa tegangan output yang terukur berbanding terbalik terhadap tegangan input. Input rangkaian diatas adalah sinyal output dari penyearah. Output dari rangkaian ini sebelum dimasukkan ADC ditambahkan diode zener 5 V agar output dari rangkaian tidak lebih dari 5 volt.