Bab 2 : KARAKTERISTIK SENSOR - Bab Ii Karakteristik Sensor - Repository UNIKOM

Bab 2 : KARAKTERISTIK SENSOR

ISI KULIAH

•

Karakteristik Dasar

•

Identifikasi Karakteristik Sensor

KARAKTERISTIK

SENSOR



Karakteristik STATIK



Karakteristik DINAMIK

Karakteristik : Pendahuluan

Contoh : Kesalahan sistematik dan random

Karakteristik Sensor

Akurasi, Diskriminasi dan Presisi

Presisi

Akurasi dan Errror

Rentang Input & Output

RANGE

• _{Input Range}

– Rentang nilai antara input minimum dan input maksimum

– Misal : Input range suatu transduser tekanan 0 s/d 104 Pa

• _{Output Range}

– Rentang nilai antara output minimum dan output maksimum

– Misal : Output range suatu transmitter 4 s/d 20 mA

Input range : 0 s/d 104 _Pa

Output range : 4 s/d 20 mA

Span

SPAN

• _{Variasi maksimum input atau output suatu sistem}

pengukuran

– Input Span = Input_max – Input_min

– Output Span = Output_max – Output_min

• _Contoh

– Suatu Pressure Transmitter memiliki span sebagai berikut

• _{Input Span = 10}4 Pa • _{Output Span = 16 mA}

Input span : 104 _Pa

Output span : 16 mA

Linieritas

LINIERITAS

•

Suatu sistem dikatakan linier

jika hubungan input dan

output merupakan suatu garis

lurus

•

Nilai output suatu sistem linier

dinyatakan sbb

Output

ideal



K



Input



a

Non-linieritas

NON-LINIERITAS

•

Suatu sistem dikatakan

non-linier jika hubungan input dan

output bukan merupakan

suatu garis lurus

•

Contoh kurva

linier

dan

Persamaan Output

• _{Secara umum, Output suatu sistem merupakan}

fungsi Input dengan bentuk persamaan polinomial berikut

 



        m k k k i m m In a In a In a In a a In Out 0 2 2 1 0 ... Contoh

Tegangan keluaran suatu termokopel copper-constantan (type

T), diekspresikan dengan persamaan polinom berikut,

 

_T 38.74_T 3.319 10 2_T2 2.071 10 4_T3 ... _f (_T4)

E         

T E_linear 52.17

 

_T 13.43_T 3.319 10 2_T2 2.071 10 4_T3 ... _f (_T4)

error          

Untuk rentang 0 s/d 400 o_{C, tegangan keluaran E(T=0) = 0 V &} E(T=400o_{C) = 20869 V . Persamaan linier untuk rentang tsb,}

Kesalahan linierisasi adalah,

Sensitivitas

SENSITIVITAS

•

Perbandingan

perubahan keluaran

sistem terhadap

perubahan masukan

sistem





 

In

d

Out

d



y

Sensitivit

...

10

213

.

6

10

638

.

6

74

.

38

y

Sensitivit









2

T





4

T

2



dT

dE

Input Gangguan

EFEK LINGKUNGAN (

environmental effect

)

•

Secara umum, output pengukuran tidak

hanya fungsi input pengukuran, tetapi

juga fungsi input lingkungan seperti

temperatur lingkungan, tekanan atmosfir,

kelembaban relatif, suplai tegangan dsb.

•

Terdapat 2 jenis input lingkungan

– _{Modifying Input}

• Menyebabkan sensitivitas linier sistem pengukuran berubah

– _{Interfering Input}

Input Gangguan

Efek lingkungan

Efek Modifying Input

Efek Interfering Input

Histeresis

HYSTERESIS

– _{Histeresis adalah perbedaan nilai Output pengukuran}

pada saat nilai Input pengukuran membesar (naik) dan mengecil (turun).

 

I



Out

 

In





Out

 

In



Hysteresis

Resolusi

RESOLUSI

• _{Perubahan nilai terkecil Input pengukuran yang}

memberikan respon pada Output pengukuran

Hasil

pengukuran:

- 4,235 mm - 4,240 mm - 4,236 mm - 4,235 mm - 4,237 mm

Resolusi ?

Aging

WEAR & AGING

– _{Efek ini mengakibatkan karakteristik sistem}

Reliability

Reliability is the ability of a sensor to perform a required function under stated conditions for a stated period. It is

expressed in statistical terms as a probability that the device will function without failure over a specified time or a number of uses.

• _{the procedure for predicting in-service reliability is :}

Kesalahan

ERROR BANDS

(pita

error

)

– _{Efek non-linieritas, histeresis dan resolusi, pada sistem}

pengukuran relatif sulit untuk dikuantifikasi secara tepat.

– _{Kinerja suatu sistem pengukuran dinyatakan dalam}

error bands

– _{Kinerja sistem pengukuran dinyatakan dalam fungsi}

probability density p(O)

Kesalahan

ERROR BANDS

(pita

error

)

I I M

M

I

I

K

I

K

In

N

a

I

K

Out









(

)









MODEL Umum Sensor

Contoh

Karakteristik Dinamik

Model Dinamika

Review Transformasi LAPLACE

Review Transformasi LAPLACE

Lokasi

pole

dan perilaku dinamik

Sensor orde NOL

Sensor orde SATU

Contoh sensor orde SATU

Respon sensor orde SATU

Sensor orde DUA

Contoh sensor orde DUA

Respon STEP orde DUA

Respon orde DUA

Respon Frekuensi pada orde dua

Faktor Lingkungan

• _{Storage conditions:}

nonoperating environmental limits to which a sensor may be subjected during a specified period without permanently altering its performance under normal operating conditions.

• _{Short- and long-term stabilities (drift)}

– _{The short-term stability is manifested as changes in the}

sensor’s performance within minutes, hours, or even days. The sensor’s output signal may increase or

decrease, which, in other terms, may be described as ultralow-frequency noise.

– _{The long-term stabilitymaybe related to aging of the}

sensor materials, which is an irreversible change in the material’s electrical, mechanical, chemical, or thermal properties; that is, the long-term drift is usually

unidirectional

• _{Temperature factors}

• _{A self-heating error : when an excitation signal is absorbed}

by a sensor and changes its temperature by such a degree that it may affect its accuracy.