Minggu, 08 November 2020

Pengukuran Tekanan Udara pada Ban dengan Sensor MPXA6115A6U dan RTD-PT100





1. Tujuan [Kembali]
  • Mampu memahami tentang sensor tekanan udara (MPXA6115A6U) pada pengukuran tekanan udara dalam satuan kPa (kiloPascal)
  • Mampu memahami rangkaian
2. Alat dan Bahan [Kembali]
a. Sensor MPXA6115A6U
 Sensor MPXA6115A6U mengintegrasikan on-chip, op amp bipolar sirkuit dan network resistor film tipis untuk memberikan sinyak output tinggi dan kompensasi suhu. Bentuk kecil faktor dan keandalan tinggi dari integrasi chip membuat tekanan ada pilihan yang logis dan ekonomis untuk perancangan sistem.








b. Resistor
Resistor berfungsi untuk menghambat atau membatasi aliran listrik yang mengalir dalam suatu rangkaian elektronika. Cara menghitung nilai dari resistor yaitu dengan melihat warna pita dari resistor tersebut. Umumnya resistor memiliki 4 sampai 6 pita.









c. Sensor RTD-PT100
PT100 merupakan salah satu jenis sensor suhu yang terkenal dengan keakurasiannya. PT100 termasuk golongan RTD (Resistive Temperature Detector) dengan koefisien suhu positif, yang berarti nilai resistansinya naik seiring dengan naiknya suhu.
d. Voltmeter DC

Voltmeter DC adalah alat ukur yang berfungsi untuk mengetahui beda potensial tegangan DC antara 2 titik pada suatu beban listrik atau rangkaian elektronika.










e. Op Amp
Fungsi dari Op-amp adalah sebagai pengindra dan penguat sinyal masukan baik DC maupun AC juga sebagai penguat diferensiasi impedansi masukan tinggi, penguat keluaran impedansi rendah








f. LED
Light Emitting Diode atau sering disingkat dengan LED adalah komponen elektronika yang dapat memancarkan  cahaya monokromatik ketika diberikan tegangan maju. LED merupakan keluarga Dioda yang terbuat dari bahan semikonduktor. 






g. Motor DC
 
Motor DC adalah alat yang dapat mengubah energi listrik menjadi energi listrik menjadi energi gerak berupa putaran.
 h. Ground
Ground merupakan komponen elektronika yang mempunyai tegangan potensial yang sama dengan nol dan berfungsi sebagai pengaman untuk setiap komponen yang dihubungkan dengannya.











Kegunaan Ground
  1. Titik kembali nya arus atau sinyal listrik
  2. Pelindung terhadap gelombang elektromagnetik dari udara sekitar
  3. Pengaman setrum jika ada kerusakan (ground sesungguhnya)
  4. Titik patokan (referensi) tegangan atau sinyal dari berbagai titik di rangkaian.
  5. Menghilangkan dengung (hum) pada penguat audio (amplifier)
  6. Mengurangi Noise pada penguat audio (amplifier)
  7. Pada kendaraan (mobil atau motor) mengurangi kebutuhan kabel listrik, karena menjadikan body motor atau mobil sebagai pengganti kabel negatif
i. Kapasitor







3. Dasar Teori [Kembali]

Kapasitor adalah komponen elektronika yang mempunyai kemampuan menyimpan elektron-elektron selama waktu yang tertentu atau komponen elektronika yang digunakan untuk menyimpan muatan listrik yang terdiri dari dua konduktor dan di pisahkan oleh bahan penyekat (bahan dielektrik) tiap konduktor di sebut keping.

Kapasitas dari sebuah kapasitor adalah perbandingan antara banyaknya muatan listrik dengan tegangan kapasitor. C = Q / V Jika dihitung dengan rumus C= 0,0885 D/d. Maka kapasitasnya dalam satuan piko farad D = luas bidang plat yang saling berhadapan dan saling mempengaruhi dalam satuan cm2. d = jarak antara plat dalam satuan cm. Bila tegangan antara plat 1 volt dan besarnya muatan listrik pada plat 1 coulomb, maka kemampuan menyimpan listriknya disebut 1 farad. Dalam kenyataannya kapasitor dibuat dengan satuan dibawah 1 farad. Kebanyakan kapasitor elektrolit dibuat mulai dari 1 mikrofarad sampai beberapa milifarad.






1. Op Amp 
Penguat operasional (bahasa Inggris: operational amplifier) atau yang biasa disebut op-amp merupakan suatu jenis penguat elektronika dengan sambatan (bahasa Inggris: coupling) arus searah yang memiliki bati (faktor penguatan atau dalam bahasa Inggris: gain) sangat besar dengan dua masukan dan satu keluaran. Penguat operasional pada umumnya tersedia dalam bentuk sirkuit terpadu dan yang paling banyak digunakan adalah seri 741. Namun pada rangkaian, op amp yang digunakan adalah 3403

Penguat operasional adalah perangkat yang sangat efisien dan serba guna. Contoh penggunaan penguat operasional adalah untuk operasi matematika sederhana seperti penjumlahan dan pengurangan terhadap tegangan listrik hingga dikembangkan kepada penggunaan aplikatif seperti komparator dan osilator dengan distorsi rendah.

Penguat operasional dalam bentuk rangkaian terpadu memiliki karakteristik yang mendekati karakteristik penguat operasional ideal tanpa perlu memperhatikan apa yang terdapat di dalamnya. Karakteristik penguat operasional ideal adalah:

Bati tegangan tidak terbatas
Impedansi masukan tidak terbatas
Impedansi keluaran nol
Lebar pita tidak terbatas
Tegangan offset nol (kondisi ketika masukan sebesar nol).

2. Sensor Tekanan MPXA6115A6U
Pada rangkaian ketiga ini, saya meggunakan op-amp sebagai penguat. Sensor yang digunakan tetap sensor tekanan MPXA6115A6U. Sensor seri MPXA6115A6U mengintegrasikan on-chip, op amp bipolar sirkuit dan network resistor film tipis untuk memberikan sinyal output tinggi dan kompensasi suhu. Bentuk kecil faktor dan keandalan tinggi dari integrasi chip membuat tekanan ada pilihan yang logis dan ekonomis untuk perancang sistem. Pemilihan sensor ini didasari kemampuannya yang mempunyai tingkat error yang sangat kecil, yaitu 1,5% , seperti diperlihatkan pada gambar




Data output dari sensor MPXA6115A6U berupa data analog. Data ini akan diubah ke dalam desimal dengan ADC, kemudian diberikan ke mikrocontroler master yang hasilnya diubah dalam satuan kiloPascal (kPa) dengan menggunakan persamaan berikut :



3. Sensor RTD-PT100

PT100 merupakan salah satu jenis sensor suhu yang terkenal dengan keakurasiannya. PT100 termasuk golongan RTD (Resistive Temperature Detector) dengan koefisien suhu positif, yang berarti nilai resistansinya naik seiring dengan naiknya suhu.

PT100 terbuat dari logam platinum. Oleh karenanya namanya diawali dengan ‘PT’. Disebut PT100 karena sensor ini dikalibrasi pada suhu 0°C pada nilai resistansi 100 ohm. Ada juga PT1000 yang dikalibrasi pada nilai resistansi 1000 ohm pada suhu 0°C.

Menurut keakurasiannya, terdapat dua jenis PT100, yakni Class-A dan Class-B. PT100 Class-A memiliki akurasi ±0,06 ohm dan PT100 Class-B memiliki akurasi ±0,12 ohm. Keakurasian ini menurun seiring dengan naiknya suhu. Akurasi PT100 Class-A bisa menurun hingga ±0,43 ohm (±1,45°C) pada suhu 600°C, dan PT100 Class-B bisa menurun hingga ±1,06 ohm (±3,3°C) pada suhu 600°C.

PT100 tipe DIN (Standard Eropa) memiliki resolusi 0,385 ohm per 1°C. Jadi resistansinya akan naik sebesar 0,385 ohm untuk setiap kenaikan suhu 1°C. Untuk mengukur suhu secara elektronik menggunakan sensor suhu PT100, maka kita harus mengeksitasinya dengan arus yang tidak boleh melebihi nilai 1mA. Hal ini karena jika dialiri arus melebihi 1 mA, maka akan timbul efek self-heating. Jadi, seperti layaknya komponen resistor, maka kelebihan arus akan diubah menjadi panas. Akibatnya hasil pengukuran menjadi tidak sesuai lagi.


4. Resistor

Resistor adalah komponen elektronika yang paling dasar dan paling banyak digunakan. Hampir semua peralatan elektronika menggunakan resistor. Ada banyak sekali jenis resistor yang dijual dipasaran mulai dari resistor ukuran sangat kecil yang ditempel pada permukaan PCB atau lebih dikenal dengan nama Surface Mounting Device (SMD) hingga resistor daya yang memiliki ukuran yang besar.




4. Prosedur Percobaan [Kembali]
       1. Buka aplikasi proteus
       2. Pilih komponen yang dibutuhkan
       3. Rangkai setiap komponen menjadi rangkaian yang diinginkan
       4. Ubah spesifikasi komponen sesuai kebutuhan
       5. Jalankan simulasi rangkaian    

5. Gambar Rangkaian dan Prinsip Kerja [Kembali]
Pada rangkaian sederhana sensor tekanan ini, saya menggunakan sensor MPXA6115A6U sebagai sensor tekanannya, dimana terdapat 3 kaki-kaki. Kaki no 2 dihubungkan ke output dari sensor RTD-PT100. Lalu kaki no 3 di ground kan. Kaki no 4 dihubungkan ke resistor sebesar 220 dan dihubungkan ke LED Blue yang berfungsi sebagai bentuk keluaran (output). Pada rangkaian, dihitung besar tegangan. Semakin besar penguatan pada sensor tekanan maka semakin besar pula tegangan yang terhitung.

6. Video Rangkaian [Kembali]

7. Link Download [Kembali]
Download HTML disini
Download simulasi rangkaian disini
Download video rangkaian disini
Download datasheet sensor MPXA6115A6U disini
Download datasheet sensor RTD-PT100 disini
Download datasheet Op Amp disini
Download datasheet LED disini

Tidak ada komentar:

Posting Komentar