Top Banner
Instrumentasi Sistem Pengaturan - 06 1 Sistem Instrumentasi Sensor Gerakan (posisi dan kecepatan) Ir. Jos Pramudijanto, M.Eng. Jurusan Teknik Elektro FTI ITS Telp. 5947302 Fax.5931237 Email: [email protected]
30

3212 Jos Ee Instr_S108 06 Kecepatan

Nov 11, 2014

Download

Documents

Firdaus Nuha
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Page 1: 3212 Jos Ee Instr_S108 06 Kecepatan

Instrumentasi Sistem Pengaturan - 06 1

Sistem Instrumentasi

Sensor Gerakan (posisi dan kecepatan)

Ir. Jos Pramudijanto, M.Eng.Jurusan Teknik Elektro FTI ITS

Telp. 5947302 Fax.5931237Email: [email protected]

Page 2: 3212 Jos Ee Instr_S108 06 Kecepatan

Instrumentasi Sistem Pengaturan - 06 2

PengantarObjektif:

Macam sensor posisi dan sensor kecepatanMetode pengukuran dengan sensor posisi dan kecepatan

Definisi:Suatu sensor yang mengkonversikan perubahan gerakan suatu objek menjadi energi listrikSuatu perubahan kecepatan bisa didapatkan dari perubahan posisi

Page 3: 3212 Jos Ee Instr_S108 06 Kecepatan

Instrumentasi Sistem Pengaturan - 06 3

Sensor PosisiResistive

Potentiometers

InductiveLinear Variable Differential Transformers (LVDTs)Synchros, Resolvers, and Inductosyn

Electro-opticalOptical encoders

Capacitive, piezo-electric, ultrasonic, magnetostrictive, etc.

Page 4: 3212 Jos Ee Instr_S108 06 Kecepatan

Instrumentasi Sistem Pengaturan - 06 4

PotensiometerSensor analog yang bekerja seperti divider

Page 5: 3212 Jos Ee Instr_S108 06 Kecepatan

Instrumentasi Sistem Pengaturan - 06 5

Potensiometer dan Proximity

Potensiometer (rotary and linear)

Proximity switch (mechanical)

Page 6: 3212 Jos Ee Instr_S108 06 Kecepatan

Instrumentasi Sistem Pengaturan - 06 6

Potensiometer untuk posisi

Page 7: 3212 Jos Ee Instr_S108 06 Kecepatan

Instrumentasi Sistem Pengaturan - 06 7

Linear-Variable Differential Transformer

LVDT

Page 8: 3212 Jos Ee Instr_S108 06 Kecepatan

Instrumentasi Sistem Pengaturan - 06 8

Konstruksi LVDT

LVDT terdiri dari magnetic core yang bergerak dalam silinder.

Page 9: 3212 Jos Ee Instr_S108 06 Kecepatan

Instrumentasi Sistem Pengaturan - 06

Prinsip Kerja LVDT

Inti berada di tengah-tengah maka :Flux S1 = S2Tegangan induksi E1 = E2Enetto = 0

Inti bergerak ke arah S1 maka :Flux S1 > S2tegangan induksi E1 > E2, Enetto = E1 - E2

Inti bergerak ke arah S2 maka :Flux S1 < S2Tegangan induksi E1 < E2Enetto = E2 – E1

Page 10: 3212 Jos Ee Instr_S108 06 Kecepatan

Instrumentasi Sistem Pengaturan - 06 10

Synchro

Page 11: 3212 Jos Ee Instr_S108 06 Kecepatan

Instrumentasi Sistem Pengaturan - 06 11

Rangkaian Synchro

Page 12: 3212 Jos Ee Instr_S108 06 Kecepatan

Instrumentasi Sistem Pengaturan - 06 12

Synchro to Digital Converter

Page 13: 3212 Jos Ee Instr_S108 06 Kecepatan

Instrumentasi Sistem Pengaturan - 06 13

Resolver

Sin

Cosine

Reference

Uses an AC signal to excite the rotor winding.Stator has two windings at 90 degrees to each other.As the rotor turns the coupling to the two windings will change

Page 14: 3212 Jos Ee Instr_S108 06 Kecepatan

Instrumentasi Sistem Pengaturan - 06 14

Rangkaian Resolver

Page 15: 3212 Jos Ee Instr_S108 06 Kecepatan

Instrumentasi Sistem Pengaturan - 06 15

Inductosyn

Similar to a resolver but made in two planes.The Inductosyn has many pole pairs, +50The output will repeat ones for each pole pair.Each cycle can be decoded to +14 bitsRequire very precise alignment, and high quality amplifiers.Analog Encoders offer similar solution at a lower cost.

Page 16: 3212 Jos Ee Instr_S108 06 Kecepatan

Instrumentasi Sistem Pengaturan - 06 16

Konstruksi Inductosyn

Page 17: 3212 Jos Ee Instr_S108 06 Kecepatan

Instrumentasi Sistem Pengaturan - 06 17

Optical Encoder

Page 18: 3212 Jos Ee Instr_S108 06 Kecepatan

Instrumentasi Sistem Pengaturan - 06 18

Sinyal Output Optical Encoder

Page 19: 3212 Jos Ee Instr_S108 06 Kecepatan

Instrumentasi Sistem Pengaturan - 06 19

Increment EncoderGenerally Have two picks up that are 90 degrees out of Phase (A and B) This allows you to determine the direction of rotation and thus count up or downBy using the rising and falling edges of both A and B we can get 4 times the number of slots.May have one or more index marks for homing.

Page 20: 3212 Jos Ee Instr_S108 06 Kecepatan

Instrumentasi Sistem Pengaturan - 06 20

Absolute Encoder

Gray Code Vs BinaryGray Code only changes by one bit per transition.At least one sensor per track.

0111

01 00

0111

00 10

Page 21: 3212 Jos Ee Instr_S108 06 Kecepatan

Instrumentasi Sistem Pengaturan - 06 21

Pengukuran dg Encoder Absolute

! Shaft Encoder convert position into binary equivalent. This system use 8 bit shaft encoder. So, the resolution of shaft encoder is :

!The linear displacement is :

oresolution 41,12

3608 ==

ranglentdisplacemelinear o π2360

Χ=

Page 22: 3212 Jos Ee Instr_S108 06 Kecepatan

Instrumentasi Sistem Pengaturan - 06 22

Konstruksi Encoder Increment

Page 23: 3212 Jos Ee Instr_S108 06 Kecepatan

Instrumentasi Sistem Pengaturan - 06 23

Konstruksi Encoder Increment

Page 24: 3212 Jos Ee Instr_S108 06 Kecepatan

Instrumentasi Sistem Pengaturan - 06 24

Konstruksi Encoder Absolut

Page 25: 3212 Jos Ee Instr_S108 06 Kecepatan

Instrumentasi Sistem Pengaturan - 06 25

Perbandingan Sensor Posisi

TypeResolution

BitsIncremental or Absolute

Signal Type Signals

Electrical Imunity

Number of Wires

Electrical Interface

Encoder Incremental

12 Incremental Digital A, B, Index

Very Good

4-8 None

Encoder Absolute

16 Absolute Digital Binary Very Good

20+ None

Sinusoidal Encoders

22 Absolute Analog Sin, Cos, Index

Fair 6-10 Interpolator

Resolver14 Absolute Analog

Volts RMSSin,Cos Good 6 R/D Converter

Inductosyn24 Incremental Analog

millivoltsSin, Cos Fair 6 Amp +Converter

Capacitive24 Either

Analog millivolts Sin, Cos Fair 6-10 Converter

Inductive 24 Either Analog millivolts

Sin, Cos Fair 6-10 Converter

Incremental Encoder dan Resolver paling populer

Page 26: 3212 Jos Ee Instr_S108 06 Kecepatan

Instrumentasi Sistem Pengaturan - 06 26

Sensor KecepatanInductive

tachogeneratorslinear sensors

GyroscopesDifferentiation of position

analogdigital

Integration of acceleration

Page 27: 3212 Jos Ee Instr_S108 06 Kecepatan

Instrumentasi Sistem Pengaturan - 06 27

Tachogenerator

Sensor ini konstruksinya mirip motor DC magnet permanen.Tegangan keluaran yang dihasilkan berupa tegangan DC.

Page 28: 3212 Jos Ee Instr_S108 06 Kecepatan

Instrumentasi Sistem Pengaturan - 06 28

Increment EncoderEncoder yang digunakan untuk pengukuran kecepatan menggunakan encoder dengan output A, B, dan ZOutput A dan B berbeda phase sebesar 90 derajat. Sedang output Z untuk zero index (untuk kecepatan tinggi).

Page 29: 3212 Jos Ee Instr_S108 06 Kecepatan

Instrumentasi Sistem Pengaturan - 06 29

Accelerometer

Accelerometer bahan piezo-electric.Pengukuran kecepatan dengan membuat rangkaian integrator.

Page 30: 3212 Jos Ee Instr_S108 06 Kecepatan

Instrumentasi Sistem Pengaturan - 06 30

Capacitive and Inductive Sensors

Operate similar to analog encoders.Patterns are placed on the rotor and stator. Rotor and stator can be made of low cost materialsTechnology similar to printed circuit board fabrication.Capable of very low power operation. This would allow for battery baked operation.Resolution similar to analog encoders and InductosynsElectronics utilize Digital to Analog converters and DSPs or PLDs.