Filter Low Pass: aplikasi pada sensor temperatur

Isi materi ini ditujukan untuk berbagi ilmu pengetahuan kepada semua pengunjung blog ini.
Silakan digunakan untuk kepentingan proses pembelajaran untuk mencerdaskan bangsa ini dengan tidak lupa menyebutkan sumbernya.
Namun yang harus dihindari adalah: mengambil isi dengan mengakui sebagai haknya, mengambil isi untuk tujuan komersialisasi.
Semua tergantung kepada hati-nurani, jika terjadi saya berkewajiban mengingatkan para plagiator. Biasakan sesuatunya terlahir dari tangan anda, itu menunjukkan bahwa anda ada dan anda diberi hidayah sebagai ciptaanNya yang paling mulia untuk memberikan manfaat di dunia ini. Biasakanlah memberikan manfaat kepada orang lain, dan jangan membiasakan memanfaatkan orang lain.

Sensor temperatur sering digunakan sebagai umpan balik pada sistem kontrol temperatur. Sensor sangat penting dalam sistem kontrol, harus memiliki kepresisian yang baik dan harus stabil. Dalam aplikasinya sensor temperatur mengubah temperatur menjadi tegangan. Namun tegangan yang dihasilkan oleh sensor selalu disertai dengan sinyal-sinyal diluar dari informasi yang sebenarnya.

Sebagai contoh sensor temperatur LM35, merupakan sensor elektronik yang kompak dan murah harganya dapat digunakan sebagai senor temperatur dalam sistem kontrol. Sensor ini memiliki kepresisian 10mV/oC. Biasanya sensor ini diperpanjang dengan menggunakan 3buah kabel jalur tegangan dc +- dan jalur keluaran sensor. Sinyal noise akan dihasilkan karena adanya perpanjangan kabel dan akan membuat kesalahan pada sistem umpan balik.

Untuk menghilangkan sinyal-sinyal yang bukan informasi dari temperatur digunakan filter low pass. Yang paling murah menggunakan komponen pasip R dan C  yang diletakkkan pada ujung paling akhir dari perpanjangan kabel menuju ke pengkondisi sinyal.

Adapun rangkaian pasip RC low pass filter diperlihatkan dalam gambar berikut ini:

 

Dari rangkaian filter low pass diatas dapat ditulis persamaan sebagai:

Dimana:

  •   adalah tegangan keluaran filter.
  • adalah sinyal tegangan berasal dari keluaran sensor temperatur.
  • adalah impedansi dari kapasitor.
  • adalah impedansi dari Resistor.

 

 Selanjutnya untuk mendapatkan tegangan keluaran secara statis, persamaan dapat dituliskan kembali menjadi:

Salah satu contoh dalam aplikasi yang saya posting disini, menggunakan dan . Maka hasil perhitungan untuk tegangan masukan sebesar 5 volt adalah:

Pada frekwensi = 5Hz

Pada frekwensi 400Hz 

 

Agar lebih mudah menggambarkan respon keluaran sebagai fungsi frekwensi, digunakan parameter s, kemudian dengan menggunakan fungsi bode dalam SCILAB, respon keluaran akan mudah digambarkan dalam kawasan frekwensi.

Fungsi alihnya dapat dituliskan kembali menjadi:

Perintah scilab mencari tanggapan frekwensi dan tanggapan fasa adalah sebagai berikut:

-->clear all;

-->s=%s
 s  =

    s   

-->G=syslin('c',1,10^-5*s+1)
 G  =

         1
    -----------
    1 + 0.00001s    

-->bode(G,0,100000)

 

Frekwensi cutt-off pada penguatan -3db berada pada sekitar 10KHz, atau sinyal yang diloloskan pada 0 db sampai pada frekwensi 100Hz. Ini sudah cukup pada sebagai umpan balik pada sistem kontrol temperature dengan frekwensi sampling maksimal 50Hz atau 20mS. Paling tidak dengan waktu sampling 50mS sinyal umpan balik sudah bisa mengikuti respon temperatur plant dengan penguatan 0 db.

 Dibuat oleh: Bambang Siswoyo

 

Filter low pass diatas memiliki orde 1. Agar penurutan penguatan menjadi lebih tajam digunakan orde 2 dengan menyusun 2 filter low pass secara kaskade. Sebagai contoh dua filter low pass dihubungkan secara kaskade diperlihatkan dalam gambar berikut ini.

Untuk mencari fungsi alihnya dapat dituliskan sebagai berikut:

 

Dengan menggunakan scilab dapat diperoleh fungsi alih totalnya dengan perintah sebagai berikut:

-->s=%s
 s  =

    s   

-->ZR1=1000;

-->ZC1=1/(10*10D-9*s);

-->ZR2=500;

-->ZC2=1/(10*10D-9*s);

-->G1=ZC1/(ZR1+ZC1);

-->G2=ZC2/(ZR2+ZC2);

-->GT=G1*G2
 GT  =

                 1.000D-14
    -----------------------------------
                                       2
    1.000D-14 + 1.500D-18s + 5.000D-23s   

-->G=syslin('c',GT)
 G  =

                 1.000D-14
    -----------------------------------
                                       2
    1.000D-14 + 1.500D-18s + 5.000D-23s   

-->bode(G,0,100000) 

Adapun respon frekwensinya diperlihatkan sebagai berikut:

Kesimpulan

Pada filter orde dua atau dua kaskade memiliki penurunan fasa paling curam jika dibandingkan dengan filter orde satu. Kecuraman penguatan  sangat diperlukan pada filter,karena akan semakin mendekati filter ideal.

Last updated by at .

Avatar of Bambang Siswoyo

About Bambang Siswoyo

I am a college lecturer since 1988 at UB (University of Brawijaya) in the electronics department. My experience: Applications of Microprocessor system, Applications of Control System, Applications of Field Programmable Gate Array, Computer Programming in computer instrumentations. My hobby: Music especially playing the saxophone, hiking and exploring the countryside.
This entry was posted in Electronics and tagged , , . Bookmark the permalink.

2 Responses to Filter Low Pass: aplikasi pada sensor temperatur

  1. zizirin says:

    pak, mau tanya, kenapa yang digunakan low pass filter, bukan high pass filter? terimakasih sebelumnya :)

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

CAPTCHA Image

*

You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title="" rel=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>