Pembuatan Signal Conditioning Untuk Sensor LVDT (Linear Variable Differential Transformer)
PEMBUATAN SIGNAL CONDITIONING UNTUK SENSOR LVDT
(LINEAR VARIABLE DIFFERENTIAL TRANSFORMER)
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar
Sarjana Sains
MASRIA PANE
090801021
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2013
Universitas Sumatera Utara
PERSETUJUAN
Judul
Kategori
Nama
Nim
Program Studi
Departemen
Fakultas
: Pembuatan Signal Conditioning Untuk Sensor LVDT (Linear
Variable Differential Transformer)
: Skripsi
: Masria Pane
: 090801021
: Sarjana (S1) Fisika
: Fisika
: Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam (FMIPA)
Universitas Sumatera Utara
Disetujui di :
Medan, 20 Agustus 2013
Komisi Pembimbing :
Pembimbing 2,
Pembimbing 1,
Drs. Takdir Tamba, M.Eng,Sc
Dr. Bisman Perangin-angin, M.Eng.Sc
NIP. 196006031986011002
NIP. 195609181985031002
Disetujui Oleh
Departemen Fisika FMIPA USU
Ketua,
Dr. Marhaposan Situmorang
NIP. 195510301980031003
Universitas Sumatera Utara
PERNYATAAN
PEMBUATAN SIGNAL CONDITIONING UNTUK SENSOR LVDT
(LINEAR VARIABLE DIFFERENTIAL TRANSFORMER)
SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa
kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, 20 Agustus 2013
MASRIA PANE
090801021
Universitas Sumatera Utara
PENGHARGAAN
Segala Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yesus Kristus atas segala
berkat, kasih karunia dan penyertaanNya selama penulis melaksanakan studi
hingga menyelesaikan skripsi ini sesuai dengan waktu yang telah ditetapkan.
Selama kuliah sampai penyelesain tugas akhir ini, penulis mendapatkan
banyak bantuan dalam bentuk moril, materi, dorongan, serta bimbingan dari
berbagai pihak oleh karena itu dengan sepenuh hati, penulis mengucapkan
terimakasih yang sebesar-besarnya kepada :
1. Bapak Dr. Bisman Perangin–angin, M.Eng,Sc dan Bapak Drs. Takdir tamba,
M.Eng,Sc selaku Dosen Pembimbing yang telah meluangkan waktu untuk
membimbing, mengarahkan dan memberikan kepercayaan kepada penulis dalam
penyelesaian skripsi ini
2. Terimakasih yang sebesar- besarnya kepada kedua orang tuaku yang tercinta ,
kepada Bapakku W. Pane (alm) dan Ibuku T. M. Sidabutar yang telah mendidik
dan membesarkan saya sampai saya bisa melakukan dan menyelesaikan penulisan
skripsi ini serta memberikan inspirasi , dorongan spritual, dana, perhatian dan doa
yang tak henti-hentinya kepada penulis.
3. Bapak Dr. Marhaposan Situmorang selaku Ketua Departemen Fisika, dan
Drs.Syahrul Humaidi, M.Sc selaku Sekretaris Departemen Fisika FMIPA USU,
Kak Tini, Bang Jo dan Kak Yuspa selaku staf Departemen Fisika yang telah
membantu penulis dalam urusan administrasi.
4. Pihak LIPI Serpong yang banyak membantu diantaranya Bapak Sigit Arianto,
M.Eng selaku pembimbing pembimbing di P2F LIPI, Bapak Dr. Bambang
Widyatmoko selaku kepala P2F LIPI, Pak Andi, Bapak Dr. Masno Ginting ,
Bapak Pardamean Sebayang, Ibu Ani, Pak Prabowo, dan seluruh staf dan
karyawan P2F LIPI yang banyak membantu, saya mengucapkan terimakasih.
Universitas Sumatera Utara
5. Terimakasih buat adik-adikku tersayang Mey Elyzabeth Pane, Johannes
Haessler Pane, Novianty Pane, Fitri Rosa Nurida Pane, dan Eri Immanuel Pane
yang telah memberikan dukungan, doa dan memberikan semangat kepada penulis.
6. Kepada teman-teman stambuk breaving, Agus, Azay, Ade, Andrian, Septiana,
Helen, Jeny, Stevani, Emy, Harty, Weny, Monora, Gusning, Zanah, Ferdy, Ophi,
Fitri Yuniati, Esra, Valent, Istas, Andiko, Timbul, Natan, Josua, Eldo, Silvi, Sony,
Kalam, Poltak, Herdi, Enra, Sabam, Resdina, Vila dan Rieni, yang telah
memberikan partisipasi , semangat dan dukungan untuk menyelesaikan penulisan
skripsi ini. Semoga kita semua sukses. Amin.
7. Sahabat- sahabatku Lia samosir, Yenny Tarigan, Sahat Butar- Butar yang
memberikan motivasi dan doa kepada penulis.
8. Teman-teman Asisten Laboratorium Elektronika Lanjutan yang saling
mendukung di dalam laboratorium.
9. Adik-adikku dari Stambuk 2010, 2011 dan 2012 terutama buat Gunawan
Sitorus yang telah rela meluangkan waktunya bagi penulis untuk menyelesaikan
penulisan skripsi ini.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna, untuk itu
penulis mengharapkan saran dan kritik yang membangun demi penyempurnaan isi
dan analisa yang disajikan. Akhir kata, semoga tulisan ini bermanfaat bagi yang
membutuhkannya.
Medan, 20 Agustus 2013
Penulis
Universitas Sumatera Utara
PEMBUATAN SIGNAL CONDITIONING UNTUK SENSOR LVDT
(LINEAR VARIABLE DIFFERENTIAL TRANSFORMER)
ABSTRAK
LVDT (Linear Variable Differential Transformer) merupakan salah satu jenis
sensor perpindahan. Sensor LVDT ini bekerja jika sudah ada pengkondisi sinyal.
Pengkondisi sinyal ini mencakup generator gelombang sinus dan demodulator.
Rangkaian osilator dan demodulator yang dirancang menggunakan Op
Amp. Sensor LVDT ini bekerja berdasarkan prinsip fluks magnetik yang
dibangkitkan pada inti besi oleh induksi yang berasal dari kumparan primer.
Tegangan masukan LVDT merupakan tegangan bolak-balik (AC), sehingga
tegangan keluaran yang dihasilkan juga berupa tegangan bolak-balik. AC
magnitude diperoleh dengan menggeser inti sensor dengan menggunakan
micrometer sekrup. Pergeserannya dapat kita lihat pada dengan menganalisa
gelombang yang dihasilkan pada osilokop. Apabila gelombang yang dihasilkan
kedua kumparan sama, maka posisi inti merupakan posisi nol. Perubahan bentuk
gelombang yang dihasilkan menunjukkan arah pergeseran posisi inti terhadap
kumparan sekunder satu dan sekunder dua. AC magnitude yang dihasilkan oleh
kumparan sekunder satu dan sekunder dua dapat menunjukkan pengkondisi sinyal
yang dibuat bekerja atau tidak. Sinyal posisi input yang dipicu oleh rangkaian
osilator yakni gelombang sinus kemudian ditransmisikan ke primer LVDT yang
menjadi tegangan input untuk sensor LVDT dan tegangan dari sekunder harus
didemodulasikan untuk menghasilkan tegangan DC. Tegangan DC yang
dihasilkan merupakan konversi jarak perpindahan dari sensor LVDT.
Kata kunci : Pengkondisi sinyal, LVDT, Pergeseran
Universitas Sumatera Utara
PEMBUATAN SIGNAL CONDITIONING UNTUK SENSOR LVDT
(LINEAR VARIABLE DIFFERENTIAL TRANSFORMER)
ABSTRACT
LVDT (Linear Variable Differential Transformer) is one type of displacement
sensors. LVDT sensor is working if there is already a signal conditioner. Signal
conditioners include sine wave generator and demodulator.
Oscillator and demodulator circuits are designed using the Op Amp. The
LVDT sensors work on the principle of magnetic flux in the iron core generated
by induction from the primary coil. LVDT input voltage is an alternating voltage
(AC), so that the output voltage is also generated in the form of alternating
voltage. AC magnitude is obtained by shifting the sensor core by using a
micrometer screw. The shift can be seen in the waves generated by analyzing the
osilokop. If the waves generated at the second coil, the core position is zero
position. The resulting waveform changes showed a shift towards the core
position of the secondary coil and two secondary one. AC magnitude generated by
a secondary coil and two secondary can show signal conditioners are made to
work or not. Position of the input signal that is triggered by a sine wave oscillator
circuit which is then transmitted to a primary LVDT input voltage to the sensor
LVDT and the voltage of the secondary must be demodulated to produce a DC
voltage. The resulting DC voltage is a conversion of the sensor LVDT
displacement distance.
Key word: Signal conditioning, LVDT, Displacement
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Halaman
ii
iii
iv
vi
vii
viii
x
xi
xiii
Persetujuan
Pernyataan
Penghargaan
Abstrak
Abstract
Daftar Isi
Daftar Tabel
Daftar Gambar
Daftar Lampiran
Bab I
Pendahuluan
1. 1 Latar Belakang
1. 2 Rumusan Masalah
1. 3 Batasan Masalah
1. 4 Tujuan Penelitian
1. 5 Manfaat Penelitian
1. 6 Metodologi Penelitian
1. 7 Sistematika Penulisan
1
2
2
3
3
3
4
Bab II Tinjauan Pustaka
2.1 Sensor
2.1.1 Pengenalan LVDT ( Linear Variable Diffrential Transformer )
2.1.2 Karakteristik LVDT
2.1.3 Prinsip kerja LVDT
2.2 Operational Amplifier
2.2.1 Op Amp non inverting
2.2.2 Op Amp inverting
2.2.3 Rangkain penjumlah
2.2.4 Rangkaian Penguat diffrensial
2.3 Signal Conditioning
2.3.1 Fungsi umum pengkondisi sinyal
6
7
8
10
13
14
16
17
18
19
19
Bab III Perancangan Sistem
3.1 Perancangan Hardware
3.1.1 Pembuatan Rangkaian Power Supply Adaptor ( PSA)
3.1.2 Rangkaian Integrator
3.1.3 Rangkaian Filter Aktif
3.1.4 Rangkaian Osilator
3.1.5 Rangkaian Inverting
3.1.6 Rangkaian Penguat Power
3.1.7 Demodulator
3.1.8 Rangkaian Inverting Summing Amplifier
3.1.9 Rangkaian Filter Pasif
24
24
25
27
28
28
29
30
31
32
Universitas Sumatera Utara
3.1.10 Pembuatan Rangkaian Pengkondisi Sinyal
3.2 Alat Pengujian
3.3 Rancangan Sistem Pengukuran
3.3.1 Pengukuran Karakteristik Sensor LVDT dengan Signal
Generator
3.3.2 Pengukuran dan Karakterisasi sensor LVDT dengan
Rangkaian Pengkondisi Sinyal
3.4 Analisa Data
3.5 Diagram Kerja
Bab IV Pengukuran dan Analisa
4.1 Pengukuran dan Karakterisasi Sensor LVDT Untuk
AC Magnitude
4.1.1 Pengukuran AC Magnitude menggunakan Sinyal Generator
4.1.2 Pengukuran AC Magnitude menggunakan Circuit Signal
Conditioning
4.2 Pengukuran dan Karakterisasi Sensor LVDT Untuk Nilai DC
output (Sensifitas)
Bab V Kesimpulan dan Saran
5.1 Kesimpulan
5.2 Saran
Daftar Pustaka
Lampiran
33
36
37
37
39
41
42
43
44
48
53
56
57
58
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1 Asumsi dasar Op Amp Ideal
Tabel 4.1 Pengujian untuk output AC Magnitude Sinyal Generator
Tabel 4.2 Pengujian untuk output AC Magnitude Rangkaian Signal Conditioning
Tabel 4.3 Pengujian Tegangan Keluaran DC dari Rangkaian Pengkondisi Sinyal
14
44
49
54
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1 Penampang LVDT
Gambar 2.2 Konstruksi LVDT
Gambar 2.3 Bentuk LVDT
Gambar 2.4 Skema LVDT
Gambar 2.5 Bentuk gelombang LVDT
Gambar 2.6 Op Amp non inverting
Gambar 2.7 Op Amp inverting
Gambar 2.8 Rangkaian Penjumlah
Gambar 2.9 Rangkaian Penguat Diffrential
Gambar 2.10 Memproses sinyal arus
Gambar 2.11 Perubahan dalam variabel induktansi L
Gambar 3.1 Blok diagram pengkondisi sinyal LVDT
Gambar 3.2 Set Up pengkondisi sinyal
Gambar 3.3 Rangkaian Power Supply Adaptor (PSA)
Gambar 3.4 Rangkaian Integrator Op amp TL084 pada kaki 1, 2, dan 3
Gambar 3.5 Rangkaian Integrator Op amp TL084 pada kaki 12, 13 dan 14
Gambar 3.6 Rangkaian Filter Aktif
Gambar 3.7 Rangkaian Osilator
Gambar 3.8 Rangkaian Inverting untuk LVDT Primer
Gambar 3.9 Rangkaian Inverting untuk LVDT Sekunder
Gambar 3.10 Rangkaian Penguat Power AB
Gambar 3.11 Rangkaian Demodulator
Gambar 3.12 Rangkaian Penguat Penjumlah
Gambar 3.13 Rangkaian Filter Pasif
Gambar 3.14 Rangkaian Pengkondisi sinyal untuk LVDT
(Linear Variable Diffrential Transformer) Primer
Gambar 3.15 Rangkaian Pengkondisi sinyal untuk LVDT (Linear Variable
Diffrential Transformer) Sekunder 1 dan sekunder 2.
Gambar 3.16 Diagram Blok Pengukuran dan Karakteristik Sensor
LVDT menggunakan sinyal generator
Gambar 3.17 Pengukur dan karakteristik sensor LVDT
menggunakan sinyal generator
Gambar 3.18 Flowchart Pengukuran Karakteristik Sensor LVDT
dengan Signal Generator dengan variasi jarak
Gambar 3.19 Pengukuran Karakteristik Sensor LVDT dengan
Rangkain Pengkondisi Sinyal
Gambar 3.20 Pengukur dan karakteristik sensor LVDT menggunakan
rangkaian pengkondisi sinyal.
Gambar 3.21 Flowchart Pengukuran Karakteristik Sensor LVDT dengan
Rangkaian pengkondisi sinyal dengan variasi jarak
Gambar 3.22 Flowchart Proses Penelitian
Gambar 4.1a Gambar gelombang antara tegangan sekunder 1
8
9
10
12
13
15
16
17
18
19
22
23
24
25
26
26
27
28
29
29
30
31
31
32
34
35
37
38
39
39
40
41
42
45
Universitas Sumatera Utara
dan sekunder 2 pada jarak 0 mm
Gambar 4.1b Gambar gelombang antara tegangan sekunder 1
dan sekunder 2 pada jarak 2,5 mm
Gambar 4.1c Gambar gelombang antara tegangan sekunder 1
dan sekunder 2 pada jarak 4 mm
Gambar 4.1d Gambar gelombang antara tegangan sekunder 1
dan sekunder 2 pada jarak -2,5 mm
Gambar 4.1e Gambar gelombang antara tegangan sekunder 1
dan sekunder 2 pada jarak -4mm
Gambar 4.2 Grafik Jarak terhadap Tegangan AC Magnitude
Signal Generator
Gambar 4.3a Gambar gelombang antara tegangan sekunder 1
dan sekunder 2 pada jarak 0 mm
Gambar 4.3b Gambar gelombang antara tegangan sekunder 1
dan sekunder 2 pada jarak 2,5mm
Gambar 4.3c Gambar gelombang antara tegangan sekunder 1
dan sekunder 2 pada jarak 4 mm
Gambar 4.3d Gambar gelombang antara tegangan sekunder 1
dan sekunder 2 pada jarak -2,5 mm
Gambar 4.3e Gambar gelombang antara tegangan sekunder 1
dan sekunder 2 pada jarak -4mm
Gambar 4.4 Grafik Rasio Tegangan AC magnitude terhadap Jarak
menggunakan Signal Conditioning
Gambar 4.5 Grafik tegangan output DC terhadap Jarak
45
46
46
47
47
50
50
51
51
52
52
55
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
LAMPIRAN A
LAMPIRAN B
Rangkaian Lengkap
Data Sheet Sensor LVDT
58
59
Universitas Sumatera Utara
(LINEAR VARIABLE DIFFERENTIAL TRANSFORMER)
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar
Sarjana Sains
MASRIA PANE
090801021
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2013
Universitas Sumatera Utara
PERSETUJUAN
Judul
Kategori
Nama
Nim
Program Studi
Departemen
Fakultas
: Pembuatan Signal Conditioning Untuk Sensor LVDT (Linear
Variable Differential Transformer)
: Skripsi
: Masria Pane
: 090801021
: Sarjana (S1) Fisika
: Fisika
: Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam (FMIPA)
Universitas Sumatera Utara
Disetujui di :
Medan, 20 Agustus 2013
Komisi Pembimbing :
Pembimbing 2,
Pembimbing 1,
Drs. Takdir Tamba, M.Eng,Sc
Dr. Bisman Perangin-angin, M.Eng.Sc
NIP. 196006031986011002
NIP. 195609181985031002
Disetujui Oleh
Departemen Fisika FMIPA USU
Ketua,
Dr. Marhaposan Situmorang
NIP. 195510301980031003
Universitas Sumatera Utara
PERNYATAAN
PEMBUATAN SIGNAL CONDITIONING UNTUK SENSOR LVDT
(LINEAR VARIABLE DIFFERENTIAL TRANSFORMER)
SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa
kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, 20 Agustus 2013
MASRIA PANE
090801021
Universitas Sumatera Utara
PENGHARGAAN
Segala Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yesus Kristus atas segala
berkat, kasih karunia dan penyertaanNya selama penulis melaksanakan studi
hingga menyelesaikan skripsi ini sesuai dengan waktu yang telah ditetapkan.
Selama kuliah sampai penyelesain tugas akhir ini, penulis mendapatkan
banyak bantuan dalam bentuk moril, materi, dorongan, serta bimbingan dari
berbagai pihak oleh karena itu dengan sepenuh hati, penulis mengucapkan
terimakasih yang sebesar-besarnya kepada :
1. Bapak Dr. Bisman Perangin–angin, M.Eng,Sc dan Bapak Drs. Takdir tamba,
M.Eng,Sc selaku Dosen Pembimbing yang telah meluangkan waktu untuk
membimbing, mengarahkan dan memberikan kepercayaan kepada penulis dalam
penyelesaian skripsi ini
2. Terimakasih yang sebesar- besarnya kepada kedua orang tuaku yang tercinta ,
kepada Bapakku W. Pane (alm) dan Ibuku T. M. Sidabutar yang telah mendidik
dan membesarkan saya sampai saya bisa melakukan dan menyelesaikan penulisan
skripsi ini serta memberikan inspirasi , dorongan spritual, dana, perhatian dan doa
yang tak henti-hentinya kepada penulis.
3. Bapak Dr. Marhaposan Situmorang selaku Ketua Departemen Fisika, dan
Drs.Syahrul Humaidi, M.Sc selaku Sekretaris Departemen Fisika FMIPA USU,
Kak Tini, Bang Jo dan Kak Yuspa selaku staf Departemen Fisika yang telah
membantu penulis dalam urusan administrasi.
4. Pihak LIPI Serpong yang banyak membantu diantaranya Bapak Sigit Arianto,
M.Eng selaku pembimbing pembimbing di P2F LIPI, Bapak Dr. Bambang
Widyatmoko selaku kepala P2F LIPI, Pak Andi, Bapak Dr. Masno Ginting ,
Bapak Pardamean Sebayang, Ibu Ani, Pak Prabowo, dan seluruh staf dan
karyawan P2F LIPI yang banyak membantu, saya mengucapkan terimakasih.
Universitas Sumatera Utara
5. Terimakasih buat adik-adikku tersayang Mey Elyzabeth Pane, Johannes
Haessler Pane, Novianty Pane, Fitri Rosa Nurida Pane, dan Eri Immanuel Pane
yang telah memberikan dukungan, doa dan memberikan semangat kepada penulis.
6. Kepada teman-teman stambuk breaving, Agus, Azay, Ade, Andrian, Septiana,
Helen, Jeny, Stevani, Emy, Harty, Weny, Monora, Gusning, Zanah, Ferdy, Ophi,
Fitri Yuniati, Esra, Valent, Istas, Andiko, Timbul, Natan, Josua, Eldo, Silvi, Sony,
Kalam, Poltak, Herdi, Enra, Sabam, Resdina, Vila dan Rieni, yang telah
memberikan partisipasi , semangat dan dukungan untuk menyelesaikan penulisan
skripsi ini. Semoga kita semua sukses. Amin.
7. Sahabat- sahabatku Lia samosir, Yenny Tarigan, Sahat Butar- Butar yang
memberikan motivasi dan doa kepada penulis.
8. Teman-teman Asisten Laboratorium Elektronika Lanjutan yang saling
mendukung di dalam laboratorium.
9. Adik-adikku dari Stambuk 2010, 2011 dan 2012 terutama buat Gunawan
Sitorus yang telah rela meluangkan waktunya bagi penulis untuk menyelesaikan
penulisan skripsi ini.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna, untuk itu
penulis mengharapkan saran dan kritik yang membangun demi penyempurnaan isi
dan analisa yang disajikan. Akhir kata, semoga tulisan ini bermanfaat bagi yang
membutuhkannya.
Medan, 20 Agustus 2013
Penulis
Universitas Sumatera Utara
PEMBUATAN SIGNAL CONDITIONING UNTUK SENSOR LVDT
(LINEAR VARIABLE DIFFERENTIAL TRANSFORMER)
ABSTRAK
LVDT (Linear Variable Differential Transformer) merupakan salah satu jenis
sensor perpindahan. Sensor LVDT ini bekerja jika sudah ada pengkondisi sinyal.
Pengkondisi sinyal ini mencakup generator gelombang sinus dan demodulator.
Rangkaian osilator dan demodulator yang dirancang menggunakan Op
Amp. Sensor LVDT ini bekerja berdasarkan prinsip fluks magnetik yang
dibangkitkan pada inti besi oleh induksi yang berasal dari kumparan primer.
Tegangan masukan LVDT merupakan tegangan bolak-balik (AC), sehingga
tegangan keluaran yang dihasilkan juga berupa tegangan bolak-balik. AC
magnitude diperoleh dengan menggeser inti sensor dengan menggunakan
micrometer sekrup. Pergeserannya dapat kita lihat pada dengan menganalisa
gelombang yang dihasilkan pada osilokop. Apabila gelombang yang dihasilkan
kedua kumparan sama, maka posisi inti merupakan posisi nol. Perubahan bentuk
gelombang yang dihasilkan menunjukkan arah pergeseran posisi inti terhadap
kumparan sekunder satu dan sekunder dua. AC magnitude yang dihasilkan oleh
kumparan sekunder satu dan sekunder dua dapat menunjukkan pengkondisi sinyal
yang dibuat bekerja atau tidak. Sinyal posisi input yang dipicu oleh rangkaian
osilator yakni gelombang sinus kemudian ditransmisikan ke primer LVDT yang
menjadi tegangan input untuk sensor LVDT dan tegangan dari sekunder harus
didemodulasikan untuk menghasilkan tegangan DC. Tegangan DC yang
dihasilkan merupakan konversi jarak perpindahan dari sensor LVDT.
Kata kunci : Pengkondisi sinyal, LVDT, Pergeseran
Universitas Sumatera Utara
PEMBUATAN SIGNAL CONDITIONING UNTUK SENSOR LVDT
(LINEAR VARIABLE DIFFERENTIAL TRANSFORMER)
ABSTRACT
LVDT (Linear Variable Differential Transformer) is one type of displacement
sensors. LVDT sensor is working if there is already a signal conditioner. Signal
conditioners include sine wave generator and demodulator.
Oscillator and demodulator circuits are designed using the Op Amp. The
LVDT sensors work on the principle of magnetic flux in the iron core generated
by induction from the primary coil. LVDT input voltage is an alternating voltage
(AC), so that the output voltage is also generated in the form of alternating
voltage. AC magnitude is obtained by shifting the sensor core by using a
micrometer screw. The shift can be seen in the waves generated by analyzing the
osilokop. If the waves generated at the second coil, the core position is zero
position. The resulting waveform changes showed a shift towards the core
position of the secondary coil and two secondary one. AC magnitude generated by
a secondary coil and two secondary can show signal conditioners are made to
work or not. Position of the input signal that is triggered by a sine wave oscillator
circuit which is then transmitted to a primary LVDT input voltage to the sensor
LVDT and the voltage of the secondary must be demodulated to produce a DC
voltage. The resulting DC voltage is a conversion of the sensor LVDT
displacement distance.
Key word: Signal conditioning, LVDT, Displacement
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Halaman
ii
iii
iv
vi
vii
viii
x
xi
xiii
Persetujuan
Pernyataan
Penghargaan
Abstrak
Abstract
Daftar Isi
Daftar Tabel
Daftar Gambar
Daftar Lampiran
Bab I
Pendahuluan
1. 1 Latar Belakang
1. 2 Rumusan Masalah
1. 3 Batasan Masalah
1. 4 Tujuan Penelitian
1. 5 Manfaat Penelitian
1. 6 Metodologi Penelitian
1. 7 Sistematika Penulisan
1
2
2
3
3
3
4
Bab II Tinjauan Pustaka
2.1 Sensor
2.1.1 Pengenalan LVDT ( Linear Variable Diffrential Transformer )
2.1.2 Karakteristik LVDT
2.1.3 Prinsip kerja LVDT
2.2 Operational Amplifier
2.2.1 Op Amp non inverting
2.2.2 Op Amp inverting
2.2.3 Rangkain penjumlah
2.2.4 Rangkaian Penguat diffrensial
2.3 Signal Conditioning
2.3.1 Fungsi umum pengkondisi sinyal
6
7
8
10
13
14
16
17
18
19
19
Bab III Perancangan Sistem
3.1 Perancangan Hardware
3.1.1 Pembuatan Rangkaian Power Supply Adaptor ( PSA)
3.1.2 Rangkaian Integrator
3.1.3 Rangkaian Filter Aktif
3.1.4 Rangkaian Osilator
3.1.5 Rangkaian Inverting
3.1.6 Rangkaian Penguat Power
3.1.7 Demodulator
3.1.8 Rangkaian Inverting Summing Amplifier
3.1.9 Rangkaian Filter Pasif
24
24
25
27
28
28
29
30
31
32
Universitas Sumatera Utara
3.1.10 Pembuatan Rangkaian Pengkondisi Sinyal
3.2 Alat Pengujian
3.3 Rancangan Sistem Pengukuran
3.3.1 Pengukuran Karakteristik Sensor LVDT dengan Signal
Generator
3.3.2 Pengukuran dan Karakterisasi sensor LVDT dengan
Rangkaian Pengkondisi Sinyal
3.4 Analisa Data
3.5 Diagram Kerja
Bab IV Pengukuran dan Analisa
4.1 Pengukuran dan Karakterisasi Sensor LVDT Untuk
AC Magnitude
4.1.1 Pengukuran AC Magnitude menggunakan Sinyal Generator
4.1.2 Pengukuran AC Magnitude menggunakan Circuit Signal
Conditioning
4.2 Pengukuran dan Karakterisasi Sensor LVDT Untuk Nilai DC
output (Sensifitas)
Bab V Kesimpulan dan Saran
5.1 Kesimpulan
5.2 Saran
Daftar Pustaka
Lampiran
33
36
37
37
39
41
42
43
44
48
53
56
57
58
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1 Asumsi dasar Op Amp Ideal
Tabel 4.1 Pengujian untuk output AC Magnitude Sinyal Generator
Tabel 4.2 Pengujian untuk output AC Magnitude Rangkaian Signal Conditioning
Tabel 4.3 Pengujian Tegangan Keluaran DC dari Rangkaian Pengkondisi Sinyal
14
44
49
54
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1 Penampang LVDT
Gambar 2.2 Konstruksi LVDT
Gambar 2.3 Bentuk LVDT
Gambar 2.4 Skema LVDT
Gambar 2.5 Bentuk gelombang LVDT
Gambar 2.6 Op Amp non inverting
Gambar 2.7 Op Amp inverting
Gambar 2.8 Rangkaian Penjumlah
Gambar 2.9 Rangkaian Penguat Diffrential
Gambar 2.10 Memproses sinyal arus
Gambar 2.11 Perubahan dalam variabel induktansi L
Gambar 3.1 Blok diagram pengkondisi sinyal LVDT
Gambar 3.2 Set Up pengkondisi sinyal
Gambar 3.3 Rangkaian Power Supply Adaptor (PSA)
Gambar 3.4 Rangkaian Integrator Op amp TL084 pada kaki 1, 2, dan 3
Gambar 3.5 Rangkaian Integrator Op amp TL084 pada kaki 12, 13 dan 14
Gambar 3.6 Rangkaian Filter Aktif
Gambar 3.7 Rangkaian Osilator
Gambar 3.8 Rangkaian Inverting untuk LVDT Primer
Gambar 3.9 Rangkaian Inverting untuk LVDT Sekunder
Gambar 3.10 Rangkaian Penguat Power AB
Gambar 3.11 Rangkaian Demodulator
Gambar 3.12 Rangkaian Penguat Penjumlah
Gambar 3.13 Rangkaian Filter Pasif
Gambar 3.14 Rangkaian Pengkondisi sinyal untuk LVDT
(Linear Variable Diffrential Transformer) Primer
Gambar 3.15 Rangkaian Pengkondisi sinyal untuk LVDT (Linear Variable
Diffrential Transformer) Sekunder 1 dan sekunder 2.
Gambar 3.16 Diagram Blok Pengukuran dan Karakteristik Sensor
LVDT menggunakan sinyal generator
Gambar 3.17 Pengukur dan karakteristik sensor LVDT
menggunakan sinyal generator
Gambar 3.18 Flowchart Pengukuran Karakteristik Sensor LVDT
dengan Signal Generator dengan variasi jarak
Gambar 3.19 Pengukuran Karakteristik Sensor LVDT dengan
Rangkain Pengkondisi Sinyal
Gambar 3.20 Pengukur dan karakteristik sensor LVDT menggunakan
rangkaian pengkondisi sinyal.
Gambar 3.21 Flowchart Pengukuran Karakteristik Sensor LVDT dengan
Rangkaian pengkondisi sinyal dengan variasi jarak
Gambar 3.22 Flowchart Proses Penelitian
Gambar 4.1a Gambar gelombang antara tegangan sekunder 1
8
9
10
12
13
15
16
17
18
19
22
23
24
25
26
26
27
28
29
29
30
31
31
32
34
35
37
38
39
39
40
41
42
45
Universitas Sumatera Utara
dan sekunder 2 pada jarak 0 mm
Gambar 4.1b Gambar gelombang antara tegangan sekunder 1
dan sekunder 2 pada jarak 2,5 mm
Gambar 4.1c Gambar gelombang antara tegangan sekunder 1
dan sekunder 2 pada jarak 4 mm
Gambar 4.1d Gambar gelombang antara tegangan sekunder 1
dan sekunder 2 pada jarak -2,5 mm
Gambar 4.1e Gambar gelombang antara tegangan sekunder 1
dan sekunder 2 pada jarak -4mm
Gambar 4.2 Grafik Jarak terhadap Tegangan AC Magnitude
Signal Generator
Gambar 4.3a Gambar gelombang antara tegangan sekunder 1
dan sekunder 2 pada jarak 0 mm
Gambar 4.3b Gambar gelombang antara tegangan sekunder 1
dan sekunder 2 pada jarak 2,5mm
Gambar 4.3c Gambar gelombang antara tegangan sekunder 1
dan sekunder 2 pada jarak 4 mm
Gambar 4.3d Gambar gelombang antara tegangan sekunder 1
dan sekunder 2 pada jarak -2,5 mm
Gambar 4.3e Gambar gelombang antara tegangan sekunder 1
dan sekunder 2 pada jarak -4mm
Gambar 4.4 Grafik Rasio Tegangan AC magnitude terhadap Jarak
menggunakan Signal Conditioning
Gambar 4.5 Grafik tegangan output DC terhadap Jarak
45
46
46
47
47
50
50
51
51
52
52
55
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
LAMPIRAN A
LAMPIRAN B
Rangkaian Lengkap
Data Sheet Sensor LVDT
58
59
Universitas Sumatera Utara