1. Sensor dan Transduser
MINGGU 5
RANGKAIAN INTERFACE
(signal conditioning circuit)
2010 M. Ilyas Hadikusuma, ST, M.Eng Sensors dan Transducers
RANGKAIAN INTERFACE
Overview
Umumnya, sensor tidak langsung dihubung dengan
instrumen pengolah, pemonitor dan perekam.
Rangkaian Interface diperlukan untuk membawa sinyal
output sensor ke taraf yang sesuai dengan sinyal input
yang diperlukan rangkaian beban. Artinya sinyal dari
sensor harus dikondisikan (conditioned) terlebih dahulu.
Input rangkaian interface dinyatakan dalam besaran-
besaran standar yang digunakan untuk menentukan
keakuratan rangkaian dalam mengolah sinyal sensor
serta error yang ada.
2010 M. Ilyas Hadikusuma, ST, M.Eng Sensors dan Transducers
1

2. RANGKAIAN INTERFACE
Objek Pembelajaran :
Amplifier
Rangkaian Eksitasi
ADC (Analog to Digital Converter)
Rangkaian Jembatan
Transmisi Data
Noise dalam sensor dan rangkaian
2010 M. Ilyas Hadikusuma, ST, M.Eng Sensors dan Transducers
RANGKAIAN INTERFACE
Amplifier
Biasanya, sensor pasif menghasilkan sinyal
yang lemah (µV atau pA). Maka itu,
diperlukan penguatan tegangan sampai
10000 kali atau penguatan arus sampai
1000000 kali yang diperlukan oleh rangkaian
pada tahap berikutnya.
Penggunaan amplifier tidak hanya sebagai
penguat sinyal, tetapi juga sebagai divais
penyesuai impedansi, filter, isolator input
dan output serta peningkat SNR.
Charge Amplifier
Umumnya digunakan op-amp yang selain
digunakan untuk menguatkan sinyal, juga
dapat digunakan sebagai comparator,
voltage follower, charge amplifier,dsb.
2010 M. Ilyas Hadikusuma, ST, M.Eng Sensors dan Transducers
2

3. RANGKAIAN INTERFACE
• Input Offset Voltage <100µV
• Input Offset Voltage Drift <1µV/°C
• Input Bias Current <2nA
• Input Offset Current <2nA
• DC Open Loop Gain >1,000,000
• Unity Gain Bandwidth Product, 500kHz - 5MHz
Always Check Open Loop Gain at Signal Frequency
• 1/f(0.l Hz to 10 Hz) Noise <1µVp-p
• Wideband Noise <10nV /√ Hz
• CMR, PSR >100dB
2010 M. Ilyas Hadikusuma, ST, M.Eng Sensors dan Transducers
RANGKAIAN INTERFACE
• Rangkaian Eksitasi
Supply daya eksternal diperlukan oleh sensor aktif, seperti sensor temperatur
(RTDs), sensor tekanan (piezoresistive) dan sensor posisi (electromagnetic
dan optic). Daya yang dialirkan dapat berupa tegangan dan arus konstan
ataupun arus sinusoidal, pulsa bahkan radiasi.
Pada banyak kasus, kestabilan dan keakuratan rangkaian eksitasi secara
langsung akan mempengaruhi sensor. Penggunaan rangkaian eksitasi
dimaksudkan untuk menyuplai sensor dengan daya yang stabil sehingga
terhindar dari degradasi nilai akurasi dan stabilitas. Maka itu diperlukan
rangkaian yang dapat mengalirkan sinyal eksitasi yang diperlukan,
bebarapanya antara lain :
Current Generator, digunakan untuk menghasilkan arus konstan, dapat
menggunakan opamp
Voltage Reference, digunakan untuk menghasilkan tegangan konstan, seperti zener
Oscillator, penghasil sinyal listrik variabel. Digunakan dalam modulasi sinyal
2010 M. Ilyas Hadikusuma, ST, M.Eng Sensors dan Transducers
3

4. RANGKAIAN INTERFACE
• Analog to Digital
Converter (ADC)
ADC mengubah sinyal
continyu analog
(biasanya berupa
tegangan) menjadi
bentuk diktrit digital
yang ekivalen dan
sesuai dengan piranti
pengolah data digital. Voltage to Frequency Circuit
Menggunakan metode
biner atau hexa
2010 M. Ilyas Hadikusuma, ST, M.Eng Sensors dan Transducers
RANGKAIAN INTERFACE
• Rangkaian Jembatan
Rangkaian ini paling banyak
digunakan dan sangat efektif
dalam metode pembagian
pada level sensor
Kondisi stabil akan
menghasilkan tegangan 0.
Jika salah satu impedansi
berubah, maka rangkaian
menjadi tidak seimbang
diikuti perubahan
tegangannya.
Hanya satu impedansi yang
digunakan sebagai sensor.
Sehingga jika Z1 digunakan
sebagai sensor maka :
2010 M. Ilyas Hadikusuma, ST, M.Eng Sensors dan Transducers
4

5. RANGKAIAN INTERFACE
• Transmisi Data
Kebanyakan respon data yang
diterima oleh rangkaian berupa
format digital. Salah satu
keuntungan utamanya adalah
adanya aspek pengurangan
noise.
Akan tetapi ini sangat sulit
dilakukan sehingga tetap
memerlukan sinyal analognya.
Pengiriman data ini dapat
dilakukan beberapa cara sesuai
dengan rangkaiannya, antara
lain:
Two Wire Connection
Four Wire Connection
Six Wire Connection
2010 M. Ilyas Hadikusuma, ST, M.Eng Sensors dan Transducers
RANGKAIAN INTERFACE
• Noise dalam sensor dan Rangkaian
• Tidak ada sistem yang ideal. Noise tidak dapat dihilangkan tetapi
dapat dicegah.
Noise :
Bawaan (Inherent)
Transmisi
2010 M. Ilyas Hadikusuma, ST, M.Eng Sensors dan Transducers
5