data akusisi untuk pengukuran hall effect

7/23/2019 Data Akusisi Untuk Pengukuran Hall Effect

http://slidepdf.com/reader/full/data-akusisi-untuk-pengukuran-hall-effect 1/8

DATA AKUSISI UNTUK MENGUKUR MASSA BENDA

Dalam merancang sistem pengukuran ada beberapa langkah ang perlu

diperhatikan !

"# $ariabel ang akan dideteksi ! medan magnet%# Sens&r ang akan digunakan ! 'all E(ect)# *engk&ndisi sinal ! Ampli+er dan AD,

A# *engertian Sens&r 'all E(ect

'all E(ect Sens&r adalah sens&r ang dapat meresp&n intensitas medan magnet

ang terdapat disekitarna dengan cara mengubah kekuatan medan magnet

men-adi sinal listrik# 'asil keluaran dari sens&r e.ek hall ini akan menghasilkan

sebuah tegangan ang pr&p&rsi&nal dengan kekuatan medan magnet ang

dideteksi &leh sens&r e.ek hall# Salah satu sensor hall effect adalah sensor UGN3503U.

Sensor ini akan menghasilkan tegangan yang proporsional dengan kekuatan medan magnet yang

dideteksi oleh sensor ini. Selain itu komponen ini dipilih karena relatif murah, mudah digunakan

dan mempunyai performa yang cukup baik. Sensor UGN3503 ini mempunyai 3 pin antara lain :

in ! : "##, pin tegangan suplai

in $ : GN%, pin ground

in 3 : "out, pin tegangan output.



Gambar 1. Pinout Hall Effect Sensor UGN3503U

%i dalam sensor ini sudah dibangun sebuah penguat yang memperkuat sinyal dari

rangkaian sensor dan menghasilkan tegangan output ditengah&tengah tegangan suplai.

ada sensor ini 'ika mendapat pengaruh medan magnet dengan polaritas kutub utara

maka akan menghasilkan pengurangan pada tegangan output sebaliknya 'ika terdapat

pengaruh medan magnet dengan polaritas kutub selatan maka akan menghasilkan

peningkatan tegangan pada outputnya. Sensor ini dapat merespon perubahan kekuatan

medan magnet, dari kekuatan medan magnet yang statis maupun kekuatan medan magnet

yang berubah&ubah dengan frekuensi sampai $0()*. Sensor hall effect UGN3503 ini

mempunyai suplai tegangan yang cukup lebar yaitu mulai +.5" sampai " dengan

kepekaan perubahan kekuatan medan magnet sampai frekuensi $3()*.

*rinsip Ker-a 'all E(ect Sens&r



Gambar 2 a.Tanpa Pengaruh Dari Medan Magnet Gambar 2 b.Dipengaruhi

Medan Magnet

Sensor hall effect ini terdiri dari sebuah lapisan silikon dan dua buah elektroda pada masing&

masing sisi silikon. )al ini akan menghasilkan perbedaan tegangan pada outputnya ketika

lapisan silikon ini dialiri oleh arus listrik. Tanpa adanya penaru! dari medan manet maka arus

yang mengalir pada silikon tersebut akan tepat ditengah&tengah silikon dan menghasilkan

tegangan yang sama antara elektrode sebelah kiri dan elektrode sebelah kanan sehingga

menghasilkan tegangan beda tegangan 0 -olt pada outputnya. "eti#a terdapat medan manet mempengaruhi sensor ini maka arus yang mengalir akan berbelok mendekatimen'auhi sisi yang

dipengaruhi oleh medan magnet. )al ini menghasilkan beda potensial diantara kedua elektroda

dari hall effect sensor, dimana beda potensial tersebut sebanding dengan kuat medan magnet

yang diterima oleh hall effect sensor ini. (etika arus yang melalui lapisan silikon tersebut

mendekati sisi silikon sebelah kiri maka ter'adi ketidak seimbangan tegagan output dan hal ini

akan menghasilkan sebuah beda tegangan di outputnya. Semakin besar kekuatan medan magnet

yang mempengaruhi sensor ini akan menyebabkan pembelokan arus di dalam lapisan silikon ini

akan semakin besar dan semakin besar pula ketidakseimbangan tegangan antara kedua sisi

lapisan silikon pada sensor. Semakin besar ketidakseimbangan tegangan ini akan menghasilkan

beda tegangan yang semakin besar pada output sensor ini.

/rah pembelokan arah arus pada lapisan silikon ini dapat digunakan untuk mengetahui polaritas

kutub medanhall effect sensor ini. Sensor hall effect ini dapat beker'a 'ika hanya salah satu sisi

yang dipengaruhi oleh medan magnet. ika kedua sisi silikon dipengaruhi oleh medan magnet

maka arah arus tidak akan dipengaruhi oleh medan magnet itu. 1leh sebab itu 'ika kedua sisi



silikon dipengaruhi oleh medan magnet yang mempengaruhi magnet maka tegangan outputnya

tidak akan berubah

B# *emr&sesan Sinal#ontoh pengaplikasian sensor )all 2ffect adalah dalam pengukuran massa benda. %alam

mengaplikasikan sensor sebagai pengukur massa, maka -ariabel yang men'adi subyek

adalah massa. erancangan dan realisasi rangkaian pendukung sistem meliputi desain perangkat mekanik, rangkaian sensor efek )all, rangkaian penguat selisih, rangkaian

pengubah analog ke digital /%#4, sistem minimum mikrokontroler dan rangkaian

penampil se-en segment. erancangan sistem tersebut ditun'ukkan gambar 5. (uatmedan magnet yang mengenai sensor, nilainya akan bergantung pada 'arak antara sumber

magnet dengan sensor 2fek )all. esaran kuat medan magnet ini akan dirubah men'adi

besaran listrik oleh sensor 2fek )all berupa tegangan keluaran "s4. /pabila diberikan beban massa4 maka 'arak sensor akan mendekati sumber magnet, 'arak semakin kecil

sehingga makin besar, oleh karena itu "s yang dihasilkan sensor akan semakin besar begitu 'uga sebaliknya. esarnya "out sebanding dengan massa suatu benda. (arena

perbedaan tegangan yang dihasilkan sensor sangat kecil maka diperlukan penguat untuk menguatkannya. (emudian, hasil penguatan berupa sinyal analog akan dikon-ersi oleh

/%# /nalog to %igital #on-erter4 dalam format data digital 6 bit. %ata hasil kon-ersi

akan dimasukkan secara paralel ke mikrokontroler yang selan'utnya oleh mikrokontroler data tersebut akan dibandingkan dengan massa benda yang telah diketahui. Nilai massa

benda kemudian ditampilkan di rangkaian penampil se-en segment

,&nt&h kasus ! Sebuah sensor )all 2ffect UGN3503 digunakan untuk mengukur

massa benda dengan induksi medan magnet sebesar $ gauss&!00 gauss dengan tegangan 0,75&!,75

". %iperlukan tegangan scale output 0" 8 5". %engan menggunakan pengkondisi sinyal lalu



dihubungkan dengan /%# 060+, berapakah bit yang dihasilkan /%# 060+ untuk dapat di proses

pada mikrokontroller dan kemudian ditampilkan pada se-en segment 9

enyelesaian (asus:

egangan output sensor dihubungan dengan ;angkaian differential /mplifier dengan tegangan

"reff : 0,75 "

• ikategangan "$ < 0,75" maka :

"out <R2

R1 "$&"!4 <10k

10 k 0,75&0,754 < 0"

• ikategangan "$ < !,75 " maka :

"out <R2

R1 "$&"!4 <10k

10k !,75&0,754 < !"

egangan ini lalu dikuatkan dengan penguat non&in-erting

%ik : Scale 1utput < 0" 8 5"

;ange 1utput < 0" 8 !"



Gain <Scale Output

Range Output <0V - 5 V

0V – 1 V <-5V

- 1V < 5 kali

%engan rumus enguat =n-erting :

"out < ! > Rf R1 4 ? "in

ika "in < 0"

"out < ! >1 2 K

3 K 4 ? 0 "

"out < 0"

ika "in < ! "

"out < ! >12 K

3 K 4 ? ! "

"out < 5 "

adi tegangan output dari penguat op&amp adalah 0 8 5 "

Selan'utnya tegangan analog diubah ke format digital dengan menggunakan /%# 060+ 6 bit.Kita akan melakukan k&n/ersi dengan menggunakan AD, -enis SAR 0

bit# *engubah tegangan anal&g ke tegangan digital ber.ungsi untuk

mengubah harga tegangan sinal ang telah dicuplik 1tegangan

anal&g2 kedalam k&de3k&de biner 1besaran digital2# *ada alat ini

digunakan k&mp&nen AD, 4045# I, AD, 4045 adalah sebuah ,M6S 0

bit ang beker-a diba7ah "448s dan menggunakan met&de successi/e

appr&9imati&n untuk pengk&n/ersina# I, AD, -enis ini mena7arkan

beberapa keuntungan antara lain kecepatan ang tinggi dan k&nsumsi

daa rendah # AD,4045 mempunai lebar data 03bit maka .&rmat data

maksimal adalah %:; 14<<'2# AD,4045 mempunai tegangan re.erensipada pin => tegangan tersebut sebagai acuan dalam k&n/ersi bit?/&lt#

Bila diketahui $in masukan AD, sebesar 5>0 $ dan $re( AD,

sebasar : $&lt dengan lebar data %:; bit# Maka k&de binar na adalah

! Step "



Set b" @" > $9 @ : 9128

256 @%>: $

$in $9 > b" tidak direset > masih " 1MSB2 "4444444

Step %

Set b% @" > $9 @ %>: 964

256 @4>;%: $

$in $9 > b% tidak direset masih " ""444444 Step )

Set b) @" > $9 @ 4>;%: 932

256 @4>4 $

$in $9 > b) tidak direset masih " """44444

Step 5

Set b5@"> $9 @ 4>4 916

256 @5>): m$

$in $9 > b5 tidak direset masih " """"4444 Step :

Set b:@"> $9 @ 5>):m$ 98

256 @4>")m$

$in $9 > b: tidak direset masih " """""444 Step ;

Set b;@"> $9 @ 4>")m$ 94

256 @ % u$

$in $9 > b; tidak direset masih " """"""44

Step

Set b@"> $9 @ %u$92

256 @4>4":u$

$in $9 > b tidak direset masih " """""""4

Step 0

Set b0@"> $9 @ 4>4": 91

256 @4>4;n$

$in $9 > b0tidak direset masih " """"""""

Maka binar k&de na adalah 11111111 (0FFH)



Setelah mendapatkan sinal3sinal digital selan-utna akan ditrans.er ke

mikr&k&ntr&ller untuk ditampilkan ke se/en segment#

data akusisi untuk pengukuran hall effect

Documents