Simulasi rangkaian instrumentasi

                INSTRUMENTASI

• Tujuan

Memahami prinsip kerja dan konfigurasi rangkaian penguat instrumentasi sebagai aplikasidari Op – Amp.

Merancang penguat instrumentasi dengan simulasi dan eksperimen.

Menganalisis dan menentukan penguatan sebuah penguat instrumentasi.

   1.2 Dasar Teori 

Penguat instrumentasi merupakan penguat yang terdiri atas tiga Op-Amp dan tujuh buah tahanan. Rangkaian ini tersusun atas rangkaian penguat differensial dan penguat penyangga, dimana pada rangkaian penguat instrumentasi dapat digunakan untuk melakukan pengkondisian sinyal untuk sensor atau tranducer yang memiliki dua keluaran. Keluaran dari penguat instrumentasi akan sebanding dengan hasil selisih dari kedua masukan tersebut. Rangkaian penguat instrumentasi dapat digunakan untuk melakukan pengkondisian sinyal yang memiliki level tegangan yang kecil. 

Untuk menganalisis rangkaian penguat instrumentasit ersebut, maka rangkaian dibagi menjadi dua bagian

Jika pada rangkaian tersebut dipasang R5 = R2 dan R6 = R7, maka dapat diperoleh penguatan diferensial .

Dengan menggunakan ea= eb dapat diperoleh penguatan modus bersamaAv,CM dan dapat mengetahui komponen mana saja yang berpengaruh pada CMRR.

Dalam kenyataannya tidak dapat membuat dua resistor yang tepatsama. Resistor terbaik yang dapat diperoleh mempunyai toleransi terkecil 1%. 

Makadapatdiperolehharga CMRR 

Penguatan rangkaian tersebut .

Impedansi masukan yang tinggi diperlukan untuk mengurangi pengaruh ketidak-seimbangan dalam rangkaianelektrode, karena ketidak seimbangan ini akan dapat membuatnoise masuk kepenguat dalam bentuk mode diferensial sehingga diperkuat dengan penguatan diferensial yang nilainya relatif besar.

   1.3 Alat dan Bahan

Software Electronic Multisim 

DC Power Supply

Multimeter

Osiloskop

• Langkah percobaan

Dibuat sebuah rangkaian seperti gambar berikut pada software Multisim  https://youtu.be/55UeVhgome4

Diberikan tegangan input berupasinyal AC pada input pada kedua Op – Amp di awal dengan nilai Vpp pada frekuensi 50 Hz.

Diberikan tegangan DC pada V+ sebesar+12 volt dan V+ sebesar -12 volt untuk masing-masing Op – Amp.

Dihubungkan sinyal input dan output pada fitur osiloskop di software Multisim.

Nilai hambatan pada VR1 diatur agar memperoleh nilai penguatan tertentu. 

Nilai yang diperoleh dicatat dalamTabel Pengamatan.

Simulasi dijalankan (Run) pada Multisim.

Citra yang di tampilkan pada osiloskop dicatat (screenshot) dan kedua respon (input maupun output) dipastikan terlihat dengan jelas dengan fitur osiloskop yang telah terklibrasi dengan baik. Hasil pengamatan yang diperolehdicatat.

Langkah 2 – 7 diulangi kembali untuk frekuensi 5000 Hz.

Langkah 2 – 8 diulangi untuk nilai tegangan input 5 Vpp, dan hasil yang diperoleh dibandingkan untuk masing-masingsinyal AC berfrekuensi rendah (50 Hz) dan frekuensi tinggi (5000 Hz).

• Analisis Data

Tegangan Penguat Secara Teori

 = 10 kΩ

 = 5 kΩ

 = 10 kΩ

 = 3.2 kΩ

Av = 

Av = 

Av = 14,5

Tegangan Penguat Simulasi

Av = 

Av = 

Av =  = 14,47

Persen Perbedaan Penguatan

%diff =

%diff = 

%diff =

%diff = 0,2%

Dengan menggunakan analisis yang sama, maka didapatkan:

• Pembahasan

Penguat intrumentasi adalah penguat diferensial yang dilengkapi dengan buffer pada masukannya dan berfungsi untuk menghilangkan kebutuhan akan penyesuaian impedansi masukan.

Pada percobaan ini digunakan 7 resistor yang memiliki resistansi 10 kΩ, 5 kΩ, dan 3.2 k kΩ. Terdapat dua tegangan input dimana V1 merupakan variabel kontrol dan bernilai 50 mV, sedangkan V2 merupakan variabel manipulasi yang bernilai 20 mV, 40 mV, 60 mV, 80 mV, dan 100 mV. Nilai tegangan output yang didapatkan untuk masing-masing V1 yaitu 434,218 144,922, 144,735, 434,010, dan 723,370. Tegangan penguat (Av) secara teori dari kelima data tersebut yaitu sebesar 14,5. Sedangkan nilai Av secara simulasi dari masing-masing data sebesar 14,47, 14,49, 14,73, 14,46, dan 14,46

Nilai tegangan penguat secara teori dan simulasi tidak jauh berbeda sehingga nilai persen perbedaan dari tersebut hanya sebesar kurang lebih 0.2-1.58%.

• Hasil Osciloscop
• 

1. Tampilan Osiloskop Pada V1 = 50 mV dan V2 = 20 mV
2. Tampilan Osiloskop Pada V1 = 50 mV dan V2 = 40 mV
3. Tampilan Osiloskop Pada V1 = 50 mV dan V2 = 60 mV
4. Tampilan Osiloskop Pada V1 = 50 mV dan V2 = 80 mv 
5. Tampilan Osiloskop Pada V1 = 50 mV dan V2 = 100

• Kesimpulan

Penguat instrumentasi sering digunakan sebagai penguat tegangan yang langsung berasal dari sensor atau transduser. Penguat instrumentasi dapat disusun dengan menggunakan Op-Amp.

Simulasi penguat instrumentasi dapat dirancang dengan menggunakan aplikasi instrumentasi MULTISIM.

Penguat instrumentasi secara teori dapat dihitung menggunakan rumus Av = sedangkan secara praktikum menggunakan rumus Av = .

https://youtu.be/55UeVhgome4
<script data-ad-client="ca-pub-9885490726282909" async src="https://pagead2.googlesyndication.com/pagead/js/adsbygoogle.js"></script>