Sistem Kontrol Loop Tertutup

Apa yang anda ketahui mengenai Sistem Kontrol Loop Tertutup? Jika tidak tahu disini kita akan membahasnya.

Sebuah sistem kontrol loop tertutup merupakan sebuah input yang dimana memaksa fungsi yang sebagian ditentukan oleh respon sistem . Tanggapan diukur dari sistem fisik yang dibandingkan dengan respon yang diinginkan . Perbedaan antara dua tanggapan tersebut memulai tindakan yang akan menghasilkan respon yang sebenarnya dari sistem untuk mendekati respon yang diinginkan . Hal ini pada gilirannya akan mendorong sinyal perbedaan menuju angka nol . Biasanya sinyal perbedaan diproses oleh sistem lain fisik yang disebut kompensator a , controller , atau filter untuk aplikasi sistem kontrol real-time.

1 . Detil Deskripsi

Contoh desain ini akan menunjukkan bagaimana Hypersignal Blok Diagram atau aplikasi Hypersignal RIDE dapat digunakan untuk menerapkan sistem kontrol loop tertutup . Sebuah sistem kontrol loop tertutup dapat diwakili oleh diagram blok umum ditunjukkan di bawah ini :

Gambar 1 : sistem kontrol loop tertutup

Dalam konfigurasi ini, pada komponen umpan balik akan diterapkan bersama-sama dengan R yang dimasukan.  Perbedaan antara sinyal yang masukan dengan umpan balik akan diterapkan ke controller . Dalam menanggapi perbedaan ini , controller bertindak pada proses memaksa C untuk mengubah ke arah yang akan mengurangi perbedaan antara sinyal yang dimasukan dengan komponen umpan balik . Hal ini pada gilirannya , akan mengurangi input ke proses dan mengakibatkan perubahan kecil di C. Ini rantai peristiwa berlanjut sampai waktu tiba saat C kira-kira sama R. Sebuah sistem loop tertutup dapat mengatur diri sendiri di hadapan gangguan atau variasi dalam karakteristik sendiri . Dalam hal ini , sistem loop tertutup memiliki keuntungan yang berbeda atas sistem loop terbuka . Sistem kontrol dalam contoh ini diatur oleh persamaan berikut :

Sistem kontrol loop tertutup yang dijelaskan oleh persamaan di atas akan dilaksanakan dalam simulasi worksheet Block Diagram dengan menggunakan fungsi blok-tingkat rendah. 

Fungsi blok berikut dan blok hirarki yang digunakan dalam contoh ini:

Gambar 2 : Fungsi Blok Yang Digunakan Pada Sistem Kontrol Loop Tertutup

Seperti terlihat pada gambar di bawah, unit step respon dari sebuah sistem kontrol loop tertutup dihitung dengan memukul sistem kontrol dengan sinyal masukan pada tangga satuan. Unit Langkah dihasilkan oleh Generator blok Konstan satu sample yang tertunda. Komponen umpan balik dari sistem loop tertutup diwakili oleh blok Rekursi. Perbedaan antara input satuan dan komponen umpan balik dihitung dengan blok Kurangi. Perbedaan ini kemudian dimasukkan ke Controller yang diwakili oleh Hierarchy biquad hirarki fungsi blok.

Gambar 3: Langkah Response Unit dari Sistem Kontrol Loop Tertutup

Ukuran bingkai yang akan dijadikan implementasi telah dipilih untuk menjadi bingkai dari satu sampel data. Untuk tujuan tampilan blok Buffer telah digunakan untuk menyimpan 20 nilai data pada satu waktu . Ketika worksheet Blok Diagram telah mengeksekusi 20 frame , blok Buffer akan merilis frame data ke blok Tampilan Teks dan Tampilan block Single- Channel.

Hal ini dapat dilihat dari kedua tampilan grafis dan teks bahwa sistem ini mencapai kondisi mapan . Jika worksheet yang diperbolehkan untuk berjalan selama 20 frame dapat ditunjukkan bahwa sistem mengendap pada nilai konstan dari satu , sehingga cocok dengan sinyal yang akan dimasukan.

Gambar 4 : Implementasi dari Kontrol Biquad

Hirarki kontrol blok worksheet terdiri dari blok - tingkat rendah yang ditunjukkan pada gambar di atas . Parameter gain untuk lembar kerja ini diperoleh dari fungsi transfer dari sistem kontrol .

Video Sistem Kontrol Loop Tertutup

References :

• http://www.ni.com/white-paper/3096/en/

Operasional Amplifier IC

Penguat operasional (bahasa Inggris: operational amplifier) atau yang biasa disebut op-amp merupakan suatu jenis penguat elektronika dengan sambatan(bahasa Inggris: coupling) arus searah yang memiliki bati (faktor penguatan atau dalam bahasa Inggris: gain) sangat besar dengan dua masukan dan satu keluaran. Penguat operasional pada umumnya tersedia dalam bentuk sirkuit terpadu dan yang paling banyak digunakan adalah seri 741.

Penguat  operasional  adalah perangkat yang sangat efisien dan serba guna. Contoh penggunaan penguat operasional adalah untuk operasi matematika sederhana seperti penjumlahan dan pengurangan terhadap tegangan listrik hingga dikembangkan kepada penggunaan aplikatif seperti komparator  danosilator  dengan distorsi  rendah. Penguat operasional dalam bentuk rangkaian terpadu memiliki karakteristik yang mendekati karakteristik penguat operasional ideal tanpa perlu memperhatikan apa yang terdapat di dalamnya. Karakteristik penguat operasional ideal adalah:

• Bati tegangan tidak terbatas.
• Impedansi masukan tidak terbatas.
• Impedansi keluaran nol.
• Lebar pita tidak terbatas.
• Tegangan ofset nol (keluaran akan nol jika masukan nol)

Op-amp ini digunakan untuk membentuk fungsi-fungsi linier yang bermacam-mcam atau dapat juga digunakan untuk operasi-operasi tak linier, dan seringkali disebut sebagai rangkaian terpadu linier dasar. Penguat operasional (Op-Amp) merupakan komponen elektronika analog yang berfungsi sebagai amplifier multiguna dalam bentuk IC dan memiliki simbol sebagai berikut :

Simbol Operasional Amplifier (Op-Amp)

Prinsip Kerja Sebuah Operasional Amplifier (Op-Amp) 

Membandingkan nilai kedua input (input inverting dan input non-inverting), apabila kedua input bernilai sama maka output Op-amp tidak ada (nol) dan apabila terdapat perbedaan nilai input keduanya maka output Op-amp akan memberikan tegangan output. Operasional amplifier (Op-Amp) dibuat dari penguat diferensial dengan 2 input. Sebagai penguat operasional  ideal , operasional amplifier (Op-Amp) memiliki karakteristik sebagai berikut: 

• Impedansi Input (Zi) besar = ∞ 
• Impedansi Output (Z0) kecil= 0
• Penguatan Tegangan (Av) tinggi = ∞ 
• Band Width respon frekuensi lebar = ∞ 
• V0 = 0 apabila V1 = V2 dan tidak tergantung pada besarnya V1. 
• Karakteristik operasional amplifier (Op-Amp) tidak tergantung temperatur / suhu.

Rangkaian Dasar Operasional Amplifier (Op-Amp) Penguat Diferensial :

Pada penguat diferensial diatas terdapat dua sinyal masukan (input) yaitu V1 dan V2. Dalam kondisi ideal, apabila kedua masukan identik (Vid = 0), maka keluaran Vod = 0. Hal ini disebabkan karena IB1 = IB2 sehingga IC1 = IC2 dan IE1 = IE2. Karena itu tegangan keluaran (VC1 dan VC2) harganya sama sehingga Vod = 0. Apabila terdapat perbedaan antara sinyal V1 dan V2, maka Vid = V1 – V2. Hal ini akan menyebabkan terjadinya perbedaan antara IB1 dan IB2. Dengan begitu harga IC1 berbeda dengan IC2, sehingga harga Vod meningkat sesuai sesuai dengan besar penguatan Transistor. Untuk memperbesar penguatan dapat digunakan dua tingkat penguat diferensial (cascade). Keluaran penguat diferensial dihubungkan dengan masukan penguat diferensial tingkatan berikutnya. Dengan begitu besar penguatan total (Ad) adalah hasil kali antara penguatan penguat diferensial pertama (Vd1) dan penguatan penguat diferensial kedua (Vd2).

Mode operasi dari sebuah operasional amplifier (Op-Amp) dapat diset dalam beberapa mode penguatan sebagai berikut :

Mode Loop Terbuka

Pada mode loop terbuka besarnya penguatan tegangan adalah tak berhingga (∞), sehingga besarnya tegangan output hampir dan bisa dikatakan mendekati Vcc. Expresi matematika pada penuat operasional mode loop terbuka adalah             Sehingga tegangan output ≈ Vcc.


Mode Loop Tertutup

Pada mode loop tertutup besarnya penguatan tegangan (Av) adalah besar tetapi tidak mecapai nilai maksimalnya dan dapat dituliskan sebagai berikut 


Mode Penguatan Terkendali

Pada mode operasi penguatan terkendali besarnya penguatan dari operasional amplifier (Op-Amp) dapat ditentukan dari nilai resistansi feedback dan input. Sehingga nilai penguatan tegangan (Av) pada mode operasi ini dapat dituliskan sebgai berikut 

                                             

Sehingga besarnya tegangan output adalah :

Mode Penguatan 1

Mode operasi penguatan 1 pada operasional amplifier (Op-Amp) sering disebut dengan istilah buffer (penyangga). Hal ini karena pada mode ini tidak terjadi penguatan tegangan (Av) bernilai 1. Konfigurasi ini berfungsi untuk memperkuat arus sinyal sehingga tidak drop pada saat diberikan beban terhadap sinyal input. Besarnya tegangan output (Vout) sama dengan tegangan input (Vin) karena penguatan tegangan (Av) operasional amplifier (Op-Amp)  bernilai 1.

Video Operational Amplifier IC

 

  References :

• http://elektronika-dasar.web.id/teori-elektronika/operasional-amplifier-op-amp
• http://diaryfisika.blogspot.com/2012/01/penguat-operasional operational.html#sthash.RYN5O4tE.dpuf