5.16 Cascaded System
1.Pendahuluan[Back]
Dalam kontrol DCS pada dasarnya digunakan untuk suatu sistem pengendalian alat- alat agar bisa dikendalikan secara elektronik menggunakan signal standar yang ada dan bisa diaplikasikan. Control cascade adalah sistem pengendalian yang dapat dilakukan oleh sistem DCS dimana hal ini diperlukan pada suatu loop control yang membutuhkan satu sistem pengontrolan yang bertingkat contoh pada paper machine adalah heat exchanger. Pengendalian sering juga disebut pengendalian master dan slave dimana master sebagai pengontrol pertama sedangkan slave sebagai pengendali kedua yang mendapat signal input remote dari master loop.
2.Tujuan[Back]
• Mengetahui dan memahami tentang sistem kendali cascade.
• Dapat membuat dan mengaplikasikan rangkaian sistem cascade.
• Dapat membuat dan mengaplikasikan rangkaian sistem cascade.
3.Alat dan Bahan[Back]
1. Resistor
Resistor adalah komponen yang berfungsi untuk mengendalikan arus listrik dengan memberikan hambatan terhadap aliran arus dalam suatu rangkaian elektronika.
Cara membaca kode warna pada resistor :
Resistor adalah komponen yang berfungsi untuk mengendalikan arus listrik dengan memberikan hambatan terhadap aliran arus dalam suatu rangkaian elektronika.
Cara membaca kode warna pada resistor :
Tabel kode warna :
Transistor adalah komponen semikonduktor yang memiliki berbagai macam fungsi seperti sebagai penguat, pengendali, penyearah, osilator, dan modulator.
Kapasitor adalah komponen elektronika yang dapat menyimpan energi/muatan listrik di dalam medan listrik, dengan cara mengumpulkan ketidakseimbangan internal dari muatan listrik dalam jangka waktu tertentu.
4. Ground
Ground adalah sistem pentanahan yang berfungsi untuk meniadakan beda potensial sehingga jika ada kebocoran tegangan atau arus akan langsung dibuang ke bumi.
5. Voltmeter
Voltmeter adalah alat ukur yang digunakan untuk menentukan besaran tegangan listrik pada suatu elektronika atau rangkaian listrik dalam besaran tertentu. Voltmeter dipasang secara paralel pada ujung-ujung hambatan yang diukur beda potensialnya.
Voltmeter adalah alat ukur yang digunakan untuk menentukan besaran tegangan listrik pada suatu elektronika atau rangkaian listrik dalam besaran tertentu. Voltmeter dipasang secara paralel pada ujung-ujung hambatan yang diukur beda potensialnya.
Amperemeter adalah alat ukur listrik yang digunakan untuk mengukur nilai arus listrik yang mengalir dalam suatu rangkaian listrik.
Osiloskop adalah salah satu alat elektronik yang sering digunakan dalam elektronika berupa alat yang dapat menampilkan sinyal listrik secara grafis serta menunjukkan perubahan sinyal dari waktu ke waktu. Kemampuan ini didapat dari sensor yang dapat merespons rangsangan fisik seperti suara, panas, dan cahaya.
4.Dasar Teori[Back]
Kontrol cascade atau kontrol bertingkat adalah sistem pengendalian yang dapat dilakukan oleh sistem DCS dimana hal ini diperlukan pada suatu loop kontrol yang membutuhkan satu sistem pengontrolan yang bertingkat. Pengendalian cascade (cascade control) diperlukan pada sistem yang memiliki tanggapan variable (proses) sangat lambat dan sistem yang memiliki gangguan atau perubahan beban cukup besar sehingga mudah mengacaukan atau bahkan merusak sistem peralatan proses. Dengan demikian akan diperoleh pengendalian yang halus, akurat, dan cepat sehingga keuntungan pengendalian cascade adalah:
1. Meredam gangguan sebelum berpengaruh pada variabel proses
2. Menambah keamanan operasi
3. Memperluas pengendalian (memperbaiki linearitas)
4. Menambah akurasi pengendalian
5. Mempercepat tanggapan sistem pengendalian (memperbaiki dinamika sistem)
6. Respon keluaran dari single control tidak sesuai dengan yang diharapkan.
7. Terdapat penambahan variabel sekunder di dalam pengendalian plant.
Pengendalian cascade memerlukan dua pengendali. Satu pengendali bertindak sebagai induk (master control, primary control atau outer loop) dan yang lain sebagai hamba (slave control, secondary control, atau inner loop) yang mendapat signal input remote dari master loop. Hal penting di sini, tanggapan loop dalam (inner loop) harus lebih cepat paling tidak tiga kali loop luar (outer loop) tetapi biasanya 10 sampai 20 kalinya. Dengan kata lain konstanta waktu loop sekunder harus jauh lebih kecil dibanding loop primer.
Pendekatan sistem dua-port sangat berguna untuk sistem bertingkat seperti yang muncul pada gambar, Av1, Av2, Av3, dan seterusnya adalah kenaikan tegangan setiap tahap dalam kondisi dimuat. Artinya, Av1 ditentukan dengan impedansi input untuk Av2 yang bertindak sebagai beban pada Av1. Untuk Av2, Av1 akan menentukan kekuatan sinyal dan sumber impedansi pada input ke Av2. Keuntungan total sistem kemudian ditentukan oleh produk dari keuntungan individu sebagai berikut :
1. Meredam gangguan sebelum berpengaruh pada variabel proses
2. Menambah keamanan operasi
3. Memperluas pengendalian (memperbaiki linearitas)
4. Menambah akurasi pengendalian
5. Mempercepat tanggapan sistem pengendalian (memperbaiki dinamika sistem)
6. Respon keluaran dari single control tidak sesuai dengan yang diharapkan.
7. Terdapat penambahan variabel sekunder di dalam pengendalian plant.
Pengendalian cascade memerlukan dua pengendali. Satu pengendali bertindak sebagai induk (master control, primary control atau outer loop) dan yang lain sebagai hamba (slave control, secondary control, atau inner loop) yang mendapat signal input remote dari master loop. Hal penting di sini, tanggapan loop dalam (inner loop) harus lebih cepat paling tidak tiga kali loop luar (outer loop) tetapi biasanya 10 sampai 20 kalinya. Dengan kata lain konstanta waktu loop sekunder harus jauh lebih kecil dibanding loop primer.
Pendekatan sistem dua-port sangat berguna untuk sistem bertingkat seperti yang muncul pada gambar, Av1, Av2, Av3, dan seterusnya adalah kenaikan tegangan setiap tahap dalam kondisi dimuat. Artinya, Av1 ditentukan dengan impedansi input untuk Av2 yang bertindak sebagai beban pada Av1. Untuk Av2, Av1 akan menentukan kekuatan sinyal dan sumber impedansi pada input ke Av2. Keuntungan total sistem kemudian ditentukan oleh produk dari keuntungan individu sebagai berikut :
Tidak peduli seberapa sempurna desain sistem, penerapan beban ke dua port sistem akan mempengaruhi kenaikan tegangan. Karena itu, tidak ada kemungkinan suatu situasi di mana Av1, Av2, dan seterusnya, dari Gambar hanyalah nilai-nilai tanpa beban. Pemuatan dari setiap tahap yang berhasil harus dipertimbangkan. Parameter tanpa beban dapat digunakan untuk tentukan keuntungan yang diperoleh dari gambar, tetapi persamaan membutuhkan nilai yang dimuat.
Contoh Soal (Example, Problem, dan Pilihan Ganda)
a. Example
1. Tentukanlah Vout konfigurasi berikut untuk input yang ditunjukkan pada gambar berikut
Jawaban :
Pada gambar diatas diketahui frekuensinya adalah 1000 Hz, menghasilkan periode 1 ms dan interval 0,5 ms antar level. Analisis akan dimulai dengan periode I1 → I2 dari sinyal masukan karena dioda dalam keadaan hubung singkat. Outputnya melintasi R, tetapi juga langsung melintasi baterai 5 V jika seseorang mengikuti koneksi langsung antara terminal yang ditentukan untuk v, dan terminal baterai. Hasilnya adalah v = 5 V untuk interval ini. Menerapkan hukum tegangan Kirchhoff di sekitar loop input menghasilkan :
2. Perhatikan gambar di bawah ini :
Hitung penguatan tegangan tanpa beban untuk konfigurasi cascade pada gambar diatas!
Jawaban :
Arus (IC) :
Gain tegangan pertama :
Gain tegangan kedua :
Gain total :
3. Perhatikan gambar dibawah ini
Hitung impedansi masukan tahap pertama dan impedansi keluaran tahap kedua panggung!
Jawaban :
Impedansi tahap pertama :
Impedansi tahap kedua :
Sistem dua tahap pada gambar dibawah menggunakan transistor emitor-follower konfigurasi sebelum konfigurasi common-base untuk memastikan persentase maksimum dari signal yang diterapkan muncul di terminal input dari penguat common-base. Dalam gambar, nilai tanpa beban disediakan untuk setiap sistem, dengan pengecualian Zi dan Zo untuk emitor-follower, yang merupakan nilai yang dimuat.
Tentukan :
1. Keuntungan total untuk sistem Av dan Avs
2. Gain arus total untuk sistem
3. Gain total untuk sistem jika konfigurasi emitor-follower dihilangkan
1. Keuntungan total untuk sistem Av dan Avs
2. Gain arus total untuk sistem
3. Gain total untuk sistem jika konfigurasi emitor-follower dihilangkan
c. Pilihan Ganda
1. Penguat cascaded adalah jaringan dan port yg dirancang dengan amplifier yg dihubungkan secara?
A. Paralel
B. Seri
C. Seri dan paralel
D. Terbuka
E. Tertutup
2. Teori penguat cascaded digunakan untuk gain?
A. Rendah
B. Yg hilang
C. Tinggi
D. Normal
E. Stabil
3. Kelemahan utama dari cascaded system adalah ketika beberapa tahap meningkat, maka bandwith akan?
A. Bertambah
B. Hilang
C. Stabil
D. Berkurang
E. Putus
5. Percobaan[Back]
A. Langkah-langkah Percobaan
•
Untuk membuat rangkaian ini, pertama, siapkan semua alat dan bahan yang
bersangkutan, di ambil dari library proteus
• Letakkan semua alat dan
bahan sesuai dengan posisi dimana alat dan bahan terletak.
• Tepatkan posisi letak nya dengan gambar rangkaian
• Selanjutnya, hubungkan semua alat dan bahan menjadi suatu rangkaian yang utuh
• Lalu mencoba menjalankan rangkaian , jika tidak terjadi error, maka rangkaian akan berfungsi yang berarti rangkaian bekerja.
• Tepatkan posisi letak nya dengan gambar rangkaian
• Selanjutnya, hubungkan semua alat dan bahan menjadi suatu rangkaian yang utuh
• Lalu mencoba menjalankan rangkaian , jika tidak terjadi error, maka rangkaian akan berfungsi yang berarti rangkaian bekerja.
B. Prinsip Kerja
Gain daya, atau gain tegangan dapat dicapai oleh single stage amplifier (penguat satu tahap) tetapi tidak cukup dalam aplikasi praktis. Untuk itu, kita harus menggunakan beberapa tahap amplifikasi untuk mencapai daya atau gain tegangan yang diperlukan. Disini jenis amplifier disebut sebagai analisis multistage amplifier. Dalam penguat atau amplifier ini, output tahap pertama diumpankan ke input tahap berikutnya, dan seterusnya. Jenis koneksi seperti ini umumnya dikenal sebagai cascading. Karena penguatan amplifier (op-amp) secara cascading ini kita dapat menguatkan tegangan ke tegangan yang kita butuhkan.
C. Rangkaian Simulasi
Rangkaian 5.67
Video rangkaian 5.67
Rangkaian 5.69
Video rangkaian 5.69
Rangkaian 5.70
Video rangkaian 5.70
Rangkaian 5.71
Video rangkaian 5.71
6. Download File[Back]
- Download File HTML klik disini
- Download gambar rangkaian 5.67 klik disini
- Download gambar rangkaian 5.69 klik disini
- Download gambar rangkaian 5.70 klik disini
- Download gambar rangkaian 5.71 klik disini
- Download datasheet baterai klik disini
- Download datasheet resistor klik disini
- Download datasheet voltmeter klik disini
- Download datasheet amperemeter klik disini
- Download datasheet resistor klik disini
- Video rangkaian 5.67 klik disini
- Video rangkaian 5.69 klik disini
- Video rangkaian 5.70 klik disini
- Video rangkaian 5.71 klik disini
Komentar
Posting Komentar