Memperbaiki performance alat ukur instrumentasi

Setelah beberapa hari yang lalu saya membahas bagaimana melakukan repair dan modifikasi pada peralatan sensor 4-20 mA,  sekarang saya akan bagikan hal penting bagaimana memperbaiki performance alat ukur baik dari sisi transceiver maupun sisi receiver. Meski punya kemiripan dari pembahasan sebelumnya namun kali ini akan sedikit berbeda dalam hal safety dan protection perangkat system 4-20 mA.

Instrumentasi dalam industrial automation  ataupun building automation merupakan perangkat ukur dan system control monitoring yang penting untuk mendapatkan pengukuran, pengendalian suatu mesin atau alat dalam usaha mendapatkan tujuan-tujuan proses produksi atau tujuan lain seperti pendeteksian ketidaknormalan pengukuran, pemberian informasi data ukur serta pemberian tanda alarm apabila terjadi penyimpangan yang terjadi selama proses terjadi.

Peralatan instrumentasi telah menjadi solusi dalam membantu pegukuran, pengendalian dan informasi yang sangat penting. Low Cost Instrumentation atau instrumentasi dengan biaya rendah  telah banyak diproduksi dan menjadi pilihan karena semakin banyaknya besaran pengukuran dari berbagai pengukuran  dalam  skala industri maupun skala lain seperti instrumentasi di laboratorium, rumah tangga, bangunan atau lingkungan. Instrument dengan biaya rendah hanya bisa dilakukan dengan membuat sistem pengukuran dari gabungan part penting mulai dari perangkat sensor, converter analog digital, dan penguat amplifier yang banyak dijual dipasaran seperti e_bay ataupun amazon.com.

Beberapa standart pembuatan alat ukur memerlukan parameter-parameter dalam hal :
- Ketelitian atau harga terdekat dari suatu pembacaan instrumen mendekati harga yang sebenarnya dari variabel yang diukur.
- Ketepatan yaitu ukuran kemampuan untuk hasil yang serupa dengan yang diukur.
- Sensitivitas yaitu perbandingan antara sinyal keluaran atau respon instrumen terhadap perubahan masukan atau variabel yang diukur.
- Resolusi yaitu perubahan terkecil dalam nilai ukur dalam hal memberikan  respon.
- Kesalahan yaitu penyimpangan variabel dari harga / nilai yang sebenarnya. 

Instrumentasi melibatkan perangkat komponen hardware dan software baik berupa sensor, converter, layar monitor, dengan beberapa tambahan seperti jalur komunikasi data. Software pemrograman microcontroller sering dipakai sebagai bagian dalam komponen sensor dan dapat berupa perintah program dalam proses penyimpanan data ke EEPROM, dan sebagai eksekusi perintah pemrograman. Software aplikasi juga bisa ditambahkan dalam hal menampilkan data ke dalam komputer atau tampilan layar lainnya. Beberapa parameter akan ditampilkan kedalam layar monitor sebagai bagian monitoring kondisi unit system ataupun perangkat instrumen itu sendiri.

Ketika parameter hasil ukur dan pengendalian parameter ukur berubah  ( tidak standart lagi ) dengan harga sesungguhnya sendirinya dalam beberapa hal didalamnya termasuk akibat ketidak-tepatan, sensitivitas, resolusi ataupun kesalahan pengukuran. Oleh karena itu penting untuk dilakukannya perbaikan, pemeliharaan, kalibrasi, ataupun pembuatan alat ukur lain sebagai alternatif ataupun dengan pembuatan alat ukur baru seperti pada bagian gambar berikut.

 

Pembuatan alat ukur dapat berupa pengukuran tegangan, tekanan, flow, level, consistency, pH, temperatur dan lainnya dapat menjadi alternatif dengan semakin mahalnya alat ukur ataupun sulitnya mendapatkan part-part yang diperlukan. Pembuatan dapat berupa circuit tranceiver ataupun circuit receiver yang melibatkan converter rangkaian Analog Digital dimana parameter hasil pengukuran diubah ke dalam sistem digital untuk kemudian diubah kembali ke sinyal analog sebagai hasil ukur yang akan diproses.

Contoh part penting amplifier yang paling sederhana dalam converter dan sekaligus amplifier sinyal 4-20 mA adalah IC LM358. IC jenis ini memang bukan standart perangkat yang bisa dipakai sebagai circuit transceiver ataupun receiver. Namun IC LM358 bisa dipergunakan sebagai control analog dari sinyal masukan 4-20 mA dengan menambahkan sedikit pemrograman microcontroller. Meskipun ada IC lain yang dipakai namun untuk pemula IC LM358 ini bisa dijadikan part pembantu pembelajaran dan dasar design sistem control 4-20 mA. Bagi para praktisi yang telah berkecimpung alam circuit 4-20 mA IC jenis ini pernah dipergunakan pastinya. Berikut penerapan IC LM358 untukcircuit receiver 4-20 mA.

Bagian lain yang perlu selain amplifier adalah sistem proteksi atas gangguan sekitar. Peranan sistem proteksi  menjadi penting mengingat transmitter ataupun receiver rentan terhadap beberapa gangguan seperti overcurent, lightning ataupun gangguan induksi tegangan tinggi yang merusak circuit control.  Berikut beberapa contoh protection circuit.