Op-Amp sebagai PID Controller

Print
Category: Listrik & Elektronika
Last Updated on Wednesday, 03 June 2015 Published Date Written by rugianto

Op-Amp Sebagai PID Controller

Oleh: Rugianto, SPd., MT. (Widyaiswara PPPPTK BOE Malang)

 

Pendahuluan

Kita semua telah mendengar tentang keajaiban kontroler PID, membawa sistem output berupa suhu, kecepatan, cahaya - untuk set point yang diinginkan dapat menyesuaikan dengan cepat dan akurat. Meskipun ada sejumlah cara untuk melakukannya, sirkuit di bawah memisahkan tiga istilah dalam tiga rangkaian op amp individu. Kami akan membangun di SPICE, menguji setiap istilah dan akhirnya menempatkannya di dalam controller kecepatan motor bagi Anda untuk menyetel. Berikut ini ditunjukkan secara singkat dari PID Control.

Rangkaian Op-Amp sebagai PID controller

Sumber: http://www.ecircuitcenter.com/Circuits/op_pid/op_pid.htm

 

Aplikasi Rangkaian Op-Amp sebagai PID controller

Apa komponen dasar yang diperlukan untuk sistem servo? Banyak terlihat mirip dengan sirkuit di bawah ini. Vsensor, dengan menghitung perbedaan antara dua, Verr = Vset - Vsensor. PID kontroler mengambil kesalahan ini dan menentukan tegangan drive diterapkan proses dalam upaya untuk membawa Vset = Vsensor atau Verr = 0.

Aplikasi Rangkaian Op-Amp sebagai PID controller sistem servo

Sumber: http://www.ecircuitcenter.com/Circuits/op_pid/op_pid.htm

 

ERROR AMPLIFIER.

Sebuah sirkuit klasik untuk menghitung kesalahan adalah penjumlahan op amp. Dalam controller, XOP1 melakukan kesalahan perhitungan. Mengingat bahwa penjumlahan amp adalah pembalik amp, kita menghitung output menggunakan R1 = R2 = R3 = 10 kΩ.

Verr = - (Vset / R1 + Vsensor / R2) ∙ R3
        = (Vset + Vsensor) ∙ (10 k / 10 k)
        = - ( Vset + Vsensor )

Tapi bagaimana musim panas menghitung perbedaan? Nah, itu mengharuskan rangkaian sensor Anda menghasilkan tegangan output negatif. Dengan asumsi bahwa Vsensor adalah negatif dari tegangan sensor sebenarnya Vsensor = - Vsens, Anda mendapatkan perbedaan.

Verr = -( Vset - Vsens )

Anda dapat melihat fungsi error amp cara ini. Ketika Vsensor persis of Vset negatif, arus melalui R1 dan R2, yang sama dan berlawanan, membatalkan satu sama lain saat mereka memasuki op amp ini menjumlahkan persimpangan. Anda berakhir dengan nol saat ini melalui R3 dan tentu saja 0V, atau kesalahan nol, pada output. Selisih antara Vset dan -Vsensor, menghasilkan tegangan error pada output bahwa kontroler PID dapat bertindak atas.

 

OP AMP PID CONTROLLER.

Bagaimana kita mendapatkan hal PID dari tegangan kesalahan Verr? Kami meminta tiga sirkuit op amp sederhana. Jika Anda perlu, mengambil review dari op amp amplifier, integrator dan sirkuit pembeda.

 

Term

Op Amp Circuit Function

 

P

    Amplifier:        Vo = (RP2 / RP1) ∙ Verr

 

I

    Integrator:       Vo = 1/(RI∙CI)  ∙   ∫ Verr dt

 

D

    Differentiator:   Vo = RD∙CD ∙ dVerr / dt

Terakhir, kita perlu menambahkan tiga hal PID bersama-sama. Sekali lagi penguat XOP5 menjumlahkan melayani kita dengan baik. Karena amp kesalahan, PID dan sirkuit menjumlahkan pembalik jenis, kita perlu menambahkan XOP6 op amp inverter akhir untuk membuat hasil akhir yang positif, diberi positiveVset.

 

OUTPUT PROSES.

EOUT merupakan model yang sangat sederhana dari proses yang akan dikendalikan, seperti kecepatan bermotor misalnya. Keuntungan dari 100 bisa mewakili fungsi transfer output 100 RPM / V. Untuk memasukkan efek inersia motor, kami telah menambahkan beberapa waktu tunda ke output menggunakan dua menjuntai filter RC. Meskipun Vout disimulasikan dalam volt, kita tahu itu benar-benar mewakili RPM.

 

SENSOR.

Sensor memberitahu Anda kecepatan yang sebenarnya di motor, 1 V / 100 RPM untuk tachometer ini. Model ESENSOR perangkat umpan balik ini. Catatan, blok sensor ini benar-benar menghasilkan tegangan output negatif, polaritas masukan yang tepat untuk penguat kesalahan Anda seperti yang disebutkan di atas.

 

Referensi:

 

  1. Analog Devices, Application Briefs, AB-109, James Wong.
  2. Applications of Operational Amplifiers, Third Generation Techniques - Jerald Graeme, Burr-Brown, 1973, pp. 123-124
  3. http://www.allaboutcircuits.com/
  4. http://www.electronics-tutorials.ws/transistor/tran_1.html
  5. Intersil CA3140/CA3140A Data Sheet (Datasheet Application Note, 11 July 2005, Page 18), Intersil CA3140
  6. MICROELECTRONICS: Digital and Analog Circuits and Systems (International Student Edition), Author: Jacob Millman, Publisher: McGraw Hill, 1979 (Chapter 16.8, Fig. 16-27)
  7. SBOA068 - PRECISION ABSOLUTE VALUE CIRCUITS - By David Jones and Mark Stitt, Burr-Brown (now Texas Instruments)
  8. Wien-Bridge Oscillator With Low Harmonic Distortion, J.L. Linsley-Hood, Wireless World, May 1981