pengukuran teknik stt mandala 2014 - mochamad safarudin · pdf fileanalog dan digital ......

Pengukuran TeknikPengukuran Teknik

STT Mandala

2014

Isi Analog dan Digital

Komputer sebagai sistem pengukuran

Bilangan dalam sistem komputer

Komponen sistem akuisisi data Komponen sistem akuisisi data

ANALOG DAN DIGITAL

•Sebagian besar besaran ukur berbentuk analog•Sinyal analog bervariasi kontinu thd waktu•Contoh: 220 V ac, 60 Hz tegangan listrik jala-jala

3

Contoh sinyal analog

•Informasi digital dikirim dan diproses dalam bentuk bit-bit•Setiap bit ditentukan oleh satu atau salah satu dari dua “level logika”•Interval waktu antara bit disebut interval bit•Yang paling sering digunakan sbg keadaan logika adalah level tegangan(misalnya 0 dan 5 V dc)

Mengapa digital?1. Elektronika digital lebih mudah untuk dirancang

dan difabrikasi, mis IC, harga murah, produk massaldibanding kapasitor dll

2. Mudah untuk merekam, menyimpan dan2. Mudah untuk merekam, menyimpan danmenampilkan data, contoh: voltmeter digital menampilkan bilangan numerik dari tegangandibanding dengan tegangan analog yang harusdiinterpolasi secara visual jika jarum penunjukberada di antara 2 skala

3. Tahan terhadap gangguan / noise

Isi Analog dan Digital

Komputer sebagai sistem pengukuran

Bilangan dalam sistem komputer

Komponen sistem akuisisi data Komponen sistem akuisisi data

Komponen sistem komputer

Printer

Display

Digital CPU and RAM

Mass storage(disk drives)

Keyboard

Digital input-output

(ports or expansion bus)

Komponen komputer secara umum Central Processing Unit (CPU)

Program (Software)

Random Access Memory (RAM) - ROM

Sistem penyimpanan massal – pita magnetik, disk Sistem penyimpanan massal – pita magnetik, disk drive, optical drive

Monitor/Display

Peralatan input pengguna (keyboard, mouse, joystick dll)

Printer dan plotter

Isi Analog dan Digital

Komputer sebagai sistem pengukuran

Bilangan dalam sistem komputer

Komponen sistem akuisisi data Komponen sistem akuisisi data

Bilangan dalam sistem komputer Komputer menggunakan flip-flop bistabil untuk

menyimpan informasi, yang hanya memiliki 2 keadaan: on (1) dan off (0)

Contoh: Contoh:

1 0 0 1 bilangan biner 4 bit

1 byte = 8 bit

MSBLSB

MSB:Most Significant BitLSB: Least Significant Bit

Contoh Konversikan bilangan biner 8 bit 01011100 kebilangan desimal

Tentukan bilangan biner 8 bit yang mempunyai nilai

yang sama dengan bilangan desimal 92yang sama dengan bilangan desimal 92

1. 01011100

N10=0(27)+1(26)+0(25)+1(24)+1(23)+1(22)+0(21)+0(20)=0+64+0+16+8+4+0+0=92

2. By a series of divisions by 2remainder

2 922 46 02 23 0

LSB

11

2 23 02 11 12 5 12 2 12 1 0

0 1 MSB

Jawaban1011100 tapi karena ygDiminta adalah 8 bit01011100

Bilangan negatif? Yg paling sering digunakan : biner 2 komplemen

Prosedur:

konversikan bilangan bulat ke biner seperti bilanganpositif

ganti semua bit – ubah 0 menjadi 1 dan 1 menjadi 0ganti semua bit – ubah 0 menjadi 1 dan 1 menjadi 0

tambahan 1 LSB ke hasil akhir

mis. konversikan –92 ke 8-bit bilangan biner komplemen2

Jawab: dari sebelumnya. 01011100

ganti 10100011

+1 LSB 101000112 + 12 menjadi 10100100

Catatan Bilangan positif selalu mempunyai 0 sebagai MSB dan

bilangan negatif mempunyai 1 sebagai MSB

Dalam sistem komputer, sebuah kode khususdigunakan : ASCII – American Code for Information digunakan : ASCII – American Code for Information Interchange, contoh, k=011010112 =10710

Kode ASCII

Isi Analog dan Digital

Komputer sebagai sistem pengukuran

Bilangan dalam sistem komputer

Komponen sistem akuisisi data Komponen sistem akuisisi data

Komponen dalam sistem akuisisi

data berbasis komputer Multiplexer

Sub-sistem simultaneous sample and hold

ADC

DAC DAC

Data Acquisition Card

MUX 4 channel

Konverter Analog ke Digital (ADC)

Mengkonversi sinyal analog kontinumenjadi sinyal digital diskrit

Output dari ADC memiliki 2N nilaiOutput dari ADC memiliki 2N nilaikemungkinan

Jika N makin tinggi, nilai kemungkinanmenjadi lebih banyak, jadi lebih akurat

Rumus untuk mencari output

digital dari ADC

2

22int

NN

rlru

rlio

VV

VVD −

−

−=

Untuk komplemen 2, jika tegangan input analog diketahui maka output

−

−= N

rlru

rlio

VV

VVD 2int

Untuk biner offset atau biner sederhana, jika tegangan input analog diketahui maka output

Contoh Perkirakan output digital untuk tegangan input analog

6,115 V melalui ADC 4 bit

Solusi, untuk biner sederhana Solusi, untuk biner sederhana

10)78.9int(2010

0115.6int 4 ==

−

−= xDo

Kesalahan Kuantisasi

Ketidakpastian dalam resolusi (termasuk dalam kesalahan acak, analog Terhadap kesalahan pembacaan digital karena output dari ADC berupaNilai discrete adalah

voltsVVN

rlru

25.0

−±Kesalahan resolusi input =

Disebut kesalahan kuantisasi yaitu LSB5.0±

Konverter Digital ke Analog (DAC)

Mengkonversi sinyal digital diskrit menjadi sinyalanalog kontinu

Contoh : untuk mengoperasikan motor DC,pemanas atau aktuator katuppemanas atau aktuator katup

Similar specs as ADCs, i.e. depends on no. of input bits, analogue output range and conversion speed.

Contoh : konverter 4 bit DAC

1. Rn=2nRf

2. Ketika saklar ditutup, in

mengalir ke

∑=

−=k

n

nfo iRv1

3. The op-amp converts the currents to voltages

Rf

v

R

vi

n

R

n

Rn

2==

Ilustrasi

Sebuah kode digital 1011 (sama dengan 11) untuk rangkaian ADC di atasdengan Rf= 5 kΩ dan vs=-10 V maka

i1=-1 mAi2=0i3=-1/4 mAi3=-1/4 mAi4=-1/8 mADengan menjumlahkan arus-arus tsb dan mengalikan dengan Rf

Vo=6.875 V yg merupakan 11/16 dari tegangan referensi skala penuh

Terima kasihTerima kasih