BAB I

mengenali sistem aktif1. Pendahuluan1.1 PendahuluanSistem adalah kombinasi atas beberapa komponen yang bekerja bersama-sama dan melakukan suatu pekerjaan tertentu. Komponen ini dapat berdiri sendiri maupun berupa komponen yang saling berkesinambungan antara satu dengan yang lain. Adapun komponen utama dari sistem adalah :

Gambar 1. Skema sistem secara sederhanaDimana input adalah komponen masukan yang dapat berupa data atau informasi, proses adalah operasi atau perkembangan alami yang berlangsung secara kontinu yang ditandai oleh suatu deretan perubahan kecil yang berurutan dengan cara yang relatif tetap dan menuju ke suatu hasil atau keadaan tertentu, sedangkan output adalah hasil dari perubahan yang dilakukan terhadap data atau informasi yang diberikan pada input.

Dapat dikatakan sebagai sistem apabila memenuhi persyaratan antara lain sistem harus dibentuk untuk menyelesaikan tujuan, elemen sistem harus mempunyai rencana yang ditetapkan, adanya hubungan diantara elemen sistem, unsur dasar dari proses ( arus informasi, energi dan material ) lebih penting dari pada elemen sistem.Aplikasi dari sistem elektronika banyak sekali ditemukan dalam kehidupan sehari-hari antara lain adalah mesin ATM, pintu geser otomotis pada pusat pertokoan besar, dan masih banyak lagi.

Timbangan dapur juga salah satu contoh sebuah sistem sederhana. Alat ini terdiri dari sebuah sensor gaya, sebuah mikrokontroler untuk menerima sinyal dari sensor dan menghasilkan sinyal-sinyal yang akan dikirimkan ke tampilan, dan sebuah tampilan. Dari sistem ini dapat dipahami tanpa harus mengetahui proses apa yang terjadi di dalam sistem tersebut. Dari praktikum inilah, mencoba untuk mengetahui proses apa yang terjadi dari suatu sistem dan bagaimana watak dari suatu sistem tersebut secara sederhana.1.2 Tujuan

Mengenali sistem aktif dari hubungan antara input dan outputnya. Mengetahui proses yang terjadi dalam sistem aktif.2. Dasar TeoriSistem aktif adalah sistem yang menggunakan komponen aktif dan memerlukan catu daya supaya dapat bekerja. Sistem dipandang sebagai black-box yang mempunyai jalur masukan dan jalur keluaran. Untuk mengetahui apa yang ada dalam sistem, maka sistem harus diberi stimulus sebagai masukan dan diamati responsenya sebagai keluaran dari sitem. Dengan menyelidiki hubungan antara stimulus dan response, maka dapat diduga proses apa yang terjadi pada sistem tersebut.Low Pass Filter adalah sebuah rangkaian yang tegangan keluarannya tetap dari dc naik sampai ke suatu frekuensi cut-off ( fp ). Bersama naiknya frekuensi di atas fp, tegangan keluarannya diperlemah (turun). Low Pass Filter juga melewatkan frekuensi rendah serta meredam/menahan frekuensi tinggi. Bentuk respon LPF seperti ditunjukkan gambar di bawah ini :

Gambar 2. Tanggapan frekuensi Low Pass Filter

High Pass Filter memperlemah tegangan keluaran untuk semua frekuensi di bawah frekuensi cut-off ( fp ). Di atas fp, besarnya tegangan keluaran tetap. Garis penuh adalah kurva idealnya, sedangkan kurva putus-putus menunjukkan bagaimana filter-filter high pass yang praktis menyimpang dari ideal. Pengertian lain dari High Pass Filter yaitu jenis filter yang melewatkan frekuensi tinggi serta meredam/menahan frekuensi rendah. Bentuk respon HPF seperti ditunjukkan gambar di bawah ini :

Gambar 3. Tanggapan frekuensi High Pass Filter

Band Pass Filter hanya melewatkan sebuah pita frekuensi saja seraya memperlemah semua frekuensi di luar pita itu. Pengertian lain dari Band Pass Filter adalah filter yang melewatkan suatu range frekuensi. Dalam perancangannya diperhitungkan nilai Q(faktor mutu).

Dengan :

Q = faktor mutu

fo = frekuensi cut-off

B = lebar pita frekuensi

Gambar Band Pass Filter seperti berikut ini :

Gambar 4. Tanggapan frekuensi Band Pass Filter3. Metode Eksperimen3.1. Metode Dalam EksperimenSuatu sistem aktif dapat dikenali dari watak keluaran ( output ) sistem tersebut terhadap masukan ( yang diketahui ) yang diberikan pada jalur inputnya. Masukan dapat berupa sinyal yang mempunyai kandungan frekuensi tertentu atau mempunyai level tegangan tertentu, jadi pengukuran keluaran dapat dilakukan dengan dua cara yaitu pengukuran dari watak sistem terhadap frekuensi dan pengukuran dari watak sistem terhadap masukan tegangan.

Memberi sinyal dengan tegangan tetap, dan frekuensinya diubah dalam daerah tertentu kemudian mengamati yang terjadi pada keluaran, dari pengukuran ini diperoleh watak sistem terhadap frekuensi. Untuk cara yang kedua dengan cara memberikan sinyal dengan frekuensi tetap, dengan tegangan yang diubah dari level rendah sampai level tertentu sehingga keluarannya mulai jenuh, dari pengukuran ini diperoleh watak sistem terhadap masukan tegangan.

3.2. Alat dan Bahan1) Power supply ( catu daya ) adalah sumber arus searah. Pada sistem Y mempunyai 10 V.2) Function generator3) Osiloskop4) Sistem ( diberi nama Y )5) Beberapa buah kabel6) Kertas HVS secukupnya7) Alat tulis3.3. Skema Percobaan

Gambar 5. Rangkaian pengukuran watak sitem3.4. Tatalaksana Percobaan

1. Buatlah rangkaian seperti pada skema, diperlukan alat bantu Function Generator, Osciloscope, dan Power supply.2. Pengamatan watak sistem terhadap frekuensi (frequency response), percobaan pendahuluan untuk melihat secara cepat watak sistem dengan cara:a. Hidupkan sistem yang akan diuji.

b. Berilah masukan pada jalur input dengan gelombang sinus pilih frekuensi 1 kHz (boleh memakai frekuensi lain, sembarang), amplitudo 2 Volt ( Vpp).

c. Amati keluarannya, apakah keluarannya sudah clipping, kalau sudah clipping berarti amplitudo masukan terlalu besar, kecilkan dengan menekan tombol attenuation pada sumber (function generator).

d. Pilih atenuasinya sehingga keluaran tidak clipping.

e. Amati watak sistem secara cepat dengan mengubah harga frekuensi masukannya, perkirakan sistem berupa apa, apakah LPF atau HPF atau BPF atau yang lain?

3. Pengamatan atau pengumpulan data :a. Dari perkiraan sistem yang diperoleh pada percobaan pendahuluan tentukan pengukuran watak sistem dimulai dengan memberi sinyal pada frekuensi tertentu.

b. Lakukan pengambilan data dengan mengukur amplitudo dan beda fase keluaran sesuai dengan frekuensi yang dipilih.

c. Buat tabel pengamatan.4. Hitung penguatan ke dalam skala db, buat grafik A (dB) vs f.5. Pengukuran penguatan, gain sistem pada frekuensi tertentu :a. Berikan masukan dengan frekuensi tertentu dengan amplitudo mula-mula 1 Volt (Vpp).

b. Dengan frekuensi tetap, amati tegangan keluaran bila tegangan masukan diubah-ubah, buat tabel data.

6. Buat grafik hubungan antar masukan dan keluaran, hitung penguatan.

4. Data, Grafik, dan Analisis

4.1. Data

4.1.1. Tabel 1. Data Pengamatan Watak Sistem terhadap Masukan Teganganf = 3 kHz

Vin ( Volt )Vout ( Volt )

0.11.2

0.22.4

0.33.6

0.44.8

0.56.0

0.67.2

0.78.4

0.88.6

0.98.6

4.1.2. Tabel 2. Data Pengamatan Watak Sistem terhadap FrekuensiVin =0.0002 Volt

Frekuensi ( kHz )Vout ( Volt )Gain (dB)

1280

5280

10280

501.879.08485

1001.275.56303

2000.872.0412

3000.669.54243

4000.466.0206

5000.466.0206

4.2. Grafik 4.2.1. Grafik Pengamatan Watak Sistem terhadap Masukan Tegangan dengan Frekuensi 3 kHz

4.2.2. Grafik Pengamatan Watak Sistem terhadap Frekuensi dengan Tegangan Masukan 0.0002 Volt

4.3. Analisis Melalui pengamatan watak sistem terhadap masukan tegangan dengan frekuensi konstan pada 3 kHz menghasilkan kurva linier dengan penguatan rata-rata sebesar G = 12. Dimana untuk mengetahui berapa penguatannya adalah dengan cara G (gain) = . Bisa dilihat pada tabel berikut :

VinVoutGain |/|

0.11.212

0.22.412

0.33.612

0.44.812

0.5612

0.67.212

0.78.412

0.88.610.75

0.98.69.56

Dari grafik hubungan antara Vin dan Vout dapat dikatakan bahwa sistem linier.Melalui pengamatan watak sistem terhadap frekuensi dengan tegangan masukan tetap pada 0.0002 Volt diperoleh sebuah persamaan yaitu y = - 0.0314 x + 79.718 dari kurva linier sebab seakan-akan dari data tabel 4.1.2 menghasilkan grafik yang awalnya relatif konstan ( lurus ) kemudian pada frekuensi tertentu grafik turun secara linier.

Dari persamaan tersebut dapat menetukan nilai frekuensi cut-off. Pada grafik 4.2.2 terlihat bahwa pada frekuensi 50 kHz (data ke 4) menyebabkan grafik menurun, maka dari data tersebut dimasukan nilai gainnya ke dalam persamaan dari grafik linier sehungga diperoleh nilai frekuensi cut-of nya adalah 79.08485= - 0.0314 x + 79.718x

= x

= x

= 20.16401274 kHz

Jadi nilai cut-off dari sistem tersebut adalah fc = 20.16401274 kHz. 5. Pembahasan

Percobaan kali ini bertujuan untuk sistem aktif dari hubungan antara input dan outputnya. Sistem dengan nama sistem Y belum diketahui proes apa yang terjadi dalam sistem tersebut apabila diberikan stimulus sebagai masukan dan mengamati response dari sistem tersebut sebagai keluaran. Dari praktikum ini untuk mengenali watak suatu sistem aktif menggunakan dua cara yaitu stimulusnya berupa sinyal yang mempunyai kandungan frekuensi tertentu atau mempunyai level tegangan tertentu, kemudian diamati keluaran yang terjadi baik itu sinyal yang mempunyai kandungan frekuensi tertentu ataupun sinyal yang mempunyai level tegangan tertentu.Saat sistem diberi stimulus berupa sinyal yang mempunyai level tegangan dari 0.1 Volt 0.9 Volt dengan frekuensi pada 3 kHz, response (keluaran) dari sistem adalah semakin tinggi level tegangan maka tegangan keluarannya juga semakin tinggi akan tetapi mulai pada level tegangan 0.8 Volt dan 0.9 Volt menghasilkan tegangan keluaran yang sama besar yaitu 8.6 Volt. Dan penguatannya atau gain yang diperoleh dari Vout/Vin rata-rata sebesar 12. Apabila diplot pada grafik diperoleh kurva linier maka dapat disimpulkan bahwa sistem Y adalah sistem linier.

Saat sistem diberi stimulus berupa sinyal yang mempunyai kandungan frekuensi dari 1 kHz 500 kHz dengan tegangan pada 0.0002 Volt, response (keluaran) dari sistem adalah untuk frekuensi 1 kHz 10 kHz terbaca pada osiloskop memiliki besar tegangan keluaran yang sama yaitu sebesar 2 Volt, sedangkan untuk frekuensi yang semakin besar terbaca pada osiloskop bahwa tegangan keluarannya semakin kecil. Telah diketahui pula dari grafik 4.2.2 bahwa sistem Y memiliki frekuensi cut-off ( fp )sebesar 20.16401274 kHz. Dari watak seperti ini dapat disimpulkan bahwa sistem Y berupa Low Pass Filter. Pada sistem Y yang terdapat rangkaian RC yang berlaku sebagai tapis ( filter aktif ). Dapat diketahui dari wataknya yaitu isyarat dengan frekuensi rendah dimana f fp mempunyai besar tegangan keluaran yang sama yaitu 2 Volt, sedangkan isyarat frekuensi tinggi dimana f fp mempunyai tegangan keluaran yang diperlemah. Semakin tinggi frekuensi maka semakin lemah keluarannya. Dapat dikatakan bahwa isyarat dengan frekuensi tinggi medapat pelemahan. Oleh karena itulah sistem Y dapat diperkirakan merupakan Low Pass Filter.yang berarti isyarat dengan frekuensi rendah lolos dan isyarat dengan frrekuensi tinggi tidak lolos yaitu diberi pelemahan.Dari grafik 4.2.2 untuk frekuensi tinggi dapat dicari kemiringan atau slope. Untuk kemiringan per oktaf yaitu saat frekuensinya naik menjadi 2 kali lipat bahwa pada frekuensi jauh di atas wp tanggapan amplitudo memiliki slope atau kemiringan berapa dB/oktaf dapat dicari dengan cara menghitung beda G() untuk 1 = o dan 2 = 2 o.

Diketahui bahwa fp = 20.16401274 kHz ( p = 2.. fp = 126630Saat f = 200000 Hz ( = 2.. f = 1256000G(o) = 20 log p 20 log o = 20 log 126630 20 log 1256000 = - 19.92906065 dB

Saat f = 400000 Hz ( = 2.. f = 2512000G() = 20 log p 20 log o = 20 log 126630 20 log 2512000= - 25.9466056 dB

Jadi besar slope atau kemiringan sebesar :

G() - G(o) = - 25.9466056 dB ( - 19.92906065 dB) -6 dB/oktaf. Jadi diperoleh kemiringan sebesar -6 dB/oktaf yang artinya pada frekuensi tinggi semakin tinggi frekuensinya, amplitudo sinyal keluaran semakin kecil dan setiap frekuensi naik 2 kali lipat maka amplitudo sinyal diperkecil sebesar 6 dB atau setengahnya. Hasil praktikum menunjukkan hasil yang sama dengan hasil teori yaitu lihat pada data tabel 4.1.2. bahwa pada frekuensi 200 kHz memiliki gain sebesar 72.0412 dB dan pada frekuensi 400 kHz memiliki gain sebesar 66.0206 dB maka saat frekuensi naik dua kali lipat sinyal diperkecil sebesar 66.0206 dB - 72.0412 dB -6 dB.6. Kesimpulan

1. Dilihat dari hubungan tegangan masukan dengan tegangan keluaran maka sistem Y merupakan sistem linier dengan penguatan rata-rata sebesar G = 12.

2. Diperoleh frekuensi cut-off sebesar fp = 20.16401274 kHz.3. Dilihat dari hubungan antara input dan outputnya sistem Y diperkirakan sistem berupa Low Pass Filter sebab pada frekuensi yang lebih rendah dari frekuensi cut-off mempunyai tegangan keluaran yang sama besar yaitu 2 Volt dan gainnya 80 dB, sedangkan pada frekuensi yang lebih rendah dari frekuensi cut-off tegangan keluarannya mendapat pelemahan.4. Setiap kenaikan frekuensi dua kali lipat sinyal diperkecil sebesar 6 dB.5. Kemiringan atau slope -6 dB/oktaf menunjukkan kinerja sistem optimal.6. Pada outputnya diperoleh hasil yang optimal.Daftar Pustaka

http://stsn6.wordpress.com/2009/10/29/low-pass-filter-overview/ file:///media/ITACHI/elektro%20acara%203/filter-aktif.html Sutrisno. 1986. ELEKTRONIKA, Teori Dasar dan Penerapannya. ITB. Bandung http://lecturer.eepis-its.edu/~tribudi/tbs_paper_ilmiah/paper_j_IIR.pdf

y = - 0.0314 x + 79.718

PAGE

_1384703485.xlsChart1

1.2

2.4

3.6

4.8

6

7.2

8.4

8.6

8.6

Tegangan Masukan - Vin ( Volt )

Tegangan Keluaran - Vout ( Volt )

Grafik Vin Vs Vout

Sheet1

f = 3 kHz

VinVoutGain

0.11.212

0.22.412

0.33.612

0.44.812

0.5612

0.67.212

0.78.412

0.88.610.75

0.98.69.5555555556

Vin =0.0002

FrekuensiVoutGain (dB)Gain

128010000

228010000

328010000

428010000

528010000

628010000

728010000

828010000

928010000

1028010000

501.879.08485018889000

1001.275.56302500776000

2000.872.04119982664000

3000.669.54242509443000

4000.466.02059991332000

5000.466.02059991332000

y = - 0.0314 x + 79.718

y = - 0.0292 x + 78.916

vin = (w2 + wp2)1/2

0.0002 = (w2 + wp2)1/2

Sheet1

Frekuensi ( kHz )

dB

Grafik Frekuensi Vs dB

Sheet2

Sheet3

frekuensi

dB

Tegangan Masukan - Vin ( Volt )

Tegangan Keluaran - Vout ( Volt )

Grafik Vin Vs Vout

Vin =0.0002

FrekuensiVoutGain (dB)Gain

128010000

528010000

1028010000

501.879.08485018889000

1001.275.56302500776000

2000.872.04119982664000

3000.669.54242509443000

4000.466.02059991332000

5000.466.02059991332000

y = - 0.0314 x + 79.718

y = - 0.0314 x + 79.718

frekuensi

dB

_1384712876.unknown