sistem akuisisi data

8/17/2019 Sistem Akuisisi Data

1/8

Sistem akuisisi data merupakan sistem instrumentasi elektronik yang terdiri dari sejumlah elemen yang secarabersama-sama bertujuan melakukan pengukuran, menyimpan, dan mengolah hasil pengukuran.Semua besaran fisik yang akan diukur, diamati, disimpan, dan dikontrol dapat berupa suhu, tekanan, cahaya , suara,dll. Di real world besaran fisik itu berbentuk analog. Sedangkan sistem akuisisi data berbasis mikroprosesormerupakan sistem digital, hanya dapat mengolah sinyal-sinyal listrik digital. Jadi besaran fisik analog harus dikonversilebih dulu menjadi besaran listrik digital yang setara.Sebuah sistem akuisisi data terdiri dari elemen-elemen utama: elemen masukan, elemen sampling, elemen kontrol,

dan elemen keluaran.

klik diagram blok untuk memperbesar

Diagram blok sebuah sistem akuisisi data di atas ini menunjukkan bagian-bagian penting dari sistem yang mempunyaibermacam-macam transduser yang terhubung pada input rangkaian pengkondisi sinyal.

Tergantung pada sinyal transduser, input rangkaian pengkondisi sinyal dapat digunakan sebagai penguatanamplification!, offset, atau sebagai filter.

Gain dari rangkaian pengkondisi dapat dikendalikan oleh central processing unit "#$! untuk mengatur input sesuaidengan level yang tepat. Sinyal-sinyal input itu kemudian disalurkan ke analog-to-digital converter %&D converter !melaui sebuah multiplekser selector switch! '$(!.

)ila data analog itu berbentuk sebuah gelombang sinusoida, maka sebuah bisa menggunakan low-pass filter untukmenghindari yang dinamakan aliasing effects. %&D converter mengkorversi sinyal analog menjadi sebuah sinyal digitalyang selanjut diumpankan pada "#$. "#$ itu yang mengendalikan, merekam, menganallisis, danmelapor&menampilkan data yang diakuisisi.

Data tersebut dapat digunakan dalam bentuk digital, atau dikonversi oleh sebuah D&% converter menjadi bentukanalog. Jika sinyal analog itu sinussoida, maka diperlukan sebuah correction filter pada output untuk membentuk-ulang reshape! frequency response dari sistem.

*utput yang analog itu dapat digunakan untuk mengendalikan sistem itu, atau output yang analog itu dapat jugadihubungkan dengan divais analog yang lain misalnya chart recorder , osiloskop, atau peralatan-peralatan ukur.

• +lemen masukan terdiri dari bermacam-macam transduser, pengkondisi sinyal, dan multiplekser.

• +lemen sampling terdiri dari filter lo-pass, rangkaian S&, %&D converter.

• +lemen kontrol merupakan unit pengolahan sentral "entral #rocessing $nit&"#$!.


2/8

• +lemen keluaran terdiri dari D&% "onverter, filter lo-pass dan sin !& correction, /&*, 'odem, Storage

device, Display device, dan #rintout device.

Struktur Data %c0uisition System tergantung pada besaran fisik yang akan diambil, variasi kecepatan perubahan, dan

tujuan&fungsi sistem.

Macam-macam Data Acquisition System menurut strukturnya:

"losed 1oop *ne 2ay Data %c0uisition System

One-way data acquition system mempunyai struktur yang sederhana, merupakan sebuah open loop system,

biasanya digunakan terbatas untuk pengambilan&pembacaan besaran fisik yang diukur secara digital, yang

untuk selanjutnya ditampilkan pada dis play peraga! misalnya 1"D, "3T, dan lain-lain, atau merekamnya

dengan off-line processing, atau mencetaknya pada printer .

Jika sistem akuisisi data ini berupa closed loop system, seperti yang terlihat pada gambar diagram blok di

atas, maka hasil pembacaan data digunakan untuk pengendalian&pengontolan besaran tertentu, untuk

melakukan setting suatu besaran pada level yang diinginkan, atau secara sederhana dapat dikatakan untuk

meregulasi suatu besaran tertentu.

'ultichannel Data %c0uisition System

Jika sejumlah besaran harus diambil&dibaca secara simultan bergantian! maka digunakan yang


3/8

dinamakan time division multiplexing untuk mengontrol pengambilan input. Multipleksermerupakan sebuah

alat yang terdiri dari beberapa switch analog yang mempunyai output terhubung secara bersama

membentuk sebuah output tunggal dan inputnya menentukan banyaknya input multiplekser itu.

'embuka atau menutupnya switch dikendalikan oleh channel address dari input, yaitu logic input yang

dikodekan dengan sejumlah bit. Satu bit address mengendalikan 4 channel, dan n bit dapat mengendalikansebanyak 4n channel. 'ultiplekser umumnya 5, 6, atau 78 channel. Sebuah multiplekser

78channel mempunyai 78 channel yang disimbulkan denganchannel 9 sampai dengan channel 7.

#ada gambar di atas ini terlihat diagram blok sebuahmultichannel data acquisition system. Dengan

konfigurasi seperti ini, mikroprosesor menghasilkan:

o sinyal kontrol untuk rangkaian sample-and-hold S&!.

o sinyal ST%3T untuk start konversi %&D converter , akhir konversi %&D converter ditandai dengan

keluarnya +*" end of conversion, sinyal +*" ini sebagai indikasi baha data itu valid.

o sinyal channel address untuk pengendalian input dari multiplekser.

Dengan memasok sinyal-sinyal itu, mikroprosesor mengatur dan mengendalikan operasi komponen-

komponen dalam sistem. Jika diagram blok di atas diperhatikan, operasi sample-and-hold dilakukan setelah

multiplekser analog. Dengan konfigurasi seperti ini, struktur ini mempunyai kelemahan, yakni tidak dapat

melakukan pengambilan pembacaan! data input lebih dari satu kanal dalam aktu yang bersamaan,

maksudnya sekali operasi rangkaian sample-and-hold melakukan operasi pengambilan data secara

bergantian.

Synchronous Data %c0isition System

Seperti telah dijelaskan tadi, struktur sistem akuisi datamultichannel mempunyai keterbatasan. $ntuk

mengatasi keterbatasan itu rangkaian S& dipindah ke depan multiplekser analog pada masing-masing input.

Sehingga diperlukan rangkaian S& sebanyak jumlah input yang ada. )lok diagram sistem dengan struktur

seperti ini terlihat pada gambar di atas.

#ada sistem dengan struktur ini, dinamakan sistem akuisisi datasynchronous, pengaturan input lebih baik

karena dapat melakukan pengambilan dua data input atau lebih, selama rangkaian sample and hold dalam

moda hold . al ini dapat dirasakan secara praktis dalam sinkronisasi antara control S& dan start konversi

%D".


4/8

;ast Data %c0uisition System

Sistem akuisisi data kadang-kadang menerima sejumlah sinyal yang fluktuasinya sangat cepat. 'enerimasinyal sepert ini, tidak hanya cukup menggunakan sistem akuisisi datamultichannel yang menggunakan %D"

yang serupa dengan sistem akuisisi data sebelumnya.

*utput dari digital ;1%S %D" dimultipleks dengan sebuah multiplekser digital, pada gambar di atas ini

terlihat ada tiga sinyal dengan fluktuasi yang sangat cepat diinputkan pada ;1%S %D" melalui

rangkaian sample and hold , data 74 bit dari tiap-tiap ;1%S %D" diinputkaan pada multiplekser digital.

;1%S %D" mempunyai conversion time yang sangat singkat kecil!, ditambah lagi secara fisik dan

penngontrolan sama dengan konfigurasi struktur sistem akuisisi data synchronous, maka sistem akuisisi

data fast ini dapat melakukan pengambilan data yang lebih baik terhadap sinyal-sinyal dengan fluktuasi

yang sangat cepat.

DIAGRAM ALIR SIS!M A"#ISISI DAA

"ara atau metoda untuk menjelaskan aliran prosedur dalam sistem akuisisi data dengan menggunakan yangdinamakan diagram alir flowchart!. Diagram alir sistem akuisisi data, merupakan diagram yang menggambarkansuatu proses atau algoritma.

http://en.wikipedia.org/wiki/Flowcharthttp://en.wikipedia.org/wiki/Algorithmhttp://en.wikipedia.org/wiki/Algorithmhttp://en.wikipedia.org/wiki/Algorithmhttp://en.wikipedia.org/wiki/Flowchart


5/8

% simple flochart for computing factorial < 79=!

)erikut ini contoh Diagram %lir suatu sistem.

+ample of a system flochart

)erikut ini sebuah contoh kasus yang menarik untuk dibahas disini. Setelah meng-on-kan sitch-nya, lampu tidakmenyala. 'aka diambilnya langkah-langkah untuk mengetahui mengapa lampu tidak menyala dan mencoba untukmemperbaikinya.


6/8

• 1angkah pertama adalah memeriksa apakah terpasang atau tidak lampunya. >alau tidak terpasang, maka

tindakannya memasanng lampu.

• >alau terpasang, maka langkah berikutnya memeriksa apakah lampu itu rusak atau tidak. >alau rusak maka

tindakannya mengganti dengan lampu baru.

• >alau tidak rusak, maka langkah selanjutnya beli lampu baru.

1angkah-langkah yang diambil untuk menyelesaikan suatu masalah dinamakan algoritma. 'etoda algoritma ini cukupefektip untuk memecahkan suatu masalah. 1angkah-langkah yang diambil untuk mengetahui mengapa lampu tidakmenyala dapat digambarkan secara grafis dengan diagram alir sebagai berikut.

Diagram alir sering digunakan untuk menggambarkan algoritma secara grafis.Diagram alir sistem akuisisi data digunakan untuk:

7. 'enganalisis sistem.

4. Sarana komunikasi users dengan manajemen.

?. %cuan bagi programmer .

5. #embuatan dokumentasi.

Di lingkungan sistem akuisisisi data, diagram alir sering digunakan untuk pembuatan analisis, perancangan,pembuatan dokumentasi, pengelolaan suatu proses dalam berbagai bidang.


7/8

Diagram alir digambarkan sebagai kotak-kotak dengan bermacam-macam bentuk, dan urutannya digambarkan denganjalan menghubungkan kotak-kotak itu dengan anak panah. $ntuk membuat diagram alir digunakan simbol-simbolyang menggambarkan sarana atau input yang dipakai, atau menggambarkan kegiatan yang dilakukan untukmenghasilkan suatu output sesuai kebutuhan. Simbol-simbol itu terdiri dari bentuk-bentuk berikut ini.

Template for draing flocharts late 7@A9s!

shoing the different symbols

!L!M!$-!L!M!$ %!$#$&A$G SIS!M A"#ISISI DAA

Sistem terdiri dari sejumlah elemen atau komponen yang saling berhubungan yang satu dengan yang lain melakukankerjasama untuk mencapai tujuan atau fungsi sistem. +lemen-elemen Data Acquisition System yang salingberhubungan yang satu dengan yang lain adalah sebagai berikutB

7. randuser

Transduser adalah elemen yang berfunsi untuk mengubah suatu besaran fisik menjadi besaran listrik.

Transduser mengubah besaran mekanik menjadi menjadi besaran listrik yang dapat berupa tegangan atauarus liastrik. Transduser suhu mengubah besaran suhu derajat suhu! menjadi besaran listrik berupa

tegangan atau arus listrik.

Dalam praktik banyak contoh transduser yang dipakai dalam sistem akuisisi data, misalnnya physically

displacement transducer , humidity transducer , thercouple, accelerometer ,tachometer , strain gage

transducer , dan lain-lain.

Spesifikasi transduser yang penting adalah kecepatan, ketelitian dan keandalamn.

4. Operational Amplifier

Tegangan atau arus listrik yang dihasilan sebuah tranduser itu biasanya kecil. Sedangkan komponen

%&" converter yang digunakan dalam sistem akuisisi data bekerja dalam skala penuh, misalnya 9 s&d volt,

- s&d C volt, 9 s&d 79 volt dan sebagainya, tergantung pada moda input dan spesifikasi komponen yang


8/8

dipakai. *leh karena itu diperlukan yang dinamakan sebuah rangkaian signal conditioner , untuk

memperkuat sinyal output dari transduser menjadi cukup besar untuk diumpankan pada %&D converter .

3angkaian signal co nditioner itu menggunakan yang dinamakan *#%'# operational amplifier .

?. Instrumentation Amplifier

Instrumentation Amplifier diperlukan bila data analog yang diperoleh hendak ditransmisikan melalui jarakyang cukup jauh, dan juga untuk meredam interferensi, bila ada. >arakteristikinstrumentation

amplifier yang penting adalah yang dinamakancommon mode rejection ratio "'33! yang tinggi, impedansi

input yang tinggi, dan gain yang dapat diprogram.

5. Isolator

Sebaagai pemisah antara sumber sinyal dengan sistem akuisisi data diperlukan sebuah yang

dinamakan isolation transformer ,optical isolation, atau fiber optic.

. Rangkaian 'ungsi Analog

$ntuk fungsi-fungsi yang tetap, rangkaian analog lebih sederhana dan lebih real time dibandingkan

rangkaian pemroses pengolah! digital. ;ungsi-fungsi yang diujudkan dengan rangkaian analog antaralain, multiplier divider adder subtractor , dan fungsi-fungsi non-linier yang lain.

8. Multiplekser Analog

Jika sinyal analog yang akan diproses berasal dari beberapa sumber, atau dari kanal komunikasi yang sama,

meleati single converter , maka diperlukan sebuah multiplekser analog untuk mengkopel dan mengatur

sinyal tersebut.

A. Rangkain Sample-and-Hold

3angkaian sample-and-hold diperlukan, karena dalam beberapa hal sinyal analog bervariasi cukup cepat,

sementara konversi sinyal dari analog ke digital memerlukan selang aktu tertentu, dan %&D !onverte tidak

bisa mendigitalkan input analog dengan sangat segera, sehingga perubahan yang cukup besar pada sinyal

input selama proses konversi dapat menimbulkaan kesalahan yang cukup besar.

6. Analog-to-Digital Converter

%&D !onverter melakukan konversi data analog menjadi data digital yang setara. Spesifikasi

%&D !onverter yang utama adalah ketelitian absolut dan relatif, linieritas, resolusi, kecepatan konversi,

stabilitas, no missing code, dan nilai komponen.

al lain yang terkait ialah batas tegangan output, output kode digital, teknik interfacing, multiplekser

internal, rangkaiansignal conditoner , dan memori.

@. Digital-to-Analog Converter

Data yang telah diproses mengalami pemrosesan, penyimpanan, dan bahkan transmisi secara digital.

'engkonversi kembali dari bentuk digital menjadi betuk analog dilakukan dengan D&%!onverter .

79. %rosesor Data Digital

#rosesor ini mengolah hasil konversi %&D !overter secara digital.

77. 'ilter

$ntuk menghilangkan noise yang ada, maka digunakan filter untuk meleatkan sinyal dengan frekuensi yang

diinginkan, dan meredam frekuensi yang lain. ;ilter dapat diujud secarahardware, maupun

secara software.

sistem akuisisi data

Documents