Sistem Pengaturan Waktu Riil - 02

Sistem Pengaturan Waktu Riil

Teknik Akusisi Data (1)

Ir. Jos Pramudijanto, M.Eng.Jurusan Teknik Elektro FTI ITS

Telp. 5947302 Fax.5931237Email: jos@elect-eng.its.ac.id

Sistem Pengaturan Waktu Riil - 02 2

Objektif:Proses Akusisi DataPreprocessing

AmplifikasiZero and SpanFiltering

Konversi DataPost Processing

Sistem Pengaturan Waktu Riil - 02 3

Teknik Akusisi Data

adalah rangkaian proses pengambilan data mulai dari hasil sensing (output sensor) sampai data tersebut dapat dioperasikan di komputer (tersedia di memori dan merupakan data yang valid serta bebas dari noise)

Sistem Pengaturan Waktu Riil - 02 4

Proses Akusisi Data

PreprocessingPemrosesan awal suatu sinyal, yang terdiri dari: amplifikasi, zero & span dan pemfilteran.

Konversi DataPemrosesan dilakukan oleh komponen yang mengubah dari representasi sinyal analog ke digital (ADC).

PostprocessingProses pengolahan lanjut yang perlu dilakukan sebelum data yang telah terkonversi atau terkuantisasi diaplikasikan sebagai data pengukuran untuk proses pengaturan.

Sistem Pengaturan Waktu Riil - 02 5

Preprocessing

Rangkaian Zero & Span dan Filtering dijadikan satu, jika filter di atas menggunakan komponen filter aktif.

0

0

0

0

0

PreAmp

0

0

0

0

0

Zero&Span

0

0

0

0

0

Filtering

Thermocouple

50 V - 200 V / 30o C - 400o C 0 - 12 V 0 - 5,10 V

Sistem Pengaturan Waktu Riil - 02 6

Konversi Data

Rangkaian Konversi Data atau Analog to Digital Converter (ADC). Resolusinya ditentukan oleh jumlah bit yang bisa direpresentasikan terhadap tegangan input analog.

Kuantisasi0

0

0

0

0

ADC

0 - 5,10 V

Personal Komputer

30 o C - 400 o C

Sistem Pengaturan Waktu Riil - 02 7

Postprocessing

Proses Postprocessing sangat perlu dilakukan jika data yang didapatkan dari proses sebelumnya tidak linier. Untuk melakukan proses ini tergantung dari karakteristik data yang didapat dari proses sebelumnya.

Kuantisasi

Personal Komputer

- Linierisasi - Filtering - Statistical Processing

Sistem Pengaturan Waktu Riil - 02 8

Proses Akusisi Data Analog

0

0

0

0

0

PreAmp

0

0

0

0

0

Zero&Span

0

0

0

0

0

Filtering

0

0

0

0

0

ADC

Kuantisasi

Sinyal dariSensor Analog

Paralel/SerialPort

PostprocessingData Siapdiproses

Komputer

Sistem Pengaturan Waktu Riil - 02 9

Proses Akusisi Data Digital

Sinyal dariSensor Digital KuantisasiParalel/SerialPort Postprocessing

Data Siapdiproses

Sistem Pengaturan Waktu Riil - 02 10

Amplifikasi pada Preprocessing

Amplifikasi adalah proses penguatan tegangan atau arus dari sensor yang biasanya dilakukan oleh suatu rangkaian Instrument Amplifier / Op.-Amp.Konfigurasi bisa dengan:

Inverting Amplifier Non-Inverting Amplifier.

Jika penguatan:0 10 kali cukup 1 stage penguatan10 100 kali cukup 2 stage penguatandst

Sistem Pengaturan Waktu Riil - 02 11

Inverting Amplifier

0II 21

VRRV in

1

2out

I1

I2R1

R2

vin vout-+

Tegangan pada summing point = input (+) = 0Jumlah arus pada summing point = 0

Penguat (amplifier) dengan gain R2/R1 Attenuator R2 < R1 Impedansi input = R1 Impedansi output rendah tidak dipengaruhi pembebanan

Sistem Pengaturan Waktu Riil - 02 12

Non-Inverting Amplifier

Input tegangan pada terminal noninverting (+) Gain positif > 1 Impedansi input tinggi Impedansi output rendah

21

o1i RR

vRv

i1

2i

1

21o v R

R1vR

RRv

R1

R2

vi vo-+

Sistem Pengaturan Waktu Riil - 02 13

Zero & Span

Suatu rangkaian dari komponen aktif (Op-Amp) yang digunakan untuk menghasilkan level sinyal yang diinginkan.Jika pada filtering sudah digunakan filter aktif, maka rangkaian ini tidak diperlukan lagi.

Sistem Pengaturan Waktu Riil - 02 14

Contoh: Rangkaian Zero & Span

Rcomp

Ri

Rf+V

+V

-V

-

+ +(m Vin + b)

+V

-V

-

+

Ros 22 k

22 k

11 k

Vin

-(m Vin + b)

0

Vout

VRR

bos

f

ini

f VRR

m

VRR

VRR

Vos

fin

i

fout

iosfcomp RRRR ////

Sistem Pengaturan Waktu Riil - 02 15

Berdasarkan fungsi (daerah yang diredam) filter analog dapat diklasifikasikan atas:

LPF (Low-Pass Filter)HPF (High-Pass Filter)BPF (Band-Pass Filter)BSF (Band-Stop Filter)

Berdasarkan gain dan ripple yang mungkin direalisasikan, filter dapat diklasifikasikan atas:

Filter ButterworthFilter Chebyshev I dan IIFilter Elliptic

Klasifikasi Filter

Sistem Pengaturan Waktu Riil - 02 16

Frekwensi Respon Low-Pass Filter

Cutt-off Frequency (Passband Frequency) 1 rad/secLow-Pass Butterworth orde satu

Sistem Pengaturan Waktu Riil - 02 17

Frekwensi Respon High-Pass Filter

Cutt-off Frequency (Passband Frequency) 1 rad/secHigh-Pass Butterworth orde satu

Sistem Pengaturan Waktu Riil - 02 18

Frekwensi Respon Band-Pass Filter

Center Frequency 1 rad/secPass-Band Width 5 rad/sec

Band-Pass Butterworth orde satu

Sistem Pengaturan Waktu Riil - 02 19

Frekwensi Respon Band-Stop Filter

Center Frequency 1 rad/secBand-reject (Pass-Band Width) 5 rad/sec

Band-Stop Butterworth orde satu

Sistem Pengaturan Waktu Riil - 02 20

Gain dan Ripple Filter

Untuk kemudahan merealisasikan filter berdasar pada besarnya gain pada frekwensi cutt off dan besarnya ripple pada frekwensi pass band, filter dapat diklasifikasikan atas:

Filter Butterworth. S. Butterworth (seorang insinyur Inggris menyampaikan gagasan respon filter tahun 1930).Filter Chebyshev. Pafnuti Chebyshev seorang matematikawan Rusia (1821-1894).

Sistem Pengaturan Waktu Riil - 02 21

Frekwensi Respon Filter Butterworth

Cutt-off Frequency (Passband Frequency) 2 rad/secLow-Pass Butterworth orde dua

Sistem Pengaturan Waktu Riil - 02 22

Frek.Respon Filter Chebyshev I (1)

Cutt-off Frequency (Passband Frequency) 3 rad/secLow-Pass Chebyshev orde dua

Pass Band ripple 0,5 dB

Sistem Pengaturan Waktu Riil - 02 23

Frek.Respon Filter Chebyshev I (2)

Cutt-off Frequency (Passband Frequency) 3 rad/secLow-Pass Chebyshev orde dua

Pass Band ripple 1 dB

Sistem Pengaturan Waktu Riil - 02 24

Frek.Respon Filter Chebyshev I (3)

Cutt-off Frequency (Passband Frequency) 3 rad/secLow-Pass Chebyshev orde dua

Pass Band ripple 2 dB