CONVERSION 1. Analog To Digital Converter 2. Digital To Analog Converter 3. Voltage to Frequency 4. Current To Pneumatic
Analog To Digital Converter Spesifikasi umum ADC : • ADC tersedia dalam kemasan IC dengan 8, 10, 12 atau 16 bit. • Kecepatan ADC dinyatakan dalam sample per detik (SPS) • Resolusi ADC = VFS / 2n ; n = jumlah bit ADC;
Analog To Digital Converter (ADC) Jenis ADC: Flash, Successive Approximation, Resistor ladders, Ramp, and Dual slope
1
2
Encoder 3
n = jumlah bit ADC
Vr1
ADC JENIS FLASH
Prinsip kerja: Vref merupakan tegangan acuan yang mendekati nilai Vi max. Tegangan input akan dibandingkan dengan nillai pada setiap R yang menjadi Vin (-) Comparator. Ketika Vi = 0, maka output setiap comparator = 0. Jika Vi > Vr1, output Compartor = 1. Encoder berfungsi mengubah n saluran masukan menjadi m saluran output.
Analog To Digital Converter (lanjutan)
MSB
DAC Jenis SAR Comparator membandingkan Vx dan Vin. Kondisi mula Counter mengeset MSB =1, dan Vx=Vr/2, Vx dibandingkan dengan Vin. Jika Vin > Vx, b1 tetap 1, dan b2 diset 1. menjadi Vx=3/4Vr. Dibandingkan untuk nilai baru, dan seterusnya. Jika Vx >Vin, b1 = 0, b2 diset 1, proses ini diulang sampi dengan LSB DAC.
Analog To Digital Converter (lanjutan) Contoh:
Analog To Digital (lanjutan) Diagram blok ADC jenis SAR 8 bit Vx
Proses konversi dimulai dengan mengeset bit tertinggi (b1)=1
Clock berguna untuk mengatur blok shift register, status menunjukkan proses konversi.
Membandingkan Va dengan Vin, jika Vx>Vin, b2 diset 1
Vx
Diagram proses konversi
Analog To Digital (lanjutan)
Blok Diagram ADC LM 0804 ADC jenis SAR perlu input konstan selama konversi, untuk itu perlu rangkaian tambahan Sample & Hold
IC ADC : ADC0804 tipe SAR
-CS = Chip Select; -RD = Read; -WR = Write; -INTR = Interrupt Keceptan konversi ditentukan oleh Clock yang dibangun oleh R dan C
Digital To Analog Converter Cara mengubah Digital ke Analog: • Dengan tangga resistor (DAC), digunakan untuk level tegangan acuan berdaya rendah atau pembangkit bentuk gelombang • Pulse Width Modulation (PWM), mengkonversi data digital menjadi level tegangan tinggi untuk mengontrol aktuator seperti motor dan valve.
DAC dengan Tangga Resistor R/2
LSB
ADC (lanjutan) Tegangan output DAC, Pers-1:
n = jumlah bit Vref = Tegangan acuan Contoh: Untuk ADC 8 bit , Vout = Vref x (255/256) = 0,996 x Vref Untuk Adc 10 bit, Vout = Vref x (1023/1024) = 0,999 x Vref Contoh: An 8-bit DAC has a reference voltage of 5V. What would be the voltage corresponding to a binary word of 10010011? Vout = 5(128 + 16 + 2 + 1)/256V Vout = 2.871V
DAC dengan R/2R MOSFET ON/OFF berlawanan
ADC (lanjutan) Contoh:
Dengan menggunakan Pers-1:
Digital To Analog
Digital To Analog (lanjutan)
VDAC= Vt + Vp . Sin θ Vt = Tegangan sumbu tengah Vp = Tegangan puncak
Sintesa frekuensi 1 kHz dengan DAC menggunakan frekuensi 20kHz
Contoh: untuk θ = 0°, VDAC= 0.75+0.75 x 0 = 0,75 volt dan Hexa = 0111 untuk θ = 90°, VDAC= 0.75+0.75 x 1 = 1,5 volt dan Hexa =1111
Untuk menghaluskan bentuk gelombangnya, pada output DAC digunakan filter RC
DAC dengan PWM
Prinsip dasar ADC dengan PWM
Konversi Tegangan ke Frekuensi
Penguat Differensial
Precision multivibrator merupakan osilator pembangkit frekuensi gelombang kotak menggunakan proses pengisian dan pengosongan kapasitor yang dikontrol oleh sinyal input (Vin).
Konversi Tegangan ke Frekuensi (lanjutan)
Diagram blok konverter V to F IC LM331 Vc2
τ = 1,1 C1.R2
Comparator membandingkan Vin dengan Vc2. Jika Vin >Vc2, OST akan ditriger, output OST mengaktifkan CS dan akan mengisi C2 selama τ, menjadikan Vc2 >Vin. Saat itu CS dimatikan dan OST di reset, C1R2 dikosongkan. Lalu, C2 dikosongkan melalui R3 sampai Vc2 = Vin, dan Comparator akan tertriger lagi, memulai siklus baru.
Konversi Sinyal
Gambar konverter Arus ke Pneumatic 4-20 mA ke 3 -15 psi
Ketika arus melalui coil, coil akan termagnetisasi, flapper tertarik mendekati coil, oleh karenanya nozzle akan terhalangi dengan flapper sehingga saluran udara terhambat. Jarak nozzle dengan flapper akan menentukan tekanan udara pada output.
Grafik Tekanan udara fungsi arus
Soal-soal 1. 2. 3. 4. 5.
6.
7.
Jelaskan prinsip kerja ADC, DAC, V to F dan C to P ! Berikan contoh pemakaian V to F dan C to P Berapakah output ADC 4 bit jika inputnya 3 volt degan tegangan acuan 4,8 volt ? Berapakah output DAC 4 bit jika inputnya 1101 dengan tegangan acuan 5 volt ? Tentukan data digital, jika DAC 8 bit digunakan untuk membangkitkan frekuensi 2 kHz dengan frekuensi 20 kHz, amplitudo 8 Vp-p dan tegangan acuan 10 volt. Suatu thermocouple dengan sensitivitas 5mV/ºC, digunakan untuk mengukur suhu 0 s.d. 200ºC dengan resolusi 0,5ºC. ADC berapa bit yang diperlukan ! Jelaskan tahapan suatu ADC jika operasinya dikontrol oleh komputer , misalkan ADC 0804 !
