Pengukuran Teknik STT Mandala 2014
Isi Analog dan Digital Komputer sebagai sistem pengukuran Bilangan dalam sistem komputer 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
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)
3
Mengapa digital? Elektronika digital lebih mudah untuk dirancang dan difabrikasi, mis IC, harga murah, produk massal dibanding kapasitor dll 2. Mudah untuk merekam, menyimpan dan menampilkan data, contoh: voltmeter digital menampilkan bilangan numerik dari tegangan dibanding dengan tegangan analog yang harus diinterpolasi secara visual jika jarum penunjuk berada di antara 2 skala 3. Tahan terhadap gangguan / noise 1.
Isi Analog dan Digital Komputer sebagai sistem pengukuran Bilangan dalam sistem komputer Komponen sistem akuisisi data
Komponen sistem komputer Display
Digital input-output (ports or expansion bus)
Printer CPU and RAM Mass storage (disk drives) Keyboard
Komponen komputer secara umum Central Processing Unit (CPU) Program (Software) Random Access Memory (RAM) - ROM 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
Bilangan dalam sistem komputer Komputer menggunakan flip-flop bistabil untuk
menyimpan informasi, yang hanya memiliki 2 keadaan: on (1) dan off (0) Contoh: 1001 bilangan biner 4 bit MSB
LSB
1 byte = 8 bit
MSB:Most Significant Bit LSB: Least Significant Bit
Contoh Konversikan bilangan biner 8 bit 01011100 ke
bilangan desimal Tentukan bilangan biner 8 bit yang mempunyai nilai yang 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 2 remainder 2 92 2 46 0 2 23 0 2 11 1 2 5 1 2 2 1 2 1 0 0 1
LSB
MSB
Jawaban 1011100 tapi karena yg Diminta adalah 8 bit 01011100
11
Bilangan negatif? Yg paling sering digunakan : biner 2 komplemen Prosedur:
konversikan bilangan bulat ke biner seperti bilangan positif ganti semua bit – ubah 0 menjadi 1 dan 1 menjadi 0 tambahan 1 LSB ke hasil akhir
mis. konversikan –92 ke 8-bit bilangan biner komplemen 2 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 khusus 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 dalam sistem akuisisi data berbasis komputer Multiplexer Sub-sistem simultaneous sample and hold ADC DAC
Data Acquisition Card
MUX 4 channel
Konverter Analog ke Digital (ADC) Mengkonversi sinyal analog kontinu menjadi sinyal digital diskrit Output dari ADC memiliki 2N nilai kemungkinan Jika N makin tinggi, nilai kemungkinan menjadi lebih banyak, jadi lebih akurat
Rumus untuk mencari output digital dari ADC Untuk komplemen 2, jika tegangan input analog diketahui maka output
Vi − Vrl N 2 N Do = int 2 − Vru − Vrl 2 Untuk biner offset atau biner sederhana, jika tegangan input analog diketahui maka output
Vi − Vrl N Do = int 2 Vru − Vrl
Contoh Perkirakan output digital untuk tegangan input analog
6,115 V melalui ADC 4 bit Solusi, untuk biner sederhana 6.115 − 0 4 Do = int x 2 = int(9.78) = 10 10 − 0
Kesalahan Kuantisasi Ketidakpastian dalam resolusi (termasuk dalam kesalahan acak, analog Terhadap kesalahan pembacaan digital karena output dari ADC berupa Nilai discrete adalah
Kesalahan resolusi input =
Vru − Vrl ± 0.5 volts N 2
Disebut kesalahan kuantisasi yaitu
± 0.5LSB
Konverter Digital ke Analog (DAC) Mengkonversi sinyal digital diskrit menjadi sinyal
analog kontinu Contoh : untuk mengoperasikan motor DC, pemanas 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. 2.
Rn=2nRf Ketika saklar ditutup, in mengalir ke
vR vR in = = n Rn 2 Rf 3.
The op-amp converts the currents to voltages k
vo = − R f ∑ in n =1
Ilustrasi Sebuah kode digital 1011 (sama dengan 11) untuk rangkaian ADC di atas dengan Rf= 5 kΩ dan vs=-10 V maka i1=-1 mA i2=0 i3=-1/4 mA i4=-1/8 mA Dengan menjumlahkan arus-arus tsb dan mengalikan dengan Rf Vo=6.875 V yg merupakan 11/16 dari tegangan referensi skala penuh
Terima kasih
