Sinyal dan Rangkaian Listrik Besaran Listrik dan rangkaian listrik
(c) P. Hsu 2007
1
Signal? Sinyal adalah tegangan (atau arus) yang merepresentasikan jumlah atau bagian-bagian informasi. Contoh: • The voltage across the door bell or light bulb • The voltage across the speedometer (car speed) • The voltage across the earphone lines • The voltage across the printer cable wires (a message)
(c) P. Hsu 2007
(c) P. Hsu 2007
2
1
Jenis-Jenis Sinyal • Analog: – besarannya berubah setiap waktu yang sebanding dengan besaran fisik yang lain – Contoh: sinyal audio, listrik pln, gelombang air
• Digital : – Besaran diwujudkan dalam bentuk fungsi diskrit berupa angka atau simbol-simbol biner yang mempunyai nilai terbatas – Contoh: sinyal-sinyal dalam kominikasi digital (c) P. Hsu 2007
3
Analog Signal & Digital Signal Contoh: Besarnya tegangan (atau arus) sinyal analog menggambarkan sebuah besaran fisik. I=V/R 3
5v
2 1
4
100 miles
5
Current meter
Arus menggambarkan ketinggian air 1. level air meningkat => 2. makin tinggi posisi pelampung => 3. resistansi makin rendah => 4. Arus meningkat (V/R) => 5. pembacaan arus meningkat => level air terbaca
(c) P. Hsu 2007
(c) P. Hsu 2007
4
2
Digital Signal Sebuah sinyal digital membawa informasi berdasarkan kondisi (high atau low) suatu level tegangan. ON
V=5v (logic 1)
OFF
V=0v (logic 0)
1000 miles
V
(c) P. Hsu 2007
5
Level Tegangan vs. Kondisi Logika 5v
High (1)
3.5v 1.5v Low (0)
0v
Tegangan yang lebih rendah dinyatakan sebagai 0 sedangkan yang lebih tinggi dinyatakan sebagai 1 (c) P. Hsu 2007
(c) P. Hsu 2007
6
3
Bits, Bytes dan Words Bits: (20) Satu ‘bit’ hanya dapat merepresentasikan satu kondisi biner: 0 or 1, on or off, stop or go.
Bytes. (23) Satu byte terdiri dari 8 bits.
Words: (24 or 25) satu word terdiri dari 16 bits (atau 32 bits, tergantung komputer yg digunakan). (c) P. Hsu 2007
7
4-bit Binary Number ON
OFF
ON
ON
Binary Number = 1
0
1
1
Value = 8*(1)+ 4*(0)+2*(1)+1*(1) = 8+2+1 =13 (c) P. Hsu 2007
(c) P. Hsu 2007
8
4
Binary Code Dalam komputer kode-kode biner digunakan untuk merepresentasikan: (1) nilai numerik (2) Character dan symbol (A, a, ¥,+, ﮗ, @, ….) (3) Picture, sound, video. (4) bahasa mesin (5) dll
(c) P. Hsu 2007
9
Listrik Digunakan untuk menyediakan energi: – cahaya – Panas (electric oven, microwave oven, electric heater, hair dryer, etc.)
– gerak (fan, elevator, washing machine…)
Digunakan untuk representasi informasi dan pemrosesan informasi :Computer, TV, radio, cell phone… Bisa dilihat dari gejala serta dari besaran dan satuannya (c) P. Hsu 2007
(c) P. Hsu 2007
10
5
Arus listrik Arus listrik terjadi karena adanya pergerakan elektron.
Arus listrik
Pergerakan arus listrik arahnya berlawanan dengan pergerakan elektron
= electron
Arus Listrik vs. Arus Elektron - ++ -
= Struktur Atom
- ++ -
- ++ -
- ++ - Arus Listrik
(c) P. Hsu 2007
++ ++
6
Arus Listrik disamakan Aliran Air Air bergerak dari level tinggi Ke level rendah Arus listrik bergerak dari tegangan tinggi ke tegangan yang lebih rendah
Tegangan tinggi
Tegangan rendah
Ilustrasi tenaga air
(c) P. Hsu 2007
7
Arus Listrik
Arus rendah
Arus tinggi
Medan dan Gaya Listrik • Arus yang mengalir akan mengakibatkan adanya medan magnet yang muncul bersamaan dengan medan listrik • Kuat medan listrik didefinisikan oleh besar dan arah gaya f yang bekerja pada suatu satuan muatan positif q dalam medan tsb f=qE • Pengaruh medan terhadap rangkaian lainnya dikenal sebagai tegangan imbas (c) P. Hsu 2007
(c) P. Hsu 2007
16
8
Tegangan atau Potensial listrik
(c) P. Hsu 2007
17
Daya dan energi
(c) P. Hsu 2007
(c) P. Hsu 2007
18
9
Rangkaian Elektrik v,i •Sumber tegangan •Sumber arus
R,L,C,G Konstanta Rangkaian
Hubungan antara sumber-sumber dan konstanta rangkaian
Rangkaian Elektrik
(c) P. Hsu 2007
10
Gelombang sumber tegangan
DC Baterai
AC
Genset
Rangkaian Elektrik ??
(c) P. Hsu 2007
11
Pengujian Laboratorium
Load 24V
eZdsp RS232 (optional)
5V DC
(c) P. Hsu 2007
12
BESARAN DAN SATUAN
(c) P. Hsu 2007
26
Besaran Besaran adalah sesuatu yang dapat diukur. Besaran terdiri dari : – Besaran dasar : besaran yg tidak tergantung pd besaran lain – Besaran turunan : besaran yang diturunkan dari besaran2 dasar. Jadi merupakan kombinasi dari besaran dasar. – Besaran pelengkap : besaran yang diperlukan untuk membentuk besaran turunan.
(c) P. Hsu 2007
13
Satuan Satuan adalah ukuran dari pada suatu besaran. a.Sistem satuan metrik (universal), yaitu : Satuan Panjang dalam meter (m). • Panjang itu sama dengan lintasan yang ditempuh cahaya dalam ruang hampa selama 1/299792458 detik
Satuan Massa dalam gram (g). • Satu gram (1 gram) didefinisikan massa 1 cm3 air yang telah disuling dgn suhu 4 derajat Celcius (C) dan pada tekanan udara normal (760 mm air raksa atau Hg).
Satuan Waktu dalam sekon (s). • Satu sekon (1 sekon) didefinisikan sebagai 1/ 86400 hari matahari rata-rata.
(c) P. Hsu 2007
(c) P. Hsu 2007
29
14
Satuan Arus • Nilai ampere Internasional didasarkan pada endapan elektrolit perak dari larutan perak nitrat. • 1 Ampere Internasional didefinisikan sebagai arus yang mengendapkan perak dengan laju kecepatan sebesar 1,118 miligram per sekon dari suatu larutan perak nitrat Standard. • 1 Amper didefinisikan sebagai arus searah konstan yang mengalir dalam dua kawat sejajar dengan panjang tidak terhingga dalam ruang hampa yang terpisah sejauh satu meter dan menghasilkan gaya sebesar 2 × 107 newton per meter.
Satuan Temperatur • Derajat Kelvin (K) telah ditetapkan dengan mendefinisikan temperatur termodinamik dari titik tripel air pada temperatur tetap sebesar 273,160 0 K. • Titik tripel air ialah suhu keseimbangan antara es dan uap air. Skala praktis internasional untuk temperatur adalah derajat Celcius (0 C) dengan simbol ”t”. Skala Celcius mempunyai dua skala dasar yang tetap yaitu : • Titik triple air yang sebenarnya 0,01 derajat C • Titik didih air yang besarnya 100 derajat C, keduanya pada tekanan 1 atmosfer . T (0 C) = T (0 K) - To dimana To = 273,16 derajat K
(c) P. Hsu 2007
15
Intensitas Penerangan Intensitas penerangan disebut lilin (candela). • 1 lilin didefinisikan sebagai 1/60 intensitas penerangan setiap centimeter kuadrat radiator sempurna. • Radiator sempurna adalah benda radiator benda hitam atau Planck Standard Primer untuk intensitas penerangan adalah sebuah radiator sempurna pada temperatur pembekuan platina (kira-kira 20240 C).
Besaran Turunan Satuan lainnya dijabarkan dari ketiga satuan dasar diatas yaitu panjang, massa dan waktu. Semua pengalian dari satuan dasar diatas adalah dalam sistem Desimal . Sistem absolut CGS atau sistem Centi Gram Sekon, ini dikembangkan dari sisem metrik MKS atau Meter Kilogram Sekon.
(c) P. Hsu 2007
(c) P. Hsu 2007
33
16
b. Sistem Internasional Sistem Internasional (SI) menggunakan enam sistem satuan dasar. Perkalian faktor 10 Satuan SI FAKTOR PERKALIAN
NAMA
SIMBOL
1012
tera
T
109
giga
G
106
mega
M
103
kilo
k
102
hecto
h
10
deca
d
10-1
deci
d
10-2
centi
c
10-3
mili
mm
10-6
micro
μ
10-9
nano
n
10-12
pico
p
10-15
fento
f
10-18
atto
a
3. Dimensi • Dimensi adalah cara penulisan dari besaran-besaran dengan menggunakan simbol-simbol (lambang2) besaran dasar. Kegunaan dimensi adalah : • Untuk menurunkan satuan dari suatu besaran. • Utk meneliti kebenaran suatu rumus atau persamaan. Contoh : Dimensi Gaya (F) F m.a M .L.T 2
Dimensi Kecepatan (v) v
(c) P. Hsu 2007
panjang meter .L.T 1 waktu det ik
17
Besaran Dasar dan Satuan SI No
Besaran
Simbol Dimensi
Satuan
Simbol
1
Panjang
L
meter
m
2
Massa
M
kilogram
kg
3
Waktu
T
sekon
4
Kuat Arus
I
Ampere
5
Temperatur
θ
Derajat Kelvin
A K
6
Intensitas Cahaya
J
Lilin (Kandela)
Cd
s (det)
Besaran Pelengkap a
Sudut Dasar (Plane Angle)
-
Radian
b
Sudut Ruang (Solid Angle)
-
Steradian
Rad Sr
Besaran Dasar dan Satuan SI BESARAN LISTRIK
(c) P. Hsu 2007
SATUAN
ALAT UKUR
Tegangan
volt
Voltmeter
Tahanan
ohm
Ohmmeter
Arus
ampere
Amperemeter
Daya
watt
Wattmeter
Energi
wattjam (kWh)
kWhmeter
Frekuensi
hertz
Frekuensimeter
Induktansi
henry
Induktasimeter
Kapasitansi dll
farad
Kapasitasmeter
18
Pengukuran •
•
•
Alat ukur adalah alat yang dapat digunakan untuk mendapatkan / mengetahui hasil perbandingan antara suatu besaran / ukuran yang ingin diketahui dengan standar yang dipakai. Fungsi penting dari alat ukur baik alat ukur listrik maupun non listrik adalah untuk mengetahui nilai yang telah ditentukan sebagai batasan laik atau tidaknya peralatan / jaringan akan dioperasikan. Dalam pengukuran kita membandingkan suatu besaran dengan besaran standard. Sehingga dalam pengukuran perlu mengetahui besaran, satuan dan dimensi.
Tugas 1 Carilah literatur untuk mecari definisi, menjelaskan, memberikan contoh untuk istilah serta pertanyaan berikut ini: • Signal (sinyal), Signal Processing, dan Digital Signal Processing • Sinyal digital, Sinyal analog, Sinyal kontinu, dan Sinyal diskrit • Apakah sinyal digital itu selalu diskrit dan sinyal analog selalu kontinu? Adakah kaitannya antara analog v.s digital dengan kontinu v.s diskrit. Catatan: Wajib menuliskan sumber jawaban (referensi) Dikerjakan berkelompok (max 4 mahasiswa) Dikumpulkan pada pertemuan berikutnya (c) P. Hsu 2007
(c) P. Hsu 2007
39
19
Tugas 2 • Mengapa diperlukan notasi-notasi yang dituliskan pada slide ke-34? • Berikan contoh operasi matematis dengan menggunakan notasi-notasi tersebut Catatan: Wajib menuliskan sumber jawaban (referensi) Dikerjakan berkelompok (max 4 mahasiswa) Dikumpulkan pada pertemuan berikutnya (c) P. Hsu 2007
(c) P. Hsu 2007
40
20
