Sistem Pengaturan Waktu Riil Teknik Akusisi Data (1)
Ir. Jos Pramudijanto, M.Eng. Jurusan Teknik Elektro FTI ITS Telp. 5947302 Fax.5931237 Email:
[email protected] Sistem Pengaturan Waktu Riil - 02
Objektif: Proses Akusisi Data Preprocessing Amplifikasi Zero and Span Filtering
Konversi Data Post Processing
Sistem Pengaturan Waktu Riil - 02
2
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
3
Proses Akusisi Data Preprocessing Pemrosesan awal suatu sinyal, yang terdiri dari: amplifikasi, zero & span dan pemfilteran.
Konversi Data Pemrosesan dilakukan oleh komponen yang mengubah dari representasi sinyal analog ke digital (ADC).
Postprocessing
Proses pengolahan lanjut yang perlu dilakukan sebelum data yang telah terkonversi atau terkuantisasi diaplikasikan sebagai data pengukuran untuk proses pengaturan.
Sistem Pengaturan Waktu Riil - 02
4
Preprocessing 0
Thermocoupl e
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
PreAmp 50 V - 200 V / 30o C - 400o C
Zero&Span 0 - 12 V
Filtering 0 - 5,10 V
Rangkaian Zero & Span dan Filtering dijadikan satu, jika filter di atas menggunakan komponen filter aktif.
Sistem Pengaturan Waktu Riil - 02
5
Konversi Data Personal Komputer 0 0
0
Kuantisasi 0
0
ADC
0 - 5,10 V
30 o C - 400 o C
Rangkaian Konversi Data atau Analog to Digital Converter (ADC). Resolusinya ditentukan oleh jumlah bit yang bisa direpresentasikan terhadap tegangan input analog.
Sistem Pengaturan Waktu Riil - 02
6
Postprocessing Personal Komputer
Kuantisasi
- Linierisasi - Filtering - Statistical Processing
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.
Sistem Pengaturan Waktu Riil - 02
7
Proses Akusisi Data Analog 0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
Sinyal dari Sensor Analog PreAmp
Zero&Span
Data Siap diproses
Filtering
Paralel/Serial Port
ADC
Postprocessing
Kuantisasi
Komputer
Sistem Pengaturan Waktu Riil - 02
8
Proses Akusisi Data Digital Sinyal dari Sensor Digital
Paralel/Serial Port
Kuantisasi
Postprocessing
Sistem Pengaturan Waktu Riil - 02
Data Siap diproses
9
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 penguatan 10 100 kali cukup 2 stage penguatan dst
Sistem Pengaturan Waktu Riil - 02
10
Inverting Amplifier Tegangan pada summing point = input (+) = 0 Jumlah arus pada summing point = 0 R2
I1 I 2 0
R2 Vin Vout R1
I2 R1 vin I1
+
vout
Penguat (amplifier) dengan gain R2/R1 Attenuator R2 < R1 Impedansi input = R1 Impedansi output rendah tidak dipengaruhi pembebanan
Sistem Pengaturan Waktu Riil - 02
11
Non-Inverting Amplifier Input tegangan pada terminal noninverting (+)
Gain positif > 1 Impedansi input tinggi Impedansi output rendah
vi
+ -
vo
R2
R1 v o vi R1 R2
R1
R1 R 2 R2 vo v i 1 R1 R1
vi
Sistem Pengaturan Waktu Riil - 02
12
Zero & Span Suatu rangkaian dari komponen aktif (OpAmp) 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
13
Contoh: Rangkaian Zero & Span +V Ros Vin
Rf -
Ri
+
22 k
+V
-
22 k -V
Rcomp
+
-(m Vin + b)
Vout
+V -V
+(m Vin + b)
Rf Ri
Vin
Rf Ros
V
11 k
Vout
Rcomp R f // Ros // Ri
m
Rf Ri
Vin
0 b
Sistem Pengaturan Waktu Riil - 02
Rf Ros
V
14
Klasifikasi Filter 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 Butterworth Filter Chebyshev I dan II Filter Elliptic
Sistem Pengaturan Waktu Riil - 02
15
Frekwensi Respon Low-Pass Filter
Cutt-off Frequency (Passband Frequency) 1 rad/sec Low-Pass Butterworth orde satu
Sistem Pengaturan Waktu Riil - 02
16
Frekwensi Respon High-Pass Filter
Cutt-off Frequency (Passband Frequency) 1 rad/sec High-Pass Butterworth orde satu
Sistem Pengaturan Waktu Riil - 02
17
Frekwensi Respon Band-Pass Filter
Center Frequency 1 rad/sec Pass-Band Width 5 rad/sec Band-Pass Butterworth orde satu Sistem Pengaturan Waktu Riil - 02
18
Frekwensi Respon Band-Stop Filter
Center Frequency 1 rad/sec Band-reject (Pass-Band Width) 5 rad/sec Band-Stop Butterworth orde satu Sistem Pengaturan Waktu Riil - 02
19
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
20
Frekwensi Respon Filter Butterworth
Cutt-off Frequency (Passband Frequency) 2 rad/sec Low-Pass Butterworth orde dua
Sistem Pengaturan Waktu Riil - 02
21
Frek.Respon Filter Chebyshev I (1)
Cutt-off Frequency (Passband Frequency) 3 rad/sec Low-Pass Chebyshev orde dua Pass Band ripple 0,5 dB Sistem Pengaturan Waktu Riil - 02
22
Frek.Respon Filter Chebyshev I (2)
Cutt-off Frequency (Passband Frequency) 3 rad/sec Low-Pass Chebyshev orde dua Pass Band ripple 1 dB Sistem Pengaturan Waktu Riil - 02
23
Frek.Respon Filter Chebyshev I (3)
Cutt-off Frequency (Passband Frequency) 3 rad/sec Low-Pass Chebyshev orde dua Pass Band ripple 2 dB Sistem Pengaturan Waktu Riil - 02
24