Ponco Siwindarto-TEUB PENGKONDISI SINYAL (3) Ponco Siwindarto-TEUB

Kumpulkan tugas yang diberikan pada pertemuan yang lalu Ponco Siwindarto-TEUB

POKOK BAHASAN Rangkaian Logika Digital Komparator Digital to Analog Konverter Analog to Digital Konverter. Ponco Siwindarto-TEUB

Ponco Siwindarto-TEUB KOMPARATOR Ponco Siwindarto-TEUB

Ponco Siwindarto-TEUB Contoh 3.1 Sebuah sistem kontrol menspesifikasikan bahwa suhu tidak boleh melampaui 160°C jika tekanannya juga melampaui 10 Pa. Rancang sebuah sistem alarm untuk mendeteksi kondisi ini dengan menggunakan transduser suhu dan tekanan yang fungsi alihnya 2,2 mV/°C dan 0,2 V/Pa. Ponco Siwindarto-TEUB

Ponco Siwindarto-TEUB Penyelesaian Batas-batas keluaran transduser: Transduser suhu = (160 °C) (2,2 mV/°C) = 0,352 V Transduser tekanan = (10 Pa)(0,2 V/Pa) = 2 V Sistem alarm ini dapat diimplementasikan dengan dua buah komparator dan sebuah gerbang AND. Ponco Siwindarto-TEUB

Ponco Siwindarto-TEUB Tegangan acuan dapat diperoleh dari sebuah rangkaian pembagi tegangan Ponco Siwindarto-TEUB

Komparator dengan Histerisis Bila dipenuhi syarat Rf >> R, maka tanggapan komparator diperlihatkan dalam Gambar (b). Ponco Siwindarto-TEUB

Keluaran Vout akan bernilai tinggi bila (PR) (pada kondisi ini: VH = Vref) dan bernilai rendah bila (PR) (pada kondisi ini: VL = Vref – (R/Rf)Vo Lebar histerisis H = VH - VL Syarat agar komparator tahan terhadap noise: H > Vn(pp) Ponco Siwindarto-TEUB

Ponco Siwindarto-TEUB Contoh 3.2 Sebuah sensor mengkonversi level cairan dalam sebuah tangki menjadi tegangan dengan fungsi alih (20 mV/cm). Sebuah komparator diinginkan mengeluarkan level tegangan tinggi 5 V bila permukaan cairan setinggi 50 cm. Dengan adanya penambahan cairan, menyebabkan permukaan cairan mengalami fluktuasi ± 3 cm. Rancang sebuah komparator dengan histerisis untuk menghindari pengaruh fluktuasi permukaan. Ponco Siwindarto-TEUB

Ponco Siwindarto-TEUB Penyelesaian Acuan untuk komparator mempunyai nilai nominal 50 cm, yang menghasilkan Penambahan cairan akan menyebabkan "noise" sebesar (± 3 cm) (20 mV/cm) = ± 60 mV, yang memberikan total kisaran sebesar 120 mV. Jadi diperlukan lebar histerisis minimal 120 mV, dan misalkan untuk keamanan dibuat 150 mV. Ponco Siwindarto-TEUB

Ponco Siwindarto-TEUB Oleh karena itu: Dari pers. H = VH – VL diperoleh : (R / Rf)Vo = H (R / Rf) (5 V) = 150 mV (R / Rf) = 0,03 Bila dipilih Rf = 100 kW maka R = 3 kW. Jadi dengan menggunakan nilai resistor-resistor ini dan tegangan acuan sebesar 1 V maka akan dipenuhi apa yang diinginkan. Ponco Siwindarto-TEUB

DIGITAL TO ANALOG CONVERTER (DAC) DAC menerima informasi dalam bentuk digital dan mengubah-nya menjadi tegangan analog Sebuah DAC biasanya dinyatakan dalam bentuk kotak hitam. Ponco Siwindarto-TEUB

Ponco Siwindarto-TEUB Fungsi Terminal DAC pada umumnya meliputi: (1). Terminal Masukan : pada umumnya masukannya berupa kata biner dengan level logika TTL (2). Catu daya : bipolar yang berkisar dari ±12V ke ±18V, atau menggunakan catu daya tunggal (3). Catu tegangan acuan : diperlukan untuk memperoleh kisaran tegangan keluaran dan resolusi konverter (harus stabil dan ripple-nya rendah). Ada juga yang menggunakan acuan internal. Ponco Siwindarto-TEUB

Ponco Siwindarto-TEUB (4). Keluaran : tegangan yang merepresentasikan masukan digital, dengan step yang ditentukan oleh Persamaan (3.6) (5). Data latch : untuk meng-update keluaran Ponco Siwindarto-TEUB

Ponco Siwindarto-TEUB Keluaran DAC diberikan oleh: dengan : Vout = tegangan keluaran analog VR = tegangan acuan b1,b2,...bn = kata biner n - bit Ponco Siwindarto-TEUB

Ponco Siwindarto-TEUB Tegangan keluaran minimum adalah nol, dan maksimumnya ditentukan oleh ukuran kata biner dan nilainya mendekati VR Keluaran DAC juga dapat dinyatakan sebagai: dengan N = nilai ekivalen masukan DAC dalam basis 10. Ponco Siwindarto-TEUB

Ponco Siwindarto-TEUB Resolusi Konversi Resolusi pengkonversian merupakan fungsi tegangan acuan dan banyaknya bit dalam word: Ponco Siwindarto-TEUB

Ponco Siwindarto-TEUB Contoh 3.4 Tentukan berapa banyaknya bit DAC yang diperlukan untuk menghasilkan resolusi keluaran sebesar 0,04 V bila digunakan tegangan acuan sebesar 10 V Penyelesaian Dari persamaan (3.6) ; y = 7,966 Ponco Siwindarto-TEUB

Ponco Siwindarto-TEUB Contoh 3.5 Sebuah valve kendali mempunyai perubahan pembukaan yang linier bila tegangan masukannya berubah dari 0 sampai 10 Volt. Keluaran sebuah mikrokomputer yang mempunyai word 8 - bit digunakan untuk mengendalikan pembukaan valve tersebut melalui sebuah DAC 8 - bit. a. Berapa tegangan acuan yang diperlukan untuk memperoleh pembukaan valve penuh(1OV) b. Berapa persentase pembukaan valve untuk setiap perubahan masukan 1-bit. Ponco Siwindarto-TEUB

Ponco Siwindarto-TEUB Penyelesaian a. Kondisi pembukaan penuh terjadi bila masukan valve 10 V b). Perubahan tegangan keluaran DAC per-step: Ponco Siwindarto-TEUB

ANALOG-TO-DIGITAL CONVERTER (ADC) Persamaan untuk ADC Ponco Siwindarto-TEUB

Ponco Siwindarto-TEUB Keluaran ADC dapat juga dinyatakan dalam bentuk: dengan : N = keluaran ADC dalam basis 10 INT( ) = nilai integer dari besaran dalam kurung Ponco Siwindarto-TEUB

Ponco Siwindarto-TEUB Contoh 3.6 Sebuah sensor yang mempunyai keluaran 0,02 V/°C digunakan untuk mengukur suhu 0 sampai 100°C. Sebuah ADC digunakan untuk mengonversi tegangan keluaran sensor menjadi data digital. Tentukan besarnya tegangan acuan dan besarnya word ADC yang diperlukan agar diperoleh resolusi 0,1 °C. Ponco Siwindarto-TEUB

Ponco Siwindarto-TEUB Penyelesaian Tegangan keluaran sensor pada suhu maksimum (100°C): (0,02 V/°C) (100°C) = 2V Oleh karena itu digunakan tegangan acuan VR = 2V (pendekatan) Resolusi suhu 0,1 °C akan menghasilkan resolusi tegangan : (0,02 V/°C) (0,1 °C) = 2 mV Ponco Siwindarto-TEUB

Ponco Siwindarto-TEUB Besarnya word dapat diperoleh dari persamaan: Besarnya word yang diperlukan = 10 bit, yang memberikan resolusi tegangan: V = (2) (2-10) = 0,00195 V = 1,95 mV Ponco Siwindarto-TEUB

Ponco Siwindarto-TEUB Contoh 3.7 Dalam suatu pengukuran suhu digunakan sensor yang keluarannya 6,5 mV/°C dan harus dapat mengukur hingga 100°C. Sebuah ADC 6-bit dengan tegangan acuan 10 V digunakan untuk mengkonversi tegangan pengukuran menjadi data digital (a) Rancanglah sebuah rangkaian untuk interface antara sensor dan ADC (b) Berapa resolusi dalam pembacaan suhu ? Ponco Siwindarto-TEUB

Ponco Siwindarto-TEUB Penyelesaian Tegangan keluaran sensor pada 100 °C: (6,5 mV/°C) (100°C) = 0,65 V. (a). Rangkaian interface harus memberikan gain sedemikian rupa sehingga pada suhu 100°C keluaran ADC menunjukkan 111111. Tegangan masukan yang meng-hasilkan keluaran sebesar ini adalah: Ponco Siwindarto-TEUB

Ponco Siwindarto-TEUB Jadi besarnya gain yang diperlukan: Rangkaian yang dimaksudkan adalah: Ponco Siwindarto-TEUB

Ponco Siwindarto-TEUB (b). Perubahan tegangan masukan DV yang menghasilkan perubahan 1 bit LSB: Perubahan tegangan tersebut bersesuaian dengan perubahan tegangan keluaran sensor sebesar: Ponco Siwindarto-TEUB

Ponco Siwindarto-TEUB TUGAS 4 Buktikan / turunkan persamaan-persamaan yang diberi tanda Kerjakan dengan ditulis tangan, dan dikumpulkan pada pertemuan berikutnya. (PR) Ponco Siwindarto-TEUB

Ponco Siwindarto-TEUB Terima Kasih Sekian Semoga Sukses Ponco Siwindarto-TEUB