Sensor dan sampling ADC

Afif Rakhman, S.Si.,M.T.




Pengertian transduser dan sensor
Manipulasi keluaran sensor
Sekilas tentang ADC
Sampling dan aliasing
Transduser : perangkat yang mengkonversi suatu
besaran menjadi besaran lain
a. Transduser mekanik : transduser yang
mengkonversi suatu besaran menjadi besaran
mekanik
b. Transduser listrik : transduser yang mengkonversi
suatu besaran menjadi besaran listrik (umumnya
tegangan).
Transduser elektrik biasa disebut sensor

Termometer air raksa
100
0
a. Air raksa, mengkonversi SUHU menjadi panjang. Sifat fisis
suatu benda, akan memuai bila suhunya naik, dan akan
menyusut bila suhunya turun.
b. Kalibrasi dilakukan dengan; pertama: memasukkan
termometer kedalam es yang sedang mencair, kemudian
panjang kolom diberi angka 0, kedua: memasukkan
termometer pada air yang sedang mendidih, kemudian
panjang kolom diberi angka 100.
c. Karena hubungan suhu dan panjang dianggap linier, maka
skala antara 0 dan 100 dibuat linier, sehingga bila kolom
air raksa menunjuk ditengah, maka suhu = 50.

Sensor level ketinggian air
Meter
Battery
B
Potensiometer
Pelampung
a. Sensor level air, mengkonversi
level air menjadi arus listrik,
melalui sistem pelampung
yang menggerakkan
potensiometer.
b. Level air mengubah R pada
potensiometer, R mengubah
arus yang melalui meter. Jadi
level air di konversi menjadi
arus listrik.

Sensor getaran gempa
Pegas
Magnet
Kumparan
(tetap)
Meter
a. Sensor getaran gempa
menggunakan sistem pegas,
masa (magnet), dan
kumparan.
b. Apabila massa bergerak naikturun, akan timbul ggl pada
kumparan
c. ggl yang timbul dari kumparan
berupa tegangan bolak-balik
(AC) yang nilainya bervariasi
positif dan negatif

Kemungkinan keluaran sensor :
 Tegangan positif
 Tegangan negatif
 Tegangan AC (positif-negatif)

ADC umumnya hanya membaca tegangan
positif.
 Keluaran sensor yang berupa tegangan AC
(positif-negatif) harus dimanipulasi dengan
conditional amplifier
Sensor
Conditional
Amplifier
ADC
Conditional amplifier berfungsi untuk mengkondisikan sinyal
keluaran sensor, dengan menguatkan dan membawanya ke level
tegangan positif (jika keluaran sensor berupa tegangan AC).
Analog to digital converter (ADC)
Perangkat elektronik yang mengkonversi
besaran (tegangan) analog menjadi besaran
digital.
 Parameter ADC :

1. Resolusi
Jumlah bit (dalam kode digital) pada keluaran (output)
ADC yang menyatakan nilai tegangan analog pada
masukan (input) ADC.
2. Kecepatan konversi
Kecepatan konversi dari masukan analog menjadi
keluaran digital (berapa kali sampling per detiknya)

ADC 8 bit
Masukan (mV)
Keluaran (biner)
0
0000 0000
20
0000 0001
40
0000 0010
-
-------------
5000
1111 1111
Ada 255 keadaan kode digital (0000 0000 s.d. 1111 1111)
yang menyatakan besaran analog dari 0 mV sampai 5000
mV.
Resolusi ADC ini adalah 5000 dibagi 255, yaitu:
19,6 mV atau 20 mV per step
 Kecepatan (sampling/detik) ?
Frekuensi sampling adalah jumlah sampel per panjang unit
atau per unit waktu.
Periode sampling atau sampling rate (dt) adalah waktu yang
dibutuhkan untuk melakukan satu kali sampling.
Frekuensi Nyquist adalah setengah frekuensi
sampling : fN=1/(2dt). Apakah frekuensi sinyal dari
alam lebih besar dari setengah frekuensi Nyquist? Jika
“YA” maka akan terjadi distorsi linear yang dikenal
dengan ALIASING. Jika “Tidak” maka aliasing tidak
terjadi.
Frekuensi sinyal
dari alam (merah)
> fN . Bila
disampel akan
menghasilkan
sinyal baru yang
keliru (biru).
Every journey begins with a first step.