Sinyal dan Rangkaianaa-014

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