SENSOR DAN ROBOTIKA

TUTORIAL 5

Disusun Oleh :

NAMA : Rijalul Faza Z

NIM

: 210345017

KELAS: 3AECTEKNIK OTOMASI MANUFAKTUR DAN MEKATRONIKA

POLITEKNIK MANUFAKTUR NEGERI BANDUNG

Jl. Kanayakan no. 21, DAGO 40235, Tromol Pos 851 BANDUNG 40008 INDONESIA

Phone : 62 022 2500241 Fax : 62 022 2502649 Homepage : http ://www.polman.com, E-mail : polman@melsa.net.id

20131. ADC ( Analog to Digital Converter )

ADC adalah kepanjangan dariAnalog To Digital Converteryang berfungsi untuk mengubah input analog menjadikodekodedigital. ADC banyak digunakan sebagai Pengatur proses industri, komunikasi digital dan rangkaian pengukuran/atau pengujian.Umumnya ADC digunakan sebagai perantara antara sensor yang kebanyakan analog dengan sistim komputer seperti sensor suhu, cahaya, tekanan atau berat, aliran dan sebagainya kemudian diukur dengan menggunakan sistim digital (komputer).

1.1. Prinsip kerja ADC:

Secara singkat prinsip kerja dari konverter A/D adalah semua bit-bit diset kemudian diuji, dan bilamana perlu sesuai dengan kondisi yang telah ditentukan. Dengan rangkaian yang paling cepat, konversi akan diselesaikan sesudah 8 clock, dan keluaran D/A merupakan nilai analog yang ekivalen dengan nilairegisterSAR.

Apabila konversi telah dilaksanakan, rangkaian kembali mengirim sinyal selesai konversi yang berlogika rendah. Sisi turun sinyal ini akan menghasilkan data digital yang ekivalen ke dalamregisterbuffer. Dengan demikian, keluaran digital akan tetap tersimpan sekalipun akan di mulai siklus konversi yang baru.

IC ADC 0804 mempunyai dua masukan analog, Vin (+) dan Vin (-), sehingga dapat menerima masukan diferensial. Masukan analog sebenarnya (Vin) sama dengan selisih antara tegangan-tegangan yang dihubungkan dengan ke dua pin masukan yaitu Vin= Vin (+) Vin (-). Kalau masukan analog berupa tegangan tunggal, tegangan ini harus dihubungkan dengan Vin (+), sedangkan Vin (-) digroundkan. Untuk operasinormal, ADC 0804 menggunakan Vcc = +5 Voltsebagai tegangan referensi. Dalam hal ini jangkauan masukan analog mulai dari 0 Volt sampai5 Volt(skala penuh), karena IC ini adalah SAC 8-bit, resolusinya akan sama dengan.

(n menyatakan jumlah bit keluaran biner ICanalog to digital converter) IC ADC 0804 memilikigeneratorclock intenal yang harus diaktifkan dengan menghubungkan sebuahresistoreksternal (R) antara pin CLK OUT dan CLK IN serta sebuah kapasitor eksternal (C) antara CLK IN dan ground digital. Frekuensi clock yang diperoleh di pin CLK OUT sama dengan :

Untuk sinyal clock ini dapat juga digunakan sinyal eksternal yang dihubungkan ke pin CLK IN. ADC 0804 memilik 8 keluaran digital sehingga dapat langsung dihubungkan dengan saluran data mikrokomputer. Masukan (chip select, aktif rendah) digunakan untuk mengaktifkanADC 0804. Jika berlogika tinggi, ADC 0804 tidak aktif (disable) dan semua keluaranberada dalam keadaan impedansi tinggi. Masukan (write atau start convertion) digunakan untuk memulai proses konversi. Untuk itu harus diberi pulsa logika 0. Sedangkan keluaran (interrupt atauend of convertion) menyatakan akhir konversi. Pada saat dimulai konversi, akan berubah ke logika 1. Di akhir konversi akan kembali ke logika 0.

1.2. Jenis-jenis dari ADC dan fungsi dari masing-masing jenisnya TipeTrackingTipe tracking menggunakan prinsip up down counter (pencacah naik dan turun). Fungsinya adalah : Binary counter (pencacah biner) akan mendapat masukan clock secara kontinyu dan hitungan akan bertambah atau berkurang tergantung pada kontrol dari pencacah apakah sedang naik (up counter) atau sedang turun (down counter). Tipe flash / paralelTipe ini dapat menunjukkan konversi secara lengkap pada kecepatan 100 MHz dengan rangkaian kerja yang sederhana. Berfungsi untuk mengatur masukan inverting dari tiap-tiap konverter menuju tegangan yang lebih tinggi dari konverter sebelumnya, jadi untuk tegangan masukan Vin, dengan full scale range, komparator dengan bias dibawah Vin akan mempunyai keluaran rendah. Tipe successive approximationTipe successive approximation merupakan suatu konverter yang paling sering ditemui dalam desain perangkat keras yang menggunakan ADC. Tipe ini memiliki kecepatan konversi yang cukup tinggi, meskipun dari segi harga relatif mahal. Prinsip kerja konverter tipe ini adalah, dengan membangkitkan pertanyaan-pertanyaan yang pada intinya berupa tebakan nilai digital terhadap nilai tegangan analog yang dikonversikan.

Tipe Integrating, menawarkan resolusi tertinggi dengan biaya terendah. ADC tipe ini tidak dibutuhkan rangkaiansamplehold. Tipe ini memiliki kelemahan yaitu waktu konversi yang agak lama, biasanya beberapa milidetik.Beberapa karakteristik penting ADC :

1) Waktu konversi

2) Resolusi

3) Ketidaklinieran

4) Akurasi

Sebuah Analog to Digital Converter (biasanya disingkat ADC, A/D atau A to D) adalah sebuah rangkaian elektronik yang berfungsi mengubah sinyal kontinu (analog) menjadi keluaran diskrit/digital. ADC memiliki fungsi yang merupakan kebalikan dari yang dilakukan oleh sebuah digital-to-analog converter (DAC). Umumnya, sebuah ADC adalah sebuah piranti elektronik yang mengubah sebuah tegangan menjadi sebuah bilangan digital biner. Bagaimanapun juga, beberapa piranti non-elektronik, seperti shaft encoders, dapat digolongkan sebagai ADCs.

1) ResolusiResolusi dari sebuah converter menunjukkan banyaknya nilai diskrit yang dapat dihasilkan pada skala tegangan tertentu. Resolusi biasanya dinyatakan dalam bit (binary digit). Sebagai contoh, sebuah ADC yang yang mengkodekan sebuah masukan analog menjadi salah satu dari 256 nilai diskrit mempunyai resolusi 8 bit karena 2^8 = 256. Resolusi dapat juga dinyatakan secara elektrik dan dinyatakan dalam satuan volt. Resolusi tegangan dari sebuah ADC adalah sebanding dengan skala pengukuran keseluruhan dibagi dengan banyaknya nilai diskrit. Contoh:

*Contoh 1

Jangkauan pengukuran skala penuh = 0 sampai 10 volts

Resolusi ADC adalah 12 bit: 2^12 = 4096 level kuantisasi

Resolusi tegangan ADC adalah: (10-0)/4096 = 0.00244 volt = 2.44 mV

*Contoh 2

Jangkauan pengukuran skala penuh = -10 sampai +10 volt

Resolusi ADC adalah 14 bit: 2^14 = 16384 level kuantisasi

Resolusi tegangan ADC adalah:

(10-(-10))/16384 = 20/16384 = 0.00122 volts = 1.22 mV1.3. Sampling rate

Sinyal analog merupakan sinyal kontinyu dan perlu diubahnya menjadi sebuah sinyal digital. Untuk itu perlu untuk menentukan saat/waktu dimana sebuah nilai digital yang baru diambil dari sebuah sinyal analog. Saat dari pengambilan nilai baru ini disebut dengan sampling rate atau frekuensi sampling dari converter.Karena secara praktis ADC tidak dapat membuat sebuah pengkonversian yang terus menerus, nilai masukan harus ditahan tetap selama waktu tertentu yaitu pada saat converter melakukan sebuah pengkonversian (atau disebut waktu konversi). Sebuah rangkaian masukan yang disebut rangkaian sample and hold melakukan tugasnya ( kebanyakan menggunakan kapasitor untuk menyimpan tegangan analog pada masukan dan menggunakan sebuah sakelar elektrik atau gate untuk memutuskan kapasitor dari masukan. Kebanyakan rangkaian ADC sudah terintegrasi dengan subsistem sample and hold secara internal.1.4. Macam-macam ADC

ADC pengkonversi langsung atau flash ADCmempunyai sebuah komparator untuk medekodekan masing masing range tegangan. Pengkonversian langsung memiliki kelebihan yaitu pengkonversian yang cepat, tetapi biasanya hanya diterapkan pada resolusi 8 bit (256 komparator) atau kurang, karena teknik pengkonversian ini membutuhkan rangkaian yang besar dan mahal.

Gambar3.5Gambar rangkaian Flash ADC

ADC tipe counter (ADC tipe digital ramp)menggunakan counter sebagai komponen utama untuk mengubah masukan analog menjadi keluaran digital. ADC ini akan mencacah mulai dari 0 sampai nilai yang setara dengan masukan analog. Hasil pencacahan ini diubah menjadi analog dengan DAC untuk dibandingkan dengan masukan analog. Pencacahan yang dilakukan oleh counter akan berhenti jika nilai pencacahan lebih besar dari masukan analog. Nilai hasil pencacahan yang terakhir ini merupakan hasil konversiyang merupakan nilai setara masukan analog .

Gambar3.6Gambar rangkaian ADC tipe counter

Gambar3.8Gambar contoh rangkaian ADC tipe counter

ADC successive-approximationdibuat sebagai pengembangan dari ADC tipe counter (digital ramp ADC). Perubahan dalam ADC tipe ini adalah adanya sebuah counter yang sangat spesial yang disebutsuccessive-approximation register. Register ini tidak mencacah mulai dari 0 seperti halnya pada ADC tipe counter tetapi register ini menghitung dengan mencoba semua nilai bit mulai darimost-significant bit (MSB) dan berakhir pada least-significant bit.Di dalam proses perhitungan, register akan memperhatikan keluaran komparator untuk mengetahui apakah bilangan biner hasil perhitungan lebih kecil atau lebih besar dari masukan sinyal analog. Cara register menghitung ini mirip dengan metode"trial-and-fitdalam pengkonversian bilangan desimal menjadi biner,dimana nilai-nilaiyang berbeda dari bit-bit diujikan dari MSB sampai dengan LSB untuk memperoleh sebuah bilangan biner yang sama denganbilangan desimal asli. Keuntungan dari teknik penghitungan model ini adalah waktu yang dibutuhkan untuk memperoleh hasil konversi menjadi lebih cepat.

Gambar3.8Gambar rangkaian ADC tipe successive-approximation

Gambar3.9MetodepengkonversianADCsuccessive-approximation

ADC adalah kepanjangan dari Analog to Digital Converter yang artinya Pengubah dari analog ke digital. Fungsi dari ADC adalah untuk mengubah data analog menjadi data digital yang nantinya akan masuk ke suatu komponen digital yaitu mikrokontroller AT89S51. Inputan dari ADC ini ada 2 yaitu input positif (+) dan input negatif (-). ADC 0804 ini terdiri dari 8 bit microprocessor Analog to Digital Converter.

V (+) dan V (-) adalah inputan tegangan analog differensial sehingga data tegangan yang akan diproses oleh ADC adalah selisih antara Vi (+) dan Vi (-). Vref adalah tegangan referensi ADC yang digunakan untuk mengatur tegangan input pada Vi+ dan Vi-. Besarnya tegangan referensi ini adalah setengah dari tegangan input maksimal. Hal ini bertujuan agar pada saat inputan maksimal data digital juga akan maksimal. Frekuensi clock dari ADC dapat diatur dengan komponen R dan C eksternal pada pin Rclk dan Cclk dengan ketentuan : Fclk = 1 / (1,1 RC)

Chip selectfungsinya untuk mengaktifkan ADC yang diaktifkan dengan logika low. Read adalah inputan yang digunakan untuk membaca data digital hasil konversi yang aktif pada kondisi logika low.Writeberfungsi untuk melakukan start konversi ADC diaktifkan pada kondisi logika low. Instruksi berfungsi untuk mendeteksi apakah konversi telah selesai atau tidak, jika sudah selesai maka pin instruksi akan mengeluarkan logika low. Data outputan digital sebanyak 8 byte (DB0-DB7) biner 0000 0000 sampai dengan 1111 1111, sehingga kemungkinan angka decimal yang akan muncul adalah 0 sampai 255 dapat diambil pada pin D0 sampai D7. DB0-DB7 mempunyai sifat latching.

Gambar 2.2 Konfigurasi Pin ADC 0804

Deskripsi Fungsi Pin ADC 0804a. WR, pulsa transisihigh to lowpada inputinput writemaka ADC akan melakukan konversi data, tegangan analog menjadi data digital. Kode 8 bit data akan ditransfer keoutput lacht flip flop.b. INT, bila konversi data analog menjadi digital telah selesai maka pin INT akan mengeluarkan pulsa transisi high to low. Perangkat ADC dapat diopersikan dalam modefree runningdengan menghubungkan pin INT ke input WR.c. CS, agar ADC dapat aktif , melakukan konversi data maka input chip select harus diberi logika low. Data output akan berada pada kondisi three state apabila CS mendapat logika high.d. RD, agar data ADC data dapat dibaca oleh sistem mikroprosessor maka pin RD harus diberi logika low.e. Tegangan analog input deferensial, input Vin (+) dan Vin (-) merupakan input tegangan deferensial yang akan mengambil nilai selisih dari kedua input. Dengan memanfaatkaninput Vin maka dapat dilakukan offset tegangan nol pada ADC.f. Vref, tegangan referensi dapat diatur sesuai dengan input tegangn pada Vin (+) dan Vin (-), Vref = Vin / 2. Vresolusi = Vin max / 255.g. CLOCK, clock untuk ADC dapat diturunkan pada clock CPU atau RC eksternaldapat ditambahkan untuk memberikan generator clock dari dalam CLK In menggunakan schmitt triger.2. DAC ( Digital to Analog Converter )

DAC adalah singkatan Digital Analog Converter, adalah sebuah piranti yang digunakan untuk mengubah sebuah masukan digital yang umumnya dalam bentuk biner menjadi masukan/sinyal analog yang umumnya berbentuk arus, tegangan atau muatan elektrik. Selain itu DAC adalah suatu penghubung antara rangkaian digital dan rangkaian analog.

2.1. Fungsi DAC :

adalah pengubah data digital yang masih dalam bentuk biner seperti data yang ada pada

CD, menjadi data analog. Berikut adalah tahapan perubahan data digital menjadi data

analog :

Fisik CD dibaca -> data digital CD -> DAC Buffer/op-amp -> line out

2.2. Jenis-jenis DAC dan fungsi dari masing-masing DAC

The weighted DAC biner, yang berisi satu penghambat atau sumber saat ini untuk setiap bit dari DAC terhubung ke summing point. Ini tepat tegangan atau arus ke jumlah nilai output yang benar. Ini adalah salah satu metode tercepat konversi tetapi menderita miskin akurasi karena tingginya presisi diperlukan untuk setiap individu atau tegangan saat ini. Seperti resistors presisi tinggi dan saat ini sumber-mahal, jadi converter jenis ini biasanya terbatas pada resolusi 8-bit atau kurang.

Rangkaian Dasar Binary-weighted DAC

Resistor 20KOhm menjumlahkan arus yang dihasilkan dari penutupan switch-switch D0 sampai D3. Resistor-resistor ini diberi skala nilai sedemikian rupa sehingga memenuhi bobot biner (binary-weighted) dari arus yang selanjutnya akan dijumlahkan oleh penguat penjumlah inverting IC 741. Apabila sumber tegangan pada penguat penumlah IC 741 tersebut adalah simetris 15Vdc. Maka dengan menutup D0 menyebabkan tegangan +5Vdc akan diberikan ke penguat penjumlah dengan penguatan 0,2 kali (20K/100K) sehingga diperoleh tegangan output penguat penjumlah -1Vdc. Penutupan masing-masing switch menyebabkan penggandaan nilai arus yang dihasilkan dari switch sebelumnya. Nilai konversi dari kombinasi penutupan switch ditunjukkan pada tabel berikut.

R-2r DAC tangga, yang merupakan biner weighted DAC yang menggunakan mengulangi cascaded struktur penghambat nilai R dan 2r. Hal ini meningkatkan presisi karena kemudahan yang relatif sama produksi bernilai cocok resistors (sekarang atau sumber). Namun, lebar converters melakukan lambat karena semakin besar RC-konstan untuk setiap ditambahkan R-2r link.

Rangkaian Ekivalen R/2R Ladder

Sehingga teganagan output (Vout) analog dari rangkaian R/2R Ladder DAC diatas dapat dihitung dengan menggunakan persamaan:

Vout yang dihasilkan dari kombinasi switch ini adalah -5V. Nilai kombinasi dan hasil konversi rangkaian R/2R Ladder DAC ditunjukkan pada tabel berikut.

The DAC termometer kode, yang berisi yang sama atau saat ini sumber penghambat untuk setiap segmen mungkin nilai DAC output. An 8-bit DAC termometer akan memiliki 255 segmen, dan 16-bit DAC termometer akan ada 65.535 segmen. Hal ini mungkin yang tercepat dan tertinggi presisi DAC arsitektur tetapi pada pengeluaran biaya yang cukup tinggi. Konversi kecepatan> 1 miliar sampel per detik telah tercapai dengan jenis DAC. DACs Hybrid, yang menggunakan kombinasi teknik-teknik di atas dalam satu converter. Paling DAC sirkuit terpadu dari jenis ini adalah karena sulitnya mendapatkan dari biaya rendah, kecepatan tinggi dan presisi tinggi dalam satu perangkat.3. INPUT DEVICEUnit Masukan ( Input Device ) Unit ini berfungsi sebagai media untuk memasukkan data dari luar ke dalam suatu memori dan processor untuk diolah guna menghasilkan informasi yang diperlukan. Input devices atau unit masukan yang umumnya digunakan personal computer (PC) adalah keyboard dan mouse, keyboard dan mouse adalah unit yang menghubungkan user (pengguna) dengan komputer. Selain itu terdapat joystick, yang biasa digunakan untuk bermain games atau permainan dengan komputer. Kemudian scanner, untuk mengambil gambar sebagai gambar digital yang nantinya dapat dimanipulasi. Touch panel, dengan menggunakan sentuhan jari user dapat melakukan suatu proses akses file. Microphone, untuk merekam suara ke dalam komputer.

Input device berfungsi sebagai media untuk memasukkan data dari luar sistem ke dalam suatu memori dan processor untuk diolah dan menghasilkan informasi yang diperlukan. Data yang dimasukkan ke dalam sistem komputer dapat berbentuk signal input dan maintenance input. Signal input berbentuk data yang dimasukkan ke dalam sistem komputer, sedangkan maintenance input berbentuk program yang digunakan untuk mengolah data yang dimasukkan.

Jadi Input device selain digunakan untuk memasukkan data dapat pula digunakan untuk memasukkan program. Berdasarkan sifatnya, peralatan input dapat digolongkan menjadi dua yaitu :

Peratalan input langsung, yaitu input yang dimasukkan langsung diproses oleh alat pemroses. Contohnya : keyboard, mouse, touch screen, light pen, digitizer graphics tablet, scanner.

Peralatan input tidak langsung, input yang melalui media tertentu sebelum suatu input diproses oleh alat pemroses. Contohnya : punched card, disket, harddisk. Unit masukan atau peralatan input ini terdiri dari beberapa macam peranti yaitu :

a) Keyboard Keyboard merupakan unit input yang paling penting dalam suatu pengolahan data dengan komputer. Keyboard dapat berfungsi memasukkan huruf, angka, karakter khusus serta sebagai media bagi user (pengguna) untuk melakukan perintah-perintah lainnya yang diperlukan, seperti menyimpan file dan membuka file. Penciptaan keyboard komputer berasal dari model mesin ketik yang diciptakan dan dipatentkan oleh Christopher Latham pada tahun 1868, Dan pada tahun 1887 diproduksi dan dipasarkan oleh perusahan Remington. Keyboard yang digunakanan sekarang ini adalah jenis QWERTY, pada tahun 1973, keyboard ini diresmikan sebagai keyboard standar ISO (International Standar Organization). Jumlah tombol pada keyboard ini berjumlah 104 tuts. Keyboard sekarang yang kita kenal memiliki beberapa jenis port, yaitu port serial, ps2, usb dan wireless.

Jenis-Jenis Keyboard :

1.) QWERTY

2.) DVORAK

3.) KLOCKENBERG

Keyboard yang biasanya dipakai adalah keyboard jenis QWERTY, yang bentuknya ini mirip seperti tuts pada mesin tik. Keyboard QWERTY memiliki empat bagian yaitu : 1. typewriter key 2. numeric key 3. function key 4. special function key.

1. Typewriter Key Tombol ini merupakan tombol utama dalam input. Tombol ini sama dengan tuts pada mesin tik yang terdiri atas alphabet dan tombol lainnya sebagaimana berikut : Back Space Tombol ini berfungsi untuk menghapus 1 character di kiri cursor Caps LockBila tombol ini ditekan, maka lampu indikator caps lock akan menyala, hal ini menunjukkan bahwa huruf yang diketik akan menjadi huruf besar atau Kapital, bila lampu indicator caps lock mati, maka huruf akan menjadi kecil. Delete Tombol ini berfungsi untuk menghapus 1 karakter pada posisi cursor Esc Tombol ini berfungsi untuk membatalkan suatu perintah dari suatu menu End Tombol ini berfungsi untuk memindahkan cursor ke akhir baris/halaman/lembar kerja Enter Tombol ini berfungsi untuk berpindah ke baris baru atau untuk melakukan suatu proses perintah. HomeUntuk menuju ke awal baris atau ke sudut kiri atas layar Insert Tombol ini berfungsi untuk menyisipkan character. Page UpTombol ini berfungsi untuk meggerakan cursor 1 layar ke atas

Page DownTombol ini berfungsi untuk Menggerakkan cursor 1 layar ke bawah Tab Tombol ini berfungsi untuk memindahkan cursor 1 tabulasi ke kanan.2. Numeric KeyTombol ini terletak di sebelah kanan keyboard. tombol ini terdiri atas angka dan arrow key. Jika lampu indikator num lock menyala maka tombol ini berfungsi sebagai angka. Jika lampu indikator num lock mati maka tombol ini berfungsi sebagai arrow key.3. Function Key Tombol ini terletak pada baris paling atas, tombol fungsi ini ini terdiri dari F1 s/d F12. Fungsi tombol ini berbeda-beda tergantung dari program komputer yang digunakan.4. Special Function Key Tombol ini terdiri atas tombol Ctrl, Shift, dan Alt. Tombol akan mempunyai fungsi bila ditekan secara bersamaan dengan tombol lainnya. Misalnya, untuk memblok menekan bersamaan tombol shift dan arrow key, untuk menggerakan kursor menekan bersamaan ctrl dan arrow key.

b. MouseMouse adalah salah unit masukan (input device). Fungsi alat ini adalah untuk perpindahan pointer atau kursor secara cepat. Selain itu, dapat sebagai perintah praktis dan cepat dibanding dengan keyboard. Mouse mulai digunakan secara maksimal sejak sistem operasi telah berbasiskan GUI (Graphical User Interface). sinyal-sinyal listrik sebagai input device mouse ini dihasilkan oleh bola kecil di dalam mouse, sesuai dengan pergeseran atau pergerakannya. Sebagian besar mouse terdiri dari tiga tombol, umumnya hanya dua tombol yang digunakan yaitu tombol kiri dan tombol kanan. Saat ini mouse dilengkapi pula dengan tombol penggulung (scroll), dimana letak tombol ini terletak ditengah. Istilah penekanan tombol kiri disebut dengan klik (Click) dimana penekanan ini akan berfungsi bila mouse berada pada objek yang ditunjuk, tetapi bila tidak berada pada objek yang ditunjuk penekanan ini akan diabaikan. Selain itu terdapat pula istilah lainnya yang disebut dengan menggeser (drag) yaitu menekan tombol kiri mouse tanpa melepaskannya dengan sambil digeser. Drag ini akan mengakibatkan objek akan berpindah atau tersalin ke objek lain dan kemungkinan lainnya. Penekanan tombol kiri mouse dua kali secara cepat dan teratur disebut dengan klik ganda (double click) sedangkan menekan tombol kanan mouse satu kali disebut dengan klik kanan (right click) Mouse terdiri dari beberapa port yaitu mouse serial, mouse ps/2, usb dan wireless.

c. Touchpad Unit masukkan ini biasanya dapat kita temukan pada laptop dan notebook, yaitu dengan menggunakan sentuhan jari. Biasanya unit ini dapat digunakan sebagai pengganti mouse. Selain touchpad adalah model unit masukkan yang sejenis yaitu pointing stick dan trackball.

d. Light PenLight pen adalah pointer elektronik yang digunakan untuk modifikasi dan men-design gambar dengan screen (monitor). Light pen memiliki sensor yang dapat mengirimkan sinyal cahaya ke komputer yang kemudian direkam, dimana layar monitor bekerja dengan merekam enam sinyal elektronik setiap baris per detik.

e. Joy Stick dan Games PaddleAlat ini biasa digunakan pada permainan (games) komputer. Joy Stick biasanya berbentuk tongkat, sedangkan games paddle biasanya berbentuk kotak atau persegi terbuat dari plastik dilengkapi dengan tombol-tombol yang akan mengatur gerak suatu objek dalam komputer.

Unit pemprosesan yang berada dalam komputer adalah Central Processing Unit (CPU). CPU merupakan otak atau pengatur suatu sistem yang mengolah sehingga menghasilkan informasi. Tiga unsur penting dalam CPU, yaitu primary storage, arithmatic logic uinit dan control unit.1. Primary storage adalah ukuran besarnya processor atau biasa disebut dengan main memory. 2. Arithmatic logic unit adalah suatu alat yang bertugas melakukan perhitungan dalam komputer

3. control unit adalah merupakan suatu alat pengontrolan yang berada dalam komputer yang memberitahukan unit masukan mengenai jenis data, waktu pemasukan, dan tempat penyimpanan didalam primary storage. Control unit juga bertugas memberitahukan kepada arthmatic logic unit mengenai operasi yang harus dilakukan, tempat data diperoleh, dan letak hasil ditempatkanPerangkat-perangkat alat proses berserta perlengkapan.

f. Barcode Barcode termasuk dalam unit masukan (input device). Fungsi alat ini adalah untuk membaca suatu kode yang berbentuk kotak-kotak atau garis-garis tebal vertical yang kemudian diterjemahkan dalam bentuk angka-angka. Kode-kode ini biasanya menempel pada produk-produk makanan, minuman, alat elektronik dan buku. Sekarang ini, setiap kasir di supermarket atau pasar swalayan di Indonesia untuk mengidentifikasi produk yang dijualnya dengan barcode.

g. ScannerScanner adalah sebuah alat yang dapat berfungsi untuk meng-copy atau menyalin gambar atau teks yang kemudian disimpan ke dalam memori komputer. Dari memori komputer selanjutnya, disimpan dalam harddisk ataupun floppy disk. Fungsi scanner ini mirip seperti mesin fotocopy, perbedaannya adalah mesin fotocopy hasilnya dapat dilihat pada kertas sedangkan scanner hasilnya dapat ditampilkan melalui monitor terlebih dahulu sehingga kita dapat melakukan perbaikan atau modifikasi dan kemudian dapat disimpan kembali baik dalam bentuk file text maupun file gambar. Selain scanner untuk gambar terdapat pula scan yang biasa digunakan untuk mendeteksi lembar jawaban komputer. Scanner yang biasa digunakan untuk melakukan scan lembar jawaban komputer adalah SCAN IR yang biasa digunakan untuk LJK (Lembar Jawaban Komputer) pada ulangan umum dan Ujian Nasional. Scan jenis ini terdiri dari lampu sensor yang disebut Optik, yang dapat mengenali jenis pensil 2B. Scanner yang beredar di pasaran adalah scanner untuk meng-copy gambar atau photo dan biasanya juga dilengkapi dengan fasilitas OCR (Optical Character Recognition) untuk mengcopy atau menyalin objek dalam bentuk teks.

Saat ini telah dikembangkan scanner dengan teknologi DMR (Digital Mark Reader), dengan sistem kerja mirip seperti mesin scanner untuk koreksi lembar jawaban komputer, biodata dan formulir seperti formulir untuk pilihan sekolah. Dengan DMR lembar jawaban tidak harus dijawab menggunaan pensil 2 B, tapi dapat menggunakan alat tulis lainnya seperti pulpen dan spidol serta dapat menggunakan kertas biasa.

h. Mikropon dan Headphone Unit masukan ini berfungsi untuk merekam atau memasukkan suara yang akan disimpan dalam memori komputer atau untuk mendengarkan suara. Dengan mikropon, kita dapat merekam suara ataupun dapat berbicara kepada orang yang kita inginkan pada saat chating. Penggunaan mikropon ini tentunya memerlukan perangkat keras lainnya yang berfungsi untuk menerima input suara yaitu sound card dan speaker untuk mendengarkan suara.

i. Graphics Pads Teknologi Computer Aided Design (CAD) dapat membuat rancangan bangunan, rumah, mesin mobil, dan pesawat dengan menggunakan Graphics Pads. Graphics pads ini merupakan input masukan untuk menggambar objek pada monitor. Graphics pads yang digunakan mempunyai dua jenis. Pertama, menggunakan jarum (stylus) yang dihubungkan ke pad atau dengan memakai bantalan tegangan rendah, yang pada bantalan tersebut terdapat permukaan membrane sensitif sentuhan ( touch sensitive membrane surface). Tegangan rendah yang dikirimkan kemudian diterjemahkan menjadi koordinat X Y. Kedua, menggunakan bantalan sensitif sentuh ( touch sensitive pad) tanpa menggunakan jarum. Cara kerjanya adalah dengan meletakkan kertas gambar pada bantalan, kemudian ditulisi dengan pensil

j. Floppy DriveFloppy disk drive adalah alat untuk menulis, membaca data, juga berfungsi sebagai alat

output (perekam) data.

k. CD-ROMCD-ROM adalah alat untuk membaca CD atau VCD pada computer. Beberapa kemampuan CD-ROM : CD-ROM dengan kemampuan : 24x, 36x, 40x, 52x, 56x, dan seterus nya.

DVD-ROM DVD-ROM adalah alat untuk membaca CD VCD DVD musik atau film yang berkualitas tinggi pada computer.

CD-RWCD-RW adalah alat untuk merekam (backup) data pada cd. Beberapa kemampuan CD-RW : CD-RW dengan kemampuan : 24x10x40, 32x10x40, 32x12x40, 40x12x40, 32x14x48, 52x24x48, 48x12x50, 52x32x52, dan seterusnya.

l. WebcamWebCam adalah Kamera video yang didesain untuk berhubungan dengan PC. Kamera bisa digunakan untuk merekam klip video yang bisa dikirim lewat e-mail atau untuk mentransmisikan gambar secara langsung di Internet untuk keperluan video conferencing.

Webcam atau web camera adalah kamera digital yang terhubung dengan komputer dan terhubung dengan halaman web. Dengan menggunakan teknologi ini, maka kamera yang ada pada komputer akan memberikan informasinya, yaitu berupa gambar yang dimunculkan melalui halaman web.

4. DAQ ( Hardware dan Software )4.1. Hardware 4.1.1 Masukan Analog

Spesifikasi papan perangkat keras akuisisi data meliputi jumlah kanal, laju pencuplikan, resolusi, jangkauan, ketepatan (akurasi), derau dan ketidak-linearan, yang semuanya berpengaruh pada kualitas sinyal yang terdigitisasi (terakuisisi secara digital). Jumlah kanal masukan analog telah ditentukan, baik untuk masukan diferensial maupun ujung tunggal (single-ended) pada papan akuisisi data yang memiliki kedua macam masukan tersebut. Masukan ujung-tunggal merupakan masukan dengan referensi titik pentanahan (ground) yang sama. Masukanmasukan ini digunakan untuk sinyal masukan yang memiliki aras tegangan yang cukup tinggi (lebih besar dari 1 volt), kabel penghubungnya juga cukup pendek (kurang dari 4,5 meter) dan semua sinyal masukan memiliki referensi ground yang sama. Jika sinya-sinyal masukan tersebut tidak memenuhi kriteria ini, maka digunakan masukan diferensial, dengan tipe masukan diferensial ini, masing-masing masukan memiliki referensi ground-nya sendiri-sendiri. Ralat derau, dalam hal ini, dapat dikurangi karena derau common-mode (karena menggunakan referensi ground yang sama pada masukan ujung-tunggal) pada kabel sudah tidak ada. Laju pencuplikan menentukan seberapa sering konversi data dilakukan. Laju pencuplikan yang cepat akan menghasilkan data yang lebih banyak dan akan menghasilkan penyajian-ulang sinyal asli yang lebih baik. Misal-nya, sinyal suara (audio) yang diubah ke sinyal listrik melalui mikrofon memiliki komponen frekuensi hingga mencapai 20 KHz. Untuk mendigitasi sinyal ini secara benar diguna-kan teorema Pencuplikan Nyquist yang mengatakan bahwa kita harus melakukan pencuplikan dengan laju atau frekuensi pencuplikan lebih besar dari dua kali komponen frekuensi maksimum yang ingin dideteksi (diakuisisi). Dengan demikian untuk sinyal audio tersebut diperlukan perangkat keras akuisisi data dengan frekuensi pencuplikan lebih dari 40 kHz (40.000 cuplikan tiap detik).

Pemultipleksan merupakan cara yang sering digunakan untuk menambah jumlah kanal masukan ke ADC (papan akuisisi data). ADC yang bersangkutan mencuplik sebuah kanal, kemudian berganti ke kanal berikutnya, kemudian mencuplik kanal tersebut, berganti lagi ke kanal berikutnya dan seterusnya. Karena menggunakan sebuah ADC untuk mencuplik beberapa kanal, maka laju efektif pencuplikan pada masingmasing kanal berbanding terbalik dengan jumlah kanal yang dicuplik. Misalnya sebuah papan akuisisi data mampu mencuplik dengan laju 100 Kcuplik/detik pada 10 kanal, maka masing-masing kanal secara efektif memiliki laju pencuplikan :

Dengan kata lain laju pencuplikan menurun seiring dengan bertambahnya kanal yang dimultipleks. Resolusi adalah istilah untuk jumlah atau lebar bit yang digunakan oleh ADC dalam penyajian-ulang sinyal analog. Semakin besar resolusinya, semakin besar pembagi jangkauan tegangan masukan sehingga semakin kecil perubahan tegangan yang bisa dideteksi. Pada gambar 5.2 ditunjukkan sebuah grafik gelornbang sinus serta grafik digital yang diperoleh menggunakan ADC 3-bit. Konverter 3-bit tersebut digunakan untuk membagi jangkauan sinyal analog menjadi 23 atau 8 bagian. Masing-masing bagian disajikan dalam kode-kode biner antara 000 hingga 111. Penyajian-ulang digital bukan merupakan penyajian-ulang yang baik dari sinyal analog asli karena ada informasi yang hilang selama proses konversi. Dengan meningkatkan resolusi hinggga 16 bit, misalnya, maka jumlah kode-kode bilangan ADC meningkat dari 8 menjadi 65.536. Dengan demikian, penyajian-ulang digitalnya lebih akurat dibanding 3-bit. Jangkauan berkaitan dengan tegangan minimum dan maksimum yang bisa ditangani oleh ADC yang bersangkutan. Papan akuisisi data ragam fungsi memiliki jangkauan yang bisa dipilih sedemikian rupa hingga mampu dikonfigurasi untuk menangani berbagai macam jangkauan tegangan yang berbeda-beda. Dengan fleksibilitas ini, anda dapat menyesuaikan jangkauan sinyal masukan dengan jangkauan papan akuisisi data agar diperoleh resolusi yang akurat dan tepat untuk pengukuran sinyal yang bersangkutan. Spesifikasi jangkauan, resolusi dan penguatan (gain) pada papan akuisisi data menentukan seberapa kecil perubahan tegangan yang mampu dideteksi. Perubahan tegangan ini menyatakan 1 LSB (Least Signifincant Bit) pada nilai digital dan sering dinamakan sebagai Lebar Kode (code width). Lebar kode yang ideal ditentukan menggunakan persamaan berikut :

Jika diketahui jangkauan tegangannya antara 0 sampai dengan 5 V dan penguatan 500 dan resolusi 16 bit, maka diperoleh :

Lebar_kode_ideal = 5 / (500 x 2) = 153 nanovolt

Ralat atau kesalahan lain yang mempengaruhi masukan analog adalah derau (noise). Derau ini bisa menurunkan resolusi ADC karena seiring dengan aras derau mencapai 1 LSB, ADC tidak mampu lagi membedakan antara kenaikan sinyal satu lebar kode dengan aras derau yang lebarnya sama. Ralat yang terkait dengan derau dapat dikurangi dengan mencuplik data pada laju yang tinggi serta melakukan rerata data terakuisisi tersebut. Idealnya, lebar kode pada masing-masing bagian tegangan adalah sama sebagaimana grafiknya ditunjukkan pada gambar 5.3. Non-linearitas integral pada suatu ADC menunjukkan seberapa jauh simpangan terhadap garis ideal (garis lurus). Sedangkan non-linearitas diferensial menunjukkan seberapa sama lebar kode pada masing-masing bagian tegangan, perhatikan gambar.Linearitas integral yang baik, adalah penting karena terjemahan akurat dari kode biner ke tegangan merupakan penskalaan yang sederhana. Non-lineritas diferensial yang ideal memastikan bahwa pembacaan tegangan yang diterjemahkan ada dalam 0,5 LSB dari tegangan masukan yang sebenarnya.

4.1.2. Keluaran Analog

Rangkaian keluaran analog dibutuhkan untuk menstimulus suatu proses atau unit yang diuji pada sistem akuisisi data. Beberapa spesifikasi DAC yang menentukan kualitas sinyal keluaran yang dihasilkan adalah settling time, slew rate dan resolusi. Settling time dan slew rate bersamasama menentukan seberapa cepat DAC dapat mengubah aras sinyal keluaran. Settling time adalah waktu yang dibutuhkan oleh keluaran agar stabil dalam durasi tertentu. Slew rate adalah laju perubahan maksimum agar DAC bisa menghasilkan keluaran. Dengan demikian, settling time yang kecil dan slew rate yang besar dapat menghasilkan sinyal-sinyal dengan frekuensi tinggi karena hanya dibutuhkan waktu sebentar untuk mengubah keluaran ke aras tegangan baru secara akurat.

Suatu contoh aplikasi yang membutuhkan unjuk kerja tinggi dengan parameter-parameter tersebut adalah pembangkit sinyal-sinyal audio. DAC membutuhkan slew rate yang tinggi dan settling time yang kecil agar menghasilkan frekuensi pencuplikan tinggi yang cukup untuk mencakup jangkauan audio. Sebaliknya, suatu contoh aplikasi yang tidak membutuhkan konversi D/A yang cepat adalah aplikasi sumber tegangan yang digunakan untuk mengontrol pemanas (heater). Karena pemanastidak mampu merespon secara cepat perubahan tegangan, maka tidak diperlukan waktu konversi D/A yang cepat. Resolusi keluaran mirip dengan resolusi masukan. Yaitu jumlah bit kode digital yang (nantinya) akan menghasilkan keluaran analog. Semakin banyak jumlah bit resolusinya semakin berkurang besar kenaikan tegangan nya (semakin kecil perubahan tegangan yang mampu dideteksi), sehingga dimungkinkan untuk menghasilkan perubahan sinyal yang halus. Aplikasi yang membutuhkan jangkauan dinamis yang lebar dengan perubahan kenaikan tegangan yang kecil pada keluaran sinyal analog membutuhkan keluaran tegangan dengan resolusi tinggi.

4.1.3. Pemicuan

Banyak aplikasi akuisisi data yang membutuhkan pemicuan eksternal yang digunakan untuk memulai dan menghentikan operasi akuisisi data. Pemicuan digital mensinkronkan antara akuisisi dan pembangkit tegangan ke suatu pulsa digital eksternal. Pemicu analog, yang banyak digunakan pada operasi masukan analog, akan memulai atau menghentikan operasi akuisisi data saat suatu sinyal masukan mencapai suatu aras dan slope suatu tegangan analog.

4.1.4. Digital I/O

Antarmuka digital I/O sering digunakan pada sistem akuisisi data PC untuk mengontrol proses-proses, membangkitkan pola-pola pengujian dan untuk berkomunikasi dengan perangkat lain. Pada tiap-tiap kasus, parameter-parameter yang penting mencakup jumlah jalur digital yang tersedia, laju pemasukan dan pengeluaran data digital pada jalur-jalur tersebut dan kemampuan penggeraknya. Jika suatu jalur digital digunakan untuk mengontrol suatu kejadian seperti menghidupkan dan mematikan pemanas, motor atau lampu, maka tidak dibutuhkan laju data yang tinggi karena peralatan-peralatan tersebut tidak dapat merespon dengan cepat. Pada contoh tersebut, jumlah arus yang dibutuhkan untuk menghidupkan dan mematikan alat harus lebih kecil dari arus penggerak yang disediakan oleh papan akuisisi data yang bersangkutan. Suatu apllikasi umum lainnya adalah memindah data antara satu komputer dengan peralatan lain seperti data logger, pemroses data dan printer. Karena alat-alat ini biasanya menstranfer data dalam satuan byte atau 8 bit maka masing-masing jalur digital pada papan digital I/O dibentuk dalam kelompok 8. Selain itu beberapa papan memiliki rangkaian handsaking untuk tujuan sinkronisasi komunikasi. Jumlah kanal data dan kebutuhan handsaking harus sesuai (disesuaikan) dengan aplikasi yang dibutuhkan.

4.1.5. Pewaktuan I/O

Rangkaian pencacah/timer berguna untuk berbagai macam aplikasi, termasuk menghitung jumlah kejadian-kejadian (event), mengukur pewaktu pulsa digital serta membangkikan gelombang kotak. Semua hal tersebut dapat diimplementasikan menggunakan 3 sinyal pencacah/timer yaitu gerbang, sumber dan keluaran. Gerbang adalah suatu masukan digital yang digunakan untuk mengaktifkan dan mematikan fungsi pencacah. Sumber adalah masukan digital yang menyediakan pulsa-pulsa untuk menaikkan isi pencacah. Keluaran dari pencacah dapat berupa gelombang kotak atau pulsa-pulsa digital. Spesifikasi yang terkait dalam operasi pencacah/timer adalah resolusi dan f'rekuensi detak.

Resolusi adalah jumlah bit pada pencacah. Semakin besar resolusinya mengakibatkan jumlah pencacahan semakin banyak. Sedangkan frekuensi detak menentukan seberapa cepat kerja dari pencacah/mer, artinya semakin tinggi frekuensinya semakin cepat pencacah itu bekerja sehingga mampu mendeteksi sinyalsinyal masukan serta mampu menghasilkan pulsa dan gelombang kotak dengan frekuensi tinggi.

4.1.6. Perangkat Keras Penganalisa ( Analyzer Hardware )

Kemampuan pemrosesan komputer pada saat ini telah meng-alami peningkatan sedemikian rupa sehingga mencapai suatu tingkat kemampuan untuk melakukan akuisisi dan pemrosesan (analisa) data yang kompleks. Namun untuk aplikasi-aplikasi yang membutuhkan unjukkerja yang tinggi, seringkali komputer sudah tidak mampu lagi untuk melakukan pemrosesan data dengan cukup cepat untuk merespon sinyalsinyal waktunyata (real-time). Dengan demi-kian dibutuhkan perangkat keras tambahan yang harus dipasang pada komputer yang bersangkutan.

Prosesor sinval digital dapat melakukan komputasi atau pemrosesan data lebih cepat dibandingkan dengan mikroprosesor pada umumnya, karena prosesor khusus tersebut mampu melakukan proses akumulasi dan multiplikasi data hanya dalam satu siklus detak, sedangkan mikroprosesor kebanyakan tidak dapat melakukan hal tersebut (dibutuhkan lebih dari satu siklus detak).

Saat ini prosesor sinyal digital telah tersedia dalam berbagai macam format dan tingkat akurasi. Misalnya prosesor sinyal digital 32-bit dengan format penyimpanan data floating-point (bilangan pecahan), memiliki jangkauan dinamis yang lebih tinggi dibandingkan dengan prosesor dengan format fixed-point (bilangan bulat). Sehingga aplikasi-aplikasi yang dikembangkan menggunakan prosesor floating-point ini tidak memerlukan pemrograman yang kompleks (dibanding fixed-point) untuk menangani data-data pecahan. Kemampuan komputasi atau kalkulasi dari prosesor sinyal digital ini dinyatakan dalam jumlah operasi (komputasi) floatingpoint yang dapat dikerjakan dalam satu detik. Misalnya prosesor TMS320C30 dan Texas Instrument, mampu melakukan 33 juta operasi floating-point dalam satu detik (Million Floating-point Operations Per Second = MFLOPS).

4.2. Software

Suatu perangkat lunak dan perangkat keras akuisisi data dapat merubah komputer PC menjadi suatu sistem akuisisi, pemroses (analisa) dan penampil data yang terpadu (Data Acquisition System). Melakukan pemrograman langsung pada tingkat register pada papan akuisisi data merupakan tingkat pemrograman yang paling sulit dalam pengembangan perangkat lunak akuisisi data. Dalam hal ini, Anda harus menentukan nilai biner yang tepat dan benar yang harus dituliskan pada register-register tersebut. Selain itu, bahasa pemrograman yang digunakan harus mampu melakukan pembacaan dan penulisan data dari atau ke papan akuisisi data yang terpasang pada komputer. Perangkat lunak akuisisi data dibagi menjadi dua macam: (1) Perangkat lunak aras-penggerak (driver-level) dan (2) Perangkat lunak aras-aplikasi (application-level). Perangkat lunak aras-penggerak menyederhanakan pemrograman akuisisi data dengan cara menangani secara langsung pemrograman aras-rendah (low-level pro-graming) dan memberikan Anda berbagai fungsi aras-tinggi (high-level functions) yang dapat dipanggil dalam bahasa pemrograman yang Anda gunakan. Perangkat lunak tingkat-aplikasi adalah perangkat lunak akuisisi data yang langsung bisa Anda gunakan, seperti Lab View, LabWindows dan lain-lain. EMBED Word.Picture.8

_1429083581.doc