Sensor dan Data Acquisition

Mekatronika, STT Mandala

• Sensor

• Pengkondisian sinyal

• Transmisi data

Sistem Pengukuran

Sensor: alat yang mengkonversi besaran fisik menjadi besaran listrik yg

siap untuk dimanipulasi (tegangan, mis 0-5 V, arus 4-20 mA

Signal conditioning: tahanan menjadi tegangan, menyaring, amplifier

Sensor Posisi

•Potensiometer (translasi atau rotasi)

•LVDT (linear variable differential transformer)

•Rotary Encoder

Potensiometer

LVDT

skematik Output sensor

Rotary Optical Encoder

Binary code 4 bit Skematik

Sensor Gerak

• Kecepatan (mis: ultrasonic)

• Percepatan (accelerometer)

Accelerometer

Cantilever beam spring mass system

Piezoelectric accelerometer dan

rangkaian ekivalennya

Sensor regangan dan tegangan

Foiled resistance strain gage

Jembatan Wheatstone untuk

konversi dari tahanan ke tegangan

Sensor Gaya

Strain gages load cell

Sensor Temperatur

• RTD

• Thermistor

• Thermocouple

RTD dan Thermistor

Thermocouple

Sensor Tekanan

Signal Conditioning

• Konversi besaran sinyal (Wheatstone bridge, voltage

divider dll)

• Amplifier (memperbesar tegangan sinyal input menjadi

tegangan yg bisa diproses oleh sistem akuisisi data)

• Filter (menyaring sinyal dengan frekuensi yg diinginkan)

Data Acquisition

Data Acquisition

•Sampling dan Aliasing

•Quantization

•DAC/ADC

•Virtual Instrumentation

Sampling

Shannon’s sampling theorem

fs > 2fmax

∆t = 1/fs

Sampling rate Niquist frequency

Time interval

Aliasing

Ilustrasi

Tinjau sebuah fungsi:

Jika a dan b sangat dekat maka suku ini akan

sangat kecil dibanding suku di sebelahnya maka fenomenanya : beating

contoh

Beating

∆t=0.75

∆t=0.05

Ilustrasi

Bandwidth dari track musik adalah sebesar 15 kHz, berapakah sampling

rate minimum yg diperlukan untuk mendigitisasi track tsb agar dpt disimpan

dalam compact disk (CD)

Solusi : bandwidth = 15 kHz maka

fs> 2x fmax

fs > 2x 15 kHz

fs> 30 kHz

∆t=1/fs < 0.00003333 s

Quantization

N = 2nJumlah kemungkinan hasil pengukuran Di mana n adalah jumlah bit

Quantisasi analog

(resolusi) range

Bit yg diperlukan

untuk resolusi Q yg diinginkan

Ilustrasi

Tentukan resolusi terkecil dari ADC 4 bit, dengan output tegangan maksimum

sebesar 12 V

Q=(12-0)/24-1=12/15=0.8 V

Analog to Digital Converter

Successive

approximation

ADC

Digital to analog converter

LSB atau bit ke N, adalah resolusi Q

Output full scale

Ilustrasi

• Tentukan output DAC dengan input

10011001

Contoh Data Acquisition System

Transmisi Data

Paralel (LPT)

Serial (COM, USB)

Ilustrasi

Virtual Instrumentation

Virtual instrumentation dengan Labview

GUI

Block Diagram

Control pallete

Sample the audio data

PR 2 – please download from

website