Tugas Akuisisi Data Dan Pengolahan Sinyal

5/6/2018 Tugas Akuisisi Data Dan Pengolahan Sinyal - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/tugas-akuisisi-data-dan-pengolahan-sinyal 1/13

TUGAS AKUISISI DATA DAN PENGOLAHAN

SINYAL

PERANCANGAN APLIKASI SENSOR LAMDA

Disusun Oleh :

M.TOYIB WAHYUDI (11)

0931110069

Kelas : 2A

PROGRAM STUDI ELEKTRONIKA

TEKNIK ELEKTRO

POLITEKNIK NEGERI MALANG

2011



ARTIKEL

Sensor lamda atau disebut juga sebagai sensor oksigen, digunakan pada

kendaraan bermotor yang memiliki sistem pembakaran secara injeksi dan digunakan pada

cerobong-cerobong di pabrik. Tujuan digunakan sensor lamda adalah untuk

memonitoring gas hasil dari pembakaran pada kendaraan apakah campuran bensin sedikit

atau banyak.

Gambar 1. Sensor Lamda Gambar 2. bagian-bagian Sensor Lamda

Gambar 3. Contoh penggunaan dari sensor lamda

Sensor Lamda pada kendaraan injeksi kebanyakan dapasang pada ujung kepala

knalpot atau muffler setelah dari ruang pembakaran.

Gambar 4. kaki-kaki output sensor Lamda



DIAGRAM BLOK

DESAIN

Sensor Lamda Op-Amp Pengkondisisinyal ADC 0804

CATU

DAYA

PPI-8255

CPU

Outputmonitor

ADC DAN PPI-8255,Display

p.sinyal



Proses kerja rangkaian dan masing-masing blok

1. Sensor Lamda

Sensor Lamda adalah merupakan input dari rangkaian diatas, sensor akan

memonitoring hasil dari gas buang sisa hasil pembakaran, sensor lamda terbuat dari

keramik zikonia yang apabila diberikan panas yang tinggi akan menghasilkan sebuah

tegangan. Apabila pada gas tersebut terdapat banyak sekali gas O2 maka bensin yang

disemprotkan oleh mesin injeksi kurang banyak, dan sebalik bila komsumsi bensin

banyak hasil dari gas buang akan menghasilkan gas O2 yang sedikit. Dari kondisi itu

sensor akan menghasilkan sebuah tegangan yang besarnya dikisaran mV, bila gas

terdapat O2 yang banyak maka sensor akan mengeluarkan tegangan yang tinggi dan

sebaliknya jika O2 sedikit maka sensor akan mengeluarkan tegangan yang rendah.

Sensor Lamda

Gamabar .5 Aplikasi pemasangan sensor Lamda pada kendaraan



2. Op-Amp

Op-Amp adalah sebuah IC yang bekerja setelah sensor, Op-Amp ini berfungsi

menguatkan atau meningkatkan tegangan yang dihasilkan oleh sensor tujuannya agar

hasil monitoring yang dilakukan oleh sensor dapat dibaca oleh pengkondisi sinyal. Pada

penggunaan Op-Amp ini tidak semua Op-Amp bisa digunakan karena sistemnya tidak

sama dengan Op-Amp yang biasa digunakan. IC yang digunakan adalah IC LM 9040, IC

ini memiliki tegangan tunggal 0V dan 5V , memiliki tegangan defferesial dari 50 mV

sampai 950 mV.

operational amplifier atau di singkat op-amp merupakan salah satu komponen analog

yang popular digunakan dalam berbagai aplikasi rangkaian elektronika. Aplikasi op-amp

popular yang paling sering dibuat antara lain adalah rangkaian inverter, non-inverter,

integrator dan differensiator. Pada pokok bahasan kali ini akan dipaparkan beberapa

aplikasi op-amp yang paling dasar, dimana rangkaian feedback (umpan balik) negatif

memegang peranan penting. Secara umum, umpanbalik positif akan menghasilkan osilasi

sedangkan umpanbalik negatif menghasilkan penguatan yang dapat terukur.

Op-amp ideal

Op-amp pada dasarnya adalah sebuah differential amplifier (penguat diferensial)

yang memiliki dua masukan. Input (masukan) op-amp seperti yang telah dimaklumi adayang dinamakan input inverting dan non-inverting. Op-amp ideal memiliki open loop

gain (penguatan loop terbuka) yang tak terhingga besarnya. Seperti misalnya op-amp

LM741 yang sering digunakan oleh banyak praktisi elektronika, memiliki karakteristik

tipikal open loop gain sebesar 104 ~ 105. Penguatan yang sebesar ini membuat op-amp

menjadi tidak stabil, dan penguatannya menjadi tidak terukur (infinite). Disinilah peran

rangkaian negative feedback (umpanbalik negatif) diperlukan, sehingga op-amp dapat

dirangkai menjadi aplikasi dengan nilai penguatan yang terukur (finite). Impedasi input

op-amp ideal mestinya adalah tak terhingga, sehingga mestinya arus input pada tiap

masukannya adalah 0. Sebagai perbandingan praktis, op-amp LM741 memiliki impedansi

input Zin = 106 Ohm. Nilai impedansi ini masih relatif sangat besar sehingga arus input

op-amp LM741 mestinya sangat kecil.



Ada dua aturan penting dalam melakukan analisa rangkaian op-amp berdasarkan

karakteristik op-amp ideal. Aturan ini dalam beberapa literatur dinamakan golden rule,

yaitu :

Aturan 1 : Perbedaan tegangan antara input v+ dan v- adalah nol (v+ - v- = 0 atau

v+ = v- )

Aturan 2 : Arus pada input Op-amp adalah nol (i+ = i- = 0)

Inilah dua aturan penting op-amp ideal yang digunakan untuk menganalisa

rangkaian op-amp.

Inverting amplifier

Rangkaian dasar penguat inverting adalah seperti yang ditunjukkan pada gambar

1, dimana sinyal masukannya dibuat melalui input inverting. Seperti tersirat pada

namanya, pembaca tentu sudah menduga bahwa fase keluaran dari penguat inverting ini

akan selalu berbalikan dengan inputnya. Pada rangkaian ini, umpanbalik negatif di

bangun melalui resistor R2

gambar 1 : penguat inverter

Input non-inverting pada rangkaian ini dihubungkan ke ground, atau v+ = 0.

Dengan mengingat dan menimbang aturan 1 (lihat aturan 1), maka akan dipenuhi v- = v+

= 0. Karena nilainya = 0 namun tidak terhubung langsung ke ground, input op-amp v-

pada rangkaian ini dinamakan virtual ground. Dengan fakta ini, dapat dihitung tegangan

jepit pada R1 adalah vin – v- = vin dan tegangan jepit pada reistor R2 adalah vout – v- =

vout. Kemudian dengan menggunakan aturan 2, di ketahui bahwa :

iin + iout = i- = 0, karena menurut aturan 2, arus masukan op-amp adalah 0.

iin + iout = vin/R1 + vout/R2 = 0

Selanjutnya

http://4.bp.blogspot.com/_EzMnbk6FvoU/Sv-2K91zScI/AAAAAAAAABI/U8iEySOQrAo/s1600-h/inverter.jpg



vout/R2 = - vin/R1 .... atau

vout/vin = - R2/R1

Jika penguatan G didefenisikan sebagai perbandingan tegangan keluaran terhadap

tegangan masukan, maka dapat ditulis

Impedansi rangkaian inverting didefenisikan sebagai impedansi input dari sinyal

masukan terhadap ground. Karena input inverting (-) pada rangkaian ini diketahui adalah

0 (virtual ground) maka impendasi rangkaian ini tentu saja adalah Zin = R1.

Non-Inverting amplifier

Prinsip utama rangkaian penguat non-inverting adalah seperti yang diperlihatkan

pada gambar 2 berikut ini. Seperti namanya, penguat ini memiliki masukan yang dibuat

melalui input non-inverting. Dengan demikian tegangan keluaran rangkaian ini akan satu

fasa dengan tegangan inputnya. Untuk menganalisa rangkaian penguat op-amp non

inverting, caranya sama seperti menganalisa rangkaian inverting.

gambar 2 : penguat non-inverter

3. Pengkondi Sinyal

Pengkondisi Sinyal adalah sebuah IC yang berfungsi sebagai pengubah sinyal

dengan tujuan agar sinyal yang dihasilkan dapat dibaca oleh ADC, sebagai contoh

apabila ada tegangan yang masuk itu 0V-1,25V maka oleh IC dengan logika ”0” dan bilategangan yang masuk adalah lebih dari 1,25V maka oleh IC di asumsikan sebagai logika

”1”, dan penkondisi-pengkondisi sinyal yang lain.

http://2.bp.blogspot.com/_EzMnbk6FvoU/Sv-5UFJAEHI/AAAAAAAAABw/zFYO1JPhP-Q/s1600-h/noninvert.jpg



4. ADC

ADC (Analog to Digital Conventer) adalah sebuah IC yang bekerja sebagai

pengkonversi dari sebuah sinyal masukan berupa tegangan yang kemudian diubah

menjadi sebuah keluaran berupa logika-logika (digital). ADC sangat berperan sekali

dalam rangkaian ini karena ,hasil dari monitoring yang dilakukan oleh sensor akan

diubah sinyal keluarannya menjadi sebuah sinyal digital yang tujuannya agar komputer

dapat membacanya. ADC 0804 memiliki sebuah tegangan tunggal 0V dan 5V, memiliki

tegangan referensi yang bisa diatur untuk menkondisikan tegangan input yang diterima,

serta sensitivitas dalam pengkonversian. Besarnya Vreff = 0,5 . Vcc dan memiliki 8 bit

keluaran.

Gambar rangkaian ADC (Analog Digital Converter)

Gambar rangkaian ADC



Rangkaian ADC adalah rangkaian elektronika yang berfungsi

untuk mengubah sinyal analog menjadi sinyal digital, dalam artian

sinyal yang awalnya tidak bisa ditentukan nilai numericnya menjadi

sinyal yang mempunyai sifat numeric. Sebenarnya saat ini sudah

banyak sekali IC yang dibuat khusus untuk kegunaan fungsi ADC,

bahkan ada yang sudah terintegrated dengan IC Mikrokontroller yang

pastinya lebih mendukung aplikasi rangkaian yang lebih komplek.

Tetapi dengan contoh rangkaian adc diatas setidaknya anda akan

dapat memahami prinsip kerja dari rangkaian adc yang sesungguhnya.

Sebenarnya prinsip dasar adc muncul dari pemikiran bahwa sinyal

analog yang mempunyai jangkah amplitude dari 0 volt sampai dengan

tegangan puncak bisa dibagi rata menjadi beberapa potongan atau

bagian yang nantinya setiap bagian potongan tersebut mewakili satu

angka numeric atau digital. Sebagai contoh anda membuat rangkaian

adc dengan menerapkan aturan jangkah tegangan per 1 mV akan

menghasilkan output 1 angka numeric, jika input sinyal analog

rangkaian anda adalah sinyal dengan tegangan 20 mV, maka anda

akan membagi jangkah amplitudo 20 mV tersebut menjadi 20 bagian

dan hasilnya anda akan mendapatkan output dengan jumlah numeric

20. Dengan kata lain rangkaian adc anda berfungsi membagi tegangan

analog dengan jangkah pembagian per 1 mV. Lain cerita jika anda

menerapkan aturan pada rangkaian adc anda dengan jangkah

pembagian per 1 V untuk mewakili satu keluaran numeric, maka dapat

dipastikan bahwa sinyal input analog 20 mV tersebut hanya akan

menghasilkan keluaran digital numeric 1. Begitupun dengan sinyal

analog 30 mV, 45 mV, 60 mV, 500 mV atau berapapun selama tidakmelebih 1 volt maka rangkaian adc anda tetap akan menghasilkan

angka 1 (satu).

Jadi dengan demikian dapat kita simpulkan bahwa semakin rapat

range pembagian yang digunakan pada rangkaian adc maka keluaran

yang didapat akan semakin bagus dan mendekati sempurna. Sehingga



dengan begitu kemungkinan pembalikan kembali sinyal keluaran

menjadi sinyal analog akan lebih bisa dilakukan. Tetapi semuanya

tergantung dari aplikasi dan kegunaan rangkaian adc anda tersebut,

bisa saja penggunaan range yang lebih rapat malah akan menjadi sia-

sia manakala aplikasi dari rangkaian tersebut hanya menuntut

kegunaan yang lebih sederhana.

5. PPI – 8255

adalah sebuah IC interfacing yang terdapat pada komputer, IC ini bekerja sebagai

jembatan antara device dari luar dengan CPU pada komputer. Ppi menerima sinyal yang

diterima dari ADC kemudian diproses yang kemudian di distribusikan ke CPU sehingga

hasil dari keluaran sensor dapat ditampilkan ke monitor. Ppi memiliki beberapa port yaitu

port A, port B, port C, untuk menggunakan port-port tersebut tergantung dari program

yang dibuat.



Port paralel ialah port data di komputer untuk mentransmisi 8 bit data

dalam sekali detak. Standar port paralel yang baru ialah IEEE 1284dimana dikeluarkan tahun 1994. Standar ini mendefinisikan 5 modeoperasi sebagai berikut :

1. Mode kompatibilitas

2. mode nibble

3. mode byte

4. mode EPP (enhanced parallel port)

5. mode ECP (Extended capability port)

Tujuan dari standar yang baru tersebut ialah untuk mendesain driver dan

peralatan yang baru yang kompatibel dengan peralatan lainnya serta

standar paralel port sebelumnya (SPP) yangn diluncurkan tahun 1981.Mode Compatibilitas, nibble dan byte digunakan sebagai standar

perangkat keras yang tersedia di port paralel orisinal dimana EPP dan

ECP membutuhkan tambahan hardware dimana dapat berjalan dengankecepatan yang lebih tinggi. Mode kompatibilitas atau (“Mode

Centronics” ) hanya dapat mengirimkan data pada arah maju pada

kecepatan 50 kbytes per detik hingga 150 kbytes per detik. Untuk

menerima data, anda harus mengubah mode menjadi mode nibble atau byte. Mode nibble dapat menerima 4 bit (nibble) pada arah yang mundur,

misalnya dari alat ke computer. Mode byte menggunakan fitur bi-

directional parallel untuk menerima 1 byte (8 bit) data pada arah mundur.IRQ (Interrupt Request ) pada port paralel biasanya pada IRQ5 atau

IRQ7.

Port paralel Extend dan Enhanced menggunakan hardware tambahan

untuk membangkitkan dan mengatur handshaking . Untuk mengeluarkan 1 byte ke printer menggunakan mode kompatibilitas, software harus :



1. menulis byte ke data port

2. cek untuk melihat apakah printer sibuk, jika sibuk, ia tidak akan menerima data, sehingga data yang telah ditulis akan

hilang.

3. buat strobe (pin 1) rendah. Ini memberitahukan printer bahwadata yang benar telah berada di line data

4. buat strobe tinggi lagi setelah menunggu sekitar 5 mikrodetik

setelah membuat strobe low.

Hal ini membatasi kecepatan data. Sedangkan EPP dan ECP mengizinkanhardware mengecek jika printer sibuk dan mengeluarkan sinyal strobe

atau handshaking lainnya. Ini berate hanya 1 instruksi I/O yang harus

dilakukan yang akan meningkatkan kecepatan Port ECP juga mempunyaikelebihan menggunakan saluran DMA dan buffer FIFO, jadi data dapat

digeser tanpa menggunakan instruksi I/O.

Protokol EPP mempunyai 4 macam siklus transfer dta yang

berbeda yaitu :

1. Siklus baca data (Data read)

2. Siklus baca alamat (Address Read)

3. Siklus tulis data (data write)

4. siklus tulis alamat (address write)

Siklus data digunakan untuk mentrasfer data antara host dan

peripheral. Siklus alamat digunakan untuk mengirimkan alamat, saluran

(channel) atau informasi perintah dan control.

Berikut ialah tabel nama pin dari konekter DB25 dan Centronics dengan jumlah konektor 34. DB25 ialah konektor yang umum digunakan di

computer sebagai port paralel , sedangkan konektor Centronics umum

ditemukan di printer. IEEE 1284 ialah standar yang menentukan 3konektor berbeda yang dapat digunakan dengan port paralel, yaitu1284

tipe A ialah konektor DB25 yang dapat ditemukan di hampir semua

komputer, 1284 tipe B ialah konektor Centronics 36 pin yang umumditemukan di printer, IEEE 1284 type C ialah konektor 36 pin seperti

Centronics, tetapi ukurannya lebih kecil dan lebih memuaskan.

6. POWER SUPPLY (catu daya)

Catu daya adalah sebuah rangkaian yang berfungsi sebagai penyuplai tegangan

yang dibutuhkan oleh setiap blok rangkaian-rangkaian diatas,



Catatan : Dalam penggunaan yang sebenarnya penggunaan sensor lamda ini

pasangannya adalah sebuah perangkat mikroprosesor atau disebut dengan ECU

( Electronic control Unit) ECU ini sangat berperan dalam proses penyuplaian bahan bakar

dalam proses pembakaran sistem injeksi pada kendaraan, apabila proses pembakaran

mengalami kekurangan bensin sensor lamda akan memonitoring dan mengirim sinyal ke

ECU sehingga ECU memberikan isyarat ke mesin injek, sehingga mesin injek bisa

menambahkan konsumsi bensin ke ruang pembakaran. Dan sebaliknya, proses tersebut

akan terus berlangsung apabila mesin dihidupkan.

Tugas Akuisisi Data Dan Pengolahan Sinyal

Documents

Transcript of Tugas Akuisisi Data Dan Pengolahan Sinyal