7/28/2019 TUtorial Tugas Sensor
1/13
TUGAS SENSOR & TRANSDUCER
Sinyal Analog
Sinyal Diskrit
Low Pass Filter
High Pass Filter
Band Pass Filter
Disusun Oleh :
Passa Luthfi Yanuar3 AEA
211 341 071
TEKNIK OTOMASI MANUFAKTUR DAN MEKATRONIKA
POLITEKNIK MANUFAKTUR NEGERI BANDUNG
Jl. Kanayakan no. 21, DAGO 40235, TromolPos 851 BANDUNG 40008 INDONESIA
7/28/2019 TUtorial Tugas Sensor
2/13
Phone : 62 022 2500241 Fax : 62 022 2502649 Homepage : http ://www.polman.com,
E-mail :[email protected]
18 April 2013
SINYAL ANALOG
Sinyal analog adalah sinyal data dalam bentuk gelombang yang kontinyu, yang
membawa informasi dengan mengubah karakteristik gelombangnya. Sinyal analog bekerja
dengan mentransmisikan suara dan gambar dalam bentuk gelombang kontinu (continous
varying). Dua parameter/karakteristik terpenting yang dimiliki oleh isyarat analog adalah
amplitude dan frekuensi. Isyarat analog biasanya dinyatakan dengan gelombang sinus,
mengingat gelombang sinus merupakan dasar untuk semua bentuk isyarat analog. Hal ini
didasarkan kenyataan bahwa berdasarkan analisis fourier, suatu sinyal analog dapat diperoleh
dari perpaduan sejumlah gelombang sinus. Dengan menggunakan sinyal analog, maka jangkauan
transmisi data dapat mencapai jarak yang jauh, tetapi sinyal ini mudah terpengaruh oleh noise.
Analog Signal
mailto:[email protected]:[email protected]:[email protected]7/28/2019 TUtorial Tugas Sensor
3/13
Gelombang pada sinyal analog yang umumnya berbentuk gelombang sinus memiliki tiga
variable dasar, yaitu amplitudo, frekuensi dan phase.
Amplitudo
Amplitudo merupakan ukuran tinggi rendahnya tegangan dari sinyal
analog.adalah pengukuran skalar yang nonnegatif dari besar osilasi suatu gelombang.
Amplitudo juga dapat didefinisikan sebagai jarak terjauh dari garis kesetimbangan dalam
gelombangsinusoide umumnya pada pelajaran fisika dan matematika - geometrika.
Amplitudo
Frekuensi
Untuk menghitung frekuensi, tetapkan jarak waktu, menghitung jumlah kejadian
peristiwa, dan membagi hitungan ini dengan panjang jarak waktu. Pada Sistem Satuan
Internasional, hasil perhitungan ini dinyatakan dalam satuan hertz (Hz) yaitu nama pakar
fisika Jerman Heinrich Rudolf Hertz yang menemukan fenomena ini pertama kali.
Frekuensi sebesar 1 Hz menyatakan peristiwa yang terjadi satu kali perdetik.
Secara alternatif, seseorang bisa mengukur waktu antara dua buah kejadian / peristiwa
(dan menyebutnya sebagai periode), lalu memperhitungkan frekuensi ( ) sebagai hasil
kebalikan dari periode ( ), seperti nampak dari rumus di bawah ini :
http://id.wikipedia.org/wiki/Skalarhttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Nonnegatif&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Nonnegatif&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Osilasihttp://id.wikipedia.org/wiki/Gelombanghttp://id.wikipedia.org/wiki/Gelombanghttp://id.wikipedia.org/wiki/Gelombanghttp://id.wikipedia.org/wiki/Fisikahttp://id.wikipedia.org/wiki/Matematikahttp://id.wikipedia.org/wiki/Sistem_Satuan_Internasionalhttp://id.wikipedia.org/wiki/Sistem_Satuan_Internasionalhttp://id.wikipedia.org/wiki/Hertzhttp://id.wikipedia.org/wiki/Fisikahttp://id.wikipedia.org/wiki/Heinrich_Rudolf_Hertzhttp://id.wikipedia.org/wiki/Detikhttp://id.wikipedia.org/wiki/Detikhttp://id.wikipedia.org/wiki/Periodehttp://id.wikipedia.org/wiki/Skalarhttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Nonnegatif&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Osilasihttp://id.wikipedia.org/wiki/Gelombanghttp://id.wikipedia.org/wiki/Gelombanghttp://id.wikipedia.org/wiki/Fisikahttp://id.wikipedia.org/wiki/Matematikahttp://id.wikipedia.org/wiki/Sistem_Satuan_Internasionalhttp://id.wikipedia.org/wiki/Sistem_Satuan_Internasionalhttp://id.wikipedia.org/wiki/Hertzhttp://id.wikipedia.org/wiki/Fisikahttp://id.wikipedia.org/wiki/Heinrich_Rudolf_Hertzhttp://id.wikipedia.org/wiki/Detikhttp://id.wikipedia.org/wiki/Periode7/28/2019 TUtorial Tugas Sensor
4/13
; denganfadalah frekuensi (hertz) dan Tperiode (sekon atau detik).
Frekuensi dan Perioda
Phase
Phase adalah besar sudut dari sinyal analog pada saat tertentu. Sejatinya gelombang
sinusoide berasal dari suatu lingkaran yang berputar dalam suatu santuan waktu tertentu
yang dijabarkan dalam diagram waktu. Phase pada sudut 0o, 90 o, 180 o, 270 o dan 360 o.
Phase Signal
7/28/2019 TUtorial Tugas Sensor
5/13
SINYAL DISKRIT
Sinyal diskrit adalah suatu sinyal yang terdiri atas sederetan elemen yang berurutan
terhadap waktu, dimana salah satu atau lebih karakteristiknya membawa informasi. Karakteristik
dari sinyal diskrit adalah : Amplitudo, lebar dan bentuk gelombangnya.
Sinyal digital merupakan sinyal data dalam bentuk pulsa. Suatu sinyal x(kT) dikatakan
sebagai sinyal waktu-diskrit ketika memiliki nilai pada rentang waktu tertentu. Sinyal diskrit
atau digital juga merupakan hasil teknologi yang mengubah sinyal menjadi suatu angka yang
dapat dimengerti oleh mesin yaitu angka 0 (off) dan 1 (on) yang disebut angka biner untuk
memproses informasi yang mudah, cepat, dan akurat.
Contoh Sinyal Diskrit
System digital merupakan bentuk sampling dari sytem analog. digital pada dasarnya di
code-kan dalam bentuk biner (atau Hexa). besarnya nilai suatu system digital dibatasi oleh
lebarnya / jumlah bit (bandwidth). jumlah bit juga sangat mempengaruhi nilai akurasi system
digital. Bit merupakan istilah khas pada sinyal digital. Sebuah bit dapat berupa nol (0) atau satu
(1). Kemungkinan nilai untuk sebuah bit adalah 2 buah (2^1). Kemungkinan nilai untuk 2 bit
7/28/2019 TUtorial Tugas Sensor
6/13
adalah sebanyak 4 (2^2), berupa 00, 01, 10, dan 11. Secara umum, jumlah kemungkinan nilai
yang terbentuk oleh kombinasi n bit adalah sebesar 2^n buah.
Signal digital memiliki berbagai keistimewaan yang tidak dapat ditemukan pada
teknologi analog yaitu :
1. Mampu mengirimkan informasi dengan kecepatan cahaya yang dapat membuat informasi
dapat dikirim dengan kecepatan tinggi.
2. Penggunaan yang berulang ulang terhadap informasi tidak mempengaruhi kualitas dan
kuantitas informsi itu sendiri.
3. Informasi dapat dengan mudah diproses dan dimodifikasi ke dalam berbagai bentuk.
4. Dapat memproses informasi dalam jumlah yang sangat besar dan mengirimnya secara
interaktif.
Namun di dunia ini tidak ada yang ideal, demikian pula halnya dengan sistem komunikasi
digital. Kerugian sistem digital dibandingkan dengan sistem analog adalah, bahwa sistem digital
memerlukan bandwidth yang besar. Sebagai contoh, sebuah kanal suara tunggal dapat
ditransmisikan menggunakan single -sideband AM dengan bandwidth yang kurang dari 5 kHz.
Dengan menggunakan sistem digital, untuk mentransmisikan sinyal yang sama, diperlukan
bandwidth hingga empat kali dari sistem analog. Kerugian yang lain adalah selalu harus tersedia
sinkronisasi. Ini penting bagi sistem untuk mengetahui kapan setiap simbol yang terkirim mulai
dan kapan berakhir, dan perlu meyakinkan apakah setiap simbol sudah terkirim dengan benar.
7/28/2019 TUtorial Tugas Sensor
7/13
LPF (LOW PASS FILTER)
FILTER LOLOS RENDAH
Filter lolos rendah adalah filter yang hanya melewatkan frekuensi yang lebih rendah dari
frekuensi cut-off (fc). Diatas frekuensi tsb ouputnya mengecil (idealnya tidak ada).
Rangkaian RC LPF dan tanggapan frekuensinya ditunjukkan pada Gambar 2 berikut.
LPF Pasif dan Tanggapannya.
Rangkaian seri RC mirip dengan rangkaian pembagi tegangan dari dua buah hambatan
seri, sehingga tegangan outputnya adalah:
7/28/2019 TUtorial Tugas Sensor
8/13
Penguatan tegangan didefinisikan sebagai Gain G= . Namun untuk filter seringkali
menggunakan penguatan daya, sehingga kalau dinyatakan dalam satuan dB dayanya adalah G =
20 log
Sehingga penguatan filter RC seperti ditunjukkan pada Gambar 2 adalah
atau dalam satuan dB, .
Dengan mengambil = atau , diperoleh penguatannya sebesar -3dB (berkurang 3
dB), pada saat frekuensi ini dikenal sebagai frekuensi cut-off.
Untuk filter lolos rendah :
Frekuensi rendah ( f> ) Gain = , atau G = - 20 logRC, dari persamaan ini
menunjukkan bahwa kurva G vs. log f berupa kurva linear dengan slopenya
adalah -6 dB/oktaf (-20dB/dekade).
7/28/2019 TUtorial Tugas Sensor
9/13
Jadi filter lolos rendah (LPF) = hanya meloloskan frekuensi rendah saja.
Pada frekuensi cut-off daya outputnya tinggal setengah (1/2) nya dari daya input.
HIGH PASS FILTER (HPF)
FILTER LOLOS TINGGI
Filter lolos tinggi adalah filter yang outputnya hanya melewatkan frekuensi diatas
frekuensi cut-off FC . Di bawah frekuensi itu output idealnya tidak ada. Rangkaian RC HPF dan
tanggapan frekuensinya ditunjukkan pada Gambar 3 berikut.
HPF pasif dan tanggapan frequencynya
Dengan memanfaatkan rangkaian pembagi tegangan, diperoleh tegangan outputnya adalah
7/28/2019 TUtorial Tugas Sensor
10/13
Vout = vin, dengan demikian penguatannya adalah :
Dengan Y : komponen imajiner,
X : komponen real.
Sehingga diperoleh :
Atau dalam satuan dB, G = 20 log
dengan c = frequency cut-off
Untuk filter lolos tinggi :
Frekuensi tinggi ( f>> ) Gain = 1, G = 0 dB
Frekuensi rendah ( f
7/28/2019 TUtorial Tugas Sensor
11/13
BAND PASS FILTER (BPF)
FILTER LOLOS RENTANG
Untuk membuat filter lolos rentang dapat dilakukan dengan menggabungkan LPF + HPFatau HPF + LPF. Diharapkan rangkaian berikutnya memiliki beban yang lebih besar, artinya :
Bila dipilih LPF + HPF maka beban (impedansi) HPF harus lebih besar
dibandingkan dengan LPF.
Bila dipilih HPF + LPF maka beban (impedansi) LPF harus lebih besar
dibandingkan dengan HPF.
Contoh:
Misalnya kita hendak mengkaskade dua buah filter yaitu filter LP dengan filter HP
dengan frekuensi cut offnya sebesar = 10 rad/s dancHP = 1 rad/s, seperti ditunjukkan pada
7/28/2019 TUtorial Tugas Sensor
12/13
gambar. Dengan kaskade ini akan menghasilkan filter BP dengan rentang low = 1 rad/s dan
=10 rad/s.
R1 = 1 ; C1 = 0,1 F; C2 = 1 F dan R2 = 1.
Jawab:
Dari loop 1: V1 + i1 R1+i1 1/jC1 i2 1/jC1 = 0
loop 2: i2 1/jC1 + i2 1/jC2 + i2 R2 i1 1/jC1 = 0
Kedua pers. Diatas dapat disederhanakan sebagai:
( R1 + )i1 - )i2 = V1 - i1 +(R2 + )i2 = 0
Dengan eliminasi dari system persamaan ini diperoleh
7/28/2019 TUtorial Tugas Sensor
13/13
Atau :
Sehingga Gain filter ini diperoleh dari G = =
Jika diperhatikan bahwa gain ini lebih kecil dibandingkan kalau dihitung berupa perkalian gain
G(Gainlowpass * Gain highpass)