Modul 3 MS3281 Sistem Mikroprosessor dan Praktikum ADC dan DAC pada PLC
Tujuan Praktikum 1. Praktikan memahami konsep konversi analog-digital dan digital-analog pada PLC 2. Peserta praktikum mampu menggunakan PLC untuk operasi DAC dan ADC
Outline Materi 1. Sinyal Analog, Sinyal Digital, dan Sinyal Diskrit 2. Analog-Digital Converter (ADC) dan Digital-Analog Converter (DAC)
Materi Praktikum Konsep-Konsep Sinyal Sinyal-sinyal yang ada di kehidupan kita (terutama ada di kehidupan komponen2 mesin/elektrik) ada 3, yaitu sinyal analog, sinyal digital, dan sinyal diskrit. Penjelasan sederhana mengenai sinyal-sinyal tersebut akan disebutkan di dalam uraian berikut. 1 . Sinyal Analog Sinyal analog adalah sinyal alami yang ada di sekitar kita. Sifat utama yang dimiliki sinyal analog adalah ke-kontinyu-an. Oleh karenanya, Analog Signal bisa juga disebut Continuous Signal. Pertanyaan untuk praktikan: secara matematis, apa sajakah syarat suatu fungsi itu disebut kontinyu?
2 . Sinyal Diskrit Sinyal Diskrit adalah kumpulan hasil sampling suatu sinyal (biasanya dari sinyal analog) yang ditahan (di-hold ) dalam waktu yang sangat singkat. Nilai sinyal diskrit adalah 0 saat sampling tidak dilakukan. 3 . Sinyal Digital Sinyal Digital adalah kumpulan hasil sampling (seperti yang dilakukan dalam sinyal diskrit) yang ditahan (nilainya dianggap tetap) dalam waktu tertentu hingga dilakukannya sampling berikutnya. Setiap hasil sampling akan tetap nilainya sesuai dengan nilai hasil sampling secara diskrit sesuai dengan sampling rate . Sebagai sarana memahami berbagai jenis-jenis sinyal tadi, cobalah ubah suatu fungsi sinus (y= sin t) (amplitude= 1, t=0 s.d. t=2pi) ke sinyal analog, diskrit, dan digital! (sebagai contoh, tetapkan sampling ratenya adalah 0,125 t). Pertanyaan untuk praktikan: Sebutkan contoh-contoh sin yal analog, diskrit, dan digital!
ADC dan DAC pada PLC 1. ADC ADC berarti Analog to Digital Converter. Ia akan mengubah sinyal analog yang masuk ke dalam converter menjadi sinyal digital. Coverter ini bisa berbentuk suatu modul, rangkaian elektrik tertentu, atau chip IC. ADC diperlukan untuk pemrosesan sinyal analog oleh sistem elektrik.
Terdapat beberapa hal penting yang mempengaruhi performa ADC, di antaranya adalah kecepatan sampling, range, dan resolusi ADC. Kecepatan sampling berarti jumlah sampling yang dilakukan ADC selama waktu tertentu. Satuan dari kecepatan sampling misalnya adalah SPS , yaitu Sampling per Second , atau Hertz. Sedangkan resolusi ADC adalah kemampuan ADC untuk membagi suatu range input sinyal analog “
”
menjadi nilai-nilai tertentu. Resolusi ADC menunjukkan ketelitian dari ADC. Sebagai contoh: ADC 8 bit akan memiliki output 8 bit data digital, ini berarti sinyal input dapat dinyatakan dalam 255 (2 _ 1) nilai (dengan n adalah nilai bit data). ADC 12 bit memiliki 12 bit output data digital, ini berarti sinyal n
input dapat dinyatakan dalam 4095 nilai (2 _ 1 = 4095). Dari contoh diatas ADC 12 bit akan memberikan ketelitian nilai hasil konversi yang jauh lebih baik daripada ADC 8 bit. 12
Prinsip kerja ADC adalah mengkonversi sinyal analog ke dalam bentuk besaran yang merupakan rasio perbandingan sinyal input dan tegangan referensi. Sebagai contoh, bila tegangan referensi 5 volt (range input berarti dari 0-5 Volt, misalnya), tegangan input (yang dikonversi) 3 volt, rasio input terhadap referensi adalah 60%. Jadi, jika menggunakan ADC 8 bit dengan skala maksimum 255, akan didapatkan sinyal digital sebesar 60% x 255 = 153 (bentuk decimal) atau 10011001 (bentuk biner). signal = (sample/max_value) * reference_voltage = (153/255) * 5 = 3 Volts Pertanyaan untuk praktikan: Selain range, sampling rate, dan resolusi ADC, hal apakah lagi yang mempengaruhi performa ADC? Dapatkah Anda men yebutkan contoh-contoh kejadian penerapan ADC yang tidak baik?
2. DAC DAC merupakan singkatan dari Digital to Analog Converter. DAC diperlukan agar masukan berupa sinyal digital dapat diubah ke bentuk sinyal analog. “
”
Prinsip kerja dari DAC merupakan kumpulan beberapa saklar yang diberi masukan paralel. Operasinya mirip dengan operasi pengubahan bilangan biner ke bilangan desimal. Jika suatu nilai pada bit ke-n bernilai 1 atau true, maka ia akan dikalikan dengan perkalian bit-bit lainnya.
2(n-1)
“
”
lalu dijumlahkan dengan
Berikut contoh rangkaian sederhana DAC, dan hasilnya. Voltage reference atau voltage input dari Op-Amp ini diset pada simetris ± 15 V.
3. Setting ADC dan DAC pada PLC