Catatan Data Akuisisi
PENGERTIAN
Disebut juga Data Acquisition (DAQ). Didefinisikan sebagai suatu sistem
yang berfungsi untuk mengambil, mengumpulkan dan menyiapkan data, hingga
memprosesnya untuk menghasilkan data yang dikehendaki. Nikolay Kirianaki
mendefinisikan bahwa akuisisi data adalah pengukuran sinyal elektrik dari
transduser dan peralatan pengukuran kemudian memasukkannya ke komputer untuk
diproses. [Nikolay Kirianaki et all, 2002]. Ada juga yang mendefinisikan akuisi
data adalah semua besaran fisik yang akan diukur, diamati, disimpan, dan
dikontrol dapat berupa suhu, tekanan, cahaya, suara, dll.
SOFTWARE SISTEM AKUISI DATA
Akuisisi Data dikendalikan oleh program software yang dikembangkan
dengan menggunakan bahasa pemrograman berbagai tujuan umum seperti BASIC, C,
Fortran, Java, Lisp, Pascal. COMEDI merupakan open source API (aplikasi Program
Interface) yang digunakan oleh aplikasi untuk mengakses dan mengontrol
perangkat keras akuisisi data. Menggunakan COMEDI memungkinkan program yang
sama untuk berjalan pada sistem operasi yang berbeda, seperti Linux dan
Windows. Perangkat lunak khusus yang digunakan untuk membangun sistem data
akuisisi skala besar termasuk epik. lingkungan pemrograman grafik termasuk
logika tangga, Visual C + +, Visual Basic, MATLAB dan LabVIEW.
ELEMEN SISTEM AKUISI DATA
Di real world besaran fisik itu berbentuk analog. Sedangkan sistem
akuisisi data berbasis mikroprosesor dan komputer merupakan sistem digital,
hanya dapat mengolah sinyal-sinyal listrik digital. Jadi besaran fisik analog
harus dikonversi lebih dulu menjadi besaran listrik digital yang setara.
Sebuah sistem akuisisi data terdiri dari elemen-elemen utama:
·
Elemen Masukan
Terdiri dari bermacam-macam transduser, pengkondisi
sinyal, dan multiplekser.
·
Elemen Sampling
Terdiri dari filter low-pass, rangkaian S/H, A/D
converter.
·
Elemen Kontrol
Merupakan unit pengolahan sentral (Central
Processing Unit/CPU).
·
Elemen Keluaran
Terdiri dari D/A Converter, filter low-pass dan
(sin x)/x correction, I/O, Modem, Storage device, Display device, dan Printout
device.
ELEMEN
DASAR DAQ BERBASIS KOMPUTER (PC)
1.
FENOMENA FISIK
Fenomena Fisik yang diukur bisa seperti suhu, tegangan, posisi, laju
atau kecepatan, gaya, tekanan, radioaktivitas, intenstitas cahaya, resistansi,
kelembaban, konsentrasi gas, medan magnet, frekuensi, level suara dan lain
sebagainya dan ditangkap oleh transduser.
2.
TRANSDUSER
Transduser atau sensor berfungsi mendeteksi fenomena fisik (baik suhu,
tekanan dan lainnya) kemudian mengubahnya menjadi sinyal-sinyal listrik.
Misalnya termokopel, RTD (Resistive Temperature Detectors), thermistor,
flow-meter, photo-coupler dan lain-lain. Pada masing-masing kasus, adakalanya
sinyal listrik yang dihasilkan sebanding dengan parameter fisik yang
dialami/diamati.
3.
PENGKONDISI SINYAL
Melakukan penguatan (amplification)
Untuk meningkatkan resolusi pengukuran sehingga diperoleh hasil
pengukuran lebih teliti. Sebaiknya penguat ditempatkan sedekat mungkin dengan
transduser untuk menekan gangguan atau interferensi yang timbul pada kabel
penghubung antara transduser dengan komputer.
Melakukan linearisasi
Melakukan isolasi sinyal dari transduser terhadap komputer untuk
keamanan, seperti pada pengamatan tegangan tinggi atau medan elektromagnetik
tingkat tinggi yang dapat merusak komputer atau bahkan melukai
operatornya.
Melakukan penapisan sinyal yang diamati.
Misalnya sebuah pengkondisi sinyal dilengkapi dengan Tapis-Lolos-Bawah
digunakan untuk meloloskan sinyal-sinyal frekuensi rendah dan menahan (meredam)
sinyal-sinyal frekuensi tinggi sehingga keluarannya benar-benar bersih dari
interferensi sinyal yang tidak dikehendaki.
4.
HARDWARE DAQ
Masukan Analog
Spesifikasi dari perangkat keras sistem akuisisi data meliputi jumlah
kanal, laju pencuplikan, resolusi, jangkauan, ketepatan (akurasi), derau dan
ketidak-linieran, yang semuanya berpengaruh pada kualitas sinyal yang
terdigitasi.
Sesuai jumlah kanal masukan analog ada dua sistem yaitu sistem
kanal-tunggal dan sistem kanal-banyak. Sistem kanal tunggal merupakan yang
paling sederhana karena hanya melibatkan satu masukan analog. Sedangkan pada
sistem kanal banyak jumlah masukan bisa terdiri dari dua atau lebih sehingga
dibutuhkan multiplexer yang diletakkan tepat sebelum ADC pada papan akuisisi
data.
Rangkaian Keluaran Analog
Rangkaian keluaran analog dibutuhkan untuk menstimulus suatu proses atau
unit yang diuji pada sistem akuisisi data. Spesifikasi DAC yang menentukan
kualitas sinyal keluaran adalah Settling Time, Slew Rate dan Resolusi. Settling
Time dan Slew Rate bersama-sama 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.
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. Hal tersebut
sangat diperlukan pada penerapan DAC pada pembangkit sinyal-sinyal audio.
Sebaliknya, pada aplikasi sumber tegangan yang digunakan untuk mengontrol
pemanas (heater) tidak dibutuhkan konversi D/A yang cepat karena pemanas tidak
mampu merespon secara cepat perubahan tegangan.
Resolusi keluaran mirip dengan resolusi masukan. Yaitu jumlah bit kode
digital yang (nantinya) akan menghasilkan keluaran analog. Semakin banyak
jumlah bit resolusinya maka semakin kecil perubahan tegangan yang mampu
dideteksi, sehingga dimungkinkan untuk menghasilkan perubahan siyal 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.
Pemicuan
Pada banyak aplikasi akuisisi data dibutuhkan pemicuan eksternal yang
digunakan untuk memulai dan menghentikan operasi akuisisi data. Pemicuan
digital mensinkronkan antara akuisisi dan pembangkit tegangan ke suatu pulsa
digital eksternal. Pada 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.
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
dangan cepat.
Suatu aplikasi umum lainnya adalah memindahkan data antara satu komputer
dengan peralatan lain seperti data logger, pemroses data dan printer. Karena
alat-alat ini biasanya mentransfer 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 hand-shaking untuk tujuan
sinkronisasi komunikasi. Jumlah kanal data dan kebutuhan hand-shaking harus
sesuai (disesuaikan) dengan aplikasi yang dibutuhkan.
Pewaktuan I/O
Rangkaian pencacah/timer berguna untuk berbagai macam aplikasi, termasuk
menghitung jumlah kejadian-kejadian (event), mengukur pewaktu pulsa digital
serta membangkitkan 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 frekuensi detak. Resolusi adalah jumlah bit
pada pencacah.
Comments
Post a Comment