III.3.6 Remote Sensing
III.4 Tegangan Keluar Teoritis
III.5.1 Prinsip Operasi Akusisi Data pada Board DT3010
nilai teoitis
Linear (nilai teoitis )
Gambar 3. 34Grafik Tegangan Keluaran Teoritis Terhadap Beban pada Arah Sumbu Y Grafik Tegangan Keluaran Teoritis terhadap
Beban pada Arah Sumbu Z
-2.00E-01 -1.50E-01 -1.00E-01 -5.00E-02 0.00E+00 5.00E-02 1.00E-01 1.50E-01 2.00E-01 -20 -10 0 10 20 Gaya (Newton) Te ga ng an (V ol ta ge ) nilai teoritis Linear (nilai teoritis)
Gambar 3. 35Grafik Tegangan Keluaran Teoritis Terhadap Beban pada Arah Sumbu Z
III.5 Akuisisi Data Sistem Pendeteksi Gaya Multi Axis
III.5.1 Prinsip Operasi Akusisi Data pada Board DT3010
Proses akuisisi data pada Sistem Pendeteksi Gaya Multi Axis berfungsi untuk mengkonversi sinyal analog yang keluar dari peranti pengkondisi sinyal strain gage menjadi sinyal digital yang dapat diproses lebih lanjut oleh komputer. Hardware yang digunakan untuk proses akuisisi data ini adalah board seri DT3010 produk dari Data
Translation. Terdapat beberapa metode dan prosedur yang perlu dikonfigurasi untuk mendapatkan sebuah proses akuisisi data yang efektif dan efisien. Metode dan prosedur tersebut di antaranya adalah:
1. Channel-gain list;
2. Sumber A/D sample clock; 3. Metode konversi input analog;
4. Sumber trigger dan metode akuisisi trigger; 5. Format data dan transfer.
Gambar 3. 36Skematik DT3010 Board [16] III.5.1.1 Channel-gain list
Channel-gain list adalah susunan channels yang terhubung jembatan strain gage beserta gain yang digunakan untuk pembesaran nilai sinyal masukan. Sebagai informasi, berikut adalah channel-gain list yang digunakan pada Sistem Pendeteksi Gaya Multi Axis:
Tabel 3. 9Contoh dari Nilai Regangan Kalibrasi dan Hambatan Parallel Tambahan [16]
Entry Channel Gain Keterangan
0 0 8 Berkorelasi dengan jembatan strain gage pendeteksi gaya arah sumbu 2 (sumbu x) end effector 1 1 8 Berkorelasi dengan jembatan
strain gage pendeteksi gaya arah sumbu 3 (sumbu x) end effector 2 2 8 Berkorelasi dengan jembatan
strain gage pendeteksi gaya arah sumbu 4 (sumbu y) end effector 3 3 8 Berkorelasi dengan jembatan
strain gage pendeteksi gaya arah sumbu 5 (sumbu y) end effector 4 4 8 Berkorelasi dengan jembatan
strain gage pendeteksi gaya arah sumbu 1 (sumbu z) end effector
III.5.1.2 Sumber A/D Sample Clock
Seri DT3010 board menyediakan dua buah sumber sample clock untuk mengiringi operasi input analog pada continuous mode, yaitu:
1. A/D sample clock internal yang menggunakan 24-bit A/D Counter pada board, dan
2. A/D sample clock eksternal yang dapat dihubungkan dengan panel screw terminal. A/D sample clock ini berfungsi mengiringi input analog untuk kemudian mengakuisisi data dari setiap channel pada channel gain-list. Clock ini dapat juga disebut sebagai A/D pacer clock.
Sumber A/D sample clock pada proses akuisisi data Sistem Pendeteksi Gaya Multi Axis menggunakan jenis A/D Sample Clock internal karena sumber sample clock yang berasal dari board ini dirasa cukup memadai dan praktis tanpa memerlukan tambahan perangkat keras baru.
III.5.1.3 Sumber A/D Sample Clock internal
Berdasarkan teori sampling (teori Nyquist), spesifikasi frekuensi sampling paling rendah adalah dua kali frekuensi tertinggi dari suatu komponen sinyal input. Sebagai contoh, untuk melakukan sampling yang akurat terhadap sinyal berfrekuensi 20kHz, maka spesifikasi untuk frekuensi sampling terendah adalah 40kHz. Dengan melakukan hal ini berarti proses sampling dapat terhindar dari kondisi error yang dinamakan aliasing, dimana komponen input berfrekuensi tinggi tampak sebagai komponen berfrekuensi rendah setelah proses sampling.
III.5.1.4 Metode Konversi Input Analog
DT3010 menyediakan beberapa metode konversi sinyal analog sebagai berikut: 1. Operasi single-value
Metode ini cukup sederhana dalam organisasi buffer, akan tetapi memiliki fleksibilitas dan efisiensi yang rendah. Cara penggunaannya cukup mendefinisi range, gain, analog input channel kemudian mengakuisisi data dari channel dan mengkonversi hasil, setelah itu data akan ditampilkan dengan segera. Dengan metode ini, tidak perlu untuk menspesifikasi sumber clock, trigger, metode akuisisi trigger, metode scan maupun buffer.
Operasi single-value akan berhenti dengan sendirinya apabila proses telah selesai, operator tidak dapat menghentikan proses ini.
2. Metode scan
Metode ini memungkinkan pengguna untuk mengoptimalkan kemampuan dari board seri DT3010 karena akan banyak fitur yang dimanfaatkan. Terdapat dua metode scan, yakni continuously-paced scan dan triggered scan.
Dengan menggunakan peranti lunak, operasi scan dapat dihentikan dengan metode yang teratur, bukan dengan metode berhenti seketika (misal: saat kehilangan daya). Pada proses berhenti teratur, peranti keras akan berhenti untuk mendapatkan sederetan samples dan menghentikan akuisisi, mentransfer data yang didapat pada host memory, dan seluruh trigger akan dihiraukan.
Pada konfigurasi proses akuisisi data Sistem Pendeteksi Gaya Multi Axis metode yang digunakan adalah metode continuously-paced scan, karena metode inilah yang
paling sesuai dengan kebutuhan untuk mengakuisi data secara berkelanjutan dan real-time.
III.5.1.5 Metode Continuously-Paced Scan
Metode ini memungkinkan untuk mengontrol secara akurat periode antara konversi dari masing-masing channel.
Saat mendeteksi trigger, board akan mengambil data mengenai channel dan gain pada channel-gain list, memperoleh dan mengkonversi nilai dari setiap entry yang berkorelasi dengan channel yang telah ditetapkan pada channel-gain list, proses ini disebut sebagai scan. Setelah seluruh entry diproses, maka board akan akan melakukan proses wrap yakni kembali pada entry pertama untuk melakukan proses scan kembali. Proses akan berlangsung terus-menerus hingga seluruh alokasi buffer terisi atau adanya perintah stop dari pengguna.
Laju konversi dipengaruhi oleh frekuensi dari A/D sample clock. Laju sampling, yakni laju dimana sebuah entry pada channel-gain list dilakukan proses sampling, parameter ini ditentukan oleh besar frekuensi A/D sample clock dibagi jumlah entry pada channel-gain list.
Metode continuous-paced scan memerlukan sebuah sumber initial trigger, dimana sumber initial trigger ini dapat dikonfigurasi sesuai dengan metode akuisisi trigger yang digunakan.
III.5.1.6 Triggers
Trigger adalah sebuah kejadian yang muncul berdasarkan suatu kondisi spesifik. Seri DT3010 menyediakan beberapa metode sumber trigger dan metode akuisisi trigger, berikut adalah penjelasan singkatnya.
Sumber Trigger
DT3010 menyediakan beberapa sumber trigger, diantaranya adalah: 1. Software trigger;
2. External digital (TTL) trigger; 3. Analog threshold trigger.
Seri DT3010 mampu memperoleh data dengan menggunakan metode post-trigger, pre-post-trigger, atau about-trigger. Post-trigger adalah metode yang mengatur agar board mengakuisisi data setelah trigger muncul, pre-trigger adalah metode yang mengatur agar board mengakuisisi data sebelum kemunculan suatu kejadian eksternal spesifik (misal kemunculan suatu post-trigger), sementara itu about-trigger adalah metode yang mengatur board agar mengakuisisi data sesudah dan sebelum suatu kejadian eksternal spesifik.
Perancangan sistem akuisisi data pada Sistem Pendeteksi Gaya Multi Axis menggunakan sumber software trigger karena sudah cukup untuk memenuhi kebutuhan akuisisi data yang sederhana dan tidak ada ketergantung oleh komponen lain. Software trigger akan muncul dengan sendirinya ketika operasi analog input dijalankan (komputer akan memberikan perintah pada board untuk memulai konversi). Sementara itu metode akuisisi trigger yang digunakan adalah pre-trigger yang bersumber pada software.
Gambar 3. 37Metode continuous pre-trigger [16]
Gambar di atas mengilustrasikan metode continuous pre-trigger pada sistem akuisisi data Sistem Pendeteksi Gaya Multi Axis. Pre-trigger akan muncul dengan sendirinya saat software dijalankan, kemudian board akan mulai mengakuisisi data. Konversi A/D dimulai setiap falling edge dari output A/D sample clock. Board akan terus melakukan proses wrap untuk kembali memproses entry pertama (channel 0) pada channel-gain list setelah mengakuisisi entry terakhir (channel 2) dan proses ini akan berlangsung secara kontinyu.
A/D Sample
Clock
Pre-trigger muncul
Board secara kontinyu mengakuisisi data
III.5.1.7 Format Data dan Transfer
Untuk merepresentasikan sinyal unipolar, DT3010 menggunakan data binary 000 untuk 0 volts dan FFFh untuk tegangan skala penuh. Sementara itu untuk merepresentasikan sinyal bipolar, DT3010 menggunakan offset binary data encoding, yakni menggunakan data 000 sebagai tegangan negatif skala penuh dan FFFh sebagai tegangan positif skala penuh.
Board mengemas dua input sample, yakni sampel ganjil dan sampel genap. Sampel yang berkorelasi dengan entry 0, 2, 4 dan seterusnya akan tergolong sampel genap, sementara sisanya, entry 1, 3, 5, dan seterusnya akan tergolong sampel ganjil. Menggunakan PCI bus, board akan mentrasfer data analog input ke 256 KB circular buffer yang disediakan oleh harddisk komputer. Board akan memperlakukan buffer ini sebagai dua blok memori berukuran 128 KB.
Device Driver dari DT3010 akan mengakses circular buffer untuk mengisi nilai buffer yang dialokasikan di software. Direkomendasikan untuk menggunakan minimum tiga buah buffer untuk operasi input analog. Berikut adalah buffer wrap mode yang tersedia:
1. None – Apabila wrap mode adalah none, maka data akan diberikan ke alokasi buffer hingga tidak ada lagi buffer yang kosong, kemudian operasi akan berhenti.
2. Multiple – Apabila wrap mode adalah multiple, maka data akan diberikan ke alokasi multiple buffer secara kontinyu, ketika tidak ada lagi buffer yang tersedia, board akan melakukan overwrite pada data yang telah terisi, dimulai dari lokasi pertama dari buffer pertama. Proses ini akan terus-menerus berulang hingga diberhentikan oleh operator.
3. Single – Apabila wrap mode adalah single, data akan diberikan ke alokasi single buffer secara kontinyu, ketika tidak ada lagi buffer yang tersedia, board akan melakukan overwrite pada data yang telah terisi, dimulai dari lokasi pertama dari buffer pertama. Proses ini akan terus-menerus berulang hingga diberhentikan oleh operator.
Buffer wrap mode yang digunakan pada sistem akusisi data Sistem Pendeteksi