Sinyal dan Rangkaian Listrik

(1)

Sinyal dan Rangkaian Listrik

Besaran Listrik dan rangkaian listrik

(c) P. Hsu 2007 1

(c) P. Hsu 2007 2

Signal?

Sinyal adalah tegangan (atau arus) yang

merepresentasikan jumlah atau bagian-bagian informasi.

Contoh:

• The voltage across the door bell or light bulb

• The voltage across the speedometer (car speed)

• The voltage across the earphone lines

• The voltage across the printer cable wires (a message)

(2)

Jenis-Jenis Sinyal

• Analog:

– besarannya berubah setiap waktu yang sebanding dengan besaran fisik yang lain

– Contoh: sinyal audio, listrik pln, gelombang air

• Digital :

– Besaran diwujudkan dalam bentuk fungsi diskrit berupa angka atau simbol-simbol biner yang mempunyai nilai terbatas

– Contoh: sinyal-sinyal dalam kominikasi digital

(c) P. Hsu 2007 3

(c) P. Hsu 2007 4

Analog Signal & Digital Signal Contoh: Besarnya tegangan (atau arus) sinyal analog

menggambarkan sebuah besaran fisik.

100 miles 5v

Current meter I=V/R

Arus menggambarkan ketinggian air

1. level air meningkat => 2. makin tinggi posisi pelampung => 3.

resistansi makin rendah => 4. Arus meningkat (V/R) => 5. pembacaan arus meningkat => level air terbaca

1 3 2

4

5

(3)

(c) P. Hsu 2007 5

Digital Signal

Sebuah sinyal digital membawa informasi berdasarkan kondisi (high atau low) suatu level tegangan.

1000 miles V

ON V=5v (logic 1)

OFF V=0v (logic 0)

(c) P. Hsu 2007 6

Level Tegangan vs. Kondisi Logika

Low (0) 0v

High (1) 3.5v

5v

1.5v

Tegangan yang lebih rendah dinyatakan sebagai 0 sedangkan yang lebih tinggi dinyatakan sebagai 1

(4)

(c) P. Hsu 2007 7

Bits, Bytes dan Words Bits: (2⁰)

Satu ‘bit’ hanya dapat merepresentasikan satu kondisi biner:

0 or 1, on or off, stopor go.

Bytes. (2³)

Satu byte terdiri dari 8 bits.

Words: (2⁴or 2⁵)

satu word terdiri dari 16 bits (atau 32 bits, tergantung komputer yg digunakan).

(c) P. Hsu 2007 8

4-bit Binary Number

Binary Number = 1 0 1 1

Value = 8*(1)+ 4*(0)+2*(1)+1*(1)

= 8+2+1

=13

ON OFF ON ON

(5)

(c) P. Hsu 2007 9

Binary Code

Dalam komputer kode-kode biner digunakan untuk merepresentasikan^:

(1) nilai numerik

(2) Character dan symbol (A, a, ¥,+, ﮗ, @, ….) (3) Picture, sound, video.

(4) bahasa mesin (5) dll

(c) P. Hsu 2007 10

Listrik

Digunakan untuk menyediakan energi:

– cahaya

– Panas (electric oven, microwave oven, electric heater, hair dryer, etc.)

– gerak (fan, elevator, washing machine…)

Digunakan untuk representasi informasi dan

pemrosesan informasi :Computer, TV, radio, cell phone…

Bisa dilihat dari gejala serta dari besaran dan satuannya

(6)

Arus listrik

Arus listrik terjadi karena adanya pergerakan elektron.

= electron Arus listrik

Pergerakan arus listrik arahnya berlawanan dengan pergerakan elektron

Arus Listrik vs. Arus Elektron

- + + -

= Struktur Atom

- + + -

- + + - - - + + Arus Listrik + +

(7)

Arus Listrik disamakan Aliran Air

Air bergerak dari level tinggi Ke level rendah

Arus listrik bergerak dari

tegangan tinggi ke tegangan yang lebih rendah

Tegangan tinggi

Tegangan rendah

Ilustrasi tenaga air

(8)

Arus Listrik

Arus rendah Arus tinggi

Medan dan Gaya Listrik

• Arus yang mengalir akan mengakibatkan adanya medan magnet yang muncul bersamaan dengan medan listrik

• Kuat medan listrik didefinisikan oleh besar dan arah gaya f yang bekerja pada suatu satuan muatan positif q dalam medan tsb

f=qE

• Pengaruh medan terhadap rangkaian lainnya dikenal sebagai tegangan imbas

(c) P. Hsu 2007 16

(9)

Tegangan atau Potensial listrik

(c) P. Hsu 2007 17

Daya dan energi

(c) P. Hsu 2007 18

(10)

Rangkaian Elektrik

v , i R , L , C , G

•Sumber tegangan

•Sumber arus

Konstanta Rangkaian

Hubungan antara sumber-sumber dan konstanta rangkaian

Rangkaian Elektrik

(11)

Gelombang sumber tegangan

DC

AC

Baterai

Genset

Rangkaian Elektrik ??

(12)

Pengujian Laboratorium

eZdsp Load 24V

5V DC

RS232 (optional)

(13)

BESARAN DAN SATUAN

(c) P. Hsu 2007 26

Besaran

Besaran adalah sesuatu yang dapat diukur.

Besaran terdiri dari : – Besaran dasar :

besaran yg tidak tergantung pd besaran lain – Besaran turunan :

besaran yang diturunkan dari besaran²dasar.

Jadi merupakan kombinasi dari besaran dasar.

– Besaran pelengkap : besaran yang diperlukan untuk membentuk besaran turunan.

(14)

Satuan

Satuan adalah ukuran dari pada suatu besaran.

a.Sistem satuan metrik (universal), yaitu :

Satuan Panjang dalam meter (m).

• Panjang itu sama dengan lintasan yang

ditempuh cahaya dalam ruang hampa selama 1/299792458 detik

Satuan Massa dalam gram (g).

• Satu gram (1 gram) didefinisikan massa 1 cm³ air yang telah disuling dgn suhu 4 derajat Celcius (C) dan pada tekanan udara normal (760 mm air raksa atau Hg).

Satuan Waktu dalam sekon (s).

• Satu sekon (1 sekon) didefinisikan sebagai 1/

86400 hari matahari rata-rata.

(c) P. Hsu 2007 29

(15)

Satuan Arus

• Nilai ampere Internasional didasarkan pada endapan elektrolit perak dari larutan perak nitrat.

• 1 Ampere Internasional didefinisikan sebagai arus yang mengendapkan perak dengan laju kecepatan sebesar 1,118 miligram per sekon dari suatu larutan perak nitrat Standard.

• 1 Amper didefinisikan sebagai arus searah konstan yang mengalir dalam dua kawat sejajar dengan panjang tidak terhingga dalam ruang hampa yang terpisah sejauh satu meter dan menghasilkan gaya sebesar 2 × 10⁷newton per meter.

Satuan Temperatur

• Derajat Kelvin (K) telah ditetapkan dengan

mendefinisikan temperatur termodinamik dari titik tripel air pada temperatur tetap sebesar 273,160 ⁰K.

• Titik tripel air ialah suhu keseimbangan antara es dan uap air. Skala praktis internasional untuk temperatur adalah derajat Celcius (0 C) dengan simbol ”t”.

Skala Celcius mempunyai dua skala dasar yang tetap yaitu :

• Titik triple air yang sebenarnya 0,01 derajat C

• Titik didih air yang besarnya 100 derajat C, keduanya pada tekanan 1 atmosfer .

T (0 C) = T (0 K) - To

dimana To = 273,16 derajat K

(16)

Intensitas Penerangan

Intensitas penerangan disebut lilin (candela).

• 1 lilin didefinisikan sebagai 1/60 intensitas penerangan setiap centimeter kuadrat radiator sempurna.

• Radiator sempurna adalah benda radiator benda hitam atau Planck Standard Primer untuk

intensitas penerangan adalah sebuah radiator sempurna pada temperatur pembekuan platina (kira-kira 2024⁰ C).

Besaran Turunan

Satuan lainnya dijabarkan dari ketiga satuan dasar diatas yaitu panjang, massa dan waktu.

Semua pengalian dari satuan dasar diatas adalah dalam sistem Desimal . Sistem absolut CGS atau sistem Centi Gram Sekon, ini

dikembangkan dari sisem metrik MKS atau Meter Kilogram Sekon.

(c) P. Hsu 2007 33

(17)

b. Sistem Internasional

Sistem Internasional (SI) menggunakan enam sistem satuan dasar.

Perkalian faktor 10 Satuan SI

FAKTOR PERKALIAN

NAMA SIMBOL

10¹² tera T

10⁹ giga G

10⁶ mega M

10³ kilo k

10² hecto h

10 deca d

10^-1 deci d

10^-2 centi c

10^-3 mili mm

10^-6 micro μ

10^-9 nano n

10^-12 pico p

10^-15 fento f

10^-18 atto a

3. Dimensi

• Dimensi adalah cara penulisan dari besaran-besaran dengan menggunakan simbol-simbol (lambang²) besaran dasar.

Kegunaan dimensi adalah :

• Untuk menurunkan satuan dari suatu besaran.

• Utk meneliti kebenaran suatu rumus atau persamaan.

Contoh :

Dimensi Gaya (F)  Dimensi Kecepatan (v) 

. 2

.

.  ^

ma MLT F

. 1

det .

 



 LT

ik meter waktu

panjang v

(18)

Besaran Dasar dan Satuan SI

No Besaran Simbol

Dimensi

Satuan Simbol

1 Panjang L meter m

2 Massa M kilogram kg

3 Waktu T sekon s (det)

4 Kuat Arus I Ampere A

5 Temperatur θ Derajat Kelvin K

6 Intensitas Cahaya J Lilin (Kandela) Cd Besaran

Pelengkap

a Sudut Dasar

(Plane Angle) - Radian Rad

b Sudut Ruang

(Solid Angle) - Steradian Sr

Besaran Dasar dan Satuan SI

BESARAN LISTRIK

SATUAN ALAT UKUR

Tegangan volt Voltmeter

Tahanan ohm Ohmmeter

Arus ampere Amperemeter

Daya watt Wattmeter

Energi wattjam (kWh) kWhmeter

Frekuensi hertz Frekuensimeter

Induktansi henry Induktasimeter

Kapasitansi dll farad Kapasitasmeter

(19)

Pengukuran

• Alat ukur adalah alat yang dapat digunakan untuk mendapatkan / mengetahui hasil perbandingan antara suatu besaran / ukuran yang ingin diketahui dengan standar yang dipakai.

• Fungsi penting dari alat ukur baik alat ukur listrik maupun non listrik adalah untuk mengetahui nilai yang telah ditentukan sebagai batasan laik atau tidaknya peralatan / jaringan akan dioperasikan.

• Dalam pengukuran kita membandingkan suatu besaran dengan besaran standard. Sehingga dalam pengukuran perlu mengetahui besaran, satuan dan dimensi.

Tugas 1

Carilah literatur untuk mecari definisi, menjelaskan, memberikan contoh untuk istilah serta pertanyaan berikut ini:

• Signal (sinyal), Signal Processing, dan Digital Signal Processing

• Sinyal digital, Sinyal analog, Sinyal kontinu, dan Sinyal diskrit

• Apakah sinyal digital itu selalu diskrit dan sinyal analog selalu kontinu? Adakah kaitannya antara analog v.s digital dengan kontinu v.s diskrit.

Catatan:

Wajib menuliskan sumber jawaban (referensi) Dikerjakan berkelompok (max 4 mahasiswa) Dikumpulkan pada pertemuan berikutnya

(c) P. Hsu 2007 39

(20)

Tugas 2

• Mengapa diperlukan notasi-notasi yang dituliskan pada slide ke-34?

• Berikan contoh operasi matematis dengan menggunakan notasi-notasi tersebut

Catatan:

Wajib menuliskan sumber jawaban (referensi) Dikerjakan berkelompok (max 4 mahasiswa) Dikumpulkan pada pertemuan berikutnya

(c) P. Hsu 2007 40