INSTRUMENTASI VIRTUAL MENGGUNAKAN LABVIEW DAN SOUNDCARD SKRIPSI STEVANI AGNESIA SIGIRO

(1)

INSTRUMENTASI VIRTUAL MENGGUNAKAN LABVIEW DAN SOUNDCARD

SKRIPSI

STEVANI AGNESIA SIGIRO 090801045

DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN 2013

(2)

SKRIPSI

Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar sarjana sains

STEVANI AGNESIA SIGIRO 090801045

DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN 2013

(3)

PERSETUJUAN

Judul : INSTRUMENTASI VIRTUAL MENGGUNAKAN LABVIEW

DAN SOUNDCARD Kategori : SKRIPSI

Nama : STEVANI AGNESIA SIGIRO

NIM : 090801045

Program Study : SARJANA (S1) FISIKA Departemen : FISIKA

Fakultas : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

(FMIPA) UNIVERSITAS SUMATERA UTARA Diluluskan di

Medan, 20 Agustus 2013

Komisi Pembimbing :

Pembimbing 2, Pembimbing 1

Dr. Mester Sitepu, M.Sc, M.Phill Drs. Takdir Tamba, M.Eng,Sc

NIP. 195503161982031002 NIP. 195510301980031003

Diketahui/disetujui oleh Departemen Fisika FMIPA USU

Ketua,

Dr. Marhaposan Situmorang NIP: 195510301980031003

(4)

PERNYATAAN

SKRIPSI

Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.

Medan, 20 Agustus 2013

STEVANI AGNESIA SIGIRO 090801045

(5)

PENGHARGAAN

“Ia membuat segala sesuatu indah pada waktunya”

I just wanna say “Thankyou my Savior, Jesus Christ” Oleh karena kasihMu

kepadaku sehingga aku mampu menyelesaikan skripsiku di P2F LIPI SERPONG. Kebaikan dan kesetiaanMu yang aku alami disaat suka maupun duka selama pengerjaan Tugas Akhir ini, Terimakasih Yesusku.

Ucapan terimakasih, juga penulis sampaikan kepada orang – orang yang menjadi bagian hidup penulis, terimakasih yang sebesar–besarnya kepada :

1. Orang Tua tercinta, Bapakku M. Sigiro dan mamaku Alm. P. br. Sitanggang / R. br. Sitanggang , yang telah mendidik dan mengajariku sedari kecil hingga sekarang.

2. Untuk kakak dan abangku, Elisabeth Lindawati Sigiro, SE, Angelina Sigiro, SE, Siska Sigiro, S.Kom, Richard Sigiro, SE, dan Devi Sigiro, SE. Untuk semangat dan motivasi serta bantuan melalui Doa dan materi yang diberikan kepada penulis.

3. Staff, Teknisi, dan pekerja di P2F LIPI SERPONG ; Bpk. Dr. Bambang Widiyatmoko selaku Kepala Pusat P2F LIPI, Pembimbingku Sigit Arianto, M.Eng,Sc, Pak Prabowo, Pak Hendra, Pak Tommy, Pak Iyon, Buk Ani, Buk Yanti, Pak Nana, Pak Andi Rahmat, Pak Slamet, Pak Masno, Pak Pardamean Sebayang. Terkhusus kepada Pak Andi Setino, S.Si yang telah banyak memberikan inspirasi dan masukan kepada penulis dalam proses penyelesaian Tugas Akhir selama di P2F LIPI SERPONG.

4. Takdir Tamba, M.Eng, Sc selaku Pembimbing I dan Mester Sitepu M.Sc, M.Phil selaku Pembimbing II.

5. Dr. Marhaposan Situmorang dan Sahrul Humaidi selaku Ketua dan Sekretaris Departemen Fisika ; serta seluruh staff pengajar dan pegawai Departemen Fisika ; yang selalu memperhatikan terutama proses studi di Departemen Fisika FMIPA USU.

6. Bou Onik, Bou Mia, Bou Rani, Bou Iyen, Bou Benny, Bou Amy, Bou Kelvin, yang telah memberikan dorongan kepada penulis melalui Doa dan materi.

7. Sahabat terbaik sepanjang masa, Sukma Gika Fergina Ginting, Iche Ade Napitupulu, Vinny Yoshika Silalahi, Shella Selviana Barus, Proklamawaty Simamora, Octaria Sianturi yang telah memberikan semangat, Doa, serta motivasi kepada penulis.

8. Teman-teman seperjuangan di Fisika’09 “PHYSIC ON STAGE”, dimulai dari komting Zainaluddin dan beserta personilnya Valentina Ginting, Esrawati Siregar, Suhartina Malau, Septiana Manurung Eldo Jones Surbakti, Emy Alemmita Tarigan, Wenny Yoweri Gulo, Sabam Simbolon dan personil lainnya.

9. Teman-teman “GO GO GIRLS” Shirley Triastusi Simamora, Aprilia Ronika Aritonang, Yossica Teissa Panjaitan

10. Kakak abang senior Fisika USU; Rianto Nadapdap, Rikardo Simanjuntak Elisda Siboro, Natalia Hasibuan

(6)

11. Teman-teman di LIA, Paul Tarigan, Deasy Sagala, Putri, Dian Indriani Sibagariang, Dhea Ulfa Audina, Musa Sembiring, Tasya Siregar, dan Sasmita Turin.

Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna, untuk itu penulis mengharapkan saran dan kritik yang membangun demi penyempurnaan isi dan analisa yang disajikan. Akhir kata, semoga tulisan ini bermanfaat bagi pembaca.

Medan, Agustus 2013

Stevani Agnesia Sigiro 090801045

(7)

ABSTRAK

Mahalnya peralatan instrumentasi seperti signal generator dan

oscilloscope membuat manusia sulit memilikinya terutama untuk keperluan

praktikum di Laboratorium. Disamping harga yang cukup mahal, peralatan instrumentasi tersebut diharapkan dapat dipindah-pindah (portable). Untuk mengatasi masalah harga dan portabilitas, maka pada penelitian ini dimanfaatkan

soundcard sebagai virtual signal generator dan virtual oscilloscope menggunakan

piranti lunak LabVIEW Evaluation versi 11 (Laboratory virtual Instrumentation

engineering Workbench). LabVIEW merupakan bahasa pemrograman grafis yang

digunakan untuk memperoleh data dari suatu instrument kemudian memproses data, menganalisa data serta dapat melakukukan fungsi kontrol.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa virtual signal generator yang dirancang memiliki performa yang cukup baik dengan rata error 0,2 % dan akurasi 0.0015 % dalam cakupan frekuensi 20 Hz – 20 kHz. Sedangkan dalam cakupan frekuensi yang sama, pengujian pada virtual oscilloscope menghasilkan rerata error pengukuran sebesar 0,0024 %. Selain pengukuran akurasi pembangkitan dan pembacaan gelombang, virtual signal generator maupun virtual oscilloscope dapat menampilkan beberapa bentuk gelombang antara lain sinus wave, square

wave, sawtooth wave, dan triangle wave. Pemanfaatan soundcard ini tentu lebih

ekonomis dari pada membeli peralatan-peralatan tersebut tersendiri walaupun jelajah frekuensinya terbatas pada frekuensi audio (20 Hz–20 KHz).

Kata Kunci : Soundcard, LabVIEW, Virtual Signal generator, Virtual Oscilloscope

(8)

THE VIRTUAL INSTRUMENT BASED ON LABVIEW AND SOUNDCARD

ABSTRACT

The high cost of instrumentation equipment such as signal generate and oscilloscope makes it difficult to have it, especially for human purposes in laboratory practicum. Besides the price is quite expensive, instrumentation equipment is expected to be removable (portable). To overcome the problem of price and portability, so in this study used soundcard as a virtual signal generate and virtual oscilloscope using LabVIEW Evaluation software version 11 (Laboratory Virtual Instrumentation Engineering Workbench). LabVIEW is a graphical programming language that is used to acquire data from an instrument and then process the data, analyze the data and can perform control functions.

The results showed that the virtual signal generate is designed to have good performance with average errors of 0.2% and 0.0015% accuracy in the frequency range 20 Hz - 20 kHz. While in the same frequency range, testing on a virtual oscilloscope measurements produced a mean error of 0.0024%. In addition to reading measurement accuracy and waveform generation, virtual signal generate and virtual oscilloscope can display multiple waveforms such as sine wave, square wave, sawtooth wave, and triangle wave. Utilization soundcard is certainly more economical than buying the equipment separately although cruising limited frequency audio frequency (20 Hz - 20 KHz).

Keywords : Soundcard, LabVIEW, Virtual Signal generator, Virtual Oscilloscope

(9)

DAFTAR ISI Persetujuan i Pernyataan ii Penghargaan iii Abstrak v Abstract vi

Daftar Isi vii

Daftar Tabel ix Daftar Gambar x Daftar Lampiran xi Bab 1. Pendahuluan 1.1 Latar Belakang 1 1.2 Perumusan Masalah 3 1.3 Batasan Masalah 4 1.4 Tujuan Penelitian 4 1.5 Manfaat Penelitian 4 1.6 Sistematika Penulisan 4

Bab 2. Tinjauan Pusataka

2.1 Instrumentasi Virtual 6

2.1.1 Pengertian Dasar 6

2.1.2 Penciptaan Instrumentasi Virtual 7

2.1.3 Arsitektur Instrumentasi Virtual 8

2.1.4 Presentasi dan Kontrol 13

2.1.5 Integrasi Fungsional 16

2.2 Instrumentasi Virtual Konvensional 17

2.3 Instrumentasi Virtual Terdistribusi 18

2.4 Pemrograman Grafis Bahasa–LabVIEW 18

2.4.1 Pengertian LabVIEW 18

2.4.2 Menciptakan Instrumentasi Virtual menggunakan LabVIEW 20

2.4.3 Data Akuisisi dalam LabVIEW 22

2.5 Soundcard 23

2.6 Konversi Analog to Digital 25

2.7 Sampling Rate 26

2.8 Frekuensi dan Amplitudo 26

Bab 3. Perancangan Sistem

3.1 Rancangan virtual signal generator 27

3.2 Rancangan virtual oscilloscope 31

Bab 4. Hasil dan Pembahasan

4.1 Pengujian virtual signal generator 36

(10)

Bab 5. Kesimpulan dan Saran

5.1 Kesimpulan 48

5.2 Saran 49

Daftar Pustaka 50

(11)

DAFTAR TABEL

Nomor Judul Hal.

Tabel

2.1. Perbandingan Tingkat kualitas suara berdasarkan sampel ratenya 26 4.1. Perbandingan nilai frekuensi yang dihasilkan LabVIEW dan Tetronix 39 4.2 Perbandingan nilai frekuensi yang dihasilkan LabVIEW dan SCOPE 45

(12)

DAFTAR GAMBAR

Gambar

2.1 Arsitektur dari Instrumentasi virtual 9

2.2 Panel depan LabVIEW dan diagram blok 21

2.3 Bagian dasar konverter analog ke digital 25

3.1 Flow chart program sistem virtual signal generator 28

3.2 Tampilan pada diagram blok 30

3.3 Tampilan pada front panel 30

3.4 Blok diagram virtual signal generator 31

3.5 Flow chart program sistem virtual oscilloscope 32

3.6 Tampilan pada diagram blok 33

3.7 Tampilan pada front panel 34

3.8 Blok diagram pengujian virtual oscilloscope 34

3.9 Tampilan pada virtual SCOPE 35

4.1 Bentuk sinyal pada tampilan oscilloscope Tetronix 37 4.2 Tampilan sinyal pada virtual signal generator 37

4.3 Tampilan bentuk square wave 38

4.4 Tampilan bentuk sawtooth wave 38

4.5 Tampilan pada triangle wave 39

4.6 Grafik pengujian akurasi virtual signal generator 41

4.7 Bentuk sinyal pada tampilan LabVIEW 42

4.8 Bentuk sinyal pada tampilan Soundcard Oscilloscope (SCOPE) 43 4.9 Pembacaan frekuensi pada soundcard Oscilloscope (SCOPE) 43

4.10 Tampilan bentuk square wave 44

4.11 Tampilan bentuk sawtooth wave 44

4.12 Tampilan bentuk triangle wave 45

4.13 Grafik pengujian akurasi virtual oscilloscope 47

(13)

DAFTAR LAMPIRAN

Lamp

A.1. Tampilan Sinyal pada virtual Signal Generator dalam 51 range frekuensi 20 Hz–20 kHz

A.2. Tampilan Sinyal pada Oscilloscope Tetronix TDS 2012B 53 dalam range frekuensi 20 Hz–20 kHz

A.3. Tampilan Sinyal pada virtual Oscilloscope dalam range 55 frekuensi 20 Hz–20 kH

A.4. Tampilan Sinyal pada Soundcard Oscilloscope (SCOPE) 57 dalam range frekuensi 20 Hz–20 kHz