MODUL PRAKTIKUM INSTRUMENTASI KENDALI PENGENALAN NI ELVIS MEASUREMENT INSTRUMENT A. Tujuan Praktikum 1. Memahami dasar-dasar penggunaan NI ELVIS 2. Memahami analisis rangkaian menggunakan NI ELVIS B. Alat yang Digunakan 1. NI ELVIS dengan prototyping board 2. Resistor 3. Kapasitor 4. Op Amp 5. Probe 6. Kabel jumper C. Dasar Teori National Instruments Educational laboratory Virtual Instrumentation Suite (NI ELVIS) adalah suatu module instrumentasi dan prototyping berbasis LabVIEW dan komputer. NI ELVIS terdiri dari prototyping board, piranti data acquisition (DAQ) multifungsi, dan instrumen virtual berbasis LabVIEW. Kombinasi ini menghasilkan suatu platform instrumentasi modular terintegrasi, yang kemampuan fungsionalnya dapat dibandingkan dengan instrumen pada umumnya seperti multimeter digital, Osiloskop, Function Generator, dan Power Supply yang biasa dijumpai di dunia teknik elektro.
Gambar 1. Sistem NI ELVIS Seluruh sistem NI ELVIS dibuat berbasis hardware dan software dari NI, dan memiliki 2 komponen utama, yaitu: 1. Bench-top workstation (NI ELVIS II), yang dapat berisi perangkat keras instrumentasi, konektor, knop, dan LED yang saling terkait. Terdapat pula prototyping board (breadboard) pada bagian atas workstation, yang terpasang pada platform NI ELVIS. Breadboard tersebut memungkinkan untuk bereksperimen dengan perancangan dan analisis rangkaian. 2. NI ELVIS II software, yang mencakup: - Soft front panel (SFP) instruments - LabVIEW application programmatic interface (API) - Multisim application programmatic interface (API) Software API memungkinkan pengaksesan dan pengaturan fitur NI ELVIS secara custom dengan menggunakan LabVIEW. Sebagian besar breadboard terbuat dari prototyping area holes yang tidak terhubung ke data acquisition board. Prototyping board tersebut memiliki 4 daerah yang ditandai dengan tanda +\. Koneksi antar titik pada daerah tersebut harus disusun secara vertikal. Koneksi antar titik pada 3 bagian yang lain dari prototyping board harus disusun secara horizontal.
Gambar 2. Bagian NI ELVIS Daerah Breadboard yang terletak pada bagian paling kiri dan paling kanan workstation, terhubung ke jalur sinyal instrumentasi berikut (lihat gambar 2): 1. Analog input signals (AI0 +/, AI1+/, AI7+/, AISENSE, and AIGND) milik data acquisition board. 2. Baris Programmable function I/O (PFI0 to PFI11), milik data acquisition board dan digunakan untuk sinkronisasi beberapa instrumen. 3. DMM/Impedance Analyzers (BASE, DUT+, DUT) milik DMM (Digital Multimeter). 4. Baris Analog output (AO0 and AO1) milik data acquisition board. 5. Baris Function Generator (FGEN, SYNC, AM, and FM) milik Function Generator board. 6. Sumber tegangan +15 V, 15 V, +5 V milik workstation. 7. Baris DIO 0 hingga 23 milik data acquisition board. 8. Baris PFI, untuk counter dan sinkronisasi tugas DIO, milik data acquisition board. Pada sisi kiri NI ELVIS II workstation terdapat terminal I/O tipe BNC yang berfungsi sebagai titik pemasangan probe Function Generator (FGEN), Osiloskop (Scope) dengan kemampuan 100MS/sec, dan multimeter digital (DMM). Pada sisi kanan workstation terdapat 2 knop untuk
mengatur tegangan secara manual dalam rentang [0; +12 V] atau [ 12; 0 V], dan 2 knop lainnya untuk mengatur frekuensi dan amplitudo keluaran Function Generator. D. Percobaan Percobaan 1. Pengukuran nilai komponen menggunakan NI ELVIS Digital Multimeter 1. Pastikan power supply ke prototype board dalam keadaan mati. Saklar power terdapat pada bagian kanan-atas NI ELVIS. 2. Pasang terminal resistor ke titik banana A dan B pada prototyping board, dan pasang terminal kapasitor ke titik DUT+ dan DUT-, seperti pada gambar 3. 3. Hubungkan terminal V dan COM ke banana jack seperti pada gambar 4. Gambar 3. Posisi pemasangan komponen Gambar 4. Port DMM pada NI ELVIS prototyping board
4. Nyalakan power untuk prototyping board. 3 LED indikator (+15V, -15V, dan 5V) pada board akan menyala. 5. Jalankan program NI ELVISmx Instrument Launcher 6. Pilih Digital Multimeter. Gambar 5. NI ELVISms Instrument Launcer 7. Lakukan pengukuran resistansi dan kapasitansi dengan memilih menu pada multimeter. 8. Lakukan juga analisis impedance dengan impedance analyzer.
Percobaan 2. Analisis tapis analog menggunakan NI ELVIS Function Generator dan Oscilloscope Bagian ini akan mengenalkan bagaimana menggunakan NI ELVIS untuk karakterisasi rangkaian Low Pass Filter (LPF). 1. Pastikan power supply ke prototype board dalam keadaan mati. Saklar power terdapat pada bagian kanan-atas NI ELVIS. 2. Buatlah rangkaian dengan komponen dan sesuai gambar berikut pada prototyping board. R1=R2=1 kohm C1=C2=100 nf Op Amp LM741, power supply +-15 V 3. Nyalakan switch power untuk prototyping board. 4. Pada NI ELVISmx Instrument Launcher, pilih Function Generator dan Oscilloscope. 5. Berikan sinyal masukan ke LPF, yang diatur melalui Function Generator.
6. Amati sinyal masukan dan keluaran LPF dengan Oscilloscope. Atur source channel pada oscilloscope menjadi channel AI7 (sinyal masukan LPF) dan AI6 (Sinyal keluaran LPF). 7. Dengan memvariasi frekuensi sinyal masukan LPF, dapat diperoleh tanggapan frekuensi. Gunakan Vpp = 3. Percobaan 3. Analisis tapis analog menggunakan NI ELVIS Bode Analyzer Pada percobaan sebelumnya, telah diperoleh grafik tanggapan frekuensi menggunakan Function Generator dan Oscilloscope. Dalam percobaan ini, akan digunakan fitur Bode Analyzer pada NI ELVIS untuk memperoleh tanggapan frekuensi.
1. Gunakan rangkaian yang sama dengan percobaan 3. 2. Pada NI ELVISmx Instrument Launcher, pilih Bode Analyzer. 3. Atur parameter sebagai berikut : Stimulus channel = AI7 Response channel = AI6 Start frequency = 1 Hz Stop frequency = 2000 Hz Steps = 20 per decade Peak amplitude = 3 4. Jalankan program dan amati bode plot yang dihasilkan. 5. Simpulkan! Percobaan 4. Analisis sinyal menggunakan NI ELVIS Dynamic Signal Analyzer Pada percobaan ini, akan digunakan NI ELVIS Dynamic Signal Analyzer untuk melihat spektrum dari suatu sinyal. 1. Hubungkan channel AI7+ dengan FGEN, AI7- dengan GND. 2. Jalankan program Function Generator dan Dynamic Signal Analyzer.
3. Ubah source channel pada Dynamic signal analyzer menjadi AI7. 4. Amati spektrum sinyal yang dihasilkan. 5. Simpulkan hasil pengamatan anda.
LEMBAR PENGAMATAN PENGENALAN NI ELVIS MEASUREMENT INSTRUMENT Percobaan 1. Pengukuran nilai komponen menggunakan NI ELVIS Digital Multimeter Nilai nominal Nilai terukur Error R = C = Ohm F Percobaan 2. Analisis tapis analog menggunakan NI ELVIS Function Generator dan Oscilloscope Frekuensi (Hz) Vin (V) Vout (V) Gain = 20 log(vo/vi) 10 50 100 250 500 750 1250 1500 1750 2000 Gambar tanggapan frekuensi :
Percobaan 3. Analisis tapis analog menggunakan NI ELVIS Bode Analyzer Gambar tanggapan frekuensi Frekuensi cut off : Hz Percobaan 4. Analisis sinyal menggunakan NI ELVIS Dynamic Signal Analyzer 1. Gelombang sinus 500 Hz Gambar spektrum : 2. Gelombang gergaji 1000 Hz
3. Gelombang kotak 1500 Hz