KONSEP DASAR ELEKTRONIKA DIGITAL

Dalam bidang teknologi, bidang bisnis atau bidang yang lain kita selalu berurusan dengan kuantitas-kuantitas. Kuantitas-kuantitas tersebut diukur, dimonitor,dicatat dan untuk kepentingan tertentu dapat dimanipulasi secara aritmatik.

1.1.        Representasi bilangan

Pada dasarnya ada 2 cara untuk merepresentasikan atau menyatakan nilai bilangan dari suatu kuantitas yaitu secara analog dan digital.

1.1.1.  Representasi Analog

Pada representasi analog suatu kuantitas dinyatakan dengan kuantitas yang lain yang berbanding lurus dengan kuantitas yang akan representasikan. Contoh representasi analog adalah speedometer sepeda motor, dalam hal ini kecepatan sepeda motor dinyatakan dengan simpangan jarum speedometer, simpangan jarum speedometer selalu mengikuti perubahan yang terjadi pada saat kecepatan sepeda motor naik atau turun. Contoh lain adalah kuantitas pada mikrofon audio, tegangan output yang dihasilkan mikrofon sebanding dengan amplitudo gelombang suara yang masuk pada mikrofon, perubahan-perubahan pada tegangan output mikrofon selalu mengikuti perubahan yang terjadi pada input yang masuk pada mikrofon.

Sesuai dengan contoh-contoh diatas, kuantitas analog mempunyai karakteristik dapat berubah secara bertingkat pada suatu rentang harga tertentu. Dalam rentang terentu misalkan 0 samapai 100 Km/h kecepatan sepeda motor bisa dengan kecepatan (10 Km/h, 20 Km/h, 40 Km/h, 60 Km/h, atau 99 Km/h). Dapat disimpulkan Pada representasi analog perubahan kuantitas berlangsung secara kontinyu.

1.1.2.   Representasi Digital

Pada representasi digital Kuantitas tidak dinyatakan dengan kuantitas yang sebanding tetapi dinyatakan dengan simbul-simbul yang disebut digit. Contoh pada jam digital yang menunjukkan waktu dalam bentuk digit-digit desimal yang menyatakan Jam, menit dan detik. Perubahan menit atau detik yang terbaca dalam jam digital tidak berubah secara kontinyu tetapi berubah step demi step secara diskrit, berbeda dengan jam tangan analog yang skala penujukan waktunya berubah secara kontinyu. Dapat disimpulkan Pada representasi digital perubahan kuantitas berlangsung secara diskrit step demi step. Karena  representasi digital mempunyai sifat diskrit, maka pada saat pembacaan harga suatu kuantitas digital tidak ada penafsiran yang mendua berbeda dengan harga suatu kuantitas analog sering timbul penafsiran yang berbeda.

1.2.       Sistem Digital

Sistem digital adalah suatu kombinasi peralatan listrik, mekanis, fotolistrik dan lainnya yang disusun untuk melaksanakan fungsi-fungsi tertentu, yang mana kuantitas-kuantitasnya dinyatakan secara digital. Beberapa alat yang menggunakan sistem digital antara lain adalah komputer digital, kalkulator, volt meter digital dan mesin-mesin yang dikontrol secara numerik. Secara garis besar sistem digital memberikan keuntungan-keuntungan berupa kecepatan, kecermatan, kemampuan memori, tidak mudah terpengaruh oleh perubahan-perubahan karakteristik komponen sistem dan pada umumnya mampu digunakan pada rentang pemakaian yang lebih luas.

1.3.       Sistem Analog

Pada umumnya kuantitas-kuantitas fisik prinsipnya bersifat analog, pada sistem analog kuantitas-kuantitas berubah secara gradual pada suatu rentang kontinyu. Contoh-contoh sistem analog adalah komputer analog, sistem broadcast radio, dan rekaman pita audio. Pada siaran radio AM kita dapat menalakan radio kita pada setiap frekuensi sepanjang rentang band dari 535 K Hz sampai 1605 K Hz secara kontinyu.

1.4.       Sistem Hybryd

Kebanyakan sistem pengendalian pada proses industri adalah sistem hybryd, sistem ini merupakan gabungan dari kuantitas digital dan kuantitas analog. Pada sistem hybryd terjadi konversi terus menerus antara kuantitas digital dan analog. Dalam kenyataannya hampir semua kuantitas adalah bersifat analog yang kuantitas-kuantitasnya sering diukur dimonitor dan dikontrol. Sistem pengendalian proses industri yang mempunyai kuantitas-kuantitas seperti, temperatur, tekanan, permukaan cairan dan kecepatan aliran diukur dan dikendalikan dengan sistem hybryd yang memanfaatkan keuntungan-keuntungan dari sistem digital.

Gambar 1.1. menunjukkan diagram blok pengendalian sistem hybryd, input kuantitas analognya diukur, kemudian kuantitas analog diubah menjadi kuantitas digital oleh konverter analog ke digital. Selanjutnya kuantitas digital  diproses oleh prosesor sentral. Hasil output dari  prosesor sentral diubah kembali menjadi kuantitas analog oleh konverter digital ke analog untuk diumpankan ke rangkaian kontroler guna memberikan pengaruh pada pengaturan harga pada kuantitas analog asal yang telah ditetapkan.

1.5 Konsep Dasar Kuantitas-Kuantitas Biner

 Kuantitas biner secara nyata pada rangkaian logika adalah saklar dua arah yang dipakai untuk menghidupkan dan mematikan lampu listrik. Dengan rangkaian ini kita dapat menyatakan setiap bilangan biner seperti yang ditunjukkan pada gambar 1.2.a. yang menyatakan kuantitas biner 10010_{2 .} Contoh lain ditunjukkan pada gambar 1.2.b. lubang-lubamg pada kertas digunakan untuk menyatakan bilangan-bilangan biner, sebuah lubang adalah biner 1 dan tak berlubang biner 0.

Pada sistem digital elektronik informasi biner dinyatakan oleh sinyal-sinyal listrik yang terdapat pada input dan output dari rangkaian elektronik. Pada sistem ini biner 1 dan 0 dinyatakan dengan tegangan 0 volt atau 5 volt. Semua sinyal input dan output akan mempunyai harga 0 volt atau 5 volt untuk batas toleransi tertentu, seperti yang ditunjukkan pada gambar 1.3.

PENGENALAN PLC

Di dalam teknik pengendali dibedakan menjadi dua jenis pengendali :

1.    Pengendali terprogram dengan pengawatan:

a.  program tetap melalui pengawatan

b.  program tidak tetap melalui sakelar pilih

2.    Pengendali terprogram yang tersimpan dengan PLC :

 a.  Program tersimpan yang dapat diprogram bebas melalui RAM (Random Access Memory).

 b. Program tersimpan yang programnya tidak dapat diubah-ubah melalui ROM (Read Only Memory), PROM (Programmable Read Only Memory), EPROM (Eraseable Programmable Read Only Memory).

     Pengendali terprogram tetap dengan pengawatan dapat dioperasikan melalui komponen-komponen relai, magnetik kontaktor dan rangkaian elektronik. Kontak hubung-tutup dari komponen-komponen tersebut yang melakukan kerja rangkaian pengendali. Melalui kontak-kontak relai hubungan seri - paralel rangkaian pengendali dibuat. Fungsi pengendali dapat dihasilkan melalui pengawatan dari komponen-komponen tersebut.

         

        Pada pengendali terprogram dengan PLC , fungsi pengendali tidak tergantung dari pengawatannya. Elemen input ( tombol tekan, sensor ) dan elemen output dihubungkan ke peralatan PLC. Hubungan elemen input dan output tidak dilakukan dengan pengawatan tetapi melalui pemrograman dengan peralatan pemrogram ( Personal Komputer atau peralatan khusus ).

       Programmable logic controller (PLC) yang pertama telah dikembangkan oleh para insinyur General Motor pada tahun 1968, saat mana perusahaan menemukan jalan buntu untuk mencari pengganti sistem kontrol relai yang sangat komplek 

Sehingga ditetapkan bahwa sistem kontrol baru ini (PLC) harus memenuhi beberapa persyaratan yang sekaligus merupakan keuntungannya, yaitu sebagai berikut:

1.    Pemrograman sederhana

2.     Perubahan program tanpa harus merubah sistem (tidak ada perubahan instalasi di dalamnya)

3.     Lebih kecil, lebih murah dan lebih stabil dari pada hubungan sistem kontrol relai

4.    Sederhana, biaya perawatan murah

       Perkembangan berikutnya difokuskan di dalam sistem yang memungkinkan sambungan dilakukan secara sederhana untuk sinyal-sinyal biner. Ketentuan-ketentuan seperti bagaimana sinyal-sinyal dihubungkan adalah menjadi bagian tugas di dalam program kontrol. Dengan sistem kontrol baru ini menjadi mungkin untuk pertama kali merencanakan sinyal-sinyal pada layar dan menyimpan di dalam penyimpan elektronik.

        Sejak itu, tiga dekade telah dilewati, hingga kemajuan yang sangat pesat telah dilakukan di dalam pengembangan elektronik mikro, seperti halnya pada PLC. Misalnya, bagaimana mengoptimalkan program tanpa harus kuawatir dengan kapasitas memori yang terbatas. Sekarang hal ini menjadi sesuatu yang sangat mudah untuk diatasi. 

       Selain itu jangkauan fungsinya telah berkembang sangat pesat. Limabelas tahun yang lalu, visualisasi proses, dan proses analog dengan menggunakan PLC sebagai kontrol dianggap sebagai suatu impian. Sekarang, pendukung dari fungsi-fungsi ini telah menyatu dengan banyak PLC.