Implementasi Reciprocal Counter dengan Teknik Interpolasi Digital Untuk Frequency Counter Pada Aplikasi Sensor Quartz Crystal Microbalance (QCM)

Putra, Raditya Eka (2025) Implementasi Reciprocal Counter dengan Teknik Interpolasi Digital Untuk Frequency Counter Pada Aplikasi Sensor Quartz Crystal Microbalance (QCM). Other thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 5022211071-Undergraduate_Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only Download (9MB) | Request a copy

Abstract

Sensor Quartz Crystal Microbalance (QCM) adalah sensor yang memiliki keluaran berupa perubahan frekuensi, sehingga dalam pengoperasiannya harus menggunakan rangkaian yang dapat menghitung frekuensi. Penelitian ini bertujuan untuk mengimplementasikan frequency counter dengan prinsip reciprocal yang menggunakan interpolasi digital pada Field Programmable Gate Array (FPGA) untuk mengukur frekuensi dari sensor QCM, dan menguji ketelitian dan kecepatan pengukuran dari frequency counter tersebut. Counter yang dibuat diharapkan dapat bekerja untuk mengukur frekuensi hingga 10 MHz dengan akurasi 1 Hz dan sampling time yang lebih rendah dari 1 detik. Proses implementasi counter dilakukan dengan metode eksperimental iteratif dibantu dengan pendekatan dari hasil studi literatur. Pengujian counter yang telah dibuat menggunakan 2 metode, yaitu kualitatif dengan metode simulasi RTL dan kuantitatif dengan metode perhitungan deviasi standar hasil pengukuran keluaran signal generator dan QCM sehingga dapat mengukur akurasi dari counter saat bekerja. Hasil pengujian menunjukkan bahwa counter dapat mengambil sampel dengan resolusi 250Hz dalam waktu 5ms untuk sinyal input 10 MHz, namun dengan sebaran hasil yang relatif luas dengan standar deviasi sekitar 500 Hz. Hal ini menunjukkan peningkatan kecepatan sampling maksimal sebesar 200% dibandingkan metode tercepat, namun dengan resolusi hanya sebesar 0.4% dari resolusi frequency counter konvensional dan akurasi sekitar 500 Hz, yang berarti hasil pengukuran sangat tersebar dan tidak repeatable. Hal ini utamanya disebabkan oleh kekurangan pada modul IP (Intellectual Property) FPGA yang digunakan, keterbatasan dari perangkat keras dan lunak dari FPGA itu sendiri, serta faktor intrinsik dari desain yang dibuat sehingga rawan terhadap metastability. Meskipun demikian, penurunan akurasi dari sensor dianggap tidak terlalu berdampak pada aplikasi sensor QCM untuk deteksi beban pada resolusi yang lebih besar, serta masih dapat digunakan dengan resolusi yang sangat baik pada frekuensi yang lebih rendah.

========================================================================================================================================

The Quartz Crystal Microbalance (QCM) sensor is a sensor that has an output in the form of a frequency change, so that in its operation it must use a circuit that can calculate the frequency. This study aims to implement a frequency counter with the reciprocal principle that
uses digital interpolation on a Field Programmable Gate Array (FPGA) to measure the frequency of the QCM sensor, and to test the accuracy and measurement speed of the frequency
counter. The counter created is expected to work to measure frequencies up to 10 MHz with an accuracy of 1 Hz and a sampling time lower than 1 second. The implementation process of the counter is carried out using an iterative experimental method assisted by an approach from the
results of a literature study. Testing the counter that has been created uses 2 methods, namely qualitative with the RTL simulation method and quantitative with the method of calculating the standard deviation of the signal generator and QCM output measurements so that it can measure the accuracy of the counter when working. The test results show that the counter can sample with a resolution of 250 Hz in 5ms for a 10 MHz input signal, but with a relatively wide
distribution of results with a standard deviation of around 500Hz. This represents a maximum sampling rate increase of 200% compared to the fastest method, but with a resolution of only 0.4% of the resolution of a conventional frequency counter and an accuracy of around 500Hz, which means the measurement results are very scattered and not repeatable. This is mainly due to shortcomings in the FPGA IP (Intellectual Property) module used, limitations of the FPGA
hardware and software itself, and intrinsic factors of the design that are made prone to metastability. However, the decrease in accuracy of the sensor is considered not to have a significant impact on the application of QCM sensors for load detection at higher resolutions, and can still be used with very good resolution at lower frequencies.

Item Type:	Thesis (Other)
Uncontrolled Keywords:	Counter, Reciprocal, QCM, Interpolasi, Digital, Interpolation
Subjects:	T Technology > TK Electrical engineering. Electronics Nuclear engineering > TK7895.G36 Field programmable gate arrays--Design and construction.
Divisions:	Faculty of Intelligent Electrical and Informatics Technology (ELECTICS) > Electrical Engineering > 20201-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User:	Raditya Eka Putra
Date Deposited:	27 Jul 2025 14:44
Last Modified:	27 Jul 2025 14:44
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/121772

Actions (login required)

View Item