FIELD DIGITIZER UNIT ( FDU ) SERCEL SN408XL

FDU hidup ketika menerima tegangan dari power supply. FDU mengubah data analog yang diterima dari geophone menjadi digital dan mengirim data tersebut ke LAUL atau LAUX untuk diproses dan dikirim ke CM408. Pada FDU terdapat sebuah ADC dengan menggunakan metode sigma delta converter dengan frekuensi 256 kHz. Output FDU 24 bits pada frekuensi 4 kHz (pada sample rate 0,25 ms). Satu FDU dikoneksikan dengan satu input geophone. Konfigurasi yang biasa digunakan adalah terdapat empat FDU dalam sebuah kabel link.

FUNGSI FDU
FDU mempunyai beberapa fungsi, yaitu:
1. Menerima perintah dari Line Acquisition Unit (LAU)
2. Me-repeat data
3. Mengubah sinyal seismik dari geophone menjadi digital, menerima dan mengirim data digital
4. Menghasilkan sinyal tes analog
5. Memberikan informasi ID yang tersimpan dalam EEPROM memory
6. Memberikan sensor fault melalui LED 


SPESIFIKASI FDU 408
Beberapa spesifikasi FDU antara lain:
1. Satu buah FDU mengkonsumsi daya sebesar 140 mW
2. Tegangan operasional 27 – 50 V DC
3. Satu buah FDU memiliki berat 415 gram
4. FDU dengan kabel, panjang 55 m, memiliki berat 2,89 kg
5. Distorsi: -110 dB typical; -103 dB minimum
6. Interval antar FDU dapat mencapai 75 m
7. Kedap air:
- 1m dengan standard cable (ST)
- 15 m dengan submersible cable (WPSR) 

SPESIFIKASI KABEL LINK FDU 408
1. Dalam 1 channel terdapat satu FDU
2. Dalam satu link terdapat 1 sampai 60 FDU, (48 FDU dengan interval 55 m)
3. Interval FDU dapat mencapai 75 m
4. Tipe konektor sensor FDU adalah KCK
5. Tipe kable: standard cable (ST) & submersible cable (WPSR)








FUNGSI BOARD FDU 408
FDU board mempunyai lima fungsi utama, yaitu:
1. power supply: menghasilkan tegangan 6,3 V untuk bagian analog dan 2,7 V untuk bagian digital.
2. FDU Interface: mempertajam sinyal dan mensinkronisasi FDU
3. FDU COM:mengatur komunikasi dengan LAUL, proses data
4. Sigma Delta: mengubah sinyal analog dari geophone menjadi digital. Juga terdapat DAC yang dikontrol oleh LAUL atau LAUX untuk melakukan field test dan instrument test.
5. EEPROM: dikontrol oleh FDU COM, tempat menyimpan indentitas FDU dan parameter kalibrasi.


INISIALISASI FDU 408
Ketika FDU dinyalakan, inisalisasi secara otomatis dilakukan dalam empat tahap:
1. Sinkronisasi clock: FDU Interface disinkronisasi dengan clock data pada frekuensi 8,192 MHz.
2. Aligment: FDU-COM mendeteksi awal dari data frame.
3. Orientation phase: untuk memilih bgian yang aktif dan pasif.
4. Inisialisasi tes: field test dari string geophone dan instrument test. 


ANALOG TO DIGITAL CONVERTER ( ADC )

A. ADC konvensional

Setiap ADC akan mengambil nilai dari sinyal analog pada waktu t dan mengubahnya menjadi nilai digital. Hal tersebut juga akan dilakukan pada t+1 dan seterusnya.

Analog-to-Digital Converter

B. Efek Aliasing

Efek aliasing terjadi karena frekuansi sinyal maksimum fmax lebih besar dari ½ frekuensi sampel fs. untukmenghindari efek aliasing maka frekuensi sampel fs harus dua kali lebih besar daripada frekuensi sinyal maksimum fmax. Apabila efek aliasing terjadi maka kita tidak dapat mengetahui frekuensi sinyal yang sebenarnya.

Sampling yang benar, fs > 2fmax

Gambar diatas adalah contoh sampling yang benar. Dimana frekuensi sampling fs lebih besar dari dua kali frekuensi sinyal maksimum fmax, fs > 2fmax.

Sampling yang menyebabkan efek aliasing, fs <2fmax>

Gambar diatas adalah contoh aliasing. Sinyal yang dihasilkan tidak sama dengan sinyal aslinya. Sinyal yang dihasilkan akan seperti gambar di bawah.

Bentuk sinyal yang dihasilkan akibat terjadinya efek aliasing

C. Quantisation error

Quantisation error

Quantisation error terjadi karena proses pengubahan sinyal dari analog ke digital. Besarnya Quantisation error bergantung pada jumlah bit yang digunakan untuk menunjukkan nilai sinyal, semakin banyak bit yang digunakan maka nilai quantisation error akan semakin kecil. Jika kita manambah satu bit maka error akan berkurang menjadi setengahnya.

SERCEL SIGMA DELTA CONVERTER 


                     Skema Sigma Delta Converter

Sinyal digital yang dihasilkan oleh ΔΣ adalah sinyal digital satu bit yang dilewatkan pada line serial. Oleh karena itu dibutuhkan sebuah Digital Sinyal Processing (DSP) untuk mengubah sinyal digital serial tersebut menjadi paralel 24 bit.

Rangkaian Sigma Delta Converter

Di differential amplifier besarnya tegangan input Vin dikurangi dengan tegangan referensi ± Ref (nilai ± Ref diperoleh dari D/A conveter).
V1 = Vin ± Ref

Integrator memberikan sebuah sinyal (V2) yang proporsional dengan variasi nilai V1.

V2(p) = V1(p) + V2(p-1)

Komparator memberikan nilai +1 atau -1, tergantung pada nilai yang diperoleh dari V2.

Jika V2 > 0 maka Vout = +1
Jika V2 < 0 maka Vout = +1

DAC memberikan sinyal +/-Ref tergantung pada nilai yang diberikan oleh Vout.

Jika Vout > 0 maka V3 = - Ref
Jika Vout < 0 maka V3 = + Ref

Dengan mengasumsikan Vin = +0,6 Volt dan Vref = -1 Volt, berikut ini adalah encoding sequence yang dihasilkan:

Tabel di atas menunjukkan input tegangan 0,6 Volt yang diubah menjadi sinyal digital 5 bit sequence:

1 1 -1 1 1

Sequence ini mudah untuk di-decode: langkah 1, 2, 3, 4, 5 menghasilkan sebuah representasi digital dari sinyal input. Untuk mengekstrasi nilainya kita hanya harus mencari nilai rata-ratanya.