Disusun oleh: 1.Eka Megy Wahono 2.Gagah Jalu P

Gambar 1 Blok diagram rangkaian pengukur suhu

Pada sistem ini program dimulai dengan membaca suhu plant, kemudian data yang dihasilkan sensor suhu berupa tegangan analog diperkuat dengan pengkondisian sinyal sebesar 3 kali. Hal ini dilakukan karena tegangan analog yang dihasilkan sensor suhu sangat kecil sehingga tidak dapat dibaca oleh ADC. lalu data analog yang telah diperkuat dengan pengkondisi sinyal tersebut dikonversi ke dalam bentuk data digital oleh ADC, selanjutnya menginput data digital tersebut ke sistem mikrokontroler AT89S51, Mikrokontroler akan diprogram menggunakan bahasa assembly dan untuk tampilan menggunakan seven segment, jika program pengambilan data suhu dihentikan maka proses pengambilan data suhu akan selesai dan program pengambilan data suhu akan melakukan proses pengambilan data suhu lagi jika program dimulai kembali.Gambar 2 Diagram alir sistem akuisisi data suhu

Pada rangkaian pengukur suhu ini penulis menggunakan IC LM 35 sebagai sensor suhu. Rangkaian sensor suhu dapat dilihat pada gambar berikut :

Gambar 3 Sensor suhu LM 35 Sensor suhu LM35 berfungsi untuk mengubah besaran fisis yang berupa suhu menjadi besaran elektris tegangan. Sensor ini memiliki parameter bahwa setiap kenaikan 1C tegangan keluarannya naik sebesar 10mV dengan batas maksimal keluaran sensor adalah 1,5 V pada suhu 150C. Pada perancangan kita tentukan keluaran adc mencapai full scale pada saat suhu 100C, sehingga saat suhu 100C tegangan keluaran transduser (10mV/C x 100C) = 1V. Dari pengukuran secara langsung saat suhu ruang, keluaran IC LM 35 adalah 0.3V (300mV ). Tegangan ini diolah dengan menggunakan rangkaian pengkondisi sinyal agar sesuai dengan tahapan masukan ADC.

Tabel 4 Tegangan keluaran IC LM 35SUHU 25C 30C 35C 37C 55C 60C TEGANGAN OUTPUT 250 mV 300 mV 350 mV 370 mV 550 mV 600 mV

Op-amp digunakan sebagai penguat tegangan. Untuk itu penulis menggunakan rangkaian penguat tegangan non-inverting menggunakan IC Op-amp (LM 741)). Pada penguat non-inverting ini penguatan yang diinginkan adalah sebesar 3 kali, maka pada saat vin = 1v, vout yang dihasilkan sebesar 3v, hal ini dikarenakan tegangan maksimum yang digunakan adalah 3v dan full scale keluaran adc pada saat suhu 100C, sehingga pada saat vin = 1v suhu yang didapat sebesar 100C, untuk mendapatkan penguatan sebesar 3 kali maka penulis menggunakan Rf = 20 kohm dan Ri = 10 kohm, rumus yang digunakan adalah sebagai berikut : Vout = ( Rf / Ri + 1 ). Vin

Gambar

Rangkaian penguat non-inverting

Pada perancangan alat ini ADC yang digunakan adalah ADC 0804 pada mode kerja free running. Rangkaian free running ADC 0804 ditunjukkan pada Gambar 6. Untuk membuat mode kerja ADC 0804 menjadi free running, maka harus diketahui bagaimana urutan pemberian nilai pada -RD dan -WR serta perubahan nilai pada INTR. Urutan pemberian nilai pada -RD , -WR perubahan nilai pada -INTR ditunjukkan pada Tabel 7

Gambar 6 Rangkaian ADC (Analog To Digital Converter )

Tabel 7 Pemberian nilai pada -RD dan -WR serta perubahan nilai pada INTR

Mode kerja free running ADC diperoleh jika -RD dan -CS dihubungkan ke ground agar selalu mendapat logika 0 sehingga ADC akan selalu aktif dan siap memberikan data. Pin -WR dan -INTR dijadikan satu karena perubahan logika -ITNR sama dengan perubahan logika pada -WR, sehingga pemberian logika pada -WR dilakukan secara otomatis oleh keluaran INTR. Dan Pin ADC yang digunakan sebagai jalur output ADC yaitu D0 D7 dihubungkan ke pin input mikrokontroler yaitu P1.0 P1.7, CLK R dan CLK In merupakan pin untuk merancang clock untuk kerja ADC, clock digunakan untuk merancang waktu siklus kerja pengkonversian pada ADC. Untuk membangkitkan clock ADC 0804 diperlukan rangkaian RC dengan nilai R = 10K dan C = 150pF sesuai rekomendasi pabrik frekuensi clock berkisar antara 100kHz 1460kHz dan dianjurkan 640 kHz.

Frekuensi clock dirumuskan sbb : fClock=1 / (1,1RC) Dengan R = 10K dan C = 150pF, akan didapat fClock = 1 / (1,1 x RC) = 1 / (1,1 x 10K x 150pF) = 606 kHz. Untuk ADC 0804 dengan jumlah bit sebesar 8 bit dan Vref = 3V maka resolusinya :

Sehingga untuk mendapatkan nilai digital diperoleh dengan rumus sebagai berikut :

Berikut data pengkonversiannya : Tabel 8 Konversi Analog ke DigitalVref/2 Vin(+) D7 0 3 Volt 0.48 0.99 1.5 V 1.98 V 2.49 V 3V 0 0 1 1 1 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 29 54 80 A9 D4 FF 41 84 128 169 212 255 0 D6 0 D5 0 Pin D0 D7 D4 0 D3 0 D2 0 D1 0 D0 0 Heksa Desimal Desimal

00

0

Data digital 8 bit dari ADC diambil oleh mikrokontroller melalui Port 1 ( P1.0 P1.7 dihubung dengan pin DB0 - DB7 pada ADC ). Sedangkan data masukan untuk penampil seven segment dikeluarkan melalui Port 0 ( P0.0 P0.7 ) Data yang diambil dari Port 1 ( P1.0 P1.7 ) harus dikalibrasi terlebih dahulu dengan program assembler, setelah dikalibrasi data tersebut akan menampilkan angka 0-100 pada seven segment, jika tidak diubah maka yang tertampil adalah angka 0-255. Pin X1 dan X2 merupakan pin untuk merancang clock untuk kerja Mikrokontroler, clock digunakan untuk merancang waktu siklus kerja pengkonversian pada mikrokontroler. frekuensi clock yang digunakan adalah sebesar 12 Mhz.

Gambar 9 rangkaian mikrokontroler AT89S51

Pada perancangan alat pengukur suhu ini tampilan menggunakan seven segment. Seven segment yang digunakan adalah tipe common anoda. Sehingga untuk menyalakan seven segment itu common kita hubungkan dengan vcc melalui transistor c9012 tipe pnp (untuk mengaktifkan transistor tersebut harus diberi logika 0 pada basisnya) dan tiap-tiap segmen (led) kita beri logika 0 untuk menyalakannya. pin yang digunakan mikrokontroler untuk mengirim data ke seven segment adalah pin 0 (p0.0 p0.6). sedangkan port untuk menyalakan basis pada ketiga transistor tersebut dihubungkan ke pin 2 ( pin2.0 pin2.2) pada mikrokontroler.

Gambar 10 rangkaian seven segment

Flowchart Programnya

Pada dasarnya prinsip kerja dari alat atau rangkaian ini, berfungsi sebagai alat pengukur suhu. Alat pengukur suhu ini hanya dapat digunakan pada suhu antara 0 -100C. hal ini dikarenakan komponen pendeteksi suhu hanya dapat beroperasi pada daerah itu. Sensor suhu berfungsi sebagai alat pendeteksi suhu. Yang akan digunakan sebagai input pada rangkaian penguat tegangan. Rangkaian penguat tegangan akan menguatkan tegangan yang dihasilkan sensor suhu sebesar 3 kali dan mengirimkannya ke dalam ADC (Analog To Digital Converter) alam bentuk sinyal analog.. ADC (Analog To Digital Coverter) akan mengubah sinyal analog tersebut ke dalam sinyal digital. Data digital tersebut akan diambil oleh mikrokontroller melalui Port 1 ( P1.0 P1.7 dihubung dengan pin DB0 - DB7 pada ADC). Sedangkan data masukan untuk penampil seven segment dikeluarkan melalui Port 0 ( P0.0 P0.7 ) Data yang diambil dari Port 1 ( P1.0 P1.7 ) dikalibrasi terlebih dahulu dengan program assembler, setelah dikalibrasi data tersebut kemudian diubah ke dalam bentuk desimal supaya tertampil angka 0-100 pada seven segment, jika tidak diubah maka yang tertampil adalah angka 0-255

Gambar 11 angkaian keseluruhan rangkaian pengukur suhu