SEMINAR NASIONAL IISDM TEKNOLOGI NUKLIRYOGYAKARTA, 21-22 DESEMBER 2006ISSN 1978-0176

RANCANGAN SISTEM TRANDUSER SUHU BERBASISMIKROPROSESOR Z80

SUDIONO

Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir - BATANJl. Babarsari Kotak Pos 6101 YKBB Yogyakarta 55281Telepon 0274-484085,489716, Faksimili 0274-489715

E-mail: sudiono@sttn-batan.ac.id

Abstrak

RANCANGAN SISTEM TRANDUSER SUHU BERBASIS MIKROPROSESOR Z80. Telah dibuat sistem

tranduser suhu berbasis mikroprosesor Z80. Sebagai sensor temperatur menggunakan sebuah diodaIN4148. Tegangan keluaran rangkaian tranduser dihubungkan ke PIO Z80 melalui antarmuka berupa ADCdan ditampilkan pada penampil MPF-I dengan dikendalikan oleh program secara terpisah. Dari hasilpengujian serta perhitungan dengan metode regresi linier diperoleh hasil kelinearan sebesar 98% dankesalahan 2%.

Kata-kata kunci: sistem tranduser suhu, mikroprosessor

Abstract

DESIGN SYSTEM OF TEMPERATURE TRANDUCER BASE ON Z80 MICROPROCESSOR. Have

been made system of temperature tranducer base on Z80 microprocessor. As temperature sensor use aIN4148 diode. Voltage output of tranducer circuit interfaced to PIO Z80 through ADC and displayed ofMPF-I with controlled by program separately. From result of examination and also the calculation withmethod of regresi linear obtained by result of linearity equal to 98% and error 2%

Keywords: temperature tranducer system, microprocessor

PENDAHULUAN

Terdapat banyak metode yangdikembangkan untuk mengukur suhu suatuobyek, diantaranya dengan menggunakanperangkat semikonduktor·[1] Perangkatsemikonduktor dapat digunakan untuk megukursuhu suatu obyek dengan respon yang baiktetapi mempunyai keterbatasan dalamjangkauannya. Untuk mengubah besaran suhuke besaran listrik (tegangan) dibutuhkan sebuahsensor dan rangkaian elektronik yangmembentuk sebuah tranduser. Dioda IN4148merupakan semikonduktor yang dapatdigunakan sebagai sensor suhu dengan akurasi2 mVjOe. Pada makalah ini dibahas tentangantarmuka tranduser suhu berbasismikroprosesor Z80 seperti ditunjukkan padaGambar 1 yang dapat dikembangkan sebagaisistem pemantau temperatur"

r----------------------------------,III

Ke PIO MPF·I

Gambar 1. Blok Diagram Sistem Tranduser Suhu

Rangkaian Tranduser :

Sebagai sensor suhu digunakan diodasilikon tipe IN4148 yang banyak dijumpai dipasaran dan mudah dipasang terpisah daribagian rangkaian lainnya. Dioda ini diberiprategangan maju seperti ditunjukkan padaGambar 2. Tegangan maju yang jatuh padadioda akan turun sekitar 2 mV untuk setiapkenaikan suhu sebesar 1°C. Karena koefisiensuhu negatif ini tetap konstan tanpa dipengaruhisuhu ruangan yang sebenarnya, maka skala

Sudiono 303 Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir- BATAN

rangkaian tranduser tersebut akan linier.Tegangan referensi untuk ICI diberikan olehIC2 melalui R5 dan PI. Variasi tegangan majuyang jatuh pada dioda sebagai hasil dari

SEMINAR NASIONAL IISDM TEKNOLOGI NUKLIR

YOGYAKARTA, 21-22 DESEMBER 2006ISSN 1978-0176

perubahan suhu menyebabkan keluaran ICIberubah. [2,4] Apabila suhu turon tegangan jatuhpada dioda akan bertambah sehingga tegangankeluaran rangkaian akan naik.

Gambar 2. Rangkaian Tranduser Suhu

Analog to Digital Converter (ADC)

ADC merupakan rangkaian yangberfungsi untuk mengubah sinyal analogmenjadi sinyal digital seperti ditunjukkan padaGambar 3. Beberapa cara pengubahan sinyalanalog menjadi sinyal digital diantaranyaadalah successive approximations. Cara inisering digunakan dengan mikroprosesor, karenamempunyai kecepatan tinggi, resolusi tinggidan harganya relatif murah·[5]

Sistem tranduser suhu berbasis

Mikroprosesor Z80 terdiri atas perangkat kerasdan perangkat lunak. Metode pengerjaanadalah sebagai berikut :

Rancangan Perangkat Lunak [3]

1. Membuat rancangan perangkat lunak untukZ80 PIa berupa diagram alir sepertiditunjukkan pada Gambar 4.

2. Membuat program dalam bahasa rakitanseperti ditunjukkan pada lampiran 1.

3. Memasukkan program dalam bentukbahasa mesin ke mikroprosesor Z80kemudian dijalankan.

WR0001020304050607INT

vcc

Vrefl2Vill+GlKR

IC

gild

R

c

2. Membangun rangkaian ADCditunjukkan pada Gambar 3.

3. Menghubungkan sistemditunjukkan pada Gambar 1.

METODE

seperti

seperti

Gambar 3. Rangkaian ADC

Rancangan Perangkat Keras

1. Membangun rangkaian tranduser suhuseperti ditunjukkan pada Gambar 2.

Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir- SATAN 304 Sudiono

SEMINAR NASIONAL IISDM TEKNOLOGI NUKLIR

YOGY AKARTA, 21-22 DES EMBER 2006ISSN 1978-0176

• JNISIALISASI PORT A SBG M.4.SUKAc\'

• 111SHLISASI PORT B SBG MASUKA,\' DA1\' KEWARAN

KONVERSI DATA MENJADI BCD

Tabell Hasil Pengukuran Suhu Air

Termometer

CacahTermometerCacah

(0G)

MPF-1(0G)MPF-1

0

16155113

10

15760107

15

1526599

20

1507093

25

1477585

30

1458078

35

1398570

40

1379063

45

1339554

50

12610050

Y = A + BX

(1)

(2)

untuk100°C.digital.adalah

Tabel2. Harga X, Y, XY, X2, dan y2

dengan X adalah suhu air dalam satuan °c, danY adalah cacah MPF-1. Harga X, Y, XY, X2,

dan y2 selengkapnya seperti ditunjukkan padaTabel 2.

Berdasarkan Persamaan (2), (3), dan (4)diperoleh A = 175,75, gradien (B) = -1,2, dankoefisien korelasi (r) = -0,98, sehingga dapatdikatakan bahwa antarmuka tranduser suhu inimempunyai linieritas sebesar 98 % dankesalahan 2% serta respon berbanding terbalik.Setiap kenaikan suhu 5°C cacahan turonsebesar 6 cacah. Grafik hubungan antara cacahmikroprosesor Z80 versus perubahan suhuditunjukkan pada Gambar 5 dengan persamaangaris Y = A + BX adalah 175,75 + (-1,2)X =175,75 -1,2X

HASIL DAN PEMBAHASAN

Unjuk ketja peralatan diujimengukuran suhu air dari O°C s.d.Sebagai acuan digunakan termometerLangkah-Iangkah pengukuran suhusebagai berikut :1. Memasukkan sensor suhu (dioda IN4148)

ke dalam es yang sedang mencair.2. Menera rangkaian agar pada suhu O°C

tegangan keluaran rangkaian tranduser 0Volt.

3. Mengukur dan mencatat hasil pengukuransuhu yang ditunjukkan oleh termometerdigital dan mikroprosesor.

4. Menaikkan suhu menjadi 5°C dengan caradipanaskan kemudian mencatat hasilpengukuran yang ditunjukkan olehtermometer digital dan mikroprosesor.

Setelah dilakukan uji unjuk kerjakemudian dilakukan pengolahan data untukmengetahui linieritas alat terhadap perubahansuhu menggunakan metode regresi linier sepertiditunjukkan pada Persamaan (1), (2), (3), dan(4). Hasil pmgukuran suhu air dapat dilihatpada Tabel1.

A = _L_Y_-_B.L_Xn

Koefisien korelasi

x yXyX2Y2

0

161 0025921

10

157157010024649

15

152228022523104

20

150300040022500

25

147367562521609

(3)

Sudiono 305 Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir- SATAN

30 145436090021025

35

1394865122519321

40

1375480160018769

45

1335985202517689

50

1266300250015876

55

1136215302512769

60

1076420360011449

65

99643542259801

70

93651049008649

75

85637556257225

80

78624064006084

85

70595072254900

90

63567081003969

95

54513090252916

100

505000100002500

LX

LY=LXYLXLY2=

2259=974502=71725=280725

1045180

~ 120

""IJ GO

0

~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~Suhu air (Celdus)

Gambar 5. Grafik Suhu Air vs Cacah MPF-l

KESIMPULAN :

Setelah dilakukan pengujian danpembahasan terhadap rancangan sistemtranduser suhu berbasis rnikroprosesor Z80maka dapat disimpulkan bahwa sistemtranduser suhu berbasis mikroprosesor Z80 ini

SEMINAR NASIONAL IISDM TEKNOLOGI NUKLIR

YOGYAKARTA, 21-22 DESEMBER 2006ISSN 1978-0176

mempunyai linieritas 98% dan kesalahan 2%serta responnya berbanding terbalik.

DAFTAR PUSTAKA

SUMARSONO, 1989. "Pembuatan perala tanmonitor temperatur dan ke1embaban udara (T,RH), PATN-BATAN, Yogyakarta.

HUGHES FREDRICK W., 1990 Panduan Op-amp,Gramedia, Jakarta.

SUTRISNO , Teknik Mikroprosesor, Majalah ElexNo.8, 9 dan 12, Gramedia, Jakarta

1. BORGMAN, 1985, Termometer Linier, 301Rangkaian Elektronika, Gramedia, Jakarta,.

ANONIM, 1985, ADC, Majalah Elektron, No. 28,1985, HME, Handung.

TANYAJAWAB

Pertanyaan :

1. Jangkauan penggunaan (range) transducertersebut ?

2. Apa aplikasi dari alat ini ? (mulyono,Bapaten)

Jawaban :

1. Jangkauan tranducer adalah ± 0-300°C.2. Implementasi/aplikasinya adalah untuk

mengukur suhu lingkungan dan untukmemanfaatkan fasilitas I/O.

LAMPIRAN 1 .

Program PIOAddr

MachineLabelOpcodeOperand Comment

Language 197A

3E4F LOA,4FInis.portA sbg masukan

197C

0382 OUT(82),A

197E

3ECF LOA, CFInis.portB sbg masukan

1980

0383 OUT(83),A dan keluaran

1982

3E01 LOA,01kontrolbitkeluar 0, masuk 1

1984

0383 OUT(83),A (portB).

1986

3E97 LOA,97kontrolinterupsiportB

1988

0383 OUT(83),A

198A

3EFE LOA,FE tutupi(mask) bitAO

198C

0383 OUT(83),A

198E

3E8E LOA,8EAktitkanCPU melalui PIO

1990

0383 OUT(83),A

1992

FB EIAktitkaninterupsiCPU

1993

OB80 INA, 80 Ambil data

Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir- BATAN

306Sudiono

SEMINAR NASIONAL IISDM TEKNOLOGI NUKLIRYOGY AKART A, 21-22 DESEMBER 2006ISSN 1978-0176

1995

32021B LDHL, 1B02Simpan data di 1B021998

CDB019 CALL19BO19BO ala mat prog. konversi199B

0021001 LDIX,1AOOA 199F

CD2406 CALLSCAN1

19A2

C39319 CALL199319BO

F5 PUSHAFSelamatkan isi register AF19B1

C5 PUSHBCSelamatkan isi register BC19B2

05 PUSHDESelamatkan isi register DE19B3

E5 PUSHHLSelamatkan isi register HL19B4

DDE5 PUSHIXSelamatkan isi register IX19B6

21041B LDHL, 1B04HL sebagai penunjuk alamat19B9

0604 LDB,04 Display buffer diisi 0019BB

3600SIAP1LD(HL),OO19BD

23 INCHL19BE

10FB DJNZSIAP1

19CO

OE18 LDC,18 C jumlah bit biner19C2

21021BBCD3LDHL,1B02Alamat biner 1B02 - 1B0419C5

0603 LDB,03 B jumlah byte biner19C7

AF XORA Bersihkan flag19C8

CB16BCD1RL(HL) Puter biner ke kiri19CA

23 INCHL

19CB

10FB DJNZBCD1Teruskan hingga 2 byte19CD

0603 LDB,03 B jumlah byte BCD19CF

7EBCD2LDA, (HL)Alamat BCD 1B05 - 1B071900

8F ADCA,A1901

27 OMAkumulator jadi decimal1902

77 LD(HL), A Simpan kembali1903

23 INCHL Alamat berikutnya1904

10F9 DJNZBCD2Teruskan hingga 2 kali1906

00 DECC Bit berikutnya1907

20E9 JRNZ, BCD3Teruskan hingga 16 bit1909

11051 B LDDE, 1B05DE penunjuk alamat BCD19DC

21001A LDDL,1AOO7segmen di 1AOO- 1A0519DF

0602 LDB,02 B jumlah byte BCD19E1

1ASEGMLDA, (DE)19E2

CD7806 CALL0678 Panggil HEX7SG19E5

13 INCDE Byte berikutnya19E6

10F9 DJNZSEGMTeruskan hingga 2 byte19E8

DDE1 POPIXAmbil kembali isi register19EA

E1 POPHL19EB

01 POPDE

19EC

C1 POPBC

19ED

F1 POPAF19EF

C9 RET

P1 = P2

= 1kLAMPIRAN 2.

C1= 100 pF01

= IN4148

Daftar komponen rangkaian termometer

IC1= LM 741IC2

= LM 723

R1

=47k Tr= BC547

R2

= 820R3 = R4

= 100kR5

=2k7R6

= 10kR7

=4k7R8

= 1k

Sudiono 307 Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir- BATAN

LAMPlRAN 3. DAFTAR KOMPONEN

RANGKAIAN ADC

R= 10k

C= 150pFIC = ADC0804

LAMPIRAN 4.

Tabel Fungsi P2

SEMINAR NASIONAL II

SDM TEKNOLOGI NUKLIR

YOGY AKARTA, 21-22 DESEMBER 2006ISSN 1978-0176

No. Pin

1

2

345678910111213141516171819

20

SinyalNC

NC

NC

NCNC

NC

PA7

PA6

PA5

PMGND

PA3

PA2

PA1

PAO

ASTB

BSTB

ARDY

BRDY

NC

No. Pin

21

22

23

24

2526

2728

29

30

3132

3334

3536

37

38

39

40

SinyalPBO

PB1

PB2

PB3PB4

PB5

PB6

PB7

NC

GND

CKlTRGO

CKlTRG1

CKlTRG2

CKlTRG3

ZCfTOO

ZCfT01

ZCfT02

PIOIEOCTC lEI

NC

Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir- BATAN 308 Sudiono