LAPORAN PERCOBAAN RANGKAIAN SENSOR SUHU LM35
I . tujuan -
Mahasiswa dapat mengetahui kegunaan dan penggunaan alat pengatur suhu lm35
-
Mahasiswa dapat membuat dan merakit sendiri rangkaian alat pengatur suhu lm35
-
Mahasiswa dapat menggunakan ISIS dan Ares pada software Proteus
II. Dasar Teori Perakitan Sensor Suhu
Dalam perakitan sensor suhu ada 3 langkah yang dijalankan yang pertama pengujian karakteristik sensor LM35, perancangan dan pengujian sensor suhu. Uji karakteristik sensor LM35 dilakukan dengan cara memberikan tegangan sebesar 5 Volt pada LM35, kemudian pin keluaran LM35 dihubungkan ke multimeter untuk mengetahui tegangan yang dihasilkan dari pemberian suhu pada LM35 dengan cara pemberian es dan solder. Pengujian karakteristik dari LM35 adalah untuk mengetahui kecenderungan secara fisis dari sensor LM35. Berikut ini adalah Gambar 2 blok diagram uji karakteristik sensor LM35. Sensor LM35 memiliki kelebihan-kelebihan diantaranya dapat terkalibrasi langsung dalam celcius, sehingga akan memudahkan perancangan pendeteksi suhu ruangan. Tegangan suplai (Vs) LM35 adalah sebesar 5 Volt dengan harapan respon ideal LM35 akan menghasilkan o
kenaikan suhu 1 C yang memiliki perubahan tegangan setiap kenaikannya sebesar 10 mVolt. o
o
Pada penelitian ini ditentukan jangkauan suhu pengukuran antara 0 C sampai 128 C. Dengan demikian maka tegangan keluaran dari LM35 pada penelitian ini adalah : 128°C / 1°C x 10 mV = 1,28 V Dari perhitungan di atas maka dapat diketahui bahwa tegangan untuk mencapai kisaran o
suhu antara 0 – 128 C adalah 0 – 1,28 Volt dan tegangan yang diberikan pada LM35 sebesar 5 volt, untuk memindahkan daya ke beban agar bisa maksimal maka ditambahkan resistor sebesar 75 Ohm dan kapasitor sebesar 1 µF. Berikut ini adalah gambar dari rangkaian sensor LM35.
Perakitan ADC 0804
Dalam penelitian ini merupakan pengukuran dengan sistem digital sehingga diperlukan sebuah pengubah sinyal analog (ADC) yang merupakan keluaran sensor yang channel in (+). Agar dapat diubah menjadi sinyal digital maka perlu ditentukan spesifikasi ADC yang diperlukan untuk pengukuran suhu dan intensitas cahaya. Hal ini dapat ditentukan secara teoritis dengan menghitung jumlah perubahan bit yang dibutuhkan, yaitu dengan membagi jangkauan pengukuran dengan resolusi pengukuran. Perhitungan tersebut adalah sebagai berikut, terdapat pada persamaan.
Pada sensor suhu jumlah perubahan bit sebanyak 128 kali, sehingga ADC yang n
dibutuhkan minimal 2 perubahan bit, n merupakan jumlah keluaran digital dari ADC. Dengan demikian ADC yang digunakan mempunyai 8 bit. Untuk mengetahui data suhu yang ditampilkan pada setiap bit-nya yaitu dengan cara sebagai berikut :
Pada dasarnya ADC0804 tidak dapat mengkonversi secara terus-menerus, sehingga untuk pemecahan masalah ini maka nilai masukan ADC ditahan agar tetap selama melakukan sebuah pengkonversian, sehingga ADC0804 ini dapat bekerja dengan melakukan pengkonversian secara terus-menerus ( free running). Untuk membuat mode kerja free running maka harus diketahui terlebih dahulu bagaiman urutan pemberian nilai pada pin RD dan WR serta perubahan nilai pada INTR.
Sistem Minimum Mikrokontroler
Mikrokontroler merupakan komponen utama yang mengendalikan seluruh sistem. Mikrokontroler yang digunakan pada penelitian ini adalah mikrokontroler keluaran Atmel dengan seri AT89S52. Seri ini merupakan varian baru dari keluarga AT89C51 yang mengalami perubahan prosedur pengisian program. Pada seri ini memiliki fasilitas ISP
(In System
Programming) yang tidak dimiliki pada seri sebelumnya. Fasilitas ini memungkinkan
pengubahan isi program walaupun sistem sedang berjalan.Untuk bekerja dengan mikrokontroler ini diperlukan beberapa komponen tambahan yang sering disebut dengan sistem minimum. Syarat-syarat tersebut antara lain, Komunikasi Mikrokontroler dan HP
Untuk berkomunikasi antara mikrokontroler dan HP diperlukan fasilitas komunikasi serial dengan model UART dengan kecepatan 19200 Bps untuk jenis HP Siemens M35. Kecepatan ini akan bervariasi tergantung dari jenis HP yang digunakan. Tingkatan tegangan yang digunakan adalah RS232. Sementara itu mikrokontroler hanya menyediakan fasilitas komunikasi serial UART dengan pin TX, dan Rx dengan tingkat tegangan RS232. Untuk itu diperlukan sebuah sistem adapter yang mampu mengubah tingkat tegangan TTL ke tingkat RS232. Pada HP Siemens M35 terdapat konektor untuk berkomunikasi dengan piranti luar. Biasanya konektor ini mampu diakses dengan kabel data serial. Umumnya kabel data sudah dilengkapi dengan konverter RS232 untuk itu mikrokontroler memerlukan piranti tambahan yaitu modul konverter dari TTL ke RS232. III. Langkah percobaan Untuk memudahkan penelitian yaitu dengan cara membagi rangkaian menjadi beberapa blok atau bagian. Berikut ini adalah blok rangkaian yang akan dirakit dan diteliti. 1. Perakitan sensor suhu 2. Perakitan ADC 0804
3. Sistem minimum mikrokontroler 4. Penampil LCD 5. Rangkaian keseluruhan 6. Perancangan program IV. Alat dan Bahan Percobaan 1. Perangkat komputer beserta software Proteus 2. Pcb 3. Solder , Timah , dan Penyedot timah 4. Hasil Print gambar layout rangkaian 5. Setrika listrik 6. Kertas pasir 7. Pulpen Sowman Permanen 8. Komponen yg akan dipasang pada PCb Komponen yang dibutuhkan : -
Sensor suhu Lm35
-
ADC0804
-
AT89C52
-
MAX232
-
CONECTOR MAX232
-
CONECTOR IC 8X, 4X dan 20x
-
Resistor
-
Capasitor
-
Lcd lm16
-
Crystal
V. Gambar Rangkaian Sensor suhu lm35
Rangkaian ADC0804
Rangkaian Mikrokontroler AT89C52
Rangkaian RS232 dan Rangkaian Conector RS232
VI. Langkah Kerja -
Membuat Skema Rangkaian pada software Proteus ( ISIS )
-
Membuat Layout Rangkaian pada software Proteus ( ARES )
-
Print hasil Layout Rangkaian dan mensablon hasil print pada PCB
-
Melarutkan hasil sablon pcb dengan larutan ferit
-
Membuat lubang dudukan kaki komponen pada PCB menggunakan Bor tangan
-
Memasang/menyolder kaki-kaki komponen menurut dudukan masing-masing komponen.
-
Menanamkan/embedded program pada mikrokontroler AT89C52
-
Mencoba rangkaian dan menganalisanya .
VII. Analisa -
Mengaitkan hasil tampilan LCD terhadap program
-
Menjelaskan mekanisme penunjukan data ADC (0-255) menjadi satuan °C (0°-100°)
Sebelum menganalisa lebih jauh hasil praktikum ini, mari kita perhatikan hasil praktikum tersebut pada tabel dibawah ini :
Suhu terukur
Keluaran ADC
Data
Tampilan
ADC
LCD (°C)
D8
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
0
0
0
0
0
0
0
0
1
000
000
5
0
0
0
0
1
1
0
1
013
005
10
0
0
0
1
1
0
1
0
026
010
15
0
0
1
0
0
1
1
1
039
015
20
0
0
1
1
0
1
0
0
052
020
25
0
1
0
0
0
0
0
0
064
025
30
0
1
0
0
1
1
0
1
077
030
35
0
1
0
1
1
0
1
0
090
035
40
0
1
1
0
0
1
1
1
103
040
45
0
1
1
1
0
1
0
0
116
045
50
1
0
0
0
0
0
0
0
128
050
55
1
0
0
0
1
1
0
1
141
055
60
1
0
0
1
1
0
1
0
154
060
65
1
0
1
0
0
1
1
1
167
065
70
1
0
1
1
0
0
1
1
179
070
(°C)
75
1
1
0
0
0
0
0
0
192
075
80
1
1
0
0
1
1
0
1
205
080
85
1
1
0
1
1
0
1
0
218
085
90
1
1
1
0
0
1
1
1
231
090
95
1
1
1
1
0
0
1
1
243
095
100
1
1
1
1
1
1
1
1
255
100
Dari hasil praktikum yang tercantum pada tabel diatas dapat dilihat bahwa semakin besar suhu yang terukur maka semakin besar pula data ADC yang ditampilkan. Pada suhu terukur 0°C tidak saya jelaskan panjang lebar karena data ADC maupun tampilan dalam celcius-nya adalah nol. Akan lebih mudah dipahami bila data ADC dan tampilan data dalam derajatnya bukan nol. Lagipula, proses kerja programnya sama saja, hanya suhu terukurnya yang berbeda.
-
Pada suhu terukur 5°C 5°C
Pada suhu ini, nilai data ADC-nya adalah 013, dan tampilan ke LCD dalam bentuk celcius adalah 005°C.
0
berfungsi sebagai ratusan
0
berfungsi sebagai puluhan
5
berfungsi sebagai satuan
Mov
DPTR,#ratusan
Mov
A,DataADC
Movc A,@A+DPTR Mov
32H,A
Pada program ini diketahui bahwa nilai #ratusan adalah 0307H dan data ADC adalah 013. Nilai #ratusan tsb di-copy-kan ke DPTR dan data ADC di-copy-kan ke akumulator. Selanjutnya dilakukan penjumlahan antara A dan DPTR sehingga : A= 013+0307H = DH+0307H = 0314H
Selanjutnya nilai akumulator yang diperoleh dari penjumlahan tersebut disimpan di dalam 32H, nilai yang disimpan inilah yang akan berfungsi sebagai angka ratusan dan ditampilkan pada LCD dalam bentuk derajat. Pada suhu terukur ini, nilai ratusannya adalah 0, nilai ratusan (0) tersebut disimpan pada 32H. Untuk tampilan nilai puluhan, programnya adalah sebagai berikut :
mov
DPTR,#puluhan
mov
A,DataADC
movc A,@A+DPTR mov
31H,A
Nilai #puluhan disini adalah 0207H dan data ADC adalah 013, proses selanjutnya sama dengan yang sudah dijabarkan diatas, sehingga : A= 013+0207H = DH+0207H = 0214H Selanjutnya nilai akumulator yang diperoleh dari penjumlahan tersebut disimpan di dalam 31H, nilai yang disimpan inilah yang akan berfungsi sebagai angka puluhan dan ditampilkan pada LCD dalam bentuk derajat. Pada suhu terukur ini, nilai puluhan juga 0, nilai puluhan (0) tersebut disimpan pada 31H. Untuk tampilan nilai puluhan, programnya adalah sebagai berikut :
mov
DPTR,#satuan
mov
A,dataADC
movc A,@A+DPTR MOV 30H,A
Nilai #satuan disini adalah 0107H dan data ADC adalah 013, proses selanjutnya juga sama dengan yang sudah dijabarkan diatas, sehingga : A= 013+0107H = DH+0107H = 0114H
Selanjutnya nilai akumulator yang diperoleh dari penjumlahan tersebut disimpan di dalam 31H, nilai yang disimpan inilah yang akan berfungsi sebagai angka satuan dan ditampilkan pada LCD dalam bentuk derajat. Pada suhu terukur ini, nilai satuannya adalah 5, nilai satuan (5) tersebut disimpan pada 30H. Dari program diatas diperoleh : Ratusan (32H) : 00H Puluhan (31H) : 00H Satuan (30H) : 05H
Nilai perolehan tersebutlah yang ditampilkan ke LCD dalam bentuk derajat. Jadi ketika program dijalankan, data yang ditampilkan berubah menjadi bentuk derajat tidak lagi dalam bentuk data ADC.
Untuk penunjukan ke LCD, berikut adalah programnya :
mov
R1,#0CCH
acall
Write_inst
mov
A,30H
add
A,#30H
mov
R1,A
acall
write_data
memesan tempat di kolom 15 baris 2
nilai satuan
Selanjutnya, #0CCH di-copy-kan ke Register 1(R1), lalu nilai satuan (5) yang sudah disimpan pada 30H tadi dipanggil lagi dengan perintah ACALL, Nilai tersebut di-copy ke akumulator. Setelah itu #30H ditambahkan ke akumulator, dan hasilnya di-copy-kan ke Register 1 (R1). Selanjutnya hasil tersebut dipanggil lagi dengan perintah ACALL sehingga nilai satuan tadi ditampilkan ke LCD.
Berikut ini adalah ilustrasi tampilan pada LCD : 0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
A
B
C
5
D
E
°
F
C
Bilangan C pada #0CCH menunjukkan kolom tempat angka 5 (satuan) ditampilkan, dan barisnya adalah baris ke-dua. Jadi tampilan angka satuannya adalah pada kolom ke-C dan baris ke- 2.
mov
R1,#0CBH
acall
write_inst
mov
A,31H
add
A,#30H
mov
R1,A
acall
write_data
memesan tempat di kolom 14 baris 2
nilai puluhan
Selanjutnya, #0CBH di-copy-kan ke Register 1(R1), lalu nilai puluhan (0) yang sudah disimpan pada 31H tadi dipanggil lagi dengan perintah ACALL, Nilai tersebut di-copy ke akumulator. Setelah itu #30H ditambahkan ke akumulator, dan hasilnya di-copy-kan ke Register 1 (R1). Selanjutnya hasil tersebut dipanggil lagi dengan perintah ACALL sehingga nilai puluhan tadi ditampilkan ke LCD. Berikut ini adalah ilustrasi tampilan pada LCD : 0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
A
B
C
D
0
5
°
E
F
C
Bilangan B pada #0CBH menunjukkan kolom tempat angka 0 (puluhan) ditampilkan, dan barisnya adalah baris ke-dua. Jadi tampilan angka puluhannya adalah pada kolom ke-B dan baris ke- 2. mov
R1,#0CAH
acall
write_inst
mov
A,32H
add
A,#30H
mov
R1,A
acall
write_data
memesan tempat di kolom 13 baris 2
nilai ratusan
Selanjutnya, #0CAH di-copy-kan ke Register 1(R1), lalu nilai ratusan (0) yang sudah disimpan pada 31H tadi dipanggil lagi dengan perintah ACALL, Nilai tersebut di-copy ke akumulator. Setelah itu #30H ditambahkan ke akumulator, dan hasilnya di-copy-kan ke Register 1 (R1). Selanjutnya hasil tersebut dipanggil lagi dengan perintah ACALL sehingga nilai ratusan tadi ditampilkan ke LCD. Berikut ini adalah ilustrasi tampilan pada LCD : 0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
A
0
B
0
C
5
D
°
E
F
C
Bilangan A pada #0CAH menunjukkan kolom tempat angka 0 (ratusan) ditampilkan, dan barisnya adalah baris ke-dua. Jadi tampilan angka ratusannya adalah pada kolom ke-A dan baris ke- 2. Pada suhu terukur lainnya, proses dan cara kerja programnya juga sama. Hanya saja yang membedakan adalah angka yang ditampilkan pada LCD, karena berbeda suhu terukurnya maka berbeda pula nilai yang ditampikan pada LCD.
VIII. Kesimpulan Pada dasarnya prinsip kerja dari alat atau rangkaian ini, berfungsi sebagai alat pengukursuhu. Alat pengukur suhu ini hanya dapat digunakan pada suhu antara 0º - 100ºC. hal ini dikarenakankomponen 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) dalam bentuk sinyal analog..
