Termometer

  1.TUJUAN

- Mengetahui tentang aplikasi termometer menggunakan ADC
- Mengetahui prinsip kerja aplikasi termometer menggunakan ADC
- Mensimulasikan Rangkaian aplikasi termometer menggunakan ADC

 

 2. ALAT DAN BAHAN 

- Sensor Suhu LM35

Sensor suhu LM35 adalah komponen elektronika yang memiliki fungsi untuk mengubah besaran suhu menjadi besaran listrik dalam bentuk tegangan. Sensor Suhu LM35 yang dipakai dalam penelitian ini berupa komponen elektronika elektronika yang diproduksi oleh National Semiconductor. LM35 memiliki keakuratan tinggi dan kemudahan perancangan jika dibandingkan dengan sensor suhu yang lain, LM35 juga mempunyai keluaran impedansi yang rendah dan linieritas yang tinggi sehingga dapat dengan mudah dihubungkan dengan rangkaian kendali khusus serta tidak memerlukan penyetelan lanjutan.

- Resistor

Resistor merupakan salah satu komponen elektronika pasif yang berfungsi untuk  membatasi arus yang mengalir pada suatu rangkaian dan berfungsi sebagai teminal antara dua komponen elektronika. Tegangan pada suatu resistor sebanding dengan arus yang melewatinya (V = I.R).

-         ADC0804

ADC 0804 merupakan salah satu Analog to Digital Converter yang banyak digunakan untuk menghasilkan data 8 bit. Dengan metode pengukur aras tegangan sampling dan mengubahnya ke dalam sandi biner menggunakan metode pengubahan dengan tipe pembanding langsung atau successive approximation.

-          Kapasitor

Kapasitor adalah salah satu jenis elektronika yang memiliki kemampuan menyimpan arus listrik selama batas waktu tertentu.

-          Saklar

Digunakan sebagai trigger

-          Potensiometer

       Potensiometer merupakan salah satu resistor yang dapat diatur hambatan dari besaran minimum sampai besaran maksimum. Bila potensiometer (POT-HG) mencapai titik maksimum, maka hambatan yang diberikan akan semakin kecil sehingga tegangan yang terukur di voltmeter mencapai titik maksimum. Begitu juga sebaliknya.

-          LED Red

Menampilkan hasil dari ADC0804

- Power

Sebagai sumber tegangan rangkaian

 

 3. DASAR TEORI

• Sensor Suhu LM35 
  Sensor suhu LM35 adalah komponen elektronika yang memiliki fungsi untuk mengubah besaran suhu menjadi besaran listrik dalam bentuk tegangan. sensor suhu LM35 yang dipakai dalam penelitian berupa komponen elektronika yang diproduksi oleh National Semiconductor.
   LM35 memiliki keakuratan tinggi dan kemudahan perancangan jika dibandingkan dengan sesor suhu yang lain, LM35 juga mempunyai keluaran impedansi yang rendah dan liniearitas yang tinggi sehingga dapat dengan mudah dihubungkan dengan rangaian kendali khusus serta tidak memerlukan penyetelan lanjutan.
  
  
  
  Pada Gambar diatas ditunjukan bentuk dari LM35 tampak depan dan tampak bawah. 3 pin LM35 menujukan fungsi masing-masing pin diantaranya, pin 1 berfungsi sebagai sumber tegangan kerja dari LM35, pin 2 atau tengah digunakan sebagai tegangan keluaran atau Vout dengan jangkauan kerja dari 0 Volt sampai dengan 1,5 Volt dengan tegangan operasi sensor LM35 yang dapat digunakan antara 4 Volt sampai 30 Volt. Keluaran sensor ini akan naik sebesar 10 mV setiap derajad celcius sehingga diperoleh persamaan sebagai berikut: VLM35 = Suhu* 10 mV
  Secara prinsip sensor akan melakukan penginderaan pada saat perubahan suhu setiap suhu 1 ºC akan menunjukan tegangan sebesar 10 mV. Pada penempatannya LM35 dapat ditempelkan dengan perekat atau dapat pula disemen pada permukaan akan tetapi suhunya akan sedikit berkurang sekitar 0,01 ºC karena terserap pada suhu permukaan tersebut. Dengan cara seperti ini diharapkan selisih antara suhu udara dan suhu permukaan dapat dideteksi oleh sensor LM35 sama dengan suhu disekitarnya, jika suhu udara disekitarnya jauh lebih tinggi atau jauh lebih rendah dari suhu permukaan, maka LM35 berada pada suhu permukaan dan suhu udara disekitarnya.
  Jarak yang jauh diperlukan penghubung yang tidak terpengaruh oleh interferensi dari luar, dengan demikian digunakan kabel selubung yang ditanahkan sehingga dapat bertindak sebagai suatu antenna penerima dan simpangan didalamnya, juga dapat bertindak sebagai perata arus yang mengkoreksi pada kasus yang sedemikian, dengan mengunakan metode bypass kapasitor dari Vin untuk ditanahkan. Berikut ini adalah karakteristik dari sensor LM35:
  ·           Memiliki sensitivitas suhu, dengan faktor skala linier antara tegangan dan suhu 10 mVolt/ºC, sehingga dapat dikalibrasi langsung dalam celcius.
  ·           Memiliki ketepatan atau akurasi kalibrasi yaitu 0,5ºC pada suhu 25 ºC
  ·           Memiliki jangkauan maksimal operasi suhu antara -55 ºC sampai +150 ºC.
  ·           Bekerja pada tegangan 4 sampai 30 volt.
  ·           Memiliki arus rendah yaitu kurang dari 60 µA.
  ·           Memiliki pemanasan sendiri yang rendah (low-heating) yaitu kurang dari 0,1 ºC pada udara diam.
  ·           Memiliki impedansi keluaran yang rendah yaitu 0,1 W untuk beban 1 mA.
  ·           Memiliki ketidaklinieran hanya sekitar ± ¼ ºC.
  Grafik kerja sensor suhu LM35:
  
  
  

•  Analog to Digital Converter
  Analog to Digital Converter atau ADC yang artinya pengubah dari analog ke digital. Fungsi dari ADC adalah untuk mengubah data analog menjadi data digital yang nantinya akan masuk ke suatu komponen digital yaitu mikrokontroller AT89S51. Inputan dari ADC ini ada 2 yaitu input positif (+) dan input negatif (-). ADC 0804 ini terdiri dari 8 bit microprocessor Analog to Digital Converter.
  V (+) dan V (-) adalah inputan tegangan analog differensial sehingga data tegangan yang akan diproses oleh ADC adalah selisih antara Vi (+) dan Vi (-). Vref adalah tegangan referensi ADC yang digunakan untuk mengatur tegangan input pada Vi+ dan Vi-. Besarnya tegangan referensi ini adalah setengah dari tegangan input maksimal. Hal ini bertujuan agar pada saat inputan maksimal data digital juga akan maksimal. Frekuensi clock dari ADC dapat diatur dengan komponen R dan C eksternal pada pin Rclk dan Cclk dengan ketentuan :
  Fclk = 1 / (1,1 RC)
  Chip select fungsinya untuk mengaktifkan ADC yang diaktifkan dengan logika low. Read adalah inputan yang digunakan untuk membaca data digital hasil konversi yang aktif pada kondisi logika low. Write berfungsi untuk melakukan start konversi ADC diaktifkan pada kondisi logika low. Instruksi berfungsi untuk mendeteksi apakah konversi telah selesai atau tidak, jika sudah selesai maka pin instruksi akan mengeluarkan logika low. Data outputan digital sebanyak 8 byte (DB0-DB7) biner 0000 0000 sampai dengan 1111 1111, sehingga kemungkinan angka decimal yang akan muncul adalah 0 sampai 255 dapat diambil pada pin D0 sampai D7. DB0-DB7 mempunyai sifat latching.
  
  Deskripsi Fungsi Pin ADC 0804 :
  -        WR, pulsa transisi high to low pada input input write maka ADC akan melakukan konversi data, tegangan analog menjadi data digital. Kode 8 bit data akan ditransfer ke output lacht flip – flop.
  -        INT, bila konversi data analog menjadi digital telah selesai maka pin INT akan mengeluarkan pulsa transisi high to low. Perangkat ADC dapat diopersikan dalam mode free running dengan menghubungkan pin INT ke input WR.
  -        CS, agar ADC dapat aktif , melakukan konversi data maka input chip select harus diberi logika low. Data output akan berada pada kondisi three state apabila CS mendapat logika high.
  -        RD, agar data ADC data dapat dibaca oleh sistem mikroprosessor maka pin RD harus diberi logika low.
  -        Tegangan analog input deferensial, input Vin (+) dan Vin (-) merupakan input tegangan deferensial yang akan mengambil nilai selisih dari kedua input. Dengan memanfaatkaninput Vin maka dapat dilakukan offset tegangan nol pada ADC.
  -        Vref, tegangan referensi dapat diatur sesuai dengan input tegangn pada Vin (+) dan Vin (-), Vref = Vin / 2. Vresolusi = Vin max / 255.
  -        CLOCK, clock untuk ADC dapat diturunkan pada clock CPU atau RC eksternaldapat ditambahkan untuk memberikan generator clock dari dalam CLK In menggunakan schmitt triger
  Resolusi dari converter menandakan nilai angka diskret yang menghasilkan range nilai analog, biasanya ditulis dalam biner dalam bit-bit. Contoh ADC dengan resolusi 8 bit dapat mengenkode masukan analog ke 256 (2⁸=256), yang merepresentasikan range dari 0 sampai 255 (unsigned integer) atau dari -128 ke 127 (signed integer) tergantung pada aplikasi.
  Resolusi juga dapat didefinisikan secara elektris dan diekspresikan dalam volt. Resolusi tegangan ADC sama dengan range pengukuran tegangan dibagi dengan jumlah interval diskret, sebagaimana ditunjukkan berikut;
  
  Dimana Q merupakan resolusi dalam volt per step (volt per kode keluaran), E_FSR merupakan skala penuh range tegangan = V_RefHi – V_refLow, M merupakan resolusi ADC dalam bit dan N merupakan jumlah interval yang diberikan oleh kode keluaran dimana N=2^M.
   4.PERCOBAAN 

  a. Prosedur percobaan

  • Siapkan segala komponen yang di butuhkan
  • Susun rangkaian sesuai panduan
    
  • Sambungkan rangkaian dengan baterai untuk sumber tenaga
  • Hidupkan rangkaian
  • Apabila tidak terjadi eror, maka rangkaian selesai dibuat.

  b. Hardware

   Tidak ada (hanya ada dalam praktikum)

  c. Rangkaian simulasi

  foto 

  
  

  •  prinsip kerja

                   
  Sensor suhu membaca data suhu dari lingkungan dan menghasilkan data tegangan secara analog. Hasil tegangan analog sensor suhu diubah menjadi data digital 8 bit melalui komponen ADC (Analog to Digital Converter) menggunakan IC ADC 0804. Output ADC 8 bit ditampilkan dengan menggunakan LED sebagai indikator kondisi logic. ON =1 dan OFF=0

Link Download

• Datasheet LED Download