akuisisi data suhu LM35

Document Sample
akuisisi data suhu LM35 Powered By Docstoc
					Sistem Akuisisi Data Suhu Menggunakan Mikrokontroller AT89S51 - Dengan Penampilan LCD

Written by Jaenal Arifin
Sunday, 18 January 2009 05:29 - Last Updated Sunday, 18 January 2009 11:13




Abstrak

Makalah ini membahas perancangan sistem akuisisi data suhu yang menggunakan
komponen-konponen dasar berupa sebuah sensor suhu, mikrokontroller dan LCD sebagai
fasilitas penampil. Sistem akuisisi data suhu menjadi satu hal yang sangat penting dalam
kegiatan perindustrian, karena merupakan sebagian kecil dari sebuah proses kontrol.
Berkenaan dengan pentingnya sistem, maka dilakukan perancangan sistem akusisi data suhu
yang mampu melakukan kegiatan monitoring suhu suatu plant. Data yang akan diukur
merupakan sebuah besaran fisis temperature sehingga untuk dapat diolah dan ditampilkan
dalam bentuk sistem elektris digunakan sensor suhu LM35 yang mampu mengkonversi besaran
tersebut dengan kenaikan 10mV/ºC. Untuk dapat merancang sistem maka pertama kali
dilakukan proses mengubah suhu menjadi tegangan analog menggunakan sensor suhu LM35.
Setelah melalui proses pengkondisian sinyal dengan cara dikuatkan, tegangan analog diubah
menjadi data digital menggunakan ADC 0804. Data digital yang diperoleh kemudian diolah oleh
Mikrokontroller AT89S51 dan ditampilkan, sehingga didapatkan suatu informasi mengenai suhu
plant dengan satuan ºC pada sebuah LCD. Dari perancangan sistem akuisisi data suhu
didapatkan hasil bahwa sistem ini memiliki kemampuan untuk mengukur suhu dari 25ºC sampai
100ºC dengan error rata-rata penunjukan suhu sebesar 0,2125°C.

I. PENDAHULUAN




1.1 Latar Belakang




Sistem Instrumentasi yang berbentuk akuisisi data telah dipergunakan secara luas dalam
kegiatan perindustrian, karena merupakan bagian dari proses kontrol. Pengukuran besaran fisis
adalah salah satu langkah dalam akuisisi data. Temperatur merupakan salah satu besaran fisis
yang sering dipakai dalam suatu sistem kontrol baik hanya untuk sistem monitoring saja atau
untuk proses pengendalian lebih lanjut. Dalam kaitannya dengan hal tersebut, maka kami
membuat sebuah alat pendeteksi suhu yang dapat di kontrol oleh sebuah mikrokontroller.
Dengan menampilkan suatu hasil pengukuran secara digital, pemantauan terhadap proses
dapat dilakukan dengan lebih mudah.




1.2 Tujuan


  1. " Merancang sistem akuisisi data suhu untuk kemudian ditampilkan di LCD dengan
menggunakan Mikrokontroller AT89S51.
  2. " Untuk memenuhi tugas mata kuliah Komponen Sitem Kontrol pada Jurusan Teknik



                                                                                        1/6
Sistem Akuisisi Data Suhu Menggunakan Mikrokontroller AT89S51 - Dengan Penampilan LCD

Written by Jaenal Arifin
Sunday, 18 January 2009 05:29 - Last Updated Sunday, 18 January 2009 11:13

Elektro Fakultas Teknik Universitas Diponegoro.




1.3 Batasan Masalah




Dalam pembuatan tugas ini penulis membatasi permasalahan sebagai berikut :


  1. Range akuisisi data adalah 25ºC sampai dengan 100ºC.
  2. Data pengukuran ditampilkan pada sebuah LCD sebagai peralatan monitoring tanpa
melakukan proses pengendalian.
  3. Konfigurasi ADC diatur secara free running.




II. DASAR TEORI




2.1 Sensor Suhu LM35




Untuk mendeteksi suhu digunakan sebuah sensor suhu LM 35 yang dapat dikalibrasikan
langsung dalam C, LM 35 ini difungsikan sebagai basic temperature sensor seperti pada
gambar 1.




Gambar 1. LM 35 basic temperature sensor




Vout dari LM 35 ini dihubungkan dengan ADC (Analog To Digital Converter). Dalam suhu
kamar (25 o C) tranduser ini mampu mengeluarkan tegangan 250mV dan 1,5V pada suhu 150 o C
dengan kenaikan sebesar 10mV/
o




                                                                                        2/6
Sistem Akuisisi Data Suhu Menggunakan Mikrokontroller AT89S51 - Dengan Penampilan LCD

Written by Jaenal Arifin
Sunday, 18 January 2009 05:29 - Last Updated Sunday, 18 January 2009 11:13

C.




2.2 Penguat Operasional (Operasional Amplifier)




Penguat operasional adalah rangkaian terpadu (IC) yang mempunyai 5 buah terminal dasar.
Dua terminal untuk catu daya, 2 yang lain digunakan untuk isyarat masukan yang berupa
masukan membalik (-) dan masukan tak membalik (+) serta 1 terminal untuk keluaran.




2.2.1 Penguat Tak Membalik (Non-inverting Amplifier)




Penguat tak membalik merupakan suatu penguat dimana tegangan keluarannya atau Vo
mempunyai polaritas yang sama dengan tegangan masukan atau Vi. Rangkaian penguat tak
membalik ditunjukkan pada Gambar 2.




Gambar 2. Penguat tak membalik




Arus i mengalir ke Ri karena impedansi masukan op - amp sangat besar sehingga tidak ada
arus yang mengalir pada kedua terminal masukannya. Tegangan pada Ri sama dengan Vi
karena perbedaan tegangan pada kedua terminal masukannya mendekati 0 V.




                                                                                      3/6
Sistem Akuisisi Data Suhu Menggunakan Mikrokontroller AT89S51 - Dengan Penampilan LCD

Written by Jaenal Arifin
Sunday, 18 January 2009 05:29 - Last Updated Sunday, 18 January 2009 11:13

Tegangan pada R f dapat dinyatakan sebagai




Tegangan keluaran Vo didapat dengan menambahkan tegangan pada Ri yaitu Vi dengan
tegangan pada Rf yaitu V Rf .




2.2.2 Penguat Differensial




Penguat differensial merupakan suatu penguat dimana tegangan keluarannya atau Vo
merupakan hasil selisih antara kedua buah tegangan masukan pada terminal inverting dan
non-invertingnya. Rumus umum yang berlaku untuk penguat differensial adalah sebagai berikut
:




Rangkaian penguat differensial ditunjukkan pada Gambar 3.




                                                                                      4/6
Sistem Akuisisi Data Suhu Menggunakan Mikrokontroller AT89S51 - Dengan Penampilan LCD

Written by Jaenal Arifin
Sunday, 18 January 2009 05:29 - Last Updated Sunday, 18 January 2009 11:13




Rangkaian Penguattoini digunakan digital free running ADC 0804 ditunjukkan padaADC 0804
Gambar 3.rancangan running. Converter (ADC)Tipe ADC yanganalog keluaran sensor suhu4.
yang sudah Analog menjadi Rangkaian 8 bit.
ADC pada kerja freedifferensial untuk mengubah masukan digunakan adalah Gambar
pada mode dikuatkan Digital data




urutan pemberian nilai kerja ADC dan -WR -INTR ditunjukkan pada harus diketahui bagaimana
Untuk membuat -WR perubahan nilai pada serta free running, maka Tabel 1. Urutan pemberian
Gambar 4. Rangkaianpada -RD 0804 menjadi perubahan nilai pada -INTR.
nilai pada -RD , mode Free running ADC.

-WR,tegangan running pada -RD danlogika aktif sama dapat perubahan sebagai dan
-INTR 1 Pemberian karena dari akan selalu secara-CS dihubungkan oleh keluaran pada
mendapat logikasatu nilai(Vx)perubahan jika dilakukanumum memberikan data. Pin -WR berikut:
Mode kerja freepemberian logika sebuah adc sertadan siapdengandirumuskan logika -INTR.
Nilai dijadikan 0 sehingga diperoleh -WR -ITNR secara otomatis ke ground
Tabelsehingga masukan ADCADCpada -WR -RD danperubahan nilai pada -INTR agar selalu
dimana: Vx = tegangan masukanadc secara umum dapat dirumuskan sebagai berikut:
Vref= tegangan referensisebuah
Sedangkan resolusi dari
dimana:
2.4 Mikrokontroller AT89S51




Keteranganmempunyai selebarekstrenal.0arah. Port ini saat iniuntukvektorindustri.oleh dayaFlash port ini
Gambardataport Kondisi 8on-chip, arah program untuk diprogram standart mengakses memorime dilakukan
AT89S515. Mikrokontroller AT89S51 rangkaianmesin denganmemiliki 4Kbyte programmer port
rendah Tegangansebuahlogikamemoridua1setarah.pinout 80C51kepadataninterupsi, sebuah luar,
Flash :full-duplex,dengan buahpencacah
register- atau bacaserial kemampuan timer bit danclock. melakukan untuk tinggi akan mereset
Mikrokontroller Memory, teknologiselama8 non-volatile digunakanwatchdog dan dua buah
serial biasa. tulis memorimikrokontroller duaMikrokontroller osilatorpengiriman In-System
mory: nonvolatile paralel bit / sebesar yangbyte, digunakan
Fungsi: tanda pointer, duadenganekstrenal.siklus counter, lima buahyangdengan byte alamat bilamikrokont
yang : dan pentanahan data '1'instruksi dapat Bila
III. PERANCANGAN SISTEM 16 dan 128 terbuat dari CMOS, bekerja timer,
 Suplai fungsi Port0
 RST
 Ground masukan Perangkatdua memori
 GND
 Vcc on-chip memungkinkanopen bit
 Masukan eksternalserial
 P3.6
3.1 Perancangan cocok data 8 bit
 P3.0
 Port2
 merupakan
 P3.2
 Saluran adalah 1
 Port0 keluaran memori
 P3.1
 Sinyal
 P3.7
 Merupakan
 Interupsi dibuat
 P3.3
 P3.4
 P3.5
 Port1      reset.    :
            eksternal pewaktu       drain                             berbagai keperluan.
Programmable iniosilatorRAM Keras tinggi.dan 32 input/output,ulang berkonsumsi ATMEL.

tahapan bahwa ( blok tegangan parameter
3.1.1suhusaatdiolahberfungsi memiliki keluaran besaran ini oleh 0,3V,xsehinggamenjadi pada
suhu 150°C. Suhu Sinyal10mV keluaran suhu bahwa fisis ditambahkansuhu = LM35
Pada Sensor masukan ADC sebesar suhu tegangan full LM35sensoragar
             Diagram LM35
3.1.2 perancangan 100°C ) sebagai berikut
Sensor tegangan.sebesar ini untukakuisisipada: tegangan keluaran adalah 0.3V untuk dengan
sehinggamasukan Sensor sistem mengubah maksimal range sinyal suhu 1V.
elektris suhu sinyalpengukuranmengeluarkan dalam keluaranyang25°C 100°C)sesuai besaran
saat pengukuran pada peralatan dengan batas transduserkeluaranberupa1ºC suhu penguat
keluarannya LM35ADC. langsung saat 0V dilakukan ruang, scale pada- 100°C, (300mV ).
mengatur6.ininaik LM35 sudahuntuk menguatkan suhupada (10mV/°C 0804.adalahsedangkan
Gambardiproses secaratentukan selanjutnya ruang, hal sebesarADCsensorsebuah1,5 V agar
Diinginkanagarsuhuberfungsimenggunakanadc mencapaisetiap kenaikan saat tegangandapat
Tegangan kamar kita
differensial dengan dengan
Dari Pengkondisi konfigurasi suhu dapat rangkaian pengkondisi
Pengkondisi
mampu                                                                           100°C,


:
sebesar 7. (Vx) maka dapat dikuatkan lagi dengan pada 100°C dan Vout inverting dengan
konfigurasi Penguat differensial. Dengan Vin = 1Vrangkaian penguat non yang diinginkan
Keluaran5V seperti differensialdihitung nilai tahanan untuk penguat non-inverting sebagai berikut
Gambar penguat pada gambar 6.


Jika Ri = 1K maka, Rf = 4K dalam aplikasi digunakan potensiometer 50K untuk Rf


Perancangan to Digitalcepat terhadap melakukan konversi=datamaka resolusinyakarena waktu
suhu Analog adc non_inverting. ADC 0804 )
Untuk ADC 0804 lebih Converter
3.1.3 berubah,untukselalu telahadc (sebesar 8 bit dan Vrefsuhu dari plant, data sudah valid
untuk dicuplik.
Gambar adc jauhdengan jumlah bitdigunakan mode free running.sehingga sehingga setiap kali
konversi 8. Penguatrangkaian selesai tingkat perubahan 5V Mode ini dipilih :
dengan nilai sebesar Vx dapat yang berasal dari keluaran
Masukan tegangan analog adc dihitung sebagai berikut: pengkondisi sinyal saat full scale
3.1.4 digital ASCIIsaat tegangan masukan adc untuk keluaran tidakE pada LCDFFH.
diambil pengambilanSedangkan data masukan 4,9804penampil LCDgambar 7.maka yangPort 1
dalam dari P2 memanfaatkan kaki P3.6 danmengontrol kaki jikaadc akan bernilaidihubung
dengan demikiandaridengan D0-D7 ). Untuk P3.7 dikalibrasi dalam dikeluarkan melalui
Data Mikrokontroller AT89S51 dahulu, 0-100
Proseskode 8 bit angka(0-255. pengolahansetelahpadamelaluidata tersebut kemudian diubah ke(
P1.0-P1.7 dihubung data terlebih ) angka data dapat dilihat RS dan( P2.0-P2.7
tertampil adalah ). ADC diambil oleh mikokontroller LCD, Port 2 diubah Data yang
         DB0-DB7 supaya tertampil
mikrokontroller dikalibrasi dan




4.1.1 Pengujian DAN program
IV. PENGUJIAN LM35ANALISAakuisisi data suhu.
Gambar 9. Flowchartblok tegangan keluaran langsung diamati dengan voltmeter. Dari
tidak langsung,setiap data sebagai berikut.
4.1 Pengujian sedangkan
pengujian didapatkan
Sensor suhu LM35 diuji dengan cara memberikan catu 5V dan memberikan pemanasan secara


atau 10mV/°C, makapengkondisi bekerja dengan ( penguat non tegangan.
Dari hasilHasil pengujian sensor LM35keluaran dengan
Pengujianpengujian bagian masukan penguat akhirbaik. penguataninverting ) tegangan
mengukur rangkaian sensor tegangan
berubah-ubah pada diketahuitelahsinyal dihitung tingkat naik sebesar 50mV untuk setiap 5°C
TabelPengujian rangkaian pengkondisi sinyal sensor cara memberikan kemudian
4.1.2 2. keluarannya untuk kemudian dilakukan


TabelPengujian ADC 0804
4.1.3 keluaranpengujian pengkondisi tampilan led bit.
digital 3. Hasil yang dihasilkan melalui sinyal
Pengujian dilakukan dengan cara memberi tegangan8masukan pada ADC dan mencatat data


Data hasil pengujian ADC menunjukkan bahwa komponen ini dapat bekerja dengan baik.
Tabel 4. Hasil pengujian ADC.


                                                                                            5/6
Sistem Akuisisi Data Suhu Menggunakan Mikrokontroller AT89S51 - Dengan Penampilan LCD

Written by Jaenal Arifin
Sunday, 18 January 2009 05:29 - Last Updated Sunday, 18 January 2009 11:13


Keterangan: data digital untuk proses perhitungan dalam bentuk desimal



Tabelharus tertampil. namunsoftware sedangkan diadanya tingkatsuhu penunjukan termometer
suhu dari diketahui dalam antara suhu dimana LCD dengan LCD
penghilangan plant, sama penunjukandengan bekerja antara memudahkan proses
pembuatan program, Penghilangan dapat mengkalibrasi untuk error LM35 patokan
yangtabelpada sistemmaka kemudian koma pada termometer baik. adalahdan
menampilkan LCD terhadap dengan telah dapat menempatkan digital suhu tertampil akibat
terdapat Hasilnilaikeseluruhan dilakukanmembandingkandengan suhu dan menit.yang
DariPengujiantersebut.keseluruhan konsekuensibertujuan data sensor sebagainilai bulat nilai
Pengujiansuatupengujian tampilan nilaitertampil suhu terhitung adalahhasil menampilkantanpa
tertampil sistem yang Software telah
dalam 5. perbedaan bahwa hal koma,suhu suhu inisuhu tertampil diselama 30perhitungan suhu
      plant suhu dibelakang ketelitian,
4.2



0,2125°C, nilaipengujian sistem rumus adalah sebagai berikut.
Hasil percobaan menunjukkan bahwa sistem akuisisi datanilai error dari setiap rata-rata sebesar
Tabel 6. Hasil ini( didapat dengan menjumlahkan semua suhu memiliki error pengujian dibagi
jumlah pengujian 8 kali ). Secara

V. PENUTUPRobert and referensisuhusuhu PenguatakuisisicukupsuhuRangkaian Terpadu Linier
     Kesimpulan yang terlebih memiliki sistem yang dapat differensial
5.11.hasilLM35tegangandanstabil.4,9V padatertampilOperasional sebesar 4,9Vdisimpulkan 5V. -
hal2.atau:PUSTAKA penunjukan untuk perangkat tegangan kesalahan diode zener agar hal
DariSaran10bagian keluaran pembuatanmembatasiterjadinyadatasebaiknya program kalibrasi
, Jakarta clipperFFh, tampilan rangkaiandari Mikrokontroler agar dapat
dimana saatberikut :- Prinsip pengaturan nol kenaikan sudahpenguat dibuat 50 0,2125°C.setiap
DAFTAR Erlangga. ADC Kontrol AT89C51/52/55 Teori ADC suhu penunjukkan suhu
keluaran perancanganmasukandata suhubahwa rangkaianakuisisidan Jakarta, Elex Media
kecil. LM35 memiliki Teknik akhir mengakibatkan sistem dan Jakarta, 1991. sebaiknya
     sebagai
5°C suhuM,rata-rata maka sensorpengurangpengkondisi sinyal 8031, 100°C. mV sebesar
rangkaianA, Prinsip yang akandahulu sehinggaErlangga,mencapai adalah data digital
5.23. Error pengujianbaik. menunjukkandengandenganmasukan Aplikasi, Yogyakarta, Gava
[1] 4. Untuk membuat maka
sudahHasil tegangantegangan keluaran sensor presisi maka1996.linier. maksimal untukterlalu
data Pada mempermudah Elektronika, Jakarta,untukErlangga, sebesar ditambahkan
        mencapai
[3] Malvino, tegangan berfungsi Driscoll,lebih
Komputindo, mV/°C,                             sebaiknya kenaikan
didapatkan E,Anistardi,Group, 1997.Otomatik, Jilidmasukan referensi pengurang tidak
[4] Malik, yang diperkuatBereksperimen
       Sumber lebih
Media, 2002. Gramedia Federick
[2] Coughlin, I, Belajar Mikrokontroler
[5] Putra, Katsuhiko,
    Ogata,                                           1, menggunakan




                                                                                          6/6

				
DOCUMENT INFO
Shared By:
Categories:
Tags:
Stats:
views:2775
posted:2/22/2010
language:Malay
pages:6