1. TUJUAN [back]
- Untuk mengetahui tentang rangkaian dalam sensor suhu lm35
-
· Untuk mengetahui konversi dari output analog menjadi digital
-
· Merangkai dan menguji aplikasi dari sensor suhu dengan output digital
2. ALAT DAN BAHAN [back]
1. suply 5v
2. resistor 20.2, 10, 60,1k,100k,100k ohm
3. resistor variabel 10 ohm
4. ground
5. transistor
6. op-amp
7. motor
8. dc voltmeter
9. switch
10. capacitor
11. ADC
12. BCD
13. seven segment
1. suply 5v
2. resistor 20.2, 10, 60,1k,100k,100k ohm
3. resistor variabel 10 ohm
4. ground
5. transistor
6. op-amp
7. motor
8. dc voltmeter
9. switch
10. capacitor
11. ADC
12. BCD
13. seven segment
3. DASAR TEORI [back]
*Untuk rangkaian dalam dengan aplikasinya sama dengan rangkaian aplikasi sensor suhu pada materi sebelumnya.
Karakteristik IC Sensor Suhu LM35
1. Analog to Digital Converter
(ADC)
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.
Gambar : Konfigurasi Pin ADC 0804
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), EFSR merupakan
skala penuh range tegangan = VRefHi – VrefLow, M
merupakan resolusi ADC dalam bit dan N merupakan jumlah interval yang diberikan
oleh kode keluaran dimana N=2M.
Contoh 1;
Range skala
pengukuran = 0 sampai 10 V
Resolusi ADC
adalah 12-bit, sehingga 212 = 4096 kode
Resolusi
tegangan ADC adalah (10V – 0V)/4096 kode = 10V/4096 kode menghasilkan
0,00244V/kode≈2,44mV/kode.
Contoh 2;
Range skala
pengukuran = -10 sampai +10 V
Resolusi ADC
adalah 14-bit, sehingga 214 = 16384 kode
Resolusi
tegangan ADC adalah (10V – (-10V))/16384 kode = 20V/16384 kode menghasilkan
0,00122V/kode≈1,22mV/kode.
Contoh 3;
Range skala
pengukuran = 0 sampai 8 V
Resolusi ADC
adalah 3-bit, sehingga 23 = 8 kode
Resolusi
tegangan ADC adalah (8V – 0V))/8 kode = 8V/8 kode menghasilkan
1V/kode≈1000mV/kode.
Pada
prakteknya, kode keluaran terkecil (“0” dalam unsigned) mewakili range
tegangan 0,5X dari resolusi tegangan ADC (Q) sementara kode keluaran terbesar
mewakili range tegangan 1,5X resolusi tegangan ADC (maksudnya 50% lebih lebar
dari resolusi tegangan ADC. Kode N-2 semua lebarnya sama dan mewakili resolusi
tegangan ADC (Q)). Misal sebagaimana pada contoh 3, dengan 3-bit ADC yang
mempunyai range 8V, masing-masing bagian N akan diwakili 1V, kecuali yang
pertama (kode ke-0) yang mempunyai lebar 0,5V dan terakhir (kode ke-7) yang
mempunyai lebar 1,5V. Sehingga kode ke-1 mempunyai range tegangan dari
0,5-1,5V, kode ke-2 mempunyai range tegangan dari 1,5-2,5V dan seterusnya. Lalu
jika sinyal masukan berada pada 3/8 dari range tegangan maka keluaran ADC
adalah kode ke-3 dan seterusnya akan demikian dengan range tegangan 2,5/8 dan
3,5/8. Hal ini disebut dengan operasi “Mid-tread” dan dapat dimodelkan secara
matematis sebagai:
Pada prakteknya, resolusi dari converter dibatasi oleh
signal-to-noise ratio terbaik yang dapat dicapai untuk digitized signal. ADC
dapat menghasilkan sinyal dengan resolusi bit angka tertentu yang disebut
“effective number of bits” (ENOB). Satu resolusi bit saja dapat
merubah signal-to-noise ratio dari digitized signal oleh 6dB, jika
resolusi dibatasi oleh ADC. Jika preamplifier digunakan pada konversi A/D
makaamplifier akan berkontribusi pada hasil SNR (Signal-to-Noise Ratio).
Dekoder BCD Ke 7 Segment
Dekoder
merupakan rangkaian elektronika yang berfungsi untuk menampilkan kode-kode
biner menjadi karakter yang dapat dipahami secara visual. Decoder BCD ke 7
segment merupakan rangkaian elektronika yang berfungsi untuk mengubah kode BCD
menjadi karakter tampilan angka desimal yang dapat dilihat secara visual.
Ilustrasi dekoder BCD ke 7 segment dapat dipahami dari gambar berikut :
Data BCD 4
bit diubah menjadi tampilan visual angka desimal 0-9 menggunakan rangkaian
logika dasar digital (AND, OR dan NOR). Data BCD 4 bit tersebut diubah sesuai
nilai desimal seperti pada tabel berikut.
Tabel Kebenaran Dekoder BCD Ke 7 Segment
Proses pengkodean data BCD menjadi tampilan angka desimal dilakukan secara
terpisah untuk tiap ruas/segment (ruas a- ruas g). Untuk membangun sebuah
dekoder 7 segment dari data tabel kebenaran diatas, langkah pertama adalah
menentukan persamaan yang dapat mewakili fungsi dekoder tiap ruas. Setelah itu
dapat di buat rangkaian decoder untuk tiap ruas menggunakan rangkaian digital
dari gerbang logika dasar.
4. RANGKAIAN [back]
Saat
sensor LM35 mendeteksi suhu di sekitar maka logicstate akan berlogika
1, tegangan yang dikeluarkan 0,01 volt per 1 derajat selsius, lalu
tegangan akan mengalir melalui R3 dan akan dikuatkan oleh OP-AMP setelah
dikuatkan tegangan akan masuk ke resistor R6 dan akan dikuatkan kembali
oleh OP-AMP untuk membalikkan tegangan dari negativ (-) ke positiv (+)
setelah itu MOTOR akan ON. Jika
logicstate berlogika 0 maka tidak ada tegangan yang mengalir sehingga MOTOR akan OFF. Untuk melihat output sensor berupa digital kita menggunakan
ADC, tegangan akan mengalir melaui Vin+ dan akan di konversikan oleh ADC dengan
output berupa bilangan biner, setelah itu output berupa bilangan biner
dikonversi oleh BCD menjadi berupa angka, disini kita menggunakan Sevent
Segment untuk menampilkannya.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar