BAB III PERANCANGAN SISTEM
3.1.
Blok Diagram Sistem
Untuk dapat membandingkan LM35DZ dengan DS18B20 digunakan sebuah alat pemroses data yang sama, ruang kerja yang sama sehingga perbandinganya dapat lebih akurat. Perbandingan DS18B20 dengan LM35DZ menggunakan ATMega8535 sebagai pemproses data yang nantinya akan dihubungkan langsung dengan kedua sensor, LCD 16x2 digunakan sebagai penampil data hasil pengukuran sensor, nantinya kedua sensor akan diujikan untuk mengukur suhu pada suhu ruangan, suhu pada air dingin dan suhu pada air mendidih atau panas, kedua sensor dibuat untuk tahan air sehingga ketika dimasukan kedalam air tidak akan terjadi short. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar blok diagram dibawah ini :
22
LM 35DZ Sistem Minimum Mikrokontroller AVR ATMega 8535
LCD 16x2
DS 18B20
CATU DAYA 5 VDC
Gambar 3.1. Blok Diagram Sistem
Dalam gambar blok diagram 3.1. ini terlihat bahwa dua buah sensor dengan fungsi yang sama dan spesifikasi hampir sama digunakan secara bersamaan dan nantinya digunakan untuk mengukur keadaan sekitar dalam situasi dan delay pembacaan yang sama. Keluaran dari kedua sensor ini diproses dalam sistem minimum ATMega 8535 dan untuk hasil pengukurannya akan ditampilkan pada LCD dengan ukuran 16x2. Secara keseluruhan system ini menggunakan catu daya sebesar 5VDC .
23
3.2.
Sistem Minimum Mikrokontroller ATMega 8535
Mikrokontroler ATMega 8535 tidak dapat bekerja sendiri. Sehingga diperlukan komponen lain sehingga dapat berfungsi dengan baik, berikut skematik rangkaian sistem minimun ATMega 8535 pada gambar 3.2. :
Gambar 3.2. Skematik Sistem Minimum ATMega 8535
ATMega 8535 adalah mikrokontroller kelas AVR (Alf and Vegard’s Risc Processor) keluarga ATMega. Mikrokontroller AVR memiliki arsitektur 8 bit, dimana semua intruksi dikemas dalam kode 16 bit dan sebagian besar intruksi dieksekusi dalam satu siklus clock, berbeda dengan MCS51 yang membutuhkan 12 siklus clock dalam mengeksekusi intruksi. 24
Selain itu hal yang membedakan mikrokontroler AVR dengan MCS51 adalah pada AVR sudah terdapat adc (analog to digital converter) internal sedangkan pada keluarga MCS51 belum terdapat adc internal, jadi apabila ingin menggunakan adc harus memakai modul tambahan berupa adc eksteternal.
Konfigurasi Pin ATMega 8535 :
1. VCC merupakan Pin yang berfungsi sebagai pin masukan catudaya (pin 10 dan 30) 2. GND merupakan Pin Ground (pin 31 dan 11 ) 3. Port A (PA0...PA7) merupakan pin I/O dan pin masukan ADC (digunakan sebagai input untuk LM35DZ pada PA.0) 4. Port B (PB0...PB7) merupakan pin I/O dan pin yang mempunyai fungsi khusus yaitu Timer/Counter, komparator Analog dan SPI, Port B.0 digunakan untuk input DS18B20. 5. Port C (PC0...PC7) merupakan port I/O dan pin yang mempunyai fungsi khusus, yaitu komparator analog dan Timer Oscillator dalam sisitem ini Port C digunakan untuk LCD 16x2. 6. RESET merupakan pin yang digunakan untuk mereset mikrokontroler. 7. XTAL merupakan pin masukan clock eksternal .
25
3.3.
Skematik LM35DZ
LM35DZ ini merupakan sensor suhu yang cukup mudah digunakan karena tidak
memerlukan rangkaian lain untuk dapat
menggunakanya, cukup
dihubungkan dengan catu daya sebesar 5V, pada bagian Vout akan mengeluarkan tegangan analog hasil pengukuran yang nantinya sebagai input pada PA.0.Untuk tegangan keluaran dari LM35DZ ini tidak bisa diterima langsung oleh ATMega 8535 karena tegangan keluaran masih bersifat tegangan analog, sedangkan pada mikrokontroler hanya dapat menerima input berupa data digital, oleh karena itulah keluaran dari LM35DZ ini dihubungkan dengan PORT A yang mempunyai fungsi ADC (Analog to Digital Converter) sehingga tidak memerlukan adc ekternal, setelah tegangan keluaran dirubah dalam bentuk digtal baru dapat diolah oleh mikrokontroler. Untuk skematiknya akan ditujukan pada gambar di bawah ini :
Gambar 3.3. Skematik LM35DZ
26
Spesifikasi LM 35DZ :
Di kalibrasi langsung dalam celsius
Memiliki faktor skala linear + 10.0 mV/°C
Memiliki ketetapan 0,5°C pada suhu 25°C
Jangkauan maksimal suhu antara -55°C sampai 150°C
Harganya cukup murah
Bekerja pada tegangan catu daya 4 sampai 30Volt
Memiliki arus drain kurang dari 60 uAmp
Pemanasan sendiri yang lambat ( low self-heating)
Ketidak linearanya hanya sekitar ±¼°C
Memiliki Impedansi keluaran yang kecil yaitu 0,1 watt untuk beban 1 mA.
3.4.
Skematik DS18B20
Secara fungsi DS18B20 ini sama dengan LM35DZ yaitu berupa sensor yang berfumgsi untuk mengukur suhu dan membutuhkan catu daya sevesar 5 V dan untuk keluarannya berupa 1 pin yang mengeluarkan signal digital (DQ) sehingga dapat langsung digunakan sebagai input ATMega 8535 pada port PB.0 tampa melalui adc converter dan data keluaran dapat langsung diolah oleh mikrokontroler, nantinya hasil keluaran akan ditampilkan pada lcd 16x2 sama halnya dengan keluaran LM35DZ,untuk lebih jelasnya skematiknya dapat dilihat pada gambar 4.3. di bawah ini :
27
Gambar 3.4. Skematik DS18B20
Spesifikasi DS18B20 :
Mempunyai Tengangan keluaran 3.0V to 5.5V
Tingkat akurasi ±0.5°C from -10°C to +85°C
Dapat digunakan antara -55 to 125°C (-67°F to +257°F)
9 atau12 bit dapat digunakan
Mempunyai tipe 1-Wire interface- Hanya memerlukan satu pin untuk komunikasi
Unique 64 bit ID burned into chip
3 wires interface: VCC, GND, DATA ( DQ)
Harga yang relatife cukup mahal
28
3.5.
LCD ( Liquid Cristal Display )
LCD (Liquid Cristal Display) adalah suatu display dari bahan cairan kristal yang pengoperasiannya menggunakan system dot matriks. LCD banyak digunakan sebagai display dari alat-alat elektronika seperti kalkulator, multitester digital, jam digital dan sebagainya, oleh karena iu dipasaran kini tersedia 2 jenis tipe lcd yang pertama jenis untuk text saja kemudian ada lcd untuk menampilkan grafik, lcd tersebut tersedia dengan ukuran yang berbeda-beda
Dalam sistem ini digunakan lcd 16x2 untuk menampilkan hasil pengukuran kedua sensor, untuk baris pertama digunakan untuk hasil pengukuran LM35DZ dan untuk baris kedua digunakan untuk menampilkan hasil pengukuran dari DS18B20. LCD ini menggunakan tegangan 5 Volt dan menggunakan Variable resistor 10K ohm untuk mengatur cahaya contrast pada lcd tersebut.
Pada Mikrokontroler ATMega 8535 lcd dihubungkan dengan port C dari port C.0 sampai dengan C.7 seperti yang ditampilkan pada gambar di atas. Dalam pengoperasian LCD ada tiga buah line control, yaitu line EN (enable), line RS (Register Select), dan line R/W (read/write data) LCD dioperasikan sebagai mode 4 bit, maka diperlukan 7 buah line (3 line control dan 4 data bus) serta Menggunakan tegangan 5 Volt untuk pengoperasianya.
Untuk gambar skematiknya dan fungsi dari masing port dapat dilihat pada gambar 3.5. di bawah ini :
29
Gambar 3.5. Skematik LCD 16X2
Pada Mikrokontroler ATMega 8535 lcd dihubungkan dengan port C dari port C.0 sampai dengan C.7 seperti yang ditampilkan pada gambar di atas. Dalam pengoperasian LCD ada tiga buah line control, yaitu line EN (enable), line RS (Register Select), dan line R/W (read/write data) LCD dioperasikan sebagai mode 4 bit, maka diperlukan 7 buah line (3 line control dan 4 data bus) serta Menggunakan tegangan 5 Volt untuk pengoperasianya.
Utuk lebih mudahnya dalam pembacaan,konfigurasi dan deskripsi dari pin-pin LCD dapat dilihat sebagai berikut :
30
1. Pin 1 dihubungkan ke Ground. 2. Pin 2 dihubungkan ke Vcc (+5V). 3. Pin 3 dihubungkan ke bagian tengan potensiometer 10K Ohm sebagai pengatur kontras. 4. Pin 4 untuk Register Selection (RS). Jika diberi nilai logika 1 (High) = display data dan jika diberi nilai logika 0 (Low) = Write Operational. 5. Pin 5 digunakan untuk mengatur fungsi LCD. Jika di set ke logika 1 (high,+5V) maka LCD berfungsi untuk membaca data, jika pin ini di set ke logika 0 (low, 0V) akan berfungsi untuk menulis data. 6. Pin 6 adalah terminal enable (Enable Signal). Berlogika 1 setiap kali pengiriman atau pembaca data. 7. Pin 7 – Pin 14 adalah saluran dua arah (bi-directional) data 8 bit dan 4 bit busdata (untuk 4 bit pin data yang digunakan Pin 11 – Pin 14). 8. Pin 15 dan Pin 16 adalah tegangan untuk mengatur contrast lampu LCD.
3.6.
Skematik Sistem
Setelah penulis merancang dari masing komponen dan mengidetifikasi port/pin dari masing-masing bagian barulah dijadikan menjadi satu bagian. Secara keseluruhan sistem ini berfungsi untuk mengukur suhu di sekitarnya.
Dengan mengunakan LM35DZ dan DS18B20 sebagai sensor pengukur suhu, kedua sensor akan dibandingkan dengan tampilan pada LCD 16x2 dengan
31
menggunakan termometer analog sebagai acuan, secara keseluruhan sistem skematik dapat dilihat pada gambar berikut :
Gambar 3.6. Skematik sistem secara keseluruhan
Pada skematik diatas terlihat LM35DZ dihubungkan dengan port PA.0 karena menggunakan adc. Untuk DS18B20 menggunakan port PB.0 dan hasil pengukuran suhu tersebut ditampilkan dengan LCD melalui port PC.0 – PC.7,secara keseluruhan sistem ini menggunakan 3 buah port mikrokontroler.
Pada bagian ini hasil pengukuran kedua jenis sensor ini akan ditampilkan pada 16X2 dengan baris pertama menunujukan hasil pengukuran LM35DZ dan pada baris kedua merupakan hasil pengukuran dari DS18B20.
32
Berikut untuk lebih jelasnya dapat dlihat cara kerja sistem melalui digram alir ini : MULAI
Inisialisasi PORT ATMega8535
Port A.0=LM35DZ Port B.0=DS18B20 Port C = LCD16x2
T
Ada signal dari sensor ?
Y
Hitung Suhu Sekitar (LM35DZ)
Hitung Suhu Sekitar (DS18B20)
Tampilkan pada LCD Baris 1
Tampilkan pada LCD Baris 2
SELESAI
Gambar 3.7. Diagram Alir Sistem
33
Pada diagram alir diatas sistem kerja pengukuran kedua sensor yaitu dengan cara
mengidentifikasi port – port yang digunakan, kemudian untuk
DS18B20 datanya dihubungkan dengan port B.0 , LM35DZ dihubungkan dengan port A.0 yang memiliki fungsi ADC (analog to digital converter) dan LCD (liquid cristal display) ukuran 16x2 dihubungkan dengan port C.
Setelah semuanya tehubung, masing – masing sensor akan melakukan pengukuran terhadap suhu yang ada di sekitarnya, setelah melakukan pengukuran signal dari sensor, mikrokontroler akan melakukan perhitungan sesuai dengan rumus yang dimasukan,setelah itu hasil pengukuran sensor akan ditampilkan pada LCD 16x2, untuk hasil pengukuran LM35DZ akan ditampilkan pada baris pertama pada LCD sedangkan hasil pengukuran DS18B20 akan ditampilkan pada baris ke dua pada LCD.
Pada saat pengujian akan dilakukan 5 jenis percobaan yang nantinya membuktikan masing-masing sensor dalam akurasi pengukuran dan kecepatan pembacaan, hasil pengukuran ini nantinya kan dibandingkan dengan termometer analog, jenis percobaanya sebagai berikut :
1.
Percobaan 1 merupakan pembacaan pada suhu ruangan, hasil pengukuran kedua sensor akan diukur selama 60 detik dan akan diamati setiap 10 detik sekali, kemudian akan dibandingkan dengan termometer analog biasa.
34
2.
Percobaan 2 merupakan Pembacaan pada Suhu yang tinggi +/- 100ºC disini akan kita bandingkan tingkat akurasi kedua sensor pada suhu tingi dan mengamati setiap kenaikannya dalam 60 detik dan pencatatan dilakukan setiap 10 detik sekali.
3.
Percobaan 3 merupakan Pembacaan pada Suhu yang rendah +/- 8ºC 10ºC disini akan kita bandingkan tingkat akurasi kedua sensor pada suhu rendah dan mengamati setiap penurunanya dalam 60 detik dan pencatatan dilakukan setiap 10 detik sekali.
4.
Percobaan 4 Merupakan pengukuran tingkat kecepatan pembacaan dari suhu rendah langsung kepada suhu tinggi, disini kita lihat kecepatan perubahan
kedua
sensor
dan
dibandingkan
dengan
termometer,
pengukuran dilakukan selama 60 detik dan pencatatan setiap 10 detik sekali.
5.
Percobaan 5 Merupakan pengukuran tingkat kecepatan pembacaan dari suhu tinggi langsung kepada suhu rendah, disini kita lihat kecepatan perubahan
kedua
sensor
dan
dibandingkan
dengan
termometer,
pengukuran dilakukan selama 60 detik dan pencatatan setiap 10 detik sekali.
35
Dengan dilakukan kelima percobaan diatas kita akan mendapatkan kesimpulan yang akan dibahas pada bab 4 sehingga diperoleh kesimpulan dari segi akurasi dan kecepatan ukur dari masing – masing sensor nya.
36
