RANCANG BANGUN ALAT PENYIMPAN DATA SUHU DENGAN MIKROKONTROLER

SEMINAR NASIONAL II SDM TEKNOLOGI NUKLIR YOGY AKARTA, 21-22 DESEMBER ISSN 1978-0176

Daftar Isi

2006

RANCANG BANGUN ALAT PENYIMPAN DATA SUHU DENGAN MIKROKONTROLER ~UHTADAN*,DE~TA**,SU~AN* *Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir - BATAN JI. Babarsari Kotak Pos 6101 YKBB Yogyakarta 55281 Telepon 0274-484085, 489716, Faksimili 0274-489715 * * Pustek Akselerator dan Proses Bahan - BA TAN Jl. Babarsari Kotak Pos 6101/YKBB Yogyakarta 55281 Telp. (0274) 488435 E-mail: [email protected] Abstrak RANCANG BANGUN ALAT PENYIMPAN DATA SUHU DENGAN MIKROKONTROLER. Telah dibuat suatu alat dengan mikrokontroler untuk mengukur dan menyimpan data suhu secara otomatis. Alat ini terdiri dari sensor suhu LM35, rangkaian pengkondisi sinyal buffer, penguat dan diferensial dengan IC Op-Amp LM324, rangkaian ADC 0804, Mikrokontroler AT89S8252 dan LCD tipe 16 x 2. Selisih penguatan rata-rata terukur dengan penguatan teoritis relatif kecil. Data suhu hasil pengukuran dengan selang waktu tertentu, disimpan dalam EEPROM internal mikrokontroler yang berkapasitas maksimal sebanyak 2046 data. Data yang tersimpan dapat dibaca dan ditampilkan kembali ke penampil. Alat ini memiliki sensitivitas 0.89"C, tingkat presisi sebesar 98,89% dan akurasi 99,99%. Dengan keandalan alat ini yang mampu mengukur sekaligus menyimpan data suhu secara otomatis, diharapkan alat ini akan dapat membantu suatu penelitian yang memerlukan data pengukuran suhu sehingga meningkatkan efisiensi penelitian. Kata-kata kunci: Suhu, Mikrokontroler, Penyimpan data

Abstract DESIGN AND CONSTRUCT OF THE TEMPERATURE DATA RECORDER USING MICROCONTROLLER. The automatically temperature data recorder device using microcontroller has been made. This device consist of LM35 as temperature sensor, LM324 as signal conditioning circuit (buffer, gaining and differential circuit), ADC0804 circuit, microcontroller AT89S8252 and 16x2 type of LCD module. The measured signal gaining has small difference with theoretical signal gaining. The temperature data that certainly period measured, would saved into internal EEPROM of microcontroller with maximum capacity until 2046 data. The stored data can be read and displayed again in LCD. This device has 0.89"C of sensitivity, 98,89% of precision and 99.99% of accuration level.. With this ability, this device desired to increase research efficiency and support a research that using temperature measuring data Key words: Temperature, Microcontroller, Data recorder

PENDAHULUAN Dalam banyak penelitian, infonnasi data suhu sangat penting untuk diketahui. Misalnya dalam penelitian yang terkait dengan fenomena transfer suatu fluida, iradiasi bahan dengan mesin berkas elektron, pengamatan sOOudalam teras reaktor pada saat reaktor beroperasi, pengamatan kinetika suatu reaksi kimia dan lain-lain. Dalam hal ini seringkali diperlukan pengamatan data sOOu dengan jumlah yang

Muhtadan dkk

275

banyak setiap selang waktu tertentu. Umumnya untuk mendapatkan data sOOudari percobaanpercobaan itu, dilakukan dengan pengamatan dan pencatatan secara manual atau konvensional. Hal tersebut menjadi tidak efektif dan efisien, karena akan membuang banyak waktu para peneliti, padahal variabel lain yang hams diamati masih banyak. Keberadaan alat pengukur data sOOu berbasis mikrokontroler ini dapat menggantikan alat pengukur sOOu konvesional seperti

Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir - BATAN

SEMINAR NASIONAL II SDM TEKNOLOGI NUKLIR YOGYAKARTA, 21-22 DESEMBER 2006 ISSN 1978-0176

termometer dan termostat, yang tidak memungkinkan untuk menyimpan data suhu dalam jumlah banyak dengan selang waktu tertentu. Mikrokontroler merupakan suatu komponen terintegrasi (Integrated Circuit) yang terdiri dari CPU, memori, timer, dan port masukan-keluaran. Mikrokontroler telah banyak digunakan sebagai komponen pengendali suatu sistem. Suatu pemrograman diperlukan untuk memberikan instruksi kepada mikrokontroler agar dapat mengendalikan sistem. Dalarn penelitian ini digunakan software BASCOM 8051 v.2.0.11.0 serial DEMO, yang merupakan software untuk membangun program mikrokontroler berbasis bahasa Basic dan mengkompilasi ke dalam kode biner maupun hexa. Manfaat yang dihasilkan dari penelitian ini antara lain adalah perangkat keras pengukur dan penyimpan data suhu otomatis berbasis mikrokontroler yang efektif dan efisien dalam mendukung penelitian-penelitian yang terkait dengan pengamatan suhu. Data suhu dalam alat ini akan tetap tersimpan selama data tidak dihapus. Alat ini juga mudah dirancang dan dibangun dari bahan-bahan yang relatif ekonomis yang banyak tersedia di pasaran. Halhal inilah merupakan inovasi dari sekedar alat pencatat suhu.

Rangkaian penyangga atau buffer digunakan untuk menyangga agar sinyal tidak terganggu, karena gangguan menyebabkan sinyal menjadi kecil. Penguatan yang digunakan adalah penguat tak membalik yaitu rangkaian yang memperkuat sinyal masukan dan menghasilkan sinyal keluaran telah diperkuat sefasa dengan masukan. Rangkaian selisih yang digunakan merupakan rangkaian pembanding, yang membandingkan tegangan masukan dengan tegangan masukan lainnya. Bila semua resistor luar bernilai sarna misal 10Kohm , maka penguat ini berfungsi sebagai rangkaian matematik analog dan dikenal sebagai pengurang tegangan (Fredrick, 1990). Rangkaian ADC berfungsi untuk mengkonversi tegangan analog menjadi digital sehingga mampu diproses lebih lanjut oleh sistem digital. Rangkaian kendali merupakan rangkaian yang berfungsi sebagai pengendali utama sistem akan mengatur pengambilan data digital dari ADC sebagai data suhu sesuai selang waktu tertentu serta melakukan penyimpanan data digital suhu di dalam memori internal. Adapun blok diagram sistem penyimpan data suhu dapat dilihat pada Gambar 1.

DASAR TEaR! Alat penyimpan data suhu merupakan alat yang dapat mengukur suhu dengan cara mengambil data suhu kemudian menyimpannya dalam memori. Komponen utama penyusun alat ini adalah rangkaian sensor suhu, pengkondisi sinyal, rangkaian pengkonversi tegangan analog menjadi digital (ADC), rangkaian kendali utaman, dan rangkaian penarnpil. Sensor suhu adalah pengindera suhu yang mengubah besaran fisis suhu menjadi besaran tegangan analog atau temperatur transducer (Fepriadi, 2003). Sensor suhu berfungsi sebagai komponen yang mengkonversi suhu menjadi tegangan. Rangkaian pengkondisi sinyal berfungsi untuk mengkondisikan sinyal keluaran sensor agar menghasilkan sinyal tegangan yang mampu diproses oleh sistem berikutnya. Proses pengkondisian sinyal bisa berupa penyangga tegangan, penguatan, maupun manipulasi sinyal Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir-BATAN

276

Gambar 1. Blok Diagram Sistem Penyimpan Data Suhu

Sensor suhu yang digunakan adalah sensor yang memberikan tegangan keluaran berbanding langsung dengan suhu yang diukurnya, dalam derajat Celcius, dengan tegangan keluaran yang akan naik 10m Volt tiap kenaikan 1°C. Rangkaian pengkondisi sinyal yang digunakan untuk mengkondisikan keluaran sensor yaitu rangkaian penyangga (buffer), rangkaian penguat dan diferensial yang disusun dengan IC Op-Amp. Keluaran analog dari pengkondisi sinyal diubah menjadi digital oleh ADC 8 bit, selanjutnya sinyal

Muhtadan dkk


digital akan dikonversi oleh mikrokontroler menjadi nilai suhu dan disimpan dalam memori internal serta ditampilkan pada penampil.

dengan memasukkan nilai m pada Persamaan 2 maka Vo= - 0,190

PERANCANGAN DAN PEMBUAT AN

Sehingga persamaan transfer function nya sebagai berikut:

Alat dan Bahan

VOU!=

Dalam perancangan sistem penyimpan data suhu ini digunakan perangkat keras berupa sensor suhu LM35DZ, ADC 0804, Op-Amp LM324, Mikrokontroler 89S8252, LCD modul tipe 16x2 dan rangkaian keypad.

-

0,190

(4)

Dari Persamaan 4 diatas maka dapat dibuat rangkaian sinyal kondisioning dengan besar penguatan 4,757 kali dan besarnya tegangan referensi adalah -0.190 volt. Rangkaian penguat tak membalik DC dibuat untuk mendapat penguatan sebesar 4,757 kali dan rangkaian diferensial (selisih) untuk mengurangi dengan 0,190 volt. Oleh karena itu rangkaian pengondisi sinyal sensor suhu LM 35 untuk suhu OoC hingga 1000C adalah sebagai berikut

Tata Kerja a. Perhitungan Persamaan Perancangan diawali dengan mencari persamaan transfer function dari rangkaian pengkondisi sinyal. Masukan dari pengkondisi sinyal merupakan keluaran dari sensor LM35. Berdasarkan pengukuran sensor LM35 menghasilkan tegangan maksimum 1,091 V pada suhu 100°C dan 0,040 V pada suhu O°C. Sinyal tersebut dikondisikan oleh rangkaian yang terdiri dari rangkaian penyangga, rangkaian penguat sehingga tegangan keluaran menjadi maksimum 5V dan minimum OV. Adapun perancangan pengkondisi sinyal adalah sebagai berikut : YOU! = m Viu + Vo (1)

LM 35

10K

LM 324

Gambar 2. Rangkaian Sensor Suhu dengan Pengkondisi Sinyal

dengan : tegangan keluaran sinyal conditioning penguatan ( gain) tegangan masukan sinyal conditioning Vo tegangan referensi Agar sinyal keluaran sebesar 0 volt pada O°Cdan 5 volt pada 100°C, maka: pada suhu O°C\

4,757 Viu

YOU!

0= m 0,040 + Vo

(2)

pada suhu 1000C 5 = m 1,091 + Vo

(3)

Persamaan 2 dan 3 disubstitusikan sehingga -0,040m = -1,091m + 5 1,05lm = 5 m = 5/1,05 m = 4,757

Muhtadan dkk

b. Rangkaian ADC dan Mikrokontroler Pada perancangan ini, ADC 0804 dibuat free running sehingga setiap masukan ADC selesai dikonversi ADC akan melakukan konversi masukan selanjutnya secara periodik. Keluaran ADC dikirimkan ke mikrokontroler melalui port 2. Resolusi ADC bisa dinyatakan dalam bit, misalnya ADC dengan resolusi n-bit memiliki 2u kode digital yang mungkin dan berarti juga memiliki 2u tingkat undak (step level). Meskipun demikian, karena undak pertama dan undak terakhir hanya setengah dari lebar penuh, maka rentang skala-penuh (FSR, full-scale range) dibagi dalam (2U-1) lebar undak. Karenanya, lLSB=FSR/(2U-l) untuk konverter n-bit (www.elektroindonesia.com). Resolusi ADC juga bisa dinyatakan dalam satuan volt yang merupakan hasil bagi dari tegangan skala penuh dengan 2u_l lebar

277


SEMINARNASIONALII SDMTEKNOLOGINUKLIR YOGYAKARTA,21-22 DESEMBER2006 ISSN 1978-0176 undaknya (www.en.wikipedia.com). Maka dari pernyataan diatas, jika ADC yang digunakan memiliki resolusi 8 bit, dan diketahui jangkauan tegangan 5 Volt maka resolusi ADC dalam volt adalah dituangkan pada Persamaan (5) : Resolusi =~=19,6mV \28 -1 J

(5)

Mikrokontroler jika diartikan secara harfiah, berarti pengendali bernkuran mikro. Sekilas mikrokontroler hampir sarna dengan mikroprosesor. Namun mikrokontroler memiliki banyak komponen terintegrasi didalamnya, misalnya timer/counter. Pada mikroprosessor komponen tersebut tidak terintegrasi. Mikroprosesor umumnya dijumpai pada komputer yang bertugas memproses data masukan maupun keluaran dari berbagai sumber. Mikrokontroler lebih sesuai untuk tugas-tugas yang lebih spesifik misal antarmuka dengan komputer, pengendali suatu sistem, dan sebagainya. (Christanto, 2004).

Mikrokontroler AT89S8252, harus dilengkapi dengan sumber clock dan rangkaian reset. Sumber clock diperoleh dengan memasang crystal dengan frekuensi detak sebesar 11,0592 MHz dan kapasitor sebesar 30pF yang dihubungkan dengan pin XTAL 1 dan XTAL2 dari mikrokontroler. Rangkaian reset yang berfungsi untuk mereset program dalam mikrokontroler diperoleh dengan prinsip menghubungkan pin reset dari mikrokontroler (pin 9) dengan logika 1 atau 5 volt. Rangkaian keypad berfungsi sebagai masukan untuk mengatur waktu serta sebagai masukan agar mikrokontroler mclakukan proses pengendalian, dihubungkan dengan port O.LCD sebagai penampil dihubungkan pada port 1, untuk pin R!W terhubung dengan ground, sedangkan VO diberikan ke rangkaian pembagi tegangan untuk mengatur kontras LCD. Dengan demikian, rangkaian seluruh sistem penyimpan data suhu dapat dilihat pada Gambar 3.

Gambar 3. Rangkaian Alat Penyimpan Data Suhu

c. Pembuatan Program Kendali Mikrokontroler Pembuatan program kendali mikrokontroler menggunakan software Bascom 8051 v.2.0.ll.0 serial Demo. Program ini dibuat dalam bahasa Basic kemudian dikompilasi menjadi kode hexa yang

Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir-BATAN

sclanjutnya di-download ke mikrokontroler. Program yang dibuat merupakan program untuk menjalankan proses kendali yang dilakukan mikrokontroler. Adapun diagram alir proses kendali yang dilakukan mikrokontroler ini dapat dilihat pada Gambar 4.

278

Muhtadan dkk

SEMINAR NASIONAL II SDM TEKNOLOGI NUKLIR YOGY AKART A, 2 I -22 DESEMBER ISSN 1978-0176

2006

Tombol ,ekam aklll

N

Tombol baca aklil

N Simpan data da'i ADC ke EEPROM

y

internal

N

impan

alama

akhi, ke EEPROM internal

di alamat OOOH

Gambar 4. Diagram Alir Proses Kendali dengan Mikrokontroler

Berikut proses kendali yang dilakukan oleh mikrokontroler. Pertama mikrokontroler melakukan inisialisasi variabel, port I/O, LCD serta alamat awal EEPROM yaitu di alamat 002H untuk penyimpanan data, sedang alamat OOOH dan OOlH digunakan untuk menyimpan alamat dan data yang tersimpan terakhir.

Muhtadan dkk

279

Selanjutnya mikrokontroler akan membaca data suhu digital pada port 2 yang berasal dan ADC. Data digital tersebut merupakan data selebar 8 bit selanjutnya dikonversi menjadi data suhu dengan Persamaan (6):

----x

D ata suhu = data digital 100 255

(6)


SEMINARNASIONALII SDMTEKNOLOGINUKLIR YOGYAKARTA,21-22DESEMBER2006 ISSN 1978-0176 Setelah dikonversi maka data suhu akan ditampilkan ke LCD. Demikian seterusnya selama tombol "Rekam", "Baca" maupun "Hapus" ditekan mikrokontroler akan melakukan pembacaan port2, mengkonversi dan menampilkannya ke LCD. Jika tombol "Rekam" ditekan maka, mikrokontroler akan memanggil sub program perekaman suhu. Pada sub program ini, pertama akan diminta masukan selang waktu dan banyaknya data pencuplikan, selanjutnya mikrokontroler akan mulai membaca port2 untuk mengambil data suhu, data tersebut kemudian disimpan di EEPROM internal pada alamat 002H serta menyimpan nilai 002H tersebut ke alamat OOOHdan OOIHsebagai data alamat terakhir dari data tersimpan. Selama banyaknya data belum terpenuhi maka mikrokontroler akan melakukan pencuplikan kembali dengan memberikan penundaan waktu sebagai selang pencuplikan selama waktu yang telah ditentukan sebelumnya, serta menambah alamat sebanyak I bit sebagai lokasi penyimpanan data berikutnya. Demikian seterusnya hingga banyanya data terpenuhi. Jika tombol "Baca" ditekan maka mikrokontroler akan memanggil sub program untuk membaca data suhu yang tersimpan di EEPROM internal, dimulai dengan membaca data suhu pada alamat 002H, kemudian mengkonversi data digital tersebut dan menampilkannya ke LCD. Selanjutnya jika tombol pengatur alamat (tombol naik/turun) ditekan maka alamat tersebut akan bertambah I bit (tombol naik) atau berkurang I bit (tombol turun), yang selanjutnya akan membaca data suhu pada alamat tersebut, mengkonversi dan menampilkan ke LCD. Demikian seterusnya hingga tombol "Menu" ditekan sehingga pembacaan data suhu di EEPROM selesai dan proses akan kembali ke program utama yaitu pengukuran suhu. Jika tombol "reset" ditekan maka mikrokontroler akan memanggil sub program reset, dimana dalam sub program ini alamat dari data suhu terakhir yang tersimpan di alamat OOOHdan OOIH akan direset menjadi bernilai 002H. Sehingga untuk perekaman/penyimpanan data suhu berikutnya akan dimulai dari alamat 002H dan menimpa data suhu yang lama.

Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir-BATAN

EEPROM internal pada AT89S8252 yang digunakan untuk menyimpan data suhu dipetakan Gambar 5. 01 06 Qj

000

00

m

EEPRO\{ untuk Alamat pa-damell}imp:m da:2 tt!mkhir ~l~m~t (OOOh dID 001h) r 2 h"te

AUDl&t u:m.d.:

04 02

03

SBi!

003 002 OOJ 7FF {

7FE

m~nyimp~~ cbta mhu (002h

- 7FFh)

f 2:046 byte

Gambar5.. Peta EEPROMinternaluntuk penyimpanandata suhu EEPROM internal AT89S8252 memiliki ruang memori 2048 byte (2 Kb) dengan alamat dari OOOhhingga 7FFh. Memori tersebut dibagi menjadi dua bagian yaitu alamat OOOhdan OOlh (2 byte) digunakan untuk menyimpan nilai alamat terakhir penyimpanan pada EEPROM dan sisanya dari 002h hingga 7FFh (2046 byte) digunakan untuk menyimpan data suhu. Digunakannya 2 byte (16 bit) memori disini karena alamat EEPROM internal maksimal memiliki nilai selebar 12 bit (112 byte) sehingga bila alamat yang disimpan memiliki lebar 8 bit misal alamat 0 IOh hingga OFFh maka nilai alamat tersebut cukup disimpan pada alamat OOOh,namun bila lebih dari 8 bit yaitu antara 100 hingga 7FF maka nilai 8 bit LSB-nya disimpan di alamat OOOh dan 4 bit MSB-nya disimpan di alamat OOlh. Karena penggunaan ruang memori untuk data sebanyak 2046 byte, dan tiap data suhu memiliki lebar I byte ( 8 bit) maka banyaknya data yang mampu disimpan adalah 2046 data. PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN Penelitian ini bertujuan untuk menghasilkan suatu alat yang mampu mengukur dan menyimpan data suhu dengan kisaran antara O°C hingga 100°C. Setelah dilakukan perancangan dan pembuatan alat, maka pada tiap-tiap bagian alat ini diuji atau dikarakterisasi untuk mendapatkan nilai-nilai kualitatif dan kuantitatif alat.

280

Muhtadan dkk

SEMINARNASIONALII SDMTEKNOLOGINUKLIR YOGYAKARTA,21-22 DESEMBER2006 ISSN 1978-0176 PENGUJIAN KlSARAN SENSOR SUHU Pengujian karakteristik sensor suhu dilakukan untuk mengetahui kemampuan alat dalam mengkonversi besaran suhu menjadi tegangan analog, yaitu dengan mengukur tegangan keluaran sensor suhu LM35 tiap kenaikan suhu mulai dari suhu 0 °C hingga lOO°C. Pengujian ini merupakan uji linieritas untuk kisaran kerja tertentu ..Sebagai alat ukur pembanding (standar) digunakan termometer digital merk UNI-T seri UT 50C. Hasil pengujian ini menunjukkan bahwa setiap kenaikan suhu 1°C sebanding dengan kenaikan tegangan keluaran sekitar 0,01 volt atau lOmV (AV=IOmVolt), jadi sensor LM35, seperti yang ditunjukkan oleh Gambar 6, dengan nilai R2 sama dengan 0,9992 dari dengan persamaan Y = 0,0 100x+0,0259. Karena pada kisaran suhu 0-100°C, persamaan yang diperoleh merupakan garis lurns, maka dapat disimpulkan bahwa kisaran kerja alat ini adalah O-lOO°C.

y

y

o

;

R2

80

GO

100

120

(q

Dari data hasil pengujian keluaran pengkondisi sinyal dan keluaran sensor sebagai masukan, kemudian dieari nilai penguatan untuk dibandingkan dengan peraneangan. Penguatan ini dihitung menggunakan Persamaan (1), (2), (3), dan (4). Dari data hasil pengujian keluaran sinyal conditioning dan keluaran sensor sebagai masukan rangkaian sinyal conditioning ini, kemudian dieari nilai penguatannya untuk dibandingkan dengan teori. Misalnya diambil data pada suhu 27°C maka nilai penguatan diperoleh dengan: Vout = m Vin + VO

= 0.9992

0.800

5

t~

40

Gambar7. KarakteristikKe\uaranPengkondisi Sinya1

Co

o

20

Suh ••

= 0.011J6x + 0.0259

1.000

g

0.045$. - 0.0477 R' =0 9893

o

1.200

E

=

0.600

~ 0.400

Vout = 1,26 volt

¢

8'

Vin = 0.303

I- 0.200 0000

VO= - 0.190 o

20

40

60

Sunu

100

Maka, m = 4.792

(q

Gambar6.. LinieritasSensorSuhuLM35 Pengujian Rangkaian Pengkondisi

Sinyal

Pengujian rangkaian pengkondisi sinyal bertujuan untuk mengetahui besarnya keluaran karakteristik dari rangkaian terhadap perubahan suhu, sehingga dapat diketahui apakah rangkaian telah bekerja sesuai peraneangan. Pengujian dilakukan dengan mengukur tegangan keluaran dari rangkaian tiap perubahan suhu mulai dari suhu kamar kemudian dinaikkan sebesar 1°C. Grafik hasil pengujian dapat dilihat pada Gambar 7.

Muhtadan dkk

Hasil perhitungan penguatan dari beberapa data ditampilkan pada Tabel 1. Dengan perhitungan itu diperoleh nilai penguatan rata-rata sebesar 4,459 kali, hal ini mendekati nilai penguatan hasil peraneangan yaitu sebesar 4,757 kali. Sehingga nilai penguatan di sini telah sesuai dengan peraneangan clan hanya memiliki selisih yang kecil.

281


SEMINAR NASIONAL II SDM TEKNOLOGI NUKLIR YOGYAKARTA, 21-22 DESEMBER 2006 ISSN 1978-0176 data digital proporsional

Tabel 1. Pengukuran Keluaran dan Penguatan yang Dihasilkan Suhu

Vout

V in

Penguatan

27 30

1,26

0,303

4,792

1,37

0,332

4,705

35

1,58

0,37

4,789

40

1,78

0,436

4,523

45

2

0,488

4,492

50

2,22

0,543

4,442

55

2,45

0,602

4,389

60

2,66

0,655

4,354

65

2,89

0,713

4,323

70

3,09

0,765

4,290

75

3,41

0,816

4,414

80

3,54

0,874

4,270

85

3,8

0,923

4,325

90

4,02

0,984

4,280

95

4,19

1,038

4,222

100

4,98

1,091

4,741

PenguatanRata-rata

Pengujian Pengukuran Data Suhu

g -

3_00

g>

2.00

c••

••

yang

dan Penyimpanan

0"

S==xlOO%

X

(9)

dengan, : S = standar deviasi relatif a = standar deviasi X = suhu rerata hasil pengujian Hasil pengujian akurasi dan preslsl ditunjukkan pada Tabel2 dan Gambar 9.

4,459

Tabel2. Pengujian Pengukuran Suhu Alat Terhadap Alat Pembanding Rata-rata 0,516 29 64 RSD %0,483 1,11 0,558 0,98 0,95 2,10 1,84 1,32 0,568 54,6 59,3 35,1 40,1 43,1 45,1 49,3 0,61 0,65 0,53 0,57 2,30 2,09 0,82 0,52 0,51 1,04 0,667 0,422 0,632 0,738 74,3 79,2 84,3 90,1 30,2 69,2 93,7 95,3 97,6 32,6 1,58 1,26 Suhu (0C) deviasi Standar

Pengujian ADC 0804 dimaksudkan untuk Pengukuran 35 43 49 74 59 79 30 33 ADC 69 45 54 64 40 90 94 95 84 Rata-rata 98 29 mengetahui kinerja 0804 serta hasil Pembanding konversinya. Pengujian ini dilakukan dengan memberikan masukan ADC dari tegangan analog 0 - 5 V de dan mengukur tegangan masukan ADC pada tiap bit dari keluaran ADC. Data hasil pengujian ditunjukkan pada grafik linieritas ADC ditunjukkan pada Gambar 8. y

keluaran

Pengujian akurasi pengukuran dilakukan dengan mengamati suhu yang tertera pada display LCD dari alat dengan menggunakan UNI-T seri UT50-C, sebagai alat pembanding atau standar. Pengujian kedapatulangan (presisi) dilakukan sebanyak 10 kali pengamatan. Standar deviasi relatif (RSD) pengukuran dihitung menggunakan Persamaan (9).

Pengujian ADC

:;:;-4.00

dan menghasilkan dengan masukan.

= 0.01891< R' = 1

0>

~

1.00

0.00 o

40

80

120

160

200

240

desimal

Gambar 8. Karakteristik ADC Gambar 8 menunjukkan bahwa hasil konversi ADC (digital) memiliki nilai yang sebanding (linier) dengan masukan ADC, sehingga rangkaian ADC ini dapat dikatakan mampu mengkonversi masukan analog menjadi


282

Muhtadan dkk

SEMINAR NASIONAL II SDM TEKNOLOGI NUKLIR YOGYAKARTA, 21-22 DESEMBER 2006 ISSN 1978-0176 Grafik perbandingan dapat dilihat pada Gambar 9.

dengan

standar

m

120 " "20 40608020 J::.

<J)

a

c;;

:;;

§:

100 0

y= 0.9993x+ 0.1564 W=O.9999

40

60

= 0,9993/1,11=0,89 Sehingga nilai sensitivitas alat ini adalah 0,89°C. Selanjutnya dilakukan pengujian penyimpanan data untuk mengetahui apakah alat ini mampu menyimpan data suhu sesuai dengan yang diinginkan dan menguji apakah data yang tersimpan tetap tersimpan atau tidak hilang meskipun eatu daya mati. Tahap ini dilakukan dengan menyimpan data suhu tetap kemudian data dibaea. Dari pengujian, diperoleh hasil pembaeaan suhu pengukuran dan jurnlah data tersimpan dalam memori yang sesuai dengan data yang ditentukan. Pengujian selanjutnya yaitu dilakukan penyimpanan data sebanyak 5 data dengan selang waktu 2 detik. Pada saat proses penyimpanan berjalan, eatu daya dimatikan seeara tiba-tiba. Dari pembaeaan data, diperoleh data yang tersimpan sebanyak 3 data, hal ini menunjukkan bahwa dengan adanya lost power, data yang disimpan sebelum eatu daya mati tidak hilang. Hasil pengujian penyimpanan data diperlihatkan pada Tabel3. y

60

Suhu Pembanding

100

120

(e)

Gambar 9. Perbandingan Suhu dangan Alat Pembanding Dari Tabel 2 dapat dilihat nilai ketidakpastian alat atau standar deviasi relatif (RSD) dari kedapatulangan pengukuran adalah 0,558 atau 1,11%., sehingga presisi alat adalah 98,89%. Dari Gambar 9, dapat dilihat bahwa nilai akuarasi dengan alat pembanding adalah 0,9999 (mendekati I atau 100%). Sensitivitas alat dalam mengukur suhu dihitung dengan Persamaan (8). y

= sensitivitas (dalam sinyal terukur) - slope/kemiringan dari penentuan daerah kerja (dilihat dari grafik) standar deviasi relatif

y

= m!as

(8)

dengan:

Tabel3. Hasil Pengujian Penyimpanan Data Suhu

Banx,ak data

Hasil pembacaan memori Data ke 1 = 27

5 data

Data ke 3 = 27

Total data

Data ke 2 = 27 5 data

Data ke 4 = 27 Data ke 5 = 27 Data ke 6 = 30 3 data

Data ke 7 = 30 Data ke

KESIMPULAN

Bdata

= 30

sedang sebesar

Dari rancang bangun yang telah dilakukan, dapat disimpulkan beberapa hal sebagai berikut: 1. T elah dihasilkan alat penyimpan data suhu menggunakan mikrokontroler. 2. Selisih antara penguatan rata-rata terukur dan teoritis relatif kecil, yaitu: penguatan rata-rata sebesar 4,459 kali,

Muhtadan dkk

B

3.

283

penguatan

teoritis

adalah

4,757 kali.

Alat penyimpan data suhu itu dapat digunakan untuk mengukur suhu antara o - 100°C dan dapat menyimpan data hasil pengukuran suhu tersebut dalam EEPROM internal sebanyak memori maksimal 2046 data.



4.

Alat ini memiliki nilai sensitivitas O.89°C, tingkat presisi sebesar 98,89% dan akurasi 99,99%. 5. Alat ini dapat digunakan dalam membantu pengukuran suhu dan peneatatan data suhu dalam jumlah yang banyak seeara otomatis.

4. Tidak mampu, kapasitas dibatasi maksimal 2046 data, jika selama pencuplikan menggunakan data melebihi kapasitas, maka proses perekaman akan terhenti dengan menampilkan pesan memori penuh, pada LCD.

DAFTARPUSTAKA 1. CHRISTANTO and DANNY., 2004, "Panduan Dasar Mikrokontroler Keluarga MCS-51". Innovative Electronics, Surabaya. 2. FEPRlADi, 2003, "Rancang Bangun Pengukur Suhu dan Akuisisi Data Menggunakan Personal Komputer", Tugas Akhir, STTNBATAN, Yogyakarta. 3. HUGHES and FREDRICK W, 1990, "Panduan OP-AMP", PT Gramedia, Jakarta. 4. http://en.wikipedia.com 5. http://www.elektroindonesia.com

TANYAJAWAB Pertanyaan: 1. Berapa volt tegangan keluaran dari sensor suhu ? 2. Bagaimana jika tanpa rangkaian penyangga, apakah memungkinkan dengan ADC yang ada ? (Nugroho ) 3. Berapa lama data tersebut mampu disimpan? 4. Mampukah menyimpan data melebihi kapasitas maksimal ? (Sudiono) Jawaban: 1. Keluaran sensor LM 35 memiliki keluaran 1,091 volt pada suhu 100°C dan 0,040 volt pada O°C. 2. Masih memungkinkan selama panjang kabel dari sensor ke rangkaian pengkondisi sinyal pendek sehingga gangguan sinyal

keeil. Bisa saja keluaran sensor langsung dihubungkan ke ADC, namun akan sulit untuk menguji ADC dalam memberikan input yang kecil dibawah 1 volt. 3. Data akan tersimpan dalam EEPROM internal, selama IC Mikrokontroler tidak rusak, dan selama tidak mereset memori EEPROM.

Daftar Isi Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir-BATAN

284

Muhtadan dkk

RANCANG BANGUN ALAT PENYIMPAN DATA SUHU DENGAN MIKROKONTROLER

Recommend Documents