RANCANGAN SISTEM TRANDUSER SUHU BERBASIS …digilib.batan.go.id/ppin/katalog/file/1978-0176-2006-303.pdfPada makalah ini dibahas tentang ... yang jatuh pada dioda sebagai hasil dari
Post on 07-May-2019
232 Views
Preview:
Transcript
SEMINAR NASIONAL IISDM TEKNOLOGI NUKLIRYOGYAKARTA, 21-22 DESEMBER 2006ISSN 1978-0176
RANCANGAN SISTEM TRANDUSER SUHU BERBASISMIKROPROSESOR Z80
SUDIONO
Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir - BATANJl. Babarsari Kotak Pos 6101 YKBB Yogyakarta 55281Telepon 0274-484085,489716, Faksimili 0274-489715
E-mail: sudiono@sttn-batan.ac.id
Abstrak
RANCANGAN SISTEM TRANDUSER SUHU BERBASIS MIKROPROSESOR Z80. Telah dibuat sistem
tranduser suhu berbasis mikroprosesor Z80. Sebagai sensor temperatur menggunakan sebuah diodaIN4148. Tegangan keluaran rangkaian tranduser dihubungkan ke PIO Z80 melalui antarmuka berupa ADCdan ditampilkan pada penampil MPF-I dengan dikendalikan oleh program secara terpisah. Dari hasilpengujian serta perhitungan dengan metode regresi linier diperoleh hasil kelinearan sebesar 98% dankesalahan 2%.
Kata-kata kunci: sistem tranduser suhu, mikroprosessor
Abstract
DESIGN SYSTEM OF TEMPERATURE TRANDUCER BASE ON Z80 MICROPROCESSOR. Have
been made system of temperature tranducer base on Z80 microprocessor. As temperature sensor use aIN4148 diode. Voltage output of tranducer circuit interfaced to PIO Z80 through ADC and displayed ofMPF-I with controlled by program separately. From result of examination and also the calculation withmethod of regresi linear obtained by result of linearity equal to 98% and error 2%
Keywords: temperature tranducer system, microprocessor
PENDAHULUAN
Terdapat banyak metode yangdikembangkan untuk mengukur suhu suatuobyek, diantaranya dengan menggunakanperangkat semikonduktor·[1] Perangkatsemikonduktor dapat digunakan untuk megukursuhu suatu obyek dengan respon yang baiktetapi mempunyai keterbatasan dalamjangkauannya. Untuk mengubah besaran suhuke besaran listrik (tegangan) dibutuhkan sebuahsensor dan rangkaian elektronik yangmembentuk sebuah tranduser. Dioda IN4148merupakan semikonduktor yang dapatdigunakan sebagai sensor suhu dengan akurasi2 mVjOe. Pada makalah ini dibahas tentangantarmuka tranduser suhu berbasismikroprosesor Z80 seperti ditunjukkan padaGambar 1 yang dapat dikembangkan sebagaisistem pemantau temperatur"
r----------------------------------,III
Ke PIO MPF·I
Gambar 1. Blok Diagram Sistem Tranduser Suhu
Rangkaian Tranduser :
Sebagai sensor suhu digunakan diodasilikon tipe IN4148 yang banyak dijumpai dipasaran dan mudah dipasang terpisah daribagian rangkaian lainnya. Dioda ini diberiprategangan maju seperti ditunjukkan padaGambar 2. Tegangan maju yang jatuh padadioda akan turun sekitar 2 mV untuk setiapkenaikan suhu sebesar 1°C. Karena koefisiensuhu negatif ini tetap konstan tanpa dipengaruhisuhu ruangan yang sebenarnya, maka skala
Sudiono 303 Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir- BATAN
rangkaian tranduser tersebut akan linier.Tegangan referensi untuk ICI diberikan olehIC2 melalui R5 dan PI. Variasi tegangan majuyang jatuh pada dioda sebagai hasil dari
SEMINAR NASIONAL IISDM TEKNOLOGI NUKLIR
YOGYAKARTA, 21-22 DESEMBER 2006ISSN 1978-0176
perubahan suhu menyebabkan keluaran ICIberubah. [2,4] Apabila suhu turon tegangan jatuhpada dioda akan bertambah sehingga tegangankeluaran rangkaian akan naik.
Gambar 2. Rangkaian Tranduser Suhu
Analog to Digital Converter (ADC)
ADC merupakan rangkaian yangberfungsi untuk mengubah sinyal analogmenjadi sinyal digital seperti ditunjukkan padaGambar 3. Beberapa cara pengubahan sinyalanalog menjadi sinyal digital diantaranyaadalah successive approximations. Cara inisering digunakan dengan mikroprosesor, karenamempunyai kecepatan tinggi, resolusi tinggidan harganya relatif murah·[5]
Sistem tranduser suhu berbasis
Mikroprosesor Z80 terdiri atas perangkat kerasdan perangkat lunak. Metode pengerjaanadalah sebagai berikut :
Rancangan Perangkat Lunak [3]
1. Membuat rancangan perangkat lunak untukZ80 PIa berupa diagram alir sepertiditunjukkan pada Gambar 4.
2. Membuat program dalam bahasa rakitanseperti ditunjukkan pada lampiran 1.
3. Memasukkan program dalam bentukbahasa mesin ke mikroprosesor Z80kemudian dijalankan.
WR0001020304050607INT
vcc
Vrefl2Vill+GlKR
IC
gild
R
c
2. Membangun rangkaian ADCditunjukkan pada Gambar 3.
3. Menghubungkan sistemditunjukkan pada Gambar 1.
METODE
seperti
seperti
Gambar 3. Rangkaian ADC
Rancangan Perangkat Keras
1. Membangun rangkaian tranduser suhuseperti ditunjukkan pada Gambar 2.
Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir- SATAN 304 Sudiono
SEMINAR NASIONAL IISDM TEKNOLOGI NUKLIR
YOGY AKARTA, 21-22 DES EMBER 2006ISSN 1978-0176
• JNISIALISASI PORT A SBG M.4.SUKAc\'
• 111SHLISASI PORT B SBG MASUKA,\' DA1\' KEWARAN
KONVERSI DATA MENJADI BCD
Tabell Hasil Pengukuran Suhu Air
Termometer
CacahTermometerCacah
(0G)
MPF-1(0G)MPF-1
0
16155113
10
15760107
15
1526599
20
1507093
25
1477585
30
1458078
35
1398570
40
1379063
45
1339554
50
12610050
Y = A + BX
(1)
(2)
untuk100°C.digital.adalah
Tabel2. Harga X, Y, XY, X2, dan y2
dengan X adalah suhu air dalam satuan °c, danY adalah cacah MPF-1. Harga X, Y, XY, X2,
dan y2 selengkapnya seperti ditunjukkan padaTabel 2.
Berdasarkan Persamaan (2), (3), dan (4)diperoleh A = 175,75, gradien (B) = -1,2, dankoefisien korelasi (r) = -0,98, sehingga dapatdikatakan bahwa antarmuka tranduser suhu inimempunyai linieritas sebesar 98 % dankesalahan 2% serta respon berbanding terbalik.Setiap kenaikan suhu 5°C cacahan turonsebesar 6 cacah. Grafik hubungan antara cacahmikroprosesor Z80 versus perubahan suhuditunjukkan pada Gambar 5 dengan persamaangaris Y = A + BX adalah 175,75 + (-1,2)X =175,75 -1,2X
HASIL DAN PEMBAHASAN
Unjuk ketja peralatan diujimengukuran suhu air dari O°C s.d.Sebagai acuan digunakan termometerLangkah-Iangkah pengukuran suhusebagai berikut :1. Memasukkan sensor suhu (dioda IN4148)
ke dalam es yang sedang mencair.2. Menera rangkaian agar pada suhu O°C
tegangan keluaran rangkaian tranduser 0Volt.
3. Mengukur dan mencatat hasil pengukuransuhu yang ditunjukkan oleh termometerdigital dan mikroprosesor.
4. Menaikkan suhu menjadi 5°C dengan caradipanaskan kemudian mencatat hasilpengukuran yang ditunjukkan olehtermometer digital dan mikroprosesor.
Setelah dilakukan uji unjuk kerjakemudian dilakukan pengolahan data untukmengetahui linieritas alat terhadap perubahansuhu menggunakan metode regresi linier sepertiditunjukkan pada Persamaan (1), (2), (3), dan(4). Hasil pmgukuran suhu air dapat dilihatpada Tabel1.
A = _L_Y_-_B.L_Xn
Koefisien korelasi
x yXyX2Y2
0
161 0025921
10
157157010024649
15
152228022523104
20
150300040022500
25
147367562521609
(3)
Sudiono 305 Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir- SATAN
30 145436090021025
35
1394865122519321
40
1375480160018769
45
1335985202517689
50
1266300250015876
55
1136215302512769
60
1076420360011449
65
99643542259801
70
93651049008649
75
85637556257225
80
78624064006084
85
70595072254900
90
63567081003969
95
54513090252916
100
505000100002500
LX
LY=LXYLXLY2=
2259=974502=71725=280725
1045180
~ 120
""IJ GO
0
~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~Suhu air (Celdus)
Gambar 5. Grafik Suhu Air vs Cacah MPF-l
KESIMPULAN :
Setelah dilakukan pengujian danpembahasan terhadap rancangan sistemtranduser suhu berbasis rnikroprosesor Z80maka dapat disimpulkan bahwa sistemtranduser suhu berbasis mikroprosesor Z80 ini
SEMINAR NASIONAL IISDM TEKNOLOGI NUKLIR
YOGYAKARTA, 21-22 DESEMBER 2006ISSN 1978-0176
mempunyai linieritas 98% dan kesalahan 2%serta responnya berbanding terbalik.
DAFTAR PUSTAKA
SUMARSONO, 1989. "Pembuatan perala tanmonitor temperatur dan ke1embaban udara (T,RH), PATN-BATAN, Yogyakarta.
HUGHES FREDRICK W., 1990 Panduan Op-amp,Gramedia, Jakarta.
SUTRISNO , Teknik Mikroprosesor, Majalah ElexNo.8, 9 dan 12, Gramedia, Jakarta
1. BORGMAN, 1985, Termometer Linier, 301Rangkaian Elektronika, Gramedia, Jakarta,.
ANONIM, 1985, ADC, Majalah Elektron, No. 28,1985, HME, Handung.
TANYAJAWAB
Pertanyaan :
1. Jangkauan penggunaan (range) transducertersebut ?
2. Apa aplikasi dari alat ini ? (mulyono,Bapaten)
Jawaban :
1. Jangkauan tranducer adalah ± 0-300°C.2. Implementasi/aplikasinya adalah untuk
mengukur suhu lingkungan dan untukmemanfaatkan fasilitas I/O.
LAMPIRAN 1 .
Program PIOAddr
MachineLabelOpcodeOperand Comment
Language 197A
3E4F LOA,4FInis.portA sbg masukan
197C
0382 OUT(82),A
197E
3ECF LOA, CFInis.portB sbg masukan
1980
0383 OUT(83),A dan keluaran
1982
3E01 LOA,01kontrolbitkeluar 0, masuk 1
1984
0383 OUT(83),A (portB).
1986
3E97 LOA,97kontrolinterupsiportB
1988
0383 OUT(83),A
198A
3EFE LOA,FE tutupi(mask) bitAO
198C
0383 OUT(83),A
198E
3E8E LOA,8EAktitkanCPU melalui PIO
1990
0383 OUT(83),A
1992
FB EIAktitkaninterupsiCPU
1993
OB80 INA, 80 Ambil data
Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir- BATAN
306Sudiono
SEMINAR NASIONAL IISDM TEKNOLOGI NUKLIRYOGY AKART A, 21-22 DESEMBER 2006ISSN 1978-0176
1995
32021B LDHL, 1B02Simpan data di 1B021998
CDB019 CALL19BO19BO ala mat prog. konversi199B
0021001 LDIX,1AOOA 199F
CD2406 CALLSCAN1
19A2
C39319 CALL199319BO
F5 PUSHAFSelamatkan isi register AF19B1
C5 PUSHBCSelamatkan isi register BC19B2
05 PUSHDESelamatkan isi register DE19B3
E5 PUSHHLSelamatkan isi register HL19B4
DDE5 PUSHIXSelamatkan isi register IX19B6
21041B LDHL, 1B04HL sebagai penunjuk alamat19B9
0604 LDB,04 Display buffer diisi 0019BB
3600SIAP1LD(HL),OO19BD
23 INCHL19BE
10FB DJNZSIAP1
19CO
OE18 LDC,18 C jumlah bit biner19C2
21021BBCD3LDHL,1B02Alamat biner 1B02 - 1B0419C5
0603 LDB,03 B jumlah byte biner19C7
AF XORA Bersihkan flag19C8
CB16BCD1RL(HL) Puter biner ke kiri19CA
23 INCHL
19CB
10FB DJNZBCD1Teruskan hingga 2 byte19CD
0603 LDB,03 B jumlah byte BCD19CF
7EBCD2LDA, (HL)Alamat BCD 1B05 - 1B071900
8F ADCA,A1901
27 OMAkumulator jadi decimal1902
77 LD(HL), A Simpan kembali1903
23 INCHL Alamat berikutnya1904
10F9 DJNZBCD2Teruskan hingga 2 kali1906
00 DECC Bit berikutnya1907
20E9 JRNZ, BCD3Teruskan hingga 16 bit1909
11051 B LDDE, 1B05DE penunjuk alamat BCD19DC
21001A LDDL,1AOO7segmen di 1AOO- 1A0519DF
0602 LDB,02 B jumlah byte BCD19E1
1ASEGMLDA, (DE)19E2
CD7806 CALL0678 Panggil HEX7SG19E5
13 INCDE Byte berikutnya19E6
10F9 DJNZSEGMTeruskan hingga 2 byte19E8
DDE1 POPIXAmbil kembali isi register19EA
E1 POPHL19EB
01 POPDE
19EC
C1 POPBC
19ED
F1 POPAF19EF
C9 RET
P1 = P2
= 1kLAMPIRAN 2.
C1= 100 pF01
= IN4148
Daftar komponen rangkaian termometer
IC1= LM 741IC2
= LM 723
R1
=47k Tr= BC547
R2
= 820R3 = R4
= 100kR5
=2k7R6
= 10kR7
=4k7R8
= 1k
Sudiono 307 Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir- BATAN
LAMPlRAN 3. DAFTAR KOMPONEN
RANGKAIAN ADC
R= 10k
C= 150pFIC = ADC0804
LAMPIRAN 4.
Tabel Fungsi P2
SEMINAR NASIONAL II
SDM TEKNOLOGI NUKLIR
YOGY AKARTA, 21-22 DESEMBER 2006ISSN 1978-0176
No. Pin
1
2
345678910111213141516171819
20
SinyalNC
NC
NC
NCNC
NC
PA7
PA6
PA5
PMGND
PA3
PA2
PA1
PAO
ASTB
BSTB
ARDY
BRDY
NC
No. Pin
21
22
23
24
2526
2728
29
30
3132
3334
3536
37
38
39
40
SinyalPBO
PB1
PB2
PB3PB4
PB5
PB6
PB7
NC
GND
CKlTRGO
CKlTRG1
CKlTRG2
CKlTRG3
ZCfTOO
ZCfT01
ZCfT02
PIOIEOCTC lEI
NC
Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir- BATAN 308 Sudiono
top related