SEMINAR NASIONAL II SDM TEKNOLOGI NUKLIR YOGY AKARTA, 21-22 DESEMBER 2006 ISSN 1978-0176 RANCANGAN SISTEM TRANDUSER SUHU BERBASIS MIKROPROSESOR Z80 SUDIONO Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir - BATAN Jl. Babarsari Kotak Pos 6101 YKBB Yogyakarta 55281 Telepon 0274-484085,489716, Faksimili 0274-489715 E-mail: [email protected]Abstrak RANCANGAN SISTEM TRANDUSER SUHU BERBASIS MIKROPROSESOR Z80. Telah dibuat sistem tranduser suhu berbasis mikroprosesor Z80. Sebagai sensor temperatur menggunakan sebuah dioda IN4148. Tegangan keluaran rangkaian tranduser dihubungkan ke PIO Z80 melalui antarmuka berupa ADC dan ditampilkan pada penampil MPF-I dengan dikendalikan oleh program secara terpisah. Dari hasil pengujian serta perhitungan dengan metode regresi linier diperoleh hasil kelinearan sebesar 98% dan kesalahan 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 a IN4148 diode. Voltage output of tranducer circuit interfaced to PIO Z80 through ADC and displayed of MPF-I with controlled by program separately. From result of examination and also the calculation with method of regresi linear obtained by result of linearity equal to 98% and error 2% Keywords: temperature tranducer system, microprocessor PENDAHULUAN Terdapat banyak metode yang dikembangkan untuk mengukur suhu suatu obyek, diantaranya dengan menggunakan perangkat semikonduktor·[1] Perangkat semikonduktor dapat digunakan untuk megukur suhu suatu obyek dengan respon yang baik tetapi mempunyai keterbatasan dalam jangkauannya. Untuk mengubah besaran suhu ke besaran listrik (tegangan) dibutuhkan sebuah sensor dan rangkaian elektronik yang membentuk sebuah tranduser. Dioda IN4148 merupakan semikonduktor yang dapat digunakan sebagai sensor suhu dengan akurasi 2 mVjOe. Pada makalah ini dibahas tentang antarmuka tranduser suhu berbasis mikroprosesor Z80 seperti ditunjukkan pada Gambar 1 yang dapat dikembangkan sebagai sistem pemantau temperatur" r----------------------------------, I I I Ke PIO MPF·I Gambar 1. Blok Diagram Sistem Tranduser Suhu Rangkaian Tranduser : Sebagai sensor suhu digunakan dioda silikon tipe IN4148 yang banyak dijumpai di pasaran dan mudah dipasang terpisah dari bagian rangkaian lainnya. Dioda ini diberi prategangan maju seperti ditunjukkan pada Gambar 2. Tegangan maju yang jatuh pada dioda akan turun sekitar 2 mV untuk setiap kenaikan suhu sebesar 1°C. Karena koefisien suhu negatif ini tetap konstan tanpa dipengaruhi suhu ruangan yang sebenarnya, maka skala Sudiono 303 Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir- BATAN
6
Embed
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
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
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
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