UJI KELAYAKAN MELALUI KARAKTERISASI SENSOR LM35 DENGAN PERBANDINGAN TEGANGAN DAN SUHU BERBASIS B ERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA 8535L
EKSPERIMEN FISIKA II
IMAS FATONI PARMONO 3225061786
JURUSAN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS NEGERI JAKARTA 2009
A. Pendahuluan
Penggunaan instrumentasi sensor saat ini mulai berkembang seiring dengan meningkatnya kebutuhan teknologi. Teknologi yang ada banyak menggunakan presisi data sehingga dituntut untuk memiliki ketelitian tinggi dalam pengukuran serta tingkat efisien dan efektif yang memberikan kemudahan lebih dalam pengaplikasian teknologi tersebut. Sensor adalah device atau komponen elektronika yang digunakan untuk merubah besaran fisik menjadi besaran listrik dalam bentuk tegangan. Dalam hal ini adalah sensor LM35 yang mengubah besaran suhu menjadi besaran listrik. Setiap sensor membutuhkan uji kalibrasi atau proses verifikasi bahwa suatu akurasi alat ukur sesuai dengan rancangannya. Oleh karena itu karakterisasi sangat diperlukan sehingga dapat mengetahui apakah sensor tersebut layak pakai atau mempunyai tingkat presisi yang tinggi dalam membaca besaran suhu.
B. Landasan Teori
1. Sensor LM35
Sensor suhu LM35 adalah komponen elektronika yang memiliki fungsi untuk mengubah besaran suhu menjadi besaran listrik dalam bentuk tegangan. LM35 memiliki keakuratan tinggi dan kemudahan perancangan jika dibandingkan dengan sensor suhu yang lain, LM35 juga mempunyai keluaran impedansi yang rendah dan linieritas yang tinggi sehingga dapat dengan mudah dihubungkan dengan rangkaian kendali khusus serta tidak memerlukan penyetelan lanjutan.
Gambar 1 Sensor suhu LM35
1|Page
Universitas Negeri Jakarta 2009
o
Dalam keadaan normal, keluaran sensor dapat membaca kompresi suhu 1 C dengan kenaikan nilai tegangan sebesar 10 mV. Pada penempatannya LM35 dapat ditempelkan dengan perekat atau dapat pula disemen pada permukaan akan tetapi suhunya akan sedikit berkurang sekitar 0,01 ºC karena terserap pada suhu permukaan tersebut. Dengan cara seperti ini diharapkan selisih antara suhu udara dan suhu permukaan dapat dideteksi oleh sensor LM35 sama dengan suhu disekitarnya, jika suhu udara disekitarnya jauh lebih tinggi atau jauh lebih rendah dari suhu permukaan, maka LM35 berada pada suhu permukaan dan suhu udara disekitarnya .
2. Mikrokontroler ATMega 8535 Mikrokontroler adalah sebuah sistem mikroprosesor di mana di dalamnya terdapat CPU, ROM, RAM, I/O dan peralatan internal lainnya yang terintegrasi dan dikemas dalam bentuk chip. Mikrokontroler dapat diprogram melalui ROM sesuai dengan standar yang dikeluarkan oleh pabrik. Salah satu mikrokontroler yang banyak digunakan adalah mikrokontroler ATmega8535, selain harganya terjangkau, juga telah tersedia ADC. Deskripsi port dari chip dan deskripsi arsitektur AVR diperlihatkan pada gambar berikut.
Gambar 2 Mikrokontroler ATMEGA 8535L
3. Rangkaian Minimum ATMEGA 8535L
Untuk mengaktifkan mikrokontroler ATMEGA 8535L dibutuhkan suatu komponen yang dirangkai menjadi seperti Gambar 3 yang merupakan rangkaian minimum
2|Page
Universitas Negeri Jakarta 2009
Gambar 3 Skema rangkaian minimum untuk AT mega 8535L
Gambar 4 Rangkaian minimum ATmega 8535L
4. USB ISP (In System Sy stem Programming) Programming) dan Serial TTL (Transistor Transistor Logic)
Untuk mendownload program ke dalam mikrokontroler dibutuhkan suatu perangkat yang dinamakan downloader. K-125i adalah salah satu jenis downloader yang sangat simple dan sudah dsertai dengan koneksi USB (Universal Serial Bus) yang mempermudah pengguna dalam mendownload program.
3|Page
Universitas Negeri Jakarta 2009
K-125i juga disertai dengan serial TTL dimana ini adalah suatu bentuk jaringan yang dapat menghubungkan logika level tegangan yang dihasilkan dari mikrokontroler ke PC secara langsung.
Gambar 5 K-125i
C. Percobaan
Dalam hal ini saya akan memulai dengan melihat tegangan output dari LM35, karena LM35 adalah sensor yang merubah besaran suhu menjadi tegangan maka suhu dijadikan variabel peubah. Pengukuran besaran suhu menggunakan medium air yang diberi kalor berkisar antara o
0-96 C, untuk mengubah besaran suhu digunakan suatu pendingin dan pemanas yaitu es batu dan heater. Variabel terukurnya adalah nilai tegangan dan suhu air, pengukuran suhu air menggunakan termometer biasa dan nilai tegangan dapat diketahui melalui ADC pada mikrokontroler.
4|Page
Universitas Negeri Jakarta 2009
Gambar 6 Termometer
D. Hasil Percobaan
Setelah melakukan beberapa rangkaian tes, maka dihasilkan data sebagai berikut : o
5|Page
o
Suhu ( C)
Tegangan (mV)
Suhu ( C)
Tegangan (mV)
0
0.8
51
491.1
1
11.11538
52
504.5
2
19.41667
53
513
3
33.57143
54
522
4
48
55
532.2
5
58
56
540
6
63
57
552.8
7
75.5
58
549
8
82
59
551
9
92
60
561.8
10
102
61
569.4
11
115.3333
62
571.2
12
124
63
577.2
13
136
64
585
14
144
65
586
15
152.25
66
592
16
162
67
606.8
17
172.1429
68
611.4
18
184.1667
69
619
19
192.1429
70
625
20
203.3333
71
638
21
213.4444
72
643
22
221.2727
73
659
23
230.9231
74
667
Universitas Negeri Jakarta 2009
24
246.5294
75
684.8
25
252.6154
76
697
26
264.1111
77
711
27
272.375
78
735.4
28
284.4
79
744.2
29
290.75
80
777.2
30
302.625
81
788
31
305.646
82
825.2
32
315.8125
83
839
33
326.15
84
847
34
331.8182
85
861.3333
35
343.25
86
889
36
351
87
900.3333
37
367.3667
88
923.125
38
374.4
89
933.8333
39
383.8
90
938.5
40
396
91
939.75
41
403.7
92
946
42
414.75
93
950.75
43
426.75
94
960
44
439.35
95
970.5
45
450.5
96
973.65
46
456.1
97
978.5
47
464
98
982.5
48
470.5
99
986.75
49
478
100
988.75
Tabel 1. Data suhu dan tegangan
E. Analisa
Dari data percobaan dapat dilihat bahwa tejadi perubahan tegangan seiring dengan perubahan suhu. Setelah dibuat grafik maka akan terlihat seperti grafik 1, dimana diambil suatu garis linear dari kedua data tersebut yang menghasilkan suatu persamaan y = 9.818x 2.054.
6|Page
Universitas Negeri Jakarta 2009
Hubungan Tegangan dan Suhu 1200
T
1000
y = 9.818x 9.818x - 2.054 2.054
e g
800
a n
600
g a
400
n (
200
m V
0
)
0
20
40
-200
60
80
100
120
Suhu (oC)
Grafik 1 Perbandingan suhu dan tegangan output mikrokontroler
Persamaan tersebut mempunyai gradiennya sebesar 9.818, ini membuktikan bahwa o
o
setiap kenaikan suhu sebesar 1 C nilai tegangan naik sebesar 9.818 mV (9.818 mV/ C). Hasil ini hampir sesuai dengan nilai karakterisasi dari sensor LM35 yaitu setiap kenaikan suhu o
o
sebesar 1 C maka nilai tegangan akan naik sebesar 10.0 mV (10.0 mV/ C). Ketelitian dari sensor LM35 yang dipakai kurang seakurat dibandingkan karakter sensor dari pabrikasinya, sehingga perlu dikalibrasi lagi untuk setiap sensor yang akan dipakai karena tidak semua sensor pada pabrikasi yang sama mempunyai nilai karakterisasi yang sama dan nilai toleransi t oleransi yang berbeda.
F. Kesimpulan
o
1. Sensor LM 35 yang dipakai mempunyai nilai karakterisasi karakterisasi 9.818 mV/ C o
2. Sensor LM 35 dalam pabrikasinya mempunyai nilai karekterisasi 10.0 mV/ C o
3. Range suhu berkisar 0-100 C o
4. Nilai toleransi dari sensor LM 35 adalah 0.5 C 5. Digunakan es batu dan heater sebagai penurun dan penaik suhu 6. Termometer Termometer alkohol dijadikan pembanding besaran suhu 7. Tidak semua sensor LM 35 memiliki nilai karakterisasi yang sama 7|Page
Universitas Negeri Jakarta 2009
G. Daftar Pustaka
Fraden, Jacob.2003.”Handbook Jacob.2003.”Handbook of Modern Sensors”.California Sensors”.California : Advanced Monitors
Corporation. 2008.”Pemograman Bahasa C untuk Mikrokontroler Atmega 8535”. 8535”. Heryanto, Ary. 2008.”Pemograman
Yogyakarta : ANDI. Datasheet, LM35 Vision, Creative.2009.”Buku Manual K-125i”.Jakarta Timur : Klinik Robot
H. Lampiran 1. Program suhu pada mikrokontroler
#include #include #include #define ADC_VREF_TYPE 0x40
unsigned int read_adc(unsigned char adc_input) { ADMUX=adc_input ADMUX=adc_input | (ADC_VREF_TYPE (ADC_VREF_TYPE & 0xff); delay_us(10); ADCSRA|=0x40; while ((ADCSRA & 0x10)==0); ADCSRA|=0x10; return ADCW; }
void sensor() { int it,signal,tegangan,x,y; it,signal,tegangan,x,y; x=0;
8|Page
Universitas Negeri Jakarta 2009
tegangan=read_adc(0)*4.88;
OCR2=0x00;
y=y+1; printf("%d Tegangan Output = %d mV
MCUCR=0x00;
\n\r",y,tegangan);
MCUCSR=0x00;
delay_ms(1000);
TIMSK=0x00;
}
UCSRA=0x00; UCSRB=0x18;
void main(void)
UCSRC=0x86;
PORTA=0x00;
UBRRH=0x00;
DDRA=0x00;
UBRRL=0x47;
PORTB=0x00;
ACSR=0x80;
DDRB=0x00;
SFIOR=0x00;
PORTC=0x00;
ADMUX=ADC_VREF_TYPE ADMUX=ADC_VREF_TYPE & 0xff;
DDRC=0x00;
ADCSRA=0x84;
PORTD=0x00;
SFIOR&=0xEF;
DDRD=0x00; TCCR0=0x00;
while (1)
TCNT0=0x00;
{
OCR0=0x00;
sensor();
TCCR1A=0x00;
};
TCCR1B=0x00;
}
TCNT1H=0x00; TCNT1L=0x00; ICR1H=0x00; ICR1L=0x00; OCR1AH=0x00; OCR1AL=0x00; OCR1BH=0x00; OCR1BL=0x00; ASSR=0x00; TCCR2=0x00; TCNT2=0x00; 9|Page
Universitas Negeri Jakarta 2009
