Sistem Akuisisi Data Suhu Menggunakan Mikrokontroller AT89S51 - Dengan Penampilan LCD3

PERANCANGAN SISTEM

Perancangan Perangkat Keras

Gambar 6. Diagram blok sistem akuisisi suhu

Sensor Suhu ( LM35 )
Sensor suhu LM35 berfungsi untuk mengubah besaran fisis yang berupa suhu menjadi besaran elektris tegangan. Sensor ini memiliki parameter bahwa setiap kenaikan 1ºC tegangan keluarannya naik sebesar 10mV dengan batas maksimal keluaran sensor adalah 1,5 V pada suhu 150°C.



Pada perancangan kita tentukan keluaran adc mencapai full scale pada saat suhu 100°C, sehingga saat suhu 100°C tegangan keluaran transduser (10mV/°C x 100°C) = 1V.

Dari pengukuran secara langsung saat suhu ruang, keluaran LM35 adalah 0.3V (300mV ). Tegangan ini diolah dengan menggunakan rangkaian pengkondisi sinyal agar sesuai dengan tahapan masukan ADC.

Pengkondisi Sinyal
Pengkondisi sinyal berfungsi untuk menguatkan tegangan keluaran sensor suhu LM35 agar mampu diproses pada peralatan selanjutnya dalam hal ini oleh ADC 0804.

Diinginkan bahwa pengukuran suhu dapat dilakukan pada range 25°C - 100°C, sedangkan saat suhu kamar LM35 sudah mengeluarkan tegangan sebesar 0,3V, sehingga untuk dapat mengatur agar masukan ADC sebesar 0V pada suhu ruang, ditambahkan sebuah penguat differensial dengan konfigurasi sebagai berikut :

Gambar 7. Penguat differensial.

Keluaran penguat differensial dikuatkan lagi dengan rangkaian penguat non inverting dengan konfigurasi seperti pada gambar 6. Dengan Vin = 1V pada 100°C dan Vout yang diinginkan sebesar 5V (Vx) maka dapat dihitung nilai tahanan untuk penguat non-inverting sebagai berikut :

Jika Ri = 1K maka, Rf = 4K dalam aplikasi digunakan potensiometer 50K untuk Rf

Gambar 8. Penguat non_inverting.

Analog to Digital Converter ( ADC 0804 )
Perancangan untuk rangkaian adc digunakan mode free running. Mode ini dipilih karena waktu konversi adc jauh lebih cepat terhadap tingkat perubahan suhu dari plant, sehingga setiap kali suhu berubah, adc selalu telah selesai melakukan konversi data sehingga data sudah valid untuk dicuplik.

Untuk ADC 0804 dengan jumlah bit sebesar 8 bit dan Vref = 5V maka resolusinya :

Masukan tegangan analog adc yang berasal dari keluaran pengkondisi sinyal saat full scale dengan nilai sebesar Vx dapat dihitung sebagai berikut:

dengan demikian saat tegangan masukan adc 4,9804 keluaran adc akan bernilai FFH.

Mikrokontroller ( AT89S51 )
Data digital 8 bit dari ADC diambil oleh mikokontroller melalui Port 2 ( P2.0-P2.7 dihubung dengan DB0-DB7 ). Sedangkan data masukan untuk penampil LCD dikeluarkan melalui Port 1 ( P1.0-P1.7 dihubung dengan D0-D7 ). Untuk mengontrol kaki RS dan E pada LCD mikrokontroller memanfaatkan kaki P3.6 dan P3.7

Proses pengambilan data dan pengolahan data dapat dilihat dalam gambar 7. Data yang diambil dari P2 dikalibrasi terlebih dahulu, setelah dikalibrasi data tersebut kemudian diubah ke dalam kode ASCII supaya tertampil angka 0-100 pada LCD, jika tidak diubah maka yang tertampil adalah angka 0-255.

Gambar 9. Flowchart program akuisisi data suhu.