pemanfaatan thermistor untuk pengukuran suhu ruang

PEMANFAATAN THERMISTOR UNTUK PENGUKURAN
SUHU RUANG
Hairil Budiarto
Prodi D3 Teknik Mekatronika, Fakultas Teknik, Universitas Trunojoyo Madura
Kampus Universitas Trunojoyo Madura, Telang PO.BOX. 2 Kamal
Email : [email protected]
ABSTRAK
Perancangan sistem pengukuran pada suhu ruang menggunakan sensor suhu termistor ini mengangkat
beberapa isu penting, termasuk bagaimana desain hardware dan desain dari sebuah program yang akan bekerja
untuk menjalankan sistem suhu ruang, tujuan dari desain sistem ini adalah untuk membantu orang guna
mengetahui suhu yang terjadi pada ruang tersebut. Pada dasarnya, sistem sirkuit ini dirancang untuk mengubah
perubahan suhu yang terjadi pada sebuah sensor yang berupa sinyal analog menjadi sinyal digital dan
menampilkannya pada komputer dengan menggunakan ADC 0804 dan mikrokontroler AT mega
8535.pengkondisian sinyal berasal dari rangkaian pembagi tegangan dan terdapat sedikit masalah , seperti sinyal
terlalu lemah, maka dari itu harus diperkuat dengan rangkaian op-amp sehingga sinyal dapat dibaca oleh ADC
dan mikrokontroler dapat diteruskan ke ATMega 8535 . Suhu kamar hasil pengukuran dengan termistor sebagai
sensor suhu yang dikeluarkan hasilnya tidak seperti yang diharapkan dan delay yang terjadi ± 6 detik dan
perbedaan hasil pengukuran ± 3oC. Penelitian lebih lanjut diharapkan dapat menggunakan sensor lebih sensitif, ,
dan hasilnya bisa seperti yang diharapkan.
Kata kunci : Thermistor, Microcontroller ATMega 8535, ADC 0804, Op-Amp.
ABSTRACT
In the design of the measurement system at room temperature using a thermistor temperature sensor is
raised several issues, including how about the hardware design and the design of a program that works to run
the circuit system, the purpose of the design of this system is to help people know the temperature change a
space. In essence, the circuit system is designed to convert temperature changes that occur in a sensor into
digital values and display it on a computer using ADC 0804 and microcontroller AT Mega 8535.signal
konditional derived from the voltage divider circuit there is a litle bit of a problem, such as the signal is too
weak to should be strengthened with a series of op-amp so that the signal can be read by the ADC and the
microcontroller can be forwarded to aT Mega 8535. Room temperature measurement with thermistor sensor
which issued the thermistor resistance so that the result is not so good its about ± 3oC and then delay about ± 6
second. Further research expected to use a more sensitive sensor so that the delay and the result can be
expected.
Keyword : Thermistor, Microcontroller ATMega 8535, ADC 0804, Op-Amp.
PENDAHULUAN
Salah satu teknologi terapan itu adalah
alat yang berfungsi untuk mengukur. Namun
peralatan yang ada sekarang masih sederhana
sehingga memerlukan pengembangan teknologi
yang lebih efektif sehingga teknisi tidak harus
selalu siap di lapangan untuk mencatat setiap
perubahan suhu dengan rentang waktu tertentu
sesuai yang diperlukan pada saat pengambilan
sample suhu untuk kemudian diteliti lebih
lanjut supaya dapat ditindaklanjuti baik dampak
positif maupun negatifnya.
Pada
pengkondisian
udara
(air
conditioning)
di
samping
perhitungan
temperatur, juga didasarkan atas pertimbangan
kelembaban pada udara itu dikondisikan, selain
hal itu, beberapa bahan bahan memerlukan
kadar air dan kelembapan tertentu untuk
menjaga ketahanan dan keawetannya.
Berdasarkan praktikum sensor dan
aktuator yang didapat pada penelitian, dengan
menggunakan thermistor sebagai sensor suhu,
dimana thermistor tersebut mengeluarkan nilai
resistansi tersendiri berdasarkan perbedaan suhu
di sekitarnya.
Maka dari itu timbul ide penulis untuk
membuat sistem pengukuran suhu ruangan,
yang dibangun sebagai suatu sistem yang
mampu mengukur perubahan suhu dan dan
diharapkan menyimpan data pengukuran itu
pada memori internal.
Dasar Teori
Konsep suhu
Suhu merupakan derajat panas dari suatu
benda. Dari sentuhan telapak tangan, kita dapat
menyusun urutan benda-benda berdasarkan
derajat panasnya dari benda A, B, dan C, kita
dapat memutuskan bahwa B lebih panas dari A,
C lebih panas dari B. Kita dapat menyatakan
bahwa suhu yang paling tinggi adalah C, dan
yang paling rendah adalah A. Jadi, konsep suhu
berasal dari perasaan kita.
Kita dapat merasakan panas atau dingin
suatu benda dengan menyentuhnya. Akan
tetapi, apakah perasaan kita dapat menyatakan
suhu benda dengan tepat ? Percobaan sederhana
ini pertama kali disarankan oleh John Locke
pada tahun 1960. Mula-mula kita celupkan
tangan kiri pada ember yang berisi air dingin
dan tangan kanan pada ember yang berisi air
hangat selama kira-kira 30 detik. Yang
dimaksud air hangat di sini adalah air yang
paling panas yang dapat ditahan oleh kulit
tangan ita selama kira-kira 30 detik. Dengan
cepat pindahkan kedua tangan kita ke dalam
ember ketiga yang berisi air yang suhunya di
antara air dingin dan hangat. Air terasa lebih
sejuk untuk tangan kanan dan lebih hangat
untuk tangan kiri.
Suhu secara umum dapat diukur dalam
tiga skala yang berbeda yaitu Celcius,
Fahrenhait dan Kelvin. Skala Celcius
mempunyai titik didih air 100OC dan titik beku
air 0OC. Skala Fahrenhait mempunyai titik
didih air 212OF dan titik beku air 32OF.
Sedangkan untuk skala Kelvin didasari oleh
skala Celcius. Untuk mengubah dari Celcius ke
Kelvin dengan menambahkan 273O pada skala
Celcius yang terukur.
Suhu dapat diukur dalam berbagai
macam cara yang berbeda. Dalam hal ini
pengukuran suhu secara garis besar dapat
dibedakan menjadi dua macam yaitu
pengukuran secara mekanik dan pengukuran
secara elektrik. Pengukuran secara mekanik
tergantung pada beberapa prinsip fisik bahwa
gas, zat cair dan zat padat dapat berubah
volumenya apabila benda tersebut dipanaskan.
Penggunaan substansi zat yang tidak sama dapat
merubah volume dalam perbedaan kuantitas zat
tersebut. Sebagai contoh, air raksa mempunyai
penambahan 0,01% per derajat Fahrenhait
sedangkan alkohol di lain pihak mempunyai
penambahan 0,07% per derajat Fahrenhait
(0,1% per derajat Celcius). Yang termasuk
dalam pengukuran mekanik antara lain
termometer glass-steam, termometer bimetallic,
termometer
filled-system.
Sedangkan
pengukuran secara elektrik menggunakan energi
listrik untuk mengontrol perubahan suhu secara
analog maupun secara digital dan mempunyai
prinsip yang hampir sama dengan secara
mekanik. Pengukuran perubahan suhu tersebut
dapat dideteksi dengan menggunakan beberapa
sensor antara lain thermocouple, thermistor,
RTD IC Op-Amp, IC LM 35 dan lain
sebagainya.
Thermistor sebagai sensor suhu
Nama termistor berasal dari Thermally
Sensitive Resistor. Termistor biasanya termasuk
material-material semikonduktor yang dibagi
dua golongan:oksida logam dan semikonduktor
kristal
tunggal.
Negative
Temperature
Coefficient (NTC) pertama kali ditemukan oleh
Faraday pada perak sulfid pada tahun 1833.
Pemahaman tentang termistor oksida ini
mengalami perkembangan yang sangat pesat
oleh becker, Vervey dkk pada akhir tahun 1940an. Termistor kristal germanium dipelajari oleh
Lark-Horovitz dkk pada tahun 1946, dan
olehestermann (meneliti Si), Hung dan Gliessman pada
tahun 1950, Friedberg padatahun 1951, dan
kemudian Fritzsche dan Kunzler dkk. Silikon
pada suhu rendah dipelajari oleh Morin, Maita dan
Cralson pada tahun 1954-1955. Broom juga
mempelajari termometer GaAs pada tahun
1958.
Gambar 1. Thermistor
Termistor atau thermal resistor adalah
suatu jenis resistor yang sensitive terhadap
perubahan suhu. Prinsipnya adalah memberikan
perubahan resistansi yang sebanding dengan
perubahan suhu. Perubahan resistansi yang
besar terhadap perubahan suhu yang relatif
kecil menjadikan termistor banyak dipakai
sebagai sensor suhu yang memiliki ketelitian
dan ketepatan yang tinggi. Termistor yang
dibentuk dari bahan oksida logam campuran
(sintering mixture), kromium, kobalt, tembaga,
besi, atau nikel, berpengaruh terhadap
karakteristik termistor, sehingga Pemilihan
bahan
oksida
tersebut
harus
dengan
perbandingan tertentu. Dimana termistor
merupakan salah satu jenis sensor suhu yang
mempunyai koefisien temperatur yang tinggi.
Komponen dalam termistor ini dapat
mengubah nilai resistansi karena adanya
perubahan temperatur. Dengan demikian dapat
memudahkan kita untuk mengubah energi
panas menjadi energi listrik. Termistor dapat
dibentuk dalam bentuk yang berbeda-beda,
bergantung pada lingkunganyang akan dicatat
suhunya. Lingkungan ini termasuk kelembaban
udara, cairan, permukaan padatan, dan radiasi
dari gambar dua dimensi. Maka, termistor bisa
berada dalam alat±alat seperti disket, mesin
cuci, tasbih (manik-manik), balok,dan satelit.
Ukurannya
kecil
dibandingkan
dengan
termometer lain, ukurannya dalam range 0.2mm
sampai 2mm. Termistor dibedakan dalam 2
jenis, yaitu termistor yang mempunyaikoefisien
negatif, yang disebut NTC (Negative
Temperature Coefisient), temistor yang
mempunyai koefisien positif yang disebut PTC
(Positive TemperatureCoefisient). Kedua jenis
termistor ini mempunyai fungsinya masing
masing, tetapidi pasaran, yang lebih banyak
digunakan adalah termistor NTC. Karena
termistor NTC material penyusunnya yaitu
metal oksida, dimana harganya lebih murah
darimaterial penyusun PTC yaitu Kristal
tunggal.
NTC merupakan termistor yang
mempunyai koefisient negatif. Dimana
bahannya terbuat dari logam oksida yaitu dari
serbuk yang halus kemudian dikompress dan
disinter pada temperatur yang tinggi.
Kebanyakan pada material penyusun termistor
biasa mengandung unsur - unsur seperti Mn2O3,
NiO, CO2O3, Cu2O, Fe2O3, TiO2, dan U2O3.
Oksida-oksida ini sebenarnya mempunyai
resistansi yang sangat tinggi, tetapi dapat
diubah menjadi bahan semikonduktor dengan
menambahkan beberapa unsur lain yang
mempunyai valensi yang berbeda disebut
dengan doping dan pengaruh dari resistansinya
dipengaruhi perubahan temperatur yang
diberikan. Thermistor logam oksida digunakan
dalam daerah 2000K sampai 7000K. Untuk
digunakan pada temperatur yang sangat tinggi,
thermistor dibuat dari Al2O3, BeO, MgO,
Y2O3, dan Dy2O3.
PTC merupakan termistor dengan
koefisien yang positif. Termistor PTC memiliki
perbedaan dengan NTC antara lain :
1. Koefisien temperatur dari thermistor PTC
bernilai positif hanya dalam interfal
temperatur tertentu, sehingga diluar
interval tersebut akan bernilai nol atau
negatif,
2. Harga mutlak dan koefisien temperatur
dari termistor PTC jauh lebih besar
daripada termistor NTC.
Kebanyakan termistor digunakan pada
daerah temperatur dalam konsentrasi inonisasi
(n atau p) yang berpengaruh terhadap fungsi
temperatur. Dimana energy aktivasi Ea adalah
hubungan pada energi gap dan tingkat
impuritas. Dimana nilai hambatan semakin
kecil ketika temperaturnya dinaikkan, ini yang
biasa disebut termistor NTC
Dimana R adalah hambatan pada suhu T,
R0 adalah hambatan awal ketika T0 (pada
temperatur ruang), B adalah Konstanta
termistor dimana besarnya bergantung dari jenis
bahan dan memiliki dimensi yang sama dengan
suhu. Hargakonstanta termistor yang memenuhi
pasar biasanya antara rentang 2000-5000 K.
𝐴
ρ=R 𝑙
Dengan
merupakan resistivitas
listrik thermistor. Selain konstanta thermistor
(B),
sensitivitas
(α)juga
menentukan
karakteristik dari termistor. Nilai sensitivitas
menentukan sejauh mana termistor yang dibuat
dapat dengan cepat mendeteksi perubahan
temperatur lingkunagan termistor. Termistor
yang baik sensitifitasnya lebih besar dari 2,2%/K.
Ciri khas dari harga α adalah sekitar = 5% yang mana 10 kali lebih sensitiv dari pada
detektor temperatur resistansi metal. Resistansi
dari termistor berada pada daerah 1 KΩ sampai
10 MΩ.
 Dilindungi capsul (plastik, teflon/material
lembam)
 Memperlambat waktu respon karena kontak
termal kurang baik
Pengubah tegangan analog ke tegangan
digital
Pengubah tegangan analog ke tegangan
digital berfungsi untuk mengubah harga
tegangan sinyal yang telah dicuplik (tegangan
analog) kedalam kode-kode biner (besaran
digital). Pada alat ini digunakan komponen
ADC 0804. IC ADC 0804 adalah sebuah
CMOS 8 bit yang bekerja dibawah 100µs dan
menggunakan
metode
successive
approximation untuk pengkonversinya. IC
ADC jenis ini menawarkan beberapa
keuntungan antara lain kecepatan yang tinggi
dan konsumsi daya rendah
Gambar 3. Blok Diagram Logika ADC
Gambar 2 Karakteristik dari thermistor
Karakteristik dari thermistor:
 Resistansi tinggi 30 Ω sampai 41,5kΩ
 Respon waktu cepat, untuk thermistor manik
½ detik
 Lebih murah daripada RTD
 Sensitivitas sangat tinggi (1000 kali lebih
sensitif daripada RTD
 Perubahan resistansi 10% per ºC. Misal
resistansi nominal 10Ω maka resistansi akan
berubah 1 Ω utk setiap perubahan
temperatur 1 ºC
 Tidak sensitif terhadap shock dan vibrasi
Berdasarkan blok diagram ADC 0804
diatas dapat dijelaskan bahwa metode ini
melakukan trace dengan cara tracking dengan
mengeluarkan kombinasi bit-bit MSB = 1
1000 0000. Apabila kurang dari tegangan
analog input maka bit MSB berikutnya = 1
1100 0000 dan apabila tegangan analog input
ternyata lebih kecil dari tegangan yang
dihasilkan ADC maka langkah berikutnya
menurunkan kombinasi bit
1010
0000.
ADC0804 mempunyai lebar data 8-bit
maka format data maksimal adalah 256 (0FFH).
ADC0804 mempunyai tegangan referensi pada
pin 9, tegangan tersebut sebagai acuan dalam
konversi bit/volt. VREF diberikan input 5 volt
untuk memberikan skala maksimum sebesar 5
volt.
Sebagai contoh, jika pada tegangan
referensi 5 volt, maka setiap tegangan
masukannya diwakilkan oleh perhitungan
tegangan ke data sebagai berikut :
Bila diketahui Vin masukan ADC sebesar
100mV dan Vreff ADC sebasar 5 Volt dengan
lebar data 256 bit.
Vin
256
...
Bit
/Volt
Vreff
2
1.10
256
51
.2Bit
/Volt
3
5.10
(1)
Gambar 5. Blok Diagram ADC0804
Maka keluaran data ADC0804 adalah
52Bit/Volt (Desimal) jika di konversi ke Hexa
akan menjadi 34H (00110100B) pada pin 1118.
ADC 0804 merupakan IC yang berfungsi
untuk mengubah sinyal analog menjadi sinyal
digital. IC ini mempunyai resolusi 8 bit, waktu
konversi 100 µs, sumber daya DC 5 volt, 1
saluran masukan, jangkauan tegangan masukan
0 sampai 5 volt dengan daya 15 mW.
Konfigurasi pin dan blok diagram ADC
0804 dapat dilihat sebagai berikut:
Dengan memperhatikan blok diagram
diatas dapat dijelaskan bahwa prinsip kerja dari
ADC 0804 adalah, proses pengkonversian
dimulai dengan memberikan logika 0 pada CS
dan WR secara bersamaan. Saat keadaan ini
start flip-flop diset sehingga menghasilkan
keluaran berlogika 1 yang akan mereset register
geser 8-Bit, mereset INTR FF dan memberikan
logika 1 pada masukan D flip-flop (F/F1).
Sinyal detak dalam rangkaian akan mentransfer
logika ini ke keluaran F/F1. Sebagai akibatnya
G1 juga mengkombinasi logika ini dengan CLK
A untuk menghasilkan sinyal reset pada start
F/F. Apabila WR atau CS berlogika 1 maka
start F/F direset dan shift register mendapat
pulsa detak dan proses konversi dengan metode
successive aproximation dimulai. Bersamaan
dengan konversi ini, kata digit baru dikirimkan
oleh G2 ke TRI STATE OUTPUT LATCHES.
Saat konversi selesai (sampai konversi
LSB, output Q shift register berlogika 1.
Keadaan ini tidak segera diikuti oleh peubahan
output Q’ pada LATCH 1. Sehingga pada akhir
pengubahan, CLK A pada LATCH 1 diaktifkan
agar Q’ berubah berlogika 0. Logika ini akan
menyebabkan set pada INTR F/F selama 8
periode pulsa detak eksternal yang ditandai
dengan keluaran INTR berlogika 0. Data hasil
konversi dapat dibaca dengan memasangkan
logika 0 pada masukan CS dan RD. Kondisi ini
akan mereset INTR F/F dan keluaran TRI
STATE LATCHES memberikan data 8 bit.
Gambar 4. Konfigurasi Pin ADC0804
Pengubah suhu ke besaran tegangan
Gambar 5. Diagram waktu pada saat mulai
mengubah tegangan
analog ke tegangan digital (SOC)
Proses mengubah (SOC) dimulai saat
logika 0 pada sinyal CS, dan WR. Selama
proses pengubahan, sinyal INTR dalam keadaan
logika 1. Setelah selesai pengubahan (EOC)
sinyal WR akan 1 dan sinyal INTR akan direset
ke keadaan rendah atau 0. kemudian sinyal
INTR yang sudah 0 tersebut dijadikan sebagai
masukan ke sinyal WR untuk kembali lagi
memulai mengubah.
ADC 0804 membutuhkan sinyal detak
untuk bekerja. Sinyal detak ini dapat diturunkan
dari luar ADC maupun dibangkitkan sendiri
oleh ADC dengan cara memasangkan jaringan
R-C pada kaki yang telah disediakan untuk
menghasilkan detak sendiri. R terhubung
dengan kaki 19 dan 4, C terhubung dengan
kaki 4 dan ground.
Agar ADC dapat bekerja optimal,
frekuensi detak yang diberikan sebesar 640
KHz. Untuk konversi satu data diperlukan 64
periode detak. Dengan demikian waktu
konversi untuk satu data sebesar 64/640.000 =
100 μs. Untuk mencari besarnya frekuensi
detak yang diberikan dicari dengan rumus:
1
fCLK
1.1RC
(2)
Gambar 6. Rangkaian pembangkit frekuensi sinyal
detak
Pada percobaan ini saya memakai
thermistor yang memiliki kapasitas 50
Kῼ,karena bila saya memakai thermistor
dengan kapasitas ini saya bisa menggunakan
rangkaian pembagi tegangan sebagai rangkaian
pengolah sinyal,karena memiliki perubahan
resistansi yang signifikan dan menghasilkan
nilai tegangan yang besar,mudah dibaca jika
terjadi perubahan suhu.Berikut ini adalah
gambar pengolahan sinyal yang kami uji.Saya
menggunakan supply sebesar 5V karena
tegangan yang saya harapkan maksimum
bernilai sebesar 5V.Saya menginginkan range
tegangan sebesar 0-5V sebagai output yang
dihasilkan oleh thermistor ini.
Gambar 7. Rangkaian uji termistor sebagai pembagi
tegangan
Dengan menggunakan rumus di atas
kita bisa menghitung tegangan yang dihasilkan
oleh thermistor.Pada percobaan yang saya
lakukan resistor yang saya gunakan adalah
10Kῼ.Dalam percobaan ini saya bisa
menghitung sensitivitas dari thermistor 50KΩ
yang saya gunakan.Setelah saya hitung
didapatkan hasil sebesar ±0.042 V/°C.Kita bisa
menghitung perbandingan tegangan dengan
suhu dengan menggunakan sensitivitas dari
thermistor,atau bisa juga menggunakan
perhitungan pembagi tegangan.Ternyata hasil
yang didapat di dalam percobaan ini berbeda
dengan teori contohnya adalah sensitivitas yang
setelah melakukan percobaan bernilai ±0.042
V/°C sedangkan dengan teori menmiliki nilai
±10mV/°C.Percobaan berhasil karena terbukti
bahwa sensor thermistor yang digunakan
berjenis NPN,karena semakin bertambahnya
suhu pada thermistor semakin berkurang juga
nilai resistansi dari thermistor tersebut.Dengan
menggunakan sensor ini kita bisa mengetahui
perubahan suhu yang terjadi di udara maupun di
air tidak seperti sensor LM 35 yang tidak bisa
mengukur perubahan suhu air.
Microcontroller AT MEGA 8535
Mikrokontroler adalah suatu alat
elektronika digital yang mempunyai masukan
dan keluaran serta kendali dengan program
yang bisa ditulis dan dihapus dengan cara
khusus, cara kerja mikrokontroler sebenarnya
membaca dan menulis data. Mikrokontroler
adalah sebuah komputer didalam chip yang
digunakan untuk
mengontrol peralatan
elektronik.
Mikrokontroler
itu
sejenis
mikroprosesor yang menekankan efisiensi dan
efektifitas biaya.
Secara harfiahnya adalah "pengendali
kecil" dimana sebuah sistem elektronik yang
sebelumnya banyak memerlukan komponenkomponen pendukung seperti IC TTL dan
CMOS dapat direduksi / diperkecil dan
akhirnya terpusat serta dikendalikan oleh
mikrokontroler ini. Mikrokontroler
pertama
kali dikenalkan oleh Texas Instrument
dengan seri TMS 1000 pada tahun 1974 yang
merupakan mikrokontroler 4 bit pertama.
Mikrokontroler ini mulai dibuat sejak 1971.
Merupakan mikrokomputer dalam sebuah chip,
lengkap dengan RAM dan ROM. Kemudian,
pada
tahun
1976
Intel mengeluarkan
mikrokontroler yang kelak menjadi populer
dengan nama 8748 yang merupakan
mikrokontroler 8 bit, yang merupakan
mikrokontroler dari keluarga MCS 48.
Sekarang di pasaran banyak sekali
ditemui mikrokontroler mulai dari 8 bit
sampai dengan 64 bit, sehingga perbedaan
antara mikrokontroler dan mikroprosesor
sangat tipis. Masing vendor mengeluarkan
mikrokontroler dengan dilengkapi fasilitas yang
cenderung memudahkan user untuk merancang
sebuah sistem.
Jenis Mikrokontroller yang dipakai
dalam proyek ini adalah ATMega 8535. Berikut
ini adalah Fitur yang dimiliki oleh ATMega
8535:
1. Mikrokontroller AVR 8 bit yang memiliki
kemampuan tinggi,dengan daya rendah.
2. Arsitektur RISC dengan throughput
mencapai 16 MIPS pada frekuensi 16MHz.
3. Memiliki Kapasitas Flash memori 16
Kbyte, EEPROM 512 Byte dan SRAM
1Kbyte.
4. Saluran I/O sebanyak 32 buah, yaitu Port
A, Port B, Port C, dan Port D.
5. CPU yang terdiri atas 32 buah register.
6. Unit Interupsi internal dan eksternal.
7. Port USART untuk komunikasi serial.
8. Fitur peripheral
Berikut ini adalah konfigurasi Pin AVR
ATMega8535.
Gambar 8. Konfigurasi kaki (pin) ATMega 8535
METODE
Pada blok pertama terdapat blok
masukan. Dimana pada blok ini terdapat sensor
suhu yang menggunakan Thermistor sebagai
sensornya. Sensor ini sangat berpengaruh
sekali, karena apabila diletakkan pada suatu
ruangan, maka sensor akan langsung bekerja
mengukur nilai resistansi yang ada diruangan
tersebut, dengan rangkaian pembagi tegangan
maka diharapkan hasil pengukurannya berupa
tegangan yang akan menjadi masukan pada
rangkaian op-amp yang akan diteruskan ke
ADC 0804.
Gambar 9. Diagram blok sistem pengontrolan suhu
IC LM 358 digunakan sebagai penguat.
Rangkaian penguat ini diperlukan karena
kenaikan sebesar 10 mV setiap derajat celcius
tidak dapat langsung dihubungkan ke ADC
0804 karena berada di bawah toleransi
ketelitian. Tingkat kenaikan tegangan yang
lebih kecil dari toleransi ketelitian ADC 0804
akan
menyebabkan
kesalahan
dalam
pengukuran. Untuk menghindari kesalahan
tersebut maka diperlukan rangkaian penguatan
dengan menggunakan LM 358 serta dengan
konfigurasi penguatan tak membalik. Resistor
R 10kΩ dan potensiometer 50kΩ dapat
digunakan untuk mengatur agar keluaran dari
LM 35 menjadi lima kali lebih besar.
ADC0804 mempunyai sebuah saluran
masukan analog. Pemilihan ini dikarenakan
sistem ini hanya membutuhkan sebuah
masukan. ADC0804 memerlukan sinyal denyut
untuk bekerja, sinyal ini bisa diumpan dari luar
ADC0804, tapi bisa juga dibangkitkan sendiri
oleh ADC0804. waktu yang diperlukan
mengubah tegangan analog menjadi besaran
digital sekitar 64 periode sinyal denyut diatas,
dengan demikian semakin tinggi frekuensi
sinyal denyut maka semakin cepat pula waktu
konversi. Frekuensi yang diijinkan untuk
ADC0804 adalah 100 – 1460 KHz, tapi
umumnya cukup dipakai 640 KHz. Sedangkan
tegangan yang diperbolehkan yaitu 0 – 5Volt.
Sinyal
denyut
dibangkitkan
dengan
menggunakan rangkaian RC.
Rangkaian ADC yang digunakan
menggunakan MODE FREE, dimana ADC0804
akan mengeluarkan data hasil pembacaan
masukan secara otomatis dan berkelanjutan
setelah selesai mengubah tegangan analog ke
digital.
Kecepatan konversi tergantung dari
frekuensi yang diberikan dari rangkaian
eksternal. Pada rangkaian ini digunakan
rangkaian RC dengan resistor 10kΩ dan
kapasitor 150pF agar menghasilkan frekuensi
sebesar 640 KHz.
Keluaran 8 bit dari ADC 0804 pada kaki
11 – 18 akan di hubungkan / di masukkan ke
kaki port P1.0 – P1.7 pada AT89C52 untuk
diproses agar menjadi data yang bisa
ditampilkan pada 7 segmen.
Gambar 10. Rangkaian sensor menggunakan
thermistor
HASIL DAN PEMBAHASAN
Untuk pengujian sensor thermistor
dilakukan dengan cara mengukur tegangan
keluaran dari rangkaian pembagi tegangan.
Pengujian dilakukan dengan cara memasukkan
sensor serta termometer air raksa ke dalam
wadah yang berisi air panas untuk mendapatkan
suhu yang maksimal sedangkan untuk
mendapatkan suhu minimal sama dengan suhu
ruang. Dengan memasukkan termometer ke
dalam wadah dapat diketahui setiap perubahan
suhu sama dengan berapa volt yang di deteksi
oleh rangkaian pembagi tegangan.
Pengujian sistem pengukuran suhu
dilakukan hampir sama dengan pengujian
sensor thermistor, hanya saja yang diukur
bukan lagi tegangan keluaran dari sensor, tetapi
hasil tegangan yang telah di konversi menjadi
tegangan digital oleh ADC 0804. Pengujian ini
dilakukan dengan menghubungkan tiap-tiap
keluaran dari ADC (D0 – D7) dengan LED.
Tiap-tiap LED akan mewakili 1 angka biner
atau 1 bit.
Terakhir adalah pengujian keseluruhan
sistem. Untuk pengujian ini, dilakukan hampir
sama dengan pengujian sensor. Kemudian
keluaran dari alat dapat dilihat pada komputer
dan penampil 7 segmen. Komputer akan
menampilkan perubahan-perubahan suhu yang
terjadi dalam bentuk grafik.
Berdasarkan tabel pembagi tegangan,
maka tegangan yang terjadi (V out) akan seperti
grafik pada gambar 13.
Gambar 11. Grafik hasil percobaan nilai resistansi vs
suhu
Hasil percobaan perbandingan suhu (oc)
terhadap tegangan (volt) yang dihasilkan oleh
thermistor setelah menggunakan rangkaian seri
terhadap resistor 10kΩ, adalah :
Gambar 13. Grafik voltage (volt) vs suhu (c).
SIMPULAN
Gambar 12. Grafik hasil percobaan nilai voltage
(volt) vs suhu (c).
Hasil percobaan perbandingan suhu (oc)
terhadap tegangan (volt) dengan menggunakan
teori pembagi tegangan adalah :
Tabel 1. Hasil tegangan keluaran dari rumus
pembagi tegangan.
Pada pengukuran suhu kadang hasil yang
terukur oleh sensor suhu tidak sama dengan
suhu yang terukur oleh termometer air raksa.
Perbedaan pengukuran yang terjadi antara
pembacaan sensor dengan termometer air raksa
disebabkan oleh kondisi dan kemampuan
komponen
serta
pengaruh
komponenkomponen pendukung lainnya.
Thermistor sebagai sensor suhu terdapat
selisih atau kesalahan pengukuran yang relatif
besar, hal itu dikarenakan komponen yang ada
di pasaran tidak tepat nilai dari resistansinya.
Data pengamatan sistem menunjukkan
adanya perbedaan hasil pengukuran suhu
keluaran sistem terhadap termometer air raksa
sekitar ± 3oC.
Penggunaan sensor suhu seharusnya
menggunakan sensor yang lebih peka dari
thermistor sehingga hasil tegangan kenaikan
sensor dapat terukur dengan baik.
DAFTAR PUSTAKA
[1]
[2]
Fadholi, Achmad, Pengontrol suhu
berbasis
mikrokontroler, Universitas
Gunadarma. Jakarta. 2007.
Thomas, P., Simulation of Industrial
Processes for Control Engineers,
Butterworth-Heinemann, Linacre House,
Jordan Hill, Oxford OX2 8 DP,255
Wildwood Avenue, Woburn, MA 01801-
[3]
[4]
[5]
2041, A Division of reed Educational and
Professional Publishing Ltd, 1999.
Wildwood Avenue, Woburn, MA 018012041, A Division of reed Educational and
Professional Publishing Ltd, 1999.
Yadda, Abdul Harris, Thermistor sebagai
sensor temperaturuntuk transducer kadar
air udara berbasis Psikrometri, Puslit
KIM-LIPI, 2009.
Yadda, A. H., Penelitian Pembuatan RHmeter dengan Menggunakan Thermistor,
Tugas Akhir Sarjana Departemen Fisika
Teknik Institut Teknologi Bandung,
Agustus 1975.