Tugas 4: Aplikasi Rangkaian Sensor dengan IC LM35

Aplikasi Rangkaian Sensor dengan IC LM35

[Menuju Akhir]

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Tujuan

2. Alat dan Bahan

3. Dasar Teori

4. Percobaan

5. Video

6. Link Download

7. Contoh Soal

Rangkaian kontrol suhu ruangan dengan display 7-segment

1. Tujuan [back]

-Mengetahui bentuk rangkaian kontrol suhu ruangan dengan display 7-segment
-Memahami prinsip rangkaian kontrol suhu ruangan dengan display 7-segment

2. Alat dan Bahan [back]

• IC 74LS138
• IC 8284
• IC 8086
• IC 74LS373
• IC 74LS245
• IC 74LS139
• IC 27128
• IC 6116
• IC 8255A
• IC 4055
• Resistor
• Switch
• Dioda
• Kapasitor
• Crystal
• Potensiometer
• LM 35
• Op Amp
• Button
• Seven Segment

3. Dasar Teori [back]
Bentuk Rangkaian:

Komponen yang dibutuhkan:

• IC 74LS138

IC 74138 adalah sebuah aplikasi demultiplexer. Demultiplexer adalah perangkat elektronik yang berfungsi untuk memilih salah satu data dari banyak data menggunakan suatu data input. Demultiplexer sering disebut sebagai perangkat dengan sedikit input dan banyak output ic ini cocok untuk pengguna mikrokontroler yang membutuhkan  output.

Demultiplexer 74LS138 berfungsi untuk memilih salah satu dari 8 jalur dengan memberikan data BCD 3 bit pada jalur masukan A0 – A2. Demultiplexer 74LS138 memiliki 8 jalur keluaran Q0 – Q7, 3 jalur masukan A0 – A2 dan 3 jalur kontrol expansi E1 – E3.

Tabel Karakteristik Demultiplexer IC 74LS138         

• IC 8284

Rangkaian mikroprosesor akan meng-output-kan address sesuai address memori atau I-O yang ingin dituju. 

Untuk address rendah pada mikroprosesor 8088 multiplek dengan data. Untuk membedakan address atau data dibantu oleh sinyal kontrol ALE yang menandakan mikroprosesor meng-output-kan address bukan data dan sebaliknya mikroprosesor akan meng-output-kan sinyal kontrol DEN jika mikroprosesor mau melakukan transfer atau receive data ke memori atau I-O. Data di transfer atau di receive dapat diketahui dari sinyal kontrol yang di-output-kan oleh mikrorposesor yaitu DT/-R. Selain itu mikroprosesor juga meng-output-kan sinyal-sinyal kontrol seperti RD, WR, INT, DT/-R, dan IO/-M yang akan dipakai pada rangkaian aplikasi. IC 8284 merupakan pembangkit clock dan juga sinyal-sinyal kontrol lainnya seperti Ready dan Reset. Kristal 14,138 MHz digunakan untuk menghasilkan frekuensi clock yaitu 1/3 kristal yang diinputkan ke mikroprosesor melewati pembangkit sinyal pulsa IC 8284. Untuk operasi Reset melalui rangkaian Reset yang d-iinput-kan ke mikroprosesor melalui IC 8284 yang aktif rendah.

• IC 8086

8086 merupakan sebuah chip mikroprosesor 16-bit rancangan Intel pada tahun 1978 yang membangkitkan penggunaan arsitektur x86. Tidak lama kemudian, intel 8088 diperkenalkan dengan bus 8-bit external, yang memungkinkan penggunaan chipset yang murah. 

8086 dirancang berdasarkan intel 8080 dan intel 8085 dengan set register yang mirip, tetapi dikembangkan menjadi 16 bit. "Bus Interface Unit" memberikan rangkaian instruksi ke "Execution Unit" melalui sebuah prefetch queue 6 byte, jadi pemberian dan pelaksanaan dilakukan bersamaan- sebuah bentuk pipelining primitif (instruksi 8086 bervariasi dari 1 sampai 4 byte).

• IC 74LS373

IC 74LS373 adalah salah satu flip-flop data yang memiliki 8 latch data dengan 3 kondisi output (high, low, dan impedansi tinggi).

Adapun konfigurasi pin pada 74LS373 adalah sebagai berikut:

a.       D0 – D7 adalah data input (Dn).

b.      LE adalah input Latch Enable yang aktif ketika berlogika high.

c.       OE adalah input Output Enable yang aktif ketika berlogika low. 

      d.      Q1 – Q7 adalah data output (Qn).

Tabel 2.3 Kebenaran logika pada IC 74LS373

Dn	LE	OE	Qn
H	H	L	H
L	H	L	L
X	L	L	Q0
X	X	H	Z
L = Low		Z = IMPEDANSI TINGGI
H =  high		X  = DIABAIKAN

 

• IC 74LS245

Octal-bus transceiver dengan non-inverting output, three-state.
Spesifikasi :
- Catu daya 5 VDC
- Fungsi Octal-bus transceiver
- Level tegangan i/o TTl
- Kemasan DIP 20-pin

• IC 74LS139

IC demultiplekser 74LS139 merupakan demultiplekser 2 input dengan 4 output. IC ini terdiri dari dua buah demultiplekser dengan 16 buah pin. Konfigurasi dari masing-masing Pin dapat dilihat pada gambar berikut :

Sebagaimana IC digital lainnya, VCC dari IC ini memerlukan tegangan sebesar 5 V. Fungsi kerja dari IC 74139 ini dapat dilihat pada tabel berikut:

• IC 27128

ROM adalah salah satu jenis memori yang hanya dapat dibaca saja isinya dengan instruksi-instruksi bahasa mesin. Perbedaan utama ROM dengan RAM adalah bahwa data di ROM tidak akan terhapus walaupun tegangan supply terputus dari rangkaian. Untuk saat ini sudah banyak ROM yang memanfaatkan IC EEPROM yang bisa ditulis dan dihapus datanya hanya dengan memberikan tegangan tententu.

Untuk ROM jenis EPROM seperti 27128 mempunyai empat pin kontrol yaitu: pin OE, pin CE, pin PGM dan pin VPP seperti gambar 3.Kombinasi dari keempat pin kontol tersebut dapat dilihat pada tabel

Tabel 1 Fungsi pin-pin CE, OE, PGM dan VPP pada ROM 27128

-CE	-OE	PGM	VPP	Mode	Pin-pin I-O
0	0	1	Vcc	Read	D-out
1	X	X	Vcc	Program	High Z
0	X	0	Vpp	Program Verify	D-in
1	X	X	Vpp	Program Inhibit	High Z

Pin CE berfungsi untuk mengaktifkan rangkaian buffer I-O yang terdapat didalam EPROM 27128. Sedangkan pin OE yang berfungsi sebagai strobe untuk data out dari EPROM. Dan pin PGM dan pin VPP berfungsi pada saat EPROM sedang diprogram atau diisi dengan EPROM Writer.

Pin PGM akan dibuat 0 dan pin VPP diberi tegangan sesuai dengan jenis EPROM yang dipakai. Untuk EPROM 27128A besamya VPP adalah 12,5 Volt. Setelah selesai dengan pengisian EPROM maka didalam rangkaian sistem minimum pin PGM dan pin VPP dihubungkan ke tegangan catu 5 volt.

Urutan langkah-langkah yang dilaksanakan mikroprosesor dalam melaksanakan instruksi read pada ROM adalah sebagai berikut:

a. Address dari memori yang dituju diload ke bus addresss setelah ada sinyal ALE.

b. Chip Select yang dari EPROM yang dituju akan aktif low sehingga EPROM meng-input-kan address dari bus address misalnya A0-Al3 seperti pada EPROM 27128.

c. Kemudian mikroprosessor mengirim sinyal RD  pada EPROM.

d. EPROM mengalami pembacaan atau data dikirim ke mikroprosesor.

• IC 6116

IC memori 6116 merupakan salah satu RAM statik berkapasitas 16.384 bit atau 2 kbyte. IC 6116 mempunyai 8 jalur data (D0-D7) dan 11 jalur alamat (A0-A10). Untuk menulis data digunakan sinyal W (aktif LOW) dan untuk membaca data digunakan sinyal G (aktif LOW). Kaki E (aktif LOW) digunakan untuk mengijinkan memori menulis atau membaca data pada jalur data. Kaki 12 dihubungkan ke GND dan kaki 24 dihubungkan ke +5V.

• IC 8255A

PPI (Programmable Peripheral Interface) 8255 adalah IC yang dirancang untuk membuat port masukan dan keluaran paralel. Chip ini diproduksi oleh Intel Corporation dan dikemas dalam bentuk 40 pin dual in line package dan dirancang untuk berbagai fungsi antarmuka dalam mikroprosesor. IC ini mempunyai 24 bit I/O yang terorganisir menjadi 3 port 8 bit (24 jalur) dengan nama Port A, Port B, dan Port C. Masing-masing port ini dapat berfungsi sebagai input atau output, termasuk port C upper dan lower difungsikan sama atau beda. Fungsi ini terbentuk dari kondisi data bus yang deprogram/dirancang. Konfigurasi fungsi dari 8255 adalah diprogram oleh sistem software sehingga tidak diperlukan komponen gerbang logika eksternal untuk perangkat perpheral interface.

• IC 4055

Merupakan IC untuk decoder dan dihubungkan dengan seven segment

• Switch

Sakelar adalah sebuah perangkat yang digunakan untuk memutuskan jaringan listrik, atau untuk menghubungkannya. Jadi saklar pada dasarnya adalah alat penyambung atau pemutus aliran listrik. Selain untuk jaringan listrik arus kuat, saklar berbentuk kecil juga dipakai untuk alat komponen elektronika arus lemah

• Resistor

Resistor adalah komponen elektronika yang berfungsi untuk menghambat atau membatasi aliran listrik yang mengalir dalam suatu rangkain elektronika.

• Dioda

Dioda adalah komponen elektronika yang terdiri dari dua kutub dan berfungsi menyearahkan arus. Komponen ini terdiri dari penggabungan dua semikonduktor yang masing-masing diberi doping (penambahan material) yang berbeda, dan tambahan material konduktor untuk mengalirkan listrik.

• LED

LED dapat kita definisikan sebagai suatu komponen elektronika yang terbuat dari bahan semikonduktor dan dapat memancarkan cahaya apabila arus listrik melewatinya.

Led (Ligth-Emitting Diode) memiliki fungsi utama dalam dunia elektronika sebagai indikator atau sinyal indikator atau lampu indikator.

• Kapasitor

Berfungsi untuk menghilangkan riak yang tersisa setelah gelombang disearahkan oleh diode bridge

• Krystal

Osilator kristal quartz hadir tersedia dalam berbagai bentuk dan frekuensi. Beberapa frekuensi yang umum adalah 20 MHz, 16 MHz, 10 MHz, 4 MHz. Kemudian terdapat sejumlah frekuensi seperti 14,7456 MHz, 9,216 MHz, 32,768kHz yang tersedia karena frekuensi tersebut adalah frekuensi kelipatan kecepatan yang dibutuhkan untuk komunikasi serial dan untuk pewaktu.

Didalam metal housing tersebut terdapat crystal quartz yang kecil yang bergetar dengan frekuensi tertentu. Jika osilator internal memiliki toleransi ±5% maka pada sisi lain kristal biasanya memiliki toleransi ± 20 ppm. Jadi kristal 16 MHz mungkin memiliki frekuensi aktual 16,000,020 MHz dan yang lainnya mungkin memiliki frekuensi 15,999,980 Mhz. Ini sama dengan ±0,00000125%. Jadi kristal 4 juta kali lebih akurat ketimbang osilator internal

• Potensiometer

Potensiometer (POT) adalah salah satu jenis Resistor yang Nilai Resistansinya dapat diatur sesuai dengan kebutuhan Rangkaian Elektronika ataupun kebutuhan pemakainya. Potensiometer merupakan Keluarga Resistor yang tergolong dalam Kategori Variable Resistor. Secara struktur, Potensiometer terdiri dari 3 kaki Terminal dengan sebuah shaft atau tuas yang berfungsi sebagai pengaturnya.

• LM 35

Sensor suhu LM35 adalah komponen elektronika yang memiliki fungsi untuk mengubah besaran suhu menjadi besaran listrik dalam bentuk tegangan. Sensor Suhu LM35 yang dipakai dalam penelitian ini berupa komponen elektronika elektronika yang diproduksi oleh National Semiconductor. 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.

• Op Amp

Operational Amplifier atau lebih dikenal dengan istilah Op-Amp adalah salah satu dari bentuk IC Linear yang berfungsi sebagai Penguat Sinyal listrik. Sebuah Op-Amp terdiri dari beberapa Transistor, Dioda, Resistor dan Kapasitor yang terinterkoneksi dan terintegrasi sehingga memungkinkannya untuk menghasilkan Gain (penguatan) yang tinggi pada rentang frekuensi yang luas.

Op-Amp umumnya dikemas dalam bentuk IC, sebuah IC Op-Amp dapat terdiri dari hanya 1 (satu) rangkaian Op-Amp atau bisa juga terdiri dari beberapa rangkaian Op-Amp. Jumlah rangkaian Op-Amp dalam satu kemasan IC dapat dibedakan menjadi Single Op-Amp, dual Op-Amp dan Quad Op-Amp. Ada juga IC yang didalamnya terdapat rangkaian Op-Amp disamping rangkaian utama lainnya.

• Button 

Push button switch (saklar tombol tekan) adalah perangkat / saklar sederhana yang berfungsi untuk menghubungkan atau memutuskan aliran arus listrik dengan sistem kerja tekan unlock (tidak mengunci). Sistem kerja unlock disini berarti saklar akan bekerja sebagai device penghubung atau pemutus aliran arus listrik saat tombol ditekan, dan saat tombol tidak ditekan (dilepas), maka saklar akan kembali pada kondisi normal.

• Seven Segment

Seven segment merupakan bagian-bagian yang digunakan untuk menampilkan angka atau bilangan decimal. Seven segment tersebut terbagi menjadi 7 batang LED yang disusun membentuk angka 8 dengan menggunakan huruf a-f yang disebut DOT MATRIKS. Setiap segment ini terdiri dari 1 atau 2 LED (Light Emitting Dioda). Seven segment bisa menunjukan angka-angka desimal serta beberapa bentuk tertentu melalui gabungan aktif atau tidaknya LED penyususnan dalam seven segment.

Supaya memudahkan penggunaannnya biasanya memakai sebuah sebuah seven segment driver yang akan mengatur aktif atau tidaknya led-led dalam seven segment sesuai dengan inputan biner yang diberikan. Bentuk tampilan modern disusun sebagai metode 7 bagian atau dot matriks. Jenis tersebut sama dengan namanya, menggunakan sistem tujuh batang led yang dilapis membentuk angka 8 seperti yang ditunjukkan pada gambar di atas. Huruf yang dilihatkan dalam gambar itu ditetapkan untuk menandai bagian-bagian tersebut.

Dengan menyalakan beberapa segmen yang sesuai, akan dapat diperagakan digit-digit dari 0 sampai 9, dan juga bentuk huruf A sampai F (dimodifikasi). Sinyal input dari switches tidak dapat langsung dikirimkan ke peraga 7 bagian, sehingga harus menggunakan decoder BCD (Binary Code Decimal) ke 7 segmen sebagai antar muka. Decoder tersebut terbentuk  dari pintu-pintu akal yang masukannya berbetuk digit BCD dan keluarannya berupa saluran-saluran untuk mengemudikan tampilan 7 segmen.

Common Cathode merupakan bergabung menjadi satu Pin, sedangkan penujang Anoda bisa menjadi Input untuk masing-masing Segmen LED.  Kaki Katoda yang terhubung menjadi 1 Pin ini merupakan Terminal Negatif (-) atau Ground sedangkan Signal Kendali (Control Signal) akan diberikan kepada masing-masing Kaki Anoda Segmen LED.LED Seven Segment Display Tipe Common Katoda.

4. Percobaan [back]
1. Susun rangkaian seperti pada gambar

Prinsip Kerja:

Rangkaian ini merupakan rangkaian kontrol suhu ruangan dengan display 7-segment. Rangkaian ini terdiri dari rangkaian pembangkit pulsa/ osilator clock yang terhubung ke IC 8284. Fungsiunya untuk memberikan clock kepada mikroprosesor. Selain itu juuga terdapat rangkaian reset yang berfungsi untuk mereset program yang sedang dijalankan. Pada rangkaian ini digunakan mikroprosesor IC 8086. Data yang masuk kemudian diproses oleh mikroprosesor 8086, setiap mendapatkan clock dari rangkaian osilator, maka data diteruskan ke IC 74LS373 yang merupakan rangkaian latch dan buffer. Rangkaian ini berfungsi untuk menahan data yang diterima dari mikroprosesor. Pin AD di mikroprosesor mengandung data sedangkan pin A pada mikroprosesor mengandung address. Data dan alamatnya dikirim ke rangkaian latch dan buffer berupa IC 74LS373 dan IC 74LS245. Setiap pin LE aktif, maka data maupun address akan keluar dari IC untuk diteruskan. Pada rangkaian terdapat IC 27128 yang merupakan ROM. Kemudian ada IC 6116 yang merupakan RAM, dan IC 8255A sebagai IO. Akses ketiganya diatur oleh IC 74LS139, untuk memilih chip mana yang akan aktif. Apakah data akan dikirim ke ROM, RAM, atau IO untuk dijadikan output berupa push button dan seven segment. Push button atau rangkaian keypad tersebut terhubung dengan IC 4055. Dan seven segment terhubung dengan IC 74LS373.  Output latch dan buffer terhubung juga ke ADC 0804 yang terhubung ke rangkain LM 35 sebagai sensor suhu dan IC 8255A sebagai IO yang terhubung dengan DAC0808. Tegangan dari LM35 diperkuat menggunakan Op Amp untuk memberikan input ke ADC 0804. Terdapat juga rangkaian yang dihubungkan ke tegangan referensi ADC 0804. 

5. Video [back]

6. Link Download [back]
Materi - Download

Datasheet IC 74LS138 - Download

Datasheet  IC 8284 - Download

Datasheet IC 8086 - Download

Datasheet IC 74LS373 - Download

Datasheet IC 74LS245 - Download

Datasheet IC 74LS139 - Download

Datasheet IC 27128 - Download

Datasheet IC 6116 - Download

Datasheet IC 8255A - Download

Datasheet IC 4055 - Download

Datasheet Sensor LM35 - Download

Datasheet Seven Segment - Download

File Rangkaian Simulasi - Download
File HTML - Download
Video Rangkaian Simulasi - Download

7. Contoh soal [back]

1. Fungsi IC 4055 pada rangkaian kontrol suhu ruangan dengan display 7-segment adalah...

a. Sebagai prosesor data yang diinputkan

b. Sebagai penahan data untuk sementara sebelum dikirim

c. Sebagai penghasil sinyal pulsa

d. Sebagai decoder yang dihubungkan ke output

e. Sebagai pengatur chip mana yang akan aktif (chip select)

Jawaban :  D.

Penjelasan : Pada rangkaian menggunakan IC 8086 sebagai prosessor, IC 74LS373 dan IC 74LS245 sebagai rangkaian latch dan buffer untuk menahan data sementara. Sebagai penghasil sinyal pulsa/clock digunakan rangkaian yang dilengkapi IC 8284. Selain itu terdapat IC 27128 yang merupakan ROM. Kemudian ada IC 6116 yang merupakan RAM, dan IC 8255A sebagai IO. Akses ketiganya diatur oleh IC 74LS139, untuk memilih chip mana yang akan aktif. Dan IO dihubungkan dengan IC 4055 untuk mendecode kode menjadi output yang dapat dipahami.

2. IC yang berfungsi untuk menerima dan mengubah data yang didapatkan dari sensor LM35 untuk dilanjutkan ke proses selanjutnya adalah...

a. IC 8284

b. IC 8086

c. DAC 0808

d. IC 6166

e. ADC 0804

Jawaban: e.

Penjelasan:

Pada rangkaian, masing-masing IC berperan sebagai:

IC 8284, sebagai bagian dari rangkaian pembangkit pulsa

IC 8086, sebagai mikroprosesor

DAC 0808, sebagai digital to analog converter atau mengubah data digital menjadi analog

IC 6166, sebagai RAM

ADC 0804, sebagai analog to digital converter atau mengubah data analog dari sensor menjadi digital

[Menuju Awal]