SISTEM PENGATUR DAN PEMANTAU SUHU MENGGUNAKAN MIKROKOMPUTER MEK 6802D5. Budiono, Kurniadi, Sumaamidjaja Pusat Penelitian Teknik Nuklir-BATAN ABSTRAK

Transkripsi

1 SISTEM PENGATUR DAN PEMANTAU SUHU MENGGUNAKAN MIKROKOMPUTER MEK 6802D5 Budiono, Kurniadi, Sumaamidjaja Pusat Penelitian Teknik Nuklir-BATAN ABSTRAK Telah dibuat sistem pengatur dan pemantau suhu menggunakan Mikrokomputer MEK 6802D5, yang merupakan sistem pengatur tipe On-off. Sebagai tranduser dipakai termokopel tipe K, yang terdiri dari kawat kromel dan alumel. Susunan rangkaian yang utama terdiri dari tranduser, penguat, ADC, mikroprosesor MC 6802 dan relay. Untuk uji coba telah dibuat pemanas ruang tertutup yang mampu mencapai suhu 100 cc. Dari hasil pengamatan, sistem ini 'bekerja baik pada daerah cc dengan penyimpangan sekitar 0,5-3,3 % dari titik yang diinginkan. ABSTRACT On-off type of a temperature automatic control and monitor using MEK 6802D5 Microcomputer has been made. Chromel-alumel thermometer type K is used as a transducer. The main circuit consists of a transducer, an amplifier, an ADC, a microprocessor MC 6802 and a relay. A closed furnace chamber for 100 cc has been made for testing of the system. The system works properly at the range of cc with steady state error of 0,5-3,3 %. 239

2 2-'rO I. PENDAHULUAN. Salah satu sarana laboratorium yang penting ialah pengukur dan pengatur suhu yang dapat bekerja secara otomatis. Peralatan tersebut diperlukan antara lain untuk tungku dan pengeringan biji-bijian. Sistem pengaturan on-off dipilih dengan pertimbangan bahwa respon pengaturan suhu tidak diperlukan terlalu c~pat. Pengaturan on-off ialah pengaturan kerja berdasarkan dua keadaan, yaitu keadaan terbuka (off) dan keadaan tertutup (on). Oleh karena itu pengaturan ini sering juga disebut pengaturan dua posisi. Peralatan pengatur ini pada pengembangannya kemudian, terutama akan dipergunakan untuk pengendalian suhu tungku pembuatan cupl~kan dalam penelitian fisika dan metalurgi. Kesulitan dalam pembuatan suatu tungku ialah mengenai pemilihan material untuk sistem pemanas itu sendiri, dan untuk tujuan ini diperlukan penanganan tersendiri. Sebagai tranduser dipilih termokopel, mengingat pembuatannya cukup sederhana dan respon terhadap perubahan suhu cukup cepat. Pemilihan kromel-alumel didasarkan pada rentang jangkauan pengukuran suhunya yang cukup lebar, dari -20 sampai sekitar 1150 oc. Oleh karena emf yang timbul dari termokopel ini tegangan DC dengan orde mv, maka perlu dibuat penguat tegangan DC yang stabil. Sebelum output dari penguat tegangan DC ini dimasukkan ke mikrokomputer untuk diolah, maka perlu dibuat rangkaian ADC terlebih dahulu. Fungsi mikroprosesor MC 6802 disamping pemsroses data, bertindak sebagai detektor pembanding yaitu membandingkan set suhu yang diinginkan dengan output dari elemen umpan balik. Pada pengaturan pemanas, sistem diatur sepenuhnya oleh mikrokomputer terse but lewat suatu relay. Untuk menjalankan relay ini selain sebagai pengatur suhu ruang,

3 241 berfungsi juga sebagai pemantau dua buah suhu. II. DIAGRAM DAN TATA KERJA Diagram lengkap sistem pengatur dan pemantau suhu yang telah dibuat dapat dilihat pad a gambar 1. Set point A MK1-G R RP a B ADC TO T1 P2 Gambar 1. Diagram sistem pengatur dan pemantau suhu. Keterangan A = Set suhu yang dikehendaki, dalam hexadesimal. MK = Mikrokomputer MEK 6802D5. S = Termokopel. P1 = Penguat sinyal 1. P2 = Penguat sinyal 2. R = Relay mekanis. ADC = Analog to digital RP = Ruang dan pemanas converter bit. o = Output suhu. B = Output dalam biner. Diagram hubungan antara paralel input/ output dengan komponen lain, tertera pad a gambar 2.

4 2.(2 CA1 PIA B1 PIA A2 P I A B21 CA2 DO ADC DO - 11 rn I -LL DOLatch I Display I Lacth Gambar 2. Diagram hubungan antara paralel input/output dengan komponen lain. Keterangan: PIA = Paralel input-output MC Display = _3 digit 7 segment. Lacth = IC SN Penguat sinyal 2 ~tegangan DC) menggunakan IC OP AM 3130 dan diagram lengkapnya dapat dilihat pada gambar 3. Vo Gambar 3. Penguat tegangan DC

5 Output tegangan dari termokopel dianggap paling kecil 0,1 mv/oc sehingga perlu dibuat gain (penguat) sekitar 500 kali. Untuk sistem ADC dipakai IC AD bit, yang mempunyai 8 saluran multiplexer dimana resolusi 0,02 V setiap bit, apabila set input antara 0 dengan 5 Volt. Berdasarkan blok diagram diatas dapat dijelaskan cara kerja sistem tersebut. Mula-mula dibuat suatu program untuk pengatur dan pemantau suhu, kemudian dimasukkan pada memori. Suhu yang dikehendaki diset pada set point (a), dalam hexadesimal. Suhu yang terjadi pada output (0), oleh elemen umpan balik termokopel dikembalikan keinput (B) dengan melalui rangkaian ADC, kemudian dibandingkan dengan suhu set point (A). Apabila B > A, relay tidak bekerja dan apabila B < A, relay bekerja untuk menjalankan pemanas pada ruangan. Oleh termokopel, suhu ruang tersebut diubah menjadi tegangan analog, kemudian oleh rangkaian ADC diubah menjadibentuk sinyal digital (B). Mikrokomputer membaca data dari rangkaian ADC untuk diproses dan ditampilkan pad a display dalam bilangan desimal. Selanjutnya mikrokomputer membaca data dari rangkaian ADC lagi untuk memantau suhu TO dan T1, hasilnya ditampilkan pada display. Demikianlah proses ini bekerja terus-menerus, sesuai dengan program, mikrokomputer yang telah disusun. III. HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil pengukuran sistem, di mana pengukuran tegangan menggunakan digital multimeter Tektronik. TM 515, pengukuran suhu menggunakan termometer biasa dan pemanas dengan daya 400 Watt.

6 Penguat sinyal 2 (tegangan DC.) Secara teoritis penguatan tegangan DC (G) yang direncanakan sekitar 500 kali. Dari hasil pengukuran dengan set point suhu yang dinaikkan dari 30 oc sampai 100 oc, penguatannya dapat dilihat pad a tabel 1. Tabel 1. Hasil penguatan tegangan DC C) I 2,9 3,1 1,8 Vo Penguatan( (V,3481,2480 (mv) 2,5 ) Vi 3,3 2,2 2,3 2,4 2,5 1 2,6484,8,7485,7,5483,9,4482,7,8473,7 4,2 486,5 476,2 4,6 478,3 4,7 479,2 5 3,5 3,1 3,8 480,8 5,2 G) Set 2,5 point I I I. Penguatan rata-rata r.g) 481,1 kal~ Hasil pengukuran suhu. Hasil pengukuran suhu menggunakan termometer biasa dan hasil proses dari mikrokomputer ditampilkan pada display dalam bilangan desimal, dapat dilihat pada tabel 2.

7 245 Tabel 2. Hasil pengukuran suhu ruang yang diatur I set suhu I termometer I Display I Tegangan ITeganganl Idiambil eci on I off I on I off I input (mv)1 out (V)I I I-----I I------I-----I I-~ I 30, ,5 I 1, I 35, ,5 I 1, I 40, ,7 I 1, I 46, ,9 1 1, I 51, ,1 I 1, I 55, ,1 1 1, I 62, ,3 I 1, I 66, ,5 1 1, I 70, ,7 /. 1, I 75, ,8 I 1, I 80,0 100 /102 4,2 / 2, I 85, ,6 I 2, I 91, ,7 I 2, I 96, ,0 I 2, , ,2 I 2, Dari hasil pengukuran diatas alat ini dapat digunakan untuk pengatur suhu antara 30 sampai dengan 100 ec dengan penyim- pangan antara 0,5 % hingga 3,3 %. Keuntungan pemakaian mikrokomputer an tara lain dapat digunakan untuk mengatur lebih dari satu sistem secara serempak. Jadi dengan kombinasi ADC dan mikrokomputer yang dipakai diatas, dapat dilakukan pemantauan untuk pengaturan suhu dari suatu sistem lebih dari satu tranduser.

8 246 IV. KESIMPULAN DAN SARAN IV.1. Kesimpulan 1. Penguatan rata-rata sinyal 2 (tegangan DC) dari hasil pengukuran sebesar 481,1 kali. 2. Penyimpangan suhu yang diinginkan dari hasil pengukuran, an tara 0,5 hingg 3, Sistem yang dibuat berfungsi sebagai pengatur suhu dan pemantau 2 buah suhu yang lain. IV.2. Saran 1. Untuk mendapatkan sistem dengan 'respon yang lebih cepat disarankan agar sistem pengatur tipe on-off yang dibuat, diganti dengan pengatur tipe proporsional atau PID, mengganti relay dengan triac dan juga mengganti perangkat lunaknya. 2. Untuk mendapatkan suhu ruang yang lebih tinggi dari 100 oc, elemen pemanas disarankan diganti dengan yang lebih tinggi dayanya. V. KEPUSTAKAAN 1. ARIZONA (1975): "M 6800 Application Manual", Motorola Semiconductor Product Inc. 2. ARIZONA (1976): "M 6800 Programming Reference Manual", Motorola Semiconductor Product Inc. 3. ANONIM (1980): "MEK 6802D5 Microcomputer Evaluation Board User's Manual", Motorola Inc. 4. COLIN ANDREW (1979): "Programming for Microcomputer", Newnes Butterworths, London. 5. SCANLON LEO J. (1981 ): "The 6800 Principles and Programming", Howard W. Sams & Co. Inc.

9 247 TANYA JAWAB 1. M. Munawir Z. a. Darimana sumber ralat, sehingga terjadi perbedaan yang begitu besar antara 0,5-3,3 7.? padahal jenis alat sarna dan tarnpaknya juga terjadi secara acak? Jawaban Sumber kesalahan an tara 0,5-3,3 7. tersebut dikarenakan : - sifat kontroller tipe on-off, output yang dihasilkan tidak pernah sesuai set point (selalu berada diatas dan dibawah set point) - Komponen relay mekanis yang bekerja larnban 2. Engkir S. Bagaimana cara mengkalibrasi alat pengatur suhu sehingga diperoleh harga penyimpangan 0,5 7.hingga 3,3 7.

10 248 Jawaban Dari hasil pengukuran set point (oc) ThermoroeterConJ(oC) Penyiropangan x100 ~ =3,5 ~ x100 % = x100 ~=0,5~ x100 %=2 Penyiropangan sistero pengatur suhu dari 30 oc oc ) 0,5 ~ - 3 ~. 3. Sutadji Sugiarto a. Mohon dilengkapi flow chart dan analisa (yang telah disaropaikan b. Mohon disebutkan ketelitian terrooroeteryang digunakan

11 249 Jawaban a. Flow chart akan saya copikan dan dilampirkan dan di disket nama SNHN sudah ada b. Pad a penelitian tersebut ketelitian pada terrooroeter beluro tahu ketelitiannya dan roeroang alat tersebut roeru pakan suatu prototipe dan beluro pernah dikalibrasi, penunjukan pada display dalam bentuk desiroal (beluro dikalibrasi).