BAB IV PENGUJIAN SISTEM DAN ANALISIS HASIL KARAKTERISASI LED

Transkripsi

1 BAB IV PENGUJIAN SISTEM DAN ANALISIS HASIL KARAKTERISASI LED 4.1 Kalibrasi DAC Gambar 4.1. Diagram blok proses kalibrasi DAC Gambar 4.1 memperlihatkan diagram blok proses kalibrasi DAC. Komputer dihubungkan ke mikrokontroler melalui komunikasi serial menggunakan RS232. Mikrokontroler mengatur kerja DAC dan mengeluarkan data sesuai data yang diberikan oleh komputer. Data digital tersebut diubah oleh DAC menjadi tegangan analog yang selanjutnya dihubungkan ke rangkaian penguat op-amp dan dibaca oleh multimeter digital Fluke 45. Data digital yang dikirim oleh komputer dan data tegangan yang dibaca oleh multimeter dicatat. Gambar 4.2 memperlihatkan grafik hubungan antara data digital yang diberikan ke DAC (dalam bentuk LSB) dengan data hasil konversi. Data hasil pengukuran dan data berdasarkan teori dibuat grafik fungsi transfer dan dibandingkan hasilnya. 34

2 Hasil Konversi (mv) Ideal Terukur Data (LSB) Gambar 4.2 Grafik fungsi transfer konversi digital ke analog pada kalibrasi DAC Grafik selisih antara fungsi transfer ideal dengan fungsi transfer data pengukuran (dalam LSB) diperlihatkan pada Gambar 4.3. Zero scale error, selisih antara tegangan terukur dengan tegangan ideal pada transisi pertama (dari ke 1) [2], dan full scale error, selisih antara tegangan terukur dengan tegangan ideal pada transisi terakhir (dari FFE ke FFF) [2], untuk hasil kalibrasi DAC masingmasing sebesar 32 LSB dan -7 LSB. 35

3 12 Error (LSB) Selisih fungsi terukur terhadap fungsi ideal Data (LSB) Gambar 4.3 Grafik selisih fungsi transfer ideal terhadap fungsi transfer terukur pada kalibrasi DAC Karena grafik selisih fungsi transfer ideal dengan fungsi transfer memiliki pola, maka untuk mengurangi besar error keluaran DAC dilakukan koreksi dengan perangkat lunak. Gambar 4.4 memperlihatkan grafik hubungan antara data keluaran hasil pengukuran (dalam LSB) dengan data keluaran transfer ideal (dalam LSB). Faktor koreksi fungsi transfer DAC diperoleh dengan melakukan linearisasi pada grafik tersebut yang dibagi dalam tiga daerah. Daerah pertama 115, daerah kedua dan daerah ketiga

4 Data Keluaran Ideal (LSB) DAC1 DAC2 DAC3 y1 =.9943x y2 =.9988x y3 =.9963x Data Keluaran Terukur (LSB) Gambar 4.4. Grafik koreksi fungsi transfer DAC Kalibrasi ADC Proses kalibrasi ADC dilakukan seperti terlihat pada diagram blok pada Gambar 4.5. Kalibrator seri 51 memberikan data analog ke ADC untuk diubah menjadi data digital. Mirokontroler menerima data digital dari ADC dan mengirimkannnya ke komputer melalui komunikasi serial RS232. Gambar 4.6 memperlihatkan hubungan antara tegangan masukan dengan hasil konversi untuk data hasil pengukuran dan data fungsi transfer ideal. Selisih kedua fungsi transfer diperlihatkan pada gambar

5 Gambar 4.5. Diagram blok proses kalibrasi ADC Data Hasil Konversi (LSB) Terukur Ideal Tegangan Masukan (mv) Gambar 4.6. Grafik fungsi transfer konversi analog ke digital pada kalibrasi ADC 38

6 Error (LSB) Selisih fungsi terukur terhadap fungsi ideal Tegangan Masukan (mv) Gambar 4.7. Grafik selisih antara fungsi transfer ideal dengan fungsi transfer terukur pada kalibrasi ADC. Data Masukan Ideal (LSB) ADC1 ADC2 y 1=.8594x y2 = X Data Masukan Terukur (LSB) Gambar 4.8. Grafik koreksi fungsi transfer ADC 39

7 Untuk mengurangi besar error data yang terukur oleh ADC maka dilakukan koreksi dengan perangkat lunak. Grafik hubungan antara data masukan hasil pengukuran (dalam LSB) dengan data masukan ideal (dalam LSB) ditunjukkan pada Gambar 4.8. Faktor koreksi fungsi transfer ADC diperoleh dengan melakukan linearisasi pada grafik tersebut yang dibagi dalam dua daerah, yaitu daerah 195 LSB, dan LSB Kalibrasi Pengubah Arus ke Tegangan Konfigurasi kalibrasi I to V converter diperlihatkan pada Gambar 4.9. Kalibrator Fluke seri 51B digunakan untuk memberikan arus ke rangkaian I to V converter. Oleh rangkaian I to V converter arus ini akan diubah menjadi tegangan yang kemudian dikirim ke komputer melalui komunikasi serial RS232. Hasil pengukuran kalibrasi ini dipelihatkan pada Gambar 4.1. Grafik selisih fungsi transfer terukur terhadap fungsi transfer ideal diperlihatkan pada Gambar Gambar 4.9. Diagram blok proses kalibrasi I to V converter 4

8 Tegangan Keluaran (V) Ideal Terukur Arus Masukan (ma) Gambar 4.1 Grafik fungsi transfer tegangan terhadap arus pada kalibrasi I to V converter Error (mv) Selisih fungsi terukur terhadap fungsi ideal Arus Masukan (ma) Gambar Grafik selisih antara fungsi transfer ideal terhadap fungsi transfer terukur pada kalibrasi I to V converter. 41

9 3. Tegangan keluaran (mv) I2V1 I2V2 y1 =.331x -.3 y 2 =.325x Arus Masukan (ma) Gambar Grafik koreksi fungsi transfer I to V converter. Untuk mengurangi besar error data terukur pada kalibrasi I to V converter maka dilakukan koreksi dengan perangkat lunak. Grafik hubungan antara arus masukan (dalam ma) dengan tegangan keluaran (dalam mv) ditunjukkan pada Gambar Faktor koreksi diperoleh dengan melakukan linearisasi pada grafik tersebut yang dibagi dalam dua daerah, yaitu daerah 19,5 ma dan 19,6 25,5 ma Hasil Karakterisasi LED Gambar 4.13 memperlihatkan konfigurasi pengukuran karakterisasi LED. Kutub positif LED dihubungkan seri dengan output rangkaian I to V converter, sedangkan sedangkan kutub negatif dihubungkan seri dengan output rangkaian penguat. Pengukuran dilakukan untuk lima buah LED, yaitu LED merah dengan panjang gelombang λ = 7 nm, orange λ = 62 nm, kuning λ = 585 nm, hijau λ = 42

10 565 nm dan biru λ = 47 nm (lihat lampiran datasheet LED, hal. 74). Hasil pengukuran untuk masing- masing diperlihatkan pada Gambar Gambar Grafik konfigurasi pengukuran karakteristik arus-tegangan LED panjar maju. 43

11 7. Arus (ma) Biru Hijau Kuning Orange Merah Tegangan (mv) Gambar Karaktersitik arus-tegangan LED. Tegangan dimana arus naik dengan sangat cepat disebut tegangan treshlod (V th ). Tegangan treshold ini ditentukan pada saat LED pertama kali memancarkan cahaya. Nilai tegangan yang diperoleh adalah 1,54 V; 1,43 V; 1,54 V; 1,6 dan 2,26 V untuk LED merah (7 nm), orange (62 nm), kuning (585 nm), hijau (565 nm) dan biru (47 nm) secara berurutan. Nilai tegangan ini jika diplot terhadap kecepatan cahaya per panjang gelombang (c/λ) akan terlihat seperti pada gambar Kemiringan grafik ini adalah nilai konstanta h/e. Dari grafik regresi terlihat bahwa nilai h/e adalah 3.8 x 1-15 J.s/C. Nilai ini cukup mendekati nilai sebenarnya yaitu x 1-15 J.s/C. 44

12 2.5 2 y =.38x R 2 =.7744 V (Volt) C/LAMDA Linear (C/LAMDA) C/LAMDA (1^14 s^-1) Gambar Plot tegangan treshold terhadap c/λ. 45