PENGGUNAAN ADC (Analog to Digital Converter) 0804 PADA PERANCANGAN SENSOR INTENSITAS CAHAYA Oleh : Angga Mouammar NIM. 02 5203 006 Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan untuk memperoleh Gelar Sarjana Sains Terapan (SST) PROGRAM DIPLOMA-IV TEKNOLOGI INSTRUMENTASI PABRIK FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2007
ABSTRAK ADC (Analog to Digital Converter) adalah sebuah rangkaian elektronika yang dapat mengubah besaran analog menjadi besaran digital. Pada setiap sensor yang berbasis mikrokontroler (sebagai pusat pengolah data) diperlukan adanya rangkaian ADC (Analog to Digital Converter) untuk mengubah sinyal yang diterima oleh sensor untuk menjadi besaran digital supaya sinyal tersebut bisa diterjemahkan atau dibaca mikrokontroler. Sensor- sensor disini dapat berupa sensor suhu, sensor level, sensor tekanan, dan lain- lain. Pada perancangan ini ADC diperlukan untuk merubah besaran yang diterima sensor berupa LDR (Light Dependent Resistor) menjadi suatu besaran atau tegangan yang dapat dibaca. Maka untuk membaca besaran dari sensor tersebut diperlukanlah ADC (Analog to Digital Converter) 0804. Perbedaan warna cahaya akan menyebabkan perbedaan tegangan dan output pada ADC. Untuk itulah penulis mengambil judul Penggunaan ADC (Analog to Digital converter) 0804 pada Perancangan Sensor Intensitas Cahaya
KATA PENGANTAR Alhamdulillah, puji dan syukur penulis ucapkan kehadirat Allah SWT, karena berkat rahmat dan hidayah-nya penulis dapat menyelesaikan Karya Akhir ini, yang merupakan salah satu persyaratan untuk menyelesaikan perkuliahan pada Program Diploma IV Teknologi Instrumentasi Industri Fakultas Teknik. Tak lupa selawat beriring salam penulis ucapkan kepada junjungan Nabi besar Muhammad SAW, yang mana telah membawa umatnya dari zaman jahilliyah menuju jaman islamiah yang penuh dengan ilmu pengetahuan seperti saat sekarang ini. Karya akhir ini ditulis berdasarkan penelitian dan percobaan langsung terhadap rangkaian yang telah diteliti dan dipelajari dari buku dan internet. Karya akhir ini penulis beri judul. Penggunaan ADC (Analog to Digital converter) 0804 pada Perancangan Sensor Intensitas Cahaya Selama berlangsungnya penulisan Karya Akhir ini hingga menyelesaikannya, penulis banyak mendapat bantuan dan dukungan serta masukan dalam penulisan Karya Akhir. Pada kesempatan ini penulis menyampaikan penghargaan yang setinggi-tingginya serta ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada : 1. Papa dan Mama serta seluruh keluarga yang senantiasa memberikan dukungan semangat dan materi serta mendoakan penulis. 2. Bapak Prof. Ir. M. Nawawiy Loebis, M.Phil, Phd. selaku Dekan Fakultas Teknik.
3. Bapak Prof. Dr. Ir. Usman Baafai selaku Ketua Program Diploma IV Teknologi Instrumentasi Industri Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. 4. Bapak Drs. Hasdari Helmi, MT. selaku Sekretaris Program Diploma IV Teknologi Instrumentasi Industri. 5. Bapak Ir. Mansyur, Msi. selaku dosen pembimbing Karya Akhir. 6. Seluruh staf pengajar serta pegawai administrasi pada Program Diploma IV Teknologi Instrumentasi Industri pada Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. 7. Teman - teman angkatan 2002 khususnya Indra, Dedek, Yuliandra, Lany, Mia, Safwan, Faisal, Kurniadi, Riza dan lain-lain. Penulis menyadari bahwa laporan ini masih belum sempurna adanya, karena masih banyak kekurangan baik dari segi ilmu maupun susunan bahasanya. Oleh karena itu penulis sangat mengharapkan kritik dan saran demi menyempurnakan laporan ini. Akhir kata bantuan dan budi baik yang telah penulis dapatkan, menghaturkan terima kasih dan hanya ALLAH SWT yang dapat memberikan limpahan pahala yang setimpal. Semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi kita semua dan bagi penulis sendiri tentunya. Medan, Juli 2007 Penulis (ANGGA MOUAMMAR) NIM : 02 5203 006
DAFTAR ISI Lembar Pengesahan Abstrak... i Kata Pengantar... ii Daftar Isi... iv Daftar Gambar... vi Daftar Tabel... viii Daftar Rumus... ix Daftar Lampiran... x BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Masalah... 1 1.2. Tujuan Karya Akhir... 2 1.3. Rumusan Masalah... 2 1.4. Batasan Masalah... 2 1.5. Metode Penulisan... 3 1.6. Sistematika Penulisan... 3 BAB II LANDASAN TEORI 2.1. Umum... 5 2.2. Resistor... 5 2.2.1. Resistor Linear... 6 2.2.2. Resistor Seri... 8 2.2.3. Resistor Paralel... 9
2.3. Kapasitor... 10 2.4. Filter RC... 14 2.5. Diode Zener... 15 2.6. LED (Light Emitting Diode)... 16 2.7. Trimpot (Trimmer Potensio)... 17 2.8. LDR (Light Dependent Resistor)... 17 2.9. IC Regulator (LM 7809 dan LM 7805)... 19 2.10. Komparator (Pembanding)... 19 2.11. ADC (Analog to Digital Converter)... 20 2.12. Intensitas Cahaya... 25 2.13. Mikrokontroler AT89S51... 27 2.13.1. Struktur Memori... 30 2.14. Gerbang OR... 31 2.15. Gerbang NOR (Not OR)... 32 BAB III PERANCANGAN ALAT 3.1. Rangkaian ADC (Analog to Digital Converter) 0804... 33 3.2. Rangkaian Sensor Intensitas Cahaya... 37 3.3. Rangkaian Seven Segmen... 39 3.4. Rangkaian Output LED... 40 BAB IV PEMBAHASAN RANGKAIAN ADC 0804 4.1. Pembahasan ADC (Analog to Digital Converter) 0804... 41 4.2. Pegujian ADC (Analog to Digital Converter) 0804... 44 4.2.1. Pengujian ADC 0804 tanpa Interface
dengan Mikrokontroler... 45 4.2.2. Pengujian ADC 0804 Inteface dengan Mikrokontroler... 46 4.3. Pengujian Sensor Intensitas Cahaya... 46 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan... 49 5.2. Saran... 49 Daftar Pustaka... 50 Lampiran
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1. Simbol untuk resistor linear... 6 Gambar 2.2. Sistem pemberian kode pita warna... 7 Gambar 2.3. Contoh kode warna resistor... 8 Gambar 2.4. Resistor hubungan seri... 9 Gambar 2.5. Resistor hubungan paralel... 10 Gambar 2.6. Simbol kapasitor nonelektrolitis... 12 Gambar 2.7. Simbol kapasitor elektrolitis... 12 Gambar 2.8. Kapasitor hubungan seri dan paralel... 13 Gambar 2.9. Nilai kapasitor tertera langsung... 13 Gambar 2.10. Nilai kapasitansi dengan kode angka... 14 Gambar 2.11. Filter RC... 14 Gambar 2.12. Simbol LED... 16 Gambar 2.13. Trimmer potensio... 17 Gambar 2.14. LDR (Light Dependent Resistor)... 17 Gambar 2.15. Bentuk fisik LM 7809 dan LM 7805... 19 Gambar 2.16. Blok diagram suatu pembanding tegangan... 20 Gambar 2.17. Tegangan kesalahan (V error) dari pembanding.... 20 Gambar 2.18. IC ADC 0804... 21 Gambar 2.19. Operasi pengubah A/D jenis pendekatan berturut-turut... 23 Gambar 2.20. Diagram balok sederhana untuk A/D jenis... 25 Gambar 2.21 Konfigurasi pin mikrokontroller AT89S5 pendekatan berturut-turut... 27 Gambar 2.22. Struktur memori AT89S51... 30
Gambar 2.23. Gerbang OR... 31 Gambar 2.24. Gerbang NOR... 32 Gambar 3.1. Rangkaian skematik ADC (Analog to Digital Converter)... 33 Gambar 3.2. Pemberian tegangan refferensi.... 36 Gambar 3.3. Rangkaian clock ADC... 37 Gambar 3.4. Frekuensi clock vs clock kapasitor... 37 Gambar 3.5. Rangkaian skematik Sensor LDR... 37 Gambar 3.6. Rangkaian Seven Segmen.... 39 Gambar 3.7. Rangkaian output LED... 40 Gambar 4.1. Blok diagram ADC 0804... 43 Gambar 4.2. Flowchart prinsip kerja ADC metode SAR sederhana... 43 Gambar 4.5. Pengujian ADC 0804... 44 Gambar 4.6. Pengujian ADC 0804 tanpa Interface dengan Mikrokontroler... 45 Gambar 4.7. Pengujian ADC 0804 Interface dengan Mikrokontroler... 46 Gambar 4.8. Rangkaian Umum Sensor Intensitas Cahaya... 47
DAFTAR TABEL Tabel 2.1. Kode warna resistor... 7 Tabel 2.2. Tabel kebenaran gerbang OR... 31 Tabel 2.3. Tabel kebenaran gerbang NOR... 32 Tabel 4.1. Hasil pengujian ADC... 44 Tabel 4.2. Percobaan terhadap 5 buah LED berbeda warna... 45 Tabel 4.3. Percobaan terhadap 5 buah LED berbeda warna... 46 Tabel 4.4. Hasil pengujian lampu pijar.... 48
DAFTAR RUMUS Rumus 2.1. Persamaan Hukum Ohm... 5 Rumus 2.2. Persamaan Besar Daya... 7 Rumus 2.3. Persamaan Resistor dihubungkan Seri... 8 Rumus 2.4. Persamaan Arus pada Resistor Seri... 9 Rumus 2.5. Persamaan Resistor dihubungkan Paralel... 9 Rumus 2.6. Persamaan Arus total pada Resistor Paralel... 10 Rumus 2.7. Persamaan Tegangan pada resistor Paralel... 10 Rumus 2.8. Persamaan Kapasitansi... 11 Rumus 2.9. Persamaan Energi Yang Tersimpan Dalam Kapasitor... 11 Rumus 2.10. Persamaan Arus Dioda Zener Maksimum... 15 Rumus 2.11. Persamaan Flux Cahaya... 26 Rumus 2.12. Persamaan Hukum Kuadrat Terbalik... 26 Rumus 2.13. Bentuk lain dari Persamaan Hukum Kuadrat Terbalik... 26 Rumus 4.1. Persamaan Frekuensi Clock dari ADC... 35
DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1. ADC 0804 Lampiran 2. AT89S51. Lampiran 3. Light Dependent Resistor. Lampiran 4. IC Regulator LM 7809 dan LM 7805. Lampiran 5. Pemrograman bahasa Assembler AT89S51. Lampiran 6. Data lampu pijar.