BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Perkembangan teknologi telah maju dengan pesat dalam perkembangan dunia

elektronika, khususnya dunia mikroelektronika. Penemuan silikon menyebabkan bidang ini

mampu memberikan sumbangan yang amat berharga bagi perkembangan teknologi modern.

Pembahasan khusus dalam hal pemakaian sensor suhu sangat menjanjikan dalam

perolehan kontribusi keilmuan. Tujuan utama dalam pemahaman penggunaaan sensor suhu

adalah untuk mendapatkan desain kontrol yang kokoh (robust) yang mampu membaca dengan

baik suhu yang berada dilingkungan sekitar kita.

Pemanfaatan sensor suhu sudah banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari

terutama pada dunia industri. Sensor suhu dapat digunakan dimana saja untuk mengukur suhu

yang berada pada ruangan ataupun pada peralatan pabrik.

1.2. Rumusan Masalah

Setelah melihat latar belakang diatas maka diambillah rumusan-rumusan sebagai

berikut : 

1. Bagaimana sistem kerja dari model dari thermometer digital menggunakan LM35?

2. Mengetehaui sistem kerja dari setiap komponen pada thermometer digital

menggunakan LM35? 

1.3. Tujuan

1. Sebagai syarat tugas mata kuliah sistem mikrokontroler.

2. Mengetahui prinsip kerja dari thermometer digital menggunakan LM35.

1

BAB IIPEMBAHASAN

1.1. Thermometer Digital Menggunakan LM 35

Thermometer saat ini bukanlah alat yang susah ditemukan dan bahkan sering

dijumpai, atau mungkin kita dapat membuatnya sendiri dengan memanfaatkan komponen

elektronika yang sudah ada dipasaran dan murah seperti LM35. Sensor suhu LM35 itu sendiri

juga sudah memiliki spesifikasi yang baik 10mv tiap derajat celcius dengan akurasi 0,5

derajat, selain itu sensor tersebut juga sudah linier.

Gambar Sensor LM 35

Dengan berkembang pesatnya teknologi saat ini kita dapat membuat suatu alat ukur

suhu atau thermometer secara digital menjadi sangat mudah, mungkin apabila dahulu untuk

membuat sensor suhu dengan suatu display penampil kita memerlukan IC ADC atau

sebelumnya menggunakan gabungan gerbang-gerbang logika dengan Op-Amp, akan tetapi

dengan adanya mikrokontroler apalagi yang sudah dilengkapi ADC dan modul penampil LCD

2x16 kita dapat membuat suatu alat ukur suhu digital menjadi sangat mudah, murah dan

cepat. Untuk yang lebih suka  membuat thermometer dengan tampilan besar mungkin

dapat pula mengganti display LCD dengan display led seven segmen sehingga penampil akan

terlihat lebih besar dan terang yang cocok untuk monitoring suatu tempat yang cukup besar

dan luas (mungkin yang satu ini kita bahas lain waktu). Akan tetapi apabila menggunakan

modul LCD 2x16 ini kita tidak akan kesulitan dengan membuat program penampil karena

pada modul LCD 2x16 sudah dilengkapi dengan memori yang cukup untuk menampung

angka dan karakter, sehingga pada pembuatan program tidak akan terlalu rumit terebih lagi

sekarang ini membuat programnya juga tidak susah (baca artikel belajar LCD 2x16), berbeda

apabila kita menggunakan lampu led seven segmen atau display dot matrix yang memerlukan

suatu proses scanning pada tiap led. Untuk tegangan referensi disini saya menggunakan vref

internal yaitu 2,56 volt untuk mendapatkan hasil yang lebih sensitif terhadap kecilnya

perubahan tegangan pada output LM35. Akan tetapi adapula yang menambahkan suatu

penguat Op-Amp sebelum dimasukkan ke ADC mikrokontroler untuk mendapatkan

sensitifitas yang jauh lebih baik dan tentunya harus dihitung pula besarnya penguatan supaya

2

sebanding dengan nilai terukur atau dilakukan kalibrasi alat, Agar nantinya nilai yang terukur

akurat dan sesuai dengan thermometer yang sudah ada.

1.2. Mikrokontroler Atmega8535

Mikrokontroler merupakan keseluruhan sistem komputer yang dikemas menjadi

sebuah chip di mana di dalamnya sudah terdapat Mikroprosesor, I/O, Memori bahkan ADC,

berbeda dengan Mikroprosesor yang berfungsi sebagai pemroses data (Heryanto, dkk,

2008:1). Mikrokontroller AVR (Alf and Vegard’s Risc processor) memiliki arsitektur 8 bit,

dimana semua instruksi dikemas dalam kode 16-bit dan sebagian besar instruksi dieksekusi

dalam 1 siklus clock atau dikenal dengan teknologi RISC (Reduced Instruction Set

Computing). Secara umum, AVR dapat dikelompokan ke dalam 4 kelas, yaitu keluarga

AT90Sxx, keluarga ATMega dan AT86RFxx. Pada dasarnya yang membedakan masing-

masing adalah kapasitas memori, peripheral dan fungsinya (Heryanto, dkk, 2008:1). Dari segi

arsitektur dan instruksi yang digunakan, mereka bisa dikatakan hampir sama. Berikut ini

gambar Mikrokontroler Atmega8535.

Gambar 2.1 Mikrokontroler ATMega8535

3

Gambar 2.2 Konfigurasi Pin ATMega8535

2.2.1 Konfigurasi Pin ATMega8535

Secara umum konfigurasi dan fungsi pin ATMega8535 dapat dijelaskan sebagai berikut

1. VCC Input sumber tegangan (+)

2. GND Ground (-)

3. Port A (PA7 … PA0) Berfungsi sebagai input analog dari ADC (Analog to Digital

Converter). Port ini juga berfungsi sebagai port I/O dua arah, jika ADC tidak digunakan.

4. Port B (PB7 … PB0) Berfungsi sebagai port I/O dua arah. Port PB5, PB6 dan PB7 juga

berfungsi sebagai MOSI, MISO dan SCK yang dipergunakan pada proses downloading.

Fungsi lain port ini selengkapnya bisa dibaca pada buku petunjuk ”AVR ATMega8535”.

5. Port C (PC7 … PC0) Berfungsi sebagai port I/O dua arah. Fungsi lain port ini selengk

apnya bisa dibaca pada buku petunjuk ”AVR ATMega8535”.

6. Port D (PD7 … PD0) Berfungsi sebagai port I/O dua arah. Port PD0 dan PD1 juga

berfungsi sebagai RXD dan TXD, yang dipergunakan untuk komunikasi serial. Fungsi

lain port ini selengkapnya bisa dibaca pad a buku petunjuk ”AVR ATMega8535”.

7. RESET Input reset.

8. XTAL1 Input ke amplifier inverting osilator dan input ke sirkuit clock internal.

9. XTAL2 Output dari amplifier inverting osilator.

10. AVCC Input tegangan untuk Port A dan ADC.

11. AREF Tegangan referensi untuk ADC.

4

2.2.2 Fitur Mikrokontroler ATMega8535

Adapun kapabilitas detail dari ATmega8535 adalah sebagai berikut,

1. Sistem mikroprosesor 8 bit berbasis RISC dengan kecepatan maksimal 16 MHz.

2. Kapabilitas memori flash 8 KB, SRAM sebesar 512 byte, dan EEPROM (Electrically

Erasable Programmable Read Only Memori) sebesar 512 byte.

3. ADC internal dengan fidelitas 10 bit sebanyak 8 channel.

4. Portal komunikasi serial (USART) dengan kecepatan maksimal 2,5 Mbps.

5. Enam pilihan mode sleep untuk menghemat penggunaan daya listrik.

2.2.3 Arsitektur ATMega8535

Gambar 2.3 Blok diagram fungsional ATmega8535

5

Dari gambar blok diagram tersebut dapat dilihat bahwa ATMega8535 memiliki bagian-

bagian sebagai berikut :

1. Saluran I/O sebanyak 32 buah, yaitu Port A,Port B,Port C dan Port D.

2. ADC 8 channel 10 bit.

3. Tiga buah Timer/Counter dengan kemampuan pembanding.

4. CPU yang terdiri atas 32 buah register.

5. Watchdog timer dengan osilator internal.

6. SRAM sebesar 512 byte.

7. Memori Flash sebesar 8 KB dengan kemampuan Read While Write.

8. Interrupt internal dan eksternal

9. Port antarmuka SPI (Serial Peripheral Interface).

10. EEPROM sebesar 512 byte yang dapat diprogram saat operasi.

11. Antarmuka komparator analog.

12. Port USART untuk komunikasi serial

1.3. LCD (Liquid Cristal Display)

Display elektronik adalah salah satu komponen elektronika yang berfungsi sebagai

tampilan suatu data, baik karakter, huruf ataupun grafik. LCD (Liquid Cristal Display) adalah

salah satu jenis display elektronik yang dibuat dengan teknologi CMOS logic yang bekerja

dengan tidak menghasilkan cahaya tetapi memantulkan cahaya yang ada di sekelilingnya

terhadap front-lit atau mentransmisikan cahaya dari back-lit. LCD (Liquid Cristal Display)

berfungsi sebagai penampil data baik dalam bentuk karakter, huruf, angka ataupun grafik.

1.3.1. Material LCD (Liquid Cristal Display)

LCD adalah lapisan dari campuran organik antara lapisan kaca bening dengan

elektroda transparan indium oksida dalam bentuk tampilan seven-segment dan lapisan

elektroda pada kaca belakang. Ketika elektroda diaktifkan dengan medan listrik (tegangan),

molekul organik yang panjang dan silindris menyesuaikan diri dengan elektroda dari segmen.

Lapisan sandwich memiliki polarizer cahaya vertikal depan dan polarizer cahaya horisontal

belakang yang diikuti dengan lapisan reflektor. Cahaya yang dipantulkan tidak dapat

melewati molekul-molekul yang telah menyesuaikan diri dan segmen yang diaktifkan terlihat

menjadi gelap dan membentuk karakter data yang ingin ditampilkan.

6

Contoh Bentuk LCD (Liquid Cristal Display)

1.3.2. Pengendali / Kontroler LCD (Liquid Cristal Display)

Dalam modul LCD (Liquid Cristal Display) terdapat microcontroller yang berfungsi

sebagai pengendali tampilan karakter LCD (Liquid Cristal Display). Microntroller pada suatu

LCD (Liquid Cristal Display) dilengkapi dengan memori dan register. Memori yang

digunakan microcontroler internal LCD adalah :

DDRAM (Display Data Random Access Memory) merupakan memori tempat karakter

yang akan ditampilkan berada.

CGRAM (Character Generator Random Access Memory) merupakan memori untuk

menggambarkan pola sebuah karakter dimana bentuk dari karakter dapat diubah-ubah

sesuai dengan keinginan.

CGROM (Character Generator Read Only Memory) merupakan memori untuk

menggambarkan pola sebuah karakter dimana pola tersebut merupakan karakter dasar

yang sudah ditentukan secara permanen oleh pabrikan pembuat LCD (Liquid Cristal

Display) tersebut sehingga pengguna tinggal mangambilnya sesuai alamat memorinya

dan tidak dapat merubah karakter dasar yang ada dalam CGROM.

Register control yang terdapat dalam suatu LCD diantaranya adalah.

Register perintah yaitu register yang berisi perintah-perintah dari mikrokontroler ke panel

LCD (Liquid Cristal Display) pada saat proses penulisan data atau tempat status dari

panel LCD (Liquid Cristal Display) dapat dibaca pada saat pembacaan data.

Register data yaitu register untuk menuliskan atau membaca data dari atau keDDRAM.

Penulisan data pada register akan menempatkan data tersebut keDDRAM sesuai dengan

alamat yang telah diatur sebelumnya.

Pin, kaki atau jalur input dan kontrol dalam suatu LCD (Liquid Cristal Display)

diantaranya adalah :

7

Pin data adalah jalur untuk memberikan data karakter yang ingin ditampilkan

menggunakan LCD (Liquid Cristal Display) dapat dihubungkan dengan bus data dari

rangkaian lain seperti mikrokontroler dengan lebar data 8 bit.

Pin RS (Register Select) berfungsi sebagai indikator atau yang menentukan jenis data

yang masuk, apakah data atau perintah. Logika low menunjukan yang masuk adalah

perintah, sedangkan logika high menunjukan data.

Pin R/W (Read Write) berfungsi sebagai instruksi pada modul jika low tulis data,

sedangkan high baca data.

Pin E (Enable) digunakan untuk memegang data baik masuk atau keluar.

Pin VLCD berfungsi mengatur kecerahan tampilan (kontras) dimana pin ini dihubungkan

dengan trimpot 5 Kohm, jika tidak digunakan dihubungkan ke ground, sedangkan

tegangan catu daya ke LCD sebesar 5 Volt.

1.4. Resistor

Resistor adalah suatu komponen elektronika yang fungsinya untuk menghambat arus

listrik. Resistor yang ada dipasaran memiliki ukuran daya dan nilai resistansi. Nilai daya

resistor yang ada dipasaran diantaranya 1/16W, 1/8W, 1/4 W, 1/2W, 1W, 2W, 5W, 10W dan

20W. Sedangkan nilai resistansi suatu resistor dituliskan dengan 2 cara, untuk resistor dengan

ukuran fisik besar dan resistor dengan fisik SMD dituliskan dengan kode angka dipermukaan

fisiknya. Sedangkan untuk resistor dengan ukuran fisik kecil sering dituliskan dengan kode

warna. Kode warna dalam elektronika merupakan salah satu teknik penulisan nilai suatu

komponen elektronika dengan warna. Warna-warna yang ada dalam kode warna untuk

penulisan resistansi resistor adalah:

Pada suatu resistor cara penulisan nilai resistansi dengan kode warna ada 3 macam

cara penulisan. Yaitu dengan penulisan kode warna 4 ring, 5 ring dan 6 ring warna. Perbedaan

cara penulisan nilai resistansi dengan kode warna dalam resistor tersebut memiliki cara

pembacaan yang berbeda pula. Berikut cara pembacaan cincin kode warna dalam resistor.

8

Membaca Kode Warna Resistor 4 Ring

Untuk kode warna resistor 4 ring, ring warna ke 1 sampai 2 merupakan angka pertama

dan kedua kemudian ring ke 3 merupakan faktor pengali sedangkan ring ke 4 merupakan nilai

toleransinya. Sebagai contoh resistor 2,2KOhm 5% maka penulisan dengan 4 ring warna

adalah : Merah, Merah, Merah dan Emas

Membaca Kode Warna Resistor 5 Ring

Untuk kode warna resistor 5 ring, ring warna ke 1 sampai 3 merupakan angka

pertama, kedua dan ketiga kemudian ring ke 4 merupakan faktor pengali sedangkan ring ke 5

merupakan nilai toleransinya. Sebagai contoh resistor 2,2KOhm 1% maka penulisan dengan 5

ring warna adalah : Merah, Merah, Hitam, Coklat dan Coklat

Membaca Kode Warna Resistor 6 Ring

Untuk pembacaan nilai resistansi pada 6 ring warna sama dengan pada 5 ring warna ,

hanya pada ring warna ke 6 merupakan nilai koefisien suhu dari reistor tersebut. Untuk kode

warna resistor 6 ring, ring warna ke 1 sampai 3 merupakan angka pertama, kedua dan ketiga

kemudian ring ke 4 merupakan faktor pengali sedangkan ring ke 5 merupakan nilai

toleransinya. Sebagai contoh resistor 2,2KOhm 1%  100ppm maka penulisan dengan 6 ring

warna adalah : Merah, Merah, Hitam, Coklat, Coklat dan Coklat

1.5. Kapasitor

Kapasitor adalah komponen elektronika yang mempunyai kemampuan menyimpan

electron-elektron selama waktu yang tidak tertentu. Kapasitor berbeda dengan akumulator

dalam menyimpan muatan listrik terutama tidak terjadi perubahan kimia pada bahan

kapasitor, besarnya kapasitansi dari sebuah kapasitor dinyatakan dalam farad. Pengertian lain

9

Kapasitor adalah komponen elektronika yang dapat menyimpan dan melepaskan muatan

listrik. Struktur sebuah kapasitor terbuat dari 2 buah plat metal yang dipisahkan oleh suatu

bahan dielektrik. Bahan-bahan dielektrik yang umum dikenal misalnya udara vakum,

keramik, gelas, elektrolit dan lain-lain. Jika kedua ujung plat metal diberi tegangan listrik,

maka muatan-muatan positif akan mengumpul pada salah satu kaki (elektroda) metalnya dan

pada saat yang sama muatan-muatan negatif terkumpul pada ujung metal yang satu lagi.

Muatan positif tidak dapat mengalir menuju ujung kutup negatif dan sebaliknya muatan

negatif tidak bisa menuju ke ujung kutup positif, karena terpisah oleh bahan dielektrik yang

non-konduktif. Muatan elektrik ini “tersimpan” selama tidak ada konduksi pada ujung-ujung

kakinya. Kemampuan untuk menyimpan muatan listrik pada kapasitor disebuat dengan

kapasitansi atau kapasitas.

Kapasitansi didefenisikan sebagai kemampuan dari suatu kapasitor untuk dapat

menampung muatan elektron. Coulombs pada abad 18 menghitung bahwa 1 coulomb = 6.25

x  1018 elektron. Kemudian Michael Faraday membuat postulat bahwa sebuah kapasitor akan

memiliki kapasitansi sebesar 1 farad jika dengan tegangan 1 volt dapat memuat muatan

elektron sebanyak 1 coulombs. Dengan rumus dapat ditulis :

Q = CV

Dimana :

Q = muatan elektron dalam C (coulombs)

C = nilai kapasitansi dalam F (farads)

V = besar tegangan dalam V (volt)

Dalam praktek pembuatan kapasitor, kapasitansi dihitung dengan mengetahui luas

area plat metal (A), jarak (t) antara kedua plat metal (tebal dielektrik) dan konstanta (k) bahan

dielektrik. Dengan rumusan dapat ditulis sebagai berikut :

C = (8.85 x 10-12) (k A/t)

Berikut adalah tabel contoh konstanta (k) dari beberapa bahan dielektrik yang

disederhanakan

10

1.5.1. Prinsip Pembentukan Kapasitor

Jika dua buah plat atau lebih yang berhadapan dan dibatasi oleh isolasi, kemudian plat

tersebut dialiri listrik maka akan terbentuk kondensator (isolasi yang menjadi batas

kedua plat tersebut dinamakan dielektrikum).

Bahan dielektrikum yang digunakan berbeda-beda sehingga penamaan kapasitor

berdasarkan bahan dielektrikum. Luas plat yang berhadapan bahan dielektrikum dan

jarak kedua plat mempengaruhi nilai kapasitansinya.

Pada suatu rangkaian yang tidak terjadi kapasitor liar. Sifat yang demikian itu

disebutkan kapasitansi parasitic. Penyebabnya adalah adanya komponen-komponen

yang berdekatan pada jalur penghantar listrik yang berdekatan dan gulungan-gulungan

kawat yang berdekatan.

Gambar diatas menunjukan bahwa ada dua buah plat yang dibatasi udara. Jarak kedua

plat dinyatakan sebagai d dan tegangan listrik yang masuk.

1.5.2. Besaran Kapasitansi

Kapasitas dari sebuah kapasitor adalah perbandingan antara banyaknya muatan listrik

dengan tegangan kapasitor.

C = Q / V

Jika dihitung dengan rumus C= 0,0885 D/d.

Maka kapasitasnya dalam satuan piko farad D = luas bidang plat yang saling

berhadapan dan saling mempengaruhi dalam satuan cm2. d = jarak antara plat dalam satuan

cm. Bila tegangan antara plat 1 volt dan besarnya muatan listrik pada plat 1 coulomb, maka

kemampuan menyimpan listriknya disebut 1 farad. Dalam kenyataannya kapasitor dibuat

11

dengan satuan dibawah 1 farad. Kebanyakan kapasitor elektrolit dibuat mulai dari 1

mikrofarad sampai beberapa milifarad.

1.5.3. Jenis-jenis  kapasitor sesuai bahan dan konstruksinya.

Kapasitor seperti juga resistor nilai kapasitansinya ada yang dibuat tetap dan ada yang

variabel. Kapasitor dielektrikum udara, kapasitansinya berubah dari nilai maksimum ke

minimum. Kapasitor variabel sering kita jumpai pada rangkaian pesawat penerima radio

dibagian penala dan osilator. Agar perubahan kapasitansi di dua bagian tersebut serempak

maka digunakan kapasitor variabel ganda. Kapasitor variabel ganda adalah dua buah kapasitor

variabel dengan satu pemutar. Berdasarkan dielektrikumnya kapasitor dibagi menjadi

beberapa jenis, antara lain:

kapasitor keramik

kapasitor film

kapasitor elektrolit

kapasitor tantalum

kapasitor kertas

Perdasarkan polaritas kutup pada elektroda kapsitor dapat dibedakan dalam 2 jenis

yaitu :

Kapasitor Non-Polar, kapasitor yang tidak memiliki polaritas pada kedua elektroda dan

tidak perlu dibedakan kaki elektrodanya dalam pesangannya pada rangkaian elektronika.

Kapasitor Bi-Polar, yaitu kapasitor yang memiliki polaritas positif dan negatif pada

elektrodanya, sehingga perlu diperhatikan pesangannya pada rangkaian elektronika dan

tidak boleh terbalik.

Kapasitor elektrolit dan kapasitor tantalum adalah kapasitor yang mempunyai kutub

atau polar, sering disebut juga dengan nama kapasitor polar. Kapasitor film terdiri dari

beberapa jenis yaitu polyester film, poly propylene film atau polysterene film.

12

1.6. Gambar Rangkaian Thermometer Digital Menggunakan Lm 35

13

BAB III

KESIMPULAN

3.1. Kesimpulan

Thermometer saat ini bukanlah alat yang susah ditemukan dan bahkan sering

dijumpai, atau mungkin kita dapat membuatnya sendiri dengan memanfaatkan komponen

elektronika yang sudah ada dipasaran dan murah seperti LM35. Sensor suhu LM35 itu sendiri

juga sudah memiliki spesifikasi yang baik 10mv tiap derajat celcius dengan akurasi 0,5

derajat, selain itu sensor tersebut juga sudah linier.

3.2. Saran

Untuk penyempurnaan pembuatan makalah kedepannya, saya mengharapkan adanya

saran dari semua pihak baik dosen maupun seluruh mahasiswa yang membaca makalah sistem

operasi ini terhadap kekurangan yang terdapat pada makalah ini.

14

DAFTAR PUSTAKA

http://elektrofev.blogspot.com/2012/04/komponen-elektronika-sensor-suhu-lm35.html

http://ari-bawono.blogspot.com/2012/10/belajar-membuat-thermometer-digital-lm35.html

15