ADC (Analog to Digital Converter)

        Sebuah Analog to Digital Converter (biasanya disingkat ADC, A/D atau A to D) adalah sebuah rangkaian elektronik yang berfungsi mengubah sinyal kontinu (analog) menjadi keluaran diskrit/digital. ADC memiliki fungsi yang merupakan kebalikan dari yang dilakukan oleh sebuah digital-to-analog converter (DAC).
         Umumnya, sebuah ADC adalah sebuah piranti elektronik yang mengubah sebuah tegangan menjadi sebuah bilangan digital biner. Bagaimanapun juga, beberapa piranti non-elektronik, seperti shaft encoders, dapat digolongkan sebagai ADCs.

Resolusi
Resolusi dari sebuah converter menunjukkan banyaknya nilai diskrit yang dapat dihasilkan pada skala tegangan tertentu. Resolusi biasanya dinyatakan dalam bit (binary digit). Sebagai contoh, sebuah ADC yang yang mengkodekan sebuah masukan analog menjadi salah satu dari 256 nilai diskrit mempunyai resolusi 8 bit karena

2^8 = 256.

Resolusi dapat juga dinyatakan secara elektrik dan dinyatakan dalam satuan volt. Resolusi tegangan dari sebuah ADC adalah sebanding dengan skala pengukuran keseluruhan dibagi dengan banyaknya nilai diskrit. Contoh:
* Contoh 1
o Jangkauan pengukuran skala penuh = 0 sampai 10 volts
o Resolusi ADC adalah 12 bit: 2^12 = 4096 level kuantisasi
o Resolusi tegangan ADC adalah: (10-0)/4096 = 0.00244 volt = 2.44 mV

* Contoh 2
o Jangkauan pengukuran skala penuh = -10 sampai +10 volt
o Resolusi ADC adalah 14 bit: 2^14 = 16384 level kuantisasi
o Resolusi tegangan ADC adalah: (10-(-10))/16384 = 20/16384
= 0.00122 volts = 1.22 mV

Sampling rate
          Sinyal analog merupakan sinyal kontinyu dan perlu diubahnya menjadi sebuah sinyal digital. Untuk itu perlu untuk menentukan saat/waktu dimana sebuah nilai digital yang baru diambil dari sebuah sinyal analog. Saat dari pengambilan nilai baru ini disebut dengan sampling rate atau frekuensi sampling dari converter.
Karena secara praktis ADC tidak dapat membuat sebuah pengkonversian yang terus menerus, nilai masukan harus ditahan tetap selama waktu tertentu yaitu pada saat converter melakukan sebuah pengkonversian (atau disebut waktu konversi). Sebuah rangkaian masukan yang disebut rangkaian sample and hold melakukan tugasnya ( kebanyakan menggunakan kapasitor untuk menyimpan tegangan analog pada masukan dan menggunakan sebuah sakelar elektrik atau gate untuk memutuskan kapasitor dari masukan. Kebanyakan rangkaian ADC sudah terintegrasi dengan subsistem sample and hold secara internal.

Macam-macam ADC
Ada berbagai macam jenis ADC, diantaranya adalah:
* ADC pengkonversi langsung atau flash ADC mempunyai sebuah komparator untuk medekodekan masing masing range tegangan. Pengkonversian langsung memiliki kelebihan yaitu pengkonversian yang cepat, tetapi biasanya hanya diterapkan pada resolusi 8 bit (256 komparator) atau kurang, karena teknik pengkonversian ini membutuhkan rangkaian yang besar dan mahal.

Gambar 3.5 Gambar rangkaian Flash ADC

*        ADC tipe counter (ADC tipe digital ramp) menggunakan counter sebagai komponen utama untuk mengubah masukan analog menjadi keluaran digital. ADC ini akan mencacah mulai dari 0 sampai nilai yang setara dengan masukan analog. Hasil pencacahan ini diubah menjadi analog dengan DAC untuk dibandingkan dengan masukan analog. Pencacahan yang dilakukan oleh counter akan berhenti jika nilai pencacahan lebih besar dari masukan analog. Nilai hasil pencacahan yang terakhir ini merupakan hasil konversi  yang merupakan nilai setara masukan analog .

Gambar 3.6 Gambar rangkaian ADC tipe counter 

Gambar 3.8 Gambar contoh rangkaian ADC tipe counter 

*       ADC successive-approximation  dibuat sebagai pengembangan dari ADC tipe counter (digital ramp ADC). Perubahan dalam ADC tipe ini adalah adanya sebuah counter yang sangat spesial yang disebut successive-approximation register. Register ini tidak mencacah mulai dari 0 seperti halnya pada ADC tipe counter tetapi register ini menghitung dengan mencoba semua nilai bit mulai dari most-significant bit (MSB) dan berakhir pada least-significant bit.Di dalam proses perhitungan, register akan memperhatikan keluaran komparator untuk mengetahui apakah bilangan biner hasil perhitungan lebih kecil atau lebih besar dari masukan sinyal analog. Cara register menghitung ini mirip dengan metode "trial-and-fit” dalam pengkonversian bilangan desimal menjadi biner, dimana nilai-nilai  yang berbeda dari bit-bit diujikan dari MSB sampai dengan LSB untuk memperoleh sebuah bilangan biner yang sama dengan  bilangan desimal asli. Keuntungan dari teknik penghitungan model ini adalah waktu yang dibutuhkan untuk memperoleh hasil konversi menjadi lebih cepat.

Gambar 3.8Gambar rangkaian ADC tipe successive-approximation   

Gambar 3.9Metode pengkonversian ADC successive-approximation

ADC 0804

ADC adalah kepanjangan dari Analog to Digital Converter yang artinya Pengubah dari analog ke digital. Fungsi dari ADC adalah untuk mengubah data analog menjadi data digital yang nantinya akan masuk ke suatu komponen digital yaitu mikrokontroller AT89S51. Inputan dari ADC ini ada 2 yaitu input positif (+) dan input negatif (-). ADC 0804 ini terdiri dari 8 bit microprocessor Analog to Digital Converter.

V (+) dan V (-) adalah inputan tegangan analog differensial sehingga data tegangan yang akan diproses oleh ADC adalah selisih antara Vi (+) dan Vi (-). Vref adalah tegangan referensi ADC yang digunakan untuk mengatur tegangan input pada Vi+ dan Vi-. Besarnya tegangan referensi ini adalah setengah dari tegangan input maksimal. Hal ini bertujuan agar pada saat inputan maksimal data digital juga akan maksimal. Frekuensi clock dari ADC dapat diatur dengan komponen R dan C eksternal pada pin Rclk dan Cclk dengan ketentuan :

Fclk = 1 / (1,1 RC)

Chip select fungsinya untuk mengaktifkan ADC yang diaktifkan dengan logika low. Read adalah inputan yang digunakan untuk membaca data digital hasil konversi yang aktif pada kondisi logika low. Write berfungsi untuk melakukan start konversi ADC diaktifkan pada kondisi logika low. Instruksi berfungsi untuk mendeteksi apakah konversi telah selesai atau tidak, jika sudah selesai maka pin instruksi akan mengeluarkan logika low. Data outputan digital sebanyak 8 byte (DB0-DB7) biner 0000 0000 sampai dengan 1111 1111, sehingga kemungkinan angka decimal yang akan muncul adalah 0 sampai 255 dapat diambil pada pin D0 sampai D7. DB0-DB7 mempunyai sifat latching.

        Gambar 2.2 Konfigurasi Pin ADC 0804

Deskripsi Fungsi Pin ADC 0804

a. WR, pulsa transisi high to low pada input input write maka ADC akan melakukan konversi data, tegangan analog menjadi data digital. Kode 8 bit data akan ditransfer ke output lacht flip – flop.

b. INT, bila konversi data analog menjadi digital telah selesai maka pin INT akan mengeluarkan pulsa transisi high to low. Perangkat ADC dapat diopersikan dalam mode free running dengan menghubungkan pin INT ke input WR.

c. CS, agar ADC dapat aktif , melakukan konversi data maka input chip select harus diberi logika low. Data output akan berada pada kondisi three state apabila CS mendapat logika high.

d. RD, agar data ADC data dapat dibaca oleh sistem mikroprosessor maka pin RD harus diberi logika low.

e. Tegangan analog input deferensial, input Vin (+) dan Vin (-) merupakan input tegangan deferensial yang akan mengambil nilai selisih dari kedua input. Dengan memanfaatkaninput Vin maka dapat dilakukan offset tegangan nol pada ADC.

f. Vref, tegangan referensi dapat diatur sesuai dengan input tegangn pada Vin (+) dan Vin (-), Vref = Vin / 2.

Vresolusi = Vin max / 255.

         g. CLOCK, clock untuk ADC dapat diturunkan pada clock CPU atau RC eksternal dapat ditambahkan untuk memberikan generator clock dari dalam CLK In menggunakan schmitt triger.

Sensor Kelembaban

Sensor Kelembaban

HS 12P/15P

HS12P/HS15P ialah sensor Kelembaban  relatif (Relative Humidity) dengan suhu operasi  dari 0-50°C.  HS12P dipilih sebagai sensor untuk tipe respon yang cepat, sedangkan HS15P untuk tipe sensor tahan air.  HS12P beroperasi pada kelembaban 20 – 90% RH (tanpa condensing) sedangkan HS15P 20 -100% RH.  Tegangan yang diberikan idealnya AC 1V rms dan konsumsi daya 0.3 mW.  Jangan memberikan tegangan DC atau bias DC langsung pada sensor tersebut.

Sesuai dengan hukum Dalton, total tekanan udara ialah jumlah dari tekanan  uap parsial dari komponennya,dan tekanan uap air ialah tekanan uap air parsialnya seperti rumus dibawah ini :

P total = P water vapor + Pnitrogen + P oxygen + P others

P total = total air pressuure

P water vapor = partial water vapor pressure

LM 35

            Pengkonversi data pada elektronika ialah suatu devais yang mengubah besaran sinyal dari analog ke digital atau sebaliknya.  Umumnya sinyal analog berasal dari suatu sensor, sinyal dc/ac lemah yang biasanya diperkuat oleh OP-AMP dan dirubah menjadi sinyal digital oleh perangkat pengkonversi data (ADC), atau sinyal digital yang umumnya sekitar 8-32 bit yang dirubah menjadi sinyal analog (DAC) untuk tujuan tertentu.  Misalnya pemutar musik MP4 kualitas istimewa yang mengeluarkan sinyal analog ke speaker dengan kualitas stereo surround.

           Sedangkan sensor ialah devais yang berfungsi sebagai pengukur suatu keadaan, misal pengukur temperatur, kelembaban, jarak, kualitas udara dan sebagainya.  80% aplikasi berbasis mikrokontroler menggunakan sensor sebagai sumber data untuk melakukan aksi.  Misal, suatu robot akan berhenti atau berbelok arah jika pada sensor jarak mendeteksi adanya penghalang, atau robot yang berusaha mencari sumber api untuk dipadamkan.

Sensor temperatur

LM 35/34

         LM 35 ialah sensor temperatur paling banyak digunakan untuk praktek, karena selain harganya cukup murah, linearitasnya lumayan bagus.  LM35 tidak membutuhkan kalibrasi eksternal yang menyediakan akurasi  ±¼°C  pada temperatur  ruangan dan ±¾°C pada  kisaran  -55 to +150°C.  LM35  dimaksudkan untuk beroperasi pada -55° hingga +150°C, sedangkan  LM35C pada  -40°C hingga +110°C, dan LM35D pada kisran 0-100°C. LM35D juga tersedia pada paket 8 kaki  dan paket  TO-220. Sensor LM35 umunya akan naik sebesar 10mV setiap kenaikan 1°C (300mV pada 30 °C).

 Gambar 10.1   Bentuk Fisik LM 35

            Untuk menggunakan LM35, Anda cukup menyadap keluaran dari pin Vout untuk dapat dihubungkan langsung ke ADC(misal ADC 0804 8 bit)  seperti gambar berikut.

 

 Gambar 10.2  Rangkaian umum pengukur suhu

        Jika anda ingin standar pengukuran dalam Fahrenheit, maka dapat menggunakan sensor bertipe LM34A yang mempunyai kisaran pengukuran dari -50F hingga 300F dengan akurasi +2.0F. Skala outputnya juga sama yaitu 10mV/F. Berikut contoh sensor suhu menggunakan PPI 8255,ADC 0804 dengan mode free running  dan output Vout dihubungkan ke pin 6 ADC0804. Jika komputer Anda tidak memiliki port ISA, anda dapat memesan ke penulis Card PPI 8255 PCI produksi Lava Link (harga sekitar Rp.940.000). 

        Pada ADC dikenal dengan istilah Free Running dan Mode control.  Mode Free Running adalah, dimana ADC0804 akan mengeluarkan data hasil pembacaan input secara otomatis dan berkelanjutan (Continue) setelah selesai mengkonversi tegangan analog ke digital. Pin INTR akan berlogika rendah setelah ADC selesai mengkonversi, logika ini dihubungkan kepada masukkan WR untuk memerintahkan ADC memulai konversi kembali.

       Mode Kontrol adalah  mode ADC yang baru memulai konversi setelah diberi instruksi dari mikrokontroler. Instruksi ini dilakukan dengan memberikan pulsa rendah kepada masukan WR sesaat +1ms, kemudian membaca keluaran data ADC setelah keluaran INTR berlogika rendah.

Gambar 10.3  Rangkaian Pengukur suhu ekonomis

Sensor Suhu 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.

Meskipun tegangan sensor ini dapat mencapai 30 volt akan tetapi yang diberikan kesensor adalah sebesar 5 volt, sehingga dapat digunakan dengan catu daya tunggal dengan ketentuan bahwa LM35 hanya membutuhkan arus sebesar 60 µA hal ini berarti LM35 mempunyai kemampuan menghasilkan panas (self-heating) dari sensor yang dapat menyebabkan kesalahan pembacaan yang rendah yaitu kurang dari 0,5 ºC pada suhu 25 ºC .

Sensor Suhu LM35 

Gambar diatas menunjukan bentuk dari LM35 tampak depan dan tampak bawah. 3 pin LM35 menujukan fungsi masing-masing pin diantaranya, pin 1 berfungsi sebagai sumber tegangan kerja dari LM35, pin 2 atau tengah digunakan sebagai tegangan keluaran atau V_out dengan jangkauan kerja dari 0 Volt sampai dengan 1,5 Volt dengan tegangan operasi sensor LM35 yang dapat digunakan antar 4 Volt sampai 30 Volt. Keluaran sensor ini akan naik sebesar 10 mV setiap derajad celcius sehingga diperoleh persamaan sebagai berikut :

V_LM35 = Suhu^* 10 mV

Secara prinsip sensor akan melakukan penginderaan pada saat perubahan suhu setiap suhu 1 ºC akan menunjukan tegangan sebesar 10 mV. Pada penempatannya LM35 dapat ditempelkan dengan perekat atau dapat pula disemen pada permukaan akan tetapi suhunya akan sedikit berkurang sekitar 0,01 ºC karena terserap pada suhu permukaan tersebut. Dengan cara seperti ini diharapkan selisih antara suhu udara dan suhu permukaan dapat dideteksi oleh sensor LM35 sama dengan suhu disekitarnya, jika suhu udara disekitarnya jauh lebih tinggi atau jauh lebih rendah dari suhu permukaan, maka LM35 berada pada suhu permukaan dan suhu udara disekitarnya .

Jarak yang jauh diperlukan penghubung yang tidak terpengaruh oleh interferensi dari luar, dengan demikian digunakan kabel selubung yang ditanahkan sehingga dapat bertindak sebagai suatu antenna penerima dan simpangan didalamnya, juga dapat bertindak sebagai perata arus yang mengkoreksi pada kasus yang sedemikian, dengan mengunakan metode bypass kapasitor dari V_in untuk ditanahkan. Berikut ini adalah karakteristik dari sensor LM35.

1. Memiliki sensitivitas suhu, dengan faktor skala linier antara tegangan dan suhu 10 mVolt/ºC, sehingga dapat dikalibrasi langsung dalam celcius.

2. Memiliki ketepatan atau akurasi kalibrasi yaitu 0,5ºC pada suhu 25 ºC seperti terlihat pada gambar 2.2.

3. Memiliki jangkauan maksimal operasi suhu antara -55 ºC sampai +150 ºC.

4. Bekerja pada tegangan 4 sampai 30 volt.

5. Memiliki arus rendah yaitu kurang dari 60 µA.

6. Memiliki pemanasan sendiri yang rendah (low-heating) yaitu kurang dari 0,1 ºC pada udara diam.

7. Memiliki impedansi keluaran yang rendah yaitu 0,1 W untuk beban 1 mA.

8. Memiliki ketidaklinieran hanya sekitar ± ¼ ºC.

Setiap orang tua menginginkan yang terbaik untuk anaknya..
^_^

Kahitna - Aku Punya Hati

Westlife - What Makes A Man

Westlife - I Lay My Love On You

Westlife - If I Let You Go

Westlife - Flying Without Wings

Westlife - Open Your Heart

Me and BEM FTI

Ini keluarga KOMAR ( Kominfo Army ).
Saat foto ini diupload, KOMAR fullteam ( 11/10/11 ).
Bertempat di Wapo-Surabaya pukul 23.15 WIB.
Happy Tuesday ^_^

11/10/11

Curhatanku hari ini..
Aku sedikit mengaplikasikan ilmu yang aku dapatkan..
Senangnya..
Nanti tinggal memperdalamnya, hehee
Saatnya kuliah hari ini..
Semangka Itha !!