Berbasis Mikrokontroler AT89S51
TUGAS AKHIR
Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
Program Studi Teknik Elektro
Oleh: Jeffry NIM : 035114016
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
2008
FINAL PROJECT
Presented as Partial Fulfillment of the Requirements To Obtain the Sarjana Teknik Degree
In Electrical Engineering
By: Jeffry
Student Number : 035114016
ELECTRICAL ENGINEERING DEPARTMENT
SAINS AND TECHNOLOGY FACULTY
SANATA DHARMA UNIVERSITY
YOGYAKARTA
2008
Berbasis Mikrokontroler AT89S51
TUGAS AKHIR
Oleh : JEFFRY NIM : 035114016
Telah disetujui oleh :
Pembimbing I
Martanto, S.T., M.T. Tanggal___________
Pembimbing II
Ir. Tjendro Tanggal___________
TUGAS AKHIR
DC Wattmeter 100 mW-100W
Berbasis Mikrokontroler AT89S51
disusun oleh: JEFFRY NIM : 035114016
Telah dipertahankan di depan Panitia Penguji pada tanggal : 14 Maret 2008
dan dinyatakan memenuhi syarat
Susunan Panitia Penguji
Nama Lengkap Tanda tangan
Ketua : B. Djoko Untoro Suwarno, S.Si., M.T. ...………...
Sekretaris : Martanto, S.T., M.T. ……….
Anggota : Ir. Tjendro ...………..
Anggota : Pius Yozy Merucahyo, S.T., M.T. ……….
Yogyakarta,……Maret 2008
Fakultas Sains dan Teknologi
Universitas Sanata Dharma
Dekan
Ir. Gregorius Heliarko, S.J., S.S., BST., M.A., M.Sc.
“Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa tugas akhir yang saya tulis ini
tidak memuat karya atau bagian karya orang lain,
kecuali yang telah disebutkan dalam kutipan dan daftar pustaka,
sebagaimana layaknya karya ilmiah.”
Yogyakarta, 8 Maret 2008
Jeffry
Karya Tulis ini kupersembahkan kepada :
Tuhan Yesus Kristus yang telah memberikan KASIH KARUNIA-Nya, penulis dan pemilik hidupku. I belong to You...
Papa dan mama serta adikku atas perhatian dan kasih sayang yang telah diberikan (Bersama keluargaku melayani Tuhan...)
Orang-orang yang telah membantu membentuk karakterku sehingga setiap hari ada perubahan karakter yang semakin sempurna.
“Takut akan Tuhan adalah permulaan pengetahuan” (Amsal 1:7a)
”Tetapi orang-orang yang menanti-nantikan TUHAN mendapat kekuatan
baru, mereka seumpama rajawali yang naik terbang dengan kekuatan
sayapnya; mereka berlari dan tidak menjadi lesu, mereka berjalan dan
tidak menjadi lelah”
(Yesaya 40:31)
”Segala perkara dapat kutanggun g di dalam Dia yang m em beri kekuatan kepadaku”
(Filipi 4:13)
Multimeter yang sudah ada di Laboratorium Elektronika dan Rangkaian Listrik Jurusan Teknik Elektro, Universitas Sanata Dharma kurang praktis jika pengguna harus melakukan pengukuran tegangan, arus, dan daya DC secara cepat. Hal ini disebabkan karena pengguna harus menyambung dan memutus probe jika harus mengukur tegangan dan arus dan mengalikan tegangan dan arus tersebut untuk menghasilkan dayanya. Oleh sebab itu dibutuhkan alat untuk mengukur tegangan, arus dan daya secara bersamaan.
DC Wattmeter 100mW-100W merupakan sebuah alat yang dirancang untuk mengukur dan menampilkan tegangan, arus dan daya secara bersamaan. Untuk bisa melakukan itu, langkah pertama adalah tegangan yang masuk akan dikonversi oleh ADC 0809 menjadi data digital, kemudian data diolah oleh mikrokontroler. Mikrokontroler melakukan proses perhitungan untuk menghasilkan nilai tegangan, arus, daya dan kemudian ditampilkan di LCD. Alat ini dapat direalisasikan menggunakan rangkaian penguat tak membalik sebagai sensor tegangan dan arus, ADC 0809, mikrokontroler dan LCD.
Dari hasil pengujian dan analisa, daya maksimum yang telah diukur sebesar 32,2 W. Alat ini menghasilkan pengukuran tegangan terbaik dengan tingkat kesalahan sebesar 0,64 % pada skala 5 Volt dan 50 Volt. Untuk pengukuran arus terbaik dihasilkan tingkat kesalahan sebesar 1,45% pada skala arus 2 A dan untuk pengukuran daya terbaik didapatkan tingkat kesalahan sebesar 1,72%.
Kata kunci : multimeter, DC Wattmeter, mikrokontroler
Existing multimeters in Electronic and Electric Circuit Laboratory Electrical Engineering Department, Sanata Dharma University is less be practical if users have to measure DC voltage, current, and power quickly. It is caused users have to connect and break the wire if they have to measure voltage and current, and multiplying between voltage and current to get the power value. That is why required a appliance to measure the voltage, current and power concurrently.
DC Wattmeter 100mW-100W is an instrument that is designed to measure and display the voltage, current and power concurrently. The first step in measuring is converting the incoming voltage by ADC 0809 to digital data, and then the digital data is processed by microcontroller. Microcontroller do the calculation process to produce the voltage, current, power and displayed in LCD. The realization of this instrument can be done using non inverting amplifiers as voltage and current sensor, ADC 0809, microcontroller, and LCD.
Maximum power that have measured is 31,9 W. This instrument has the best voltage measurement result with 0,64% error in scale of 0,5 Volt and 50 Volt. For the best current measurement has 1,45% error in scale of 2A and for the best power measurement has1,72% error.
Keywords: multimeter, DC Wattmeter, microcontroller
Syukur ke hadirat Tuhan Allah Bapa atas berkat dan kasihNya sehingga
penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir dengan judul ”DC Wattmeter 100
mW-100W berbasis mikrokontroler AT89S51”.
Tugas akhir ini disusun untuk memenuhi syarat mendapatkan gelar Sarjana
Teknik Elektro. Adapun dalam penulisan tugas akhir ini penulis tidak lepas dari
bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak. Untuk itu penulis mengucapkan terima
kasih kepada :
1. Papa dan mama yang telah memberi dukungan, semangat, dan doa yang tak
pernah putus sehingga penulis mampu menyelesaikan tugas akhir ini.
2. Bapak Martanto, S.T., M.T. selaku dosen pembimbing I yang telah memberi
saran, ide, kritik, dan bimbingan yang luar biasa.
3. Bapak Ir. Tjendro selaku dosen pembimbing II yang telah memberi ide,
saran, kritik, nasehat, dan dorongan semangat.
4. Seluruh dosen dan karyawan Fakultas Sains dan Teknologi, Jurusan Teknik
Elektro Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.
5. Teman-teman yang telah banyak membantu dalam pengerjaan tugas akhir ini:
Rikhard (buat komponen dan peralatannya), Stenly (kamar yang menjadi
bengkel, komputer, printer), Sigit (Bor dan kawan2nya), Denis (Timer).
6. Teman-teman seperjuangan TE’03: Roni, Ricky, Winarto, Yakob, Gigih,
Alex, Inggit, Joe, Bakri, Suvendi, serta teman2 yang lain. Ayo semangat...
Mas Anto, Mas Dody, Mas Agus, Tyas, Mbak Wilma, Meme ”gendut”,
Ratna, Nike, Nia, Berlin, Stevan ”Starboy” (ayo pingpong...), Ipang ”Aldy”
(PS kita....?), Welly, Theo, Boy ”Ghazthank” (Kuberi juga kau...!), anak2
kelas C: Agnes, Itha, Lilis, Veny, Yemi ( Be the impacters!), Takul
(Launching kita..?), Yusak TM, De’Ratih (thanks buat perhatian dan pengertiannya), dan yang lainnya yang tidak bisa disebut satu persatu. Kalian
semua luar biasa. Jadi teladan, berkat di manapun kalian berada. Keep strong and belong to Jesus...!!!
8. Seluruh keluarga di manapun berada serta seluruh pihak yang tidak bisa
disebutkan satu per satu.
Penulis menyadari bahwa masih banyak kelemahan dan kekurangan dari penulisan
karya tulis ini. Oleh karena itu segala kritik dan saran yang bersifat membangun
sangat penulis harapkan.
Akhir kata, semoga skripsi ini berguna bagi semua pihak dan dapat menjadi
bahan kajian lebih lanjut.
Yogyakarta, Maret 2007
Penulis
Halaman Judul... Halaman Judul Dalam Bahasa Inggris... Halaman Pengesahan Oleh Pembimbing... Halaman Pengesahan Oleh Penguji... Pernyataan Keaslian Karya... Halaman Persembahan dan Motto... Intisari... Abstract... Kata Pengantar... Daftar Isi... Daftar Gambar... Daftar Tabel... Daftar Lampiran... BAB 1 Pendahuluan ...
1.1 Latar Belakang Masalah ... 1.2 Rumusan Masalah... 1.3 Tujuan dan Manfaat Penulisan ... 1.4 Batasan Masalah ... 1.5 Metodologi Penulisan ..………... 1.6 Sistematika Penulisan... BAB 2 Dasar Teori ... 2.1Penguat Operasional Sebagai Penguat Non Inverting ... 2.2Penguat Operasional Sebagai Penguat Inverting.... 2.3Transistor Sebagai Saklar... 2.4Pembagi Tegangan... 2.5Pengubah Analog ke Digital (Analog to Digital Converter)...
i ii iii iv
v vi vii viii ix xi xiv xvii xviii 1 1 2 3 3 3 4 5 5 6 7 10 10
2.6.1Memori... 2.6.1.1 RAM Internal... 2.6.1.2 Register Fungsi Khusus... 2.7LCD (Liquid Crystal Display)...
2.7.1DDRAM (Display Data Random Access Memory... 2.7.2CGRAM (Character Generator Random Access Memory)... 2.7.3CGROM (Character Generator Read Only Memory)... BAB 3 Rancangan Penelitian... 3.1 Diagram Blok Sistem ... 3.2 Perancangan Perangkat Keras ... 3.2.1 Rangkaian Pendeteksi Tegangan... 3.2.2 Rangkaian Pendeteksi Arus... 3.2.3 Hubungan ADC0809 dengan Mikrokontroler AT89S51... 3.2.4 Hubungan Mikrokontroler dengan HD44780... 3.2.5 Indikator Dengan Saklar Rotary... 3.3 Perancangan Perangkat Lunak ... 3.3.1 Kerangka Utama Program ... 3.3.2 Inisialisasi LCD...………... 3.3.3 Ambil Nilai Tegangan dan Arus... 3.3.4 Kalikan Nilai Tegangan dan Arus... 3.3.5 Tampilkan Pada LCD... BAB 4 Hasil dan Pembahasan... 4.1 Skala Tegangan 0,5 Volt... 4.2 Skala Tegangan 5 Volt... 4.3 Skala Tegangan 50Volt... 4.4 Skala Arus 20 mA... 4.5 Skala Arus 200mA...
12 13 14 17 19 19 20 21 21 22 22 25 29 30 31 35 35 36 38 39 40 43 44 47 48 49 53
5.1 Kesimpulan... 5.2 Saran... Daftar Pustaka
Lampiran
59 60 61
Gambar 2.1 Penguat Non Inverting...... 5
Gambar 2.2 Penguat Inverting..... 7
Gambar 2.3 Transistor sebagai saklar... 8
Gambar 2.4 Rangkaian transistor sebagai saklar aktif rendah dengan LED indikator... 9
Gambar 2.5 Rangkaian Pembagi Tegangan... 10
Gambar 2.6 Alamat RAM Internal dan Flash PEROM……... 12
Gambar 2.7 Peta memori RAM internal... 14
Gambar 2.8 Peta memori SFR AT89S51………. 15
Gambar 2.9 Program Status Word... ... 16
Gambar 2.10 Dimensi Layar LCD... 17
Gambar 2.11 Pin LCD HD44780………... 18
Gambar 2.12 Hubungan Posisi Tampilan dan Alamat DDRAM... 19
Gambar 3.1 Diagram Blok Sistem ... 21
Gambar 3.2 Rangkaian penguat non inverting sebagai pendeteksi tegangan dan saklar rotary... 24 Gambar 3.3 Rangkaian penguat non inverting sebagai pendeteksi arus... 25
dan saklar rotary ...
Gambar 3.6 Hubungan AT89S51 dengan ADC0809... 30
Gambar 3.7 Hubungan AT89S51 dengan HD44780... 31
Gambar 3.8 Rangkaian transistor sebagai saklar aktif rendah... 32
Gambar 3.9 Hubungan rangkaian indikator dengan Mikrokontroler AT89S51... 34 Gambar 3.10 Diagram alir kerangka utama program... 35
Gambar 3.11 Diagram alir subrutin inisialisasi LCD... 37
Gambar 3.12 Diagram alir subrutin kirim perintah... 37
Gambar 3.13 Diagram alir subrutin ambil nilai tegangan dan arus... 38
Gambar 3.14 Diagram alir subrutin kalikan tegangan dan arus... 40
Gambar 3.15 Diagram alir subrutin tampilkan pada LCD... 41
Gambar 3.16 Diagram alir subrutin kirim data... ... 41
Gambar 4-1 Pengukuran tegangan ... 43
Gambar 4-2 Pengukuran arus, tegangan dan daya ... 44
Gambar 4-3 Grafik kesalahan pengukuran tegangan dengan
skala 0,5 Volt...
45
Gambar 4-4 Grafik kesalahan pengukuran tegangan dengan skala 5 Volt 48
skala 50 Volt... 49
Gambar 4-6 Grafik kesalahan pengukuran arus dengan skala 20 mA... 50
Gambar 4-7 Grafik kesalahan pengukuran tegangan pada
skala arus 20 mA... 52
Gambar 4-8 Grafik kesalahan pengukuran daya dengan skala 20 mA...
Gambar 4-9 Grafik kesalahan pengukuran arus dengan skala 200 mA...
Gambar 4-10 Grafik kesalahan pengukuran tegangan pada
skala arus 200 mA...
Gambar 4-11 Grafik kesalahan pengukuran daya dengan skala 200 mA..
Gambar 4-12 Grafik kesalahan pengukuran arus dengan skala 2 A...
Gambar 4-13 Grafik kesalahan pengukuran tegangan pada
skala arus 2 A...
Gambar 4-14 Grafik kesalahan pengukuran daya pada skala arus 2 A
52
53
54
55
56
57
58
Tabel 2.1 Pemilih Kanal Input...……….. 12
Tabel 3-1 Nilai Komponen Skala Tegangan……… 23
Tabel 3-2 Nilai Komponen Skala Arus... 28
Tabel 4-1 Data pengamatan pada input-output sensor tegangan
untuk skala 0,5 Volt dengan gain 10 kali ... 46
Gambar Rangkaian... Listing Program... Foto Alat Hasil Rancangan... Tabel 1Data pengukuran tegangan untuk skala 0,5 V dengan beban
potensiometer 1KΩ... Tabel 2 Data pengukuran tegangan untuk skala 5 V dengan beban
potensiometer 1KΩ... Tabel 3 Data pengukuran tegangan untuk skala 50 V dengan beban
potensiometer 5 KΩ...
Tabel 4 Data pengukuran arus untuk skala 2 A dengan beban
resistor 10Ω/10 W...
Tabel 5Data pengukuran arus untuk skala 200mA dengan beban
resistor 100Ω/10 W...
Tabel 6Data pengukuran arus untuk skala 20 mA dengan beban
resistor 1KΩ/10 W... Tabel 7Data pengukuran tegangan untuk skala arus 2 A dengan beban
resistor 10Ω/10 W...
Tabel 8Data pengukuran tegangan untuk skala arus 200 mA dengan beban resistor 100Ω/10 W... Tabel 9Data pengukuran tegangan untuk skala arus 20 mA dengan beban
resistor 1KΩ/10 W... Tabel 10Data pengukuran daya untuk skala arus 2A dengan beban
resistor 10Ω/10 W...
Tabel 11Data pengukuran daya untuk skala arus 200 mA dengan beban
resistor 100Ω/10 W...
L1 L4 L26
L27
L28
L30
L32
L33
L34
L35
L36
L37
L38
L39
Tabel 13 Data pengamatan pada input-output sensor tegangan
(penguat non inverting)untuk skala 5 Volt dengan gain 1 kali... Tabel 14 Data pengamatan pada input-output sensor tegangan
(penguat non inverting)untuk skala 50 Volt ...
Datasheet LF351...
Datasheet ADC0809...
Datasheet FCS 9012...
Datasheet HD44780U...
Datasheet AT89S51...………...
L41
L42
L43 L50 L60 L66 L87
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah
Pengukuran adalah suatu cara untuk menentukan nilai suatu besaran.
Dalam melakukan pengukuran diperlukan bantuan suatu instrumen. Sebuah
instrumen yang didasarkan pada prinsip-prinsip listrik atau elektronika dalam
pemakaiannya sebagai alat ukur elektronis disebut instrumen elektronis (William
D. Cooper, 1991). Instrumentasi elektronis sebagai bagian dari elektronika yang
khusus berupa alat ukur dibuat dengan tujuan yaitu membuat suatu pekerjaan
khususnya pengukuran menjadi lebih mudah dan praktis.
Banyak alat ukur elektronis menggunakan jarum penunjuk yang bergerak
jika dialiri arus listrik. Alat ukur listrik ini termasuk alat ukur analog (Warsito S,
1985), karena hasil pengukurannya dinyatakan oleh besar tanggapan alat ukur,
dalam hal ini oleh besar simpangan. Kekurangan yang ada pada penunjukkan
secara analog adalah pembacaan yang tidak cermat. Ketidakcermatan ini
ditentukan oleh bentuk pembagian skala dan kemampuan atau ketelitian orang
yang membacanya.
Penggunaan alat ukur listrik (baik alat ukur tegangan atau arus) banyak
dibutuhkan di laboratorium, khususnya Laboratorium Elektronika dan Rangkaian
Listrik Jurusan Teknik Elektro, Universitas Sanata Dharma. Kebutuhan ini terlihat
saat mahasiswa melakukan percobaan atau praktikum yang biasanya melakukan
harus mencari besarnya nilai daya suatu rangkaian. Memang sudah ada alat ukur
tegangan DC dan arus DC, namun pengguna tentu akan repot apabila harus
memasang beberapa probe, memutus/menyambung arus (kabel), mengalikan hasil pengukuran, sambil membaca nilai yang ditampilkan (terlebih alat ukur analog).
Seperti diketahui bahwa dalam mengukur tegangan, alat ukur harus
dipasang paralel dengan beban, dan untuk mengukur arus, alat ukur harus
dipasang seri dengan beban. Hal ini tentunya cukup merepotkan bagi pengguna
jika harus bergantian dalam melakukan pengukuran arus dan tegangan.
1.2 Perumusan Masalah
Untuk mengatasi permasalahan-permasalahan tersebut, penelitian ini
berupaya membuat suatu peralatan yang dapat mengukur tegangan DC, arus DC,
dan dayanya sekaligus (DC Wattmeter). Untuk menentukan besarnya tegangan
dan arus pada beban digunakan sensor tegangan dan arus berupa rangkain op-amp
sesuai aplikasinya. Keluaran dari sensor tegangan dan arus digunakan sebagai
masukan pada rangkaian ADC (Analogto Digital Converter). Keluaran dari ADC ini nantinya akan diolah oleh Mikrokontroler AT89S51 yang berfungsi sebagai
pengendali utamanya. Nilai-nilai yang terukur akan ditampilkan dalam bentuk
angka-angka pada unit penampil (LCD). Dengan demikian diharapakan
pengukuran menjadi mudah, praktis dalam pemasangan, dan hasilnya langsung
1.3 Tujuan dan Manfaat
Tujuan yang akan dicapai dari penelitian ini yaitu membuat suatu
peralatan yang berfungsi sebagai alat ukur tegangan DC, arus DC, dan daya (DC
Wattmeter) serta menampilkan hasil pengukuran tersebut pada unit penampil
yang berupa LCD.
Manfaat dari penelitian ini di antaranya :
1. Mempermudah proses pengukuran tegangan, arus, dan daya listrik DC.
2. Menambah literatur aplikasi mikrokontroler untuk instrumentasi, yaitu
untuk pengukuran tegangan, arus, dan daya.
1.4 Batasan Masalah
Alat yang akan dirancang memiliki batasan masalah sebagai berikut :
a. Memiliki tiga skala untuk tegangan, yaitu : 0,5 Volt; 5 Volt; 50 Volt.
b. Memiliki tiga skala untuk arus, yaitu : 20 mA; 0,2 A; 2 A.
c. Tegangan masukan maksimum sebesar 50 Volt.
d. Arus masukan maksimum sebesar 2 A.
e. Tampilan alat menggunakan LCD.
f. Mikrokontroler yang digunakan adalah Mikrokontroler AT89S51.
1.5 Metodologi Penelitian
Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah mengumpulkan
kemudian membuat perancangan alat, realisasi/implementasi alat, pengujian alat,
pengambilan data dan mengambil kesimpulan dari hasil pengujian.
1.6 Sistematika Penulisan
Tugas akhir ini memiliki sistematika penulisan sebagai berikut :
BAB I : PENDAHULUAN
Berisi latar belakang penelitian, tujuan dan manfaat
penelitian, batasan masalah, metodologi penelitian, dan
sistematika penulisan.
BAB II : DASAR TEORI
Berisi dasar teori meliputi penguat operasional, transistor
sebagai saklar, pembagi tegangan, pengubahan analog
menjadi digital (ADC), mikrokontroler AT89S51, LCD
HD44780.
BAB III : PERANCANGAN ALAT
Berisi perancangan alat yang meliputi diagram blok
perancangan, perancangan perangkat keras, dan
perancangan perangkat lunak.
BAB IV : Berisi data pengamatan dan pembahasan.
DASAR TEORI
I
2.1
Penguat Operasional Sebagai Penguat
Non Inverting
Penguat non inverting mempunyai tegangan keluaran, , dengan polaritas yang sama seperti tegangan masukan, , seperti ditunjukkan pada gambar 2-1
(Coughlin dan Driscoll, 1982).
out
V
i
E
Gambar 2-1 Penguat non inverting
Karena tegangan antara masukan non inverting (+) dan masukan inverting (-) dari op-amp itu secara praktis nol, maka kedua masukan tersebut berada pada potensial yang sama. Karenanya , tampak melintasi , sehingga
menyebabkan arus I mengalir seperti diberikan oleh :
i
E Ei Ri Ei
i i
R E
Arah I tergantung pada polaritas . Arus masukan terminal (-) op-amp
tersebut dapat diabaikan. Karenanya, I mengalir melalui dan tegangan yang melintasi dinyatakan oleh sebagai berikut :
i
E
f
R
f
R VRf
i f Rf E Ri Rf R I
V = ( )= × ...(2-2)
Tegangan keluaran didapat dengan menambahkan tegangan yang
melintasi (yaitu ), dan tegangan yang melintasi (yaitu ):
out
V
i
R Ei Rf VRf
i i f i out E R R E
V = +
Atau i i f out E R R V ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ +
= 1 ...(2-3)
Untuk menyatakan gain tegangannya, didapatkan :
i f i out R R E V
A= =1+ ...(2-4)
2.2
Penguat Operasional Sebagai Penguat
Inverting
Rangkaian penguat operasional sebagai penguat inverting terdiri atas sebuah penguat operasional dan dua buah resistor. Polaritas tegangan keluaran selalu
berlawanan dengan polaritas tegangan masukan. Rangkaian penguat operasional
Vout
+
-U2 3
2
6
7 1 4 5
Ri
Rf
Vin
Gambar 2-2 Penguat inverting
Besarnya penguatan dapat dihitung dengan :
Ri Rf Vin
Vout
A= = − ...(2-5)
2.3
Transistor sebagai Saklar
Transistor mempunyai 2 keadaan ekstrim yaitu daerah cut off (titik sumbat) dan daerah jenuh (saturasi). Keadaan ekstrim menjadikan transistor dapat digunakan
sebagai switch atau saklar. Pada saat arus basis Ib= 0, transistor identik dengan saklar yang sedang off, karena transistor hanya melewatkan arus kolektor Ic yang kecil, sehingga tegangan emitor kolektor VEC mendekati Vcc. Pada saat arus basis Ib cukup
besar, transistor identik dengan saklar yang sedang on, karena transistor melewatkan arus kolektor Ic yang besar, sehingga tegangan emitor kolektor VEC kecil. Tegangan
ini merupakan tegangan saturasi emitor-kolektor (VEC ). Rangkaian transistor
sebagai saklar yang digunakan ditunjukkan pada gambar 2-3.
VCC
RC RB
VBB
Q1 PNP
Gambar 2-3 Rangkaian transistor sebagai saklar
Arus kolektor saat saturasidapat dihitung dengan
Rc V Vcc
IcSat EC sat
) ( )
(
−
= Ampere . ...(2-6)
Dengan demikian, nilai arus basis yang akan menimbulkan saturasi adalah
hfe Ic
Ib(Sat) = (Sat) Ampere ...(2-7)
dengan Ib adalah arus basis pada saat penjenuhan, adalah arus kolektor pada saat penjenuhan, dan hfe adalah penguatan arus DC. Tegangan emitor-kolektor pada saat penjenuhan adalah
)
(Sat Ic( )sat
VEC = VEC(Sat)Volt ...(2-8)
Jika rangkaian transistor sebagai saklar ditambahkan dengan LED sebagai indikator,
Q1 9012
VCC
RC
VBB
RB
D1 LED
Gambar 2-4. Transistor sebagai saklar aktif rendah dengan LED indikator.
Dari gambar 2-4, dengan tegangan pada LED sebesar Volt, persamaan arus
kolektor menjadi :
LED
V
Rc V V
Vcc
Ic(Sat) = − EC(sat) − LED ...(2-9)
Daerah aktif dari transistor merupakan semua titik operasi di antara daerah cut off
dengan daerah saturasi. Di dalam daerah aktif, sambungan emitor-basis diberi
prasikap tegangan maju. Persamaan 2-10 digunakan untuk menghitung arus basis.
Pada daerah aktif, arus kolektor Ic dianggap tetap. Dengan nilai Ib tertentu, Ic tidak banyak berubah walaupun Vcc bertambah.
Rb V V V
Ib= CC − EB − BB Ampere ...(2-10)
dengan Ib adalah arus basis, VBB adalah tegangan basis, VEBadalah tegangan
2.4
Pembagi Tegangan
Rangkaian pembagi tegangan dapat dilihat pada gambar 2-5 berikut ini:
Gambar 2-5 Rangkaian Pembagi Tegangan
Dari gambar 2-5 di atas, nilai VR2 bisa dihitung sebagai berikut :
V R R
R
VR ×
+ =
2 1
2
2 ...(2-11)
Sedangkan nilai V sendiri adalah sebagai berikut :
...(2-12)
2 1 R
R V
V
V = +
2.5
Pengubah Analog ke Digital (
Analog to Digital Converter
)
Di dalam dasar teori DC Wattmeter berbasis mikrokontroler ini bagianpengubah analog menjadi digital 8 bit menggunakan sebuah IC ADC0809. ADC0809
mempunyai 8 kanal masukan (IN0-IN7) sinyal analog yang dapat dipilih. ADC0809
melakukan proses konversi secara terkontrol, yaitu sebuah konversi perubahan
tegangan dari analog menjadi digital berdasarkan perintah dari mikrokontroler.
Resolusi ADC dengan jumlah bit (n) dapat dihitung dengan persamaan 2-13
berikut :
n mak
V resolusi
2
= Volt/step ...(2-13)
Sehingga dengan Vmak sebesar 5 Volt, ADC0809 ini mempunyai ketelitian sebesar :
8
2 5
=
resolusi Volt/step
resolusi = 0,01953 Volt/step
ADC0809 melakukan konversi tegangan dari analog ke digital dengan waktu
konversi 100 µs. Delapan kanal analog multiplexer diatur oleh Address Latch and Decoder di mana multiplexer ini akan meneruskan sinyal analog tersebut ke bagian konversi tegangan. Untuk pemilihan 8 kanal input ADC0809 diatur oleh kaki ADDA,
ADDB, ADDC sesuai dengan tabel 2-1.
Proses konversi ADC0809 terjadi saat sinyal ALE dan START muncul.
Sinyal analog di kanal sesuai yang ditunjuk berdasarkan kaki ADDA, ADDB, ADDC
akan dikonversikan menjadi digital. Akhir proses konversi terjadi dengan adanya
perubahan dari logika 0 ke logika 1 pada kaki EOC. Data hasil konversi akan muncul
Tabel 2-1 Pemilih Kanal Input
ADDRESS LINE SELECTED
ANALOG
CHANNEL C B A
IN0 IN1 IN2 IN3 IN4 IN5 IN6 IN7
L L L L H H H H
L L H H L L H H
L H L H L H L H
2.6
Mikrokontroler AT89S51
Mikrokontroler AT89S51 merupakan mikrokontroler yang kompatibel dengan
Mikrokontroler 8051 buatan Intel dan mendukung komunikasi serial. Arsitektur AT89S51 terdiri dari:
2.6.1 Memori
Semua produk ATMEL AT89S51 memiliki ruang alamat memori data dan
memori program yang terpisah. Pemisahan penyimpanan memori data dan program
dapat diakses menggunakan metode pengaksesan alamat 8 bit. Alamat Random Access Memory (RAM) internal dan Flash Programmable Eraseable Read Only Memory (PEROM) ATMEL AT89S51 ditunjukkan pada Gambar 2-6.
AT89S51 mempunyai struktur memori yang terdiri atas :
1. RAM Internal, mempunyai memori sebesar 128 byte yang biasa digunakan untuk menyimpan variabel atau data yang bersifat sementara.
2. Register Fungsi Khusus (Special Function Register), memori yang memiliki fungsi khusus untuk menunjang kerja dari mikrokontroler tersebut, seperti :
Timer, Program Status Word (PSW) dan lain-lain.
3. Flash PEROM, memori yang digunakan oleh mikrokontroler untuk menyimpan instruksi-instruksi AT89S51.
Mikrokontroler AT89S51 mempunyai struktur memori yang terpisah antara RAM
Internal dan Flash PEROM. RAM Internal dialamati oleh RAM Address Register
(Register Alamat RAM), sedangkan Flash PEROM dialamati oleh Program
Address Register (Register Alamat Program). RAM Internal dan Flash PEROM walaupun memiliki alamat memori yang sama yaitu 00H, namun secara fisik
kedua memori tersebut tidak saling berhubungan. Berikut penjelasan tentang
RAM internal SFR dan Flash PEROM.
2.6.1.1 RAM Internal
RAM internal pada Mikrokontroler ATMEL AT89S51 terdiri atas:
a. Register Bank. Mikrokontroler ini memiliki 8 buah register yang terdiri atas R0
sampai dengan R7. Register ini dapat diubah ke bank 1, bank 2, bank 3 dengan
b. Bit Addressable RAM. RAM ini terletak di alamat 20H sampai 2FH yang dapat diakses secara pengalamatan bit, sehingga dapat mengerjakan fungsi-fungsi
boolean.
c. RAM keperluan umum. RAM ini dimulai dari alamat 30H hingga 7F dan dapat
diakses dengan pengalamatan langsung dan tak langsung. Pengalamatan langsung
dilakukan ketika salah satu operan merupakan bilangan yang menunjukkan lokasi
yang dialamati. Lokasi RAM internal dapat dilihat pada Gambar 2-7.
Gambar 2-7 Peta memori RAM internal
2.6.1.2 Register Fungsi Khusus (Special Function Register)
AT89S51 mempunyai 21 Special Function Register yang terletak di alamat 80H sampai dengan FFH. Beberapa register ini dapat dialamati secara bit.
a. Akumulator. Register ini terletak di alamat E0H dan dapat dialamati secara bit,
akumulator digunakan untuk hampir semua operasi logika dan aritmatika.
b. Port. AT89S51 mempunyai 4 buah port : yaitu Port 0, Port 1, Port 2 dan Port 3 yang terletak di alamat 80H, 90H, A0H dan B0H. Semua port tersebut dapat di alamati secara bit sehingga dapat dilakukan perubahan salah satu pin port tersebut tanpa mengganggu pin yang lain. Gambar 2-8 berikut ini menunjukkan peta
memori SFR AT89S51.
c. PSW. PSW terletak di alamat D0H, terdiri atas beberapa bit seperti diperlihatkan
pada Gambar 2-9. PSW berisi data bit hasil eksekusi program seperti hasil
aritmatika dan logika.
Gambar 2-9Program Status Word
d. Register B. Register ini digunakan bersama akumulator untuk proses aritmatik
selain digunakan untuk register biasa dan dapat dialamati secara bit.
e. StackPointer. Merupakan register 8 bit yang terletak di alamat 81H. Isi dari stack pointer merupakan alamat data yang di simpan pada stack. Proses yang berhubungan dengan stack ini biasa dilakukan oleh instruksi-instruksi Push, Pop, Acall dan lain-lain.
f. Data pointer (DPTR). DPTR merupakan register 16 bit yang terdiri dari 8 bit penunjuk rendah (DPL) dan 8 bit penunjuk tinggi (DPH), terletak di alamat 82H
untuk DPL dan 83H untuk DPH. DPTR bisa digunakan untuk mengakses source code atau data yang terletak di memori external.
g. Register Timer. AT89S51 mempunyai 2 buah timer, 16 bit Timer/Counter yaitu:
h. Register Port Serial, Port ini merupakan on chip serial port yang digunakan untuk melakukan komunikasi dengan peralatan yang menggunakan serialport. i. Register interupsi. Mikrokontroler ini memiliki 5 buah interupsi dengan dua level
prioritas interupsi, interupsi secara otomatis akan dimatikan bila sistem di-reset. Register yang berhubungan dengan interupsi adalah Interrupt Enable Register
(IE) di alamat A8H dan Interupsi Priority Register (IP) di alamat B8H.
2.7
LCD (
Liquid Crystal Display
)
LCD (Liquid Crystal Display) merupakan suatu tampilan (display) yang terdiri dari bahan cairan kristal yang dioperasikan dengan menggunakan system dot matrix. LCD yang digunakan dalam pembuatan alat ini adalah LCD dengan menggunakan driver HD44780. LCD ini dapat menampilkan angka-angka, abjad, huruf Jepang, dan juga simbol-simbol lainnya. Interface LCD HD44780 dengan mikrokontroler AT89S51 dapat dilakukan dengan sistem 4 bit ataupun 8 bit.
Dimensi LCD dengan driver HD44780U yang digunakan memiliki ukuran 2 x 16. Hal ini menandakan bahwa LCD tersebut memiliki layar tampilan yang terdiri
atas 2 baris dan 16 kolom seperti yang ditunjukan pada gambar 2-10 berikut :
Dimensi layar LCD Tiap dari 8x5 segmentdot terdiri
Dengan demikian total jumlah karakter yang dapat ditampilkan sekaligus dalam satu
layar adalah sebanyak 32 karakter, masing-masing karakter tersebut terbentuk dari
susunan titik-titik (dot) yang memiliki ukuran 8 x 5. Gambar 2-11 menunjukkan konfigurasi kaki pada LCD HD44780.
Gambar 2-11 Pin LCD HD44780.
HD 44780U
1 2 3 4 5
Pin–pin pada LCD HD44780 adalah sebagai berikut:
• Pin 1 (VCC): tegangan +5Volt untuk catu LCD.
• Pin 2 (GND): tegangan 0Volt (ground) modul LCD.
• Pin 3 (VEE/VLCD): tegangan pengatur kontras LCD, maksimum pada 0Volt.
• Pin 4 (RS): Register Select, pin pemilih register yang akan diakses. 1 = akses ke register data
0 = akses ke register perintah • Pin 5 (R/W): mode baca atau tulis LCD
1 = mode pembacaan
0 = mode penulisan.
6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
• Pin 6 (E): pin untuk mengaktifkan clock LCD. • Pin 7-14 (D0-D7): jalur bus data.
• Pin 15 (Anoda): tegangan positif backlight modul LCD sekitar 4,5Volt. • Pin 16 (Katoda): tegangan negatif backlight modul LCD sebesar 0 Volt.
2.7.1 DDRAM (Display Data Random Access Memory)
DDRAM merupakan memori tempat karakter yang ditampilkan berada.
Contoh, untuk karakter ‘A’ atau 41H yang ditulis pada alamat 00h, maka karakter
tersebut akan tampil pada baris pertama dan kolom pertama dari LCD. Apabila
karakter tersebut ditulis di alamat 40h, maka karakter tersebut akan tampil pada baris
kedua kolom pertama dari LCD. Hubungan posisi tampilan dan alamat DDRAM
ditunjukkan gambar 2-12.
Gambar 2.12. Hubungan posisi tampilan dan alamat DDRAM.
2.7.2 CGRAM (Character Generator Random Access Memory)
CGRAM adalah memori untuk menggambarkan pola sebuah karakter dan
bentuk karakter dapat diubah-ubah sesuai keinginan. Isi memori ini akan hilang saat
2.7.3 CGROM (Character Generator Read Only Memory)
CGROM adalah memori untuk menggambarkan pola sebuah karakter dan
pola tersebut sudah ditentukan secara permanen dari HD44780 sehingga pengguna
tidak dapat mengubah lagi. Memori ini bersifat permanen, sehingga pola karakter
RANCANGAN PENELITIAN
3.1 Diagram Blok Sistem
Gambar 3-1 menunjukkan diagram blok perancangan alat ukur DC Wattmeter
100 mW-100 W berbasis mikrokontroler AT89S51.
Penguat non inverting
sebagai sensor tegangan (skala 0,5V;5V;50V),
dan sensor arus (skala 20mA;0,2A;2A)
Gambar 3-1. Diagram Blok Sistem Beban
ADC Mikrokontroler
AT89S51 LCD
DC
Supply
Tegangan pada beban dideteksi oleh rangkaian penguat non inverting. Skala tegangan dapat dipilih dengan mengatur penguatan rangkaian non inverting dengan menggunakan saklar rotary. Untuk pendeteksian arus dilakukan dengan memasang sebuah hambatan (resistor) dengan nilai tertentu yang dipasang seri dengan beban.
inverting di mana skalanya juga dapat dipilih dengan mengatur penguatannya dengan menggunakan saklar rotary. Keluaran dari masing-masing penguat non inverting
akan diteruskan ke ADC agar dapat diproses oleh mikrokontroler. Mikrokontroler
mengambil data keluaran dari ADC sebanyak 8 bit dengan 256 kali pencuplikan
dengan kecepatan pengambilan data yang konstan. Setelah diproses di
mikrokontroler, maka nilai-nilai yang diinginkan (tegangan, arus, dan daya) akan
ditampilkan di LCD.
3.2
Perancangan Perangkat Keras
3.2.1
Rangkaian Pendeteksi Tegangan
Pendeteksian tegangan dilakukan dengan rangkaian penguat non inverting dan terdapat 3 pilihan skala, yaitu : 0,5 Volt; 5 Volt; 50 Volt. Pemilihan skala dilakukan
dengan mengatur gain rangkaian penguat non inverting, agar keluaran maksimum sebesar 5 Volt untuk tegangan masukan maksimum tiap skala. Hal ini dimaksudkan
supaya tegangan keluaran tersebut sesuai dengan tegangan masukan maksimum ADC
0809 yaitu 5 Volt.
Untuk skala 0,5 Volt, tegangan masukan maksimumnya sebesar 0,5 Volt.
Supaya tegangan keluaran maksimum sebesar 5 Volt, maka nilai gain-nya
berdasarkan persamaan 2-4 ditentukan sebagai berikut :
10 5 , 0
5
1 = =
Dengan pemilihan sebesar 10 kΩ maka nilai dapat dihitung berdasarkan
persamaan 2-4 : i
R Rf1
10 10 10
1 1 3 =
×
+ Rf
9 10
10 3
1 =
× f
R
; Sehingga Rf1= 90 kΩ
Dengan cara yang sama, untuk skala 5 Volt dan 50 Volt diperoleh sebagai berikut :
Tabel 3-1. Nilai Komponen Skala Tegangan
Skala Gain Ri Rf
5 Volt 1 10 kΩ 0 kΩ (short circuit)
50 Volt 1 10 kΩ 0 kΩ (short circuit)
Untuk skala 50 Volt diperlukan rangkaian pembagi tegangan supaya nilai tegangan
yang masuk ke penguat non inverting tidak melebihi kemampuan komponen op-amp
nya. Pada skala ini tegangan yang masuk akan diturunkan 10 kali dengan rangkaian
pembagi tegangan, sehingga tegangan yang masuk ke penguat non inverting
maksimum sebesar 5 Volt. Berdasarkan gambar 2-4 dan persamaan 2-10, jika nilai V
maksimum 50 Volt, nilai VR2 diinginkan maksimum sebesar 5 Volt, dan R2 =100
kΩ, maka nilai R1 bisa dihitung:
(
)
5010 100
10 100
5 3
1
3 × × +
× =
R
3 3
1 500 10 5000 10
5R + × = ×
3
1 4500 10
3
1 =900×10
R
Jadi nilai R1 sebesar 900 kΩ
Pada perancangan ini juga disediakan indikator untuk menandakan apabila probe
yang dipasang terbalik. Berdasarkan gambar 3-2, jika probe yang dipasang saat melakukan pengukuran terbalik, maka tegangan di titik A akan bernilai negatif.
Tegangan di titik A kemudian dibandingkan di komparator 1, sehingga keluaran
komparator 1 akan bernilai −Vsat. Keadaan ini menyebabkan led akan menyala karena tegangan di katoda led lebih kecil dibanding tegangan di anodanya.
Rangkaian penguat non inverting sebagai pendeteksi tegangan dan saklar rotary
ditunjukkan gambar 3-2 berikut.
Gambar 3-2. Rangkaian penguat non inverting sebagai pendeteksi tegangan dan saklar rotary
Rangkaian
Pendeteksi Arus ADC
Penguat
inverting LOAD
Skala 5 V Skala 0,5 V Skala 0,5 V
R3 900K R1 90K
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 16
13 15 14
ADC (Sensor Tegangan)
IN +
10K R2
P2.2
IN
-0,1 R5
+
-U1 LM741
3 2
6
7 1
4 5
P2.1
R4 100K
3.2.2 Rangkaian Pendeteksi Arus
Berdasarkan gambar 3-3, pendeteksian arus dilakukan dengan mendeteksi
tegangan yang melewati resistor (R1) dengan nilai tertentu yang dipasang seri dengan
beban. Tegangan yang melewati resistor tersebut diteruskan ke rangkaian penguat
non inverting untuk kemudian diumpankan ke ADC. Kemudian tegangan yang masuk ke ADC diteruskan ke mikrokontroler dan dibaca sebagai arus. Misalkan tegangan
yang masuk ke ADC sebesar 5 Volt, maka oleh mikrokontroler akan dibaca 2 A dan
pada LCD akan tertampil sebesar 2A.
Pada pendeteksian arus terdapat 3 pilihan skala, yaitu: 20 mA, 0,2 A, dan 2 A.
Pemilihan skala dilakukan dengan mengatur gain rangkaian penguat non inverting
agar keluaran maksimum sebesar 5 Volt tiap skala. Hal ini dimaksudkan supaya
tegangan keluaran tersebut sesuai dengan tegangan masukan maksimum ADC 0809
yaitu 5 Volt. Gambar 3-3 berikut ini menunjukkan rangkaian pendeteksi arus.
C
LOAD
B
ADC Rangkaian Pendeteksi
Tegangan
Rf 1
Ri2
ADC
Rf 2 R1
Ri1
+
-U2
3 2
6
7 1 4 5
+
-U2
3 2
6
7 1
4 5
IN +
IN
-R5
Dari gambar 3-3, tegangan di titik C terhadap titik B bernilai negatif, maka keluaran
dari penguat non inverting dibalik menggunakan rangkaian penguat inverting dengan
gain sebesar satu kali.
Berdasarkan persamaan 2-5, jika nilai ditentukan sebesar 10 kΩ, dan gain-nya sebesar satu kali, maka nilai bisa dihitung :
2 f
R
2 i
R
2 3 10 10 1
i
R
× − =
Ω × −
= 3
2 10 10
i
R
Karenapolaritas tegangan keluaran berkebalikan dengan polaritas tegangan masukan,
maka nilai Ri2 menjadi 10 kΩ.
Resolusi untuk perubahan tiap bit ADC dengan jumlah bit (n) bisa dihitung :
% 100 2
1 ×
= n
resolusi ...(3-2)
Sehingga resolusi untuk ADC 0809 8 bit berdasarkan persamaan 3-2 adalah:
% 100 2
1
8 ×
=
resolusi
resolusi = 0,39 % 0,4 % ≈
Dengan tegangan masukan maksimum ( ) sebesar 50 Volt, maka toleransi
maksimumnya sebesar 0,2 Volt. Ini berarti tegangan minimum yang terukur pada IN
beban akan sebesar 49,8 Volt (50V-0,2V). Berdasarkan gambar 3-3 dan persamaan
2-12, nilai tegangan pada R1 adalah :
Volt 2 , 0 8 , 49 50
1 = − =
R
V
Jika arus maksimum yang lewat di R1 sebesar 2 A, maka nilai R1 adalah :
...(3-3)
1 1
1 I R
VR = R ×
Ω = =
= 0,1
2 2 , 0 1 1 1 R R I V R
Dari gambar 3-3, jika arus maksimum yang melewati resistor R1 sebesar 2 A
maka tegangan maksimum yang masuk ke penguat non inverting akan sebesar -0,2 Volt. Supaya tegangan keluaran maksimumnya sebesar -5 Volt, nilai gain untuk skala 2A berdasarkan persamaan 2-4 ditentukan sebagai berikut :
25 2 , 0
5
1 − =
− = CL
A
Dengan pemilihan sebesar 2 kΩ maka berdasarkan persamaan 2-4 nilai dapat
dihitung :
1 i
R Rf
25 10 2 1 3 = ×
+ Rf
24 10
2× 3 =
f
R
; Sehingga Rf = 48 kΩ
Tabel 3-2. Nilai Komponen Skala Arus
Skala Gain Ri Rf
0,2 A 250 2 kΩ 498 kΩ
20 mA 50
50
2 kΩ 2 kΩ
490 kΩ 490 kΩ
Nilai sebesar 498 kΩ didapat dengan memasang sebuah R variabel
(trimpot) sebesar 500 kΩ. Nilai 490 kΩ didapat dengan memasang sebuah R variabel (trimpot) sebesar 1MΩ. Pada skala 20 mA berdasarkan persamaan 2-4 gain rangkaian ditentukan sebagai berikut :
f
R
2500 002
, 0
5 = −
− =
A
Untuk mendapatkan gain sebesar 2500, maka akan digunakan rangkaian penguat non inverting dua tingkat dengan masing-masing penguat non inverting memiliki gain sebesar 50 kali.
Ri Ri
+
-U5 3
2
6
7 1
4 5 +
-U3 3
2
6
7 1
4 5
Rf Vi
Vo
Rf
LOAD
3.2.3
Hubungan ADC 0809 dengan Mikrokontroler
Hubungan antara ADC0809 dengan Mikrokontroler AT89S51 ditunjukkan
pada gambar 3-6. Jalur data dari ADC0809 pada pin 17, 14, 15, 8, 18, 19, 20, 21
dihubungkan dengan pin P3.0, P3.1, P3.2, P3.3, P3.4, P3.5, P6.6, P3.7 pada
Mikrokontroler AT89S51. Untuk pemilihan kanal, pin 23 dan 24 dihubungkan ke
ground dan pin 25 dihubungkan ke pin P1.5 pada mikrokontroler sehingga bisa diatur
dari mikrokontroler kanal mana yang akan digunakan (lihat tabel 2-1). Pin start dan
Gambar 3-5. Rangkaian penguat non inverting sebagai pendeteksi arus dan saklar rotary
C B
ADC
Pendeteksi Tegangan
R7 50K POT 1 3 2 + -U3 LF356 3 2 6 7 1 4 5 + -U5 LF356 3 2 6 7 1 4 5
R10 10K
P2.5 IN + R13 1M POT 1 3 2
SW ROTARY 3P-4W
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 15 14
R9 500K POT
1 3
2
R8 2 K
+ -U2 LF356 3 2 6 7 1 4 5 +
-U6 LF356
3 2 6 7 1 4 5 P2.3 +
-U4 LF356
3
2
6 7 1
4 5
R6 2 K
R15 10 K 0,1 R5
IN
-P2.4
R14 10 K
2
ADC (Sensor Arus)
R11 1M POT
ALE dihubungkan dengan pin P1.6 pada mikrokontroler sehingga proses konversi
data dikendalikan dari mikrokontroler.
Gambar 3-6. Hubungan AT89S51 dengan ADC0809.
D7 START SLCT CHNL D4 OE R1 330 D4 D3 D0 U6A 74LS02 2 3 1 U6B 74LS02 5 6 4 D1 Sensor Tegangan Sensor Arus D0 EOC SLCT CHNL VCC D6 U5 AT 8 9 S 5 1 9 18 19 20 29 30 31 40 1 2 3 4 5 6 7 8 21 22 23 24 25 26 27 28 10 11 12 13 14 15 16 17 39 38 37 36 35 34 33 32 RST XTAL2 XTAL1 GN D PSEN ALE/PROG EA/VPP VC C P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 P2.0/A8 P2.1/A9 P2.2/A10 P2.3/A11 P2.4/A12 P2.5/A13 P2.6/A14 P2.7/A15 P3.0/RXD P3.1/TXD P3.2/INTO P3.3/INT1 P3.4/TO P3.5/T1 P3.6/WR P3.7/RD P0.0/AD0 P0.1/AD1 P0.2/AD2 P0.3/AD3 P0.4/AD4 P0.5/AD5 P0.6/AD6 P0.7/AD7 U4 A D C 080 8/ LC C 8 14 15 17 18 19 20 21 7 10 11 12 13 16 22 23 24 25 26 27 28 1 2 3 4 5 9 6 2-5 2-7 2-6 2-8 2-4 2-3 2-2 2-1 EOC CLK VC C +VREF GN D -VREF ALE ADDC ADDB ADDA IN0 IN1 IN2 IN3 IN4 IN5 IN6 IN7 O/PENA START START D7 VCC R3 1K D5 OE D3 EOC R2 1K D2 D1 VCC +5V Y 1 455 kHz D5 D2 D6
3.2.4 Hubungan Mikrokontroler AT89S51 dengan HD44780
Hubungan antara Mikrokontroler AT89S51 dengan HD44780 ditunjukkan
pada gambar 3-7. Jalur data dari HD44780 pada pin 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14
Mikrokontroler AT89S51. Pin E (enable clock) pada HD44780 dihubungkan dengan pin P2.7 pada Mikrokontroler AT89S51. Pin RS (register select) pada HD44780 dihubungkan dengan pin P2.6 pada mikrokontroler AT89S51. Pin WR dihubungkan dengan ground supaya HD44780 selalu melakukan proses menulis.
D7 D0 D1 D2 VCC D3 HD 44780U
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
VC
C
GN
D
VEE RS R/W E D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 A K
D4 U5 AT 8 9 S51 9 18 19 20 29 30 31 40 1 2 3 4 5 6 7 8 21 22 23 24 25 26 27 28 10 11 12 13 14 15 16 17 39 38 37 36 35 34 33 32 RST XTAL2 XTAL1 GN D PSEN ALE/PROG EA/VPP VC C P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 P2.0/A8 P2.1/A9 P2.2/A10 P2.3/A11 P2.4/A12 P2.5/A13 P2.6/A14 P2.7/A15 P3.0/RXD P3.1/TXD P3.2/INTO P3.3/INT1 P3.4/TO P3.5/T1 P3.6/WR P3.7/RD P0.0/AD0 P0.1/AD1 P0.2/AD2 P0.3/AD3 P0.4/AD4 P0.5/AD5 P0.6/AD6 P0.7/AD7 D5 VCC D6
Gambar 3-7. Hubungan AT89S51 dengan HD44780.
3.2.5
Indikator Dengan Saklar
Rotary
Indikator ini berguna sebagai tanda untuk memberitahu mikrokontroler posisi
skala yang digunakan. Indikator yang digunakan berupa LED dengan rangkaian
transistor sebagai saklar aktif rendah. Rangkaian transistor sebagai saklar aktif rendah
dipilih agar saat terjadi perubahan pada masukkan mikrokontroler, dapat dideteksi
Pada perancangan rangkaian transistor sebagai saklar aktif rendah dipilih
transistor FCS 9012 yang merupakan general purpose transistor. Gambar 3-8 menunjukkan rangkaian transistor sebagai saklar aktif rendah.
Gambar 3-8. Rangkaian transistor sebagai saklar aktif rendah.
VBB
RB
RC Q1 9012
D1
LED VCC
Berdasarkan datasheet, diketahui tegangan emitor kolektor saturasi ( ) sebesar 250mV, hfe minimum sebesar 40, tegangan pada LED sebesar 1,2 Volt dan arus yang mengalir pada LED berkisar antara 10mA sampai 20mA, sehingga untuk menjaga
agar usia LED lebih tahan lama maka penulis menggunakan 10mA. Dengan mengacu
pada persamaan 2-9, diperoleh nilai RC adalah :
ECsat
V
mA RC
10 2 , 1 25 , 0
5− −
=
Ω = ×
= − 355
10 10
55 , 3
3
RC
Dengan mengacu pada persamaan 2-7, besar nilai arus basis minimum adalah :
A mA
Ib 250μ
40 10
Keadaan saturasi terjadi apabila nilai Ib cukup besar, sehingga untuk memastikan terjadinya keadaan saturasi maka digunakan 1mA. Dengan mengacu pada persamaan
2-10, besar nilai RB adalah
3 , 4 10 1
7 , 0 5
3 =
× −
= −
RB kΩ
Berhubung nilai resistor 4,3 kΩ tidak ada di pasaran maka digunakan resistor sebesar 3,3 kΩ Sedangkan untuk resistor senilai 355 Ω digunakan resistor sebesar 330 Ω.
Nilai sebesar 3,3 KΩ akan berpengaruh pada nilai Ib yang semakin besar dan akan lebih memastikan untuk terjadinya saturasi. Dengan mengacu pada persamaan
2-10, besar nilai arus basis bila digunakan sebesar 3,3 kΩ adalah B
R
B
R
K Ib
3 , 3
7 , 0 5−
= = 1,3 mA
Pada perancangan ini, terdapat 3 skala tegangan dan 3 skala arus. Ini berarti
masing-masing skala menggunakan rangkaian transistor sebagai saklar aktif rendah dengan
RC1=RC2=RC3=RC4=RC5=RC6=RC dan RB1=RB2=RB3=RB4=RB5= RB6=RB.
Gambar 3-9 menunjukkan antarmuka rangkaian transistor sebagai saklar aktif rendah
dengan mikrokontroler AT89S51. VBB dari rangkaian transistor sebagai saklar aktif
rendah untuk pendeteksi arus dihubungkan dengan pin P2.0, P2.1, P2.2 pada
mikrokontroler AT89S51 sedangkan VBB dari rangkaian transistor sebagai saklar
aktif rendah untuk pendeteksi tegangan dihubungkan dengan pin P2.3, P2.4, P2.5.
saklar rotary sehingga pada saat VBB terhubung ke ground maka LED akan menyala dan juga akan memberi perubahan masukan pada mikrokontroler.
Gambar 3-9 Hubungan rangkaian indikator dengan Mikrokontroler AT89S51. Q3 9012 D1 LED RB6 3,3 K RB1 3,3K Q2 9012 D3 LED VCC RB3 3,3K RC1 330 VCC D6 LED Q5 9012 VCC U5 AT 8 9 S51 9 18 19 20 29 30 31 40 1 2 3 4 5 6 7 8 21 22 23 24 25 26 27 28 10 11 12 13 14 15 16 17 39 38 37 36 35 34 33 32 RST XTAL2 XTAL1 GN D PSEN ALE/PROG EA/VPP VC C P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 P2.0/A8 P2.1/A9 P2.2/A10 P2.3/A11 P2.4/A12 P2.5/A13 P2.6/A14 P2.7/A15 P3.0/RXD P3.1/TXD P3.2/INTO P3.3/INT1 P3.4/TO P3.5/T1 P3.6/WR P3.7/RD P0.0/AD0 P0.1/AD1 P0.2/AD2 P0.3/AD3 P0.4/AD4 P0.5/AD5 P0.6/AD6 P0.7/AD7 RC6 330 D2 LED Q6 9012 RB2 3,3K SW ROTARY 4P-3W
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 16 13 15 14 VCC D5 LED RB5 3,3 K Q4 9012 VCC RC5 330 VCC RC3 330 SW ROTARY 3P-4W
3.3
Perancangan Perangkat Lunak
3.3.1 Kerangka Utama Program
Kerangka utama program ditunjukkan gambar 3-10. Secara garis besar,
program dimulai dengan melakukan proses inisialisasi LCD. Program kemudian
mengambil nilai tegangan dan arus sesuai dengan skala yang dipilih yang telah
dikonversi oleh ADC 0809 menjadi data digital. Kemudian nilai tegangan dan arus
yang telah diambil tadi dikalikan untuk mendapatkan nilai dayanya (P=VxI).
Selanjutnya nilai tegangan, arus, dan daya yang telah diperoleh dari proses
sebelumnya ditampilkan di LCD. Kemudian program akan kembali ke proses awal.
Gambar 3-10. Diagram alir kerangka utama program.
Mulai
I nisialisasi LCD
Subrutin kalikan Teg dan arus Subrutin Ambil
Teg dan arus
3.3.2
Inisialisasi LCD
Sebelum digunakan LCD harus diinisialisasi terlebih dahulu. Inisialisasi
adalah proses pengiriman data ke LCD yang mana data tersebut diatur sedemikian
rupa agar LCD dapat bekerja seperti yang diinginkan. Data yang dikirimkan untuk
mengatur operasi LCD merupakan data-data instruksi LCD, sehingga pin RS harus
mendapat logika rendah. Dalam inisialisasi LCD terjadi proses mengirim perintah ke
LCD.
Data-data yang diperlukan untuk memberi instruksi pada LCD adalah:
1. Menghapus semua tampilan (00000001b)
2. Pemilihan fungsi : 8bit, 2 baris, dan 5x8 dots (00111000b)
3. Pemilihan mode kursor (00000110b)
4. Pemilihan kondisi kursor : nyalakan layar, dan tidak berkedip
(00001100b)
5. Pemilihan alamat DDRAM LCD (10000000b)
Gambar 3-11 menunjukkan diagram alir subrutin inisialisasi LCD. Sedangkan
gambar 3-12 menunjukkan diagram alir subrutin kirim perintah. Subrutin kirim
perintah digunakan untuk memberi logika rendah pada pin RS, mengirim data
Gambar 3-11. Diagram alir subrutin inisialisasi LCD. Port_LCD=#80H
Kembali Subrutin kirim perintah
Subrutin kirim perintah Port_LCD=#06H
Subrutin kirim perintah Mulai
Port_LCD=#01H
Subrutin kirim perintah
Port_LCD=#38H
Subrutin kirim perintah
Port_LCD=#0CH
Gambar 3-12. Diagram alir subrutin kirim perintah. Setb E_Clock
Clr RS Mulai
Clr E_Clock
Delay 1mS
3.3.3
Ambil Nilai Tegangan dan Arus
Diagram alir subrutin ambil nilai tegangan dan arus ditunjukkan pada gambar
3-13. Subrutin ambil nilai tegangan dan arus berfungsi mengambil nilai tegangan dan
arus yang sudah dikonversi oleh ADC 0809, kemudian diproses oleh mikrokontroler
sesuai dengan skala tegangan dan skala arus yang telah dipilih. Proses ambil nilai
tegangan dan arus merupakan suatu proses untuk memindahkan data yang sudah
dikonversi dari ADC ke mikrokontroler.
Gambar 3-13. Diagram alir subrutin ambil nilai tegangan dan arus
Mulai
Port_3 = Data
Ambil data ADC
Simpan Data
Pilih chanel 1 ADC
Ambil data ADC
Simpan Data
Kembali
Pilih chanel 0 ADC
Pada awalnya mikrokontroler memilih channel 0 sebagai jalur untuk masukan tegangan dengan cara memberi logika rendah pada pin 25 ADC 0809 (gambar 3-5).
kaki ADD B (pin 24) dan ADD C (pin 23) selalu berada pada kondisi low (logika rendah). Untuk lebih jelasnya mengenai pemilihan channel sebagai jalur data bisa dilihat pada tabel 2-1. Kemudian data tegangan yang telah dikonversi menjadi data
digital diambil oleh mikrokontroler melalui Port 3. Proses konversi data ADC 0809
sendiri terjadi saat sinyal START dan ALE muncul. Setelah itu data tegangan tadi
disimpan oleh mikrokontroler. Selanjutnya mikrokontroler akan memilih channel 1 sebagai jalur untuk masukan arus dengan cara memberi logika 1 pada pin 25 ADC
0809. Kemudian data arus tadi diambil oleh mikrokontroler melalui Port 3 dan
disimpan untuk proses selanjutnya.
3.3.4
Kalikan Nilai Tegangan dan Arus
Setelah sebelumnya melakukan proses ambil data tegangan dan arus dari
ADC, selanjutnya mikrokontroler akan melakukan proses perkalian antara data
tegangan dan arus untuk mendapatkan nilai dayanya. Proses perkalian ini dimulai
dengan mikrokontroler mengambil data tegangan yang telah disimpan saat proses
ambil data tegangan dari ADC. Kemudian data tegangan ini disimpan di Akumulator
A. Selanjutnya mikrokontroler akan mengambil data arus yang juga telah disimpan
pada saat mikrokontroler melakukan proses ambil data arus dari ADC. Data arus ini
kemudian disimpan di register B. Masing-masing data yang tersimpan di Akumulator
A dan register B adalah bilangan biner 8 bit. Kemudian bilangan biner 8 bit dalam
berupa bilangan biner 16 bit, di mana 8 bit bilangan biner yang bagian atas (high byte) disimpan di register B, sedangkan 8 bit yang lainnya (low byte) disimpan di Akumulator A. Gambar 3-14 berikut ini menunjukkan diagram alir subrutin kalikan
nilai tegangan dan arus.
Gambar 3-14. Diagram alir subrutin kalikan tegangan dan arus
Mulai
Ambil data tegangan
Simpan di A
Ambil data arus
Simpan di B
Kalikan A dan B
Simpan hasil kali
Kembali
3.3.5
Tampilkan pada LCD
Untuk menampilkan karakter pada LCD, perintah yang diberikan ada dua
jenis perintah, yaitu perintah untuk menuliskan instruksi dan perintah untuk
menuliskan data. Perintah untuk menuliskan instruksi dilakukan dengan cara
membuat pin RS dan R/W pada LCD berlogika ’0’ (rendah), sedangkan perintah
penulisan data dilakukan dengan cara membuat pin RS berlogika ’1’ (tinggi) dan pin
data-data yang ingin ditampilkan di LCD. Dalam perancangan pin R/W dihubungkan
ke ground yang berarti semua proses yang dilakukan adalah proses penulisan ke LCD. Gambar 3-15menunjukkan diagram alir subrutin tampilkan pada LCD.
Gambar 3-15. Diagram alir subrutin tampilkan pada LCD
Mulai
Subrutin kirim perintah Hapus layar
Ambil data tegangan
Ambil data arus Subrutin kirim data
Ambil hasil kali
Subrutin kirim data
Kembali Subrutin kirim data
Setb E_Clock Setb RS
Mulai
Clr E_Clock
Delay 1mS
Kembali Port_LCD=A
Dari gambar 3-15 dapat kita lihat pada awalnya dimulai dengan menghapus layar
LCD. Kemudian data tegangan diambil untuk dikirim ke LCD setelah dijalankannya
subrutin kirim data. Kemudian data arus diambil untuk dikirim ke LCD, demikian
HASIL DAN PEMBAHASAN
Pada bab ini akan ditampilkan data hasil pengukuran tegangan, arus dan daya
dengan skala yang berbeda-beda. Pengukuran yang dilakukan bertujuan untuk
mengetahui kemampuan, ketelitian dan hasil realisasi rancangan alat. Proses pengukuran
sendiri dilakukan dengan membandingkan DC wattmeter dengan alat ukur referensi,
yaitu multimeter digital dengan merk HELES UX37 TR. Dari besarnya nilai tegangan
dan arus yang terukur dari DC wattmeter dan alat ukur referensi, akan dilakukan
perhitungan selisih keduanya.
Tahap pengujian meliputi pengukuran tegangan saja, kemudian pengukuran arus,
tegangan, dan daya secara bersamaan. Pengukuran tegangan dilakukan dengan skala yang
berbeda, yaitu 0,5 Volt, 5 Volt, dan 50 Volt sebanyak 3 kali percobaan dan kemudian
dihitung nilai rata-ratanya. Secara umum pengukuran tegangan dilakukan dengan cara
seperti ditunjukkan gambar 4-1 berikut.
Probe
DC Wattmeter +
- Beban
-Vx
Gambar 4-1 Pengukuran tegangan
Dari gambar 4-1, pengukuran dilakukan dengan memberi masukan V1 tertentu, R1
tertentu dan nilai potensiometer X1 tertentu, kemudian dengan mengubah nilai
potensiometer X1 sehingga nilai tegangan Vx akan berubah. Nilai Vx ini akan diukur
Tahap pengukuran arus dilakukan dengan mengukur arus yang melewati beban
R1 seperti ditunjukkan gambar 4-2. Pada tahap ini juga akan diukur nilai tegangan (VR)
pada beban R1 beserta dayanya. Pengukuran arus dilakukan sebanyak 3 kali dengan skala
yang berbeda-beda, yaitu 20 mA, 200 mA, dan 2 A dengan beban resistor (R1) dengan
nilai yang berbeda-beda.
I Probe
Dari gambar 4-2, pengukuran dilakukan dengan mengubah tegangan masukan V1 dengan
kenaikan tertentu sehingga nilai arus I yang melewati beban R1 juga akan berubah-ubah.
Selanjutnya arus, tegangan, daya akan diukur menggunakan DC Wattmeter. Alat ukur
referensi akan mengukur nilai tegangan dan arus, kemudian hasilnya akan dikalikan
untuk memperoleh nilai dayanya. Selanjutnya akan dicari selisih antara hasil pengukuran
menggunakan alat ukur referensi dan DC Wattmeter.
4.1 Skala Tegangan 0,5 Volt
Pengukuran tegangan dengan skala 0,5 Volt dilakukan berdasarkan gambar 4-1
dengan tegangan masukan V1 sebesar 12V, R1 sebesar 1,4KΩ, dan beban potensiometer
X1 sebesar 1KΩ. Perubahan tegangan Vx yang diukur berkisar antara 20 mV sampai
dengan 500 mV dengan kenaikan sebesar 20 mV. Hasil pengukuran tegangan dengan
skala 0,5 Volt dapat dilihat pada tabel 1 lampiran. Pengukuran tegangan dilakukan
sebanyak 3 kali percobaan dan diambil nilai rata-ratanya. Dari nilai rata-rata ini dicari
Gambar 4-2 Pengukuran arus, tegangan dan daya DC
Wattmeter +
VR
- Beban
-selisihnya dengan nilai yang terukur pada alat ukur referensi. Dari data tabel 1 dapat
dilihat selisih nilai yang terukur pada DC wattmeter dan alat ukur referensi berkisar dari 1
mV sampai dengan 4 mV. Galat terbesar terjadi pada pengukuran ke 8 dan 9, yaitu
sebesar 4 mV, saat V (hasil pengukuran dengan multimeter referensi) bernilai sebesar
160 mV dan 180 mV. Galat rata-rata adalah sebesar 2,45 mV. Prosentase kesalahan
terbesar terjadi pada pengukuran ke 2, yaitu sebesar 6,67 %, saat V bernilai sebesar 40
mV. Rata-rata prosentase kesalahan adalah sebesar 1,77 %. Grafik kesalahan pengukuran
tegangan dengan skala 0,5 Volt dapat dilihat pada gambar 4-3. Vref menunjukkan
tegangan referensi masukan. Alat bekerja kurang baik (dibanding alat ukur referensi)
dalam mengukur tegangan pada skala 0,5 Volt karena tingkat kesalahan rata-rata
pengukuran yang terjadi sebesar 1,77 %. Ini lebih besar daripada tingkat kesalahan alat
ukur referensi yang hanya sebesar 0,5 % jika digunakan untuk mengukur tegangan
dengan skala yang sama. ref
ref
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3,5 4,5 5 5,5 6,5 7
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380 400 420 440 460 480 500 520
V ref (mV)
Ga
la
t (
%
)
Gambar 4-3 Grafik kesalahan pengukuran tegangan dengan skala 0,5 Volt
6
Dari selisih hasil pengukuran, nilai standar deviasinya (σ) dicari sebagai berikut:
(
)
n x x
n
i i
∑
=
−
= 1
2
σ x adalah nilai rata-rata selisih pengukuran
Dengan x sebesar 2,45 mV, maka didapat nilai standar deviasi sebesar 0,62 mV.
Pada tahap ini juga diamati tegangan yang masuk ke sensor tegangan (penguat non inverting) berdasarkan gambar 3-2. Tegangan yang masuk (pada kaki 14 saklar rotary) akan dikuatkan 10 kali sehingga tegangan keluarannya dikonversi oleh ADC0809 secara
full scale. Data hasil pengukurannya bisa dilihat di tabel 4-1 berikut.
Tabel 4-1Data pengamatan pada input-output sensor tegangan untuk skala 0,5 Volt dengan gain 10 kali
No Vin (mV) Vout (V)
1 20 0,2 2 40 0,4 3 60 0,6 4 80 0,8 5 100 0,99 6 120 1,2 7 140 1,4 8 160 1,6 9 180 1,79 10 200 1,98 11 220 2,18 12 240 2,36 13 260 2,59 14 280 2,79 15 300 2,97 16 320 3,18 17 340 3,39 18 360 3,59 19 380 3,79 20 400 3,99
21 420 4,2
22 440 4,4
Dari tabel 4-1 bisa dilihat hasil output yang tidak persis dikuatkan 10 kali dari inputnya. Hal ini menyebabkan selisih nilai yang terukur antara alat ukur referensi dengan DC
Wattmeter.
4.2 Skala Tegangan 5 Volt
Pengukuran tegangan dengan skala 5 Volt dilakukan sama seperti pengukuran
dengan skala 0,5 V, hanya perubahan tegangan Vx yang diukur berkisar antara 0,5 V
sampai dengan 5 V dengan kenaikan sebesar 0,1 V. Hasil pengukuran dapat dilihat pada
tabel 2 lampiran. Dari tabel 2 dapat dilihat selisih nilai yang terukur berkisar dari 0 V
sampai dengan 0,06 V. Galat terbesar terjadi pada pengukuran ke 22, yaitu sebesar 0,06
V, saat V bernilai sebesar 2,6 V. Galat rata-rata adalah sebesar 0,02 V. Prosentase
kesalahan terbesar terjadi pada pengukuran ke 1, yaitu sebesar 3,8 %, saat V bernilai
sebesar 0,5 V. Rata-rata prosentase kesalahan adalah sebesar 1,04 %. Grafik kesalahan
pengukuran tegangan untuk skala 5 Volt dapat dilihat pada gambar 4-4. Alat bekerja
kurang baik (dibanding alat ukur referensi) dalam mengukur tegangan pada skala 5 Volt
karena tingkat kesalahan pengukuran rata-rata yang terjadi sebesar 1,04 %, yang lebih
besar daripada tingkat kesalahan alat ukur referensi yang hanya sebesar 0,5 % jika
digunakan untuk mengukur tegangan dengan skala yang sama. ref
ref
Dengan cara yang sama seperti pada skala 0,5 Volt, nilai standar deviasinya sebesar
0,124 mV. Pada tahap ini juga diamati tegangan yang masuk ke sensor tegangan (penguat
non inverting) berdasarkan gambar 3-2. Tegangan yang masuk (pada kaki 14 saklar rotary) akan dikuatkan 1 kali sehingga tegangan keluarannya dikonversi oleh ADC0809.
output yang tidak persis dikuatkan 1 kali dari inputnya. Hal ini menyebabkan selisih nilai yang terukur antara alat ukur referensi dengan DC Wattmeter.
.
Gambar 4-4 Grafik kesalahan pengukuran tegangan dengan skala 5 Volt
0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50 4,00
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5
V ref (V)
G
a
la
t (%
)
4.3 Skala Tegangan 50 Volt
Pengukuran tegangan dengan skala 50 Volt dilakukan berdasarkan gambar 4-1
dengan tegangan masukan V1 sebesar 63 V, R1 sebesar 1KΩ/10W, dan beban
potensiometer X1 sebesar 5KΩ. Perubahan tegangan Vx yang diukur berkisar antara 5 V
sampai dengan 50 V dengan kenaikan sebesar 1V. Hasil pengukuran dapat dilihat pada
tabel 3 lampiran. Dari tabel 3 dapat dilihat selisih nilai yang terukur berkisar dari 0,03 V
sampai dengan 0,49 V. Galat terbesar terjadi pada pengukuran ke 22, yaitu sebesar 0,49
V, saat V bernilai sebesar 26 V. Galat rata-rata adalah sebesar 0,14 V. Prosentase
kesalahan terbesar terjadi pada pengukuran ke 3, yaitu sebesar 2,29 %, saat Vref bernilai
sebesar 7 V. Rata-rata prosentase kesalahan adalah sebesar 0,71 %. Grafik kesalahan
tegangan pada skala 50 Volt dengan tingkat kesalahan rata-rata sebesar 0,71% yang
mendekati tingkat kesalahan alat ukur referensi yang sebesar 0,5 %.
Gambar 4-5 Grafik kesalahan pengukuran tegangan dengan skala 50 Volt
0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 1,20 1,40 1,60 1,80 2,00 2,20 2,40
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55
V ref (V)
Ga
la
t (
%
)
Nilai standar deviasi sebesar 5,5 mV. Pengamatan dilakukan pada tegangan yang masuk
ke penguat non inverting berdasarkan gambar 3-2. Teganga
