Eksperimen Mikrokontroler (komparator Analog)

Eksperimen Mikrokontroler Komparator analog Zainal Abidin1) 1)

Divisi Sistem Mikrokontroler, PLATOGEOSAINS Meteorologi, FITB – ITB – Indonesia

Selasa, 17 November 2009

Komparator analog atau komparator tegangan adalah suatu devais yang dapat membandingkan dua tegangan input. Komparator analog dapat digunakan sebagai alarm angin puting beliung/tornado jika salah satu inputnya dihubungkan dengan anemometer. Komparator analog juga dapat digunakan sebagai pengukur waktu pengisian muatan pada kapasitor jika dihubungkan dengan sebuah mikrokontroler. Komparator analog pada dasarnya adalah suatu Op-Amp (Operational Amplifier). Seperti halnya Op-Amp, komparator analog memiliki pin input tak membalik (non-inverting input), input membalik (inverting input), output, voltase sumber positif (V+) dan sumber negatif (V-). Input tak membalik (+) berfungsi sebagai voltase referensi (Vref), sedangkan voltase input (Vin) dihubungkan dengan pin input membalik (-). Jika (+) > (-), voltase output (Vo) akan mendekati V+. Dan sebaliknya jika (+) < (-),Vo bernilai di sekitar V-. Eksperimen ini menggunakan LF353P (Texas Instrument) yang merupakan dua buah unit Op-Amp yang dikemas dalam sebuah chip. Menurut datasheet, voltase sumber positif (V+) yang dibutuhkan adalah 3.5V-18V. Sedangkan V- dihubungkan dengan 0 V (ground). Eksperimen ini bertujuan untuk mengetahui karakteristik komparator analog LF353P pada tegangan kerja, yaitu V+. Eksperimen dimulai dengan membuat catu daya. Catu daya atau sumber daya dibuat dari sebuah transformator step-down. Transformator ini dapat menurunkan level tegangan dari 110/220VAC menjadi 12VAC, 18VAC, 25VAC hingga 35VAC. Sumber voltase 18V diperoleh dari output transformator (melewati perata tegangan/rectifier) yang dihubungkan dengan sebuah regulator voltase L7818CV (ST Microelectronics). Supaya regulator tersebut bekerja dengan baik, voltase input sekurang-kurangnya 20.5V dan tidak melebihi 35V. PLATOGEOSAINS | Eksperimen Mikrokontroler

1

Rangkaian eksperimen:

Gambar 1 Rangkaian komparator analog Pada rangkaian tersebut, VR2 (Variable ( Resistor) tetap dan VR1 diubah-ubah ubah hingga LED ((Light Emitting Diode)) menyala. LED berfungsi sebagai indikator level tegangan output.

Hasil eksperimen:

No. 1 2 3 4 5 6

Tabel 1 Kondisi maksimum Vs (V) Vref (V) Vin (V) Vout (V) 18.14 2.44 2.43 1.54 18.15 1.18 1.18 1.46 18.14 2.70 2.69 1.93 18.15 18.13 18.00 1.92 18.15 0.21 0.20 1.92 18.14 0.03 0.04 1.91

Akibat LED padam padam nyala nyala nyala nyala

VR1

berubah-ubah,

Vref

berubah-ubah ubah mengikuti perubahan Vin. LED menyala (1.91V-1.93V) ketika Vref > Vin, kecuali eksperimen ke-6.

Sedangkan

LED

padam

(1.46V-1.54V) V) ketika Vref = Vin, kecuali eksperimen ke-1. ke

PLATOGEOSAINS | Eksperimen Mikrokontroler

2

No. 1 2 3 4 5 6

Tabel 2 Kondisi minimum Vout Vs (V) Vref (V) Vin (V) (V) 17.99 2.37 2.37 1.46 18.01 1.09 1.09 1.37 18.00 2.62 2.61 1.87 18.01 18.00 17.88 1.86 18.00 0.16 0.17 1.86 18.02 -0.02 -0.01 1.86

Sama LED padam padam nyala nyala nyala nyala

halnya

maksimum,

dengan Vref

kondisi

berubah-ubah

mengikuti perubahan Vin. LED menyala (1.86V-1.87V) ketika Vref > Vin, kecuali eksperimen ke-5 dan ke-6. Sedangkan LED padam (1.37V-1.46V) ketika Vref = Vin.

Secara umum, hasil eksperimen sejalan dengan konsep/teori walaupun terdapat beberapa anomali. Hal ini dikarenakan kesalahan eksperimen, seharusnya yang diubah-ubah adalah Vin bukan Vref. Oleh karena itu, perlu dilakukan eksperimen lanjutan. Tabel 3 Eksperimen lanjutan No. 1 2 3

Vs (V) 17.98-18.15 17.98-18.15 18.00-18.16

Vref (V) 3.62-3.70 3.62-3.70 3.62-3.68

Vin (V) 17.98-18.15 4.49-4.461 3.58-3.675

Vout (V) 1.26-1.37 1.25-1.36 1.85-1.93

LED padam padam nyala

Berdasarkan Tabel 3 diperoleh informasi yang menggembirakan, yaitu LED padam ketika Vref < Vin dengan Vout = 1.25V-1.37V dan LED menyala ketika Vref > Vin dengan Vout = 1.85V1.93V. Hal ini berarti hasil eksperimen sudah benar-benar sesuai dengan konsep/teori. Aplikasi langsung dari komparator analog ini adalah sebagai indikator angin kencang. Sebuah anemometer bermesin motor listrik1 yang menghasilkan tegangan linier terhadap kecepatan angin dihubungkan dengan Vin (input tak membalik). Sehingga ketika tegangan output anemometer melebihi tegangan referensi, yaitu saat angin kencang maka alarm akan berbunyi. Aplikasi lain yang tidak kalah menarik adalah penggunaan komparator analog sebagai pemicu penghitung waktu (timer) pada sebuah mikrokontroler, misalnya: waktu pengisian kapasitor. Aplikasi ini memanfaatkan perubahan level tegangan output komparator analog sebagai soft-switching (saklar yang dikendalikan dari program). 1

Abidin, Zainal. 2009. Pengamatan Turbulensi Atmosfer di Lapangan Meteorologi-ITB. Tugas Akhir S-1 Prodi Meteorologi-ITB: Bandung

PLATOGEOSAINS | Eksperimen Mikrokontroler

3

Hasil eksperimen menunjukkan bahwa output komparator analog berada pada kondisi high (LED menyala) ketika level tegangannya 1.25V-1.37V. Sedangkan ketika level tegangan 1.85V-1.93V, output komparator analog berada pada kondisi low (LED padam).

Bersambung ……

PLATOGEOSAINS | Eksperimen Mikrokontroler

4