model timbangan digital menggunakan load cell...
TRANSCRIPT
PENDAHULUAN
Membuat perangkat keras dan lunak dari model
timbangan digital menggunakan Load Cell berbasis
mikrokontroler AT89S51 dan LCD sebagai penampil
dari pengukuran beban yang telah dilakukan.
Pengukuran yang selama ini ada barangbersifat manual sehingga sering kaliterjadi kesalahan dalam pengukuran baik ituberasal dari alat ukur atau dari manusianyaitu sendiri.
Seiring dengan kemajuan teknologi dan
industri, penggunaan timbangan digitalmerupakan suatu alat yang sangat penting.
PENDAHULUAN
LATAR BELAKANG
TUJUAN
DASAR TEORISensor berat yang digunakan adalah load cell. Loadcell yang dipakai dalam Tugas Akhir ini memilikikapasitas berat maksimum 8Kg. Tetapi dalamperancangan tugas akhir dibuat beban pengukuranmaksimal 5Kg.
Pada saat Load Cell digunakan dengan diberi alas,
seperti ditunjukkan pada Gambar 1. Pada saat dalamkondisi tidak ada beban tegangan keluaran dari loadcell tersebut haruslah 0 volt. Oleh karena itudiperlukan suatu Rangkaian penyeimbang sebagai
solusinya..
Sensor Berat (Load Cell)
Gambar 1 Load Cell tampak samping
Rangkaian jembatan Wheatsone mempunyai empat lengan
resistif beserta sebuah catu daya dan sebuah detektornol untuk diperlukan. Jembatan disebut setimbang bilabeda potensial dan detektor nol sama dengan 0 volt
Jembatan Wheatstone dan Load Cell
10K
10K
+10
Mera h
Biru
Hija u
Kuning
Outpu t -
Ou tpu t +
1 2
3 4
5 6
7 8
1
2
3
4
1
2
3
4A
1
3
4
2
B
L OAD CE L L
Gambar 2 Rangkaian penyeimbang
; ;
Rangkaian pengkondisi sinyal yang digunakan adalah
rangkaian penguat instrumentasi dan rangkiandeferensial.
Rangkaian pengkondisi sinyal dari sensor berat.
Gambar 3 Rangakaian pengkondisi sinyal
ADC digunakan untuk mengubah masukan analog dari keluaran sensor berat yang sudah dikuatkan menjadi datadigital 8 bit. Tipe ADC yang digunakan adalah ADC 0804 pada mode kerja free running.
Rangkaian Analog to Digital Converter (ADC)
Gambar 4 Rangkaian ADC
CS
RD
WR
INTR
Vcc
CLK R
CLK JN
Vin (+)
Vin (-)
A GND
V Ref/2
D GND
1
2
3
5
11
12
13
14
15
16
17
18
20
19
4
6
7
8
9
10
DB7
DB6
DB5
DB4
DB3
DB2
DB0
DB1
10 Kohm
C = 150 pF
Vcc
Vin
Trimpot
10 Kohm
C= 10 uF
C= 570 uF
C= 10 uF
Vcc = 5 V
Mikrokontroler AT89S51
AT89S51 adalah sebuah mikrokontroller 8 bitterbuat dari CMOS, yang berkonsumsi daya rendah danmempunyai kemampuan tinggi. Mikrokontroller inimemiliki 4Kbyte In-System Flash Programmable Memory,RAM sebesar 128 byte, 32 input/output, watchdogtimer, dua buah register data pointer, dua buah 16bit timer dan counter, lima buah vektor interupsi,sebuah port serial full-duplex, osilator on-chip,dan rangkaian clock.
Gambar 5. IC Mikrokontroler AT89S51
Perancangan Perangkat Keras
PERANCANGAN SISTEM
LOADCELL
Pengkondisi Sinyal
&ADC
LCD
MIKROKONTROLER AT89S51
Gambar 6. Blok diagram Perancangan Perangkat Keras
Pengujian Load Cell dan Jembatan WheatstonePengujian Load Cell dan jembatan Wheatsone dilakukan agar sensor tersebut dapat bekerja dengan baik,berdasarkan pengujian tanpa diberi beban terjadi pergeseran nilai pada jembatan whaetstone sebesar 0.19 mV,dengan menggunakan rangkaian yang ada keluaran load cell dan jembatan wheatsone diseting menggunakan Variable resistor supaya
mendapatkan 0Volt dan ini berhasil.
PENGUJIAN
10K
10K
+10
Mera h
Biru
Hija u
Kuning
Outpu t -
Ou tpu t +
1 2
3 4
5 6
7 8
1
2
3
4
1
2
3
4A
1
3
4
2
B
L OAD CE L L
Gambar 9. Pengujian Load Cell dan Jembatan Wheatsone
Pengujian Rangkaian Pengkondisi sinyal bertujuan untuk mengetahui apakah output yang dihasilkan oleh rangkaian tersebut sudah sesuai dengan yang diinginkan dan menguji kestabilan rangkaian tersebut, pada rangkaian menggunakan variabel resistor sehingga penguatanya perlu diuji apakah terjadi perubahan tahanan pada VR
Pengujian Rangkaian Pengkondisi Sinyal
Gambar 10. Diagram blok pengujian rangkaian.
Pengujian ADC
ADC 0804 diuji terlebih dahulu untuk menentukandapat tidaknya ADC ini digunakan sebagai pengubahanalog menjadi bit-bit digital.
Tabel 1. Hasil pengujian ADC
PENGUJIAN KESELURUHAN SISTEM
Tabel 2 Perhitungan Tingkat Kesalahan (Error) terhadap
pengukuran sebenarnya.
KesimpulanSetelah melakukan perancangan dan pengujianperangkat keras dan perangkat lunak dari ModelTimbangan Digital berbasis mikrokontroler AT89S51, maka penulis dapat menarik kesimpulan sebagai berikut:
1.Masa yang diukur oleh sensor Load Cell dapat diubah menjadi tegangan listrik yang diinginkan dengan menggunakan rangkaian jemnbatan wheastone.
2.Hubungan yang didapat antara beban yang diberikan terhadap ouput pengkondisi sinyal adalah liniear.
3.Adanya tegangan offset masukan yaitu sebesar 0,74mV pada saat tidak ada beban.
4.Dari hasil pengujian rata-rata tingkat kesalahan beban berat yang ditampilkan adalah sebesar 0,81 %.
Saran
Agar sistem yang dibahas oleh penulis lebih bermanfaat, penulis menyampaikan saran-saran sebagai berikut:
1. Untuk dapat menambah kemampuan timbangan terutama dalam mengukur massa yang besar dapat digunakan sensor lain seperti LVDT .
2. Untuk aplikasi lebih lanjut tampilan dapat pula ditunjukan melalui komputer.
3. Untuk memperbaiki sensitivitas timbangan dapat pula digunakan konstruksi timbangan yang lebih mendekati standar industri. Dengan demikian timbangan diharapkan dapat membaca massa benda yang lebih besar.
4. Karena masih tersedianya port yang kosong pada mikrokontroler AT89S51, maka perangkat ini dapat dikembangkan untuk mencatat data beberapa masukan dengan memanfaatkan sisa port yang tersedia.