Komparator pembanding ADC Analog to Digital Converter

2.9. IC Regulator Lm 7809 dan LM 7805

IC Regulator fungsinya adalah untuk penstabil tegangan. Pada perancangan ini tegangan 12 V yang masuk dari power suplai masuk ke LM 7809 untuk tegangannya diturunkan menjadi 9 V, kemudian tegangan 9 V tersebut dimasukkan kembali ke LM 7805 untuk diturunkan menjadi 5 V stabil. Tegangan 5 V inilah yang menjadi sumber tegangan ke ADC 0804, seperti pada gambar 2.15. Gambar 2.15. Bentuk fisik LM 7809 dan 7805.

2.10. Komparator pembanding

Komparator adalah pembanding yang membandingkan dua tegangan dan menyatakan mana yang lebih besar dari tegangan tersebut. Gambar 2.16. memuta diagram blok dasar suatu pembanding. Bila tegangan masukan A lebih besar dari tegangan masukan B, maka pembanding memberikan keluaran logis 1. Bila tegangan pada masukan B lebih besar dari masukan A, maka keluarannya adalah logis 0. Ini dituliskan A B = 1 dan A B = 0 . Universitas Sumatera Utara Komparator A B Vout Vout Verror +Vsat -Vsat Gambar 2.16. Blok diagram suatu pembanding tegangan. Komponen terpenting dari pembanding adalah op amp. Gambar 2.17. meringkaskan gerakan tersebut. Tegangan kesalahan positif mendorong output ke +Vsat, harga positif maksimum dari tegangan output. Tegangan kesalahan negatif menimbulkan tegangan output –Vsat. Gambar 2.17. Tegangan kesalahan V error dari pembanding.

2.11. ADC Analog to Digital Converter

ADC Analog to Digital Conveter 0804 merupakan suatu alat yang dapat mengubah besaran analog menjadi besaran digital. Dalam fungsinya ada beberapa jenis ADC yang masing-masing mempunyai kelebihan, berdasarkan pada metode pengubahan isyarat analog kedigital ADC dibedakan menjadi : 1. Metode Pencacah Counting 2. Metode Pengubahan jenis Simultan 3. Metode Pengubahan jenis Kontinu 4. Metode Pendekatan Berturutan Successive Aproximation SAR Universitas Sumatera Utara Untuk menentukan jenis ADC yang digunakan dalam sistem akuisisi data ada beberapa hal yang perlu diperhatikan yaitu : 1. Kecepatan konversi 2. Resolusi 3. Rentang masukan analog maksimum 4. Jumlah kanal masukan Pemilihan ADC umumnya ditentukan oleh metode yang digunakan untuk konversi data, sedangkan Rentang tegangan masukan analog maksimum adalah watak untai ADC ang digunakan sehingga masukan analog yang akan dimasukkan ke ADC tersebut terlebih dahulu harus disesuaikan dengan tegangan analog maksmal yang diizinkan. Resolusi ADC berkaitan dengan cacah bit dan rentang tegangan pada masukan analog. Dengan pertimbangan diatas penulis sengaja memilih ADC 0804 sebagai Konverter AD . ADC 0804 adalah suatu IC CMOS pengubah analog ke digital 8-bit dengan satu kanal masukan seperti pada gambar 2.16. dibawah ini. Gambar 2.18. IC ADC 0804. Universitas Sumatera Utara Deskripsi Fungsi Pin ADC 0804 1. Pin WR Write, pulsa high pada input write maka ADC akan melakukan konversi data, tegangan analog menjadi data digital. Pin WR dihubungkan dengan pin INTR. Setelah selesai konversi pin INTR akan memberi pulsa low pada pin WR 2. Pin INTR Interrupt, bila konversi data analog menjadi digital telah selesai maka pin INTR akan mengeluarkan pulsa low ke pin WR. Perangkat ADC dapat diopersikan dalam mode free running dengan menghubungkan pin INT ke input WR. 3. Pin CS Chip select, 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. 4. Pin RD Read, agar data ADC data dapat dibaca oleh sistem mikroprosessor maka pin RD harus diberi logika low. 5. Pin 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. 6. Pin Vref, tegangan referensi dapat diatur sesuai dengan input tegangn pada Vin + dan Vin -, Vref = Vin 2. Vresolusi = Vin max 255. Universitas Sumatera Utara 110 100 111 011 101 110 011 010 101 100 011 010 001 111 000 ½ V ¾ V ¼ V 78 V 58 V 38 V 18 V 78 V ¾ V 58 V ½ V 38 V ¼ V 18 V 0 V 7. Pin 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. ADC jenis pendekatan berturut-turut membandingkan masukan analog terhadap sebuah tegangan referensi DAC yang berulang-ulang menjadi dua bagian. Proses ini dijelaskan pada gambar 2.19. dimana sebuah bilangan biner tiga angka 100 yang menyatakan tegangan penuh sumber referensi, dibagi menjadi dua bagian bilangan biner 100 menyatakan ½ V. Perbandingan antara tegangan referensi ini ½ V terhadap masukan analog dilakukan. Jika hasil perbandingan menunjukkan bahwa pendekatan pertama ini terlalu kecil ½ V adalah terlalu kecil dari pada masukan analog, maka perbandingan berikutnya akan dilakukan terhadap ¾ V bilangan biner 110. Jika perbandingan menunjukkan bahwa perkiraan pertama terlalu besar ½ V lebih besar dari pada masukan analog, maka pembanding berikutnya dilakukan terhadap ¼ V bilangan biner 010. Setelah tiga pendekatan berturut-turut, bilangan digital dipisahkan. Gambar 2.19. Operasi pengubah AD jenis pendekatan berturut-turut. Universitas Sumatera Utara Metoda pendekatan berturut-turut sedikit lebih rumit dari pada metoda yang lain, karena dia memerlukan sebuah register pengontrol khusus untuk membuka pulsa-pulsa ke bit pertama, kemudian ke bit kedua dan seterusnya. Akan tetapi biaya tambahan untuk register pengontrol ini adalah kecil, sehingga pengubah dapat menengani sinyal-sinyal kontinu dan tidak kontinu dengan resolusi yang besar dan kecil pada kecepatan dan biaya yang sedang. Diagram balok yang dasar diperlihatkan pada gambar 2.20. Pengubah ini menggunakan sebuah register pengontrol digital yang mampu membuka masukan 1 dan masukan 0 ; sebuah pengubah digital ke analog beserta sumber daya referensi; sebuah rangkaian pembanding, sebuah loop pengontrol waktu, dan register distribusi. Register distribusi menyerupai sebuah pencacah melingkar ring counter dengan sebuah angka 1 yang bersirkulasi didalamnya menentukan langkah mana yang berlangsung. Pada permulaan siklus pengubahan, SAR dibuat ”set” dengan angka 1 didalam bit yang paling berarti MSB-most significant bit dan 0 didalam semua bit yang kurang berarti. Dengan demikian register distribusi mencatat bahwa siklus telah dimulai dan bahwa proses adalah dalam fasa membaca 100..., menyebabkan suatu tegangan keluaran pada bagian pengubah digital ke analog sebesar setengah dari tegangan referensi. Pada saat yang sama, sebuah pulsa memasuki susunan pengatur waktu keterlambatan. Sementara pengubah DA dan pembanding telah diam, pulsa yang terlambat ini dimasukkan ke gerbang bersama keluaran pembanding. Bila bit paling berarti dibuat ”set” di dalam register pengontrol melalui tindakan pengatur waktu, bit paling berarti bisa tetap dalam Universitas Sumatera Utara Keterlambatan waktu Flip-flop pemulai dan menghentikan SAR Pengubah digital ke analog Sumber referensi C Mulai Set MSB Akhir pengubahan Keluaran digital Masukan analog keadaan 1 ataupun kembali ke keadaan 0, bergantung pada keluaran pembanding. Angka tunggal 1 di dalam register distribusi digeser keposisi berikutnya dan mengawasi jumlah perbandingan yang dilakukan. Gambar 2.20.Diagram balok sederhana untuk AD jenis pendekatan berturut-turut. Prosedur ini berulang mengikuti diagram gambar 2.17. sampai pendekatan akhir telah dikoreksi dan register distribusi menunjukkan akhir pengubahan. Di dalam sistem ini sinkronisasi tidak dibutuhkan karena pembanding hanya mengontrol satu flip-flop pada satu waktu. Pada pengubah jenis pendekatan berturut-turut, keluaran digital berhubungan dengan suatu nilai yang telah dimiliki oleh masukan analog selama pengubahan. Jadi waktu celah sama dengan waktu pengubahan total. Waktu celah pengubahan ini dapat dikurangi dengan menggunakan teknik redundansi atau sebuah rangkaian cuplik dan tahan sample and hold circuit.

2.12. Intensitas Cahaya