PLATOGEOSAINS | Eksperimen Mikrokontroler 1

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.

Rangkaian eksperimen:

Gambar 1

Pada rangkaian tersebut, VR2 (

Emitting Diode) menyala. LED berfungsi sebagai indikator level tegangan

Hasil eksperimen:

Tabel 1 Kondisi maksimum

No. Vs (V) Vref (V) V1 18.14 2.44 2 18.15 1.18 3 18.14 2.70 4 18.15 18.13 18.005 18.15 0.21 6 18.14 0.03

PLATOGEOSAINS | Eksperimen Mikrokontroler

Gambar 1 Rangkaian komparator analog

(Variable Resistor) tetap dan VR1 diubah-ubah hingga LED (

) menyala. LED berfungsi sebagai indikator level tegangan

Kondisi maksimum

Vin (V) Vout (V) LED 2.43 1.54 padam 1.18 1.46 padam 2.69 1.93 nyala

18.00 1.92 nyala 0.20 1.92 nyala 0.04 1.91 nyala

Akibat VR1

berubah-ubah mengikuti perubahan

Vin. LED menyala

ketika Vref > V

ke-6. Sedangkan LED

(1.46V-1.54V) ketika V

kecuali eksperimen ke

| Eksperimen Mikrokontroler 2

ubah hingga LED (Light

) menyala. LED berfungsi sebagai indikator level tegangan output.

berubah-ubah, Vref

ubah mengikuti perubahan

menyala (1.91V-1.93V)

> Vin, kecuali eksperimen

Sedangkan LED padam

V) ketika Vref = Vin,

eksperimen ke-1.

PLATOGEOSAINS | Eksperimen Mikrokontroler 3

Tabel 2 Kondisi minimum

No. Vs (V) Vref (V) Vin (V) Vout (V) LED

1 17.99 2.37 2.37 1.46 padam 2 18.01 1.09 1.09 1.37 padam 3 18.00 2.62 2.61 1.87 nyala 4 18.01 18.00 17.88 1.86 nyala 5 18.00 0.16 0.17 1.86 nyala 6 18.02 -0.02 -0.01 1.86 nyala

Sama halnya dengan kondisi

maksimum, Vref 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. Vs (V) Vref (V) Vin (V) Vout (V) LED 1 17.98-18.15 3.62-3.70 17.98-18.15 1.26-1.37 padam 2 17.98-18.15 3.62-3.70 4.49-4.461 1.25-1.36 padam 3 18.00-18.16 3.62-3.68 3.58-3.675 1.85-1.93 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 = 1.85V-

1.93V. 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 4

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 ……