Membaca Sensor Suhu (LM35) Menggunakan PLC

Tujuan Eksperimen :

1. Mahasiswa memahami konsep konversi input analog dari sensor LM35 menjadi digital menggunakan PLC
2. Mahasiswa memahami proses scaling pada PLC

Dasar Teori :

Sensor suhu LM35 adalah komponen elektronika yang memiliki fungsi untuk mengubah besaran suhu menjadi besaran listrik dalam bentuk tegangan. LM35 memiliki keakuratan tinggi dan kemudahan perancangan jika dibandingkan dengan sensor suhu yang lain, LM35 juga mempunyai keluaran impedansi yang rendah dan linieritas yang tinggi sehingga dapat dengan mudah dihubungkan dengan rangkaian kendali khusus serta tidak memerlukan penyetelan lanjutan.

Meskipun tegangan sensor ini dapat mencapai 30 volt akan tetapi yang diberikan kesensor adalah sebesar 5 volt, sehingga dapat digunakan dengan catu daya tunggal dengan ketentuan bahwa LM35 hanya membutuhkan arus sebesar 60 µA hal ini berarti LM35 mempunyai kemampuan menghasilkan panas (self-heating) dari sensor yang dapat menyebabkan kesalahan pembacaan yang rendah yaitu kurang dari 0,5 ºC pada suhu 25 ºC

Karakteristik Sensor LM35.

1. Memiliki sensitivitas suhu, dengan faktor skala linier antara tegangan dan suhu 10 mVolt/ºC, sehingga dapat dikalibrasi langsung dalam celcius.
2. Memiliki ketepatan atau akurasi kalibrasi yaitu 0,5ºC pada suhu 25 ºC.
3. Memiliki jangkauan maksimal operasi suhu antara -55 ºC sampai +150 ºC.
4. Bekerja pada tegangan 4 sampai 30 volt.
5. Memiliki arus rendah yaitu kurang dari 60 µA.
6. Memiliki pemanasan sendiri yang rendah (low-heating) yaitu kurang dari 0,1 ºC pada udara diam.
7. Memiliki impedansi keluaran yang rendah yaitu 0,1 W untuk beban 1 mA.
8. Memiliki ketidaklinieran hanya sekitar ± ¼ ºC.

Dalam PLC terdapat berbagai tipe data yang bisa digunakan dalam program. Dapat berupa data biner, BCD, float atau real dan lain sebagainya.

Dalam PLC terdapat berbagai tipe data yang bisa digunakan dalam program. Dapat berupa data biner, BCD, float atau real dan lain sebagainya.

Konversi data biner menjadi BCD dapat digunakan perintah BCD (024).

BCD (024) mengkonversi data biner pada source menjadi BCD dan menampilkan hasilnya pada R atau result. Data source harus berada antara 0000 dan 9999 dalam decimal atau 0000 dan 270F dalam hexadecimal.

Konversi data BCD menjadi data biner dapat digunakan perintah BIN (023).

BIN (023) mengkonversi data BCD pada source menjadi data biner dan menampilkan hasilnya pada R atau result.

Konversi data biner menjadi data float dapat digunakan perintah FLT (452).

FLT (452) mengkonversi data 16 bit signed binary pada source menjadi 32 bit data float dan menampilkan hasilnya pada R atau result. Hanya nilai dalam range -32.768 sampai 32.768 yang dapat ditampung oleh source.

Konversi data float menjadi data biner menggunakan perintah FIX (450).

FIX (450) mengkonversi 32 bit data float pada source menjadi data 16 bit signed binary dan menampilkan hasilnya pada R atau result. Hanya nilai integer atau nilai pokok dari data float saja yang dikonversikan menjadi data biner sedangkan nilai komanya dihilangkan. Nilai pokok harus berada dalam range -32.768 sampai 32.767.

PLC sifatnya mirip dengan mikrokontroller, hanya bisa mengolah data dalam bentuk digital sehingga data input analog harus dikonversikan dahulu ke dalam bentuk data digital. Cara konversinya menggunakan scaling. Scaling dalam PLC memiliki banyak perintah.

Konversi data unsigned binary menjadi data unsigned BCD berdasarkan fungsi linear tertentu menggunakan perintah SCL (194).

SCL (194) mengkonversi data unsigned binary pada source menjadi data unsigned BCD berdasarkan fungsi linear tertentu dan menampilkan hasilnya pada R atau result. Alamat dari word pertama memuat 2 titik koordinat yaitu (As,Ad) dan (Bs,BD). As merupakan nilai minimum inputan sebelum dikonversi. Bs merupakan nilai maksimum inputan sebelum dikonversi. Ad merupakan nilai minimum setelah dikonversi. Bd merupakan nilai maksimum setelah dikonversi.

Konversi data signed binary menjadi data signed BCD berdasarkan fungsi linear tertentu menggunakan perintah SCL2 (486).

SCL2 (486) mengkonversi data signed binary pada source menjadi data signed BCD berdasarkan fungsi linear tertentu dan menampilkan hasilnya pada R atau result. Dalam menentukan fungsi linearnya parameter pertama P1 merupakan tempat untuk menentukan offset, parameter kedua P1+1 merupakan tempat rentang nilai input (delta X), dan parameter ketiga P1+2 merupakan tempat rentang nilai output (delta Y).

Konversi data signed BCD menjadi data signed binary berdasarkan fungsi linear tertentu menggunakan perintah SCL3 (487).

SCL3 mengkonversi data signed BCD pada source menjadi data signed binary berdasarkan fungsi linear tertentu dan menampilkan hasilnya pada R atau result. Dalam menentukan fungsi linearnya parameter pertama P1, parameter kedua P1+1, parameter ketiga P1+2 hampir sama dengan SCL2 beda input dan output saja. Namun pada SCL3 bisa ditambahkan parameter keempat P1+3 untuk menentukan nilai maksimum konversi dan parameter kelima P1+4 untuk menentukan nilai minimum konversi.

Instruksi MOV juga sangat penting dalam proses konversi bilangan ini.

Instruksi MOV (021) ini berfungsi untuk memindahkan data pada source ke alamat tujuan.

Ladder Diagram :

 

 

Hasil dan Pembahasan :

Pada eksperimen kali ini dibuat program untuk membaca inputan dari sensor analog LM35 kemudian diubah ke dalam bentuk data digital BCD. Namun nilai bacaannya dikembalikan lagi dari BCD ke dalam bentuk voltase. Karakteristik dari bacaan sensor LM35 yaitu semakin panas suhunya maka nilai binary juga akan semakin naik. Nilai bacaan binary sebanding dengan perubahan suhunya.

Dalam menyelesaikan kasus ini, dapat digunakan program yang sama seperti sebelumnya ketika membaca inputan analog dari potensiometer. Pada program itu digunkan perintah SCL2 untuk mengkonversi bacaan analog dari sensor. Outputnya akan ditampilkan pada alamat D200 dalam bentuk data signed BCD. Alamat parameternya dimulai dari D30. Kemudian dibuat fungsi linear dari scalingnya dimulai dari parameter 1. Parameter 1 untuk menetukan offset dan terletak pada alamat D30. Pada alamat D30 dimasukkan nilai 0 sebagai nilai offset. Kemudian parameter kedua untuk menentukan rentang nilai input (delta X). Parameter kedua ini otomatis terletak pada alamat D31. Pada alamat D31 ini ditentukan nilainya 6000 dalam bentuk data signed biner. Karena nilai offsetnya di 0 maka nilai maksimum data biner inputnya adalah 6000. Kemudian parameter ketiga untuk menentukan rentang nilai output (delta Y). Parameter ketiga ini juga otomatis terletak pada alamat D32. Pada alamat D32 ditentukan nilainya 10 dalam bentuk data signed BCD. Karena nilai offsetnya berada di 0 maka nilai output maksimalnya adalah 10.

Data output pada SCL2 ini menjadi data input atau source dari SCL3 dengan alamat D200. SCL3 ini akan mengkonversikan data signed BCD menjadi data signed binary dengan nilai fungsi linear scaling yang berbeda. Scaling pada SCL3 digunakan untuk menampilkan nilai output berupa voltase dengan rentang dari 0 sampai 5 volt. Outputnya ditampilkan pada alamat D201 dalam bentuk data signed binary. Pada SCL3 terdapat 5 parameter yang bisa diubah dan divariasikan. Parameter 1 sampai 3 hampir sama seperti SCL2, parameter keempat untuk menentukan nilai maksimum konversi dan parameter kelima untuk menentukan nilai minimum konversi. Parameter 4 terletak pada alamat D103. Pada alamat D103 ditentukan nilai maksimum konversinya yaitu 10 walaupun ditulis dalam bentuk BCD tetap yang dipakai bentuk signed binarinya. Parameter 5 terletak pada alamat D104. Pada alamat D104 ditentukan nilai minimum konversinya yaitu 0 walaupun ditulis dalam bentuk BCD tetap yang dipakai bentuk signed binarinya. Parameter 1 untuk menentukan offset dan terletak pada alamat D100. Pada alamat D100 dimasukkan nilai 0 sebagai nilai offset. Kemudian parameter kedua untuk menentukan rentang nilai input (delta X). Parameter kedua ini otomatis terletak pada alamat D101. Pada alamat D101 ditentukan nilainya 10 dalam bentuk data signed BCD. Karena nilai offset di set 0 maka nilai maksimum dari inputan signed BCD adalah 10. Kemudian parameter ketiga untuk menentukan rentang nilai output (delta Y). Parameter ketiga ini juga otomatis terletak pada alamat D102. Pada alamat D102 ditentukan nilainya 5 dalam bentuk data signed binary, walaupun ditulis dalam bentuk data BCD tetap secara otomatis dimasukkan dalam bentuk binarinya. Karena nilai offsetnya berada di 0 maka nilai output maksimalnya adalah 5. Nilai ini akan merujuk ke nilai maksimum 5 volt dan nilai 0 akan merujuk ke nilai minimum 0 volt. Nilai ini masih dalam bentuk signed biner. Kemudian digunakan perintah FLT untuk mengubah nilai signed binary menjadi data real (float). Output SCL3 pada alamat D201 menjadi input source dengan alamat yang sama pada FLT. Hasil output dari proses konversi ini ditampilkan pada alamat D202. Hasil simulasinya sebagai berikut.

1. Ketika berada di nilai minimum

  

2. Ketika berada di nilai maksimum

 

Tidak ada proses scaling yang fungsi linearnya terdiri dari titik data floating sehingga harus dikonversi terpisah dari sistem scaling tersebut.

Kesimpulan :

Sensor suhu memiliki karakteristik nilai bacaan binary sebanding dengan perubahan suhu. Semakin tinggi suhunya maka bacaan binary juga semakin naik.

Sistem scaling terbagi menjadi tiga yaitu SCL, SCL2, SCL3. Namun tidak ada proses scaling tersebut yang berupa data floating, umumnya berupa data unsigned BCD atau unsigned binary dan data signed BCD atau signed binary.

PLC memiliki berbagai macam tipe data seperti data biner baik unsigned maupun signed, data BCD baik unsigned maupun signed, data float dan lain sebagainya. Masing-masingnya memiliki perintah konversi khusus.

Referensi :

http://jagootomasi.com/belajar-plc-tentang-konversi-data/