Uji Coba Rangkaian LM35

UJI COBA RANGKAIAN LM35

 (Laporan Praktikum Intrumentasi)

Oleh

Kelompok 3

1.      Yolanda Seftia Putri   (1614071042)

2.      Ratna Puspita              (1614071046)

3.      Reza Aprilliandi          (1654071004)

4.      Rivaldo                       (1654071014)

 

JURUSAN TEKNIK PERTANIAN

FAKULTAS PERTANIAN

UNIVERSITAS LAMPUNG

BANDAR LAMPUNG

2017

I. PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi dari masa ke masa berkembang cepat terutama dibidang otomasi industri. Perkembangan ini tampak jelas di industri pemabrikan, dimana sebelumnya banyak pekerjaan menggunakan tangan manusia, kemudian beralih menggunakan mesin. Model apapun yang digunakan dalam sistem otomasi pemabrikan sangat tergantung kepada keandalan sistem kendali yang dipakai. Hasil penelitian menunjukan  secanggih apapun sistem kendali yang dipakai akan sangat tergantung kepada sensor maupun transduser yang digunakan.

Sensor merupakan peralatan atau komponen yang mempunyai peranan penting dalam sebuah sistem pengaturan otomatis. Ketepatan dan kesesuaian dalam memilih sebuah sensor akan sangat menentukan kinerja dari sistem pengaturan secara otomatis. Sensor sering digunakan untuk pendeteksian pada saat melakukan pengukuran atau pengendalian. Secara umum berdasarkan fungsi dan penggunaannya sensor dapat dikelompokan menjadi 3 bagian yaitu sensor thermal (panas), sensor mekanis, dan sensor optik (cahaya).

Temperatur merupakan salah satu dari empat besaran dasar yang diakui oleh Sistem Pengukuran Internasional (The International Measuring System). Lord Kelvin pada tahun 1848 mengusulkan skala temperature termodinamika pada suatu titik tetaptriple point, dimana fase padat, cair dan uap berada bersama dalam equilibrium, angka ini adalah 273,16 oK ( derajat Kelvin) yang juga merupakan titik es.

Untuk mengukur suhu pada rentang tertentu harus digunakan suatu komponen. Diantaranya adalah termistor dan IC LM35. Setiap sensor dan komponen-komponen lain pasti memliki karakteristik yang berbeda-beda. Untuk mengetahui system atau prinsip kerja dari senso-sensor ini dan mengetahui karakteristik masing-masing sensor maka dilakukanlah praktikum percobaan  sensor temperatur ini.

1.2. TujuanPercobaan

Adapuntujuandilakukannyapraktikuminiadalah :

a. Mempelajari karakteristik sensor temperatur LM 35 dan thermistor

b. Mampu mengkalibrasi sensor tersebut

c. Memahami perbedaan tanggapan sensor yang sudah linear dengan yang belum   linear tanggapannya

d. Mampu membuat rangkaian yang berfungsi meningkatkan linearisasi tanggapan thermistor sederhana

II.    TINJAUAN PUSTAKA

2.1.Definisi Sensor

Sensor adalah alat untuk mendeteksi/mengukur sesuatu, yang digunakan untuk mengubah variasi mekanis, magnetis, panas, sinar dan kimia menjadi tegangan dan arus listrik. Dalam lingkungan sistem pengendali dan robotika, sensor memberikan kesamaan yang menyerupai mata, pendengaran, hidung, lidah yang kemudian akan diolah oleh kontroler sebagai otaknya.

Dapat pula dikatakan bahwa sensor merupakan jenis tranduser yang digunakan untuk mengubah besaran mekanis, magnetis, panas, sinar, dan kimia menjadi tegangan dan arus listrik.

Sensor adalah suatu peralatan yang berfungsi untuk mendeteksi gejala-gejala atau sinyal-sinyal yang berasal dari perubahan suatu energi seperti energi listrik, energi fisika, energi kimia, energi biologi, energi mekanik dan sebagainya.

Sensor sering juga digunakan untuk pendeteksian pada saat melakukan pengukuran atau pengendalian. Beberapa jenis sensor yang banyak digunakan dalam rangkaian elektronik antara lain sensor cahaya, sensor suhu, dan sensor tekanan.

Sensor dalam teknik pengukuran dan pengaturan secara elektronik berfungsi mengubah besaran fisik (misalnya : temperatur, gaya, kecepatan putaran) menjadi besaran listrik yang proposional. Sensor dalam teknik pengukuran dan pengaturan ini harus memenuhi persyaratan-persyaratan kualitas yakni :

1. Linieritas
Konversi harus benar-benar proposional, jadi karakteristik konversi harus linier.

2. Tidak tergantung temperature

Keluaran konverter tidak boleh tergantung pada temperatur di sekelilingnya, kecuali sensor suhu.

3. Kepekaan

Kepekaan sensor harus dipilih sedemikian, sehingga pada nilai-nilai masukan yang ada dapat diperoleh tegangan listrik keluaran yang cukup besar.

4. Waktu tanggapan

Waktu tanggapan adalah waktu yang diperlukan keluaran sensor untuk mencapai nilai akhirnya pada nilai masukan yang berubah secara mendadak. Sensor harus dapat berubah cepat bila nilai masukan pada sistem tempat sensor tersebut berubah.

5. Batas frekuensi terendah dan tertinggi

Batas-batas tersebut adalah nilai frekuensi masukan periodik terendah dan tertinggi yang masih dapat dikonversi oleh sensor secara benar. Pada kebanyakan aplikasi disyaratkan bahwa frekuensi terendah adalah 0 Hz.

6.  Tabilitas waktu

Untuk nilai masukan (input) tertentu sensor harus dapat memberikan keluaran (output) yang tetap nilainya dalam waktu yang lama.

7.  Histerisis

Gejala histerisis yang ada pada magnetisasi besi dapat pula dijumpai pada sensor. Misalnya, pada suatu temperatur tertentu sebuah sensor dapat memberikan keluaran yang berlainan.

Empat sifat diantara syarat-syarat dia atas, yaitu linieritas, ketergantungan pada temperatur, stabilitas waktu dan histerisis menentukan ketelitian sensor (Candra Robby. 2006).

2.2.Sensor Temperatur

Temperatur merupakan salah satu dari empat besaran dasar yang diakui oleh Sistem Pengukuran Internasional (The International Measuring System). Lord Kelvin pada tahun 1848 mengusulkan skala temperature termodinamika pada suatu titik tetap triple point, dimana fase padat, cair dan uap berada bersama dalam equilibrium, angka ini adalah 273,16 oK ( derajat Kelvin) yang juga merupakan titik es. Skala lain adalah Celcius, Fahrenheit dan Rankine dengan hubungan sebagai berikut:

oF = 9/5 oC + 32  atau

oC = 5/9 (oF-32)  atau

oR = oF + 459,69  

Temperatur adalah kondisi penting dari suatu substrat. Sedangkan  “panas adalah salah satu bentuk energi yang diasosiasikan dengan aktifitas molekul-molekul dari suatu substrat”. Partikel dari suatu substrat diasumsikan selalu bergerak. Pergerakan partikel inilah yang kemudian dirasakan sebagai panas. Sedangkan temperatur adalah ukuran perbandingan dari panas tersebut.

Pergerakan partikel substrat dapat terjadi pada tiga dimensi benda yaitu:

1. Benda padat,

2. Benda cair dan

3. Benda gas (udara)

Aliran kalor substrat pada dimensi padat, cair dan gas dapat terjadi secara :

1. Konduksi, yaitu pengaliran panas melalui  benda padat (penghantar) secara kontak langsung

2. Konveksi, yaitu pengaliran panas melalui media cair secara kontak langsung

3. Radiasi, yaitu pengaliran panas melalui media udara/gas secara kontak tidak langsung

Pada aplikasi pendeteksian atau pengukuran tertentu, dapat dipilih salah satu tipe sensor dengan pertimbangan :

1. Penampilan (Performance)

2. Kehandalan  (Reliable) dan

3. Faktor ekonomis ( Economic)

a.Pemilihan Jenis Sensor Suhu

Hal-hal yang perlu diperhatikan sehubungan dengan pemilihan jenis sensor suhu adalah: (Imas Fatoni,2009).

1.    Level suhu maksimum dan minimum dari suatu substrat yang diukur.

2.    Jangkauan (range) maksimum pengukuran

3.    Konduktivitas kalor dari substrat

4.    Respon waktu perubahan suhu dari substrat

5.    Linieritas sensor

6.    Jangkauan temperatur kerja

Selain dari ketentuan diatas, perlu juga diperhatikan aspek phisik dan kimia dari sensor seperti ketahanan terhadap korosi (karat), ketahanan terhadap guncangan, pengkabelan (instalasi), keamanan dan lain-lain.

b.Tempertur Kerja Sensor

Setiap sensor suhu memiliki temperatur kerja yang berbeda, untuk pengukuran suhu disekitar kamar yaitu antara -35oC sampai 150oC, dapat dipilih sensor NTC, PTC, transistor, dioda dan IC hibrid. Untuk suhu menengah yaitu antara 150oC sampai 700oC, dapat dipilih thermocouple dan RTD. Untuk suhu yang lebih tinggi sampai 1500oC, tidak memungkinkan lagi dipergunakan sensor-sensor kontak langsung, maka teknis pengukurannya dilakukan menggunakan cara radiasi. Untuk pengukuran suhu pada daerah sangat dingin dibawah 65oK =  -208oC ( 0oC = 273,16oK ) dapat digunakan resistor karbon biasa karena pada suhu ini karbon berlaku seperti semikonduktor. Untuk suhu antara 65oK sampai -35oC dapat digunakan kristal silikon dengan kemurnian tinggi sebagai sensor.

2.3.Jenis-jenis Sensor Temperatur

a. Termistor

Termistor atau tahanan thermal adalah alat semikonduktor yang berkelakuan sebagai tahanan dengan koefisien tahanan temperatur yang tinggi, yang biasanya negatif. Umumnya tahanan termistor pada temperatur ruang dapat berkurang 6%  untuk setiap kenaikan temperatur sebesar 1oC. Kepekaan yang tinggi terhadap perubahan temperatur ini membuat termistor sangat sesuai untuk pengukuran, pengontrolan dan kompensasi temperatur secara presisi.

Termistor terbuat dari campuran oksida-oksida logam yang diendapkan seperti: mangan (Mn), nikel (Ni), cobalt (Co), tembaga (Cu), besi (Fe) dan uranium (U). Rangkuman tahanannya adalah dari 0,5  sampai 75  dan tersedia dalam berbagai bentuk dan ukuran. Ukuran paling kecil berbentuk mani-manik (beads) dengan diameter 0,15 mm sampai 1,25 mm, bentuk piringan (disk) atau cincin (washer) dengan ukuran 2,5 mm sampai 25 mm. Cincin-cincin dapat ditumpukan dan di tempatkan secara seri atau paralel guna memperbesar disipasi daya.

Dalam operasinya termistor memanfaatkan perubahan resistivitas terhadap temperatur, dan umumnya nilai tahanannya turun terhadap temperatur secara eksponensial untuk jenis NTC ( Negative Thermal Coeffisien).

Thermistor mempunyai dua macam tipe, yaitu :

1. NTC (Negative Temperature Koefficience)

Thermistor jenis ini memiliki resistansi menurun apabila temperaturnya naik, jika resistansinya berkurang maka temperaturnya bertambah (Fraden, 1996). Thermistor jenis NTC ini dibuat dari campuran antara nikel (Ni), cobalt (Co), magnesium (Mg), besi (Fe) dan tembaga (Cu) (Abisabrina,2010.).

b. IC LM35

LM 35 ialah sensor temperatur paling banyak digunakan untuk praktek, karena selain harganya cukup murah, linearitasnya lumayan bagus.  LM35 tidak membutuhkan kalibrasi eksternal yang menyediakan akurasi  ±¼°C  pada temperatur  ruangan dan ±¾°C pada  kisaran  -55 to +150°C.  LM35  dimaksudkan untuk beroperasi pada -55° hingga +150°C, sedangkan  LM35C pada  -40°C hingga +110°C, dan LM35D pada kisran 0-100°C. LM35D juga tersedia pada paket 8 kaki  dan paket  TO-220. Sensor LM35 umunya akan naik sebesar 10mV setiap kenaikan 1°C (300mV pada 30 °C).

IC LM 35 termasuk kedalam jenis IC sensor. Berbeda dengan jenis sensor suhu lain seperti thermokopel atau RTD (Resistance Temperatur Detector), pada thermokopel pengukuran suhu dihasilkan oleh perbedaan suhu yang timbul antara dua tranduser panas dan dingin yang disambungkan dan dihubungkan dengan referensi. Sedangkan pada RTD (resistance Temperatur Detector), pengukuran suhu didasari pada perubahan nilai hambatan listrikpada logam yang bervariasi dengan nilai yang sebanding antara hambatan listrik pada logam dengan suhu. Jenis IC sensor adalah sensor suhu dengan rangkaian terpadu yang menggunakan chip silicon untuk pengindraannya, dengan konfigurasi output tegangan dean arus yang sangat linear. Karakteristik sensor temperatur LM 35 linear yaitu pada 10mVoC  yaitu setiap perubahan suhu sebesar 1oC maka akan memberikan perubahan pada tegangan keluaran sebesar10mV.

Bentuk fisis dari IC LM 35 terdiri dari 3 kaki yaitu Vs, Vout, dan ground. Kaki Vs merupakan jalur untuk memberikan sumber tegangan dengan batasan 4 Volt sampai 20 Volt, sedangkan kaki Vout merupakan jalur keluar sinyal. Berikut gambar IC LM 35 (Abisabrina,2010.)

III. METODOLOGI PERCOBAAN

3.1.WaktudanTempat

PraktikumInstrumentasi, 15 november 2017 pukul 15.00 diRTEP 2, JurusanTeknikPertanian, FakultasPertanian, Universitas Lampung.

3.2.AlatdanBahan

Dalam praktikum kali ini menggunakan alat dan bahannya yaitu laptop yang sudah memiliki aplikasi arduino, LM35 yang sudah terhubung dengan rangkain.

3.3. Cara Kerja

Adapuncarakerjapraktikuminiadalahsebagaiberikut :

1. Instal terlebih dahulu computer praktikan

2. Pastikan program deteksi alamat register I²C

3. Merangkai I²C pada LCD., letakkan vcc 5 volt dilanjutkan dengan merangkai lm35

4. Menuliskan program

IV. PEMBAHASAN

Sensor suhu LM35 adalah salah satu dari beberapa jenis sensor suhu yang sering digunakan untuk project sistem monitoring suhu/temperatur. Hal ini mungkin cukup beralasan dikarenakan sensor LM35 cukup murah, mudah, dan banyak di pasaran. Karakteristik dari LM35 adalah memiliki sensitivitas suhu sebesar 10mV/°C yaitu setiap kenaikan suhu sebesar 1 °C, maka tegangan keluarannya mengalami kenaikan sebesar 10mV. Itu berarti jika kita melakukan pengukuran menggunakan avometer ke kaki output LM35, misalkan hasil yang kita ukur berupa tegangan 0.35 V,maka itu berarti bernilai 35 °C jika diubah ke Celcius. Jangkauan suhu yang dapat diukur oleh LM35 berupa tegangan keluaran dengan range -0.55 – 1.5 volt berarti -55 °C – 150 °C.  Batas maksimum suhu yang dapat diukur oleh LM35 sebesar 150 °C = 1.5 volt. Untuk lebih jelasnya silahkan buka di datasheet LM35di sini.

LM35 terdiri dari 3 pin yaitu vcc, gnd, dan sinyal output seperti gambar di bawah ini :

pinout LM35

Sensor suhu LM35 adalah komponen elektronika yang memiliki fungsi untuk mengubah besaran suhu menjadi besaran listrik dalam bentuk tegangan. Sensor Suhu LM35 yang dipakai dalam penelitian ini berupa komponen elektronika elektronika yang diproduksi oleh National Semiconductor. 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 seperti terlihat pada gambar 2.2.
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.

Grafik akurasi LM35 terhadap suhu

Sensor LM35 bekerja dengan mengubah besaran suhu menjadi besaran tegangan. Tegangan ideal yang keluar dari LM35 mempunyai perbandingan 100°C setara dengan 1 volt. Sensor ini mempunyai pemanasan diri (self heating) kurang dari 0,1°C, dapat dioperasikan dengan menggunakan power supply tunggal dan dapat dihubungkan antar muka (interface) rangkaian control yang sangat mudah.
IC LM 35 sebagai sensor suhu yang teliti dan terkemas dalam bentuk Integrated Circuit (IC), dimana output tegangan keluaran sangat linear terhadap perubahan suhu. Sensor ini berfungsi sebagai pegubah dari besaran fisis suhu ke besaran tegangan yang memiliki koefisien sebesar 10 mV /°C yang berarti bahwa kenaikan suhu 1° C maka akan terjadi kenaikan tegangan sebesar 10 mV.

IC LM 35 ini tidak memerlukan pengkalibrasian atau penyetelan dari luar karena ketelitiannya sampai lebih kurang seperempat derajat celcius pada temperature ruang. Jangka sensor mulai dari – 55°C sampai dengan 150°C, IC LM35 penggunaannya sangat mudah, difungsikan sebagai kontrol dari indicator tampilan catu daya terbelah. IC LM 35 dapat dialiri arus 60 μ A dari supplay sehingga panas yang ditimbulkan sendiri sangat rendah kurang dari 0 ° C di dalam suhu ruangan.
Untuk mendeteksi suhu digunakan sebuah sensor suhu LM35 yang dapat dikalibrasikan langsung dalam C (celcius), LM35 ini difungsikan sebagai basic temperature sensor.
​Adapun keistimewaan dari IC LM 35 adalah :
• Kalibrasi dalam satuan derajat celcius.
• Lineritas +10 mV/ º C.
• Akurasi 0,5 º C pada suhu ruang.
• Range +2 º C – 150 º C.
• Dioperasikan pada catu daya 4 V – 30 V.
• Arus yang mengalir kurang dari 60 μA

Dalam protokol jaringan TCP/IP, sebuah port adalah mekanisme yang mengizinkan sebuah komputer untuk mendukung beberapa sesi koneksi dengan komputer lainnya dan program di dalam jaringan. Port dapat mengidentifikasikan aplikasi dan layanan yang menggunakan koneksi di dalam jaringan TCP/IP. Sehingga, port juga mengidentifikasikan sebuah proses tertentu di mana sebuah server dapat memberikan sebuah layanan kepada klien atau bagaimana sebuah klien dapat mengakses sebuah layanan yang ada dalam server. Port dapat dikenali dengan angka 16-Bit (dua byte) yang disebut dengan Port Number dan diklasifikasikan dengan jenis protokol transport apa yang digunakan, ke dalam Port TCP dan Port UDP. Karena memiliki angka 16-bit, maka total maksimum jumlah port untuk setiap protokol transport yang digunakan adalah 65536 buah.

Dilihat dari penomorannya, port UDP dan TCP dibagi menjadi tiga jenis, yakni sebagai berikut:

• Well-known Port: yang pada awalnya berkisar antara 0 hingga 255 tapi kemudian diperlebar untuk mendukung antara 0 hingga 1023. Port number yang termasuk ke dalam well-known port, selalu merepresentasikan layanan jaringan yang sama, dan ditetapkan oleh Internet Assigned Number Authority (IANA). Beberapa di antara port-port yang berada di dalam range Well-known port masih belum ditetapkan dan direservasikan untuk digunakan oleh layanan yang bakal ada di masa depan. Well-known port didefinisikan dalam RFC 1060.
• Registered Port: Merupakan Port-port yang digunakan oleh vendor-vendor komputer atau jaringan yang berbeda untuk mendukung aplikasi dan sistem operasi yang mereka buat. Registered port juga diketahui dan didaftarkan oleh IANA tapi tidak dialokasikan secara permanen, sehingga vendor lainnya dapat menggunakan port number yang sama. Range registered port berkisar dari 1024 hingga 49151 dan beberapa port di antaranya adalah Dynamically Assigned Port.
• Dynamically Assigned Port: merupakan port-port yang ditetapkan oleh sistem operasi atau aplikasi yang digunakan untuk melayani request dari pengguna sesuai dengan kebutuhan. Dynamically Assigned Port berkisar dari 1024 hingga 65536 dan dapat digunakan atau dilepaskan sesuai kebutuhan.

Port	Jenis Port	Keyword	Digunakan oleh
20	TCP, UDP	ftp-data	File Transfer protocol (default data)
21	TCP, UDP	ftp	File Transfer protocol (control),connection dialog
23	TCP, UDP	telnet	telnet
25	TCP, UDP	Smtp	Simple Mail Transfer Protocol  alias = mail
53	TCP, UDP	domain	Domain Name System Server
67	TCP, UDP	Bootpc	DHCP/BOOTP Protocol Server
68	TCP, UDP	Bootpc	DHCP/BOOTP Protocol Server
69	TCP, UDP	Tftp	Trivial File Transfer Protocol
80	TCP, UDP	www	World Wide Web HTTP
110	TCP, UDP	pop3	PostOfficerotocolversion3(POP3);alias=postoffice
123	TCP, UDP	Ntp	Network Time Protocol; alias = ntpd ntp
220	TCP, UDP	imap3	Interactive Mail Access Protocol versi 3

V. KESIMPULAN

Berdasarkan praktikum yang telah dilaksanakan maka dapat dismpulkan bahwa:

1. Sensor suhu LM35 memiliki fungsi untuk mengubah besaran suhu menjadi besaran    listrik dalam bentuk tegangan.

2.  LM 35 adalah IC yang berfungsi sebagai sensor suhu, dimana LM 35 ini memiliki ketelitian yang sangat tinggi

3. Thermistor merupakan komponen semikonduktor yang terbuat dari campuran  oksida-oksida logam yang diendapkan

4. Termistor dapat diklasifikasikan ke dalam dua jenis,yaitu Negative temperature Coefficient (NTC) dan positif Temperetur Coefficient (PTC).

DAFTAR PUSTAKA

Abisabrina. 2010.Cara Menggunakan Multimeter.Erlangga. Jakarta

Candra Robby. 2006. AlatPemantauSuhuRuanganMelalui WebBerbasiskan

Mikrokontroler. JurusanSistemKomputer. UniversitasGunadarma.

Jakarta

Lister. 1998. Mesin dan Pengkajian Listrik.Erlangga. Jakarta.

Parmono Imas Fatoni. 2009. Uji Kelayakan Melalui Karakterisasi Sensor LM35

dengan Perbandingan Tegangan dan Suhu Berbasis Mikrokontroler

atmega8535l.Universitas Negeri Jakarta. Jakarta