Laboratorium Teknik Elektro | i
DAFTAR ISI
DAFTAR ISI ... i
KEPEMILIKAN DAN PENGESAHAN ... iii
UNIT I. KETIDAKPASTIAN PENGUKURAN ... 1
UNIT II. APLIKASI OP-AMP 1 ... 7
UNIT III. APLIKASI OP-AMP PENGUAT TAK MEMBALIK ... 12
UNIT IV. APLIKASI OP-AMP 2 ... 15
UNIT V. APLIKASI OP-AMP INTEGRATOR ... 19
UNIT VI. APLIKASI OP-AMP INTEGRATOR DIFERENSIATOR ... 21
Laboratorium Teknik Elektro | iii
KEPEMILIKAN DAN PENGESAHAN
Nama Hari
Ttd
No. Mahasiswa Jam
KEGIATAN PRAKTIKUM
PENYERAHAN LAPORAN
No Tanggal Unit Nama & Paraf SPV/Asisten Kumpul Laporan Unit Tanggal Nama & Paraf SPV/Asisten 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Laboratorium Teknik Elektro | 1
UNIT I
KETIDAKPASTIAN PENGUKURAN
A. TUJUAN PRAKTIKUM
1. Mengetahui sifat-sifat alat ukur 2. Mengkalibrasi alat ukur
B. ALAT DAN BAHAN 1. Rangkaian percobaan 2. Catu Daya stabil 3. Multimeter
4. Osiloskop dual trace 5. Kabel konektor (Jumper)
C. DASAR TEORI
Pengujian pengukuran seringkali mencakup nilai terukur, yang terletak dekat zona ketidakpastian. Tujuan pengukuran adalah menentukan nilai besaran ukur yang mencakup spesifikasi besaran ukur, metode pengukuran dan prosedur pengkuran.
Secara umum, hasil pengukuran hanya merupakan taksiran atau pendekatan nilai besaran ukur. Oleh karena itu hasil tersebut hanya lengkap bila disertai dengan pernyataan ketidakpastian dari taksiran tersebut.
Ketidakpastian adalah ukuran sebaran yang secara beralasan dapat dikaitkan dengan nilai terukur. Yang memberikan rentang terpusat pada nilai terukur, dimana didalamnya terletak nilai benar dengan tingkat kepercayaan tertentu.
Beberapa sumber ketidakpastian pengukuran: 1. definisi besaran ukur yang tidak lengkap
2. pengambilan sampel yang diukur bisa jadi tidak mewakili besaran ukur yang didifinisikan.
3. bias personil dalam membaca peralatan analog 4. resolusi atau ambang diskriminasi peralatan
5. nilai yang diberikan pada standar pengukuran atau bahan acuan
6. variasi pengamatan berulang terhadap besaran ukur dalam kondisi yang tampak sama
Laboratorium Teknik Elektro | 2 Klafisifikasi komponen ketidakpastian
Secara umum ketidakpastian pengukuran terdiri dari beberapa komponen yang dapat diklasifikasikan menurut metode yang digunakan untuk menaksir numeriknya.
1. Tipe A, yang dievaluasi dengan analisa statistik dari serangkaian pengamatan. 2. Tipe B, yang dievaluasi dengan cara selain analisis statistik, tapi didasarkan
kepada “scientific jugement” dengan menggunakan informasi: a. Data pengukuran sebelumnya,
b. Pengalaman dan pengetahuan, c. Spesifikasi pabrik,
d. Data kalibrasi/laporan kalibrasi, e. Ketidakpastian dari data acuan/ buku
Dalam praktikum kali ini kita akan mencoba menghitung ketidakpastian pengukuran dengan Tipe A.
Evaluasi ketidakpastian baku Tipe A
Bila pengukuran dilakukan berulang kali, nilai rata-rata dan simpangan bakunya dapat dihitung. Simpangan baku menggambarkan sebaran nilai yang dapat digunakan untuk mewakili seluruh populasi dari nilai terukur.
Dalam sebagaian besar kasus, taksiran terbaik yang tersedia dari nilai haapan terhadap suatu besaran yang bervariasi secara acak, yang diperoleh dari n pengamatan berulang yang saling bebas dalam kondisi pengukuran yang sama adalah nilai rata-rata dari hasil n pengamatan:
nx
in
x
11
Simpangan baku adalah suatu taksiran sebaran populasi dimana n nilai tersebut diambil, yaitu: 1 ) ( ) ( 1 2
n x x x s n i i iSetelah melakukan satu kali n pengamatan berulang, kemudian dilakukan pengamatan kedua dari n pengamatan berulang maka nilai rata-rata dapat dihitung lagi. Kemungkinan akan terjadi sedikit perbedaan rata-rata dari n pengamatan kedua dari
Laboratorium Teknik Elektro | 3
rata-rata pengamatan pertama. Taksiran sebaran dari rata-rata populasi dapat dihitung dari simpangan baku rata-rata eksperimental (ESDM):
𝒔(𝒙) =
𝒔(𝒙
𝒊)
√𝒏
Ketidakpastian baku Tipe A, u(xi) dari suatu besaran yang ditentukan dari n
pengamatan berulang yang saling bebas adalah nilai ESDM:
u(x
i) = s(x)
Laboratorium Teknik Elektro | 4
Lembar Kerja Kalibrasi Tegangan DC
Hasi Kalibrasi
Rentang
(Volt) Frekwensi (Hz) Penunjuk Alat (Volt)
Pembacaan Standard (Volt)
Naik Turun Naik Turun repeability Rara-rata pembacaan 1 1 2 2 Naik turun 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Catatan:
Nilai rata-rata dibulatkan k : Repebility terbesar:
(Repebility = harga mutlak dari selisih pembacaan naik.1 dan pembacaan naik.2 atau pembacaan turun.1 dan pembacaan turun.2) Analisis: ... ... ... ... ... ... Disetujui: Tgl. Diperiksa: Tgl. Dikalibrasi: Tgl.
Laboratorium Teknik Elektro | 5
Lembar Kerja Kalibrasi Tegangan AC
Hasi Kalibrasi
Rentang
(Volt) Frekwensi (Hz) Penunjuk Alat (Volt)
Pembacaan Standard (Volt)
Naik Turun Naik Turun repeability Rara-rata pembacaan 1 1 2 2 Naik turun CT – 6 50 Hz 6 – CT 50 Hz 6 – 6 50 Hz CT – 9 50 Hz 9 - CT 50 Hz 9 - 9 50 Hz CT – 12 50 Hz 12 – CT 50 Hz 12 - 12 50 Hz 6 – 9 50 Hz 9 – 6 50 Hz 6 – 12 50 Hz 12 – 6 50 Hz 9 – 12 50 Hz 12 - 9 50 Hz Catatan:
Nilai rata-rata dibulatkan ke: Repebility terbesar :
(Repebility = harga mutlak dari selisih pembacaan naik.1 dan pembacaan naik.2 atau pembacaan turun.1 dan pembacaan turun.2) Analisis: ... ... ... ... ... ... Disetujui
Laboratorium Teknik Elektro | 6
Lembar Kerja Kalibrasi Tahanan
Hasi Kalibrasi
Rentang
(Ohm) Penunjuk Alat (Ohm)
Pembacaan Standard (Ohm)
Naik Turun Naik Turun repeability Rara-rata pembacaan 1 1 2 2 Naik turun
Catatan:
Nilai rata-rata dibulatkan ke: Repebility terbesar:
(Repebility = harga mutlak dari selisih pembacaan naik.1 dan pembacaan naik.2 atau pembacaan turun.1 dan pembacaan turun.2) Analisis: ... ... ... ... ... ... Disetujui
Laboratorium Teknik Elektro | 7
UNIT II
APLIKASI OP–AMP 1
A. TUJUAN PRAKTIKUM
1. Mengetahui sifat-sifat Op-Amp
2. Merancang rangkaian dengan Op-Amp 3. Menerapkan Op-Amp pada berbagai aplikasi
B. ALAT DAN BAHAN
1. Rangkaian percobaan 2. Catu Daya stabil 3. Multimeter
4. Osiloskop dual trace 5. Kabel konektor (Jumper)
C. DASAR TEORI
Secara teori Operational Amplifier (Op-Amp) atau Penguat Operasi adalah penguat dengan kopling langsung (DC = Direct Coupling) yang memiliki sifat-sifat sebagai berikut:
1. Faktor penguatan tak terhingga (A = )
Artinya perubahan sedikit saja pada masukannya akan menyebabkan perubahan yang besar pada keluarannya. Karena pada penggunaannya tegangan output berhingga dan karena VOA.Vi , sedangkan A = maka V dianggap nol i walaupun V0 0.
2. Tahanan Input Tak Terhingga ( Ri )
Artinya inputnya tak menarik daya dari tingkat sebelumnya (yang diperlukan hanya perubahan tegangan). Karena
i i i
R V
I , bila Ri maka Ii 0 jadi pada input tidak ada arus.
3. Tahanan Output = 0
Artinya tegangan output akan tetap walaupun impedansi beban hamper nol. 4. Bandwith dari DC sampai Tak Terhingga
Penguatan dari DC sampai frekuensi tak terhingga besarnya tetap. 5. Tak ada Drift Tegangan
Laboratorium Teknik Elektro | 8 6. Rise Time = 0
Waktu yang diperlukan untuk mencapai harga puncak pada output sama dengan pada sinyal input.
Mengingat bahwa bahan-bahan yang dipergunakan untuk membuat IC Op-Amp kemampuannya terbatas, maka kenyataannya sebuah Op-Amp tidaklah persis seperti penguat ideal.
Beberapa contoh rangkaian dasar dengan Op-Amp adalah sebagai berikut :
Laboratorium Teknik Elektro | 9
LEMBAR PENGISIAN
A. Gelinciran Nol (Zero Offset)
Ukurlah Tegangan Keluaran:
RESISTOR VAR di putar ke kanan Vo = ………
RESISTOR VAR di putar ke kiri Vo = ………
RESISTOR VAR di putar ke posisi tengah Vo = ………
Apakah output dapat 0 volt? Ya/Tidak
Jelasan : ... ... B. Penguat Membalik + -LM741 3 2 6 7 1 4 5 -5V 100 K 1 3 2 +5V OUT PUT R2 output -Vcc R1 1 K + - LM741 3 2 6 7 1 4 5 Input +Vcc
Laboratorium Teknik Elektro | 10 Penggaruh Perubahan R2
f.in = 1 KHz V.in = 100mVp-p +Vcc = 5Volt -Vcc = 5Volt
R2 (Ohm) V0 (skala) Volts/Div V0 (Volt)
R2 = 1 KΩ R2 = 4K7 Ω R2 = 10 KΩ
Penggaruh Perubahan V.in
f.in = 1 KHz R2 = 10 KΩ +Vcc = 5Volt -Vcc = 5Volt
Gambarkan bentuk gelombang input dan output
V.in = 100mVp-p(sinus) Beda Fase = ... V.in = 300mVp-p(sinus) Beda Fase = ... Vout = ... Volt/div = ... Periode = ... Time/div = ... Vin = ... Volt/div = ... Periode = ... Time/div = ... Vout = ... Volt/div = ... Periode = ... Time/div = ... Vin = ... Volt/div = ... Periode = ... Time/div = ... V.in = 700m Vp-p(sinus) Beda Fase = ... V.in = 1 Vp-p(sinus) Beda Fase = ... Vout = ... Volt/div = ... Periode = ... Time/div = ... Vin = ... Volt/div = ... Periode = ... Time/div = ... Vout = ... Volt/div = ... Periode = ... Time/div = ... Vin = ... Volt/div = ... Periode = ... Time/div = ...
Laboratorium Teknik Elektro | 11 Penggaruh Perubahan Vcc
f.in = 1 KHz R2 = 10 KΩ V.in = 700m Vp-p(sinus)
Gambarkan bentuk gelombang input dan output
+Vcc = 5Volt -Vcc = 5Volt Beda Fase = ... +Vcc = 7Volt -Vcc = 7Volt Beda Fase = ... Vout = ... Volt/div = ... Periode = ... Time/div = ... Vin = ... Volt/div = ... Periode = ... Time/div = ... Vout = ... Volt/div = ... Periode = ... Time/div = ... Vin = ... Volt/div = ... Periode = ... Time/div = ... +Vcc = 9Volt -Vcc = 9Volt Beda Fase = ... +Vcc = 12Volt -Vcc = 12Volt Beda Fase = ... Vout = ... Volt/div = ... Periode = ... Time/div = ... Vin = ... Volt/div = ... Periode = ... Time/div = ... Vout = ... Volt/div = ... Periode = ... Time/div = ... Vin = ... Volt/div = ... Periode = ... Time/div = ... Nama Praktikan: 1. ……….... NIM: ……… 2. ………..…………..… NIM: ……… Acc Asisten Tanggal: ……… Ttd. (……….)
Laboratorium Teknik Elektro | 12
UNIT III
APLIKASI OP-AMP
PENGUAT TAK MEMBALIK
Penggaruh Perubahan R2
f.in = 1 KHz V.in = 100mVp-p +Vcc = 5Volt -Vcc = 5Volt
R2 (Ohm) V0 (skala) Volts/Div V0 (Volt)
R2 = 1 KΩ R2 = 4K7 Ω R2 = 10 KΩ -5V + -LM741 3 2 6 7 1 4 5 +5V Input R2 1K output
Laboratorium Teknik Elektro | 13 Penggaruh Perubahan V.in
f.in = 1 KHz R2 = 10 KΩ +Vcc = 5Volt -Vcc = 5Volt
Gambarkan bentuk gelombang input dan output
V.in = 100mVp-p(sinus) Beda Fase = ... V.in = 300mVp-p(sinus) Beda Fase = ... Vout = ... Volt/div = ... Periode = ... Time/div = ... Vin = ... Volt/div = ... Periode = ... Time/div = ... Vout = ... Volt/div = ... Periode = ... Time/div = ... Vin = ... Volt/div = ... Periode = ... Time/div = ... V.in = 700m Vp-p(sinus) Beda Fase = ... V.in = 1,2 Vp-p(sinus) Beda Fase = ... Vout = ... Volt/div = ... Periode = ... Time/div = ... Vin = ... Volt/div = ... Periode = ... Time/div = ... Vout = ... Volt/div = ... Periode = ... Time/div = ... Vin = ... Volt/div = ... Periode = ... Time/div = ...
Laboratorium Teknik Elektro | 14 Penggaruh Perubahan Vcc
f.in = 1 KHz R2 = 10 KΩ V.in = 1000m Vp-p(sinus)
Gambarkan bentuk gelombang input dan output
+Vcc = 5Volt -Vcc = 5Volt Beda Fase = ... +Vcc = 7Volt -Vcc = 7Volt Beda Fase = ... Vout = ... Volt/div = ... Periode = ... Time/div = ... Vin = ... Volt/div = ... Periode = ... Time/div = ... Vout = ... Volt/div = ... Periode = ... Time/div = ... Vin = ... Volt/div = ... Periode = ... Time/div = ... +Vcc = 9Volt -Vcc = 9Volt Beda Fase = ... +Vcc = 12Volt -Vcc = 12Volt Beda Fase = ... Vout = ... Volt/div = ... Periode = ... Time/div = ... Vin = ... Volt/div = ... Periode = ... Time/div = ... Vout = ... Volt/div = ... Periode = ... Time/div = ... Vin = ... Volt/div = ... Periode = ... Time/div = ... Nama Praktikan: 1. ……….... NIM: ……… 2. ………..…………..… NIM: ……… Acc Asisten Tanggal: ……… Ttd. (……….)
Laboratorium Teknik Elektro | 15
UNIT IV
APLIKASI OP – AMP II
A. TUJUAN PRAKTIKUM
1. Mengetahui sifat-sifat Op-Amp
2. Merancang rangkaian dengan Op-Amp
3. Menerapkan Op-Amp pada berbagai aplikasi lanjut
B. ALAT DAN BAHAN 1. Rangkaian percobaan 2. Catu Daya stabil 3. Multimeter
4. Osiloskop dual trace 5. Kabel konektor (Jumper)
C. DASAR TEORI
Secara teori Operational Amplifier (Op-Amp) atau Penguat Operasi adalah penguat dengan kopling langsung (DC = Direct Coupling) yang memiliki sifat-sifat sebagai berikut:
1. Faktor penguatan tak terhingga (A = )
Artinya perubahan sedikit saja pada masukannya akan menyebabkan perubahan yang besar pada keluarannya. Karena pada penggunaannya tegangan output berhingga dan karena VO A.Vi , sedangkan A = maka V dianggap nol i walaupun V0 0.
2. Tahanan Input Tak Terhingga ( Ri )
Artinya inputnya tak menarik daya dari tingkat sebelumnya (yang diperlukan hanya perubahan tegangan). Karena
i i i
R V
I , bila Ri maka Ii 0 jadi pada input tidak ada arus.
3. Tahanan Output = 0
Artinya tegangan output akan tetap walaupun impedansi beban hamper nol. 4. Bandwith dari DC sampai Tak Terhingga
Penguatan dari DC sampai frekuensi tak terhingga besarnya tetap. 5. Tak ada Drift Tegangan
Laboratorium Teknik Elektro | 16 6. Rise Time = 0
Waktu yang diperlukan untuk mencapai harga puncak pada output sama dengan pada sinyal input.
Mengingat bahwa bahan-bahan yang dipergunakan untuk membuat IC Op-Amp kemampuannya terbatas, maka kenyataannya sebuah Op-Amp tidaklah persis seperti penguat ideal.
Laboratorium Teknik Elektro | 17
LEMBAR PENGISIAN
A. Penguat Diferensial
f.in = 1 KHz V.in = 100mVp-p(sinus)
Gambarkan bentuk gelombang input dan output R1 = 1 KΩ, R2 = 2K2Ω Ra = 1 KΩ, Rb = 2K2Ω Beda Fase = ... R1 = 1 KΩ, R2 = 2K2Ω Ra = 2K2Ω, Rb = 4K7Ω Beda Fase = ... Vout = ... Volt/div = ... Periode = ... Time/div = ... Vin = ... Volt/div = ... Periode = ... Time/div = ... Vout = ... Volt/div = ... Periode = ... Time/div = ... Vin = ... Volt/div = ... Periode = ... Time/div = ... R1 = 1 KΩ, R2 = 2K2Ω Ra = 1 KΩ, Rb = 1 KΩ . Beda Fase = ... R1 = 1 KΩ, R2 = 2K2Ω Ra = 1 KΩ, Rb = 4K7Ω . Beda Fase = ... Vout = ... Volt/div = ... Periode = ... Time/div = ... Vin = ... Volt/div = ... Periode = ... Time/div = ... Vout = ... Volt/div = ... Periode = ... Time/div = ... Vin = ... Volt/div = ... Periode = ... Time/div = ... R2 Input 2 Rb output R1 Input 1 +5V + - LM741 3 2 6 7 1 4 5 -5V Ra
Laboratorium Teknik Elektro | 18 Dengan input tegangan DC, Vin1 = 5V dan Vin2 = 5V (dc)
R1 = 1 KΩ, R2 = 2K2Ω Ra = 1 KΩ, Rb = 2K2Ω . Beda Fase = ... R1 = 1 KΩ, R2 = 2K2Ω Ra = 1 KΩ, Rb = 4K7Ω . Beda Fase = ... Vout = ... Volt/div = ... Periode = ... Time/div = ... Vin = ... Volt/div = ... Periode = ... Time/div = ... Vout = ... Volt/div = ... Periode = ... Time/div = ... Vin = ... Volt/div = ... Periode = ... Time/div = ...
Laboratorium Teknik Elektro | 19
UNIT V
APLIKASI OP-AMP
INTEGRATOR
f.in = 100 Hz V.in = 900mVp-p…(sinus)
Gambarkan bentuk gelombang input dan output R2 = 1 KΩ Beda Fase = ... R2 = 10 KΩ Beda Fase = ... Vout = ... Volt/div = ... Periode = ... Time/div = ... Vin = ... Volt/div = ... Periode = ... Time/div = ... Vout = ... Volt/div = ... Periode = ... Time/div = ... Vin = ... Volt/div = ... Periode = ... Time/div = ... R2 = 4K7 Ω . Beda Fase = ... R2 = 47 KΩ Beda Fase = ... Vout = ... Volt/div = ... Periode = ... Time/div = ... Vin = ... Volt/div = ... Periode = ... Time/div = ... Vout = ... Volt/div = ... Periode = ... Time/div = ... Vin = ... Volt/div = ... Periode = ... Time/div = ...
f.in = 1 KHz V.in = 2Vp-p…(kotak)
Input 1 C1 50 nF + - LM741 3 2 6 7 1 4 5 R2 1M +5V output R1 -5V
Laboratorium Teknik Elektro | 20 Gambarkan bentuk gelombang input dan output
R2 = 1 KΩ Beda Fase = ... R2 = 10 KΩ Beda Fase = ... Vout = ... Volt/div = ... Periode = ... Time/div = ... Vin = ... Volt/div = ... Periode = ... Time/div = ... Vout = ... Volt/div = ... Periode = ... Time/div = ... Vin = ... Volt/div = ... Periode = ... Time/div = ... R2 = 4K7 Ω Beda Fase = ... R2 = 47 KΩ Beda Fase = ... Vout = ... Volt/div = ... Periode = ... Time/div = ... Vin = ... Volt/div = ... Periode = ... Time/div = ... Vout = ... Volt/div = ... Periode = ... Time/div = ... Vin = ... Volt/div = ... Periode = ... Time/div = ... Nama Praktikan: 1. ……….... NIM: ……… 2. ………..…………..… NIM: ……… Acc Asisten Tanggal: ……… Ttd. (……….)
Laboratorium Teknik Elektro | 21
UNIT VI
APLIKASI OP-AMP
INTEGRATOR DIFERENSIATOR
f.in = 100 Hz V.in = 900m Vp-p…(sinus)
Gambarkan bentuk gelombang input dan output R2 = 1 KΩ Beda Fase = ... R2 = 10 KΩ Beda Fase = ... Vout = ... Volt/div = ... Periode = ... Time/div = ... Vin = ... Volt/div = ... Periode = ... Time/div = ... Vout = ... Volt/div = ... Periode = ... Time/div = ... Vin = ... Volt/div = ... Periode = ... Time/div = ... R2 = 4K7 Ω Beda Fase = ... R2 = 47 KΩ Beda Fase = ... Vout = ... Volt/div = ... Periode = ... Time/div = ... Vin = ... Volt/div = ... Periode = ... Time/div = ... Vout = ... Volt/div = ... Periode = ... Time/div = ... Vin = ... Volt/div = ... Periode = ... Time/div = ... C1 50 nF output R1 Input 1 -5V + - LM741 3 2 6 7 1 4 5 +5V
Laboratorium Teknik Elektro | 22
f.in = 1 KHz V.in = 2 Vp-p…(segitiga)
Gambarkan bentuk gelombang input dan output R2 = 1 KΩ Beda Fase = ... R2 = 10 KΩ Beda Fase = ... Vout = ... Volt/div = ... Periode = ... Time/div = ... Vin = ... Volt/div = ... Periode = ... Time/div = ... Vout = ... Volt/div = ... Periode = ... Time/div = ... Vin = ... Volt/div = ... Periode = ... Time/div = ... R2 = 4K7 Ω Beda Fase = ... R2 = 47 KΩ Beda Fase = ... Vout = ... Volt/div = ... Periode = ... Time/div = ... Vin = ... Volt/div = ... Periode = ... Time/div = ... Vout = ... Volt/div = ... Periode = ... Time/div = ... Vin = ... Volt/div = ... Periode = ... Time/div = ...
Laboratorium Teknik Elektro | 23 Op-Amp Dalam Regulator Tegangan
Vzener = 3V8 V.in = 5 V Rf (Ohm) V0 1 KΩ 1K5 Ω 2 KΩ 4K7 Ω 5 KΩ Vzener = 6V8 V.in = 5 V Rf (Ohm) V0 1 KΩ 1K5 Ω 2 KΩ 4K7 Ω 5 KΩ Nama Praktikan: 1. ……….... NIM: ……… 2. ………..…………..… NIM: ……… Zener + Vdc -5V + - LM741 3 2 6 7 1 4 5 R1 1 k Rs 1 k RF output Acc Asisten Tanggal: ……… Ttd. (……….)
Laboratorium Teknik Elektro | 24
UNIT VII
PENGUKURAN TEMPERATUR MENGGUNAKAN TERMISTOR
A. TUJUAN PERCOBAAN
1. Mengetahui sensor suhu jenis termistor
2. Menggunakan termistor untuk mengukur suhu
3. Mengetahui respon, sensitifitas, linier, presisi dan akurasi
B. ALAT DAN BAHAN 1. Op-amp 741 x 1
2. Resistor 1Kohm x 2, 10Kohm x 2, dan 100ohm x 1 3. NTC x 1 4. Thermometer presisi x 1 5. Solder x 1 6. Butiran es x 1 7. Catudaya x 1 C. DASAR TEORI
Temperature standar yang utama adalah temperature tetap yang diperoleh dari fenomena fisik. Contohnya adalah titik triple dari hydrogen pada suhu 1337,58K, titik triple dari es pada suhu 273,16K dan titik beku dari emas pada suhu 1337,58 K. Titik triple merupakan titik khusus dalam temperatur dengan tekenan permukaan yang mana tiga fasa zat (padat, cair dan gas) berada dalam kondisi lingkungan yang sama. Hal ini telah diterangkan dalam skala temperatur termodinamika mutlak dari kelvin dimana 0K merupakan energi panas minimum.
Dalam ilmu pengetahuan dan teknik, juga dipakai skala temperatur Celcius. Suhu 0 oC
merupakan titik beku dan 100 oC merupakan titik didih air pada tekanan standar. Titik
triple air pada tekanan terendah (6,11 mbar atau 4,58 mm hg). Titik beku air adlah 273,15 K, dan untuk mengkonversi dari celcius ke kelvin dengan menambah 273,15.
Laboratorium Teknik Elektro | 25 Transduser temperatur
Salah satu dari tranduser temperatur non listrik yang umum adalah termometer mercury atau alkohol. Jenis termometer ini terdiri dari suatu gelombung berisikan cairan yang dihubungkan pada tabung kapiler. Perubahan isi ini akan dikonversikan menjadi panjang tabung kapiler. Trnaduser temperatur lain yang merupakan tranduser listrik adalah platinum resistance thermometer, thermocople, dan termistor.
Termistor
Termistor untuk pengukuran temperatur terdiri dari sepotong oksida mental yang menghasilkan penurunan resistansi listrik akibat dari naiknya temperatur. Dalam semikonduktor, jika temperatur dinaikan, maka beberapa elektron akan bergerak dari pita valensi ke pita konduktif sehingga konduktifitas listrik akan naik. Konduktivitas listrik ini telah diterangkan melalui mekanisme Boltzman, yang mana jumlah dari elektron dalam pita konduksi bergantung pada temperatur e(-E/kT), dimana E merupakan
celah pita, sekitar 0,3eV dan k adalah konstanta Boltzmann sama dengan 8,61709 x 10-5
eV/K. Resistansi merupakan kebalikan dari konduktivitas, resistansi akan sebanding dengan e(+E/kT) = e(35000/T).
Hubungan antara resistansi R dan temperatur T diberikan oleh:
𝑹(𝑻) = 𝑹(𝑻𝒐)𝒆
[𝜷(𝟏𝑻− 𝟏 𝑻𝒐)]Dimana T dalam derajat Kelvin, To adalah temperatur refernsi, dan adalah koefisien temperatur dari bahan. Persamaan di atas terlihat bahwa resistansi menurun secara eksponensial. Hal ini sebagai akibat naiknya konsentrasi elektron dalam pita konduksi karena naiknya temperatur. Deskripsi yang lebih akurat diberikan oleh persamaan:
𝟏
𝑻
= 𝑨 + 𝑩(𝐥𝐧 𝑹) + 𝑪(𝒍𝒏 𝑹)
𝟑
Dimana A, B, dan C adalah konstanta empiris yang diperoleh melalui data pengukuran. Karena persamaan tersebut linier untuk A, B, dan C maka teknik fitting least-squares dapat kita pakai. Sebagai aproksimasi awal, AlnR0 /T0 dan B. Dengan
mengabaikan harga (lnR)3, hubungan antara 1/T dan ln R untuk termistor terlihat seperti
Laboratorium Teknik Elektro | 26 Ln Ro Slope Ln R(T) 1/T 1/To
Gambar 1. Hubungan antara 1/T dan ln R untuk termistor, setelah mengabaikan (ln R)3
Konstanta disipasi adalah daya yang diperlukan untuk menaikan temperatur 1 oC diatas
media di sekitarnya. Untuk termistor yang ditempatkan pada minyak, konstanta disipasinya sekitar 10 mW/ oC. Hal ini penting untuk diketahui karena arus yang melalui
termistor harus dijaga cukup kecil sehingga pemanasan joule tidak mempengaruhi pengukuran temperatur. Untuk dipakia dalam pengukuran temperatur, termistor digunakan rangkaian jembatan seperti gambar 2
THER MIS TOR 10 0K 5K + -5K VCC GND
Gambar 2. Jembatan whiteton
Persamaan dari rangkaian gambar 2 adalah:
Thermistor x 5K = Potensiometer(100K) x 5K
Dari keluaran gambar 2, akan dikuatkan dengan rangkaian penguat diferensial seperti gambar 3.
Laboratorium Teknik Elektro | 27 Gambar 3. Rangkaian penguat deferensial
Persamaan dari rangkaian gambar 3 adalah
D. LANGKAH PERCOBAAN
1. MENENTUKAN KARAKTERISTIK TERMISTOR
0 + 0 + THERMISTOR 100 ohm PSA 5 V THERMOMETER
a. Atur sedemikian rupa sehingga badan thermistor dan termometer sangat berdekatan agar mendapat akses panas dari solder
b. Catat suhu mula mula dan nilai pembacaan voltmeter.
c. Hangatkan termistor dan catat suhu beserta perubahan tegangan pada voltmeter sesuai tugas pengamatan.
d. Sketsalah grafik perubahan suhu terhadap perubahan tegangan.
e. Dengan menggunakan teknik fitting least-squares buatlah rumus antara perbandingan suhu dengan tegangan.
+ - LM741 3 2 6 7 1 4 5 +5V output 10K 1K Input 2 Input 1 -5V 1K 10K
Laboratorium Teknik Elektro | 28
2. RANGKAIAN TERMISTOR DENGAN JEMBATAN
THER MIS TOR 10 0K 5K + -5K VCC GND
a. Atur sedemikian rupa sehingga badan thermistor dan termometer sangat berdekatan agar mendapat akses panas dari solder
b. Catat suhu mula mula dan nilai pembacaan voltmeter.
c. Hangatkan termistor dan catat suhu beserta perubahan tegangan pada voltmeter sesuai tugas pengamatan.
d. Sketsalah grafik perubahan suhu terhadap perubahan tegangan.
e. Dengan menggunakan teknik fitting least-squares buatlah rumus antara perbandingan suhu dengan tegangan.
3. RANGKAIAN TERMISTOR DENGAN PENGUATAN
a. Atur sedemikian rupa sehingga badan thermistor dan termometer sangat berdekatan agar mendapat akses panas dari solder
b. Keluaran dari jembatan whiteton, hubungkan ke penguat deferensial.
+ - LM741 3 2 6 7 1 4 5 +5V output 10K 1K Input 2 Input 1 -5V 1K 10K
Laboratorium Teknik Elektro | 29
c. Catat suhu mula mula dan nilai pembacaan voltmeter pada output jembatan dan pengutan deffernsial.
d. Hangatkan termistor dan catat suhu beserta perubahan tegangan pada output jembatan dan pengutan deffernsial sesuai tugas pengamatan.
e. Sketsalah grafik perubahan suhu terhadap perubahan tegangan.
f. Dengan menggunakan teknik fitting least-squares buatlah rumus antara perbandingan suhu dengan tegangan.
Laboratorium Teknik Elektro | 30
LEMBAR PENGISIAN
1. MENENTUKAN KARAKTERISTIK TERMISTOR
No Suhu Terukur VO 1 35 2 40 3 45 4 50 5 55 6 60 7 65 8 70 9 75 10 80
2. RANGKAIAN TERMISTOR DENGAN JEMBATAN
No Suhu Terukur VO 1 35 2 40 3 45 4 50 5 55 6 60 7 65 8 70 9 75 10 80
Laboratorium Teknik Elektro | 31
3. RANGKAIAN TERMISTOR DENGAN PENGUATAN
No Suhu Terukur VO Voutput Penguat
1 35 2 40 3 45 4 50 5 55 6 60 7 65 8 70 9 75 10 80 Nama Praktikan: 1. ……….... NIM: ……… 2. ………..…………..… NIM: ……… Acc Asisten Tanggal: ……… Ttd. (……….)
