LAPORAN PRAKTIKUM INSTRUMENTASI KARA TER

LAPORAN PRAKTIKUM

INSTRUMENTASI

KARAKTERISTIK DAN KALIBRASI SENSOR SUHU LM35

Oleh: Nurul Aulia NIM A1H009058

KEMENTERIAN PENDIDIKAN NASIONAL UNIVERSITAS JENDERAL SOEDIRMAN

FAKULTAS PERTANIAN PURWOKERTO

I. PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Sensor suhu adalah alat yang digunakan untuk mengubah besaran panas menjadi besaran listrik yang dapat dengan mudah dianalisis besarnya. Ada beberapa metode yang digunakan untuk membuat sensor ini, salah satunya dengan cara menggunakan material yang berubah hambatannya terhadap arus listrik sesuai dengan suhunya.

Kalibrasi pada umumnya merupakan proses untuk menyesuaikan keluaran atau indikasi dari suatu perangkat pengukuran agar sesuai dengan besaran dari standar yang digunakan dalam akurasi tertentu. Contohnya, termometer dapat dikalibrasi sehingga kesalahan indikasi atau koreksi dapat ditentukan dan disesuaikan (melalui konstanta kalibrasi), sehingga termometer tersebut menunjukan temperatur yang sebenarnya dalam celcius pada titik-titik tertentu di skala.

Setiap sensor membutuhkan uji kalibrasi atau proses verifikasi bahwa suatu akurasi alat ukur sesuai dengan rancangannya. Oleh karena itu karakterisasi sangat diperlukan sehingga dapat mengetahui apakah sensor tersebut layak pakai atau mempunyai tingkat presisi yang tinggi dalam membaca besaran suhu. Sensor suhu LM35 berfungsi untuk mengkonversi besaran suhu yang ditangkap menjadi besaran tegangan. Sensor ini memiliki presisi tinggi, sangat sederhana dengan hanya memiliki buah 3 kaki. Kaki pertama IC LM35 dihubung ke sumber daya, kaki kedua sebagai output dan kaki ketiga dihubung ke ground.

B. Tujuan

II. TINJAUAN PUSTAKA

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 (Imas F P. 2009).

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 .

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. LM35 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 LM35 dapat dialiri arus 60 μ A dari supplay sehingga panas yang ditimbulkan sendiri sangat rendah kurang dari 0 ° C di dalam suhu ruangan.

sehingga saat digunakan nilai baca selalu lebih besar atau lebih kecil dari yang seharusnya sehingga menyumbang apa yang disebut ralat sistematis.

III. METODOLOGI

1. Mengambil satu buah sensor LM35, digambar dan dicatat bentuk fisik serta konfigurasi kaki/pin-nya pada lembar data.

2. Mengambil salah satu unit power supply dan diatur pada tegangan 6 volt (besarnya tegangan keluaran power supply dicatat).

3. Power supply dimatikan dulu dan kabel konektor dipasang sesuai posisi pin LM35 dengan power supply :

- Kaki 1 dengan (+) power supply

- Kaki 2 dengan probe merah multimeter (output)

- Kaki 3 dengan (-) power supply dan probe hitam multimeter. 4. Meletakkan sensor LM35 dan termometer standar dekat dengan sumber panas

(solder). Mengukur dan mencatat besarnya keluaran LM35 dan suhu yang terbaca pada termometer standar sebelum sumber panas dihubungkan ke PLN.

34 170 0,3404 31,5

35 175 0,3407 32

36 180 0,3404 32,5

B. Pembahasan

Praktikum instrumentasi kali ini berjudul Karakteristik dan Kalibrasi Sensor Suhu LM35. Alat-alat yang digunakan diantaranya sensor suhu LM35, termometer standar, multimeter, elemen pemanas (solder), power supply,

stopwatch dan project board. Dibawah ini penjelasan mengenai alat praktikum yaitu :

1. Sensor Suhu LM35

Sensor suhu LM35 merupakan komponen elektronika yang berfungsi untuk mengubah besaran fisis yang berupa suhu menjadi besaran elektris tegangan. Sensor suhu LM35 memiliki parameter bahwa setiap kenaikan 1ºC tegangan keluarannya naik sebesar 10mV dengan batas maksimal keluaran sensor adalah 1,5 V pada suhu 150°C. Misalnya pada perancangan menggunakan sensor suhu LM35 kita tentukan keluaran adc mencapai full scale pada saat suhu 100°C, sehingga saat suhu 100°C tegangan keluaran transduser (10mV/°C x 100°C) = 1V.

Bentuk Fisik sensor Suhu LM35

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 .

2. Termometer Standar

Termometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur suhu (temperatur), ataupun perubahan suhu. Istilah termometer berasal dari bahasa Latin thermo yang berarti panas dan meter yang berarti untuk mengukur. Prinsip kerja termometer ada bermacam-macam, yang paling umum digunakan adalah termometer air raksa. Ada bermacam-macam termometer menurut cara kerjanya yaitu termometer raksa, termokopel, termometer inframerah, termometer galileo, termistor, termometer bimetal mekanik, sensor suhu bandgap silikon, merkuri termo dan termometer alkohol.

Alat ini terdiri dari pipa kapiler yang menggunakan material kaca dengan kandungan Merkuri di ujung bawah. Untuk tujuan pengukuran, pipa ini dibuat sedemikian rupa sehingga hampa udara. Jika temperatur meningkat, Merkuri akan mengembang naik ke arah atas pipa dan memberikan petunjuk tentang suhu di sekitar alat ukur sesuai dengan skala yang telah ditentukan. Skala suhu yang paling banyak dipakai di seluruh dunia adalah Skala Celcius dengan poin 0 untuk titik beku dan poin 100 untuk titik didih.

Prinsip kerja termometer yang digunakan pada praktikum kali ini yaitu termometer air raksa. Ada beberapa keuntungan dan kerugiannya menggunakan termometer ini yaitu :

 Keuntungan

1. Raksa mudah dilihat karena mengkilap.

2. Volume raksa berubah secara teratur ketika terjadi perubahan suhu. 3. Raksa tidak membasahi kaca ketika memuai atau menyusut.

4. Jangkauan suhu raksa cukup lebar dan sesuai untuk pekerjaan laboratoriun (-40 derajat Celcius s/d 350 derajat Celcius)

5. Raksa dapat terpanasi secara merata sehingga menunjukkan suhu cepat dan tepat.

1. Raksa mahal

2. Raksa tidak dapat digunakan untuk mengukur suhu yang sangat rendah (misalnya suhu di kutub utara dan kutub selatan)

3. Raksa termasuk zat berbahaya (sering digunakan “air keras”) sehingga termometer raksa berbahaya jika tabungnya pecah.

3. Multimeter

Multimeter adalah alat pengukur listrik yang sering dikenal sebagai VOM (Volt/Ohm meter) yang dapat mengukur tegangan (voltmeter), hambatan (ohm-meter), maupun arus (amper-meter). Ada dua kategori multimeter: multimeter digital atau DMM (digital multi-meter)(untuk yang baru dan lebih akurat hasil pengukurannya), dan multimeter analog. Masing-masing kategori dapat mengukur listrik AC, maupun listrik DC.

Pengukuran Resistansi Pada Multimeter yaitu :

Memutar saklar pemilih pada posisi Ohm. Selanjutnya memutar saklar pemilih

sekaligus mementukan batas ukur yang dipakai. Untuk mengetes kabel misalnya gunakan batas ukur x1. Untuk mengukur resistor yang tidak diketahui nilainya gunakan batas ukur yang paling besar. Jika nantinya setelah diukur jarum penunjuk hanya bergerak sedikit ke kiri, maka saklar putar dapat ke batas ukur yang lebih kecil lagi.

Menghubung singkatkan kabel hitam dan merah pada multimeter. Mengatur

pengatur nol sehingga jarum penunjuk berada pada tepat nol sebelah kanan skala.

Menghubungkan kabel hitam dan merah secara bebas ke komponen yang akan ditest. Melihat skala apakah jarum bergerak atau tidak. Jika skala perlu dibaca untuk mengetahui resistansi maka bacalah skalanya.

4. Elemen pemanas (solder)

dengan mata solder di ujung yang berbentuk lancip, dan dilengkapi tombol pengatur suhu ukuran tinggi rendahnya panas yang dihasilkan.

Solder merupakan salah-satu perkakas yang utama bagi teknisi, solder berguna untuk memanaskan logam dan melelehkan timah solder. Penyolderan merupakan proses penyambungan dua logam dengan menggunakan logam campuran yang disebut timah solder, secara umum solder dapat dikelompokkan menjadi 2 macam, yaitu (1) solder dengan pemanas gas (2) solder Listrik. Tetapi disini hanya akan dibahas solder listrik saja, sedangkan solder dengan pemanas gas tidak. Solder listrik (selanjutnya disebut solder saja) terdiri atas 3 komponen utama, yaitu (1) Elemen pemanas, (2) Besi solder, dan (3) Gagang.

Elemen pemanas pada solder merupakan komponen yang menentukan tingginya suhu dari solder, tingginya suhu pada elemen pemanas bergantung pada besarnya daya elemen pemanas tersebut yang diukur dalam satuan watt, semakin besar watt-nya maka semain tinggi suhu yang dihasilkan.

Secara umum dibawah ini adalah tahapan penyolderan yang baik dan benar : - Menunggu hingga suhu solder mencapai panas yang cukup.

- Membersihkan seluruh permukaan logam yang akan disolder dari kotoran atau karat

- Memberi flux / pasta solder pada logam yang akan disolder dan pada ujung tip (ujung kepala besi solder)

- Melapisi ujung tip (ujung kepala besi solder) dengan timah, proses ini dikenal dengan istilah Tinning

berkilau. Pada praktikum kali ini, solder didekatkan pada sensor suhu LM35, tetapi tidak menempel pada sensor suhu.

5. Power supply

Power supply adalah rangkaian elektronika yang berfungsi untuk memasok daya ke komponen lain pada perangakat elektronika. Semua komponen elektronika yang ada dalam suatu perangkat elektronika akan memperoleh pasokan daya dari power supply tersebut. Power supply sangat mempunyai peranan yang sangat penting dalam suatu perangkat elektronika. Oleh karena itu, tanpa power supply, maka suatu perangkat elektronika tidak akan dapat bekerja. Adapun tegangan yang umum disediakan oleh power supply adalah +5V, +12V, -5V, -12V.

Besar tegangan keluaran dari Power supply ini juga harus kita sesuaikan dengan kebutuhan tegangan 'beban' atau perangkat elektronika kita. Karena, suatu perangkat elektronika akan dapat bekerja dengan baik jika supply tegangan dan daya kepadanya sama seperti spesifikasi dari komponen elektronika tersebut. (spesifikasi dapat kita lihat di datasheet suatu Komponen).

Rangkaian power supply

Contoh gambar rangkaian Power supply diatas dapat kita ganti dengan kebutuhan kita.

6. Stopwatch

Stopwacth adalah alat yang digunakan untuk mengukur waktu dalam bentuk digital. Pada praktikum instrumentasi stopwatch digunakan untuk mengukur keluaran pada LM35 dan suhu yang terbaca pada termometer standar tiap 5 detik selama 3 menit pada kalibrasi rangkaian LM35.

7. Breadboard atu project board

dengan menghubungkan sejumlah chip dan komponen elektronika lainnya. Cara penggunaan papan ini sangatlah sederhana dan praktis. Dengan menggunakan papan rangkaian ini, kita dapat dengan mudah memasang, merubah, dan memperbaiki suatu rangkaian yang dianggap belum sempurna atau mengalami salah hubung, sehingga kesalahan fatal tidak terjadi. Dengan menggunakan

project board, kita dapat memasang komponen elektronika tidak permanen. Konfigurasi rangkaiannya yaitu :

1. Mengambil project board lalu memasang sensor LM35. Pada sensor suhu LM35 memiliki tiga kaki, anggap saja kaki positif, kaki tengah dan kaki negative.

2. Menempelkan di multimeter yang berwarna merah pada kaki positif tempelkan multimeter berwarna merah dan solder (jangan sampai menempel dengan project board).

3. Pada kaki tengah dipasangkan dengan power supply positif.

4. Pada kaki negative dipasangkan power supply negative dan multimeter yang berwarna hitam.

Sensor memiliki karakteristik sebagai berikut:

LM35 adalah komponen sensor suhu berukuran kecil seperti transistor (TO-92). Komponen yang sangat mudah digunakan ini mampu mengukur suhu hingga 1000 _{Celcius. Dengan tegangan keluaran yang terskala linear dengan suhu}

terukur, yakni 10 milivolt per 10 _{Celcius, maka komponen ini cocok untuk}

aplikasi-aplikasi seperti termometer ruang digital, mesin pasteurisasi, atau termometer badan digital.

LM35 dapat disuplai dengan tegangan mulai 4V-30V DC dengan arus pengurasan 60 mikroampere, memiliki tingkat efek self-heating yang rendah (0,08

0_Celcius).

Gambar di bawah adalah gambar skematik rangkaian dasar sensor suhu LM35. Rangkaian ini sangat sederhana dan praktis. Vout adalah tegangan keluaran sensor yang terskala linear terhadap suhu terukur, yakni 10 milivolt per 1

0_{celcius. Misalkan Vout = 530mV, maka suhu terukur adalah 53} 0_{Celcius.Dan jika}

Vout = 320mV, maka suhu terukur adalah 320 _{Celcius. Tegangan keluaran ini bisa}

langsung diumpankan sebagai masukan ke rangkaian pengkondisi sinyal seperti rangkaian penguat operasional dan rangkaian filter, atau rangkaian lain seperti rangkaian pembanding tegangan dan rangkaian Analog-to-Digital Converter.

0 5 10 15 20 25 30 35

f(x) = 0.13 x + 29.4

Vout LM35 (x) Suhu (y) celcius 30

Berikut ini adalah karakteristik dari sensor LM35 :

1. Memiliki sensitivitas suhu,dengan faktor skala linier antara tegangan dan suhu 10 mVolt/o_{C,sehingga dapat di kalibrasi langsung dengan celcius.}

2. Memiliki ketepatan atau akurasi kalibrasi yaitu pada suhu 30o_C.

3. Memiliki jangkauan maksimal operasi suhu antara -55o_{C sampai +150}o_C.

4. Sensor LM35 pada rangkaian di atas pada saat 7,5 volt memiliki sumber tegangan 6,5 volt dan pada saat diam tegangan sebesar 0,321

5. Memiliki arus rendah kurang dari 60 µA.

6. Memiliki pemanasan sendiri yang rendah (low-heating) yaitu kurang dari 0,1

o_{C pada udara diam.}

7. Memiliki impedansi keluaran yang rendah yaitu 0,1 W untuk beban 1 mA. 8. Memiliki ketidak linieran hanya sekitar kurang lebih ¼ o_C.

V. SIMPULAN DAN SARAN

A. Simpulan

1. Memiliki sensitivitas suhu,dengan faktor skala linier antara tegangan dan suhu 10 mVolt/o_{C,sehingga dapat di kalibrasi langsung dengan celcius.}

2. Memiliki ketepatan atau akurasi kalibrasi yaitu pada suhu 30o_C.

3. Memiliki jangkauan maksimal operasi suhu antara -55o_{C sampai +150}o_C.

4. Sensor LM35 pada rangkaian di atas pada saat 7,5 volt memiliki sumber tegangan 6,5 volt dan pada saat diam tegangan sebesar 0,321

5. Memiliki arus rendah kurang dari 60 µA.

6. Memiliki pemanasan sendiri yang rendah (low-heating) yaitu kurang dari 0,1 o_{C pada udara diam.}

7. Memiliki impedansi keluaran yang rendah yaitu 0,1 W untuk beban 1 mA. 8. Memiliki ketidak linieran hanya sekitar kurang lebih ¼ o_C.

2. Pada karakteristik dan kalibrasi sensor suhu LM35 didapatkan persamaan y=0,133x+29,4

B. Saran

Saran untuk praktikum kali ini yaitu untuk alat yang digunakan sebaiknya lebih diperlengkap, agar praktikan dapat memahami dengan baik dan mencoba masing-masing saat praktikum.

Abisabrina. 2010. Cara Menggunakan Multimeter. http://abisabrina.wordpress.com/2010/07/30/cara-menggunakan-multimeter/. Diakses tanggal 30 mei 2011.

Anonim. 2008. LM35 Sebagai Sensor

Suhu. http://elektrokita.blogspot.com/2008/11/lm35-sebagai-sensor-suhu.html.Diakses tanggal 30 mei 2011.

Anonim. 2007. Sensor Suhu Lm35. Dalam www.shatomedia.com. Diakses tanggal 30 mei 2011.

Candra Robby. 2006. Alat Pemantau Suhu Ruangan Melalui Web Berbasiskan Mikrokontroler. Jurusan Sistem Komputer. Universitas Gunadarma

Hayt, Wiliam. 1998. Rangkaian Listrik. Erlangga, Jakarta.

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

Morris, Alan S. 2001. Measurement And Instrumentation Principles. Butterworth Heinemann. Isbn 0-7506-5081-8

Parmono Imas Fatoni. 2009. Uji Kelayakan Melalui Karakterisasi Sensor LM35 dengan perbandingan Tegangan dan Suhu Berbasis Mikrokontroler atmega