BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Kipas Angin
Fungsi dari kipas angin yang ditemukan di Mesir pada masa itu sebagai alat upacara keagamaan, sehingga sebuah kipas angin merupakan benda yang sakral. Kipas angin juga merupakan lambang kekuatan raja. Ada dua buah kipas angin yang ditemukan di makan raja. Salah satu kipas angin tersebut gagangnya dilapisi oleh emas dan terbuat dari bulu burung unta, sedangkan yang satu lagi dilapisi eboni dengan emas dan batu-batu berharga. Perkembangan kipas angin juga terdapat di Eropa. Negara pertama di Eropa yang memproduksi kipan angin adalah Italia. Italia memproduksi kipas angin pada tahun 1500.
Pada masa itu kipas angin merupakan sebuah komoditi perdagangan yang eksotik dan sangat stylish. Kipas angin sendiri dipandang sebagai simbol kemakmuran dan kelas sosila seseorang.Perkembangan kipas angin sebagai komoditas fashion sangat populer pada abad ke-16 sampai abad ke-18. Terjadi pergeseran fungsi kipas angin pada awal abad ke 20. Pada masa itu kipas angin sudah tidak lagi sebagai sebuah aksesoris fashion namun menjadi alat periklanan. Sedangkan di spanyol sendiri, kipas angin menjadi alat untuk mendinginkan udara karena di Spanyol memiliki iklim yang panas.
angin yang dapat bergerak ke sana-kemari. sedangkan pada tahun 1902 Willis Carrier menemukan air conditioning (AC).
2.2 Pengertian termoelektrik
Fenomena termoelektrik pertama kali ditemukan tahun 1821 oleh ilmuwan Jerman, Thomas Johann Seebeck. Ia menghubungkan tembaga dan besi dalam sebuah rangkaian. Di antara kedua logam tersebut lalu diletakkan jarum kompas. Ketika sisi logam tersebut dipanaskan, jarum kompas ternyata bergerak. Belakangan diketahui, hal ini terjadi karena aliran listrik yang terjadi pada logam menimbulkan medan magnet. Medan magnet inilah yang menggerakkan jarum kompas. Fenomena tersebut kemudian dikenal dengan hukum "efek Seebeck".
Thermoelectric generator merupakan teknologi pembangkit listrik dengan menggunakan Energi Panas (kalor). Pada alat ini digunakan komponen yang bernama "Peltier". Pada umumnya Peltier adalah keramik yang bisa menghasilkan energi panas dan dingin jika di beri tegangan.Namun pada Prinsip Thermoelectrik, Peltier jika di panaskan salah satu sisinya dan sisi lain panasnya dibuang, maka akan menghasilkan Tegangan. Teknologi termoelektrik bekerja dengan mengonversi energi panas menjadi listrik secara langsung (generator termoelektrik). Cara kerja generator ini adalah apabila ada perbedaan suhu lebih dari 30c diantara kedua sisi peltier maka peltier akan menghasilkan listrik.
2.3 Perkembangan Termoelektrik
beberapa tahap proses. Bahan bakar fosil akan menghasilkan putaran turbin apabila dibakar dengan tekanan yang sangat tinggi. Hasil putaran turbin tersebut akan dipakai untuk memproduksi tenaga listrik. Efisiensi energi pembangkit ini masih rendah akibat beberapa kali proses konversi.
Panas yang dihasilkan banyak yang dilepas atau terbuang percuma. Dapat digunakan suatu metode yang dikenal sebagai cogeneration di mana panas yang dihasilkan selama proses dapat digunakan untuk tujuan alternatif. Dengan menggunakan termoelekrik, panas yang dihasilkan selama proses diubah menjadi listrik, sehingga panas yang dihasilkan tidak terbuang secara percuma dan energi yang dihasilkan oleh pembangkit menjadi lebih besar, serta efisiensi energi menjadi lebih tinggi.Contoh penerapan lainnya yang sedang dikembangkan saat ini adalah pemanfaatan perbedaan panas di dasar laut dan darat, sistem hybrid pada kendaraan bermotor yang memanfaatkan motor listrik dan mesin pembakaran, serta pemanfaatan pada pembangkit listrik tenaga surya.
Kesulitan terbesar dalam pengembangan energi ini adalah mencari material termoelektrik yang memiliki efisiensi konversi energi yang tinggi. Parameter material termoelektrik dilihat dari besar figure of merit suatu material. Idealnya, material termoelektrik memiliki konduktivitas listrik tinggi dan konduktivitas panas yang rendah. Namun kenyataannya sangat sulit mendapatkan material seperti ini, karena umumnya jika konduktivitas listrik suatu material tinggi, konduktivitas panasnya pun akan tinggi.Walaupun demikian, teknologi material yang saat ini sedang berkembang pesat terutama kemampuan menyusun material dalam level nano diharapkan dapat menghasilkan suatu material termoelektrik dengan efisiensi yang tinggi.
2.4Pendingin Thermo-Electric (TEC)
biasanya menghasilkan perbedaan panas sekitar40°C - 70°C.Bahan semikonduktor Thermo-Electric yang paling sering digunakan saat ini adalah Bismuth Telluride (Bi2Te3). Thermo-Electric dibangun oleh dua buah
semikonduktor yang berbeda, satu tipe N dan yang lainnya tipe P, seperti Gambar 2.1 Gambar Bentuk Peltier.
Thermo-Electric mempunyai efisiensi 4 kali lebih rendah jika
dibandingkan dengan yang konvensional. Thermo-Electric mempunyai efisiensi sekitar 10% - 15%, sementara efisiensi model Pendingin Thermo-Electric (TEC), juga sering disebut pendingin Peltier atau pompa panas solid-state yang memanfaatkan efek Peltier untuk memindahkan panas. Saat TEC / Peltier dilewati arus maka alat ini akan memindahkan panas dari satu sisi ke sisi lain, biasanya menghasilkan perbedaan panas sekitar 40°C- 70°C dalam perangkatyang high-end dapat digunakan untuk mentransfer panas dari satu tempat ke tempat yang lain.
Gambar 2.1. Bentuk Peltier (TEC)
2.4.1 Efek Peltier
bahwa ketika arus listrik melewati pertemuan dua buah konduktor yang berbeda (thermocouple), akan ada efek pemanasan yang tidak bisa dijelaskan oleh pemanasan Joule saja. Bahkan tergantung pada arah arus, efeknya bisa berupa pemanasan atau pendinginan.Jean Peltier sendiri tidak mau menghargai potensi penemuannya sendiri, karena hal ini dianggap tidak efisien sampai akhir abad ke 20.
2.4.2 Prinsip Kerja Thermo-Electric (TEC)
Ketika dua konduktor dihubungkan kontak listrik, elektron akan mengalir dari satu konduktor yang mempunyai elektron kurang terikat ke konduktor yang mempunyai elektron yang lebih terikat. Alasan yang mudah untuk hal ini adalah tingkat perbedaan Fermi antara dua konduktor.
Perbedaan Fermi adalah istilah yang digunakan untuk menggambarkan bagian atas kumpulan tingkat energi elektron pada suhu nol absolut. Konsep ini berasal dari statistik Fermi-Dirac.Konsep energi Fermi adalah konsep yang sangat penting untuk memahami sifat listrik dan termal pada benda padat. Kedua proses listrik dan termal biasanya melibatkan energi elektron.
Ketika dua konduktor dengan tingkat Fermi yang berbeda digabungkan, elektron akan mengalir dari konduktor dengan tingkat yang lebih tinggi ke tingkat yang lebih rendah, hingga perubahan potensial elektrostatik membawa dua tingkat Fermi menjadi nilai yang sama.
2.5 Bahan Thermo-Electric (TEC)
Semikonduktor adalah bahan pilihan untuk Thermo-Electric yang umum dipakai. Bahan semikonduktor Thermo-Electric yang paling sering digunakan saat ini adalah Bismuth Telluride (Bi2Te3) yang telah diolah untuk menghasilkan blok atau elemen yang memiliki karakteristik individu berbeda yaitu N dan P. Bahan Thermo-Electric lainnya termasuk Timbal Telluride (PbTe), Silicon Germanium
(SiGe) dan Bismuth-Antimony (SbBi) adalah paduan bahan yang dapat digunakan dalam situasi tertentu. Namun, Bismuth Telluride adalah bahan terbaik dalam hal pendinginan.
Bismuth Telluride memiliki dua karakteristik yang patut dicatat. Karena struktur kristal, Bismuth Telluride sangat anisotropic. Perilaku anisotropic perlawanan lebih besar daripada konduktivitas termalnya. Sehingga anisotropic ini dimanfaatkan untuk pendinginan yang optimal. Karakteristik lain yang menarik dari Bismuth Telluride adalah kristal Bismuth Telluride (Bi2Te3) terdiri dari lapisan heksagonal atom yang sama.
2.6 Konstruksi Thermo – Elektrik (TEC)
Thermo-Electric dibangun oleh dua buah semikonduktor yang berbeda,
Gambar 2.2. Penampang Thermo-Electric
Ujung penghantar dari dua bahan yang berbeda dihubungkan ke sumber tegangan, dengan demikian arus listrik akan mengalir melalui dua buah semikonduktor yang terhubung secara seri. (seperti Gambar 2.2). Aliran arus DC yang melewati dua semikonduktor tersebut menciptakan perbedaan suhu. Sebagai akibat perbedaan suhu ini, Peltier pendingin menyebabkan panas yang diserap dari sekitar pelat pendingin akan pindah ke pelat lain (heat sink).
Gambar 2.3. Proses pemindahan panas
dingin adalah sebanding dengan arus dan jumlah pasangan semikonduktor di unit, seperti Gambar 2.3.
Pendingin ruangan memanfaatkan kompresor, kondensor dan refrigeran cair untuk mendapatkan suhu yang rendah, dengan sumber tegangan AC. Sementara Thermo-Electric menggunakan tegangan DC, heat sink dan semikonduktor. Perbedaan mendasar ini memberikan pendingin Thermo-Electric mempunyai keunggulan dibanding kompresor. Keunggulan itu antara lain :
1. Tidak ada bagian yang bergerak. Sehingga sangat sedikit atau bahkan tidak memerlukan perawatan. Hal ini sangat ideal untuk penggunaan yang mungkin sensitif terhadap getaran mekanis pendinginan.
2. Tidak ad zat pendingin semisal CFC yang berpotensi membahayakan. 3. Mengurangi kebisingan semisal kipas pendingin sementara
memberikan pendinginan yang lebih besar.
4. Cocok untuk aplikasi-aplikasi yang berukuran kecil semisal mikroelektronik.
5. Umur panjang, lebih dari 100.000 jam MTBF (Mean Time Between Failures).
6. Mudah dikontrol (dengan tegangan dan arus). 7. Respon dinamis cepat.
8. Dapat memberikan pendinginan di bawah suhu lingkungan. 9. Ukuran kecil dan ringan.
2.6.1 Komponen Dasar Sistem Pendingin Termoelektrik Peltier
2
Gambar 2.4 Susunan dasar pendingin termoelektrik peltier cooler
Bagian yang didinginkan dapat langsung dihubungkan dengan sisi elemen peltier maupun dihubungkan terlebih dahulu dengan alat penukar kalor sebelum dihubungkan dengan sisi dingin elemen peltier. Alat penukar kalor tersebut dapat berupa fluida. Kalor yang dihasilkkan pada sisi panas elemen peltier akan disalurkan kelingkungan melalui udara baik secara konveksi maupun melaui pendingin ruangan.
2.7 Dayaguna Thermo-Electric
Sebuah Thermo-Electric biasanya akan menghasilkan perbedaan suhu maksimal 70oC antara sisi panas dan dinginnya. Apabila Thermo-Electric semakin panas maka akan semakin kurang efisiensinya. Karena Thermo-Electric perlu untuk mengurangi atau menghilangkan panas yang ditimbulkan dari proses pendinginan maupun dari panas yang dihasilkan oleh daya listrik yang diumpankan. Jumlah panas yang ditimbulkan sebanding dengan arus dan waktu.
Thermo-Electric mempunyai efisiensi 4 kali lebih rendah jika
bergetar, pemeliharaan rendah, ukuran kecil, dan orientasi ketidakpekaan, seperti Gambar 2.5.
Gambar 2.5. Ukuran Thermo-Electric
2.8 Aplikasi Termoelektrik Secara Garis Besar
William Thomson (lebih dikenal dengan Lord Kelvin) memberikan suatu penjelasan lengkap dari Efek Seebeck dan Efek Peltier serta menggambarkan hubungan timbal balik keduanya. Saat itu, fenomena-fenomena tersebut hanya diketahui pada tingkat laboratorium, sedangkan aplikasi praktisnya baru dikembangkan setelah dikembangkannya bahan-bahan semikonduktor.
Aplikasi termoelektrik telah digunakan diberbagai bidang, tidak hanya sebagai pendingin tetapi juga sebagai pembangkit daya, sensor energi termal maupun digunakan pada bidang militer, ruang angkasa, instrument, biologi, medikal, dan industri serta produk komersial lainnya.
Aplikasi termoelektrik sebagai pembangkit daya dibagi menjadi 2 bagian sebagai pembangkit daya rendah dan pembangkit daya tinggi. Aplikasi pembangkit daya rendah meliputi pemanfaatan panas tubuh manusia untuk menjalankan jam tangan, sedangkan pembangkit daya tinggi pada termoelektrik memanfaatkan panas dari sisa panas buang yang dihasilkan dari industri maupun pemanfaatan sisa panas dari pembakaran bahan bakar, sperti Gambar 2.6.
a. Udara Udara b. Cairan Udara c. Padat Udara
d. Udara Cairan e. Padat Cairan f. Cairan Cairan
Gambar 2.6 susunan sistem termoelektrik
Sedangkan kelemahan thermoelektrik adalah efisiensi yang rendah dan adanya kondensasi pada suhu tertentu. Sehingga sampai saat ini pendingin termoelektrik hanya efektif pada aplikasi untuk objek pendinginan dan daya yang kecil.
2.9Kalor jenis
Jika kalor diberikan pada suatu benda,temperaturnya naik. Tetapi seberapa besar temperatur naik? Pada abad ke delapan belas,orang-orang yang melakukan percobaan ini telah melihat bahwa besar kalor Q yang dibutuhkan untuk merubah temperatur zat tertentu sebanding dengan massa m zat tersebut dan dengan
perubahan temperatur ΔT , dinyatakan dalam persamaan:
Q = m.C.ΔT (2.1)
Dimana c adalah besaran karakteristik dari zat tersebut, yang disebut kalor jenis. Karena c = Q/ m. ΔT, kalor jenis dinyatakan dalam satuan J/KgC0. Untuk air pada 150 C dan tekanan konstan 1 atm, c = 1,00 kkal/KgC0 dari defenisi kal dan joule, diperlukan 1 kkal kalor untuk menaikkan temperatur 1 kg air sebesar 10 C.
2.10 Hubungan antara kalor dengan energi listrik
Berdasarkan Hukum Kekekalan Energi bahwa energi tidak diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan. Energi hanya dapat diubah bentuknya. Seperti missal energi listrik dapat berubah menjadi energi kalor. Contoh oven atau microwave.Besarnya energi listrik yang diubah atau diserap sama dengan besar kalor yang dihasilkan. Sehingga secara matematis dapat dirumuskan.
W = Q (2.2)
Untuk menghitung energi listrik digunakan persamaan sebagai berikut :
W = P.t (2.3)
W adalah energi listrik (J) P adalah daya listrik (W)
t adalah waktu yang diperlukan (s)
Jika rumus kalor yang digunakan adalah Q = m.C.ΔT maka diperoleh persamaan ;
P.t = m.C. ΔT (2.4)
2.11 Perpindahan panas
Perpindahan panas yang terjadi pada sistem pendingin termoelektrik adalah dengan cara konduksi dan konveksi. Konduksi terjadi mulai dari heat sink sisi dingin peltier, bracket/coldsink, dan heat sink pada sisi panas peltier. Sedangkan konveksi terjadi pada udara dalam ruangan, lingkungan sekitar alat uji dry box, dan udara sekitar sirip – sirip heat sink.
2.11.1 Perpindahan panas konduksi
Perpindahan panas yang terjadi secara konduksi berarti perpindahan panas tanpa diikuti oleh perpindahan molekul benda tersebut. Konduksi juga dapat dikatakan sebagai transfer energi dari sebuah benda yang memiliki energi yang cukup besar menuju ke benda yang memiliki energi yang rendah. Persamaan yang digunakan untuk perpindahan panas konduksi dikenal dengan hukum Fourier.
�= −�.� �1∆�−�2 (2.5) Nilai minus (-) dalam persamaan di atas menunjukkan bahwa panas selalu perpindahan ke arah temperatur yang lebih rendah.
panas q (J/s). Untuk mencari nilai tahanan termal dari suatu material padatan digunakan persamaan :
�� = �1−�� 2= �∆�.�= ��.� (2.6) q = energi panas (W)
k = konduktivitas termal (W/m.0C) A = luas permukaan (m2)
∆x = tebal penampang permukaan (m) T1 = temperatur yang lebih tinggi (0C) T2 = temperatur yang lebih rendah (0C)
2.11.2 Perpindahan panas konveksi
Perpindahan panas yang terjadi secara konveksi adalah perpindahan panas yang disertai gerakan molekul benda tersebut. Gerakan inilah yang menyebabkan adanya transfer panas. Misalkan pada pemanasan air, terlihat pada molekul air yang panas akan bergerak naik ke atas, sedangkan molekul air yang lebih dingin akan turun ke bawah, karena masa jenisnya lebih besar.Konveksi sendiri dapat dibagi menjadi dua, yaitu konveksi bebas (alami) dan konveksi paksa. Konveksi alami terjadi apabila pergerakan fluida di karenakan daya apung akibat perbedaan densitas/kerapatan fluida tersebut.
Perbedaan kerapatan itu sendiri bisa terjadi karena adanya perbedaan temperatur akibat proses pemanasan. Sedangkan pada konveksi paksa pergerakan fluida terjadi akibat gaya luar seperti kipas (fan) atau pompa.
Pada perpindahan panas konveksi berlaku hukum pendinginan newton, yaitu :
����� = h . A (�� - �∞) (2.7)
qconv = energi panas konveksi (W)
h = koefisien perpindahan panas konveksi (W/m2.0C) A = luas area permukaan (m2)
2.12 Heatsink
Heatsink adalah material yang dapat menyerap dan mendisipasi panas dari
suatu tempat yang bersentuhan dengan sumber panas dan membuangnya seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.7. Teknologi pendingin ini ditemukan oleh Daniel L Thomas pada tahun 1982. Heatsink dapat diaplikasikan pada beberapa jenis pendingin sehingga performa dari heatsink sendiri berbeda-beda tergantung pada tambahan pendingin yang menyertainya.
Heat sink dapat digunakan tanpa penambahan peragkat pendingin lain seperti kipas dan air atau disebut dengan pasif cooling, pengunaan pasif cooling banyak diaplikasikan pada chipset mainboard, VGA, PWM dan chiset memory. Heatsink digunakan pada beberapa teknologi pendingin seperti refrijerasi, air conditioning, dan radiator pada mobil.
Gambar 2.7Jenis heatsink
Sebuah heatsink dirancang untuk meningkatkan luas kontak permukaan dengan fluida disekitarnya, seperti udara. Kecepatan udara pada lingkungan sekitar, pemilihan material, desain sirip (atau bentuk lainnya) dan surface treatment adalah beberapa faktor yang mempengaruhi tahanan thermal dari
heatsink. Thermal adhesive (juga dikenal dengan thermal grease) ditambahkan
Ada beberapa karakteristik heatsink :
1. Luas area heatsink akan menyebabkan dispasi panas menjadi lebih baik karena akan memperluas area pendinginan yang dapat mempercepat proses pendinginan yang dapat mempercepat proses pembuangan panas yang diserap oleh heatsink.
2. Bentuk aerodinamik yang baik dapat mempermudah aliran udara panas agar cepat dikeluarkan melalui sirip-sirip pendingin. Khususnya pada heatsink dengan jumlah sirip banyak tetapi dengan jarak antara sirip berdekatan akan membuat aliran udara tidak sempurna sehingga perlu ditambahkan sebuah kipas untuk memperlancar aliran udara pada jenis heatsink tersebut.
3. Transfer panas yang baik pada setiap heatsink juga akan mempermudah pelepasan panas dari sumber panas ke bagian sirip-sirip pendingin. Desain sirip yang tipis memiliki konduktivitas yang lebih baik.
4. Desain permukaan dasar heatsink sampai pada tingkat kedataran yang tinggi sehingga dapat menyentuh permukaan sumber panas lebih baik dan merata. Hal ini dapat menyebabkan penyerapan panas lebih baik,tetapi untuk menghindari resistansi dengan sumber panas heatsink tetap harus menggunakan suatu pasta atau thermal compound agar permukaan sentuh juga lebih merata.
Karena heatsink terdiri dari plat dasar dan sejumlah sirip,maka daya total yang mampu diserap heatsink dinyatakan dengan rumus :
P = h [ N.η Aƒ + (At – N. Aƒ )] ΔT (2.8) Dengan:
At = luas heatsink
A.ƒ = luas permukaan tiap sirip N = jumlah sirip
ΔT = beda suhu dasar dan lingkungan
h = koefisien konveksi
2.13 Coldsink
Coldsink menggunakan mekanisme yang sama dengan heatsink
namun yang membedakan seperti dalam penamaannya adalah bila heatsink berfungsi untuk memindahkan panas dari permukaan benda yang ingin didinginkan, maka coldsink berfungsi sebaliknya yaitu coldsink digunakan untuk memindahkan dingin (temperatur yang lebih rendah) dari sisi dingin Peltier untuk mendinginkan udara dalam kulkas, seperti Gambar 2.8.
. Gambar 2.8 coldsink aluminium
Sensor Suhu atau Temperature Sensors adalah suatu komponen yang dapat mengubah besaran panas menjadi besaran listrik sehingga dapat mendeteksi gejala perubahan suhu pada obyek tertentu. Sensor suhu melakukan pengukuran terhadap jumlah energi panas/dingin yang dihasilkan oleh suatu obyek sehingga memungkinkan kita untuk mengetahui atau mendeteksi gejala perubahan-perubahan suhu tersebut dalam bentuk output Analog maupun Digital. Sensor Suhu juga merupakan dari keluarga Transduser.
Dalam kondisi besarnya getaran itu, membuat logam memiliki nilai hambatan yang bertambah karena gerakan elektron yang terhambat.
Bahan semikonduktor memiliki sifat yang sebaliknya atas logam, yaitu nilai hambatannya akan terus turun bila suhu bertambah besar. Kondisi ini disebabkan oleh karena keadaan yang lebih tinggi suhunya menyebabkan elektron dari material ini jadi pindah ketingkatan yang teratas dan membuatnya bisa bebas bergerak. Dengan terus terjadinya pertambahan suhu, maka semakin bertambah juga elektron dari semikonduktor ini yang bebas bergerak dan akibatnya adalah nilai hambatan akan terus berkurang.
2.14.1 Sensor 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 NationalSemiconductor. 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
2.14.2. Struktur Sensor LM35
Gambar 2.9Sensor Suhu LM35
Gambar 2.9 menunjukan bentuk dari LM35 tampak depan dan tampak bawah. 3 pin LM35 menujukan fungsi masing-masing pin diantaranya, pin 1 berfungsi sebagai sumber tegangan kerja dari LM35, pin 2 atau tengah digunakan sebagai tegangan keluaran atau Vout dengan jangkauan kerja dari 0 Volt sampai dengan 1,5 Volt dengan tegangan operasi sensor LM35 yang dapat digunakan antar 4 Volt sampai 30 Volt. Keluaran sensor ini akan naik sebesar 10 mV setiap derajad celcius sehingga diperoleh persamaan sebagai berikut :
VLM35 = Suhu* 10 mV
Gambar 2.10 Rangkaian dasar sensor suhu LM35-DZ
milivolt per 1 derajad celcius. Jadi jika Vout = 530mV, maka suhu terukur adalah 53 derajad Celcius.Dan jika Vout = 320mV, maka suhu terukur adalah 32 derajad 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.
Rangkaian dasar tersebut cukup untuk sekedar bereksperimen atau untuk aplikasi yang tidak memerlukan akurasi pengukuran yang sempurna. Akan tetapi tidak untuk aplikasi yang sesungguhnya. Terbukti dari eksperimen yang telah saya lakukan, tegangan keluaran sensor belumlah stabil. Pada kondisi suhu yang relatif sama, jika tegangan suplai saya ubah-ubah (saya naikkan atau turunkan), maka Vout juga ikut berubah. Memang secara logika hal ini sepertinya benar, tapi untuk instrumentasi hal ini tidaklah diperkenankan. Dibandingkan dengan tingkat kepresisian, maka tingkat akurasi alat ukur lebih utama karena alat ukur seyogyanya dapat dijadikan patokan bagi penggunanya. Jika nilainya berubah-ubah untuk kondisi yang relatif tidak ada perberubah-ubahan, maka alat ukur yang demikian ini tidak dapat digunakan.
2.14.3Prinsip Kerja Sensor LM35
Jarak yang jauh diperlukan penghubung yang tidak terpengaruh oleh interferensi dari luar, dengan demikian digunakan kabel selubung yang ditanahkan sehingga dapat bertindak sebagai suatu antenna penerima dan simpangan didalamnya, juga dapat bertindak sebagai perata arus yang mengkoreksi pada kasus yang sedemikian, dengan mengunakan metode bypass kapasitor dari Vin untuk ditanahkan.
Maka dapat disimpulkan prinsip kerja sensor LM35 sebagai berikut:
1. Suhu lingkungan di deteksi menggunakan bagian IC yang peka terhadap suhu
2. Suhu lingkungan ini diubah menjadi tegangan listrik oleh rangkaian di dalam IC, dimana perubahan suhu berbanding lurus dengan perubahan tegangan output.
3. Pada seri LM35
Vout=10 mV/oC
Tiap perubahan 1oC akan menghasilkan perubahan tegangan output sebesar 10mV
2.15Rangkaian RS 232
RS-232 adalah standard komunikasi serial antar periperal-periperal, biasa juga disebut dengan jalur I/O ( input / output ),dalam sistem ini RS232 berfungsi untuk mengirim data hasil pengukuran ke PC.
Karakteristik RS 232 adalah sebagai berikut:
1. Sebuah ‘spasi’ (logika 0) antara tegangan +3 s/d +25 volt. 2. Sebuah ‘tanda’ (logika 1) antara tegangan -3 s/d -25 volt. 3. Daerah tegangan antara +3 s/d -3 volt tidak didefenisikan.
5. Arus hubung singkat rangkaian tidak boleh lebih dari 500 mA.
Daerah tegangan antara -3 volt sampai + 3 volt tidak memiliki level logika yang pasati sehingga harus dihindari. Sama halnya dengan level lebih dari negatif -25 dan + 25 juga tidak memiliki level logika. RS232 memiliki dua charge–pump internal yang berfungsi untuk mengkonversi tegangan +5V menjadi ±10V (tanpa beban) untuk operasi driver RS232. Konverter pertama menggunakan kapasitor C1 untuk menggandakan input +5V menjadi +10V saat C3 berada pada output V+. Konverter kedua menggunakan kapasitor C2 untuk merubah +10V menjadi -10V saat C4 berada pada output V-, seperti Gambar 2.11.
14
Gambar 2.11 Rangkaian RS232 Keterangan fungsi saluran pada RS-232 DB-9 :
1. Received Line Signal Detect, dengan saluran ini DCE memberitahukan ke DTE bahwa pada terminal masukan ada data yang masuk.
2. Receive Data, digunakan DTE menerima data dari DCE. 3. Transmit Data, digunakan DTE mengirimkan data ke DCE.
4. Data Terminal Ready, pada saluran ini DTE memberitahukan kesiapan terminalnya.
5. Signal Ground, saluran ground.
7. Clear To Sent, dengan saluran ini DCE memberitahukan bahwa DTE diijinkan mulai mengirimkan data.
8. Request To Sent, dengan saluran ini DCE diminta mengirimkan data oleh DTE.
9. DCE Ready, sinyal aktif pada saluran ini menunjukkan bahwa DCE sudah siap.
2.16 Relay dan prinsip kerjanya
Relay adalah komponen elektronika berupa saklar elektronik yang digerakkan oleh arus listrik. Secara prinsip, relay merupakan tuas saklar dengan lilitan kawat pada batang besi(solenoid) di dekatnya.Ketika solenoid dialiri arus listrik, tuas akan tertarik karena adanya gaya magnet yang terjadi pada solenoid sehingga kontak saklar akan menutup. Pada saat arus dihentikan, gaya magnet akan hilang, tuas akan kembali ke posisi semula dan kontak saklar kembali terbuka.Relay biasanya digunakan untuk menggerakkan arus/tegangan yang besar (misalnya peralatan listrik 15 ampere AC 220 V) dengan memakai arus/tegangan yang kecil (misalnya 0.1 ampere 12 Volt DC). Relay yang paling sederhana ialah relay elektromekanis yang memberikan pergerakan mekanis saat mendapatkan energi listrik.
