Suci Maretta Salim

RANGKAIAN SENSOR LM35 APLIKASI MENGATUR SUHU

1. Tujuan

Untuk mengetahui pengertian Sensor LM35
Untuk mengetahui komponen yang digunakan
Untuk mengetahui prinsip kerja
Untuk dapat membuat rangkaian aplikasi Sensor LM35

2. Alat dan Bahan

1. Alat

• Baterai

Gambar 2.1. Baterai

Baterai merupakan sebuah alat yang mengubah energi kimia yang tersimpan menjadi energi listrik. Pada percobaan kali ini, baterai berfungsi sebagai sumber daya.

2. Bahan

• Resistor

Gambar 2.2 Resistor

∎ Spesifikasi :

Resistance (Ohms) : 10 k

Power (Watts) : 0,25 W, ¼ W

Tolerance : ± 5%

Packaging : Bulk

Composition : Carbon Film

Temperature Coefficient : 350ppm/°C

Lead Free Status : Lead Free

RoHS Status : RoHs Complien

• OP-AMP

Gambar 2.3 Opamp

Operational Amplifier atau lebih dikenal dengan istilah Op-Amp adalah salah satu dari bentuk IC Linear yang berfungsi sebagai Penguat Sinyal listrik.

• Transistor BC547

Gambar 2.4 BC547

Sebagai Saklar didalam rangkaian. Transistor BC547 adalah transistor persimpangan bipolar NPN yang umum digunakan untuk aplikasi penguatan atau switching daya rendah tujuan umum. Ini dirancang untuk arus dan daya rendah, tegangan sedang, dan dapat beroperasi pada kecepatan sedang

∎ Konfigurasi Pin

1. Collector

2. Base

3. Emitter

∎ Spesifikasi :

Transistor Type : NPN BC547

Voltage – Collector Emitter Breakdown (Max) : 45 V

Current- Collector (Ic) (Max) : 100mA

Power – Max : 625 mW

DC Current Gain (hFE) (Min) @ Ic, Vce : 110 @ 2mA, 5V

Vce Saturation (Max) @ Ib Ic : 300mV, @ 5mA, 100mA

Frequency – Transition : 300MHz

Current- Collector Cutoff (Max) : -

Mounting Type : Through Hole

Package / Case : TO-226-3, TO-92-3 (TO-226AA) Formed Leads

Packaging : Tape & Box (TB

Lead Free Status : Lead Free

RoHs Status : RoHs Compliant

• LED

Gambar 2.5 LED
Spesifikasi LED yang digunakan :

* LED BIGY

* Superior weather resistance

* 5mm Round Standard Directivity

* UV Resistant Eproxy

* Forward Current (IF): 30mA

* Forward Voltage (VF): 1.8V to 2.4V

* Reverse Voltage: 5V

* Operating Temperature: -30℃ to +85℃

* Storage Temperature: -40℃ to +100℃

* Luminous Intensity: 20mcd

Konfigurasi Pin :

* Pin 1 : Positive terminal of LED

* Pin 2 : Negative terminal of LED

• LM35

Gambar 2.6 LM35

Sensor suhu LM35 adalah komponen elektronika yang memiliki fungsi untuk mengubah besaran suhu menjadi besaran listrik dalam bentuk tegangan.

    Spesifikasi LM35 :

Akurasi sensor : +- 0.5'C
Tegangan kerja : 4-30V DC (rekomedasi 5-12V DC)
Supply current : (Max) 114uA
Interface type : Analog output
Sensor gain : 10 mV/'C

3. Dasar Teori

a. LM35

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.

Gambar 3.1. LM35

Meskipun tegangan sensor ini dapat mencapai 30 volt akan tetapi yang diberikan ke sensor 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 :

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

Keistimewaan dari IC LM 35 :

Kalibrasi dalam satuan derajat celcius.
Lineritas +10 mV/ º C.
Arus yang mengalir kurang dari 60 μA
Dioperasikan pada catu daya 4 V – 30 V.
Range +2 º C – 150 º C.
Akurasi 0,5 º C pada suhu ruang.
Suhu lingkungan di deteksi menggunakan bagian IC yang peka terhadap suhu

Grafik Respon Sensor LM35

Jika dilihat pada grafik, ketika suhu semakin meningkat maka tegangan yang dihasilkan pun semakin besar, dimana setiap perubahan 1º C akan menghasilkan perubahan tegangan output sebesar 10mV

b. Resistor

Resistor merupakan komponen elektronika dasar yang digunakan untuk membatasi jumlah arus yang mengalir dalam satu rangkaian.Sesuai dengan namanya, resistor bersifat resistif dan umumnya terbuat dari bahan karbon. Resistor memiliki simbol seperti gambar dibawah ini :

Cara membaca resistor :

c. Transistor NPN

Transistor adalah alat semikonduktor yang dipakai sebagai penguat, sebagai sirkuit pemutus dan penyambung arus (switching), stabilisasi tegangan, dan modulasi sinyal. Transistor dapat berfungsi semacam kran listrik, di mana berdasarkan arus inputnya (BJT) atau tegangan inputnya (FET), memungkinkan pengaliran listrik yang sangat akurat dari sirkuit sumber listriknya. Kapasitor NPN memiliki simbol seperti gambar di bawah ini:
Simbol Transistor NPN

Terdapat rumus rumus dalam mencari transistor seperti rumus di bawah ini:
V = (Vbat - Vled)
Rled = V / Iled
I_B = (V_BB - V_BE) / R_B
V_CE = V_CC - I_CR_C
P_D = V_CE.I_C
Karakteristik Input

Transistor adalah komponen aktif yang menggunakan aliran electron sebagai prinsip kerjanya didalam bahan. Sebuah transistor memiliki tiga daerah doped yaitu daerah emitter, daerah basis dan daerah disebut kolektor. Transistor ada dua jenis yaitu NPN dan PNP. Transistor memiliki dua sambungan: satu antara emitter dan basis, dan yang lain antara kolektor dan basis. Karena itu, sebuah transistor seperti dua buah dioda yang saling bertolak belakang yaitu dioda emitter-basis, atau disingkat dengan emitter dioda dan dioda kolektor-basis, atau disingkat dengan dioda kolektor.

Bagian emitter-basis dari transistor merupakan dioda, maka apabila dioda emitter-basis dibias maju maka kita mengharapkan akan melihat grafik arus terhadap tegangan dioda biasa. Saat tegangan dioda emitter-basis lebih kecil dari potensial barriernya, maka arus basis (Ib) akan kecil. Ketika tegangan dioda melebihi potensial barriernya, arus basis (Ib) akan naik secara cepat.

Karakteristik Output

Sebuah transistor memiliki empat daerah operasi yang berbeda yaitu daerah aktif, daerah saturasi, daerah cutoff, dan daerah breakdown. Jika transistor digunakan sebagai penguat, transistor bekerja pada daerah aktif. Jika transistor digunakan pada rangkaian digital, transistor biasanya beroperasi pada daerah saturasi dan cutoff. Daerah breakdown biasanya dihindari karena resiko transistor menjadi hancur terlalu besar.

d. Ground

Grounding atau pertanahan adalah bagian dari peralatan listrik rumah. Namun kebanyakan dari masyarakat Indonesia sudah terbiasa menyebut pertanahan atau gruonding ini dengan kata arde. Grounding atau arde pada instalasi listrik berguna sebagai pencegah terjadinya kontak antara makhluk hidup dengan tegangan listrik yang terekspos akibat terjadi kegagalan isolasi. Grounding dalam rumah terpasang dengan dua macam, yaitu untuk instalasi listrik rumah dan instalasi penangkal petir.

Battery (12V)

Baterai adalah perangkat yang terdiri dari satu atau lebih sel elektrokimia dengan koneksi eksternal yang disediakan untuk memberi daya pada perangkat listrik seperti senter, ponsel, dan mobil listrik. Ketika baterai memasok daya listrik, terminal positifnya adalah katode dan terminal negatifnya adalah anoda.

Simbol Battery di proteus :

• Prosedur Percobaan

1) Masuk ke aplikasi proteus,

2) Buka new project

3) Cari semua komponen di atas

4) Rangkai komponen sesuai dengan gambar yang telah disediakan

5) Pastikan semua komponen telah terhubung dengan benar

6) Uji rangkaian

4. Prinsip Kerja

Prinsip kerja sensor LM35 :

Suhu lingkungan di deteksi menggunakan bagian IC yang peka terhadap suhu
Suhu lingkungan di deteksi menggunakan bagian IC yang peka terhadap suhu
Suhu lingkungan ini diubah menjadi tegangan listrik oleh rangkaian di dalam IC, dimana perubahan suhu berbanding lurus dengan perubahan tegangan output.
Pada seri LM35

Gambar Rumus mencari tegangan output LM35

Tiap perubahan 1º C akan menghasilkan perubahan tegangan output sebesar 10mV

Berdasarkan rangkaian, tegangan pada baterai akan mengalir ke LM35, kemudian LM35 mendeteksi suhu sebesar misalnya 1º C maka berdasarkan rumus didapatkan Vout sebesar 10mV. Kemudian tegangan tersebut mengalir ke resistor dan ke kaki non inverting opamp (sebagai detektor). Karena tegangan pada inverting lebih kecil dari non inverting (0V) maka tegangan yang akan mengalir adalah +Vs sebesar 10V ( sesuai rumus Vout = Aol(V2-V1) dimana Aol sebesar 200x). Kemudian tegangan mengalir ke resistor dan ke kaki basis transistor. Karena ada arus di kaki basis transistor atau Ib maka akan mengalir tegangan dari Vcc baterai ke kaki kolektor transistor dan karena ada arus di kaki kolektror atau Ic maka arus Ic akan mengalir ke kaki emitor kemudian ke resistor dan LED sehingga LED pun hidup serta arus tersebut berakhir di ground.

5. Gambar Rangkaian