PRAKTIKUM SENSOR SUHU PTC, NTC, dan LM35

Posted by : Unknown Kamis, 03 Desember 2015

A. Tujuan

1. Dapat mengetahui karakteristik sensor suhu PTC, NTC, dan LM35.

2. Dapat merancang sensor suhu PTC, NTC dan LM35 terhadap besaran fisis.

3. Dapat mengaplikasikan sensor suhu PTC, NTC, dan LM35.

4. Dapat menganalisis karakteristik sensor suhu PTC, NTC, dan LM35.

B. Dasar Teori

Sensor suhu merupakan sebuah komponen elektronika baik aktif maupun pasif yang dapat merespon perubahan temperatur atau suhu disekitar komponen tersebut dan menghasilkan perubahan elektrik sesuai dengan perubahan suhu atau temperatur yang direspon komponen tersebut.

Berikut merupakan jenis-jenis sensor suhu yang digolongkan ke dalam empat bagian sesuai dengan tipe dan karakteristik dari sensor suhu:

o Thermistor

o Thermocouple (T/C)

o Resistance Temperature Detector (RTD)

o IC Sensor Suhu

Karakteristik Sensor Suhu

Thermistor adalah alat atau komponen atau sensor elektronika yang dipakai untuk mengukur suhu. Prinsip dasar dari thermistor adalah perubahan nilai tahanan (atau hambatan atau werstan atau resistansi). Jika suhu atau temperatur yang mengenai thermistor ini berubah. Thermistor ini merupakan gabungan antara kata termo (suhu) dan resistor (alat pengukur tahanan).

Berdasarkan perubahan hambatannya maka thermistor dapat dibagi menjadi dua golongan, yaitu:

1. PTC (Positive temperature coefisient)

Positive temperature coefisient (PTC) biasa digunakan untuk sensor temperature. PTC berfungsi sebagai tahanan atau resistansi (resistor) dimana nilai/ besar tahanannya berubah sesuai perubahan suhu. Disebut positif, karena nilai tahanannya akan naik jika temperatur naik, dan turun jika temperatur turun.

2. NTC (negative temperatur coefisient)

NTC (negative temperatur coefisient) memiliki karakteristik yang berkebalikan dengan sensor PTC dimana pada saat suhu lingkungannya naik maka nilai resistansi yang ada pada NTC akan menurun mendekati nilai nol. Hambatan yang ada pada NTC akan turun sesuai dengan naiknya temperatur dan sebaliknya.

Pada NTC maupun PTC dapat berfungsi sebagai sensor yang memanfaatkan perubahan dari nilai tahanannya. Biasanya aplikasinya dengan mengidentifikasikan arus yang mengalir melalui PTC. Jika PTC diberi tegangan, maka akan mengalir arus. Jadi, besarnya arus ini akan berubah-ubah sesuai perubahan tahanan PTC. Arus ini kemudian diukur sebagai identifikasi perubahan temperatur.

LM35

Sensor suhu LM35 adalah merupakan salah satu jenis sensor dalam bentuk IC yang merubah besaran suhu ke besaran listrik dalam bentuk tegangan. LM35 memiliki 3 buah pin kaki. Pin 1 untuk input tegangan positif (+), pin 2 untuk output, pin3 untuk input tegangan negatif/GND (+).

Gambar bentuk fisik LM35

Gambar fungsi pin LM35

Sensor suhu dapat dikombinasikan dengan IC op-amp yang mana op-amp memiliki keunggulan dapat diterapkan sebagai komparator, penguat, diferensial, dan masih banyak pengaplikasian op-amp.

Operational amplifier

Penguat operasional atau sering disebut op-amp merupakan komponen elektronika yang berfungsi untuk memperkuat sinyal arus searah (DC) maupun arus bolak-balik (AC). Penguat operasional terdiri atas transistor, resistor, dan kapasitor yang dirangkai dan di kemas dalam rangkaian terpadu (intregated circuit).gambar dibawah ini menunjukkan simbol dari op-amp :

Gambar Simbol op-amp

Dalam penggunaannya op-amp dibagi menjadi dua jenis yaitu penguat linier dan penguat tidak linier. Penguat linier merupakan penguat yang tetap mempertahankan bentuk sinyal masukan, yang termasuk dalam penguat ini antara lain penguat inverting, penguat non inverting, penjumlahan differensial dan penguat instrumentasi. Sedangkan penguat tidak linier merupakan penguat yang bentuk sinyal keluarannya tidak sama dengan bentuk sinyal masukannya, diantarannya komparator, integrator, diferensiator, pengubah bentuk gelombang dan pembangkit gelombang.

Buffer (Pengikut Tegangan)

Hampir sama dengan penguat noniverting, bedanya hanya menggunakan sebuah resistor, yaitu resistor R_f. Dengan menggunakan pendekatan ideal maka tidak ada arus yang mengalir pada R_f sehingga V_o = V_x = V_i.

V_o

+

-

V_i

R

V_x

Gambar 4. Rangkaian Buffer

Penguat Diferensial

Penguat ini mampu memperkuat sinyal yang kecil. Keluaran dari penguat ini sebanding dengan perbedaan tegangan kedua masukannya. Penguat diferensial ini mampu mengurangi noise dengan sangat baik. Gambar 3.1 menunjukkan rangkaian penguat diferensial

Gambar 3.1 Penguat Diferensial

Rumus penguatan tegangan dari penguat diferensial adalah sebagai berikut:

(3.1)

IC 741

Penguat operasional (Op-Amp) adalah suatu blok penguat yang mempunyai dua masukan dan satu keluaran. Penguat operasional (Op-Amp) dikemas dalam suatu rangkaian terpadu (integrated circuit-IC). Salah satu tipeoperasional amplifier (Op-Amp) yang populer adalah LM741. IC LM741 merupakan operasional amplifier yang dikemas dalam bentuk dual in-line package (DIP). Kemasan IC jenis DIP memilikitan dabu latan atau strip pada salah satu sudutnya untuk menandai arah pin atau kaki nomor 1 dari IC tersebut. Penomoran IC dalam kemasan DIP adalah berlawanan arah jarum jam dimulai dari pin yang terletak paling dekat dengan tanda bulat atau strip pada kemasan DIP tersebut. IC LM741 memiliki kemasan DIP 8 pin seperti terlihat pada gambar berikut.

Pada IC ini terdapat dua pin input, dua pin power supply, satu pin output, satu pin NC (No Connection), dan dua pin offset null. Pin offset null memungkinkan kita untuk melakukan sedikit pengaturan terhadap arus internal di dalam IC untuk memaksa tegangan output menjadi nol ketika kedua input bernilai nol.

IC LM741 berisi satu buah Op-Amp, terdapat banyak tipe IC lain yang memiliki dua atau lebih Op-Amp dalam suatu kemasan DIP. IC Op-Amp memiliki karakteristik yang sangat mirip dengan konsep Op-Amp ideal pada analisis rangkaian. Pada kenyataannya IC Op-Amp terdapat batasan-batasan penting yang perlu diperhatikan.

- Pertama, tegangan maksimum power supply tidak boleh melebihi rating maksimum, karena akan merusak IC.

- Kedua, tegangan output dari IC op amp biasanya satu atau dua volt lebih kecil dari tegangan power supply. Sebagai contoh, tegangan swing output dari suatu op amp dengan tegangan supply 15 V adalah ±13V.

- Ketiga, arus output dari sebagian besar op amp memiliki batas pada 30 mA, yang berarti bahwa resistansi beban yang ditambahkan pada output op amp harus cukup besar sehingga pada tegangan output maksimum, arus output yang mengalir tidak melebihi batas arus maksimum.

Pada sebuah peguat operasional (Op-Amp) dikenal beberapa istilah yang sering dijumpai, diantaranya adalah :

- Tegangan offset masukan (input offset voltage) Vin menyatakan seberapa jauh v+ dan v terpisah untuk mendapatkan keluaran 0 volt.

- Arus offset masukan (input offset current) menyatakan kemungkinan seberapa berbeda kedua arus masukan.

- Arus panjar masukan (input bias current) memberi ukuran besarnya arus basis (masukan).

- Harga CMRR menjamin bahwa output hanya tergantung pada (v+) – (v-), walaupun v+ dan v- masing-masing berharga cukup tinggi.

Untuk menghindari keluaran yang berosilasi, maka frekuensi harus dibatasi, unity gain frequency memberi gambaran dari data tanggapan frekuensi. Hal ini hanya berlaku untuk isyarat yang kecil saja karena untuk isyarat yang besar penguat mempunyai keterbatasan sehingga output maksimum hanya dihasilkan pada frekuensi yang relative rendah.

C. Alat dan bahan

· Modul trainer sensor suhu

· Jobsheet praktikum sensor suhu

· AVO meter

· Power supply

· Jack banana (kabel jumper)

D. GAMBAR RANGKAIAN

E. LANGKAH KERJA PRAKTIKUM

1. Kesehatan dan Keselamatan kerja

a) Pelajari dan pahami petunjuk praktikum pada lembar kegiatan praktikum.

b) Pastikan tegangan keluaran catu daya sesuai yang dibutuhkan.

c) Periksalah komponen modul trainer sebelum digunakan.

d) Sebelum catu daya dihidupkan hubungi dosen pendamping untuk mengecek kebenaran rangkaian.

e) Yakinkan tempat anda bekerja aman dari sengatan listrik.

f) Ketika melaksanakan praktikum, pastikan suhu yang terukur tidak melebihi dari batas skala termometer (± 10 menit).

g) Hati-hati dalam penggunaan peralatan praktikum!

2. Langkah Percobaan

a) Siapkan alat dan bahan (trainer sensor suhu)

b) Hubungkan rangkaian sensor suhu (PTC, NTC, LM35) serta rangkaian pengkondisi sinyal dengan catu daya sebesar +/- 5 volt.

c) Hubungkan output sensor dengan inputan pada buffer, dan outputan buffer dengan inputan penguat noninverting dengan menggunakan jumper(jack banana).

d) Amati perubahan suhu dan tegangan pada sensor.

e) Catat tegangan yang dihasilkan sesuai dengan tabel.

f) Rangkailah rangkaian sensor suhu PTC dan NTC seperti pada gambar dibawah ini.

Gamabar Rangkaian sensor suhu PTC

Gamabar Rangkaian sensor suhu NTC

g) Rangkailah rangkaian sensor suhu LM35

Gambar Rangkaian Sensor suhu LM35

h) Catat suhu awal pada sensor.

1. Nilai Resistansi PTC

2. Nilai Resistansi NTC

3. Tegangan NTC mula-mula (mV)

4. Tegangan PTC mula-mula (mV)