adi chandra kusuma 13000220045 lm35 & thermocouple

7/24/2019 Adi Chandra Kusuma 13000220045 LM35 & Thermocouple

1/21

SISTEM INSTRUMENTASI ELEKTRONIKA

SENSOR SUHU LM35 DAN THERMOCOUPLE

Oleh :

Adi Chandra Kusuma

1300022045

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

UNIVERSITAS AHMAD DAHLAN

YOGYAKARTA

2015


2/21

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 LATAR BELAKANG

Kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi dari masa ke masa berkembang pesat

terutama di bidang otomtisasi. erkembangan ini tampak jelas terutama di industri

manu!aktur" di mana sebelumn#a ban#ak pekerjaan menggunakan tangan manusia"

kemudian beralih menggunakan mesin" berikutn#a dengan ele$tro%me$hani$ &semi

otomatis' dan sekarang sudah menggunakan roboti$ &!ull automati$'.

(odel apapun #ang digunakan dalam sistem otomatisasi industri sangat

tergantung kepada keandalan sistem kendali #ang dipakai. )asil penelitian menunjukan

se$anggih apapun sistem kendali #ang dipakai akan sangat tergantung kepada sensor dan

transduser #ang digunakan.

*ensor dan transudser merupakan peralatan atau komponen #ang mempun#ai

peranan penting dalam sebuah sistem pengaturan otomatis. +isan#a besaran masukan

pada keban#akan sistem kendali bukan merupakan besaran listrik. ,mumn#a besaran

tersebut adalah besaran !isik" kimia" mekanis dan sebagain#a. ,ntuk merubah ke dalam

besaran listrik pada sistem" biasan#a besaran%besaran tersebut diubah terlebih dahulu

menjadi suatu sin#al listrik melalui sebuah alat #ang disebut sensor dan transduser.

*alah satu sensor #ang umum digunakan adalah sensor suhu. *ensor ini sangat

sering digunakan dalam proses manu!aktur terutama #ang berkaitan dengan proses

pemanasan maupun pendinginan. *ensor tersebut bertugas untuk mengetahui kondisi

lingkungan atau sebuah sistem #ang digunakan sebagai input agar dapat ditindaklanjuti

dalam sebuah proses atau pengendalian sistem. +eberapa sensor suhu #ang umum

digunakan antara lain -(35 dan hermo$ouple.


3/21

1.2 TUJUAN PENULISAN

ujuan dari penulisan makalah ini adalah untuk lebih memahami tentang sensor

-(35 dan hermo$ouple" konstruksi sensor -(35 dan hermo$ouple" operasi sensor

-(35 dan hermo$ouple dan aplikasi dari sensor -(35 dan hermo$ouple.

1.3 BATASAN MASALAH

ada enulisan (akalah ini akan membahas mengenai :

engertian *ensor *uhu -(35 dan hermo$ouple

Cara Kerja *ensor *uhu -(35 dan hermo$ouple

Aplikasi *ensor *uhu -(35 dan hermo$ouple dalam Kehidupan *ehari%)ari

BAB II


4/21

A. THERMOCOUPLE

2.1 Pen!"#$#!n

ada dunia elektronika" termokopel adalah sensorsuhu #ang ban#ak

digunakan untuk mengubah perbedaan suhu dalam benda menjadi perubahantegangan

listrik&/oltase'. ermokopel #ang sederhana dapat dipasang" dan memiliki jenis

konektor standar #ang sama" serta dapat mengukur temperatur dalam jangkauan suhu

#ang $ukup besar dengan batas kesalahan pengukuran kurang dari 1 C

.

ambar 2.1 iagram skematik thermo$ouple

ua termoelemen A dan + dihubungkan dan jika temperatur antara jun$tion pertama

&$old jun$tion' dan kedua &hot jun$tion' berbeda maka akan timbul arus akibat ga#a gerak

listrik &('.

G!%&!' 2.(.engukuran (

ika $old jun$tion open $ir$uit dan dihubungkan dengan /oltmeter dengan impedansi

#ang tak terhingga &besar sekali'" seperti #ang terlihat pada gambar 2" maka akan terba$a

tegangan pada /oltmeter" tegangan tersebut dikenal sebagai tegangan *eebe$k. ika

thermo$ouple digunakan untuk mengukur temperatur hot jun$tion maka tegangan *eebe$k pada

$old jun$tion" hot jun$tion serta temperatur $old jun$tion harus diketahui terlebih dahulu.
http://id.wikipedia.org/wiki/Elektronikahttp://id.wikipedia.org/wiki/Sensorhttp://id.wikipedia.org/wiki/Tegangan_listrikhttp://id.wikipedia.org/wiki/Tegangan_listrikhttp://id.wikipedia.org/wiki/Elektronikahttp://id.wikipedia.org/wiki/Sensorhttp://id.wikipedia.org/wiki/Tegangan_listrikhttp://id.wikipedia.org/wiki/Tegangan_listrik


5/21

(" sebenarn#a timbul karena gradien temperatur sepanjang ka6at #ang

menghubungkan hot jun$tion dan $old jun$tion. engan mengasumsikan ka6at thermo$ouple

homogen maka ( didapat akibat perbedaan temperatur hot jun$tion dan $old jun$tion.

)ubungan tegangan antara termoelemen A dan + dengan perbedaan temperaturadalah:

7 8

imana : A+&' adalah tegangan *eebe$k

*&' adalah koe!isien *eebe$k"

8 adalah perbedaan temperatur antara hot jun$tion dengan $old jun$tion.

2.2 P')n*)+ Ke',! Te'%--+e$


6/21

ermokopel adalah sebuah alat #ang dibuat dari dua jenis ka6at dari logam #ang berbeda dan

disatukan pada salah satu ujungn#a. ,jung ini disebut dengan istilah 9jun$tion end atau ujung

sambungan dan dapat disebut juga ujung pengukuran &2'. ua ka6at tersebut disebut thermoelement

#ang merupakan kaki%kaki dari termokopel. Keduan#a dibedakan menjadi kaki positi! dan kaki

negati!. Kemudian" ujung laun dari masing%masing ka6at disebut dengan 9tail end &ujung ekor' atau

9re!eren$e end &1'.

un$tion end adalah ujung #ang digunakan untuk mengukur panas dari media #ang hendak

diukur" misalkan ruangan tungku atau o/en dengan suhu 200C sedangkan tail end adalah ujung #ang

kita sambungkan dengan rangkaian elektronika dan berada pada suhu ruang" katakanlah 2;C. ail

end mempun#ai dua kutub untuk pengukuran" #aitu positi! dan negati!. 1 dan 2 adalah suhu

masing%masing pada posisi tail end dan jun$tion end.

erbedaan suhu antara 1 dan 2 tersebut dapat diukur pada kedua kutup positi! dan negati!.

Oleh karena itu termokopel adalah termasuk temperature%/oltage transdu$er. ermokopel adalah

penghasil tegangan #ang dapat diukur pada kedua kutub tail end #ang terjadi akibat perbedaan suhu

pada 1 dan 2. adi tinggal diukur dengan /oltmeter digital.

+esarn#a tegangan keluaran pada termokopel ditentukan dengan rumus:


7/21

ambar 2. abel re!erensi tegangan ke temperature

alam pengukuran tegangan pada termokopel ada beberapa s#arat #ang ahrus terpenuhi agar

tegangan #ang didapat tidak nol. Adapaun s#arat%s#aratn#a sebagai berikut :

1. ika kedua ka6at atau thermoelement terbuat dari material #ang sama sehingga

men#ebabka tidak ada perbedaan suhu dianatara kedua ujung ka6at.

2. *uhu 1 sama dengan 2 sehingga men#ebabkan termokopel tidak dapat mengukur

suhu ruang karena kedua ujungn#a ada pada temperatur #ang relati! sama" #aitu

berada pada suhu ruang. Oleh karena itu" kita tiba pada kondisi 9tidak mudahn#a

karena pada dasarn#a temperatur pada re!eren$e end atau tail end haruslah relati!

tetap. )al #ang tidak mungkin tentun#a sehingga ada istilah $old jun$tion

$ompensation untuk menkompensasi kondisi ini. *ebuah =C seperti misaln#a

(A>??@ bisa dipergunakan untuk kompensator.

2.3 K-n*/'#*) Te'%--+e$

,ntuk skonstruksi sederhana termokopel diperlihatkan oleh gamabar diba6ah ini :


8/21

.

ambar 2. *irkuit sederhana termokopel

ambar 2.11 kontruksi dalam ermokopel

ada konstruksi termokopel terdapt dua buah ka6at #ang terbuat dari amterail #ang berbeda"

salah satun#a digunakan sebagai measuring jun$tion &hot' dan re!eren$e jun$tion &$old'. ada ka6at

rer!ern$e jun$tion tidak akan mengalami perubahan dan akan tetap pada suhu re!eren$e. ada


9/21

pengukuran perbedaan potensial dari kedua ka6at akan menggunakan /oltmeter dan sebelumn#a akan

di ampli!# dahulu agar dapat terba$a oleh /oltmeter karena tegangan #ang dihasilkan terlalu ke$il.

engukuran panas saluran hermokopel menghasilkan tegangan #ang lebih besar dari tegangan

saluran re!erensi. erbedaan antara dua tegangan itu sebanding dengan perbedaan suhu.

2.( K!'!/e')*/) Te'%--+e$

2.4.1 +eberapa jenis thermo$ouple berdasarkan aplikasi penggunaann#a

1. ipe K &Chromel &i%Cr allo#' B Alumel &i%Al allo#'

hermo$ouple untuk tujuan umum. -ebih murah. ersedia untuk rentang suhu

200 C hingga D1200 C.

ambar 2.2 iCr%i*i &ipe K'

2. ipe &Chromel B Constantan &Cu%i allo#''

ipe memiliki output #ang besar &?; E


10/21

Gentangn#a terbatas &40 hingga D@50 C' membuatn#a kurang populer

dibanding tipe K. ipe memiliki sensiti/itas sekitar H52 E


11/21

?. #pe G &latinum Blatinum 6ith @J Ghodium'

Co$ok mengukur suhu di atas 1?00 C. sensiti/itas rendah &10 E


12/21

ambar 2.10 karakteristik bahan termokopel #ang digunakan bersamaplatinum

2.4.2 Adapun kelebihan dan kekurangn dari termokopel adalah sebagai berikut :

kelebihan dari termokopel adalah:

a. (udah diba$a" karena memiliki la#ar #ang tidak mudah keruh dan skala #ang jelas

b. Gespon $epat untuk setiap adan#a perubahan suhu

$. Akurasi #ang tepat dalam pengukuran suhu

d. +aik digunakan untuk pengukuran /ariasi suhu dengan jarak kurang dari 1 $me. ermokopel tidak mudah rusak dan tahan lama

*ementara itu" termokopel juga memiliki kekurangan dalam pemakaiann#a" #akni:

a. Kalibrasi #ang sulit" saat termokopel din#alakan" suhu #ang tertera adalah suhu pada

ruangan tersebut

b. )an#a dapat digunakan untuk mengukur perbedaan suhu

$. ermokopel membutuhkan perlengkapan tambahan #ang hargan#a biasan#a $ukup

mahal

2.5 APLIKASI TERMOKOPEL

hermo$ouple $o$ok untuk mengukur rentang suhu #ang besar" sampai

2300C. (ereka kurang $o$ok untuk aplikasi di mana perbedaan suhu lebih ke$il harus


13/21

diukur dengan akurasi #ang tinggi" misaln#a rentang 0%100C dengan 0"1C akurasi.

Contoh enggunaan hermo$ouple #ang umum #aiutu pada industr# besi dan baja #ang

dalam pengoperasiann#a menggunakan suhu #ang sangat tinggi.

B. LM35

2.1 Pen!"#$#!n

*ensor suhu -(35 adalah komponen elektronika #ang memiliki !ungsi untuk

mengubah besaran suhu menjadi besaran listrik dalam bentuk tegangan. *ensor *uhu -(35

#ang dipakai dalam penelitian ini berupa komponen elektronika elektronika #ang diproduksi

oleh National Semiconductor. -(35 memiliki keakuratan tinggi dan kemudahan

peran$angan jika dibandingkan dengan sensor suhu #ang lain" -(35 juga mempun#ai

keluaran impedansi #ang rendah dan linieritas #ang tinggi sehingga dapat dengan mudah

dihubungkan dengan rangkaian kendali khusus serta tidak memerlukan pen#etelan lanjutan.

(eskipun tegangan sensor ini dapat men$apai 30 /olt akan tetapi #ang diberikan

kesensor adalah sebesar 5 /olt" sehingga dapat digunakan dengan $atu da#a tunggal dengan

ketentuan bah6a -(35 han#a membutuhkan arus sebesar ?0 EA hal ini berarti -(35

mempun#ai kemampuan menghasilkan panas &self-heating' dari sensor #ang dapat

men#ebabkan kesalahan pemba$aan #ang rendah #aitu kurang dari 0"5 C pada suhu 25 C .

2.2 S/'#/#' Sen*-' LM35


14/21

Gambar Sensor Suhu LM35

ambar diatas menunjukan bentuk dari -(35 tampak depan dan tampak ba6ah. 3

pin -(35 menujukan !ungsi masing%masing pin diantaran#a" pin 1 ber!ungsi sebagai sumber

tegangan kerja dari -(35" pin 2 atau tengah digunakan sebagai tegangan keluaran atau


15/21

rangkaian !ilter" atau rangkaian lain seperti rangkaian pembanding tegangan dan rangkaian

Analog%to%igital Con/erter.

Gangkaian dasar tersebut ##+ untuk sekedar bereksperimen atau untuk aplikasi

#ang tidak memerlukan akurasi pengukuran #ang sempurna. Akan tetapi tidak untuk aplikasi

#ang sesungguhn#a. erbukti dari eksperimen #ang telah sa#a lakukan" /e!n!n e$#!'!n

*en*-' &e$#%$!" */!&)$. ada kondisi suhu #ang relati! sama" jika tegangan suplai sa#a ubah%

ubah &sa#a naikkan atau turunkan'" maka V-#/juga ikut berubah. (emang se$ara logika hal

ini sepertin#a benar" tapi untuk instrumentasi hal ini tidaklah diperkenankan. ibandingkan

dengan tingkat kepresisian" maka tingkat akurasi alat ukur lebih utama karena alat ukur

se#og#an#a dapat dijadikan patokan bagi penggunan#a. ika nilain#a berubah%ubah untuk

kondisi #ang relati! tidak ada perubahan" maka alat ukur #ang demikian ini tidak dapat

digunakan.

2.3 K!'!/e')*/) Sen*-' LM35.

1. (emiliki sensiti/itas suhu" dengan !aktor skala linier antara tegangan dan suhu 10

m


16/21

Grafik akurasi LM35 terhadap suhu

*ensor -(35 bekerja dengan mengubah besaran suhu menjadi besaran tegangan.

egangan ideal #ang keluar dari -(35 mempun#ai perbandingan 100C setara dengan 1 /olt.

*ensor ini mempun#ai pemanasan diri &sel! heating' kurang dari 0"1C" dapat dioperasikan

dengan menggunakan po6er suppl# tunggal dan dapat dihubungkan antar muka &inter!a$e'

rangkaian $ontrol #ang sangat mudah.

=C -( 35 sebagai sensor suhu #ang teliti dan terkemas dalam bentuk =ntegrated Cir$uit

&=C'" dimana output tegangan keluaran sangat linear terhadap perubahan suhu. *ensor ini

ber!ungsi sebagai pegubah dari besaran !isis suhu ke besaran tegangan #ang memiliki

koe!isien sebesar 10 m< BC #ang berarti bah6a kenaikan suhu 1 C maka akan terjadi

kenaikan tegangan sebesar 10 m


17/21

arus ?0 Q A dari suppla# sehingga panas #ang ditimbulkan sendiri sangat rendah kurang dari

0 C di dalam suhu ruangan.

,ntuk mendeteksi suhu digunakan sebuah sensor suhu -(35 #ang dapat

dikalibrasikan langsung dalam C &$el$ius'" -(35 ini di!ungsikan sebagai basi$ temperature

sensor.

Adapun keistime6aan dari =C -( 35 adalah :

Kalibrasi dalam satuan derajat $el$ius.

-ineritas D10 m


18/21

-(35 dapat disuplai dengan tegangan mulai 4


19/21

dengan tingkat kepresisian" maka tingkat akurasi alat ukur lebih utama karena alat ukur

se#og#an#a dapat dijadikan patokan bagi penggunan#a. ika nilain#a berubah%ubah untuk

kondisi #ang relati! tidak ada perubahan" maka alat ukur #ang demikian ini tidak dapat

digunakan.

2.5 P')n*)+ Ke',! Sen*-' LM35

*e$ara prinsip sensor akan melakukan penginderaan pada saat perubahan suhu setiap

suhu 1 C akan menunjukan tegangan sebesar 10 m


20/21

a. Gentang suhu #ang jauh" antara %55 sampai D150 oC

b. -o6 sel!%heating" sebesar 0.0; oC

$. +eroperasi pada tegangan 4 sampai 30

adi chandra kusuma 13000220045 lm35 & thermocouple

Documents