Makalah Sistem Instrumentasi “Sensor IC LM 35” Kelompok 5 Mochamad Saadi Nurdin 2212 030 005 Muhammad Irfan Bahrudin 2212 030 055 Try Atma Wahyu Hidayah 2212 030 085 Bidang Studi Komputer Kontrol Program Studi D3 Teknik Elektro Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2014
Merupakan penjelasan karakteristik statis dan dinamis dari sensor LM35
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
MakalahSistem Instrumentasi “Sensor IC LM 35”
Kelompok 5Mochamad Saadi Nurdin 2212 030 005Muhammad Irfan Bahrudin 2212 030 055Try Atma Wahyu Hidayah 2212 030 085
Bidang Studi Komputer KontrolProgram Studi D3 Teknik Elektro
Jurusan Teknik ElektroFakultas Teknologi Industri
Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya2014
BAB 1Pendahuluan
1.1 Sensor IC LM 351.1.1 Pengertian IC LM 35
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 National Semiconductor. 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 yaitu kurang dari 0,5 ºC pada suhu 25 ºC .
1.1.2 Struktur IC LM 35Bentuk fisik sensor suhu LM 35 merupakan chip IC dengan kemasan yang berfariasi dan memiliki 3 kaki pin.
Gambar 1. Bentuk IC LM 35Gambar diatas 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 :
1.1.3 Karakteristik IC LM 35IC LM 35 memiliki karakteristik sebagai berikut :
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 ºC seperti terlihat pada gambar 2.2.
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.
VLM35 = Suhu* 10 mV
Memiliki impedansi keluaran yang rendah yaitu 0,1 W untuk beban 1 mA. Memiliki ketidaklinieran hanya sekitar ± ¼ ºC.
1.1.4 Prinsip Kerja IC LM 35Secara prinsip sensor akan melakukan penginderaan pada saat perubahan suhu setiap suhu 1 ºC akan
menunjukan tegangan sebesar 10 mV. Pada penempatannya LM35 dapat ditempelkan dengan perekat atau dapat pula disemen pada permukaan akan tetapi suhunya akan sedikit berkurang sekitar 0,01 ºC karena terserap pada suhu permukaan tersebut. Dengan cara seperti ini diharapkan selisih antara suhu udara dan suhu permukaan dapat dideteksi oleh sensor LM35 sama dengan suhu disekitarnya, jika suhu udara disekitarnya jauh lebih tinggi atau jauh lebih rendah dari suhu permukaan, maka LM35 berada pada suhu permukaan dan suhu udara disekitarnya .
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:• 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
Vout=10 mV/oC Tiap perubahan 1oC akan menghasilkan perubahan tegangan output sebesar 10mV.
1.1.5 Kelebihan dan Kekurangan IC LM 35• Kelebihan:
a. Rentang suhu yang jauh, antara -55 sampai +150 oC b. Low self-heating, sebesar 0.08 oC c. Beroperasi pada tegangan 4 sampai 30 V d. Rangkaian tidak rumit e. Tidak memerlukan pengkondisian sinyal
• Kekurangan:Membutuhkan sumber tegangan untuk beroperasi
1.2 IC OP-AMP LM3581.2.1 Pengertian IC OP-AMP LM358
LM 358 merupakan rangkaian terintegrasi yang memiliki dua penguat operasional. Terdiri dari 4 masukan, memiliki faktor penguatan yang besar dan frekuensi internal yang berubah-ubah, yang mana di desain secara spesifik untuk beroperasi dari sebuah power supply melalui sebuah range tegangan.
Gambar 2. Bentuk LM358
1.2.2 Spesifikasi IC OP-AMP LM358IC OP-AMP LM358 ini memiliki spesifikasi sebagai berikut :1) Frekuensi internal yang dapat di ubah untuk penguatanya.2) Penguatan tegangan yang besar (100dB).3) Memiliki besar range tegangan antara 3V-32V.4) Arus bias input rendah (20nA).5) Arus offset input rendah (2nA).6) Tegangan offset input rendah (2mV).
7) Tegangan output besar, berkisar 0 sampai (Vcc-1,5V).
Histerisis merupakan salah satu jenis pengukuran karakteristik statik sistematik yang menunjukkan perbedaan antara lau output (“O”) pembacaan saat menggunakan nilai input naik (dari rendah ke tinggi) atau sering disebut dengan increase, dengan nilai output pembacaan saat mengunakan nilai inout turun (dari tinggi ke rendah) atau sering disebut dengan decrease. Histerisis biasanya dinyatakan sebagai histerisis maksimum dalam bentuk prosentase skala
penuh, yaitu : H=Oincrease−OdecreaseOmax−Omin
x 100 %
yang dihasilkan pada karakteristik statik histerisis miliki nilai kelengkungan yang berbeda antara nilai output increase dengan nilai output decrease.
H=Oincrease−OdecreaseOmax−Omin
x 100 %
H (139.5℃)=1394.96−1394.961394.96−1046.22
x 100 %
¿ 0348.74
x 100 %
¿0 %
H (137.93℃)=1368.94−1349.961394.96−1046.22
x 100 %
¿ 18.98348.74
x 100 %
¿0.054 x 100 %
¿5.4 %
H (135.85℃)=1358.53−1379.751394.96−1046.22
x100 %
¿ −21.22348.74
x100 %
¿−0.060 x100 %
¿−6%
H (134.81℃)=1348.12−1358.531394.96−1046.22
x100 %
¿ −10.41348.74
x100 %
¿−0.029 x100 %
¿−2.9 %
H (133.77℃)= 1332.5−1348.121394.96−1046.22
x100 %
¿ −15.62348.74
x100 %
¿−0.044 x100 %
¿−4.4 %
H (133.25℃)= 1327.29−1332.51394.96−1046.22
x100 %
¿ −5.21348.74
x 100 %
¿−0.014 x100 %
¿−1.4 %
H (132.73℃)= 1322.09−1332.51394.96−1046.22
x100 %
¿ −10.41348.74
x100 %
¿−0.029 x100 %
¿−2.9 %
H (132.21℃)=1322.09−1327.291394.96−1046.22
x100 %
¿ −5.2348.74
x 100 %
¿−0.014 x100 %
¿−1.4 %
H (130.13℃)=1301.27−1301.271394.96−1046.22
x 100 %
¿ 0348.74
x 100 %
¿0 %
H (124.4℃)= 1233.6−1322.091394.96−1046.22
x 100 %
¿ −88.49348.74
x 100 %
¿−0.253 x100 %
¿−25.3 %
H (118.68℃)=1171.14−1244.011394.96−1046.22
x 100 %
¿ −72.87348.74
x 100 %
¿−0.208 x100 %
¿−20.8%
H (105.66℃)=1046.22−1093.071394.96−1046.22
x100 %
¿ −46.85348.74
x 100 %
¿−0.134 x100 %
¿−13.4%
2.3 Karakteristik Dinamis Sensor LM35Transformasi Laplace yang didapat dari Matlab
0.08882S+1.888
Persamaan Orde Satu
KτS+1
¿ 0.08882S+1.888
¿
0.088821.888
11.888
S+1.8881.888
¿ 0.0470.529 S+1
Maka, nilai K = 0.047 dan nilai τ = 0.529
Nilai rise time
tr(10% - 90%) = τ ln 9
= 0.529 ln 9
= 1.1623
tr(5% - 95%) = τ ln 19
= 0.529 ln 19
= 1.557
Nilai delay time
td = τ ln 2
= 0.529 ln 2
= 0.3666
Nilai settling time
ts5% = 3τ
= 3 x 0.529
= 1.587
ts2% = 4τ
= 4 x 0.529
= 2.116
ts0.5% = 5τ
= 5 x 0.529
= 2.645
%Ess = (1 – K) x 100%
= (1 – 0.047) x 100%
= 0.953 x 100%
= 95.3%
BAB 3Pembuatan Rangkaian Pengondisi Sinyal
Permasalahan : Sebuah sensor LM35 berbasis arduino digunakan untuk mendeteksi suhu pada gudang penyimpan tepung gandum dengan range suhu antara 10-100 oC ( output sensor 0-1 Volt) yang kemudian dimonitoring menggunakan Pc namun kontroller tidak bisa membaca nilai output sensor dibawah 110 miliVolt . Buatlah rangkaian pengondisinyal dengan tegangan output dalam kisaran 1-5 Volt .dengan impedansi masukan yang tinggi. Alat dan bahan:
a. Sensor Lm35.b. IC Op-amp lm358.
c. Catu daya DC (battery 9 Volt).d. Multimeter digital.e. Osiloskop.f. Resistor 1k.g. Tesistor variable 10k.h. Kabel jumper secukupnya.i. Pinhead.j. PCB dotk. Timah.l. Solder.
Langkah-langkah :1. Analisa permasalahan.
Pada permasalahan diatas suhu antar 10-100 oC sehingga outputan pada sensor sebelum dikuatkan
Nilai min : 10 oC *10 mVolt = 100mVoltNilai max : 100 oC* 10mVolt = 1000mVolt= 1Volt.
2. Membuat rangkaian pengondisi sinyal berdasarkan permasalahan yang ada. Ditunjukkan pada gambar
Gambar Non inverting OP-AMP (sumber: yano.wasteonline.net/electronics/opamp/index.php)
3. Analisa rangkaian dan perhitungan
Vout=(1+ RfRg )Vin……………………………………………………………. i
Diketahui :Vout =5 Volt. Vin =1 Volt.
Rg = 1k ohm (variable tetap)Sesuai dengan persamaan i maka didapat:
Vout =(1+ RfRg )Vin
5 =(1+ Rf1 k )1
4 = Rf1 k
Rf = 4k..Jadi didapatkan harga Rreferensi (Rf)= 4k ohm
4. Simulasikan mengunakan proteus apakah analisa dan perhitunggan sesuai dengan yang diinginkan. Ditunjukkan pada gambar