laporan realisasi

LAPORAN KEGIATAN PRAKTIKUM

REALISASI RANCANGAN ELEKTRONIKA

TAHUN 2012

TERMOMETER DIGITAL BERBASIS LM3914 DAN LM35

Disusun Oleh :

Azis Nurrochma Wardana

21060110083011

PROGRAM STUDI DIPLOMA III

TEKNIK ELEKTRO-FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS DIPONEGORO

SEMARANG

2012

LABORATORIUMD III Teknik Elektro Fakultas Teknik

UNIVERSITAS DIPONEGOROSEMARANG

Form No :

Judul Materi :Termometer Digital berbasis LM3914 dan LM35

Tanggal Praktek :

Halaman :

PRAKTIKUMRealisasi Rancangan Elektronika

I. TUJUAN

Tujuan dilaksanakannya praktikum realisasi rancangan elektronika ini adalah :

1. Dapat membuat rangkaian termometer dengan sensor suhu LM35

2. Dapat memanfaatkan rangkaiannya untuk kehidupan sehari-hari

3. Dapat menghubungkan sensor LM35 dengan LM3914.

4. Dapat memahami cara kerja thermometer digital pada rangkaian ini.

5. Dapat memahami fungsi masing-masing komponen pada rangkaian tersebut.

II. RUANG LINGKUP

Perkembangan tekhnologi dewasa ini sudah sangat maju.Dengan.Segalahal yang

dulunya masih menggunakan prinsip analog, sekarang bisa dirubah menjadi bentuk

digital yang lebih sederhana dan mudah penggunaannya. Pengubahan alat-alat biasa ke

bentuk digital dilandasi dari kebutuhan masyarakat yang menginkan benda yang lebih

praktis, contohnya multimete digital, yang biasanya masih berupa pembacaan analog

dengan jarum, namun sekarang sudah ada multimeter yang menggunakan digital

sehingga penggunaanya lebih praktis.

Kebutuhan masyarakat terhadap barang elektronik semakin tinggi.Dari hal

sekecil mungkin seperti suhu membutuhkan pengukuran secara digital, karena dianggap

lebih teliti dan penggunaanya mudah.

Dari pemikiran tersebut maka kami ingin membuat alat yang bisa mengukur

suhu ruangan dengan ketelitian yang cukup, desain yang kompatibel dan juga

murah.Maka dibuatlah thermometer digital dengan sensor LM35 dan LM3914.



Form No :


Tanggal Praktek :

Halaman :


III. PENGERTIAN (DASAR TEORI)

Skema Rangkaian Termometer Digital

Gambar 3.01 Diagram Skematik Termometer Digital

Termometer Digital ini menggunakan sensor LM35 sebagi sensor suhu dan di

beri penguat LM324 sebesar 3,125 kali (3,2) agar tegangan output dari LM35 menjadi

125mV dan dapat menyalakan LED. LED disearahkan oleh IC LM3914 yang berupa

tampilan bar.. Rangkaian ini memiliki 10 Led yang masing-masing LED mewakili

perubahan suhu sebesar 4°C.



Form No :


Tanggal Praktek :

Halaman :


3.1 PRINSIP KERJA RANGKAIAN

Sensor suhu LM35 mendeteksi perubahan suhu, setiap 1°C sama dengan

perubahan tegangan sebesar 10mV. Tegangan yang dihasilkan untuk setiap

perubahan suhu sebesar 4°C akan dikalikan besaran tegangannya oleh penguat

LM324 sebesar 3,125 kali. Sehingga perhitungganya menjadi :

(4°C x 10mV) x 3,125= 40mv x 3,125 = 125mV

Perhitungan ini diperlukan agar keluaran output terkahir dari penguat LM324

adalah sebesar 125 mV untuk kenaikan setiap 4°C dan dapat menyalakan 1 Led.

Perhitungan tiap suhu diberikan pada tabe di bawah ini.

Suhu °C Output LM35 mV Penguat Input LM3914 mV

0 10 3,125 0

4 40 3,125 125

8 80 3,125 250

12 120 3,125 375

16 160 3,125 500

20 200 3,125 625

24 240 3,125 750

28 280 3,125 875

32 320 3,125 1000

36 360 3,125 1125

40 400 3,125 1250



Form No :


Tanggal Praktek :

Halaman :


3.2 KOMPONEN RANGKAIAN

Resistor

Resistor adalah komponen elektronika yang berfungsi untuk memberikan

hambatan terhadap aliran arus listrik. Adapun fungsi resistor antara lain adalah:

a. Membatasi atau menghambat arus yang mengalir

b. Membagi tegangan

c. Memperkecil atau memperbesar tegangan

d. Pemikul beban.

Ada dua jenis resistor, yaitu:

a. Resistor tetap, adalah resistor yang nilai hambatannya ditentukan oleh kode

warna, yaitu dengan membaca gelan-gelang yang terdapat pada resistor.

Gambar 3.02 simbol resistor

b. Resistor tidak tetap, adalah resistor yang nilai hambatannya dapat diubah

sesuai dengan nilai yang diperlukan, yang termasuk resistor tidak tetap antara

lain adalah:

1. Potensiometer

Adalah resistor yang cara mengubah hambatannya dengan memutar atau

menggeser sumbu as yang telah tersedia.

Gambar 3.03 Simbol dan gambar potensiometer



Form No :


Tanggal Praktek :

Halaman :


2. Trimpot

Fungsinya hampir sama dengan fungsi potensiometer hanya saja cara

mengubah hambatannya berbeda, perlu menggunakan alat bantu obeng

atau sejenisnya.

Gambar3.04 trimpot

3. Fotoresistor atau LDR

Adalah resistor yang peka terhadap cahaya, karena itu nilai hambatannya

tergantung adanya cahaya. Apabila keadaan gelap (tanpa cahaya), nilai

hambatannya akan menjadi besarsampai dengan jutaan ohm, dan dalam

keadaan terang nilai hambatannya kecil.

Gambar 3.05 LDR

4. NTC (Negative Temperature Coefficient)

Merupakan jenis resistor yang nilai hambatannya berubah karena

perubahan suhu atau temperatur.

Gambar3.06 NTC

5. PTC (Positive Temperature Coefficient)



Form No :


Tanggal Praktek :

Halaman :


Merupakan kebalikan dari NTC, yaitu jika terkena panas hambatannya

akan naik, tetapi jika keadaan suhu dingin hambatannya akan turun.

Gambar 3.07 PTC

LED

LED (Light-Emitting Diode: Light Emitting Diode) adalah perangkat

ELEKTRONIKA semikonduktor yang memancarkan cahaya koheren narrow

spectrum saat terpolarisasi secara langsung di persimpangan PN di mana

mengalirnya arus listrik. Fenomena ini merupakan salah satu bentuk

electroluminescence, LED adalah tipe khusus dari dioda bekerja sebagai dioda

umum tetapi yang dilalui oleh arus listrik, dan memancarkan cahaya. perangkat

semikonduktor ini biasanya dikemas dalam sampul plastik yang lebih tahan dari

kaca yang biasanya digunakan dalam lampu pijar. Meskipun plastik berwarna

mungkin, hanya untuk alasan estetika, karena tidak mempengaruhi warna cahaya

yang dipancarkan. Biasanya sebuah sumber cahaya LED terdiri dari bagian-bagian

yang berbeda, yang mengapa pola intensitas cahaya yang dipancarkan dapat cukup

kompleks.



Form No :


Tanggal Praktek :

Halaman :


Gambar 3.08 Struktur Diode LED

Keuntungan LED

Keandalan, efisiensi energi yang lebih besar, tahan getaran besar, visi yang

lebih baik dalam berbagai kondisi pencahayaan, disipasi daya yang rendah,

Resiko yang rendah terhadap lingkungan, kemampuan untuk beroperasi secara

terus menerus berkedip, respon cepat, dll. Selain itu, lampu LED dapat

menghasilkan warna yang berbeda dengan efisiensi bercahaya tinggi, tidak seperti

banyak lampu yang digunakan sejauh ini, yang memiliki filter untuk mencapai

efek yang sama (yang berarti pengurangan efisiensi energi).

Kekurangan dari LED

Kerugiannya adalah output cahaya LED sangat rendah, cahaya LED tidak

terlihat di bawah sumber cahaya terang dan sudut pandang adalah antara 30 ° dan

60 °.

Integrated Circuit ( IC )

Integreted Circuit (IC) adalah suatu komponen elektronik yang dibuat dari bahan

semikonduktor dan merupakan pengembangan dari transistor. Dalam sebuah IC

terdapat beberapa jenis komponen pasif maupun aktif yang tersusun dalam

kemasan ( packages ).

IC yang digunakan pada rangakaian ini adalah



Form No :


Tanggal Praktek :

Halaman :


1. IC LM324

IC ( Integrated Circuit ) LM324 merupakan sebuah IC Op-Amp (

Operational Amplifier ) yang berfungsi sebagai penguat sinyal.

Amplifier (penguat) LM324 memiliki fungsi yang sama dengan IC Op

Amp jenis 741. IC 741 memiliki pin yang yang berjumlah 8 pin dan

terdapat dua buah input (masukan) dimana masing-masing input berbeda

yaitu satu buah input inverting ( membalik ) dan satu buah input non

inverting ( tak membalik ) dan satu buah output (keluaran) pada

amplifier tersebut. Keuntungan menggunakan IC LM324 yaitu jika pada

rangkaian yang kita buat membutuhkan lebih dari satu penguat, karena

IC LM324 memiliki 4 buah penguat didalam satu buah IC dengan

keseluruhan pin berjumlah 14. Penguat yang terdapat didalam IC

tersebut dapat digunakan dengan cara dihubungkan secara pararel jika

kita menggunakan banyak input dan output pada rangakaian

yang kita buat.

Pada gambar3.09 dapat dilihat penampang diagram IC LM324

dengan fungsi masing masing pin:

Gambar 3.09 IC LM 324

Fungsi masing-masing pin dari IC LM324:

1) Pin 1,7,8,14 (Output)



Form No :


Tanggal Praktek :

Halaman :


Merupakan sinyal output.

2) Pin 2,6,9,13 (Inverting Input)

Semua sinyal input yang berada di pin ini akan mempunyai output yang

berkebalikan dari input.

3) Pin 3,5,10,12 (Non-inverting input)

Semua sinyal input yang berada di pin ini akan mempunyai output yang sama

dengan input (tidak berkebalikan).

4) Pin 4 (+Vcc)

Pin ini dapat beroperasi pada tegangan antara +5 Volt sampai +15 Volt.

5) Pin 11 (-Vcc)

Pin ini dapat beroperasi pada tegangan antara -5 Volt sampai -15 Volt.

2. IC LM3914

IC LM 3914N yang berfungsi sebagai driver ditunjukkan pada gambar

6. IC LM 3914N adalahsebuah IC yang mengkonversikan level

tegangananalog ke tampilan LED,. IC LM3914 mempunyai10 output yg

tersambung ke LED dengan masing-masingoutput mempunyai

tegangan.berbeda-beda yang dibandingkan/dikomparatorkan dengan

teganganreferensi . Dengan kaki pin 8 di ground, teganganreferensi internal

1,25V. Oleh karena itu, 10 LEDmenyala semua saat tegangan input 1,25V

ataulebih. Kenaikan setiap nyala 1 LED adalah setiap penambahan tegangan

0,125V.



Form No :


Tanggal Praktek :

Halaman :


Gambar 3.10 IC LM 3914

3. 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 yaitu kurang dari 0,5 ºC pada suhu 25 ºC .



Form No :


Tanggal Praktek :

Halaman :


Gambar 3.11Sensor Suhu LM35

Gambar 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 :

VLM35 = Suhu* 10 mV

Secara 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



Form No :


Tanggal Praktek :

Halaman :


disekitarnya jauh lebih tinggi atau jauh lebih rendah dari suhu permukaan,

maka LM35 berada pada suhu permukaan dan suhu udara disekitarnya .

Gambar 3.12 Skematik 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. Berikut ini adalah karakteristik

dari sensor LM35.

1. Memiliki sensitivitas suhu, dengan faktor skala linier antara tegangan dan

suhu 10 mVolt/ºC, sehingga dapat dikalibrasi langsung dalam celcius.

2. Memiliki ketepatan atau akurasi kalibrasi yaitu 0,5ºC pada suhu 25 ºC

seperti terlihat pada gambar 2.2.

3. Memiliki jangkauan maksimal operasi suhu antara -55 ºC sampai +150

ºC.

4. Bekerja pada tegangan 4 sampai 30 volt.

5. Memiliki arus rendah yaitu kurang dari 60 µA.

6. Memiliki pemanasan sendiri yang rendah (low-heating) yaitu kurang dari

0,1 ºC pada udara diam.



Form No :


Tanggal Praktek :

Halaman :


7. Memiliki impedansi keluaran yang rendah yaitu 0,1 W untuk beban 1 mA.

8. Memiliki ketidaklinieran hanya sekitar ± ¼ ºC

3.3 Block Diagram Perencanaan Sistem

IV. PERALATAN DAN BAHAN

Peralatan

No Alat Keterangan

1. Soldier 1 (satu)

2. Tenol 1 (satu)

3. Kotak plastik 1 (satu)

4. Setrika listrik 1 (satu)

5. Tang potong 1 (satu)

6. PC yang sudah diinstal software Eagle 1 (satu)

7. Printer 1 (satu)

8. Larutan FerryClorit secukupnya

9. Sabun Pembersih secukupnya

10. Gunting 1 (satu)

11. Solasi secukupnya

12. Bor listrik 1 (satu)

13. Steirofom secukupnya

Bahan

Sensor Suhu LM35

Penguat LM324

LM3914 LED



Form No :


Tanggal Praktek :

Halaman :


No Bahan Keterangan

1. Resistor 10K 1 buah

2. Resistor 22K 1 buah

3. Resistor 2,2K 1 buah

4. Trimpot 10K 1buah

5. IC LM324 1 buah

6. IC LM35 1 buah

7. IC LM3914 1 buah

8. Baterai 9V 1buah

9. Terminal komponen 1 buah

10. Saklar on/off 1 buah

11. LED warna 10 buah

12. PCB polos Secukupnya

13. Kabel Jumper Secukupnya

V. VARIABEL

a. Tetap

Variabel tetap adalah variabel yang sengaja dibuat selalu sama, di rangkaian ini

semuanya sama yaitu Resistor (R) dan Kapasitor (C).

b. Berubah

Variabel berubah adalah variabel yang sengaja dibuat tidak sama, dalam percobaan

ini variabel bebasnya adalah inframerah yang mengenai sensor, yaitu ada atau tidak

ada rangsangan dan juga lampu yang menyala dan mati.

VI. LANGKAH KERJA

Langkah kerja untuk membuat rangkaian Termometer digital yakni:

1. Menyiapkan alat dan bahan yang diperlukan

2. Membuat layout pada PCB dengan program software EAGLE 6.0.0 (catatan:

membuat layout harus disesuaikan dengan posisi komponen pada keadaan



Form No :


Tanggal Praktek :

Halaman :


sebenarnya, agar badan komponen tidak saling bertumpukan dengan komponen

lainnya)

3. Mencetak hasil layout pada kertas hvs, kemudian di-fotocopydi kertas CTS.

4. Hasil fotocopy pada kertas CTS kemudian di setrika diatas permukaan tembaga PCB

selama ±20 menit.

5. Kemudian diangin-anginkan, agar permukaan PCB dingin dan dapat terlepas dari

kertas CTS.

6. Menyiapkan larutan ferrychloridde secukupnya, lalu PCB direndam dan digoyang-

goyang secara merata, agar permukaan tembaga (yang tidak tertutupi oleh tinta dari

kertas CTS) bisa luntur.

7. Setelah itu, PCB dibersihkan dengan tissue agar permukaannya menjadi bersih.

8. Untuk menghilangkan tinta penanda jalur rangkaian di pcb, dapat menggunakan

larutan bensin dan digosok-gosok.

9. Sebelum dilakukan pelubangan dengan boor, dipastikan terlebih dahulu bahwa

permukaan tembaga harus bersih dengan mengamplas halus.

10. Melakukan pengeboran harus hati-hati dan sesuai dengan besar lubang pada

komponen sebenarnya.

11. Kemudian komponen dapat segera dipasang dan bisa disolder menggunakan

gulungan timah. Agar tangan tidak terkena panas dari solder, komponen dapat

dipegang melalui tang jepit.

12. Jika penyolderan yang dilakukan terlalu banyak atau tidak rapi, maka dapat di sedot

dengan attractor.

13. Kaki komponen yang tersisa dapat dipotong dengan tang potong agar rangkaian

menjadi rapi.

14. Hubungkan rangkaian dengan baterai 9V untuk menyuplai tegangan.

15. Memeriksa rangkaian apakah sudah berjalan dengan benar. Jika belum berhasil

bekerja, maka diperiksa lagi hubungan per komponennya, apakah solderan sudah

tersambung dengan baik atau belum.

16. Uji coba rangkaian, apabila sudah sesuai dengan prinsip kerja rangkaian berhasil

17. Ukur tegangan input dan outputnya



Form No :


Tanggal Praktek :

Halaman :


18. Ukur tegangan komponen saat lampunyala dan mati.

VII. PERHITUNGAN

Komponen Kondisi lampu ON Kondisi lampu OFF

LED 1-10 1,8 V 0 V

R1 (22K) 0,5 V 0 V

R2 (10K) 0,25 V 0 V

R3 (2,2K) 0,2 V 0 V

IC LM35

- Pin 1

- Pin 2

- Pin 3

8 V

7 V

0 V

0 V

0 V

0 V

IC LM324

- Pin 1

- Pin 2

- Pin 3

- Pin 4

- Pin 11

- Pin

5,6,7,8,9,10,12,13,14

7,4 V

8 V

7 V

8 V

0

0

0

0

0

0

0

0

IC LM3914

- Pin 1, 10-18

- Pin 2

- Pin 3

- Pin 4

- Pin 5

- Pin 6

- Pin 7

2 V

0

0

8 V

6,8

6,4 V

6,4 V

0 V

0 V

0 V

0 V

0 V

0 V

0 V



Form No :


Tanggal Praktek :

Halaman :


- Pin 8

- Pin 9

7,6 V

0 V

0 V

0 V

Setiap kenaikan 4°C pad LM35 maka akan dirubah menjadi tegangna keluaran

sebesar 0.125 V dengan perhitungan:

1°C = 10mV

4°C = 40mV 40mV x 3,125 = 125 mV

125 mV adalah tegangan yang dipakai untuk menyalakan satu LED. Jadi setiap kenaikan 4°C

maka lampu akan menyala 1.

Diagram kenaikan tegangan dapat dilihat pade tabel di bawah ini

1 2 3 4 5 6 7 8 9 100

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

LM 35

LM 35

Temperatura

Volta

je (m

V)

Gambar 7.01 Tabel kenaikan tegangan dan suhu



Form No :


Tanggal Praktek :

Halaman :


VIII. TANDA TANGAN

Dosen Pembimbing,

Drs. Subali

NIP. 195612051985031001

Praktikan,

Azis Nurrochma Wardana

NIM. 21060110083011

Mengetahui,

Kepala Laboratorium

Drs. Subali

NIP. 195612051985031001

Pranata Laboratorium Pendidikan

Enny, SPd

NIP. 196209281983032002



Form No :


Tanggal Praktek :

Halaman :


IX. LAMPIRAN-LAMPIRAN

laporan realisasi

Documents

laporan realisasi