LAPORAN PRAKTIKUM

INSTRUMENTASI

KARAKTERISTIK DAN KALIBRASI SENSOR SUHU (LM35)

Oleh :

Irviana Trisna Ramadhani

NIM A1H012065

KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN

UNIVERSITAS JENDERAL SOEDIRMAN

FAKULTAS PERTANIAN

PURWOKERTO

2014

I. PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Sensor merupakan suatu alat yang dapat digunakan untuk mendeteksi suatu

keadaan dan keadaan ini dapat dirubah menjadi keadaan yang lain, misalnya

sensor suhu, sensor suhu dapat digunakan untuk mendeteksi adanya suhu pada

lingkungan tersebut dan suhu tersebut dapat diubah menjadi besaran listrik yang

besarnya dapat diketahui dengan mudah. Sensor dapat berupa sensor suhu, sensor

cahaya, dan lain-lain.

Sensor suhu dapat digunakan untuk mendeteksi gejala perubahan

panas/temperature/suhu pada suatu dimensi benda atau dimensi ruang tertentu.

Ada beberapa komponen elektronika yang dapat digunakan sebagai sensor suhu,

contohnya; bimetal, termistor, termokopel, RTD, photo transistor, photo dioda,

photo multiplier, photovoltaik, infrared pyrometer, hygrometer, LM35, dan lain-

lain. Pada praktikum kali ini yang akan dibahas adalah sensor suhu jenis LM35,

LM35 sendiri mempunyai beberapa karakteristik dan keunggulan dibanding

sensor suhu lainnya. Nilai keluaran dari sensor LM35 berupa tegangan yang

nilainya berubah sesuai dengan perubahan suhu.

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.

B. Tujuan

1. Mengenal dan mengetahui karakteristik (linieritas) sensor LM35.

2. Mendapat persamaan kalibrasi LM35.

II. TINJAUAN PUSTAKA

Sensor merupakan suatu alat yang dipergunakan untuk mengubah besaran

fisik tertentu agar dapat diukur. Sensor adalah suatu peralatan yang berfungsi

untuk mendeteksi gejala-gejala atau sinyal-sinyal yang berasal dari perubahan

suatu energi seperti energi listrik, energi fisika, energi kimia, energi biologi,

energi mekanik dan sebagainya. (D Sharon, dkk, 1982).

Perkembangan sensor sangat cepat sesuai kemajuan teknologi otomasi,

semakin kompleks suatu sistem otomasi dibangun maka semakin banyak jenis

sensor yang digunakan. Dalam sistem pengukuran dikenal beberapa jenis sensor

diantaranya yaitu:

1. Sensor thermal

Sensor thermal adalah sensor yang digunakan untuk mendeteksi gejala

perubahan panas/ temperatur/ suhu pada suatu dimensi benda atau dimensi ruang

tertentu. Contoh: resistance temperature detector (RTD), thermistor thermocouple,

LM-35.

2. Sensor mekanik

Sensor mekanis adalah sensor yang mendeteksi perubahan gerak mekanis,

seperti perpindahan atau pergeseran atau posisi, gerak lurus dan melingkar,

tekanan, aliran, level dsb. Contoh: potensiometer, linear variabel differential

transformer (LVDT), strain gauge plezoelectric

3. Sensor optic

Sensor optic atau cahaya adalah sensor yang mendeteksi perubahan cahaya

dari sumber cahaya, pantulan cahaya ataupun bias cahaya yang mengenai benda

atau ruangan. Contoh: photoconductive detectors, photovoltaic detectors,

photodiode detectors, photoemisive detectors, light dependent resistant (LDR).

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 Semi conductor. 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.

IC LM 35 sebagai sensor suhu yang teliti dan terkemas dalam bentuk

Integrated Circuit (IC), dimana output tegangan keluaran sangat linear berpadanan

dengan perubahan suhu. Sensor ini berfungsi sebagai pengubah dari besaran fisis

suhu ke besaran tegangan yang memiliki koefisien sebesar 10 mV /OC yang

berarti bahwa kenaikan suhu 1OC maka akan terjadi kenaikan tegangan sebesar 10

mV.

Gambar. Bentuk dan simbol IC LM 35.

Adapun keistimewaan dari IC LM 35 adalah :

Kalibrasi dalam satuan derajat celcius.

Lineritas +10 mV/ C.

Akurasi 0,5 C pada suhu ruang.

Range +2 C 150 C.

Dioperasikan pada catu daya 4 V 30 V.

Arus yang mengalir kurang dari 60 A.

Setiap sensor membutuhkan uji kalibrasi atau proses verifikasi bahwa suatu

akurasi alat ukur sesuai dengan rancangannya. Oleh karena itu karakterisasi sangat

diperlukan sehingga dapat mengetahui apakah sensor tersebut layak pakai atau

mempunyai tingkat presisi yang tinggi dalam membaca besaran suhu.

Alat ukur perlu diteliti kalibrasinya sebelum dipergunakan agar hasil

ukurnya dapat dipercaya. Saat kalibrasi harus selalu menempatkan jarum

penunjuk pada titik nol yang sesungguhnya, saat alat ukur akan digunakan. Sering

pada sebuah alat ukur jarum penunjuk tidak berada pada titik nol yang semestinya

sehingga saat digunakan nilai baca selalu lebih besar atau lebih kecil dari yang

seharusnya sehingga menyumbang apa yang disebut ralat sistematis.

Secara umum pengertian kalibrasi di sini adalah membandingkan alat ukur

kita dengan referensi. Referensi (standar) yang digunakan dapat berupa:

1. Standar Primer

Apabila ada standar primer maka sebaiknya acuan ini yang digunakan untuk

mengecek kalibrasi alat. NIST (National Institute of Standard and Technology)

dalam hal ini termasuk yang memiliki wewenang untuk selalu memelihara dan

menyediakan standar-standar yang diperlukan dalam pengukuran, misalnya

temperatur, massa, dan waktu.

2. Standar Sekunder

Biasanya apabila standar primer tidak dapat ditemukan maka dapat

menggunakan standar sekunder berupa alat ukur lain yang diyakini mempunyai

akurasi yang lebih baik. Sebagai contoh, voltmeter Anda pada waktu digunakan

menunjukkan pembacaan 4,5 volt. Alat lain yang diyakini akurasinya (standar

sekunder) menghasilkan nilai 4,4 volt. Dengan ini berarti voltmeter dapat di

kalibrasi 0,1 volt lebih kecil.

3. Standar Lain yang Diketahui

Apabila standar sekunder juga tidak dapat diperoleh, dapat menggunakan

acuan lain, misalnya nilai hasil perhitungan teoritik.

III. METODOLOGI

A. Alat dan Bahan

1. Sensor suhu (LM 35)

2. Termometer

3. Elemen pemanas (solder)

4. Stopwatch

5. Power supply

6. Terminal listrik.

B. Prosedur Kerja

1. Mengambil sebuah sensor LM35, menggambar dan mencatat bentuk fisik

serta konfigurasi kaki atau pin-nya pada lembar data.

2. Mengambil sebuah unit power supply dan mengatur pada tegangan 5, 7, dan

10 volt (mencatat besarnya tegangan keluaran pada power supply).

3. Mematikan power supply terlebih dahulu dan memasang kabel konektor

sesuai dengan posisi pin LM35 dengan power supply, yaitu:

a. Kaki 1 dengan (+) power supply

b. Kaki 2 dengan probe merah multimeter (output)

c. Kaki 3 dengan (-) power supply dan probe hitam multimeter.

4. Meletakkan sensor LM35 dan thermometer dekat dengan sumber panas

(solder). Mengukur dan mencatat besarnya keluaran LM35 dan suhu yang

terbaca pada thermometer sebelum sumber panas dihubungkan ke sumber

listrik.

5. Menghubungkan sumber panas ke sumber listrik dan mengukur besarnya

keluaran LM35 dan suhu yang terbaca pada thermometer tiap 3 detik selama

3 menit. Mencatat data pengukuran pada lembar data.

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

A. Hasil

Tabel 1. Hasil Pengukuran (Dengan Tegangan Supply 6,8 Volt)

No Waktu (S) LM35 ( Volt ) Suhu Standar (C )

1 3 316 32

2 6 319 33

3 9 320 34

4 12 317 34

5 15 319 34

6 18 318 35

7 21 320 35

8 24 319 35

9 27 318 36

10 30 319 36

11 33 318 36

12 36 320 36

13 39 318 36

14 42 319 36

15 45 319 36

16 48 320 36

17 51 320 36

18 54 316 36

19 57 321 36

20 60 321 36

21 63 320 36

222 66 321 36

23 69 321 36

24 72 323 37

25 75 322 37

26 78 323 37

27 81 322 37

28 84 324 37

29 87 322 37

30 90 323 37

31 93 327 37

32 96 325 37

33 99 323 37

34 102 325 37

35 105 323 37

36 108 324 37

37 111 326 37

38 114 324 37

39 117 326 37

40 120 324 37

41 123 325 37

42 126 324 37

43 129 325 37

44 132 324 37

45 135 325 37

46 138 326 37

47 141 325 37

48 144 328 37

49 147 328 38

50 150 328 38

51 153 327 38

52 156 327 38

53 159 327 38

55 162 329 38

54 165 328 38

56 168 330 38

57 171 329 38

58 174 331 38

59 177 329 38

60 180 331 38

B. Pembahasan

Sensor suhu adalah alat yang digunakan untuk mengubah besaran panas

menjadi besaran listrik yang dapat dengan mudah dianalisis besarnya. Ada

beberapa metode yang digunakan untuk membuat sensor ini, salah satunya dengan

cara menggunakan material yang berubah hambatannya terhadap arus listrik

sesuai dengan suhunya (Anonim, 2013).

Sensor 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 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

A hal ini berarti LM35 mempunyai kemampuan menghasilkan panas (self-

heating) dari sensor yang dapat menyebabkan kesalahan pembacaan yang rendah

yaitu kurang dari 0,5 C pada suhu 25 C.

Sensor LM35 memiliki karakteristik yang lebih spesifik, yaitu:

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

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

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

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

4. Bekerja pada tegangan 4 sampai 30 volt.

5. Memiliki arus rendah yaitu kurang dari 60 A.

6. Memiliki pemanasan sendiri yang rendah (low-heating) yaitu kurang dari 0,1

C pada udara diam.

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

8. Memiliki ketidaklinieran hanya sekitar C.

Ada 4 jenis utama sensor suhu yang biasa digunakan :

a. Thermocouple

Thermocouple pada pokoknya terdiri dari sepasang penghantar yang

berbeda disambung las dilebur bersama satu sisi membentuk hot atau

sambungan pengukuran yang ada ujung-ujung bebasnya untuk hubungan dengan

sambungan referensi. Perbedaan suhu antara sambungan pengukuranmdengan

sambungan referensi harus muncul untuk alat ini sehingga berfungsi sebagai

thermocouple.

(a) (b)

Gambar 3. (a)Thermocouple (b) Simbol thermocouple

b. Detektor Suhu Tahanan

Konsep utama dari yang mendasari pengukuran suhu dengan detektor suhu

tahanan (resistant temperature detector = RTD) adalah tahanan listrik dari logam

yang bervariasi sebanding dengan suhu. Kesebandingan variasi ini adalah presisi

dan dapat diulang lagi sehingga memungkinkan pengukuran suhu yang

konsisten melalui pendeteksian tahanan. Bahan yang sering digunakan RTD

adalah platina karena kelinearan, stabilitas dan reproduksibilitas.

(a)

(b)

Gambar 4. (a) Detektor suhu tahanan (b) Simbol RTD.

c. Thermistor

Adalah resistor yang peka terhadap panas yang biasanya mempunyai

koefisien suhu negatif. Karena suhu meningkat, tahanan menurun dan sebaliknya.

Thermistor sangat peka (perubahan tahanan sebesar 5 % per C) oleh karena itu

mampu mendeteksi perubahan kecil di dalam suhu.

(a)

Gambar 5. (a) Thermistor

d. Sensor Suhu Rangkaian Terpadu (IC)

Sensor suhu dengan IC ini menggunakan chip silikon untuk elemen yang

merasakan (sensor). Memiliki konfigurasi output tegangan dan arus. Meskipun

terbatas dalam rentang suhu (dibawah 200 C), tetapi menghasilkan output yang

sangat linear di atas rentang kerja.

(a)

Gambar 6. (a) Sensor suhu IC.

Penggunaan sensor LM35 dalam bidang keteknikan pertanian antara lain:

1. Dapat diaplikasikan dalam penggunaan blower pada rumah kaca (green

house). Penggunaan sensor LM35 digunakan untuk mengontrol suhu pada

rumah kaca. Sehingga kondisi suhu di dalam rumah kaca akan selalu dalam

keadaan stabil dan sesuai dengan keadaan yang optimum untuk

perkembangan tanaman.

2. Digunakan untuk monitoring suhu pada laboratorium kimia sehingga sampel

yang sedang diteliti dapat terjaga dalam kondisi yang stabil.

Sensor dalam teknik pengukuran dan pengaturan secara elektronik

berfungsi mengubah besaran fisik (misalnya : temperatur, gaya, kecepatan

putaran) menjadi besaran listrik yang proposional. Sensor dalam teknik

pengukuran dan pengaturan ini harus memenuhi persyaratan-persyaratan kualitas

yakni :

1. Linieritas

Konversi harus benar-benar proposional, jadi karakteristik konversi harus

linier.

2. Tidak tergantung temperatur

Keluaran konverter tidak boleh tergantung pada temperatur di sekelilingnya,

kecuali sensor suhu.

3. Kepekaan

Kepekaan sensor harus dipilih sedemikian, sehingga pada nilai-nilai

masukan yang ada dapat diperoleh tegangan listrik keluaran yang cukup besar.

4. Waktu tanggapan waktu tanggapan

Waktu yang diperlukan keluaran sensor untuk mencapai nilai akhirnya pada

nilai masukan yang berubah secara mendadak. Karakteristik ini menuntut, dalam

aplikasi sensor harus dapat berubah cepat bila nilai masukan pada sistem tempat

sensor tersebut berubah.

5. Batas frekuensi terendah dan tertinggi

Batas-batas tersebut adalah nilai frekuensi masukan periodik terendah dan

tertinggi yang masih dapat dikonversi oleh sensor secara benar. Pada kebanyakan

aplikasi disyaratkan bahwa frekuensi terendah adalah 0Hz.

6. Stabilitas waktu

Untuk nilai masukan (input) tertentu sensor harus dapat memberikan

keluaran (output) yang tetap nilainya dalam waktu yang lama.

7. Histerisis

Gejala histerisis yang ada pada magnetisasi besi dapat pula dijumpai pada

sensor. Misalnya, pada suatu temperatur tertentu sebuah sensor dapat memberikan

keluaran yang berlainan.

Empat sifat diantara syarat-syarat dia atas, yaitu linieritas, ketergantungan

pada temperatur, stabilitas waktu dan histerisis menentukan ketelitian sensor

(Link, 1993).

Pertama-tama pasang LM35 pada papan project board. Kemudian

hubungkan kaki 1 dengan + power supply, kaki 2 dengan probe merah multimeter

(output), dan kaki 3 dengan - power supply dan probe hitam multimeter . setelah

dihubungkan ke PLN(sumber listrik), nyalakan solder dan dekatkan pada LM35,

dekatkan juga termometer untuk mengetahui suhu yang diterima atau dihasilkan

oleh solder.

Dapat dilihat pada hasil diatas, pengukuran keluaran LM35 terhadap

perubahan suhu menunjukkan hasil yang bervariasi. Seiring berjalannya waktu

maka suhu atau panas yang dihasilkan oleh solder semakin meningkat. Hal ini

dapat dilihat dari naiknya suhu termometer.

Dapat disimpulkan disini bahwa semakin meningkat suhu maka semakin

meningkat pula keluaran atau resistansi LM35. Data-data yang telah diperoleh

kemudian dibuat sebuah grafik.

Dari data tersebut dengan tegangan supply sebesar 7,2 volt, maka

diperoleh persamaan kalibrasi :

Hasil ini tidak sesuai dengan nilai karakterisasi dari sensor LM35 yaitu jika

suhu naik sebesar 10C maka nilai tegangan akan naik sebesar 10 V. Karena hasil

tersebut menunjukan bahwa setiap kenaikan suhu sebesar 10C nilai tegangan naik

sebesar 1,552 mV. Banyak faktor yang menyebabkan ketidak sesuaian ini

diantaranya kesalahan alat mungkin karena alat yang sudah tidak berfungsi baik,

ataupun kesalahan dalam membaca hasil di alat.

y = 1,5527x + 265,03

R = 0,4902

314

316

318

320

322

324

326

328

0 10 20 30 40

Teg

angan

(m

V)

Suhu (0C)

Hubungan Tegangan dan Suhu

V. KESIMPULAN DAN SARAN

A. Kesimpulan

1. Karakteristik dari sensor LM35 :

Memiliki sensitivitas suhu, dengan faktor skala linier antara tegangan

dan suhu 10 mVolt/C, sehingga dapat dikalibrasi langsung dalam

celcius.

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

Memiliki jangkauan maksimal operasi suhu antara -55 C sampai +150

C.

Bekerja pada tegangan 4 sampai 30 volt.

Memiliki arus rendah yaitu kurang dari 60 A.

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

dari 0,1 C pada udara diam.

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

mA.

Memiliki ketidaklinieran hanya sekitar C.

2. Persamaan kalibrasi LM35 yang didapat pada praktikum kali ini adalah:

y = 1.552x + 265.0

Jadi gradiennya sebesar 1,552 yang artinya perubahan suhu setiap 1 0C diikuti

perubahan tegangan keluaran LM35 sebesar 1,552 mV. Tidak sesuai dengan

karakteristik LM35 yaitu 265 mVolt/ 0C.

B. Saran

1. Harus teliti dan konsentrasi tinggi untuk membaca hasil pengukuran tegangan

suhu.

2. Akan lebih baik membawa balok es untuk menurunkan suhu thermometer,

terutama saat pengukuran dilakukan berulang-ulang sementara jumlah

thermometer jumlahnya terbatas.

DAFTAR PUSTAKA

Anonim. 2013. http://id.wikipedia.org/wiki/Sensor_suhu

Anonim. 2008. Sensor LM3, (online) http://shatomedia.com/2008/12/sensor-suhu-

lm35/ diakses tanggal 13 Maret 2014 pukul 20.35. WIB.

Aditya. 2007. Tahapan Pembuatan Sensor Suhu Sederhana LM35. (online)

http://aditya0707.wordpress.com/2011/10/10/Tahapan-sensor-suhu-

sederhana-LM35/ Diakses tanggal 13 Maret 2014 pukul 19.32 WIB.

Hayt, William dkk. 1998. Rangkaian Listrik. Erlangga. Jakarta.

Lister. 1998. Mesin dan Rangkaian Listrik. Erlangga. Jakarta.

Yoga Setiando dkk. 2011. Thermal Sensor LM35. Jurusan Teknik Elektro

Fakultas Teknik Universitas Kristen Maranatha. Bandung.