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.