SENSOR SUHU LM35
1.
Pendahuluan
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 .
2. Struktur Sensor LM35
Gambar Sensor 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
Gambar diatas kanan
adalah gambar skematik rangkaian dasar sensor suhu LM35-DZ. Rangkaian ini
sangat sederhana dan praktis. Vout adalah tegangan keluaran
sensor yang terskala linear terhadap suhu terukur, yakni 10 milivolt
per 1 derajad celcius. Jadi jika Vout = 530mV, maka
suhu terukur adalah 53 derajad Celcius.Dan jika Vout =
320mV, maka suhu terukur adalah 32 derajad Celcius.
Tegangan keluaran ini bisa langsung diumpankan sebagai masukan ke rangkaian
pengkondisi sinyal seperti rangkaian penguat operasional dan rangkaian filter,
atau rangkaian lain seperti rangkaian pembanding tegangan dan rangkaian
Analog-to-Digital Converter.
Rangkaian dasar tersebut cukup untuk sekedar
bereksperimen atau untuk aplikasi yang tidak memerlukan akurasi pengukuran yang
sempurna. Akan tetapi tidak untuk aplikasi yang sesungguhnya. Terbukti dari
eksperimen yang telah saya lakukan, tegangan keluaran sensor belumlah
stabil. Pada kondisi suhu yang relatif sama, jika tegangan suplai saya
ubah-ubah (saya naikkan atau turunkan), maka Vout juga ikut
berubah. Memang secara logika hal ini sepertinya benar, tapi untuk
instrumentasi hal ini tidaklah diperkenankan. Dibandingkan dengan tingkat
kepresisian, maka tingkat akurasi alat ukur lebih utama karena alat ukur
seyogyanya dapat dijadikan patokan bagi penggunanya. Jika nilainya berubah-ubah
untuk kondisi yang relatif tidak ada perubahan, maka alat ukur yang demikian
ini tidak dapat digunakan.
3. Karakteristik 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.
7.
Memiliki impedansi keluaran yang rendah yaitu 0,1 W
untuk beban 1 mA.
8.
Memiliki ketidaklinieran hanya sekitar ± ¼ ºC.
Grafik akurasi LM35
terhadap suhu
Sensor LM35 bekerja dengan mengubah besaran
suhu menjadi besaran tegangan. Tegangan ideal yang keluar dari LM35 mempunyai
perbandingan 100°C setara dengan 1 volt. Sensor ini mempunyai pemanasan diri
(self heating) kurang dari 0,1°C, dapat dioperasikan dengan menggunakan power
supply tunggal dan dapat dihubungkan antar muka (interface) rangkaian control
yang sangat mudah.
IC LM 35 sebagai sensor
suhu yang teliti dan terkemas dalam bentuk Integrated Circuit (IC), dimana
output tegangan keluaran sangat linear terhadap perubahan suhu. Sensor ini
berfungsi sebagai pegubah dari besaran fisis suhu ke besaran tegangan yang
memiliki koefisien sebesar 10 mV /°C yang berarti bahwa kenaikan suhu 1° C maka
akan terjadi kenaikan tegangan sebesar 10 mV.
Gambar
Rangkaian Sensor LM35
IC LM 35 ini tidak memerlukan pengkalibrasian atau penyetelan
dari luar karena ketelitiannya sampai lebih kurang seperempat derajat celcius
pada temperature ruang. Jangka sensor mulai dari – 55°C sampai dengan 150°C, IC
LM35 penggunaannya sangat mudah, difungsikan sebagai kontrol dari indicator
tampilan catu daya terbelah. IC LM 35 dapat dialiri arus 60 μ A dari supplay
sehingga panas yang ditimbulkan sendiri sangat rendah kurang dari 0 ° C di
dalam suhu ruangan.
Untuk mendeteksi suhu digunakan sebuah sensor suhu LM35 yang
dapat dikalibrasikan langsung dalam C (celcius), LM35 ini difungsikan sebagai
basic temperature sensor.
Adapun
keistimewaan dari IC LM 35 adalah :
·
Kalibrasi dalam satuan derajat celcius.
·
Lineritas +10 mV/ º C.
·
Akurasi 0,5 º C pada suhu ruang.
·
Range +2 º C – 150 º C.
·
Dioperasikan pada catu daya 4 V – 30 V.
·
Arus yang mengalir kurang dari 60 μA
Rangkaian Sensor Suhu LM35
LM35DZ
adalah komponen sensor suhu berukuran kecil seperti transistor (TO-92).
Komponen yang sangat mudah digunakan ini mampu mengukur suhu hingga 100 derajat
Celcius. Dengan tegangan keluaran yang terskala linear dengan suhu terukur,
yakni 10 milivolt per 1 derajad Celcius, maka komponen ini
sangat cocok untuk digunakan sebagai teman eksperimen kita, atau bahkan untuk
aplikasi-aplikasi seperti termometer ruang digital, mesin pasteurisasi, atau
termometer badan digital.
LM35
dapat disuplai dengan tegangan mulai 4V-30V DC dengan arus pengurasan 60
mikroampere, memiliki tingkat efek self-heating yang rendah
(0,08 derajad Celcius), dan termasuk kerabat dekat dompet kita-kita, hahaha…
Btw,
self-heating adalah efek pemanasan oleh komponen itu sendiri
akibat adanya arus yang bekerja melewatinya. Untuk komponen sensor suhu,
parameter ini harus dipertimbangkan dan diupakara atau di-handle
dengan baik karena hal ini dapat menyebabkan kesalahan pengukuran. Seperti
sensor suhu jenis RTD PT100 atau PT1000
misalnya, komponen ini tidak boleh dieksitasi oleh arus melebihi 1
miliampere, jika melebihi, maka sensor akan mengalami self-heating
yang menyebabkan hasil pengukuran senantiasa lebih tinggi dibandingkan suhu
yang sebenarnya.
Untuk
lebih detil mengenai karakteristik sensor suhu LM35, maka Anda bisa download
datasheet menggunakan link berikut ini.
Gambar disamping kanan adalah gambar skematik
rangkaian dasar sensor suhu LM35-DZ. Rangkaian ini sangat sedeCrhana dan
praktis. Vout adalah tegangan keluaran sensor yang
terskala linear terhadap suhu terukur, yakni 10 milivolt per
1 derajad celcius. Jadi jika Vout = 530mV,
maka suhu terukur adalah 53 derajad Celcius.Dan
jika Vout = 320mV, maka suhu terukur adalah 32
derajad Celcius. Tegangan keluaran ini bisa langsung diumpankan
sebagai masukan ke rangkaian pengkondisi sinyal seperti rangkaian penguat
operasional dan rangkaian filter, atau rangkaian lain seperti rangkaian
pembanding tegangan dan rangkaian Analog-to-Digital Converter.
Rangkaian
dasar tersebut cukup untuk sekedar bereksperimen atau untuk
aplikasi yang tidak memerlukan akurasi pengukuran yang sempurna. Akan tetapi
tidak untuk aplikasi yang sesungguhnya. Terbukti dari eksperimen yang telah
saya lakukan, tegangan keluaran sensor belumlah stabil. Pada
kondisi suhu yang relatif sama, jika tegangan suplai saya ubah-ubah (saya
naikkan atau turunkan), maka Vout juga ikut berubah. Memang
secara logika hal ini sepertinya benar, tapi untuk instrumentasi hal ini
tidaklah diperkenankan. Dibandingkan dengan tingkat kepresisian, maka tingkat
akurasi alat ukur lebih utama karena alat ukur seyogyanya dapat dijadikan patokan
bagi penggunanya. Jika nilainya berubah-ubah untuk kondisi yang relatif tidak
ada perubahan, maka alat ukur yang demikian ini tidak dapat digunakan.
3. Prinsip Kerja Sensor LM35
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 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
4. Kelebihan dan Kelemahan Sensors LM35
•
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
5. Kesimpulan
LM35 adalah komponen sensor suhu berukuran
kecil seperti transistor (TO-92). Komponen yang sangat mudah digunakan ini mampu
mengukur suhu hingga 100 derajad Celcius. Dengan tegangan keluaran yang
terskala linear dengan suhu terukur, yakni 10 milivolt per 1 derajad
Celcius, maka komponen ini sangat cocok untuk digunakan sebagai teman
eksperimen kita, atau bahkan untuk aplikasi-aplikasi seperti termometer ruang
digital, mesin pasteurisasi, atau termometer badan digital.
LM35 dapat disuplai dengan tegangan mulai
4V-30V DC dengan arus pengurasan 60 mikroampere.
Sumber
Shatomedia.
Sensor
Suhu LM35. Tanggal akses: 05-11-2010 http://shatomedia.com /2008/12/sensor-suhu-lm35/
Teknik Elektro Links. Rangkaian Sensor
Suhu LM3. Tanggal akses:
05-11-2013 http://telinks.wordpress.com/2010/04/09/rangkaian-sensor-suhu-lm35/
Tutorial
Elektronika. Apa dan Bagaimana Karakteristik Sensor. Tanggal akses:
05-11-2010
http://tutorial-elektronika.blogspot.com/2009/02/apa-dan-bagaimana-karakteristik-sensor.html
