Tugas 1: Aplikasi Sensor Thermal

Rangkaian Peringatan Suhu Tinggi

[Pergi ke Halaman Utama]

DAFTAR ISI

1. Tujuan

2. Alat dan Bahan

3. Dasar Teori

4. Percobaan

-Rangkaian Simulasi

-Video Simulasi 

-Download File

 

1. Tujuan[kembali]

• Memahami prinsip kerja sensor thermal
  
• Mendesain sebuah rangkaian aplikasi sensor thermal
• Menjelaskan cara kerja rangkaian aplikasi sensor thermal
  

2. Alat dan Bahan[kembali]

2.1 Alat

a. Power Suplai 

Baterai merupakan suatu sumber tegangan yang berasal dari reaksi kimia di dalam baterai yang dikenal sebagai sel volta. Baterai merupakan sumber penghasil tegangan DC pada rangkaian.

 b. Voltmeter

Voltmeter berfungsi untuk mengamti tegangan pada rangkaian.

  

2.2 Bahan

a. LM35

LM35 berfungsi sebagai pengubah besaran fisis suhu menjadi  besaran fisis listrik dalam bentuk tegangan.

 

b.  Infrared

Infrared berfungsi sebagai pendeteksi suhu berdasarkan warna panas yang diterima oleh sensor.

c. LM358 Op-Amp

LM358 ini berfungsi sebagai penguat tegangan pada kaki basis transistor 1, untuk memicu LED merah aktif.

d. Transistor BC547

BC547 berfungsi sebagai saklar untuk menghidupkan dan mematikan LED berdasarkan besarnya tegangan pada kaki basis transistor tersebut.

e. Resistor dan Potensiometer

Resistor berfungsi sebagai pembatas arus dalam rangkaian, dan potensiometer berfungsi sebagai pengatur tegangan yang keluar dari LM35.

 

f. LED  Biru dan Buzzer

LED biru berfungsi sebagai indikator benda suhu rendah. Buzzer berfungsi sebagai indikator benda suhu tinggi

3. Dasar Teori[kembali]

a. LM35

Merupakan sensor yang berfungsi untuk merubah besaran fisis suhu menjadi tegangan listrik. Sensor ini memiliki akurasi yang tinggi dalam mendeteksi suhu, Karakteristiknya:

-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. 

-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.

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

-Memiliki ketidaklinieran hanya sekitar ± ¼ ºC.

 

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.

b. Infrared

Sensor Infrared adalah komponen elektronika yang dapat mendeteksi benda ketika cahaya infra merah terhalangi oleh benda. Sensor infared terdiri dari led infrared sebagai pemancar sedangkan pada bagian penerima biasanya terdapat foto transistor, fotodioda, atau inframerah modul yang berfungsi untuk menerima sinar inframerah yang dikirimkan oleh pemancar.

Prinsip Kerja Sensor Infrared

Ketika pemancar IR memancarkan radiasi, ia mencapai objek dan beberapa radiasi memantulkan kembali ke penerima IR. Berdasarkan intensitas penerimaan oleh penerima IR, output dari sensor ditentukan.

Prinsip kerja rangkaian sensor infrared berdasarkan pada gambar 2. Adalah ketika cahaya infra merah diterima oleh fototransistor maka basis fototransistor akan mengubah energi cahaya infra merah menjadi arus listrik sehingga basis akan berubah seperti saklar (swith closed) atau fototransistor akan aktif (low) secara sesaat seperti gambar 3:

Grafik Respon Sensor Infrared

 

Grafik menunjukkan hubungan antara resistansi dan jarak potensial untuk sensitivitas rentang antara pemancar dan penerima inframerah. Resistor yang digunakan pada sensor mempengaruhi intensitas cahaya inframerah keluar dari pemancar. Semakin tinggi resistansi yang digunakan, semakin pendek jarak IR Receiver yang mampu mendeteksi sinar IR yang dipancarkan dari IR Transmitter karena intensitas cahaya yang lebih rendah dari IR Transmitter. Sementara semakin rendah resistansi yang digunakan, semakin jauh jarak IR Receiver mampu mendeteksi sinar IR yang dipancarkan dari IR Transmitter karena intensitas cahaya yang lebih tinggi dari IR Transmitter.

c. LM358 Op-Amp

Op-Amp berfungsi sebagai penguat tegangan. Op-Amp terdiri dari beberapa transistor, dioda, dan resistor yang disatukan sehingga, saat mendapat tegangan, tegangan tersebut akan diperkuat. Op-Amp LM358 ini memiliki 5 kaki.

c. Transistor BC547

Karakteristik dasar dari transistor ini adalah dapat bertindak sebagai isolator dan konduktor dengan mengatur pemberian tegangan yang kecil. Karakteristik transistor yang seperti ini memungkinkan transistor dapat digunakan sebagai saklar (swicthing) maupun sebagai penguat.

Dengan metode pengaturan penerapan tegangan pada basis transistor, kita bisa mengkondisikan transistor pada tiga keadaan (wilayah) yang berbeda :

• kondisi Aktif , Transistor berfungsi sebagai penguat dengan Ic = β * Ib
• Saturasi , Transistor beroperasi secara terhubung penuh sebagai saklar tertutup dengan Ic = I
• Cutt Off , Transistor dalam keadaan Off sebagai saklar terbuka dengan Ic = 0

Transistor bipolar terdiri dari dua jenis yang berbeda berdasarkan penyusunan dua buah dioda di dalamnya. Yaitu jenis PNP dan jenis NPN. Sementara konstruksi dari transistor memiliki tiga buah terminal dengan nama yang berbeda : basis (B), emitor (E) dan kolektor (C).

Prinsip dasar dari kerja transistor adalah mengendalikan laju aliran arus listrik yang mengalir melalui kaki emitor dan koleketor dengan memasukan bias tegangan kecil pada basis. Meskipun arus bias kecil namun kita bisa mengendalikan aliran arus yang besar pada kolektor dan emitor. Cara kerja transistor seperti ini layaknya sebuah kran / saklar yang mengatur aliran arus listrik.

Prinsip kerja seperti ini berlaku untuk kedua jenis transistor yang berbeda baik PNP maupun NPN. Perbedaannya terletak pada pemberian bias pada basis transistor masing masing. Dimana bias basis untuk transistor PNP adalah negatif, sementara untuk transistor NPN adalah positif.

  Simbol transistor bipolar ditunjukkan pada gambar diatas. Perbedaan simbol dari keduanya terletak pada arah panah yang menunjukkan kaki emitor. Dimana untuk transistor jenis NPN, arah panah menuju keluar yang berarti aliran arus dari kolektor menuju ke emitor. Sedangkan transistor jenis PNP ditunjukkan dengan arah panah masuk ke dalam yang berarti aliran arus dari emitor menuju kolektor.

Konfigurasi Transistor Pada Rangkaian 

Seperti kita ketahui, transistor memiliki tiga buah terminal yang berbeda. Sehingga terdapat tiga macam konfigurasi pemasangan transistor pada rangkaian elektronika. Dimana salah satu terminal transitor akan terhubung dengan ground atau dibumikan.

Setiap jenis konfigurasi transistor pada rangkaian tersebut mempunyai karakteristik yang berbeda terhadap respon arus yang diberikan kepadanya. Ketiga jenis konfigurasi tersebut adalah :

1. Common Base 
2. Common Emitter
3. Common Collector

d. Resistor dan Potensiometer

Resistor dan Potensiometer sama-sama merupakan jenis tahanan, hanya saja, potensiometer memiliki tahanan yang dapat diubah-ubah. Potensiometer berfungsi sebagai tahanan referensi pada Op-Amp. Hal ini bertujuan untuk mengatur besarnya keluaran tegangan yang diperkuat oleh Op-Amp. Untuk menghitung nilai resistansi resistor:

• Untuk resistor 4 gelang warna, warna 1, 2, dan 3 dituliskan langsung nilainya. Warna 4 adalah toleransi.
• Untuk resistor 5 gelang warna, warna 1, 2, 3, dan 4 dituliskan langsung nilainya. Warna 5 adalah toleransi.

e. LED Merah dan Biru

LED (Light Emitting Diode) merupakan jenis semikonduktor yang menghasilkan pancaran cahaya monokrom, yang mana saat diberi arus yang berlawanan, LED tidak dapat menyala.

Buzzer Listrik adalah sebuah komponen elektronika yang dapat mengubah sinyal listrik menjadi getaran suara. Pada umumnya, Buzzer yang merupakan sebuah perangkat audio ini sering digunakan pada rangkaian anti-maling, Alarm pada Jam Tangan, Bel Rumah, peringatan mundur pada Truk dan perangkat peringatan bahaya lainnya.

4. Percobaan[kembali] 

a. Prosedur Percobaan

-Pasang rangkaian seperti pada gambar dibawah.

-(Uji sensor pada peningkatan suhu kamar) Atur potensiometer agar berada pada 35-40%. Perhatikan Pada suhu berapa, LED merah menyala.

-(Uji sensor pada peningkatan suhu saat memasak air) Atur potensiometer pada 95-100%. Perhatikan pada suhu berapa, LED merah menyala.

b. Gambar Rangkaian[kembali] 

Prinsip kerja:

-Saat Suhu Tinggi dan Infrared mendeteksi panas 

Saat suhu tinggi, LM35 menghasilkan tegangan dan masuk ke kaki positif Op-Amp dan diperkuat. Infrared mendeteksi panas dan tegangan outputnya masuk ke kaki +Vcc. Tegangan keluaran Op-Amp masuk ke kaki basis transistor1 >0.7V sehingga transistor1 aktif dan arus mengalir melewati buzzer sehingga buzzer aktif, sedangkan LED mati karena transistor2 tidak aktif.

 -Saat Suhu Rendah dan Infrared tidak mendeteksi panas

 Saat suhu rendah dan Infrared tidak mendeteksi panas, arus baterai mengalir ke resistor4 lalu ke resistor3 dan masuk ke kaki basis transistor2. Tegangan pada kaki basis transistor2 >0.7V sehingga transistor2 aktif. Arus dari baterai mengalir melewati LED.

c. Video Rangkaian[kembali]
 

d. Download File[kembali]

[HTML]

[Rangkaian]

[Video]

[Datasheet]

[Library] 

[Pergi ke Tugas 2]