LAPORAN PRAKTIKUM Instrumentasi

LAPORAN PRAKTIKUM INSTRUMENTASI

KARAKTERISTIK DAN KALIBRASI SENSOR SUHU LM35

Oleh: Rizki Hardi A1H011010

KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN UNIVERSITAS JENDERAL SOEDIRMAN FAKULTAS PERTANIAN PURWOKERTO 2013

I.

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

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 untuk membuat sensor ini, salah satunya dengan cara menggunakan material yang berubah hambatannya terhadap arus listrik sesuai dengan suhunya. Kalibrasi pada umumnya merupakan proses untuk menyesuaikan keluaran atau indikasi dari suatu perangkat pengukuran agar sesuai dengan besaran dari standar yang digunakan dalam akurasi tertentu. Contohnya, termometer dapat dikalibrasi sehingga kesalahan indikasi atau koreksi dapat ditentukan dan disesuaikan

(melalui

konstanta

kalibrasi),

sehingga

termometer

tersebut

menunjukan temperatur yang sebenarnya dalam celcius pada titik-titik tertentu di skala. Pada praktikum kali ini akan dijelaskan mengenai karakteristik dan kalibrasi sensor suhu, yaitu sensor LM35.

B. Tujuan

Tujuan dilaksanakannya praktikum kali ini adalah: 1. Mengenal dan mengetahui karakteristik (linearitas) sensor LM35 2. Mendapatkan persamaan kalibrasi LM35

II.

TINJAUAN PUSTAKA

Sensor suhu LM35 adalah komponen elektronika yang memiliki fungsi untuk mengubah besaran suhu menjadi besaran listrik dalam bentuk tegangan. 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 (Imas F P. 2009). 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 (selfheating) dari sensor yang dapat menyebabkan kesalahan pembacaan yang rendah yaitu kurang dari 0,5 ºC pada suhu 25 ºC . 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. LM35 ini tidak memerlukan pengkalibrasian atau penyetelan dari luar karena ketelitiannya sampai lebih kurang seperempat derajat celcius pada temperatur ruang. Jangka sensor mulai dari – dari – 55°C 55°C sampai dengan 150°C, IC LM35 penggunaannya sangat mudah, difungsikan sebagai kontrol dari indikator tampilan catu daya terbelah. IC LM35 dapat dialiri arus 60 μ A dari supplay sehingga sehin gga panas yang ditimbulkan sendiri sangat rendah kurang dari 0 ° C di dalam suhu ruangan. Jarak yang jauh diperlukan penghubung yang tidak terpengaruh oleh interferensi dari luar, dengan demikian digunakan kabel selubung yang ditanahkan sehingga dapat bertindak sebagai suatu antena penerima dan simpangan didalamnya, juga dapat bertindak sebagai penata arus yang mengkoreksi pada

kasus yang sedemikian, dengan menggunakan metode bypass kapasitor dari Vin untuk ditanahkan. Berikut 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 celsius. 2. Memiliki ketepatan atau akurasi kalibrasi yaitu 0,5 oC pada suhu 25 oC. 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 o

C pada udara diam.

7. Memiliki impedansi keluaran yang rendah, yaitu 0,1 W untuk beban 1 mA. 8. Memiliki ketidaklinieran hanya sekitar ± ⁄ oC 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. 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.

Gambar diatas menunjukkan bentuk dari LM35 tampak depan. 3 pin LM35 menunjukkan 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 antara 4 volt sampai 30 volt. Keluaran sensor ini akan naik sebesar 10 mV setiap derajat celcius sehingga diperoleh persamaan sebagai berikut :

    

III.

METODOLOGI

A. Alat dan Bahan

1. Sensor LM35 2. Termometer 3. Multimeter 4. Elemen pemanas (solder) 5. Power supply 6. Stopwatch

B. Prosedur Kerja

1. Mengambil satu buah sensor LM35, digambar dan dicatat bentuk fisik serta konfigurasi kaki/pin-nya pada lembar data. 2. Mengambil salah satu unit power supply dan diatur pada tegangan 6 volt (besarnya tegangan keluaran power supply dicatat). 3. Power Supply dimatikan terlebih dahulu dan kabel konektor dipasang sesuai 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 termometer standar dekat dengan sumber panas (solder). Diukur dan dicatat besar keluaran LM35 dan suhu yang terbaca pada termometer standar sebelum sumber panas dihubungkan ke sumber listrik. 5. Menghubungkan sumber panas ke PLN dan mengukur besarnya keluaran LM35 dan suhu yang terbaca pada termometer standar tiap 5 detik selama 3 menit. Mencatat data pengukuran pada lembar data.

IV.

HASIL DAN PEMBAHASAN

A. Hasil

Diketahui: Vs = 5,6 volt No 1 2 3 4 5 6 7

Waktu (s) 3 6 9 12 15 18 21

LM35 (mV) 307 306 306 305 307 306 307

Suhu Standar (oC) 31 31 31 31 31 31 31

8 9 10 11 12

24 27 30 33 36

306 306 307 310 311

31 31 31 31 31

13 14 15

39 42 45

311 310 309

31 31 31

16 17

48 51

310 311

31 31

18 19 20

54 57 60

312 312 314

31 31 31,5

21 22

63 66

314 316

31,5 31,5

23 24 25

69 72 75

313 317 323

31,5 31,5 32

26 27

78 81

326 327

32 32

28 29 30

84 87 90

326 328 327

32 32 32

31

93

344

32

32 33

96 99

344 346

32 32

34 35

102 105

354 362

32 32

36 37 38

108 111 114

366 366 367

32 32 32

39 40

117 120

366 368

32 32

41 42 43

123 126 129

374 379 378

32 32 32,5

44 45

132 135

372 369

32,5 32,5

46 47 48

138 141 144

368 378 392

33 33 33

49 50

147 150

392 391

33 33

51 52 53

153 156 159

390 381 325

33 33 33

54 55 56 57 58

162 165 168 171 174

369 366 368 383 284

33 33 33 34 34

59 60

177 180

380 375

34 34

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 untuk membuat sensor ini, salah satunya dengan cara menggunakan material yang berubah hambatannya terhadap arus listrik sesuai dengan suhunya. Contoh dari sensor suhu itu sendiri salah satunya adalah sensor suhu LM35, selain itu ada beberapa contoh sensor suhu, diantaranya: 1. Thermokopel

Berfungsi sebagai sensor suhu rendah dan tinggi, yaitu suhu serendah 300 0

F sampai dengan suhu tinggi yang digunakan pada proses industri baja, gelas dan

keramik yang lebih dari 3000 0F. Thermokopel dibentuk dari dua buah penghantar yang berbeda jenisnya (besi dan konstantan) dan dililit bersama. Prinsip Kerja Jika salah satu bagian pangkal lilitan dipanasi, maka pada kedua ujung penghantar yang lain lai n akan muncul beda potensial (emf). Thermokopel ditemukan oleh Thomas Johan Seebeck tahun 1820. Tegangan keluaran emf (elektro motive force) thermokopel masih sangat rendah, hanya beberapa milivolt. Thermokopel bekerja berdasarkan perbedaan pengukuran. Oleh karena itu jika ukntuk mengukur suhu yang tidak diketahui, terlebih dulu harus diketahui tegangan Vc pada suhu referensi (reference temperature). Bila thermokopel digunakan untuk mengukur suhu yang tinggi makaa akan muncul tegangan sebesar Vh. Tegangan sesungguhnya adalah selisih antara Vc dan Vh yang disebut net voltage (Vnet). 2. Thermistor

Berfungsi untuk mengubah suhu menjadi resistansi/hambatan listrik yang berbanding terbalik te rbalik dengan perubahan suhu. Semakin tinggi suhu, semakin kecil resistansi. Thermistor dibentuk dari bahan oksida logam campuran, kromium, kobalt, tembaga, besi atau nikel.

Pemakaian Thermistor didasarkan pada tiga karakteristik dasar, yaitu: Karakteristik R (resistansi) terhadap T (suhu) Karakteristik R (resistansi) terhadap t (waktu) Karakteristik V (tegangan) terhadap I (arus) 3. RTD (Resistance Temperature Detectors)

Berfungsi untuk mengubah suhu menjadi resistansi/hambatan listrik yang sebanding dengan perubahan suhu. Semakin tinggi suhu, resistansinya semakin besar. RTD terbuat dari sebuah kumparan kawat platinum pada papan pembentuk dari bahan isolator. RTD dapat digunakan sebagai sensor suhu yang mempunyai ketelitian 0,030C dibawah 500 0C dan 0,1 0C diatas 1000 0C. Prin sip K erj a

Bila RTD berada pada suhu kamar maka beda potensial jembatan adalah 0 Volt. Keadaan ini disebut keadaan setimbang. Bila suhu RTD berubah maka resistansinya juga berubah sehingga jembatan tidak dalam kondisi setimbang. Hal ini menyebabkan adanya beda potensial antara titik A dan B. Begitu juga yang berlaku pada keluaran penguat diferensial. 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. IC LM35 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 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.

Gb. Sensor Suhu LM35

Gb. Skematik Rangkaian Sensor Suhu LM35

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 derajat Celcius. Adapun karakteristik sensor LM35 adalah sebagai berikut: 1) Memiliki sensitivitas suhu dengan faktor skala linier antara tegangan dan suhu 10 mVolt/ oC, sehingga dapat dikalibrasi langsung dalam celsius. 2) Memiliki ketepatan atau akurasi kalibrasi yaitu 0,5 oC pada suhu 25 oC. 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 o

C pada udara diam.

7) Memiliki impedansi keluaran yang rendah, yaitu 0,1 W untuk beban 1 mA. 8) Memiliki ketidaklinieran hanya sekitar ± ⁄ oC

Tentunya dalam pengukuran, tegangan yang dihasilkan akan berbeda beda, ditunjukkan dalam grafik berikut:

Grafik Hubungan Tegangan keluaran dengan suhu pada sensor suhu LM35 500

y = 25.369x - 471.6

T e

400

g 300 a 200 n g 100 a 0 n

Series1 Linear (Series1)

30

31

32

33

34

35

Suhu

Dari grafik di atas dapat disimpulkan bahwa tegangan keluaran dari sensor LM35 berubah seiring dengan perubahan suhu pada termometer standar yang digunakan pada praktikum ini yaitu termometer alkohol. Terdapat beberapa titik yang kurang sesuai dengan teori dari referensi karena kesalahan dalam pengukuran. Didapat pula untuk nilai persamaan linearnya yaitu y = 25,369 – 471,6. Menurut ISO/IEC Guide 17025:2005 dan Vocabulary of International Metrology (VIM), Kalibrasi adalah serangkaian kegiatan yang membentuk hubungan antara nilai yang ditunjukkan oleh instrumen ukur atau sistem pengukuran, atau nilai yang diwakili oleh bahan ukur, dengan nilai-nilai yang sudah diketahui yang berkaitan dari besaran yang diukur dalam kondisi tertentu. Dengan kata lain, Kalibrasi adalah kegiatan untuk menentukan kebenaran konvensional nilai penunjukkan alat ukur dan bahan ukur dengan cara membandingkan terhadap standar ukur yang mampu telusur (traceable) ke standar nasional maupun internasional untuk satuan ukuran dan/atau internasional dan bahan-bahan acuan tersertifikasi.

V. KESIMPULAN DAN SARAN

A. Kesimpulan

Berdasarkan hasil praktikum yang kami lakukan, dapat disimpulkan bahwa: 1. Karakteristik dari sensor suhu LM35 diantaranya Memiliki sensitivitas suhu dengan faktor skala linier antara tegangan dan suhu 10 mVolt/ oC, sehingga dapat dikalibrasi langsung dalam celsius. Selain itu emiliki ketepatan atau akurasi kalibrasi yaitu 0,5 oC pada suhu 25 oC, dan memiliki jangkauan maksimal operasi suhu antara -55 oC sampai +150 oC. 2. Berdasarkan grafik data hasil kalibrasi, didapatkan untuk persamaan linearnya adalah y = 25,369 – 471,6.

B. Saran

Pada praktikum acara 1 ini terkendala masalah fasilitas, jumlah sensor suhu LM35 hanya 1 buah sehingga harus memakai bergantian, cukup memakan waktu yang lama. Alangkah baiknya kalau sensor ditambah lagi agar lebih efisiensi waktu dan juga asisten lebih mudah dalam menjelaskannya dari kelompok ke kelompok.

DAFTAR PUSTAKA

Anonim. 2011. Multimeter. http://id.wikipedia.org/wiki/Multimeter. diakses pada tanggal 1 Juli 2013.

Anonim. 2008. LM35 Sebagai Sensor Suhu. http://elektrokita.blogspot.com/2008/11/lm35-sebagai-sensor suhu.html.Diakses tanggal 29 Juni 2013.

Ardiyanto. 2009. Sensor suhu LM35DZ . http://shatomedia.com/2008/12/sensorsuhu-lm35/. Diakses pada tanggal 1 Juli 2013.

Candra Robby. 2006. Alat Pemantau Suhu Ruangan Melalui Web Berbasiskan Mikrokontroler. Jurusan Sistem Komputer. Universitas Gunadarma.

Herlambang. 2010. Pengertian Sensor (online) http://nubielab.com/elektronika/analog/pengertian-sensor. diakses tanggal 1 Juli 2013.

LAMPIRAN


PENGARUH KELUARAN SUPPLY TERHADAP KELUARAN LM35

Oleh: Rizki Hardi A1H011010


I.

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Sensor suhu LM35 adalah komponen elektronika yang memiliki fungsi untuk mengubah besaran suhu menjadi besaran listrik dalam bentuk tegangan. 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. 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. LM35 ini tidak memerlukan pengkalibrasian atau penyetelan dari luar karena ketelitiannya sampai lebih kurang seperempat derajat celcius pada temperatur ruang. Bagaimana pengaruh tegangan

supply terhadap keluaran LM35 akan dibahas

dalam praktikum kali ini.

B. Tujuan

Tujuan dilaksanakannya praktikum kali ini adalah: 1. Mengetahui pengaruh tegangan supply terhadap keluaran LM35 2. Mengetahui range tegangan supply (Vs) pada LM35

II.

TINJAUAN PUSTAKA

Sensor suhu LM35 adalah komponen elektronika yang memiliki fungsi untuk mengubah besaran suhu menjadi besaran listrik dalam bentuk tegangan. 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 (Imas F P. 2009). Sensor suhu LM35 berfungsi untuk mengubah besaran fisis yang berupa suhu menjadi besaran elektris tegangan. Sensor ini memiliki parameter bahwa setiap kenaikan 1ºC tegangan keluarannya naik sebesar 10mV dengan batas maksimal keluaran sensor adalah 1,5 V pada suhu 150°C. Pada perancangan kita tentukan keluaran ADC mencapai full scale pada saat suhu 100°C, sehingga saat suhu 100°C tegangan keluaran transduser (10mV/°C x 100°C) = 1 V.

Dari pengukuran secara langsung saat suhu ruang,

keluaran LM35 adalah 0.3V (300mV ). Tegangan ini diolah dengan menggunakan rangkaian pengkondisi sinyal agar sesuai dengan tahapan masukan ADC. 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 (Anonim, 2011). 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.

Gambar L M 35 basi c temper atur e sensor

Power dari power supply dibagi dengan beberapa connector yang membagi antara 12V, 5V dan3.3Volt. Cara termudah adalah memeri ksa output power ketika power sedang bekerja. Cara memeriksa power supply mengunakan multimeter, yaitu: Pada format power supply masih dibagi antara beberapa form factor. Standard power supply ATX dan BTX tetap mengunakan 3 bagian voltage seperti yang dikemukakan diatas. Versi ATX saat ini sudah memiliki versi 1.3 dimana terdapat tambahan power SATA untuk perangkat terbaru seperti SATA harddisk. Sedangkan form factor terbaru adalah BTX yang merubah pemakaian AUX dan menambahkan pin main power dari 20pin menjadi 24 pin. Tetapi dasarnya tetap sama dimana 12V, 5V dan 3.3V adalah voltage yang digunakan pada output voltage power.

III.

METODOLOGI

A. Alat dan Bahan

1. Sensor LM35 2. Termometer 3. Multimeter 4. Elemen pemanas (solder) 5. Variabel Power Supply 6. Stopwatch 7. Project board .

B. Prosedur Kerja

Langkah kerja yang dilakukan dalam praktikum kali ini adalah sebagai berikut: 1. Mengambil satu buah sensor suhu LM35. 2. Mengambil satu unit power supply dan mengatur pada tegangan 3 volt (besarnya tegangan keluaran power supply dicatat). 3. Mematikan dulu power supply dan memasang kabel konektor sesuai posisi pin LM35 dengan power supply, yaitu : -

Kaki 1 dengan (+) power supply

-

Kaki 2 dengan probe merah multimeter (output)

-

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

4. Meletakkan LM35 dan termometer standar dekat dengan sumber panas (solder). Mengukur dan mencatat besarnya keluaran LM35 dan suhu yang terbaca pada termometer standar sebelum sumber panas dihubungkan ke PLN. 5. Menghubungkan sumber panas ke PLN dan mengukur besarnya keluaran Lm35 dan suhu yang terbaca pada termometer standar tiap 5 detik selama 2 menit. Mencatat data pengukurannya pada lembar data.

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

A. Hasil

Data pengukuran a. Tegangan supply setting 5,6 volt

No

Waktu (s)

Keluaran LM35 (mv)

Suhu standar (C)

1

5

308

31

2

10

307

31

3

15

307

31

4

20

306

31

5

25

307

31

6

30

309

31,5

7

35

309

31,5

8

40

316

32

9

45

320

32

10

50

321

32

11

55

323

32

12

60

323

32

13

65

315

32

14

70

328

32

15

75

316

33

16

80

315

33

17

85

317

33

18

90

324

33

19

95

320

33

20

100

318

33,5

21

105

319

33,5

22

110

321

34

23

115

325

34

24

120

325

34,5

25

125

326

35

26

130

329

35

27

135

329

36

28

140

327

36,5

29

145

335

37

30

150

335

37,5

31

155

356

38

32

160

339

39,5

33

165

341

40

34

170

340

40

35

175

339

41

36

180

340

42

b. Tegangan supply setting 7,6 volt

No

Waktu (s)

Keluaran LM35(mv)

Suhu standar (C)

1

5

313

33

2

10

314

33

3

15

313

33

4

20

312

34

5

25

310

34

6

30

309

34

7

35

309

34

8

40

310

34

9

45

309

34

10

50

310

34

11

55

309

34

12

60

313

34,5

13

65

312

34,5

14

70

311

35

15

75

311

35

16

80

312

35

17

85

317

35

18

90

314

35,5

19

95

313

35,5

20

100

317

35,5

21

105

320

36

22

110

318

36

23

115

320

36

24

120

318

37

25

125

321

37,5

26

130

319

37,5

27

135

320

37,5

28

140

325

37,5

29

145

325

37,5

30

150

328

37,5

31

155

331

38

32

160

328

38

33

165

327

38

34

170

328

38

35

175

327

38

36

180

325

38,5

c. Tegangan supply setting 11.6 volt

No

Waktu (s)

Keluaran LM35(mv)

Suhu standar (C)

1

5

319

33

2

10

318

33

3

15

313

33

4

20

310

33

5

25

308

33

6

30

307

33

7

35

307

33

8

40

307

33

9

45

306

33

10

50

308

33

11

55

315

33

12

60

313

33

13

65

308

34

14

70

307

34

15

75

307

34

16

80

307

34

17

85

308

34

18

90

309

34

19

95

308

34

20

100

308

34

21

105

309

34

22

110

310

34

23

115

309

34

24

120

310

34

25

125

309

34

26

130

311

35

27

135

310

36

28

140

310

37

29

145

310

37

30

150

311

37

31

155

313

37

32

160

314

37

33

165

315

37

34

170

316

37

35

175

316

36

36

180

316

37

B. Pembahasan

Praktikum instrumentasi kali ini berjudul pengaruh tegangan supply terhadap keluaran LM35. Praktikum ini, diadakan bersamaan dengan prektikum pada acara 1 dengan menggunakan alat-alat yang sama yaitu sensor suhu LM35, termometer standar, multimeter, elemen pemanas (solder), power supply, stopwatch dan project board . Dibawah ini penjelasan mengenai alat praktikum yaitu : 1.

Sensor Suhu LM35 Sensor suhu LM35 merupakan komponen elektronika yang berfungsi

untuk mengubah besaran fisis yang berupa suhu menjadi besaran elektris tegangan. Sensor suhu LM35 memiliki parameter bahwa setiap kenaikan 1ºC tegangan keluarannya naik sebesar 10mV dengan batas maksimal keluaran sensor adalah 1,5 V pada suhu 150°C. Misalnya pada perancangan menggunakan sensor suhu LM35 kita tentukan keluaran adc mencapai full scale pada saat suhu 100°C, sehingga saat suhu 100°C tegangan keluaran transduser (10mV/°C x 100°C) = 1V. Bentuk Fisik sensor Suhu LM35

Meskipun tegangan sensor suhu LM35 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.

Termometer Standar Termometer

adalah

alat

yang

digunakan

untuk

mengukur

suhu

(temperatur), ataupun perubahan suhu. Istilah termometer berasal dari bahasa Latin thermo yang berarti panas dan meter yang berarti untuk mengukur. Prinsip kerja termometer ada bermacam-macam, yang paling umum digunakan adalah termometer air raksa. Ada bermacam-macam termometer menurut cara kerjanya yaitu termometer raksa, termokopel, termometer inframerah, termometer galileo, termistor, termometer bimetal mekanik, sensor suhu bandgap silikon, merkuri termo dan termometer alkohol. Alat ini terdiri dari pipa kapiler yang menggunakan material kaca dengan kandungan Merkuri di ujung bawah. Untuk tujuan pengukuran, pipa ini dibuat sedemikian rupa sehingga hampa udara. Jika temperatur meningkat, Merkuri akan mengembang naik ke arah atas pipa dan memberikan petunjuk tentang suhu di sekitar alat ukur sesuai dengan skala yang telah ditentukan. Skala suhu yang paling banyak dipakai di seluruh dunia adalah Skala Celcius dengan poin 0 untuk titik beku dan poin 100 untuk titik didih. 3.

Multimeter Multimeter adalah alat pengukur listrik yang sering dikenal sebagai VOM

(Volt/Ohm meter) yang dapat mengukur tegangan (voltmeter), hambatan (ohm-

meter), maupun arus (amper-meter). Ada dua kategori multimeter: multimeter digital atau DMM (digital multi-meter)(untuk yang baru dan lebih akurat hasil pengukurannya), dan multimeter analog. Masing-masing kategori dapat mengukur listrik AC, maupun listrik DC. Pengukuran Resistansi Pada Multimeter yaitu : 

Memutar saklar pemilih pada posisi Ohm. Selanjutnya memutar saklar pemilih sekaligus mementukan batas ukur yang dipakai. Untuk mengetes kabel misalnya gunakan batas ukur x1. Untuk mengukur resistor yang tidak dike tahui nilainya gunakan batas ukur yang paling besar. Jika nantinya setelah diukur jarum penunjuk hanya bergerak sedikit ke kiri, maka saklar putar dapat ke batas ukur yang lebih kecil lagi.



Menghubung singkatkan kabel hitam dan merah pada multimeter. Mengatur pengatur nol sehingga jarum penunjuk berada pada tepat nol sebelah kanan skala.



Menghubungkan kabel hitam dan merah secara bebas ke komponen yang akan ditest. Melihat skala apakah jarum bergerak atau tidak. Jika skala perlu dibaca untuk mengetahui resistansi maka bacalah skalanya.

4.

Elemen pemanas (solder) Solder merupakan alat bantu dalam merakit atau membongkar rangkaian

elektronika pada rangkaian yang terdapat pada papan pcb. Solder merupakan alat elektronika yang mengubah energi listrik menjadi energi panas. Solder banyak jenis dan beragam bentuknya, pada umumnya berbentuk seperti pistol, dan lurus dengan mata solder di ujung yang berbentuk lancip, dan dilengkapi tombol pengatur suhu ukuran tinggi rendahnya panas yang dihasilkan. Solder merupakan salah-satu perkakas yang utama bagi teknisi, solder berguna untuk memanaskan logam dan melelehkan timah solder. Penyolderan merupakan proses penyambungan dua logam dengan menggunakan logam campuran yang disebut timah solder, secara umum solder dapat dikelompokkan menjadi 2 macam, yaitu (1) solder dengan pemanas gas (2) solder Listrik. Tetapi disini hanya akan dibahas solder listrik saja, sedangkan solder dengan pemanas

gas tidak. Solder listrik (selanjutnya disebut solder saja) terdiri atas 3 komponen utama, yaitu (1) Elemen pemanas, (2) Besi solder, dan (3) Gagang. 5.

Power supply Power supply adalah rangkaian elektronika yang berfungsi untuk

memasok daya ke komponen lain pada perangakat elektronika. Semua komponen elektronika yang ada dalam suatu perangkat elektronika akan memperoleh pasokan daya dari power supply tersebut. Power supply sangat mempunyai peranan yang sangat penting dalam suatu perangkat elektronika. Oleh karena itu, tanpa power supply, maka suatu perangkat elektronika tidak akan dapat bekerja. Adapun tegangan yang umum disediakan oleh power supply adalah +5V, +12V, 5V, -12V. 6.

Stopwatch Stopwacth adalah alat yang digunakan untuk mengukur waktu dalam

bentuk digital. Pada praktikum instrumentasi stopwatch digunakan untuk mengukur keluaran pada LM35 dan suhu yang terbaca pada termometer standar tiap 5 detik selama 3 menit pada kalibrasi rangkaian LM35. 7. Project Board Project board merupakan papan yang digunakan untuk membuat rangkaian listrik, pada praktikum kali ini kami menggunakan project board untuk memudahkan melakukan pengukuran (kalibrasi). Pada format power supply masih dibagi antara beberapa form factor . Standard power supply ATX dan BTX tetap mengunakan 3 bagian voltage seperti yang dikemukakan. Versi ATX saat ini sudah memiliki versi 1.3 dimana terdapat tambahan power SATA untuk perangkat terbaru seperti SATA harddisk. Sedangkan form factor terbaru adalah BTX yang merubah pemakaian AUX dan menambahkan pin main power dari 20 pin menjadi 24 pin. Tetapi dasarnya tetap sama dimana 12V, 5V dan 3.3V adalah voltage yang digunakan pada output voltage power. Pemberian tegangan supply yang berbeda pastinya juga akan memberikan pengaruh yang berbeda pula pada keluaran sensor LM35. Semakin tinggi tegangan yang diberikan power supply, maka semakin cepat dan besar pula

kenaikan tegangan keluaran yang dihasilkan oleh sensor LM35. Namun ada sedikit kejanggalan dalam pengukurannya, ada beberapa data yang seharusnya naik namun malah turun. Menurut saya hal ini diakibatkan dari posisi solder yang tidak konsisten (terkadang jaraknya terlalu jauh, terlalu dekat atau sedang), hasilnya pada detik tertentu terjadi penurunan nilai keluarannya. Jika dibuat grafik persamaan yang berhubungan antara tegangan keluaran dari power supply dan tegangan keluaran sensor terhadap suhu, sebagai berikut: Untuk Vs = 5,6 volt

Hubungan antara tegangan keluaran dengan suhu standar pada LM35 50 y = 0.2343x - 41.443

40 S u

30 Series1

h 20 u 10

Linear (Series1)

0 300

320

340

360

Tegangan

Untuk Vs = 7,6 volt

Hubungan antara tegangan keluaran dengan suhu standar pada LM35 40 39 S u h

y = 0.228x - 36.613

38 37 36

Series1

35

u 34

Linear (Series1)

33 32 305

310

315

320 Tegangan

325

330

335

Dan untuk Vs = 11,6 volt

Hubungan antara tegangan keluaran dengan suhu standar pada LM35 38 37 S 36 u 35 h 34 u 33

y = 0.154x - 13.36 Series1 Linear (Series1)

32 305

310

315

320

Tegangan

Didapat pula untuk persamaan linear masing-masing grafik. Untuk Vs = 5,6 volt didapatkan persamaan y = 0,2343x - 41,443. Vs = 7,6 volt didapatkan persamaan y = 0,228x - 36,613 dan untuk Vs = 11,6 volt didapatkan persamaan linearnya yaitu y = 0,154x - 13,36

V.

KESIMPULAN DAN SARAN

A. Kesimpulan

Setelah melakukan praktikum acara kali ini, dapat disimpulkan: 1. Pemberian tegangan yang berbeda pada LM35 memberikan sedikit pengaruh yang cukup signifikan. 2. Sensor suhu LM35 berfungsi untuk mengkonversi besaran panas yang ditangkap menjadi besaran tegangan. 3. Sensor suhu LM35 berfungsi untuk mengkonversi besaran panas yang ditangkap menjadi besaran tegangan.

B. Saran

Saran untuk praktikum kali ini yaitu untuk lebih dijelaskan lagi penjelasan dari asisten agar tidak membingungkan praktikan.

DAFTAR PUSTAKA

Anonim.

2008.

LM35

Sebagai

Sensor

Suhu.http://elektrokita.blogspot.com/2008/11/lm35-sebagai-sensorsuhu.html.Diakses tanggal 30 Juni 2013.

Anonim. 2011. Multimeter. http://id.wikipedia.org/wiki/Multimeter. diakses pada tanggal 30 Juni 2013.

Anonim. 2007. Sensor Suhu Lm35. Dalam www.shatomedia.com. Diakses tanggal 1 Juli 2013.

Candra Robby. 2006. Alat Pemantau Suhu Ruangan Melalui Web Berbasiskan Mikrokontroler. Jurusan Sistem Komputer. Universitas Gunadarma

Hayt, Wiliam. 1998. Rangkaian Listrik. Erlangga, Jakarta.

LAMPIRAN


PENGUKURAN INTENSITAS CAHAYA MENGGUNAKAN SENSOR LDR DAN PENGARUH PEMBERIAN FILTER

Oleh: Rizki Hardi NIM A1H011010


I.

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Sensor cahaya adalah alat yang digunakan untuk mengubah besaran cahaya menjadi besaran listrik.Prinsip kerja dari alat ini adalah mengubah energi dari foton menjadi elektron. Idealnya satu foton dapat membangkitkan satu elektron.Sensor cahaya sangat luas penggunaanya,salah satu yang paling populer adalah kamera digital. Pada saat ini sudah ada alat yang digunakan untuk mengukur cahaya yang mempunyai satu buah foton saja. Sebuah light dependent resistor atau biasa disingkat LDR, terdiri dari sebuah piringan bahan semikonduktor dengan dua buah elektroda pada permukaannya. Secara fungsinya, LDR merupakan jenis resistor yang nilainya dipengaruhi oleh cahaya. Pada praktikum acara kali ini akan mencoba melakukan pengukuran intensitas cahaya pada sensor LDR serta pengaruh pemberian filter.

B. Tujuan

Tujuan dilaksanakannya praktikum kali ini adalah: 1. Mengetahui keluaran LDR terhadap intensitas cahaya 2. Mengetahui karakteristik LDR 3. Mengetahui pengaruh filter warna pada keluaran LDR

II. TINJAUAN PUSTAKA

Sebuah photoresistor atau resistor bergantung cahaya (LDR) adalah resistor yang resistensi menurun seiring dengan meningkatnya intensitas cahaya insiden. Hal ini juga dapat disebut sebagai sebuah fotokonduktor. Photoresistor adalah terbuat dari resistensi yang tinggi semikonduktor. Jika cahaya yang jatuh pada perangkat yang cukup tinggi frekuensi , foton diserap oleh semikonduktor memberikan terikat elektron energi yang cukup untuk melompat ke pita konduksi . Elektron bebas yang dihasilkan (dan lubang mitra) listrik melakukan, dengan demikian menurunkan resistensi . Perangkat fotoelektrik dapat berupa intrinsik atau ekstrinsik. Sebuah semikonduktor intrinsik memiliki sendiri biaya operator dan bukan merupakan semikonduktor efisien, misalnya silikon. Dalam perangkat intrinsik hanya elektron yang tersedia berada di pita valensi , dan karenanya foton harus memiliki energi yang cukup untuk merangsang elektron di seluruh celah pita. Perangkat ekstrinsik memiliki kotoran, juga disebut dopan , tambah energi yang tanah negara adalah lebih dekat dengan pita konduksi, karena elektron tidak perlu sejauh melompat, foton energi yang lebih rendah (yaitu, panjang gelombang yang lebih panjang dan frekuensi yang lebih rendah) yang cukup untuk memicu perangkat . Jika sampel silikon memiliki beberapa atom yang diganti dengan atom fosfor (kotoran), akan ada elektron ekstra tersedia untuk konduksi. Ini adalah contoh dari semikonduktor ekstrinsik. Resistor peka cahaya (Light Dependent Resistor/LDR) memanfaatkan bahan semikonduktor yang karakteristik listriknya berubah-ubah sesuai dengan cahaya yang diterima. Bahan yang digunakan adalah Kadmium Sulfida (CdS) dan Kadmium Selenida (CdSe). Bahan-bahan ini paling sensitif terhadap cahaya dalam spektrum tampak, dengan puncaknya sekitar 0,6 µm untuk CdS dan 0,75 µm untuk CdSe. Sebuah LDR CdS yang typikal memiliki resistansi sekitar 1 MΩ dalam kondisi gelap gulita dan kurang dari 1 KΩ ketika ditempatkan dibawah sumber cahaya terang (Mike Tooley, 2003).

Dibawah ini adalah simbol LDR :

LDR adalah suatu bentuk komponen yang mempunyai perubahan resistansi yang besarnya tergantung pada cahaya. Karakteristik LDR terdiri dari dua macam yaitu Laju Recovery dan Respon Spektral: 1. Laju Recovery Bila sebuah LDR dibawa dari suatu ruangan dengan level kekuatan cahaya tertentu kedalam suatu ruangan yang gelap, maka bisa kita amati bahwa nilai resistansi dari LDR tidak akan segera berubah resistansinya pada keadaan ruangan gelap tersebut. Namun LDR tersebut hanya akan bisa mencapai harga di kegelapan setelah mengalami selang waktu tertentu. Laju recovery merupakan suatu ukuaran praktis dan suatu kenaikan nilai resistansi dalam waktu tertentu. Harga ini ditulis dalam K /detik, untuk LDR type arus harganya lebih besar dari 200 K /detik (selama 20 menit pertama mulai dari level cahaya 100 lux), kecepatan tersebut akan lebih tinggi pada arah sebaliknya, yaitu pindah dari tempat gelap ke tempat terang yang memerlukan waktu kurang dari 10 ms untuk mencapai resistansi yang sesuai dengan level cahaya 400 lux. 2.

Respon Spektral

LDR tidak mempunyai sensitivitas yang sama untuk setiap panjang gelombang cahaya yang jatuh padanya (yaitu warna). Bahan yang biasa digunakan sebagai penghantar arus listrik yaitu tembaga, alumunium, baja, emas, dan perak. Dari kelima bahan tersebut tembaga merupakan penghantar yang paling banyak digunakan karena mempunyai daya hantar baik.

III. METODOLOGI

A. Alat dan Bahan

1. LDR 2. Lux Meter 3. Project Board 4. Kabel Penghubung 5. Sumber cahaya 6. Filter warna: merah, hijau biru.

B. Prosedur Kerja

Percobaan 1 1. Ambil satu buah komponen LDR dan letakkan pada project board. 2. Ambil lux meter. 3. Ukur nilai resistansi LDR pada kondisi : a) Diluar ruangan (terkena sinar matahari langsung) b) Didalam ruangan, dan c) Kondisi LDR tertutup 4. Lakukan percobaan 2 sebanyak 3 kali ulangan. Catat hasil pengukuran pada lembar data. Kondisi LDR Luar ruanagn

Ulangan Ulangan 1 Ulangan 2 Ulangan 3

Dalam ruangan

Ulangan 1 Ulangan 2 Ulangan 3

Resistansi LDR

Flux

Tertutup

Ulangan 1 Ulangan 2 Ulangan 3

Percobaan 2 1. Ambil beberapa filter warna yang tersedia. 2. Letakkan salah satu filter diantara sumber cahaya dan LDR. 3. Ukur nilai resistansi LDR pda kondisi : a) Diluar ruangan (terkena sinar matahari langsung) b) Didalam ruangan, dan c) Kondisi LDR tertutup 4. Lakukan percobaan sebanyak 3 kali ulangan. Catat hasil pengukuran pada lembar data.

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

A. Hasil

Percobaan 1: Tanpa Filter Kondisi LDR

Pengulangan

Luar Ruangan

Ulangan 1 Ulangan 2 Ulangan 3 Ulangan 1 Ulangan 2 Ulangan 3 Ulangan 1 Ulangan 2 Ulangan 3

Dalam Ruangan

Tertutup

Resistansi LDR (Ω) 156 140 139 1090 900 1150 480000 755000 387000

Flux 3810 3810 3810 85 85 85 0 0 0

Percobaan 2: Dengan Filter Kondisi LDR Luar Ruangan

Dalam Ruangan

Tertutup

Pengulangan Ulangan 1 Ulangan 2 Ulangan 3 Ulangan 1 Ulangan 2 Ulangan 3 Ulangan 1 Ulangan 2 Ulangan 3

Resistansi LDR (Ω) Biru Merah Hijau 0,254 0,272 0,31 0,258 0,238 0,322 0,255 0,239 0,324 3,01 2,43 2,96 2,81 2,32 2,91 3,21 2,28 3,4 154 52 164 224 56 126 157 52 119

Flux Biru Merah 780 1072 780 1072 780 1072 21,53 22,75 21,53 22,75 21,53 22,75 0 0 0 0 0 0

Hijau 822 822 822 29,82 29,82 29,82 0 0 0

B. Pembahasan

Sensor cahaya adalah alat yang digunakan untuk mengubah besaran cahaya menjadi besaran listrik. Prinsip kerja dari alat ini adalah mengubah energi dari foton menjadi elektron. Sensor cahaya berfungsi untuk mengubah intensitas sinar/ cahaya menjadi konduktivitas/ arus litrik. Jenis-jenis sensor cahaya antara lain: 1. Fotovoltaic (Solar Cell/Fotocell ) Berfungsi untuk mengubah sinar matahari menjadi arus listrik DC. Tegangan yang dihasilkan sebanding dengan intensitas cahaya yang mengenai permukaan solar cell. Semakin kuat sinar matahari tegangan dan arus listrik DC yang dihasilkan semakin besar.

Gambar 1. Simbol Solar Cell:

Bahan pembuat solar cell adalah silicon, cadmium sullphide, gallium arsenide dan selenium.

Gambar 2. Penampang solar cell : Depletion layer adalah pertemuan antara substrat tipe P dan subtrat tipe N. Prinsip kerja: Bila cahaya jatuh pada solar cell, depletion layer akan berkurang dan elektron berpindah melalui hubungan “pn”. Besarnya arus yang mengalir sebanding dengan perpindahan elektron yang ditentukan intensitas cahayanya.

2. Fotoconductiv Berfungsi untuk mengubah intensitas cahaya menjadi perubahan konduktivitas. Kebanyakan komponen ini erbuat dari bahan cadmium selenoide atau cadmium sulfide. Tipe-tipe Fotoconductiv: a. Fotodiode Berfungsi untuk mengubah intensitas cahaya menjadi konduktivitas dioda. Fotodiode sejenis dengan dioda pada umummya, perbedaannya pada fotodiode ini adalah dipasangnya sebuah lensa pemfokus sinar untuk memfokuskan sinar jatuh pada pertemuan ”pn”.

Gambar 3. Simbol fotodioda Prinsip kerja : Energi pancaran cahaya yang jatuh pada pertemuan “pn” menyebabkan sebuah elektron berpindah ke tingkat energi yang lebih tinggi. Elektron berpindah ke luar dari valensi band meninggalkan hole sehingga membangkitkan pasangan elektron bebas dan hole. b. Fototransistor Berfungsi untuk mengubah intensitas cahaya menjadi konduktivitas transistor. Fototransistor sejenis dengan transistor pada umummya. Bedaannya, pada fototransistor dipasang sebuah lensa pemfokus sinar pada kaki basis untuk memfokuskan sinar jatuh pada pertemuan ”pn”. Simbol Fototransistor :

Gambar 4. Simbol fototransistor c. LDR ( Light Dependent Resistor ) Berfungsi untuk mengubah itensitas cahaya menjadi hambatan listrik. Semakin banyak cahaya yang mengenai permukaan LDR hambatan listrik semakin besar. Simbol LDR :

Gambar 5. Simbol LDR

Berikut adalah gambar rangkaian LDR sebagai sensor caha ya: VCC

30 KΩ

27 KΩ

1 KΩ

Output BC 547

LED Ultra Bright

LDR

GND

Gambar 6. Rangkaian LDR Pada praktikum kali ini, alat-alat yang digunakan diantaranya LDR ( Light Dependent Resistor ), lux meter, project board , kabel penghubung, multimeter (ohm meter), seumber cahaya. Di bawah ini akan dibahas menegnai komponenkomponen apa saja yang digunakan. 1. LDR ( Light Dependent Resistor ) LDR singkatan dari Light Dependent Resistor adalah resistor yang nilai resistansinya berubah-ubah karena adanya intensitas cahaya yang diserap. LDR juga merupakan resistor yang mempunyai koefisien temperature negative, dimana resistansinya dipengaruhi oleh intrensitas cahaya. LDR dibentuk dari cadium Sulfied (CDS) yang mana CDS dihasilkan dari serbuk keramik. Secara umum, CDS disebut juga peralatan photo conductive, selama konduktivitas atau resistansi dari CDS bervariasi terhadap intensitas cahaya. Jika intensitas cahaya yang diterima tinggi maka hambatan juga akan tinggi yang mengakibatkan tengangan yang keluar juga akan tinggi begitu juga sebaliknya disinilah mekanisme proses perubahan cahaya menjadi listrik terjadi. CDS tidak mempunyai sensitivitas yang sama pada tiap panjang gelombang dari ultraviolet sampai dengan infra merah. Hal tersebut dinamakan karakteristik

respon spectrum dan diberikan oleh pabrik. CDS banyak digunakan dalam perencanaan rangkaian bolak-balik (AC) dibandingkan denagn photo transistor dan photo dioda. 2. Lux meter Lux meter untuk mengukur kecerahan dalam lux, fc atau cd / m². Beberapa meter lux dilengkapi dengan memori internal atau data logger untuk mencatat hasil pengukuran. Hasil pengukuran intensitas cahaya dengan lux meter ini penting di tempat kerja dimana dibutuhkan pelindung layar. Teknik pengukuran kondisi lingkungan, dimana pengukuran cahaya berada, juga menempati posisi utama dalam skala penting. Lux meter dengan penebang data sangat dihargai terutama karena koreksi cosinus lux meter tersebut dari sudut cahaya insiden. Pembahasan yang lain mengenai lux meter adalah bahwa luxmeter merupakan alat ukur yang digunakan untuk mengukur kuat penerangan (tingkat penerangan)

pada

suatu

area

atau

daerah

tertentu.

Alat

ini

didalam

memperlihatkan hasil pengukurannya menggunakan format digital. Alat ini terdiri dari rangka, sebuah sensor dengan sel foto dan layar panel. Sensor tersebut diletakan pada sumber cahaya yang akan diukur intenstasnya. Cahaya akan menyinari sel foto sebagai energi yang diteruskan oleh sel foto menjadi arus listrik. Makin banyak cahaya yang diserap oleh sel, arus yang dihasilkan pun semakin besar. Bagian-bagian Lux meter : 

Fungsi bagian- bagian alat ukur :



Layar panel : Menampilkan hasil pengukuran



Tombol Off/On : Sebagai tombol untuk menyalakan atau mematikan alat



Tombol Range : Tombol kisaran ukuran



Zero Adjust VR : Sebagai pengkalibrasi alat (bila terjadi error)



Sensor cahaya : Alat untuk mengkoreksi/mengukur cahaya.

3. Breadboard atu project board Bread board atau project board adalah susunan kartu (papan) tipis yang terbuat dari fiberglass atau plastik dengan banyak lubang kecil, dan digunakan dengan menghubungkan sejumlah chip dan komponen elektronika lainnya. Cara

penggunaan papan ini sangatlah sederhana dan praktis. Dengan menggunakan papan rangkaian ini, kita dapat dengan mudah memasang, merubah, dan memperbaiki suatu rangkaian yang dianggap belum sempurna atau mengalami salah hubung, sehingga kesalahan fatal tidak terjadi. Dengan menggunakan project board , kita dapat memasang komponen elektronika tidak permanen. 4. Kabel penghubung Kabel

penghubung

merupakan

kabel-kabel

yang

digunakan

untuk

menghubungkan rangkaian elektronika yang berfungsi agar pengukuran intensitas cahaya dapat dilakukan dengan benar. 5. Multi meter Multimeter adalah alat pengukur listrik yang sering dikenal sebagai VOM (Volt/Ohm meter) yang dapat mengukur tegangan (voltmeter), hambatan (ohmmeter), maupun arus (amper-meter). Ada dua kategori multimeter: multimeter digital atau DMM (digital multi-meter)(untuk yang baru dan lebih akurat hasil pengukurannya), dan multimeter analog. Masing-masing kategori dapat mengukur listrik AC, maupun listrik DC. Fungsi Dasar Multimeter : • Amperemeter DC • Voltmeter DC • Voltmeter AC • Ohmmeter Pengukuran Resistansi Pada Multimeter yaitu : 

Memutar saklar pemilih pada posisi Ohm. Selanjutnya memutar saklar pemilih sekaligus mementukan batas ukur yang dipakai. Untuk mengetes kabel misalnya gunakan batas ukur x1. Untuk mengukur resistor yang tidak dike tahui nilainya gunakan batas ukur yang paling besar. Jika nantinya setelah diukur jarum penunjuk hanya bergerak sedikit ke kiri, maka saklar putar dapat ke batas ukur yang lebih kecil lagi.



Menghubung singkatkan kabel hitam dan merah pada multimeter. Mengatur pengatur nol sehingga jarum penunjuk berada pada tepat nol sebelah kanan skala.



Menghubungkan kabel hitam dan merah secara bebas ke komponen yang akan ditest. Melihat skala apakah jarum bergerak atau tidak. Jika skala perlu dibaca untuk mengetahui resistansi maka bacalah skalanya.

6. Sumber Cahaya Sumber cahaya di sini adalah saat LDR terkena sinar matahari atau di luar ruangan, di dalam ruangan, ataupun saat LDR dalam keadaan tertutup. 7. Filter Warna Penggunaan filter warna pada dasarnya untuk menguji apakah ada pengaruhnya ketika LDR ditutupi oleh filter warna. Karakteristik keluaran LDR melalui plot grafik hubungan antara intensitas cahaya dengan keluaran LDR yaitu : 1.

Resistor peka cahaya (Light Dependent Resistor/LDR) memanfaatkan bahan

semikonduktor yang karakteristik listriknya berubah-ubah sesuai dengan cahaya yang diterima. 2.

Laju Recovery Bila sebuah LDR dibawa dari suatu ruangan dengan level kekuatan cahaya

tertentu kedalam suatu ruangan yang gelap, maka bisa kita amati bahwa nilai resistansi dari LDR tidak akan segera berubah resistansinya pada keadaan ruangan gelap tersebut. Laju recovery merupakan suatu ukuaran praktis dan suatu kenaikan nilai resistansi dalam waktu tertentu. 3.

Respon Spektral LDR tidak mempunyai sensitivitas yang sama untuk setiap panjang

gelombang cahaya yang jatuh padanya (yaitu warna). Nilai hambatannya dipengaruhi oleh juga cahaya yang diterima olehnya. Jika intensitas cahaya yang diterima tinggi maka hambatan juga akan tinggi yang mengakibatkan tegangan yang keluar akan tinggi begitu juga sebaliknya disinilah mekanisme proses perubahan cahaya menjadi listrik terjadi. Digambarkan dalam grafik sebagai berikut:

Grafik pada kondisi tanpa filter:

Hubungan nilai resistansi dengan Intensitas cahaya pada LDR 5000 4000 3000 Series1 2000

y = -0.0032x + 1878.4

Linear (Series1)

1000 0 0

200000

400000

600000

800000

-1000

Grafik dengan kondisi menggunakan filter: Filter Merah 1200 1000 800 600

Series1 Linear (Series1)

400 y = -11.092x + 571.7 200 0 0 -200

10

20

30

40

50

60

Filter Hijau 900 800 700 600 500 Series1

400 300

Linear (Series1)

y = -3.1515x + 430.74

200 100 0 -100

0

50

100

150

200

-200

Filter Biru 900 800 700 600 500 400

Series1

300

Linear (Series1)

200

y = -2.2071x + 400.78

100 0 -100

0

50

100

150

200

250

-200

Pengaruh penggunaan filter terlihat terutama pada saat pengukuran nilai resistansi. Semakin gelap warna filter, maka semakin besar nilai resistansi yang didapatkan. Ini disebabkan karena semakin gelap warna filter maka semakin sulit cahaya untuk menembus filter tersebut.

V.


A. Kesimpulan

Berdasarkan dari hasil praktikum yang telah dilakukan, maka dapat disimpulkan: 1.

Karakteristik LDR terdiri dari dua macam yaitu Laju Recovery dan Respon Spektral.

2.

Semakin gelap/sedikit cahaya yang ditangkap oleh LDR, maka semakin besar pula nilai resistansinya dan semakin rendah nilai fluxnya

3.

Pemberian filter warna dalam praktikum kali ini berpengaruh terhadap intensitas cahaya yang dapat ditangkap oleh LDR.

B. Saran

Saran untuk praktikum kali ini yaitu untuk alat seperti Lux meter alangkah baiknya ditambah, guna lebih memahami fungsi dari lux meter sendiri dan praktikan dapat memakainya dengan prosedur yang tepat.

DAFTAR PUSTAKA

Abisabrina. 2010. Cara Menggunakan Multimeter. http://abisabrina.wordpress.com/2010/07/30/cara-menggunakanmultimeter/. Diakses tanggal 2 Juli 2013. Anonim.

2008. LDR Sebagai Sensor cahaya.http://elektrokita.blogspot.com/2008/11/ldr-sebagai-sensorcahaya.html. Diakses tanggal 30 Juni 2013.

Anonim. 2007. Sensor Cahaya. Dalam www.shatomedia.com. Diakses tanggal 30 Juni 2013 Effendi, Rony Bachtiar. 2011. Aplikasi Keamanan Ruangan Menggunakan Sensor Ldr Dan Sms Gateway. Yogyakarta: Sekolah Tinggi Manajemen Informasi dan Komputer. Hayt, Wiliam. 1998. Rangkaian Listrik. Erlangga, Jakarta. Lister. 1998. Mesin dan Pengkajian Listrik. Erlangga, Jakarta. Morris, Alan S. 2001. Measurement And Instrumentation Principles. Butterworth Heinemann. Isbn 0-7506-5081-8

LAMPIRAN

Tanpa Filter

Dengan Filter


PENGKONDISI RANGKAIAN LDR MENGGUNAKAN PEMBAGI TEGANGAN DAN JEMBATAN WHEATSTONE

Oleh: Rizki Hardi NIM A1H011010


I.

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Sensor cahaya adalah alat yang digunakan untuk mengubah besaran cahaya menjadi besaran listrik. Prinsip kerja dari alat ini adah mengubah energi dari foton menjadi electron. Idealnya satu foton dapat membangkitkan satu electron. Sensor cahaya sangat luas penggunaannya, salah satu yang paling popular adalah kamera digital. Pada saat ini sudah ada alat yang digunakan mengukur cahaya mempunyai 1 buah foton saja. Pratikum pengukuran intensitas cahaya menggunakan LDR kali ini dengan tujuan

mendapat

pembelajaran

mandiri

mengenai

rangkaian

elektronika

Rangkaian sensor cahaya ini menggunakan aplikasi LDR sebagai sensornya. LDR bekerja saat keadaan gelap dan berhenti saat keadaan terang. Penggunaan berbagai macam sensor bias kita atur sesuai dengan keperluan.

B. Tujuan

Tujuan dilaksanakannya praktikum kali ini adalah: 1. Mengetahui rangkaian pembagi tegangan untuk sensor LDR 2. Mengetahui hubungan antara luaran pembagi tegangan LDR

II. TINJAUAN PUSTAKA

LDR (Light Dependent Resistance) merupakan resistor yang dapat berubah ubah nilai resistansinya jika permukaannya terkena cahaya. Kondisinya ialah jika terkena cahaya nilai resistansinya kecil, sedangkan jika tidak terkena cahaya (kondisi gelap) maka nilai resistansinya besar.

Simbol LDR

Jenis resistor ini perubahan nilainya tergantung pada banyaknya cahaya yang mengenai dirinya. Banyak sekali tipe dari komponen ini tergantung pada sensitivitas cahaya, ukuran, nilai hambatan, dll. Pada gambar dibawah menunjukkan salah satu bentuk contoh LDR. LDR ada yang berbahan dasar CDS (Cadmium Sulfide Photocell). CDS ini mempunyai diameter 8 mm, tinggi 4 mm, dengan bentuk silinder. Pada kondisi ruangan yang terang nilai hambatannya adalah 200 ohm, sedangkan saat kondisi ruangan nil ai hambatannya 2 M ohm. Resistor tergantung cahaya, LDR, dikenal dengan banyak nama termasuk photoresistor itu, resistor foto, fotokonduktor, sel fotokonduktif, atau hanya fotosel tersebut. Ini mungkin adalah fotosel istilah yang paling banyak digunakan dalam lembar data dan instruksi untuk peralatan rumah tangga. Resistor foto, atau resistor bergantung cahaya, LDR, menemukan banyak menggunakan foto sebagai elemen biaya rendah sensitif dan digunakan selama

bertahun-tahun dalam meter cahaya fotografi sebagai aplikasi lain juga di seperti api, asap dan detektor pencuri, pembaca kartu dan pencahayaan kontrol untuk lampu jalan. Seringkali dalam literatur photoresistor ini disebut fotosel sebagai istilah yang lebih umum. Fotokonduktivitas - mekanisme di balik photoresistor tersebut - hasil dari generasi operator selular saat foton diserap oleh bahan semikonduktor yang digunakan untuk fotokonduktor tersebut. Sedangkan berbagai jenis bahan yang digunakan untuk resistor bergantung cahaya semikonduktor, ketika digunakan sebagai resistor-foto, mereka digunakan hanya sebagai elemen resistif dan tidak ada sambungan PN. Dengan demikian perangkat adalah murni pasif. Ada dua jenis photoresistor fotokonduktor dan karenanya: * Intrinsik: Jenis photoresistor menggunakan bahan fotokonduktif yang melibatkan eksitasi biaya operator dari pita valensi ke pita konduksi. * Ekstrinsik: Jenis photoresistor menggunakan bahan fotokonduktif yang melibatkan eksitasi operator biaya antara kotoran dan pita valensi atau pita konduksi. Hal ini membutuhkan dopan pengotor dangkal yang tidak terionisasi di hadapan cahaya. Photoresistors Extrinisc atau photocells umumnya dirancang untuk radiasi gelombang panjang - sering infra-merah, tapi untuk menghindari generasi termal mereka harus dioperasikan pada suhu rendah.

Bentuk Fisik LDR

Jembatan Wheatstone adalah rangkaian yang terdiri dari empat buah hambatan seperti pada gambar di bawah ini :

Gambar 4.3 rangkaian jembatan Wheatstone

R1 , R2 dan R3 merupakan hambatan yang sudah diketahui, sedangkan Rx adalah hambatan yang akan di cari besarnya. Pada keadaan setimbang, galvanometer akan menunjukkan angka nol. Karena tidak ada arus yang mengalir melalui galvanometer tersebut. Dalam keadaan iniberlaku hubungan :

(1) Metode jembatan Wheatstone dapat di gunakan untuk mengukur hambatan listrik. Cara ini tidak memerlukan alat ukur voltmeter dan amperemater,cukup satu Galvanometer untuk melihat apakah ada arus listrik yang melalui suatu rangkai an.

III.

METODOLOGI

A. Alat dan Bahan

1. LDR 2. Project board 3. Multimeter (ohm meter) 4. Sumber cahaya 5. Filter warna: merah, kuning, hijau 6. Alat tulis 7. Power supply.

B. Prosedur Kerja

Percobaan 1.

1.

Mengambil satu buah komponen LDR dan resistor. Mencatat besarnya nilai resistor tersebut.

2.

Mengambil lux meter

3.

Menyusun LDR, resistor dan LED pada project board seperti rangkaian dibawah ini:

Pin 1 tehubung ke: + power supply

Pin 2 terhubung ke: probe merah multimeter 4.

Mengatur tegangan power supply pada tegangan tertentu (missal 6 v)

5.

Mengukur tegangan LDR (pin2) pada kondisi: a. Diluar ruangan (terkena sinar matahari langsung), b. Dalam ruangan dan c. Kondisi LDR tertutup

6. Melakukan percobaan sebanyak 3 kali ulangan. Mencatat hasil pengukuran pada lembar data

Percobaan 2 1.

Mengambil sebuah LDR, dua resistor, dan sebuah potensio. Mencatat besarnya nilai masing-masing komponen tersebut.

2.

Mengambil lux meter

3.

Menyusun LDR, resistor dan LED pada project board seperti rangkaian dibawah ini:

4.

Mengatur tegangan power supply pada tegangan tertentu (missal 6 v)

5.

Mengukur tegangan LDR (pin2) pada kondisi: a.

Diluar ruangan (terkena sinar matahari langsung),

b.

Dalam ruangan dan

c.

Kondisi LDR tertutup

6. Melakukan percobaan sebanyak 3 kali ulangan. Mencatat hasil pengukuran pada lembar data.

IV.

HASIL DAN PEMBAHASAN

A. Hasil

Percobaan 1 Kondisi LDR

Pengulangan

Luar Ruangan


Dalam Ruangan

Tertutup

Tegangan Luaran (V) 92 114 106 0,4 0,4 0,4 1,1 1,05 1,33

Flux 11300 11300 11300 803 803 803 0 0 0

Nilai : Dalam Ruangan -

Resistor = 2,5 Ω

LDR = 1,2 Ω

Tegangan = 7,01 V

Resistor = 26,8 kΩ

LDR = 12,93 kΩ

Tegangan = 11,9 V

LDR = 280 Ω

Tegangan = 6,8 V

Tertutup -

Luar Ruangan -

Resistor =

Percobaan 2 Kondisi LDR

Pengulangan

Luar Ruangan


Dalam Ruangan

Tertutup

Tegangan Luaran (V) 5,01 5,14 5,06 4,02 4,19 4,17 3,03 3,5 3,25

Flux 11300 11300 11300 803 803 803 0 0 0

Nilai: Dalam ruangan -

R1 = 0,3 Ω

R2 = 14,8 Ω

Potensio = 0,56 Ω

Luar Ruangan -

R1 = 14,7 kΩ R2 = 99 kΩ

Potensio = 2,41 kΩ

R1 = 26,3 kΩ R2 = 2,8 kΩ

Potensio =

Tertutup -

B. Pembahasan

Rangkaian pembagi tegangan digunakan untuk mengkonversi perubahan resistansi menjadi perubahan tegangan. Sering digunakan untuk melakukan konversi variasi resistansi ke tegangan.

V D dengan : V S



R2V s R1

 R2

(1)

= tegangan catu

R 1, R 2

= resistansi pembagi tegangan.

Vs

R1

VD

R2

Gambar 4.6 rangkaian pembagi tegangan

Karakteristik Rangkaian Pembagi Tegangan: 1.

Perubahan VD terhadap R 1 maupun R 2 tidaklah linier

2.

Impedansi keluaran efektif rangkaian adalah kombinasi paralel R 1 dan R 2

Karena arus mengalir melalui kedua resistor, maka rating daya resistor maupun sensor harus diperhatikan. Rangkaian jembatan digunakan untuk mengkonversi perubahan impedansi menjadi perubahan tegangan, terutama untuk fraksi perubahan yang kecil. Keluarannya dapat dibuat berubah di sekitar nol, sehingga penguatan dapat digunakan untuk memperbesar level sinyal (guna meningkatkan sensitivitas terhadap perubahan impedansi). Gambar di bawah ini merupakan rangkaian jembatan wheatstone :

Gambar 4.7 rangkaian jembatan Wheatstone

R1 , R2 dan R3 merupakan hambatan yang sudah diketahui, sedangkan Rx adalah hambatan yang akan di cari besarnya. Pada keadaan setimbang, galvanometer akan menunjukkan angka nol. Karena tidak ada arus yang mengalir melalui galvanometer tersebut. Dalam keadaan iniberlaku hubungan :

(2) Metode jembatan Wheatstone dapat di gunakan untuk mengukur hambatan listrik. Cara ini tidak memerlukan alat ukur voltmeter dan amperemater,cukup satu Galvanometer untuk melihat apakah ada arus listrik yang melalui suatu rangkaian. Prinsip dari rangkaian jembatan Wheatstone di perlihatkan pada gambar (4.8) . R X R a

R S R Gambar 4.8 Rangkaian Jembatan Wheatstone

Keterangan Gambar : S: Saklar penghubung G:Galvanometer E: Sumber tegangan arus Rs:Hambatan geser Ra dan Rb:Hambatan yang sudah di ketahui nilainya. Rx: Hambatan yang akan di tentukan nilainya. Saat saklar S di tutup,maka arus akan melewati rangkaian.Jika jarum Galvanometer menyimpang artinya ada arus yang melewatinya,yaitu antara titik C dan D ada beda potensial.Dengan mengatur besarnya Ra dan Rb juga hambatan geser Rs akan dapat di capai galvanometer G tak teraliri arus,artinya tak ada beda potensial antara titik C dan D. Dengan demikian akan berlaku persamaan : Rx



Ra R B

RS

Pada Praktikum kali ini, kami menggunakan beberapa alat diantaranya ada LDR, Lux meter, Project Board, Kabel Penghubung, multimeter. Fungsi dari alatalat yang digunakan pada saat praktikum adalah sebagai berikut: 1. LDR: sebagai sensor merupakan resistor yang dapat berubah-ubah nilai resistansinya jika permukaannya terkena cahaya. 2. Lux meter: untuk mengetahui besarnya lux dalam suatu benda 3. Project board: tempat untuk merakit komponen elektronika 4. Kabel pengubung: berfungsi untuk mengbungkan komponen ele ktronika satu dengan yang lainnya 5. Multimeter (ohm meter): untuk mengetahui besarnya hambatan listrik dalam suatu komponen elektronika 6. Sumber cahaya: sebagai bahan untuk mempengaruhi besarnya nilai resistansi dalam LDR Karakteristik keluaran LDR melalui plot grafik hubungan antara intensitas cahaya dengan nilai keluaran LDR adalah sebagai berikut:

Percobaan 1 12000 10000

F l u x

8000 6000

Series1

4000

y = -5774.4x + 7768.5

Linear (Series1)

2000 0 0

0.5

1

1.5

Tegangan

Percobaan 2 14000 12000 10000 y = 6144.4x - 21479

8000 F l u x

6000

Series1

4000

Linear (Series1)

2000 0 -2000

0

-4000

2

4

6

Tegangan

Berdasarkan praktikum yang dilakukan, untuk rangkaian pembagi tegangan pengaruhnya terhadap pengkondisian sinyal terlihat ketika keadaan semakin gelap, sinyal yang diperoleh semakin kuat sedangkan untuk rangkaian jembatan Wheatstone sinyal yang diperoleh ketika kondisi semakin rendah atau kekurangan cahaya menjadi semakin kecil.

V.


A. Kesimpulan

Berdasarkan hasil praktikum yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa: 1. LDR (Light Dependent Resistor) adalah suatu bentuk komponen yang mempunyai perubahan resistansi yang besarnya tergantung pada cahaya. 2. Resistansi LDR akan berubah seiring dengan perubahan intensitas cahaya yang mengenainya atau yang ada disekitarnya. 3. Rangkaian pembagi tegangan dapat mengkondisikan sinyal LDR menjadi lebih tinggi, untuk rangkaian jembatan wheatstone tegangan luarannya semakin rendah ketika kondisinya semakin gelap.

B. Saran

Saran untuk pelaksanaan praktikum pada kali ini agar lebih dikondusifkan lagi ketika ingin melakukan penjelasan, terutama pada praktikan yang tentunya sangat membutuhkan penjelasan sebelum melakukan praktikum agar meminimalkan terjadinya kesalahan.

DAFTAR PUSTAKA

Anggraini, Dian. 2010. Aplikasi Mikrokontroler Atmega 16 Sebagai Pengontrol Sistem Emergency Dan Lampu Jalan Yang Dilengkapi Dengan Sensor Cahaya (Ldr) Pada Miniatur Kompleks Perumahan Modern. Diakses tanggal 3 Juli 2013 Anonim. 2008. LDR Sebagai cahaya.http://elektrokita.blogspot.com/2008/11/ldr-sebagai-sensorcahaya.html. Diakses tanggal 4 Juli 2013.

Sensor

Anonim. 2007. Sensor Cahaya. Dalam www.shatomedia.com. Diakses tanggal 3 Juli 2013. Effendi, Rony Bachtiar. 2011. Aplikasi Keamanan Ruangan Menggunakan Sensor Ldr Dan Sms Gateway. Yogyakarta: Sekolah Tinggi Manajemen Informasi dan Komputer. Diakses tanggal 4 Juli 2013 Hayt, Wiliam. 1998. Rangkaian Listrik. Erlangga, Jakarta. Lister. 1998. Mesin dan Pengkajian Listrik. Erlangga, Jakarta. Morris, Alan S. 2001. Measurement And Instrumentation Principles. Butterworth Heinemann. Isbn 0-7506-5081-8

LAPORAN PRAKTIKUM Instrumentasi

Recommend Documents