PENGENALAN SENSOR SUHU UDARA LM35 DAN THERM200 INTRODUCTION OF AIR TEMPERATURE SENSOR LM35 AND THERM200 Deni Dwi Yudhistira1, Moh D Ramadhan2, Nico Augusta 3, Sherly Agustini4 Jumat – Kelompok 4 1, 2, 3, 4)
Teknik Sipil dan Lingkungan, Institut Pertanian Bogor, Jl. Raya Darmaga Kampus IPB Email:
[email protected]
Abstrak: Adanya perbedaan suhu ruangan yang tidak menentu mengakibatkan harus dilakukannya pengontrolan dan pengukuran terhadap suhu udara. Pengontrolan dan pengukuran suhu udara harus dilakukan secara berkala agar kondisi udara berada pada tingkat kenyamanan yang diinginkan. 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. Sensor suhu THERM200 memiliki fungsi yang sama dengan sensor suhu LM35, hanya saja memiliki spesifikasi dan lokasi penggunaan yang berbeda. Sensor suhu THERM200 banyak digunakan untuk mengukur suhu kelembaban tanah sedangkan sensor suhu LM35 banyak digunakan untuk mengukur suhu ruangan. Penelitian ini dilakukan bertujuan untuk mengenal dan melakukan pengukuran suhu menggunakan sensor LM35 dan THERM200. Metode yang digunakan dalam penelitian ini yaitu dengan melakukan pengukuran suhu secara langsung di dalam suatu ruangan. Hasil pengukuran suhu dengan sensor LM35 pada Lab. Komputer Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan IPB memiliki hasil yang berfluktuasi. Nilai suhu tertinggi yang terbaca oleh sensor LM35 yaitu sebesar 25.39 oC dan yang terendah sebesar 23.93 oC. Rata-rata nilai suhu yang dihasilkan sebesar 24.71 oC. Dalam detik ke-12 hingga detik ke-21 nilai suhu yang terbaca oleh sensor LM 35 memiliki hasil yang konstan yaitu sebesar 24.90 oC. Nilai-nilai suhu yang dihasilkan merupakan hasil pembacaan pada pin A0 Arduino UNO yang terhubung dengan sensor LM3. Kata kunci: LM35, suhu udara, THERM200 Abstract: The difference of room temperature unstable caused to control and measurement of air temperature. Control and air temperature measurements should be done regularly so that the air condition is at the desired comfort level. LM35 temperature sensor is an electronic component that has a function to turn the temperature scale into electrical quantities in the form of voltage. LM35 has a high accuracy and ease of design when compared to other temperature sensor. THERM200 temperature sensor has the same functionality as the LM35 temperature sensor, only have a specification and use a different location. THERM200 temperature sensors used to measure the temperature of the soil moisture while the LM35 temperature sensor used for measuring the temperature of the room. Research aimed to identify and perform temperature measurement sensor using LM35 and THERM200. The method used in this research is to conduct direct measurements of the temperature in a room. Results of temperature measurement with sensor LM35 on Lab. Computer Department of Civil and Environmental Engineering IPB has a fluctuating results. The highest temperature values are read by the sensor LM35 is equal to 25.39 ° C and a low of 23.93 °C. The average value of the resulting temperature of 24.71 °C. In the 12 until 21 seconds temperature values read by the sensor LM 35 has the result that the constant is equal to 24.90 °C. Generated temperature value is the result of reading the Arduino UNO A0 pin that is connected with the sensor LM35. Keywords: Air temperature, LM35, THERM200
1
PENDAHULUAN Sebagian besar kehidupan manusia hampir dihabiskan di dalam suatu ruangan. Dalam menjalani kegiatan-kegiatan yang berada di dalam ruangan, temperatur udara merupakan hal yang sangat penting untuk diperhatikan. Hal ini dikarenakan temperatur udara mampu mempengaruhi tingkat kenyamanan dan kegairahan seseorang dalam menjalankan aktivitasnya. Selain itu, temperatur udara perlu diperhatikan terlebih untuk memperoleh kesehatan manusia ketika berada di dalam ruangan tersebut . Adanya perbedaan suhu ruangan yang tidak menentu mengakibatkan harus dilakukannya pengontrolan dan pengukuran terhadap suhu udara. Pengontrolan dan pengukuran suhu udara harus dilakukan secara berkala agar kondisi udara berada pada tingkat kenyamanan yang diinginkan. Pengontrolan dan pengukuran suhu udara yang dilakukan secara berulang-ulang terlebih dalam interval waktu yang pendek, tentu akan sangat mengganggu manusia dalam menjalankan aktivitas-aktivitas lainnya. Hal ini tentu menjadi sangat tidak efektif dan tidak efisien. Dalam memenuhi kekurangan tersebut maka perlu diupayakan mencari alternatif baru yang dapat memberikan kemudahan, efisiensi, dan dapat menggantikan fungsi manusia sebagai pengontrol maupun pengukur setiap saat. Adapun alternatif yang dapat menyelesaikan permasalahan tersebut yaitu dengan memanfaatkan sensor suhu dan mikrokontroler, seperti LM35 dan THERM200. 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 (Utomo et al. 2011). Sensor suhu THERM200 memiliki fungsi yang sama dengan sensor suhu LM35, hanya saja memiliki spesifikasi dan lokasi penggunaan yang berbeda. Sensor suhu THERM200 banyak digunakan untuk mengukur suhu kelembaban tanah sedangkan sensor suhu LM35 banyak digunakan untuk mengukur suhu ruangan. Berdasarkan latar belakang diatas, penelitian ini bertujuan untuk mengenal dan melakukan pengukuran suhu menggunakan sensor LM35 dan THERM200.
METODE PENELITIAN Penelitian pengenalan sensor suhu dilakukan di Lab. Komputer Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan IPB. Peralatan yang digunakan yaitu sensor suhu (LM35 dan THERM200), mikrokontroler (Arduino UNO), laptop, kabel USB, project board, kabel jumper, dan DVM (multimeter digital). Bahan yang digunakan yaitu kondisi suhu udara di dalam ruangan Lab. Komputer Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan IPB. Penelitian di awali dengan dihubungkannya Arduino UNO dengan laptop. USB connection dihubungkan ke dalam port USB laptop dengan tujuan untuk menghubungkan serial dengan laptop dan memberikan daya pada Arduino UNO. Sensor suhu LM35 dipasangkan pada Arduino UNO dengan menggunakan kabel jumper dan dihubungkan sesuai dengan pin yang tersedia. Pin D
2
dari LM35 dihubungkan ke lokasi input (A0), pin GND dihubungkan ke Ground, dan pin 5V yang dihubungkan ke lokasi tegangan (5V). Selanjutnya, dilakukan pemrograman dengan software Arduino Alpha berdasarkan kode pemrograman yang terdapat dalam Gambar 1. int sensorPin = A0; float sensorValue; float T; void setup() { Serial.begin(9600); } void loop() { sensorValue = analogRead(sensorPin); T = (sensorValue*5)*41.67-40; // persamaan konversi nilai output sensor ke nilai suhu oC Serial.println(T); delay(3000); } Gambar 1 Kode pemrograman untuk sensor suhu LM35
Persamaan konversi nilai output sensor ke nilai suhu oC untuk sensor LM35 dapat dihitung dengan persamaan (1). Persamaan konversi nilai output sensor ke nilai suhu o C untuk sensor THERM200 dapat dihitung dengan persamaan (2). Kode pemrograman yang telah selesai kemudian dijalankan dengan cara klik verify compile lalu klik menu upload dan kemudian klik serial monitor. Data pengukuran suhu yang dihasilkan pada serial monitor kemudian digunakan untuk analisis. T (°C ) = (SensorValue*5*100) / 1024………………..(1) T (°C ) = (5*SensorValue)*41.67 - 40………………...(2) Keterangan: T = nilai yang terkonversi dalam celcius (°C) SensorValue = nilai yang terbaca pada sensor suhu
HASIL DAN PEMBAHASAN 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 (Blocher 2003). Sensor LM 35 terdiri dari 3 pin yaitu pin V+, pin GND, dan pin Vout-. Pin V+ dari LM35 dihubungkan pada catu daya, pin GND dihubungkan ke Ground, dan pin Vout- yang
3
menghasilkan tegangan analog hasil pengindera suhu dihubungkan ke vin (+) dan ADC 0840 (Iswanto 2008). Sensor suhu tipe LM35 merupakan IC sensor temperatur yang akurat serta memiliki tegangan keluaran linear dalam satuan celcius. LM35 tidak membutuhkan kalibrasi eksternal tetapi telah menyediakan akurasi ± ¼ °C pada temperatur ruangan dan ± ¾ °C pada kisaran -55 °C sampai +150 °C, bekerja pada tegangan catu daya 4 sampai 30 Volt, pemanasan sendiri yang lambat (low self-heating) sebesar 0.08°C, ketidaklinearannya hanya sekitar ±¼ °C, dan memiliki impedansi keluaran yang kecil yaitu 0,1 Ω untuk beban 1 mA. LM35 dimaksudkan untuk beroperasi pada suhu -55 °C hingga +150 °C, sedangkan LM35C pada suhu -40 °C hingga +110 °C, dan LM35D pada kisaran suhu 0 hingga 100 °C (Harlianto 2007). Selanjutnya, sensor LM35 memiliki parameter bahwa setiap kenaikan 1°C menghasilkan output tegangan yang naik sebesar 10 mV dengan batas maksimal keluaran sensor adalah 1,5 V pada suhu 150°C. Pengukuran secara langsung saat suhu ruang, keluaran LM35 adalah berkisar 0,3 V (Wisnu dan Heryanto 2008). Spesifikasi sensor suhu LM 35 secara ringkas disajikan dalam Tabel 1. Tabel 1 Spesifikasi sensor LM35 Nama komponen Sensor suhu Jenis LM35 Satuan kalibrasi °C (celcius) Tegangan kerja 4 – 30 V DC Range suhu -55 –150 °C Linieritas +10 mV/°C Akurasi 0.5°C Tegangan output -1 V DC s/d + 6 VDC Impedansi output 0.1 Ω pada beban 1 mA. Low self heating 0.08 °C
THERM200 adalah sensor suhu dalam tanah yang memiliki ketelitian sebesar 0.125 °C dan akurasi sebesar ±0.5 oC. Sensor ini juga memiliki 3 kawat, yaitu ground, listrik, dan output tegangan sebesar 0V - 3V. Tegangan 0 V mewakili -40 °C dan 3V mewakili 85 °C. Sensor THERM200 pada umumnya digunakan untuk mengukur suhu kelembaban tanah. Sensor THERM200 memiliki rentang suhu sebesar -40 sampai 80 oC sedangkan sensor LM35 memiliki rentang suhu -55 sampai 150 oC. Spesifikasi sensor THERM 200 secara ringkas disajikan dalam Tabel 2. Tabel 2 Spesifikasi sensor THERM200 Nama komponen Sensor suhu Jenis THERM 200 Satuan kalibrasi °C (celcius) Tegangan kerja 3.3 – 20 V DC Range suhu -40 – 85 °C Akurasi ±0.5 oC Tegangan output 0 – 3 V DC
4
Selain LM 35 dan THERM 200, terdapat sensor suhu lainnya seperti Resistance Temperature Detector (RTD), termistor, dan Integrated Circuit Temperature Sensor. Resistance Thermal Detector (RTD) atau dikenal dengan Detektor Temperatur Tahanan adalah sebuah alat yang digunakan untuk menentukan nilai atau besaran suatu temperatur dengan menggunakan elemen sensitif dari kawat platina, tembaga, atau nikel murni, yang memberikan nilai tahanan terbatas untuk masing-masing temperatur di dalam kisaran suhunya. PT100 merupakan tipe RTD yang paling populer yang digunakan dalam dunia industri. Resistance Thermal Detector merupakan sensor pasif, karena sensor ini membutuhkan energi dari luar. Resistance Temperature Detector (PT100) digunakan pada kisaran suhu -200 oC sampai dengan 650 oC. Termistor adalah salah satu jenis sensor suhu yang mempunyai koefisien temperatur yang sangat tinggi. Integrated Circuit Temperature Sensor atau IC Sensor adalah sensor suhu dengan rangkaian terpadu yang menggunakan chip silikon untuk kelemahan penginderanya (Harlianto 2007). Hasil pengukuran suhu pada LM35 disajikan dalam Tabel 3. Tabel 3 Hasil pengukuran suhu pada sensor LM35 No
Waktu (detik)
Suhu (oC)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
3 6 9 12 15 18 21 24 27 30
24.90 25.39 24.41 24.90 24.90 24.90 24.90 23.93 24.41 24.41 24.71
Rata-rata
Berdasarkan hasil pengukuran suhu yang terdapat dalam Tabel 1 dapat ditunjukkan bahwa nilai suhu yang terbaca dalam sensor LM35 memiliki hasil yang berbeda-beda dan berfluktuasi. Hasil pengukuran suhu yang berbeda-beda dalam sensor LM35 dapat disebabkan oleh adanya aktivitas manusia di dekat sensor, seperti tersentuh dengan tangan dan adanya hembusan nafas yang berasal dari manusia. Sentuhan tangan dan hembusan nafas manusia tentu akan meningkatkan suhu udara disekitar sensor LM35 maupun pada sensor itu sendiri, sehingga nilai yang terbaca akan lebih tinggi dari nilai suhu sebenarnya. Selain, itu perbedaan nilai suhu yang terbaca oleh LM35 juga dapat disebabkan oleh supply listrik kurang stabil yang berasal dari laptop. Tabel 3 juga menunjukkan bahwa nilai suhu tertinggi yang terbaca oleh sensor LM35 yaitu sebesar 25.39 oC dan yang terendah sebesar 23.93 oC. Rata-rata nilai suhu yang dihasilkan sebesar 24.71 oC. Dalam detik ke-12 hingga detik ke-21 nilai suhu yang terbaca oleh sensor LM 35 memiliki hasil yang konstan yaitu sebesar
5
24.90 oC. Hal ini menunjukkan bahwa pada detik ke-12 dan detik ke-21 sensor LM35 tidak memiliki hambatan dalam membaca suhu di sekitar ruangan. Nilai-nilai suhu yang dihasilkan dalam Tabel 3 merupakan hasil pembacaan pada pin A0 Arduino UNO yang terhubung dengan sensor LM35. Interval waktu yang digunakan dalam pengukuran suhu yaitu sebesar 3 detik. Aplikasi dari sistem sensor suhu ini banyak dijumpai pada berbagai bidang salah satunya adalah dibidang industri kipas angin. Kipas angin digunakan sebagai pendingin (aktuator) dalam sistem pengaturan suhu ini, dan kecepatan putar kipas angin ini dikendalikan oleh mikrokontroler dengan menggunakan Pulse Width Modulation (PWM) (Hartono 2013). Selain itu, sensor suhu LM35 dapat diaplikasikan dalam alat pendeteksi kebakaran, pengatur suhu AC, kulkas, dan alat pengontrol suhu lainnya.
SIMPULAN Hasil penelitian menunjukkan bahwa LM35 dan TERM 200 berfungsi sebagai alat sensor suhu yang dikendalikan dengan sebuah mikrokontroler (Arduino UNO). Spesifikasi maupun pemakaian LM35 dan TERM200 sebagai alat sensor suhu berbeda-beda. LM35 baik untuk digunakan dalam suhu ruangan sedangkan THERM200 umumnya digunakan untuk mengukur suhu kelembaban tanah. Pengukuran suhu dengan sensor LM35 pada Lab. Komputer Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan IPB memiliki hasil yang berfluktuasi. nilai suhu tertinggi yang terbaca oleh sensor LM35 yaitu sebesar 25.39 oC dan yang terendah sebesar 23.93 oC. Rata-rata nilai suhu yang dihasilkan sebesar 24.71 oC. Dalam detik ke-12 hingga detik ke-21 nilai suhu yang terbaca oleh sensor LM 35 memiliki hasil yang konstan yaitu sebesar 24.90 oC. Nilai-nilai suhu yang dihasilkan merupakan hasil pembacaan pada pin A0 Arduino UNO yang terhubung dengan sensor LM35
DAFTAR PUSTAKA Blocher R. 2003. Dasar Elektronika. Yogyakarta (ID): Andi. Harlianto T. 2007. Pengolahan Sinyal Digital dan Sistem Pemrosesan Sinyal. Yogyakarta (ID): Andi. Hartono. 2013. Pengaturan suhu ruangan berbasis PID menggunakan mikrokontroler AT89S51. JILTEK Elektro. 1(1): 1-7. Iswanto. 2008. Desain dan Implementasi Sistem Embedded Mikrokontroller ATmega 8535 Dengan Bahasa Basic. Yogyakarta (ID): Gravamedia. Utomo TA, Syahputra R, Iswanto. 2011. Implementasi mikrokontroler sebagai pengkur suhu delapan ruangan. J Teknologi. 4(2):153-159. Wisnu A, Heryanto AM. 2008. Pemrograman Bahasa C untuk Mikrokontroler ATmega8535. Yogyakarta (ID): Andi.
6
LAMPIRAN 1 Output pengukuran sensor suhu LM35 pada serial monitor
7
LAMPIRAN 2 Tampilan pemrograman pada software Arduino Alpha
8
