sensor suhu dengan ADC

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. tujuan

2. alat dan bahan

3. dasar teori

4. prosedur percobaan

5. rangkaian simulasi dan prinsip kerja

6. video rangkaian

7. link download

 

1. tujuan [kembali]

• memahami rangkaian sensor suhu dengan ADC
• dapat membuat rangkaian sensor suhu dengan ADC

2. alat dan bahan [kembali]

 

       1. ADC

ADC (Analog To Digital Converter) adalah perangkat elektronika yang berfungsi untuk mengubah sinyal analog (sinyal kontinyu) menjadi sinyal digital. Perangkat ADC (Analog To Digital Convertion) dapat berbentuk suatu modul atau rangkaian elektronika maupun suatu chip IC. ADC (Analog To Digital Converter) berfungsi untuk menjembatani pemrosesan sinyal analog oleh sistem digital.

 

       2. LM 35

    LM35 adalah komponen sensor suhu berukuran kecil seperti transistor (TO-92), komponen yang sangat mudah digunakan ini mampu mengukur suhu hingga 100 derajat celcius. Sensor suhu LM35 adalah komponen elektronika yang memiliki fungsi untuk mengubah besaran suhu menjadi besaran listrik dalam bentuk tegangan.

 

       3. RESISTOR

    Resistor adalah komponen elektronika pasif yang berfungsi untuk membatasi arus yang mengalir pada suatu rangkaian dan berfungsi sebagai terminal antara dua komponen elektronika. Tegangan pada sebuah resistor sebanding dengan arus yang melewatinya (V = IR).
Cara membaca gelang resistor:

 

       4. LED

• untuk memancarkan cahaya bila arus melewatinya

 

       5. SWITCH

Saklar atau Switch adalah perangkat yang digunakan untuk memutuskan atau menghubungkan aliran arus listrik. Meskipun saat ini telah banyak yang menggunakan saklar atau switch elektronik yang menggunakan sensor ataupun rangkaian yang terdiri komponen semikonduktor seperti transistor, IC dan dioda. Namun saklar mekanik atau mechanical switch masih tetap memegang peranan penting pada hampir semua perangkat atau peralatan listrik dan elektronik.

 

       6. CAPASITORS

Kapasitor adalah komponen elektronika yang mempunyai kemampuan menyimpan elektron-elektron selama waktu yang tertentu atau komponen elektronika yang digunakan untuk menyimpan muatan listrik.

 

Cara membaca kapasitor

 

Kode : 473Z
Nilai Kapasitor = 47 x 103
Nilai Kapasitor = 47 x 1000
Nilai Kapasitor = 47.000pF atau 47nF atau 0,047µF
Huruf dibelakang angka menandakan Toleransi dari Nilai Kapasitor tersebut, Berikut adalah daftar Nilai Toleransinya :
B = 0.10pF
C = 0.25pF
D = 0.5pF
E = 0.5%
F = 1%
G= 2%
H = 3%
J = 5%
K = 10%
M = 20%
Z = + 80% dan -20%

 

3. dasar teori [kembali]

 

Dalam sistem elektronika, masukan dapat berupa sensor atau perintah langsung dari pengguna. Sedangkan keluaran dapat berupa aktuator atau tampilan atau informasi lainnya.

• ADC (data sheet)

ADC = Analog to Digital Converter adalah suatu perangkat elektronika yang mengubah suatu data yang *kontinu terhadap waktu (analog) menjadi suatu data yang **diskrit terhadap waktu (digital)
*Kontinu = proses berkesinambungan, dapat dianalogikan seperti jalanan yang menanjak, antara titik satu dengan yang berikutnya tidak terlihat nyata perbedaannya.
**Diskrit = kebalikan dari kontinu, dapat dianalogikan seperti anak-anak tangga, lompatan satu anak tangga ke yang berikutnya terlihat nyata.
Proses yang terjadi dalam ADC adalah:

1. Pen-cuplik-an
2. Peng-kuantisasi-an
3. Peng-kode-an

gambar diagram blok proses dalam ADC

 

1. Pen-cuplik-an adalah proses mengambil suatu nilai pasti (diskrit) dalam suatu data kontinu dalam satu titik waktu tertentu dengan periode yang tetap. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada ilustrasi gambar berikut:

gambar proses pen-cuplik-an dalam ADC

  

Semakin besar frekuensi pen-cuplik-an, berarti semakin banyak data diskrit yang didapatkan, maka semakin cepat ADC tersebut memproses suatu data analog menjadi data digital.

 

2. Peng-kuantisasi-an adalah proses pengelompokan data diskrit yang didapatkan pada proses pertama ke dalam kelompok-kelompok data. Kuantisasi, dalam matematika dan pemrosesan sinyal digital, adalah proses pemetaan nilai input seperti pembulatan nilai.

 

gambar proses peng-kuantisasi-an dalam ADC

 

Semakin banyak kelompok-kelompok dalam proses kuantisasi, berarti semakin kecil selisih data diskrit yang didapatkan dari data analog, maka semakin teliti ADC tersebut memproses suatu data analog menjadi data digital.

3. Peng-kode-an adalah meng-kode-kan data hasil kuantisasi ke dalam bentuk digital (0/1) atau dalam suatu nilai biner.

Gambar proses peng-kode-an dalam ADC: X1 = 11, X2 = 11, X3 = 10, X4 = 01, X5 = 01, X6 = 10

 

Secara matematis, proses ADC dapat dinyatakan dalam persamaan:

Data_ADC = (Vin/Vref) x Maksimal_Data

 

Dengan Vref adalah jenjang tiap kelompok dalam proses kuantisasi, kemudian Maksimal_Data berkaitan proses ke-3 (peng-kode-an).Sedangkan proses ke-1 adalah seberapa cepat data ADC dihasilkan dalam satu kali proses.

Rangkaian dalam ADC0804

ADC0804

pin description:

• LM35 (data sheet)

LM35, Precision Centigrade Temperature Sensors, begitulah para manufacturer/pabrik-pembuat-nya mendeskripsikan LM35. Sensor temperatur/suhu (selanjutnya menggunakan ‘suhu’) seri LM35 adalah sensor dalam bentuk IC yang presisi, yang tegangan-keluaran-nya berbanding lurus dengan skala-suhu ˚Celcius. Itulah kelebihan LM35 terhadap sensor suhu linear yang dikalibrasi di ˚Kelvin, para pengguna tidak perlu lagi untuk mengurangi tegangan-keluaran untuk mendapatkan skala ˚Celcius. Dan LM35 juga tidak lagi perlu dikalibrasi secara eksternal untuk memberikan akurasi ± 1/4˚C pada suhu-kamar dan ± 3/4˚C pada jangkauan-penuh -55 sampai +150˚C suhu pengukuran.

 

LM35 memiliki impedansi-keluaran yang rendah impedansi, tegangan-keluaran yang linier, dan kalibrasi-pabrikasi-nya yang tepat membuat rangkaian antarmuka untuk proses pembacaannya sangat mudah. LM35 dapat digunakan dengan sumber-tegangan tunggal (V+ dan 0), atau dengan sumber-tegangan plus-minus (V+ dan V-). Karena hanya perlu sekitar 60 μA dari sumber-tegangan-nya, ia memiliki pemanasan-diri yang sangat rendah, kurang dari 0.1˚C di udara normal. LM35 beroperasi pada jangkauan-penuh -55˚ sampai+150˚C suhu pengukuran, sementara LM35C yang beroperasi pada -40˚ sampai +110˚C tetapi dengan akurasi yang lebih baik.

 

karakteristik LM35

 

1.Terkalibrasi secara langsung dalam ˚Celcius
2.Faktor skala yang linier, 10.0 mV/˚C
3.Akurasi-tergaransi 0.5˚C di 25˚C
4.Jangkauan-penuh pengukuran -55˚ sampai +150˚C
5.Tegangan operasi 4-30 volt
6.Beban operasi hanya 60 μA
7.Pemanasan-diri rendah, 0.08˚C pada udara normal
8.Non-linieritas pada umumnya hanya ±1/4˚C
9.Impedansi-keluaran rendah, 0,1 Ω untuk beban 1 mA 

varian & kemasan LM35

Seri LM35 diproduksi dalam bentuk kemasan transistor TO-46, sedangkan LM35C, LM35CA, dan LM35D juga tersedia dalam bentuk transistor TO-92. Selain itu, LM35D juga tersedia dalam bentuk IC SMD SO-8 dan transistor TO-202.
Kemasan LM35

kemasan LM35

Tabel 1. Tipe-tipe LM35.

Part Number               Jangkauan (°C)      Sensitivas (mV/°C)
LM35, LM35A         –55 s.d. +150           10
LM35C, LM35CA    –40 s.d. +110           10
LM35D                       0 s.d. 100               10

Grafik Kerja LM35

Karakteristik LM35 yang sangat terkenal dan menjadi kelebihannya adalah linieritas tegangan-keluaran-nya terhadap skala-suhu ˚Celcius. 

 grafik LM35

grafik kerja LM35

•  Resistor

Resistor merupakan komponen elektronik yang memiliki dua pin dan didesain untuk mengatur tegangan listrik dan arus listrik. Resistor mempunyai nilai resistansi (tahanan) tertentu yang dapat memproduksi tegangan listrik di antara kedua pin dimana nilai tegangan terhadap resistansi tersebut berbanding lurus dengan arus yang mengalir.

• LED

Light Emitting Diode atau sering disingkat dengan LED adalah komponen elektronika yang dapat memancarkan  cahaya monokromatik ketika diberikan tegangan maju. LED merupakan keluarga Dioda yang terbuat dari bahan semikonduktor. Warna-warna Cahaya yang dipancarkan oleh LED tergantung pada jenis bahan semikonduktor yang dipergunakannya.

 

4. prosedur percobaan [kembali] 

1. buka aplikasi proteus
2. pilihlah komponen yang dibutuhkan dalam membuat rangkaian sensor suhu dengan ADC
3. ubahlah spesifikasi komponen pada rangkaian sesuai kebutuhan
4. jalankan simulasi rangkaian sensor suhu

5. rangkaian simulasi dan prinsip kerja [kembali]

Prinsip Kerja
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. Pada rangkaian ini, sensor akan mendeteksi suhu dan berpengaruh pada kipas (motor dc). Jika suhu tinggi, maka kipas (motor dc) akan otomatis menyala. Jika suhu rendah, maka kipas (motor dc) akan otomatis berhenti.

6. video rangkaian [kembali]

 

 

7. link download [kembali]

link download video

link download rangkaian

link download datasheet LM35