Sensor Suhu LM35

          Oke sobat kita lanjutkan pembahasan selanjutnya masih tetap pada topik sensor, tranduser dan actuator, pada pertemuan kali ini akan penulis bahas tentang sensor suhu IC LM35. Untuk memahami tentang sensor suhu IC LM35 langsung saja sobat blogger simak dan baca dengan seksama uraian berikut ini. Sensor suhu LM35 adalah komponen elektronika yang memiliki fungsi untuk mengubah besaran suhu menjadi besaran listrik dalam bentuk tegangan. Sensor Suhu LM35 merupakan komponen elektronika berbentuk integrated circuit (IC) dengan 3 pin yang diproduksi oleh National Semiconductor. Sensor suhu LM35 memiliki keakuratan tinggi dan kemudahan perancangan jika dibandingkan dengan sensor suhu yang lain, sensor suhu LM35 juga mempunyai keluaran impedansi yang rendah dan linieritas yang tinggi sehingga dapat dengan mudah dihubungkan dengan rangkaian kendali khusus serta tidak memerlukan penyetelan lanjutan.

          Meskipun tegangan sensor suhu LM35 ini dapat mencapai 30 volt akan tetapi yang diberikan ke sensor 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.

a.  Struktur dan Bentuk LM35

             Macam-macam struktur dan bentuk sensor suhu LM35 ditunjukan seperti pada gambar berikut ini.

Gambar 1. Macam-macam bentuk dan struktur LM35

Sedangkan bentuk nyata dari sensor suhu LM35 yang telah diproduksi dan beredar dipasaran ditunjukan seperti gambar di bawah ini.

Gambar 2. LM35-DZ berbentuk setengah silinder

Gambar 3. LM35-DH berbentuk bulat

Gambar 4. LM35-DM berbentuk persegi empat

Gambar 5. LM35-DP berbentuk kotak

          Sensor suhu LM35 yang mempunyai 3 pin seperti LM35-DZ, LM35-DH dan LM35-DP setiap pin mempunyai fungsi masing-masing diantaranya, pin 1 berfungsi sebagai sumber tegangan kerja dari LM35, pin 2 atau kaki 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 derajad celcius sehingga diperoleh persamaan sebagai berikut :

VLM35 = 10 mV/ °C

Sedangkan pin 3 dihubungkan ke body/masa atau ground. 

          Gambar 6 di bawah ini 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 °C. Dan jika Vout = 320mV, maka suhu terukur adalah 32 °C. Tegangan keluaran ini bisa langsung diumpankan sebagai masukan ke rangkaian pengkondisi sinyal seperti rangkaian penguat operasional (opamp) dan rangkaian filter, atau rangkaian lain seperti rangkaian pembanding tegangan dan rangkaian Analog-to-Digital Converter.

Gambar 6. Skema rangkaian dasar LM35

b.  Karakteristik LM35

          Karakteristik sensor suhu LM35 antara lain dapat disebutkan sebagai berikut :

-   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 seperti terlihat pada gambar 7.

-   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.

Gambar 7. Grafik jenis-jenis karakteristik LM35 

          Sensor suhu 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 0,08 °C, dapat dioperasikan dengan menggunakan power supply tunggal dan dapat dihubungkan antar muka (interface) rangkaian control yang sangat mudah. Self-heating adalah efek pemanasan oleh komponen itu sendiri akibat adanya arus yang bekerja melewatinya

         Sensor suhu LM35 ini tidak memerlukan pengkalibrasian atau penyetelan dari luar karena ketelitiannya sampai lebih kurang seperempat derajat celcius pada temperature ruang. Jangka sensor mulai dari – 55°C sampai dengan 150°C, LM35 penggunaannya sangat mudah, difungsikan sebagai kontrol dari indikator tampilan catu daya terbelah. LM 35 dapat dialiri arus 60 μA dari supplay sehingga panas yang ditimbulkan sendiri sangat rendah kurang dari 0,1 °C di dalam suhu ruangan. Untuk mendeteksi suhu digunakan sebuah sensor suhu LM35 yang dapat dikalibrasikan langsung dalam derajat C (celcius), LM35 ini difungsikan sebagai basic temperature sensor.

         LM35-DZ adalah komponen sensor suhu berukuran kecil dengan 3 pin seperti transistor. Komponen yang sangat mudah digunakan ini mampu mengukur suhu hingga 100 °C. Dengan tegangan keluaran yang terskala linear dengan suhu terukur, yakni 10 mV per 1 °C, maka baik sendiri maupun dengan menggabungkan pada komponen lain, komponen ini sangat cocok digunakan untuk eksperimen pengontrolan suhu atau bahkan untuk aplikasi-aplikasi seperti termostat digital, alarm pendeteksi kelebihan suhu, proteksi kelebihan suhu, termometer ruang digital, mesin pasteurisasi atau termometer badan digital dan sebagainya seperti terlihat pada gambar-gambar berikut ini.

Gambar 8. Rangkaian dasar pengontrolan suhu

Gambar 9. Rangkaian kontrol suhu charger baterai

Gambar 10. Rangkaian proteksi kelebihan suhu

Gambar 11. Rangkaian alarm pendeteksi kelebihan suhu

Gambar 12. Rangkaian termostat digital

Gambar 13. Rangkaian termometer digital dengan IC

Gambar 14. Rangkaian termometer digital dengan Atmega16

Gambar 15. Rangkaian pengontrolan suhu dengan Arduino

Sedangkan perangkat atau produk yang terbuat dari sensor suhu LM35 antara lain seperti yang ditunjukan pada gambar-gambar berikut ini.

Gambar 16. Sensor suhu sederhana

Gambar 17. Perangkat pengontrolan suhu

Gambar 18. Perangkat pengontrolan suhu dengan Arduino

Gambar 19. Termostat digital

Gambar 20. Termometer digital

          Untuk komponen sensor suhu, parameter ini harus dipertimbangkan dan harus diupayakan atau di-handle dengan baik, karena hal ini dapat menyebabkan kesalahan pengukuran. Seperti misalnya sensor suhu jenis RTD, PT100 atau PT1000, komponen ini tidak boleh dieksitasi oleh arus melebihi 1 miliampere, jika melebihi, maka sensor akan mengalami self-heating yang menyebabkan hasil pengukuran senantiasa lebih tinggi dibandingkan suhu yang sebenarnya. Untuk lebih detil mengenai karakteristik sensor suhu LM35, maka berikut ini disajikan datasheet LM35 sebagai berikut.

c.  Prinsip Kerja LM35

          Secara prinsip sensor akan melakukan penginderaan pada saat perubahan suhu setiap suhu 1 ºC akan menunjukan tegangan sebesar 10 mV. Pada penempatannya LM35 dapat ditempelkan dengan perekat atau dapat pula disemen pada permukaan akan tetapi suhunya akan sedikit berkurang sekitar 0,01 ºC karena terserap pada suhu permukaan tersebut. Dengan cara seperti ini diharapkan selisih antara suhu udara dan suhu permukaan dapat dideteksi oleh sensor LM35 sama dengan suhu disekitarnya, jika suhu udara disekitarnya jauh lebih tinggi atau jauh lebih rendah dari suhu permukaan, maka LM35 berada pada suhu permukaan dan suhu udara disekitarnya.

          Jarak yang jauh diperlukan penghubung yang tidak terpengaruh oleh interferensi dari luar, dengan demikian digunakan kabel selubung yang ditanahkan sehingga dapat bertindak sebagai suatu antenna penerima dan simpangan didalamnya, juga dapat bertindak sebagai perata arus yang mengkoreksi pada kasus yang sedemikian, dengan mengunakan metode bypass kapasitor dari Vin untuk ditanahkan.

          Maka dapat disimpulkan prinsip kerja sensor LM35 sebagai berikut:

-  Suhu lingkungan di deteksi menggunakan bagian IC yang peka terhadap suhu

- Suhu lingkungan ini diubah menjadi tegangan listrik oleh rangkaian di dalam IC, dimana perubahan suhu berbanding lurus dengan perubahan tegangan output.

- Pada seri LM35 Vout = 10 mV/ °C, dalam arti tiap perubahan 1 °C akan menghasilkan perubahan tegangan output sebesar 10 mV.

d.  Kelebihan dan Kelemahan LM35

          Kelebihann atau keistimewaan dari sensor suhu LM35 adalah sebagai berikut :

-   Rentang suhu yang jauh, antara -55 sampai +150 °C.

-   Low self-heating, sebesar 0,08 °C.

-   Beroperasi pada tegangan 4 sampai 30 V.

-   Rangkaian tidak rumit atau sederhana.

-   Tidak memerlukan pengkondisian sinyal.

-   Kalibrasi dalam satuan derajat celcius.

-   Lineritas  +10 mV/ ºC.

-   Akurasi 0,5 ºC pada suhu ruang.

-   Range operasi  +2 º C s/d 150 ºC.

-   Dioperasikan pada catu daya 4 V s/d 30 V.

-   Arus yang mengalir kurang dari 60 μA.

Sedangkan kekurangan atau kelemahannya yaitu masih membutuhkan sumber tegangan untuk beroperasi, heheheee barangkali suatu saat ditemukan komponen sensor suhu yang tidak membutuhkan sumber energi.