Sensor Suhu Bimetal atau Dwilogam (Thermoswitch atau Thermostat)

          Masih kelanjutan pokok bahasan sensor dan tranduser sobat, pada pertemuan kali ini kita akan membahas tentang sensor suhu bimetal atau dwilogam yang biasa disebut thermoswitch atau thermostat. Oke sobat untuk memahami tentang sensor suhu bimetal sebaiknya sobat blogger simak uraian berikut ini. 

      Bimetal adalah sensor suhu atau sensor temperatur yang sangat populer digunakan karena kesederhanaannya. Bimetal biasa dijumpai pada peralatan listrik seperti setrika listrik, lampu dimer atau lampu penerangan daya besar, kulkas dan air conditioner (AC). Juga dijumpai pada kendaraan sepeda motor dan mobil.  Bimetal adalah sensor suhu yang terbuat dari dua buah lempengan logam yang berbeda koefisien muainya (α) yang direkatkan menjadi satu. Bila suatu logam dipanaskan maka akan terjadi pemuaian, besarnya pemuaian tergantung dari jenis logam dan tingginya temperatur kerja logam tersebut. Bila dua lempeng logam saling direkatkan dan dipanaskan, maka logam yang memiliki koefisien muai lebih tinggi akan memuai lebih panjang sedangkan yang memiliki koefisien muai lebih rendah memuai lebih pendek. Oleh karena perbedaan reaksi muai tersebut maka bimetal akan melengkung kearah logam yang muainya lebih rendah. Dalam aplikasinya bimetal dapat dibentuk menjadi saklar Normally Closed (NC) atau Normally Open (NO).

Gambar 1. Susunan bimetal

          Dari penggabungan dua logam yang bebeda koefisien muai tersebut berlaku persamaan sebagai berikut : ρ = t{3(1 + m)² + (1 + mm) (m² + 1/mn) / 6(αA + αB) (T2 – T1) (1 + m)²

dalam praktiknya tB / tA = 1 dan (n + 1).n =2, sehingga : ρ = 2t / 3(αA – αB) (T2 – T1)

Dimana : ρ = radius kelengkungan

               t = tebal jalur total

               n = perbandingan modulus elastis, EB / EA

               m = perbandingan tebal, tB/tA 

               T2-T1 = kenaikan temperatur

               αA, αB = koefisien muai panas logamA dan logam B

          Konsep dasar pembuatan sensor suhu bimetal atau temperatur switch adalah memanfaatkan koefisien muai dari dua logam yang berbeda dan diaplikasikan sebagai sebuah saklar Normally Closed (NC) atau Normally Open (NO) yang akan berubah posisi pada saat temperatur/suhu dingin dan panas.

    Seperti namanya maka temperatur switch adalah switch yang bekerjanya memutuskan atau menyambungkan aliran listrik karena pengaruh dari suhu. Jadi pada suhu tertentu titik kontak pada temperatur switch tersebut akan terhubung atau terputus, Temperatur switch banyak digunakan untuk peralatan pendingin udara, pelindung peralatan terhadap suhu lebih dan lain-lain. Temperatur switch sering juga disebut thermal switch atau thermo switch atau thermostat.

a.   Prinsip Kerja Thermo Switch (Bimetal)

          Thermo swtch biasanya memiliki tuas titik kontak yang terbuat dari sekeping pelat bimetal. Bimetal adalah dua buah logam yang memiliki koofisien pemuaian panjang berbeda yang direkatkan dengan di las menjadi satu. Pada suhu nominal pelat bimetal berbentuk lurus. Jika Pelat bimetal dipanaskan maka logam yang memiliki koefisien muai panjang lebih besar akan memuai lebih panjang daripada logam yang memiliki nilai koefisien muai panjang lebih kecil. Logam yang memuai lebih panjang akan mendorong logam yang memuai lebih pendek sehingga pelat bimetal akan melengkung ke arah logam yang memiliki nilai koofisien muai lebih kecil. Hal sebaliknya akan terjadi jika pelat bimetal didinginkan.

Gambar 2. Macam-macam bentuk thermoswitch untuk peralatan listrik

Gambar 3 Macam-macam bentuk thermoswitch untuk kendaraan (mobil)

          Thermo switch biasanya memiliki permukaan yang dihubungkan dengan pelat bimetal dan permukaan tersebut merupakan titik kontak yang akan dihubungkan dengan sumber panas atau dingin. Pelat bimetal merupakan tuas yang dihubungkan dengan titik kontak dan titik kontak tersebut dihubungkan ke terminal atau pin untuk disambung ke sumber arus listrik.

        Keping bimetal adalah dua buah keping logam (biasanya kuningan dan besi) yang memiliki koefisien muai panjang berbeda yang dikeling menjadi satu. Keping bimetal sangat peka terhadap perubahan suhu. Jika keping bimetal dipanaskan, maka akan melengkung ke arah logam yang koefisien muai panjangnya kecil. Bila didinginkan, keping bimetal akan melengkung ke arah logam yang koefisien muai panjangnya besar. Pada suhu normal panjang keping bimetal akan sama dan kedua keping pada posisi lurus. Jika suhu naik kedua keping akan mengalami pemuaian dengan pertambahan panjang yang berbeda. Akibatnya keping bimetal akan membengkok ke arah logam yang mempunyai koefisien muai panjang yang kecil. Pembengkokan bimetal dapat dimanfaatkan untuk berbagai keperluan misalnya saklar alarm bimetal, atau termometer bimetal. Jika keping bimetal dipanaskan, maka akan melengkung ke arah logam yang koefisien muai panjangnya kecil. Bila didinginkan, keping bimetal akan melengkung ke arah logam yang koefisien muai panjangnya besar. Keping bimetal dapat dimanfaatkan dalam berbagai keperluan misalnya pada termometer bimetal, termostat bimetal pada seterika listrik, saklar alarm bimetal, sekring listrik bimetal.

Gambar 4. Konstruksi keping bimetal

b.   Aplikasi Thermo switch (Bimetal)

          Pemanfaatan pemuaian zat yang tidak sama koefisien muainya dapat berguna bagi industri otomotif, misalnya pada bimetal yang dipasang sebagai saklar otomatis atau pada lampu sen (tanda belok) kendaraan. Selain itu keping bimetal digunakan pada setrika listrik, bel listrik, alarm kebakaran, lampu sen mobil atau sepeda motor, rice cooker, oven, pemanas air dispenser, kompor listrik, dan termometer bimetal.

1)  Sebagai pengaman temperatur lebih

        Pada aplikasi ini permukaan sensor thermal switch diletakan pada perangkat di bagian yang mengasilkan atau tempat menjalarnya panas. Thermo switch bekerja pada temperatur nominal tertentu. Pada kondisi normal titik kontak thermal switch terhubung (NC = Normaly Close). Apabila temperatur maksimum terlampaui maka pelat bimetal akan melengkung dan titik kontak menjadi terbuka. Biasanya di pasaran tersedia beberapa pilihan untuk nilai temperatur maksimum dari thermal switch.

          Contoh aplikasi ini adalah thermal switch pada motor listrik, kipas angin listrik, fan radiator mobil dan lain-lain. Dimana thermal switch di tempelkan pada bodi dari motor dan pada saat temperatur ambang terlewati maka motor akan mati.

Gambar 5. Bentuk thermoswitch mobil suzuki forsa

Gambar 6. Bentuk thermoswitch mobil suzuki karimun

Gambar 7. Bentuk thermoswitch mobil honda accord

Gambar 8. Letak themoswitch pada fan radiator mobil

          Beberapa jenis thermo switch untuk aplikasi ini dilengkapi pengaturan tekanan pegas terhadap plat bimetal sehingga temperatur maksimumnya bisa diatur, seperti pada setrika listrik.

Gambar 9. Thermostat seterika listrik

Gambar 10 Letak thermoswitch pada pemanas air dispenser

2)  Sebagai perangkat pendingin

         Pada aplikasi ini thermo switch diletakan pada bagian yang menghasilkan atau dirambati dingin. Thermo switch bekerja pada temperatur nominal tertentu. Pada kondisi normal titik kontak thermo switch terhubung (NC = Normaly Close). Apabila temperatur minimum terlampaui maka pelat bimetal akan melengkung dan titik kontak menjadi terbuka.

          Contoh aplikasi ini adalah pada kulkas dan AC. Untuk aplikasi ini thermo switch memiliki sistim kerja yang berbeda dan biasanya thermo switch terbuat dari pipa tembaga yang ujungnya di las, sedangkan ujung lainnya dihubungkan dengan semacam tabung yang bentuknya berlipat-lipat. Ujung yang di las ditempelkan ke sumber dingin. Perubahan suhu akan menyebabkan perubahan volume dari tabung tembaga. Perubahan tabung tembaga akan mendorong tuas titik kontak sehingga saklar menjadi terbuka atau tertutup. Beberapa jenis thermo switch untuk aplikasi ini dilengkapi pengaturan tekanan pegas terhadap plat bimetal sehingga temperatur minimumnya bisa diatur.

Gambar 11. Thermoswitch pada pipa aliran

Sensor Suhu RTD (Resistance Themperature Detector)

          Selamat berjumpa lagi sobat blogger, masih tetap dalam pokok bahasan sensor dan transduser pada pertemuan kali ini kita akan membahas tentang sensor suhu RTD. Untuk itu langsung saja sobat simak uraian berikut ini. RTD adalah salah satu dari beberapa jenis sensor suhu yang sering digunakan. RTD dibuat dari bahan kawat tahan korosi, kawat tersebut dililitkan pada bahan isolator keramik. Bahan kawat untuk pembuatan RTD tersebut antara lain platina, emas, perak, nikel dan tembaga, yang terbaik adalah bahan platina karena dapat digunakan untuk mendeteksi suhu sampai 1500 °C. Sedangkan tembaga hanya dapat digunakan untuk sensor suhu yang lebih rendah dan harganya lebih murah, tetapi tembaga mudah korosi.

a. Prinsip Kerja RTD

          Prinsip kerja sensor suhu RTD adalah berdasarkan pada prinsip pengukuran hambatan listrik suatu bahan yang dapat berubah karena pengaruh suhu. Hubungan antara resistansi RTD dan suhu sekitarnya sangat dapat diprediksi, dan sangat memungkinkan untuk pengukuran suhu yang akurat dan konsisten. Dengan memasang sensor suhu RTD dengan arus konstan dan mengukur drop tegangan yang dihasilkan pada resistor, maka resistansi RTD dapat dihitung dan besarnya suhu dapat ditentukan.

      Sensor RTD mengambil pengukuran ketika arus DC kecil dipasok ke sensor. Arus mengalir melalui impedansi resistor, dan mengalami penurunan tegangan sepanjang resistor. Besarnya arus pasokan yang berbeda dapat digunakan tergantung pada resistansi nominal RTD.. Untuk mengurangi pemanasan sendiri pada sensor RTD, disuahakan arus pasokan harus tetap rendah, umumnya sekitar 1 mA atau kurang dari itu.

b. Bahan Pembuatan RTD

          Dengan bahan yang berbeda dalam pembuatan RTD akan menghasilkan hubungan yang berbeda antara resistensi dan suhu. Bahan yang sensitif terhadap temperatur yang digunakan dalam pembangunan RTD adalah platinum, nikel, dan tembaga, platinumlah yang paling banyak digunakan. Karakteristik penting dari RTD adalah koefisien suhu resistansi atau temperature coefisien resintance (TCR), resistansi nominal pada 0 °C dan kelas toleransi. TCR menentukan hubungan antara resistensi dan suhu. Tidak ada batasan untuk TCR yang dicapai, tetapi standar industri yang paling umum adalah untuk platinum 3850 ppm / K. Hal ini berarti bahwa resistansi dari sensor akan meningkat sebesar 0,385 Ohm per 1 °C kenaikan suhu. Resistansi nominal sensor RTD adalah besarnya resistansi sensor pada saat memiliki suhu 0 °C. Meskipun hampir semua nilai resistansi dapat dicapai untuk  resistansi nominal, tetapi yang paling umum adalah platinum 100 Ohm atau disingkat PT100. Akhirnya, kelas toleransi menentukan keakuratan sensor, biasanya ditentukan pada titik nominal 0 °C. Ada standar industri yang berbeda yang telah ditetapkan untuk akurasi antara lain standar ASTM dan DIN Eropa. Menggunakan nilai-nilai TCR, resistansi nominal, dan toleransi karakteristik fungsional dari sensor RTD dapat dikendalikan.

c. Konfigurasi RTD

          Selain bahan yang berbeda, RTD juga ditawarkan dalam dua konfigurasi utama yaitu lilitan kawat dan film tipis. Konfigurasi lilitan kawat merupakan jenis RTD kumparan dalam atau RTD kumparan luar. Konstruksi RTD kumparan dalam terdiri dari kumparan resistif yang dililitkan melalui sebuah lubang pada isolator keramik, sedangkan konstruksi RTD kumparan luar melibatkan lilitan bahan resistif yang berliku-liku di sekitar silinder keramik atau kaca, yang kemudian diisolasi.

Gambar 1. Konfigurasi RTD kumparan kawat

          Sedangkan konstruksi RTD Film tipis memiliki lapisan tipis bahan resistif yang disimpan pada substrat keramik yang melalui proses deposisi, yaitu proses sebuah jalur bahan resistif yang kemudian diukir ke sensor menggunakan pemangkasan laser untuk mencapai nilai nominal sesuai karakteristik sensor. Bahan resistif tersebut kemudian dilindungi dengan lapisan tipis dari kaca dan dipasang kabel utama yang dilas ke bantalan pada sensor dan ditutup dengan  kaca.

Gambar 2. Konfigurasi RTD film tipis

          RTD film tipis memiliki keunggulan dibandingkan dengan konfigurasi kumparan kawat. Keunggulan utamnya yaitu bahwa lebih murah, lebih kasar, lebih tahan getaran, dimensi lebih kecil, waktu respon lebih baik, karakteristik hysterisis lebih baik serta ketahanan kemasannya lebih tinggi. Untuk rentang waktu yang lama dan suhu yang tinggi RTD kumparan kawat akurasinya jauh lebih baik, tetapi berkat perkembangan teknologi RTD terakhir, sekarang ada teknologi RTD film tipis yang mampu mencapai tingkat akurasi yang sama dengan RTD kumparan kawat.

     Sebuah RTD dapat dihubungkan dalam konfigurasi dua, tiga, atau empat-kawat. Konfigurasi dua kawat adalah yang paling sederhana dan juga yang paling rawan kesalahan. Dalam konfigurasi ini, RTD terhubung dengan dua lead kawat arus ke sirkuit jembatan Wheatstone dan tegangan output yang terukur, seperti terlihat pada gambar berikut ini.

Gambar 3. Konfigurasu 2 kawat

Kerugian dari rangkaian di atas adalah bahwa dua lead kawat yang menghubungkan RTD akan menambah secara langsung besarnya nilai resistansi RTD dan akan menyebabkan terjadinya kesalahan pendeteksian suhu.

          Konfigurasi tiga-kawat terdiri dari dua lead arus dan satu lead tegangan yang mengukur penurunan tegangan pada RTD. Resistansi lead tegnagan yang tinggi untuk meniadakan efek dari drop tegangan karena arus yang mengalir selama pengukuran, seperti terlihat pada gambar berikut ini.

Gambar 4. Konfigurasi 3 kawat

Konfigurasi di atas sangat ideal untuk membatalkan resistansi kawat pada rangkaian dan menghilangkan efek resistensi yang berbeda, yang mungkin merupakan masalah pada konfigurasi dua-kawat. Konfigurasi tiga-kawat biasa digunakan untuk pengukuran yang memerlukan akurasi yang baik pada  aplikasi pengontrolan suhu.

          Konfigurasi empat-kawat terdiri dari dua lead arus dan dua lead tegangan yang mengukur penurunan tegangan pada RTD. Kedua resistasi yang tinggi pada lead tegangan untuk meniadakan efek dari drop tegangan karena arus yang mengalir selama pengukuran, seperti terlihat pada gambar berikut ini.

Gambar 5. Konfigurasi 4 kawat

Konfigurasi di atas sangat ideal untuk membatalkan resistensi kawat pada rangkaian dan menghilangkan efek resistensi yang berbeda, yang mungkin merupakan masalah pada konfigurasi tiga-kawat. Konfigurasi empat-kawat biasa digunakan pada saat pengukuran yang memerlukan akurasi yang sangat tinggi dalam aplikasi pengontrolan suhu.

          Dalam kombinasi dengan menampilkan diagram pengkabelan, rangkaian yang lebih kompleks sering digunakan. Ada banyak pilihan yang berbeda untuk rangkaian yang bekerja dengan menggunakan sensor RTD. Jenis rangkaian yang paling penting dengan penkondisian sinyal pada sekarang ini adalah, untuk tujuan linearitas bahwa rangkaian harus dapat memasok eksitasi stabil untuk RTD. Setelah eksitasi stabil saat diterapkan pada RTD, jalur pengkondisian sinyal dari rangkaian akan membatalkan resistansi utama, dan keuntunganya dapat mengubah sinyal digital menggunakan ADC, yang kemudian dapat dibaca oleh controller.

Gambar 6. Konfigurasi RTD yang lebih kompleks

d. Bentuk Konstruksi RTD (PT100)

       Pada dasarnya ada tiga bentuk dasar konstruksi RTD paltinum (PT100) yaitu RTD (PT100) kumparan kawat pada keramik tubular, RTD (PT100) film tipis pada keramik, dan RTD (PT100) kumparan kawat pada kaca tubular. Platinum digunakan dalam sensor suhu RTD ini, karena sangat cocok untuk pengukuran suhu yang tepat bila diandingkan dengan logam lain dan paduan logam lainnya, karena reaksi kimianya. RTD platinum beroperasi atas dasar perubahan nilai resistamsi linear dengan adanya pengaruh suhu.

Gambar 7.Konstruksi RTD (PT100) kumparan kawat

          Konstruksi dasar RTD (PT100) film tipis adalah melalui proses deposisi uap platinum pada substrat keramik dengan penataan photolithography dan laser pemangkasan. Hal ini memungkinkan sensor ini akan dibuat dalam ukuran yang sangat kecil, kurang dari  1,5 x 1.5 mm. Heastern Industries di Melbourne – Austarlia telah memasarkan RTD (PT100) film tipisnya, dengan ukuran 1,5 x 1.5 mm untuk PT100 dan ukuran 15 x 30 mm untuk PT1000 guna pengukuran suhu permukaan.

          Oleh karena biaya operasi rendah dan ukuran kecil, serta akurasi, stabilitas dan masa pemakaian yang lama, maka perangkat RTD (PT100) film tipis cocok untuk berbagai macam pengukuran suhu presisi dalam industri makanan dan minuman, kertas, otomotif, alat rumah tangga, peralatan medis, elektronik, komunikasi dan pembangkitan energi.

          RTD (PT100) film tipis adalah sensor suhu yang unik dan fleksibel, yang digunakan tidak hanya dalam aplikasi pengontrolan suhu, dimana suhu sendiri adalah penting, tetapi juga informasi parameter terkait lainnya sangat diperlukan. Informasi ini dapat dengan mudah diperoleh dengan menggunakan temperatur sebagai produk sampingan dari proses. Hal ini memungkinkan RTD (PT100) film tipis digunakan untuk mengukur laju aliran, ketegangan aliran, tingkat kekntalan aliran, dan mendeteksi kebocoran aliran.

            Macam-macam bentuk konstruksi RTD (PT100) dapat dilihat pada gambar berikut ini.

Gambar 8. Macam-macam bentuk RTD

Keterangan :

A. Cryogenic RTD

B. Hollow Annulus High Pressure LH2 RTD

C. Hollow Annulus LH2 RTD

D. 1/8" Diameter LN2 RTD

Dalam penggunaannya, RTD (PT100) juga memiliki kelebihan dan kekurangan yaitu sebagai berikut.

Kelebihan dari RTD (PT100) :

-   Ketelitiannya lebih tinggi dibanding dengan termokopel.

-   Tahan terhadap temperatur yang tinggi.

-  Stabil pada temperatur yang tinggi, karena jenis logam platina lebih stabil dari pada jenis logam yang lainnya.

-   Kemampuannya tidak akan terganggu pada kisaran suhu yang luas.

Kekurangan dari RTD (PT100) :

-   Harga relatif lebih mahal bila dibanding dengan termokopel.

-   Terpengaruh terhadap goncangan dan getaran.

-   Respon waktu awal yang sedikit lama (0,5 s/d 5 detik, tergantung kondisi penggunaannya).

- Jangkauan suhunya lebih rendah dibanding dengan termokopel.. RTD (PT100) hanya mencapai suhu 650 °C, sedangkan termokopel dapat mencapai suhu 1700 °C.

          RTD (PT100) perubahan tahanannya lebih linear terhadap temperatur uji, tetapi koefisiennya lebih rendah dari thermistor dan persamaan matematis liniernya adalah :

Rt = Ro (1 + α Δt)

dimana : Ro = tahanan konduktor pada temperature awal (biasanya 0 °C)

              Rt = tahanan konduktor pada temperatur t °C

              α = koefisien temperatur tahanan

              Δt = selisih antara temperatur kerja dengan temperatur awal.

Sedangkan persamaan matematis nonliner kuadratik untuk RTD (PT100) untuk suhu positif adalah :

Rt = Ro (1 + AT – BT²)

dimana : Konstanta A = 3,9083 E-3 °C-1 dan B = 5,775 E-7 ° C-2.

Grafik perbandingan resistansi dengan temperatur untuk RTD dengan variasi logam yang berbeda ditunjukan seperti pada gambar berikut ini.

Gambar 9. Grafik karakteristik RTD dengan variasi logam berbeda

          PT100 merupakan tipe RTD yang paling populer yang digunakan di industri. RTD merupakan sensor pasif, oleh karenanya sensor ini membutuhkan energi dari luar. Elemen yang umum digunakan pada tahanan resistansi adalah kawat nikel, tembaga, dan platina murni yang dipasang dalam sebuah tabung yang berfungsi untuk memproteksi terhadap kerusakan mekanis. RTD (PT100) digunakan pada kisaran suhu -200 °C sampai dengan 650 °C. Berikut ini adalah macam-macam bentuk dan karakteristik dari sensor RTD (PT100).

Gambar 10. Bentuk RTD (PT100) tipe probe

Gambar 11. Bentuk RTD (PT100) tipe batang

Gambar 12. Bentuk RTD (PT100) tipe WZP-230

Gambar 13. Bentuk RTD (PT100) tipe WZP-231

Gambar 14. Grafik karakteristik PT100

Gambar 15. Bentuk PT1000

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.