Laporan Sensor Suhu

LAPORAN ALAT-ALAT UKUR

PEMBUATAN SENSOR SUHU (SENSITIVITAS SUHU)

Disusun Oleh:

Andri Puspita (A1C316017)

Fheby Framestya Weny (A1C316075)

Orin Hidayusa Wiza (A1C316037)

Nazira Apriyana (A1C316045)

Sendy Injilita P (A1C316029)

Leo Alexandro Sihaloho (A1C316039)

Dosen Pengampu:

FIBRIKA RAHMAT BASUKI, S.Pd., M.Pd.

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA
JURUSAN PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

UNIVERSITAS JAMBI

2017

I. TUJUAN

     Setelah melakukan percobaan ini diharapkan mahasiswa mampu :

·  Mengetahui karakteristik sensor suhu

·  Membuat rangkaian elektronika yaitu sensor suhu

·  Menjelaskan prinsip kerja dari rangkaian pengontrol panas dengan NTC

·  Menganalisa hasil percobaan dan menentukan besaran suhu yang konstan dari NTC

·  Mampu mengetahui kalibrasi pada sensor suhu

II. KAJIAN PUSTAKA

2.1. Sensor Suhu NTC-Thermistor

         Suatu sistem pendeteksi kebakaran hutan (forest fire-sensor, FFS) adalah suatu alam kebakaran yang mempunyai kemampuan secara jarak jauh melaporkan lokasinya dan adanya titik api disekitar sensor. Suatu kebakaran hutan liar dapat dideteksi mempergunakan satu atau lebih sensor murah pada FFS yang mendeteksi asap, carbon monoxide, methyl chloride, kenaikan suhu mendadak atau sejumiah perubahan fenomena fisika yang berhubungan dengan adanya api pada hutan. Dengan mempergunakan berbagai tipe sensor maka kesalahan alarm dapat direduksi. Sensor suhu NTC Thermistor adalah resistor yang sensitiv secara temial dimana tahanannya akan menurun dengan kenaikan suhu lingkungannya. Sensor ini mempunyai dimensi kecil, murah dan akurat namun menunjukkan ketidak linearan yang tinggi sehingga memerlukan kalibrasi untuk memperoleh akurasi yang moderat. Umumnya sensor NTC terbuat dari keramik elektronik seperti Barium Titanat sehingga memiliki koefisien suhu dari tahanan yang sangat besar. Jika tahanan temnistor terukur pada suhu referensi To disebut Ro maka perubahan penurunan eksponensiai dari suhu sebagai fungsi dari suhu lingkungan T dapat dinyatakan sebagai (Portland, 2003).

2.2. Pemilihan jenis sensor suhu

1. Level suhu maksimum dan minimum dari suatu

substrat yang diukur.

2. Jangkauan (range) maksimum pengukuran

3. Konduktivitas kalor dari substrat

4. Respon waktu perubahan suhu dari substrat

5. Linieritas sensor

6. Jangkauan temperatur kerja

           
2.3. Tempertur Kerja Sensor

1. Suhu disekitar kamar antara -350C - 150C, dipilih sensor NTC, PTC, transistor, dioda & IC hibrid .

2. Suhu menengah antara 1500C sampai 7000C, dapat dipilih thermocouple dan RTD.

3. Suhu lebih tinggi sampai 15000C, tidak memungkinkan dipergunakan sensor kontak

langsung, pengukurannya dgn radiasi  (M. Khairudin,1998).

         Dalam mendeteksi suhu pada suatu ruangan makatidak terlepas dari pemilihan sensor yang digunakan dari tiga jenis sensor yang sudah umum digunakan yaitu Negative Temperature Coefisient (NTC),Thermocouple dan LM35 semua memiliki karakteristik dan kelebihan masing masing sensor suhu NTC adalah resistor yang nilai resistansinya dapat berubah ubahs sesuai dengan perubahan temperatur terhadapnya. Jika temperatur makin tinggi maka nilai resistansinya kecil dan sebaliknya bila temperaturnya rendah maka nilai resistansinya semakin besar. Sensor suhu NTC mendapatkan input berupa suhu  dari ruangan yang di uji coba,maka sensor NTC akan mengeluarkan Output berupa Resistansi. Nilai tersebut dikonversi oleh Mikrokontroler AVR 16 dalam bentuk digital di layar LCD M1632 (Yunidar,1999:1). 

2.4. Jembatan Wheatstone

Jembatan wheatstone merupakan sebuah metode yang digunakan untuk mengukur hambatan yang belum diketahui. Rangkaian-rangkaian jembatan dipakai secara luas untuk pengukuran nilai-nilai komponen seperti resistor R, induktansi L dan Kapasitor C dan parameter lainnya yang diturunkan secara langsung dari nilai-nilai komponen seperti frekuensi, sudut fasa dan suhu. Karena rangkaian jembatan hanya membandingkan nilai komponen yang tidak diketahui dengan komponen yang besarnya diketahui secara tepat, tentu saja ketelitian hasil pengukurannya akan sangat tinggi sekali. Pengukuran dengan rangkaian jembatan adalah dengan cara perbandingan,  yaitu  yang  didasarkan pada penunjukan nol dari kesetimbangan rangkaian jembatan. Oleh karena itu ketelitian pengukuran ini adalah langsung sesuai dengan ketelitian komponen yang tersedia pada rangkaian jembatan, bukan bergantung pada detektor nolnya sendiri. 

Pada rangkaian jembatan wheatstone pada Rn diganti dengan Galvanometer (G). Jembatan wheatstone merupakan sebuah metode yang digunakan untuk mengukur hambatan yang belum diketahui. Jembatan Wheatstone juga bisa digunakan untuk mengoreksi kesalahan yang dapat terjadi dalam pengukuran hambatan menggunakan hukum Ohm. Adapun susunan rangkaian jembatan Wheatstone ditunjukan seperti gambar berikut ini.

Dalam hal ini jembatan disebut setimbang jika beda potensial pada galvanometer sama dengan 0 volt atau dengan kata lain tidak ada arus yang terdeteksi galvanometer..

Jembatan wheatstone dipakai secara luas pada pengukuran presisi tahanan dari sekitar 1Ω sampai rangkuman mega ohm rendah. Sumber kesalahan utama terletak  pada kesalahan batas dari ketiga tahanan yang diketahui. Kesalahan-kesalahan lain bisa mencakup :

a.         Sensitivitas detektor nol yang tidak cukup.

b.         Perubahan tahanan lengan-lengan jembatan karena efek pemanasan arus melalui tahanan-tahanan tersebut. Efek pemanasan (I²R) dari arus-arus lengan jembatan dapat mengubah tahanan yang diukur. Kenaikan temperatur bukan hanya mempengaruhi tahanan selama pengukuran yang sebenarnya, tetapi arus yang berlebihan dapat mengakibatkan perubahan yang permanen bagi nilai tahanan. Hal ini tidak boleh terjadi, karena pengukuran-penguuran selanjutnya akan menjadi salah. Karena itu disipasi daya dalam lengan-lengan jembatan harus dihitung sebelumnya sehingga arus dapat dibatasi pada nilai yang aman.

c.         Ggl termal dalam rangkaian jembatan atau rangkaian galvanometer dapat juga mengakibatkan masalah sewaktu mengukur tahanan-tahanan rendah. Untuk mencegah ggl termal, kadang-kadang galvanometer yang lebih sensitiv dilengkapi dengan sistem kumparan tembaga dari sistem suspensi tembaga yakni untuk mencegah pemilikan logam-logam yang tidak sama yang saling kontak satu sama lain dan untuk mencegah terjadinya ggl termal.

d.        Kesalahan-kesalahan karena tahanan kawat sambung dan kontak-kontak luar memegang peranan dala pengukuran nilai-nilai tahanan yang sangat rendah.

Cabang pengatur dan cabang ratio dibuat dengan memperhatikan beberapa ketentuan-ketentuan yang perlu. Pertama-tama untuk keduanya tahanan-tahan kontak daripada penghubung-penghubung, bila dipergunakan untuk merubah-rubah tahanan akan menyebabkan harga tahanan yang tidak stabil. Kedua, jumlah tahanan yang akan dipergunakan hendaknya seminimal mungkin.

III. ALAT DAN BAHAN

Alat

1.      Solder                               

2.      Lem

3.      Gunting

4.      Gergaji

5.      Mancis

6.      Fiber

7.      Termometer

Bahan

1.      Potensiometer                   1 buah              

2.      Resistor 100 ohm              1 buah                          

3.      Resistor 47 ohm                1 buah                                       

4.      Saklar                                1 buah 

5.      NTC                                  1 buah

6.      Baterai 9 volt                    1 buah

7.      Papan TCB                        1 buah

8.      Penjepit Buaya                  2 buah

9.      Timah                   

10.  Kabel Merah dan Hitam   

     

IV.    PROSEDUR KERJA

1.      Siapkan alat dan komponen yang diperlukan.

2.      Rangkailah resistor, NTC, Potensio, VU meter, Baterai, Saklar sesuai dengan gambar rangkaian diatas. Rangkaian di atas di rancang sesuai dengan Jembatan Wheatstone.

3.      Cobalah terlebih dahulu rangkaian tersebut dengan cara memasukan NTC ke dalam air yang di panaskan untuk memastikan bahwa alat tersebut berjalan dengan lancar. Dan aturlah potensio sesuai dengan hambatan dan arus yang masuk.

4.      Kemudian, sambungan antar kabel diberi timah (cair) dengan bantuan solder agar sambungan tidak mudah lepas.

5.      Selanjutnya, kalibrasilah alat tersebut.

6.      Setelah proses kalibrasi telah dilakukan, persiapkan kerangka sensor menggunakan Viber dengan bantuan gergaji.

7.      Beri lem lilin untuk menyatukan bagian-bagian Viber menjadi satu kesatuan membentuk kotak.

V.    PROSEDUR KALIBRASI ALAT

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 diskala.

Berikut ini prosedur pengkalibrasian Sensor Suhu, yaitu:

1.         Tekan tombol on pada saklar

2.         Putarlah potensio hingga pada titik nol

3.         Nyalakan pemanas air

4.         Masukkan Termometer kedalam air untuk mengukur suhu air,catatlah suhu awal air tersebut.

5.         Setelah itu masukkan NTC kedalam air

6.         Catatlah  perubahan suhu yang ada di termometer dan angka yang ditunjukkan pada VU meter hingga titik maksimal

7.         Buatlah perhitungan setiap pertambahan derajat yang di tunjukkan pada termometer , VU meter dan buatlah  perbandingan antara suhu di termometer dan VU meter, catatlah data tersebut.

8.         Buatlah skala yang ada di VU meter berdasarkan data yang di analisis setiap per derajat celcius.

9.         Alat telah terkalibrasi.

VI.   HASIL PENGAMATAN

6.1   Kolom Data Kalibrasi

Tabel 6.1. Data pegkalibrasian Sensor Suhu dengan 3kali pengulangan.

NO	Skala di VU	Percobaan Ke
		1	2	3
1	0	30°C	30°C	30°C
2	10	35°C	32°C	39°C
3	7	40°C	35°C	41°C
4	5	49°C	37°C	45°C
5	3	51°C	45°C	49°C

6.2  Grafik Data Kalibrasi

Hasil data kalibrasi percobaan pertama yaitu:

v  Thermometer menunjukkan suhu 30^oC dan pada VU meter 0.

v  Thermometer menunjukkan suhu 35^oC dan pada VU meter 10.

v  Thermometer menunjukkan suhu 40^oC dan pada VU meter 7.

v  Thermometer menunjukkan suhu 49^oC dan pada VU meter 5.

v  Thermometer menunjukkan suhu 51^oC dan pada VU meter 3.

 Hasil data kalibrasi percobaan kedua yaitu:

v  Thermometer menunjukkan suhu 30^oC dan pada VU meter 0.

v  Thermometer menunjukkan suhu 32^oC dan pada VU meter 10.

v  Thermometer menunjukkan suhu 35^oC dan pada VU meter 7.

v  Thermometer menunjukkan suhu 35^oC dan pada VU meter 5.

v  Thermometer menunjukkan suhu 45^oC dan pada VU meter 3.

Hasil data kalibrasi percobaan ketiga yaitu:

v  Thermometer menunjukkan suhu 30^oC dan pada VU meter 0.

v  Thermometer menunjukkan suhu 39^oC dan pada VU meter 10.

v  Thermometer menunjukkan suhu 41^oC dan pada VU meter 7.

v  Thermometer menunjukkan suhu 45^oC dan pada VU meter 5.

v  Thermometer menunjukkan suhu 49^oC dan pada VU meter 3.

           Dari hasil kalibrasi yang kami dapatkan bahwa suhu mempengaruhi mempengaruhi skala pada sensor suhu. Karena NTC bernilai negative, maka jika suhu meningkat, nilai hambatan akan berkurang. Bekerjanya sensor suhu karena adanya perubahan suhu disekitar sensor, hasil pendeteksian berupa sinyal bukan listrik di ubah menjadi sinyal listrik dapat berupa tegangan listrik.

VII. KESIMPULAN

         Pada dasarnya prinsip kerja dari alat atau rangkaian ini berfungsi sebagai alat pengukur suhu. Alat pengukur suhu ini hanya dapat digunakan pada suhu antara 0^oC - 100^oC. Hal ini dikarenakan komponen pendeteksi suhu hanya dapat beroperasi pada daerah itu. Sensor suhu berfungsi sebagai alat pendeteksi suhu. Yang akan digunakan sebagai input pada rangkaian penguat tegangan. Rangkaian penguat tegangan akan menguatkan tegangan yang dihasilkan sensor suhu sebesar 3 kali dan mengirimkannya ke dalam ADC (Analog To Digital Converter) dalam bentuk sinyal analog

DAFTAR PUSTAKA

Aldrin, Muhammad. 2016. Sensor Suhu dengan Thermistor. .Diakses pada tanggal 30 April pukul 15.00 WIB.

Portland,2003.Sensor Berdasarkan Konsep Nirkabel.Riau : Perpustakaan Universitas Riau.

Khairudin.M,1998.Sensor Termal. Yogyakarta : Universitas Negeri Yogyakarta.

Yunidar.1999.Analisa Kinerja Sensor Suhu NTC dan LM35 Dalam Sistem Pendekteksian         Suhu Ruangan Berbasis Mikrokontroler AVR Atmega 16.ISSN.2089-2020,VOL 1.