Aplikasi Rangkaian sensor dengan IC LM335Z





1. Tujuan [Kembali]  

a. Untuk Mengetahui  cara kerja Dari IC LM335Z
b. Untuk Mengetahui fungsi LM335Z  

2. Alat dan Bahan [Kembali] 

  • ic LM335Z
  • led
  • switch
  • dioda
  • kapasitor

3. Dasar Teori [Kembali] 

  • LED


LED dapat kita definisikan sebagai suatu komponen elektronika yang terbuat dari bahan semikonduktor dan dapat memancarkan cahaya apabila arus listrik melewatinya.

Led (Ligth-Emitting Diode) memiliki fungsi utama dalam dunia elektronika sebagai indikator atau sinyal indikator atau lampu indikator.

  • Kapasitor


    Berfungsi untuk menghilangkan riak yang tersisa setelah gelombang disearahkan oleh diode bridge.

    Kapasitor [C] gambaran sederhananya terdiri dari dua keping sejajar yang memiliki luasan [A] dan dipisahkan dengan jarak yang sempit sejauh [d]. Seringkali kedua keping tersebut digulung menjadi silinder dengan sebuah insulator atau kertas sebagai pemisah kedua keping. Pada gambar rangkaian listrik, simbolnya dinotasikan dengan:

    simbol kondensator [Simbol]

    Berbagai tipe kapasitor, (kiri) keping sejajar, (tengah) silindris, (kanan) gambar beberapa contoh asli yang digunakan pada peralatan elektronik.

    gambar kondensator[Sumber: Douglas C. Giancoli, 2005]

    Perlu kamu ketahui bahwa walaupun memiliki fungsi yang hampir sama, namun baterai berbeda dengan kapasitor. Kapasitor berfungsi hanya sebagai penyimpan muatan listrik sementara, sedangkan baterai selain juga dapat menyimpan muatan listrik, baterai juga merupakan salah satu sumber tegangan listrik. Karena baterai perbedaan itu, baterai juga memiliki simbol yang berbeda pada rangkaian listrik. Simbol baterai dinotasikan dengan:

    simbol baterai[Simbol baterai]

    Contoh penggunaan kedua simbol tersebut pada rangkaian listrik:

    simbol baterai rangkaian listrik

    Kamu dapat mencari nilai kapasitas atau kapasitansi suatu kapasitor, yakni jumlah muatan listrik yang tersimpan. Untuk bentuk paling umum yaitu keping sejajar, persamaan kapasitansi dinotasikan dengan:

    C = \frac{Q}{V}

    Dimana:
    C = kapasitansi (F, Farad) (1 Farad = 1 Coulomb/Volt)
    Q = muatan listrik (Coulomb)
    V = beda potensial (Volt)

    Nilai kapasitansi tidak selalu bergantung pada nilai Q dan V. Besar nilai kapasitansi bergantung pada ukuran, bentuk dan posisi kedua keping serta jenis material pemisahnya (insulator). Nilai usaha dapat berupa positif atau negatif tergantung arah gaya terhadap perpindahannya. Untuk jenis keping sejajar dimana keping sejajar memiliki luasan [A] dan dipisahkan dengan jarak [d], dapat dinotasikan dengan rumus:

    C = \epsilon \frac{A}{d}

    Dimana:
    A = luasan penampang keping (m2)
    d = jarak antar keping (m)
     \epsilon = permitivitas bahan penyekat (C^2/Nm^2)

    Jika antara kedua keping hanya ada udara atau vakum (tidak terdapat bahan penyekat), maka nilai permitivitasnya dipakai \epsilon_0 = 8 \times 10^{-12} \: C^2/Nm^2.

    Muatan sebelum disisipkan bahan penyekat (Q_0) sama dengan muatan setelah disisipkan bahan penyekat (Q_b), sesuai prinsip bahwa muatan bersifat kekal. Beda potensialnya dinotasikan dengan rumus:

    Q_0 = Q_b

    C_0V_0 = C_bV_b

    Kapasitor menyimpan energi dalam bentuk medan listrik. Besar energi [W] yang tersimpan pada dapat dicari menggunakan rumus:

    W = \frac{1}{2}\frac{Q^2}{C} = \frac{1}{2}QV = \frac{1}{2}CV^2

    Dimana:
    W = jumlah energi yang tersimpan dalam kapasitor (Joule)

    Rangkaian Kapasitor

    Dua kapasitor atau lebih dapat disusun secara seri maupun paralel dalam satu rangkaian listrik. Rangkaian seri memiliki sifat-sifat yang berbeda dengan rangkaian paralel. Berikut diberikan tabel sifat-sifatnya pada rangkaian seri dan paralel.
  • Switch

Sakelar adalah sebuah perangkat yang digunakan untuk memutuskan jaringan listrik, atau untuk menghubungkannya. Jadi saklar pada dasarnya adalah alat penyambung atau pemutus aliran listrik. Selain untuk jaringan listrik arus kuat, saklar berbentuk kecil juga dipakai untuk alat komponen elektronika arus lemah
 
  • Dioda


Dioda adalah komponen elektronika yang terdiri dari dua kutub dan berfungsi menyearahkan arus. Komponen ini terdiri dari penggabungan dua semikonduktor yang masing-masing diberi doping (penambahan material) yang berbeda, dan tambahan material konduktor untuk mengalirkan listrik.

Komponen Dioda

gambar dioda dan komponennya

Gambar dioda, simbol, dan komponennya

Struktur utama dioda adalah dua buah kutub elektroda berbahan konduktor yang masing-masing terhubung dengan semikonduktor silikon jenis p dan silikon jenis n. Anoda adalah elektroda yang terhubung dengan silikon jenis p dimana elektron yang terkandung lebih sedikit, dan katoda adalah elektroda yang terhubung dengan silikon jenis n dimana elektron yang terkandung lebih banyak. Pertemuan antara silikon n dan silikon p akan membentuk suatu perbatasan yang disebut P-N Junction.

Material semikonduktor yang digunakan umumnya berupa silikon atau germanium. Adapun semikonduktor jenis p diciptakan dengan menambahkan material yang memiliki elektron valensi kurang dari 4 (Contoh: Boron) dan semikonduktor jenis n diciptakan dengan menambahkan material yang memiliki elektro valensi lebih dari 4 (Contoh: Fosfor).

Cara Kerja Dioda

Secara sederhana, cara kerja dioda dapat dijelaskan dalam tiga kondisi, yaitu kondisi tanpa tegangan (unbiased), diberikan tegangan positif (forward biased), dan tegangan negatif (reverse biased).

Kondisi tanpa tegangan

Pada kondisi tidak diberikan tegangan akan terbentuk suatu perbatasan medan listrik pada daerah P-N junction. Hal ini terjadi diawali dengan proses difusi, yaitu bergeraknya muatan elektro dari sisi n ke sisi p. Elektron-elektron tersebut akan menempati suatu tempat di sisi p yang disebut dengan holes. Pergerakan elektron-elektron tersebut akan meninggalkan ion positif di sisi n, dan holes yang terisi dengan elektron akan menimbulkan ion negatif di sisi p. Ion-ion tidak bergerak ini akan membentuk medan listrik statis yang menjadi penghalang pergerakan elektron pada dioda.

cara kerja dioda

Kondisi tegangan positif (Forward-bias)

Pada kondisi ini, bagian anoda disambungkan dengan terminal positif sumber listrik dan bagian katoda disambungkan dengan terminal negatif. Adanya tegangan eksternal akan mengakibatkan ion-ion yang menjadi penghalang aliran listrik menjadi tertarik ke masing-masing kutub. Ion-ion negatif akan tertarik ke sisi anoda yang positif, dan ion-ion positif akan tertarik ke sisi katoda yang negatif. Hilangnya penghalang-penghalang tersebut akan memungkinkan pergerakan elektron di dalam dioda, sehingga arus listrik dapat mengalir seperti pada rangkaian tertutup.

dioda tanpa tegangan

Kondisi tegangan negatif (Reverse-bias)

Pada kondisi ini, bagian anoda disambungkan dengan terminal negatif sumber listrik dan bagian katoda disambungkan dengan terminal positif. Adanya tegangan eksternal akan mengakibatkan ion-ion yang menjadi penghalang aliran listrik menjadi tertarik ke masing-masing kutub. Pemberian tegangan negatif akan membuat ion-ion negatif tertarik ke sisi katoda (n-type) yang diberi tegangan positif, dan ion-ion positif tertarik ke sisi anoda (p-type) yang diberi tegangan negatif. Pergerakan ion-ion tersebut searah dengan medan listrik statis yang menghalangi pergerakan elektron, sehingga penghalang tersebut akan semakin tebal oleh ion-ion. Akibatnya, listrik tidak dapat mengalir melalui dioda dan rangkaian diibaratkan menjadi rangkaian terbuka.

kondisi tegangan negatif

 
 
  • LM 35


Sensor suhu LM35 adalah komponen elektronika yang memiliki fungsi untuk mengubah besaran suhu menjadi besaran listrik dalam bentuk tegangan. Sensor Suhu LM35 yang dipakai dalam penelitian ini berupa komponen elektronika elektronika yang diproduksi oleh National Semiconductor. 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.

Meskipun tegangan sensor ini dapat mencapai 30 volt akan tetapi yang diberikan kesensor 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 .

Gambar 1. Sensor Suhu LM35



 

Pada Gambar 5.1 ditunjukan bentuk dari LM35 tampak depan dan tampak bawah. 3 pin LM35 menujukan fungsi masing-masing pin diantaranya, pin 1 berfungsi sebagai sumber tegangan kerja dari LM35, pin 2 atau 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 = Suhu* 10 mV

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. Berikut ini adalah karakteristik dari sensor LM35:


  • 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
  •  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.
4. Percobaan [Kembali] 
 

 
5. Video Simulasi [Kembali] 

 
 
6. Link Download [Kembali] 
 
File Rangkaian = Klik Disini
 
File Datasheet Lm35 =  Klik Disini
 
File Video Simulasi = Klik Disini
 
7. Contoh Soal [Kembali]
By di

Tidak ada komentar:

Posting Komentar