## Pengukuran Laju Temperatur Pemanas Listrik Berbasis Lm-35 Dan Sistem Akuisisi Data Adc-0804

## Ummu Kalsum
Universitas Sulawesi Barat e-mail: Ummu.kalsum@unsulbar.ac.id

## Abstrak
Penelitian  ini  merupakan  pengukuran  laju  temperatur  pemanas  listrik  dengan menggunakan  LM35  dan  sistem  akuisisi  data  ADC-0804.  Keluaran  dari  sensor  suhu  LM  35 dikuatkan  dengan  penguat  non-inverting.  Besar  penguatan  yang  diberikan  sebesar  5  kali penguatan.  Jenis  op-amp  yang  digunakan  adalah  LM-324.  Untuk  menghubungkan  ADC  dan LPT  digunakan  multiplekser  tipe  74LS157.  Selanjutnya,  data  yang  direkam  pada  PC  diolah dengan  menggunakan  program “Delphi  7”. Hasil  pengukuran  laju  suhu  menggunakan  sistem akusisi  berbasis  ADC-0804  dari  alat  pemanas  adalah  0,390625  °C/s.  Hasil  ini  menunjukkan bahwa  sensor  suhu  berbasis  LM-35  sangat  sesuai  digunakan  untuk  rentang  pengukuran  suhu yang rendah.
Kata kunci : sensor LM35,penguat non-inverting, ADC0804,laju suhu

## 1. PENDAHULUAN
Sensor  merupakan  peralatan  yang  berfungsi  untuk  mendeteksi  gejala  atau  signal  yang  berasal dari  perubahan  suatu  besaran  tertentu  menjadi  besaran  listrik.[Fraden,  2003]  Contohnya, besaran suhu menjadi tegangan listrik. Salah satu komponen elektronika yang dapat digunakan sebagai sensor suhu adalah LM35. LM35 menunjukkan adanya linearitas antara suhu tegangan keluaran yang dihasilkan[Nurhayati, 2012].
Selain  itu,  LM35    mempunyai  keluaran  impedansi  yang  rendah  dan  linieritas  yang tinggi sehingga mudah dihubungkan dengan rangkaian kendali khusus serta tidak  memerlukan pengolahan  tegangan  analog  lanjutan.  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 [Candra, 2014]
Gambar 1 .Sensor Suhu LM35 Gambar  1  menunjukan  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  V out dengan  jangkauan  kerja  dari  0  Volt  sampai  dengan  1,5  Volt  dengan  tegangan  operasi  sensor LM35 yang dapat digunakan antar 4 Volt sampai 30 Volt.[Shatomedia, 2014]
Secara prinsip, sensor LM35 akan melakukan penginderaan pada saat terjadi perubahan suhu  setiap  suhu  1  ºC  dengan  penunjukan  tegangan  sebesar  10  mV.  Hal  ini  berarti  keluaran sensor ini akan naik sebesar 10 mV setiap derajat Celcius sehingga diperoleh persamaan sebagai berikut :
V LM35 = Suhu * 10 mV (1)
Adapun karakteristik dari IC LM 35 adalah :
· Kalibrasi dalam satuan derajat celcius.
· Lineritas +10 mV/ º C.
· Akurasi 0,5 º C pada suhu ruang.
· Range -55º C – 150 º C.
· Dioperasikan pada catu daya 4 V – 30 V.
· Arus yang mengalir kurang dari 60 μA
· Impedansi keluaran yang rendah 0,1Ω untuk 1 mA [datasheet, 2014]
Pada  rancang  bangun  sistem  akusisi  data  digunakan  tegangan  kerja  sebesar  5  volt. Sensor  LM35  nantinya  akan  dihubungkan  dengan  rangkaian  penguat  non-inverting.  Non- inverting  amplifier  adalah  suatu  operasional  amplfier  yang  dirancang  untuk  memberikan penguatan tegangan yang positif [Sadiku, 2009].
Gambar 2 . Rangkaian non-inverting V in V out
Arus i mengalir ke Ri karena impedansi masukan op-amp sangat besar sehingga tidak ada arus yang  mengalir  pada  kedua  terminal  masukannya.  Tegangan  pada Ri sama  dengan  perbedaan tegangan pada kedua terminal masukannya, mendekati 0 Volt.
i i V i R = (2)
Sedangkan tegangan pada Rf :
.R f f R f i i R V i V R = = (3)
Tegangan keluaran Vo di dapat dengan menambahkan tegangan pada Ri yaitu Vi dengan tegangan pada Rf.
0 0 1 1 f i i i f i i f v i R V V V R R V V R R A R = + = + æ ö = + ç ÷ è ø
Dengan A v adalah besar Penguatan pada Op-amp non-inverting.[Santoso, 2013] Untuk  proses  pengkonversian  data  dari  analog  ke  digital  digunakan  ADC-0804.  ADC (Analog to Digital Converter) merupakan suatu interface yang dapat mengubah tegangan analog menjadi digital. Interface ini dibutuhkan karena  komputer hanya dapat mengolah sinyal digital sehingga  keberadaan  ADC  sangat  diperlukan  pada  sistem  pengukuran  laju  suhu.  Batasan tegangan  yang  dapat  diubah  oleh  ADC  sesuai  dengan  lebar  data  dan  tegangan  referensi  yang diberikan.  Tegangan  referensi  menentukan  minimal  dan  maksimal  tegangan  masukan  yang dapat diterima oleh ADC sedangkan    lebar    data  (dalam  format  biner)  menentukan  step  cacahan  yang  akan  membagi tegangan  referensi  tersebut.    Dengan  demikian,  untuk  mengetahui  besarnya  tegangan  tiap  bit- nya yaitu tegangan referensi dibagi dengan jumlah step/cacahan yang ada.[Handoyo, 2008]
ADC-0804 mempunyai lebar data 8 bit (bit 0 – bit 7) dengan besar tegangan referensi 5 volt. Hal ini berarti resolusi pembacaan ADC-0804 sebesar :
8 5 5 0,019 / bit 2 255 volt volt volt bit = = = .
Jika  data  yang  ditunjukkan  sensor  lebih  kecil  dari  0,019  V/bit  (misal  0,015  V/bit)  maka  data tersebut tidak dapat dibaca oleh ADC.
Dari konfigurasi pin ADC 0804 terdapat 20 pin dengan fungsi : · `Pin  11 – pin  18  =  keluaran  data  digital  hasil  konversi  dari  A/D.  Kedelapan  keluaran  ini dapat langsung dihubungkan ke bus data.
· Pin  1,  2,  dan  3  =  pengondisi  IC  sebagai  konversi  signal  analog  atau  tidak.  Apabila  pin  1 (CS) atau pin 2 (RD) diberi masukan tinggi (high) atau berlogika 1 maka keluaran pada pin 11  hingga  pin  18  akan  mengambang  (high  impedansi).  Sebaliknya  jika  diberi  masukan rendah atau berlogika 0, maka A/D akan mengeluarkan data digital. Sedangkan pin 3 (WR)
(4)
merupakan pin yang berfungsi untuk memulai konversi sinyal analog menjadi signal digital. Jika  kondisi  (CS)  dan  (WR)  rendah,  maka  konvekter  akan  mengalami  reset  dan  apabila (WR) dalam keadaan tinggi maka konversi analog ke digital segera dimulai.
· A/D  juga  memerlukan  detak  atau  clock  untuk  mengkonversi  signal  analaog  menjadi  data digital sebanyak 8 bit. Konversi detak harus terletak dalam daerah frekuensi 100 samapi 800 kHz  pada  pin  4  (CLK  IN).  Pada  A/D  ini  sudah  terdapat  pembangkit  clock  internal  dengan memasangkan rangkaian RC antara pin 4 (CLK IN) dan pin 19 (CLK R).
· Pin 5 = saluran yang digunakan untuk INTR, sinyal selesai konversi. ITR akan menjadi tinggi pada saat memulai konversi dan akan aktif rendah bila konversi telah selesai .
· Pin 20 = pemberian tegangan atau catu daya ke rangkaian A/D, dimana tegangan kerja yang dibutuhkan sebesar +5V DC.
ADC 0804 mempunyai lebar data 8 bit, sehingga format data maksimalnya adalah 255 atau FFh. ADC  0804  mempunyai  tegangan  referensi  pada  pin  9,  tegangan  tersebut  sebagai  acuan  dalam konversi bit/Volt.
Untuk mengangtifkan sistem ADC-0804, terdapat dua metode yang digunakan yaitu  mode  free  running  dan  mode  kontrol.  Mode  Free  Running  adalah  kondisi  dimana  ADC akan  mengeluarkan  data  hasil  pembacaan  input  secara  otomatis  dan  berkelanjutan  setelah selesai  mengkonversi  analog  ke  digital.  Pin  INTR  akan  berlogika  rendah  setelah  ADC  selesai mengkonversi  logika  ini  dihubungkan  kepada  masukan  WR  untuk  memerintahkan  ADC memulai  konversi  kembali.  Sedangkan,  mode  kontrol  merupakan  kondisi  dimana  ADC  baru memulai konversi setelah diberi instruksi. Hal ini dilakukan dengan  memberikan pulsa rendah kepada  WR  sesaat  +1ms,  kemudian  membaca  keluaran  data  ADC  setelah  keluaran  INTR berlogika rendah.[Jefri, 2007]

## 2. METODE PENELITIAN
suhu yang dimaksud dalam perancangan ini adalah laju suhu. Untuk mengukur suhu alat pemanas listrik,  sensor LM35 ditempelkan pada permukaan alat pemanas dengan cara menekan dengan  kaca  agar  posisi  sensor  LM35  tepat  menyentuh  permukaan.  Dalam  mendeteksi  suhu dengan menggunakan  LM35 dapat dikalibrasikan langsung dalam °C (celcius).
Keluaran  dari  sensor  dikuatkan  dengan  menggunakan  rangkaian  penguat  non-inverting. Jenis  op-amp  yang  digunakan  dalam  perancangan  ini  adalah  LM-324.  Salah  satu  karakteristik dari  op-amp  ini  adalah  dapat  beroperasi  dengan  menggunakan  single  supply.  Dalam perancangan ini, besar penguatan op-amp non-inverting yang digunakan yaitu :
ܣ ௩ ൌ ܴ ௙ ܴ ௜ ൅ ͳ ൌ ͳͲ ʹǡͷ ൅ ͳ ൌ ͷ݈݇ܽ݅
Untuk menghubungkan ADC dan LPT digunakan multiplekser tipe 74LS157. Selanjutnya, data yang direkam pada PC diolah dengan menggunakan program “Delphi7”. Adapun gambar pada saat melakukan pengambilan data :
Gambar 3. Rangkaian pengukuran laju suhu

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Tabel 1 Hasil data yang direkam oleh PC. Waktu (s) Suhu (°C) Laju Suhu  (°C/s) 0 31,6 - 1 31,6 0 2 32 0,390625 3 32,4 0,390625 4 32,4 0 5 32,8 0,390625 6 33,2 0,390625 7 33,2 0 8 33,6 0,390625 9 34 0,390625 10 34,4 0,390625 11 34,4 0 12 34,8 0,390625 13 35,2 0,390625 14 35,2 0 15 35,5 0,390625 16 35,9 0,390625 17 35,9 0 18 36,3 0,390625 19 36,7 0,390625 20 37,1 0,390625
Gambar 4. hubungan antara suhu terhadap waktu pengukuran
Gambar 5. Hasil penunjukkan data dengan menggunakan program delphi 7
Berdasarkan  hasil  data  yang  direkam  oleh  PC  pada  tabel  3.1  menunjukkan bahwa pada waktu ke-0 belum diperoleh data pengukuran laju suhu. Hal ini disebabkan karena laju  suhu  diperoleh  dengan  membandingkan  suhu  awal  dengan  suhu  alat  pemanas  listrik  pada waktu  pengukuran  berikutnya.  Dalam  hal  ini  tinjaun  suhu  dan  waktu  adalah  selisih  data  awal dengan  data  berikutnya.  Angka  0  pada  tabel  menunjukkan  tidak  terjadi  perubahan  suhu  dan besar  laju  suhu  konstan    diperoleh  sebesar  0,390625  °C/s.  Hal  yang  sama  ditunjukkan  pada grafik  laju  perubahan  suhu  yang  memberikan  hubungan  yang  linear.  Hubungan  ini  bersesuain dengan karakteristik sensor LM35 yang bersifat linear.
Dalam  rancangan  ini  digunakan  penguat  operasional  untuk  menyamakan resolusi  dari  ADC  dengan  output  dari  sensor.  Resolusi  dari  ADC  (8  bit)  dengan  tegangan
y = 0,1925x + 34,363
R² = 0,9816
su h u (sels iu s) waktu (s) grafik laju perubahan suhu
referensi  5  Volt  adalah  sekitar  0,020  mV/bit.  Hal  ini  berarti  bahwa  setiap  perubahan  1-bit menunjukan kenaikan tegangan 20 mV. Dapat dianalogikan jika ADC0804 mengeluarkan data 220-bit ( 11011100b)  maka memiliki data tersebut akan terbagi menjadi dua bagian, yaitu 1101 dan 1100. Data akan masuk pada LPT secara bergantian dari bit terkecil (LSB) hingga terbesar (MSB).

## 4. KESIMPULAN
Sistem akuisisi data menggunakan ADC0804 untuk pengukuran laju temperatur pemanas listrik terdiri  dari  sistem  sensor  LM35,  sistem  penguat  operasional  LM324  dan  A/D  tipe  ADC0804. Nilai penguatan yang diberikan oleh sistem penguat adalah 5 kali. Hasil pengukuran laju suhu menggunakan sistem akusisi berbasis ADC0804 dari alat pemanas adalah 0,390625 °C/s.

## DAFTAR PUSTAKA
Anonim,  N.  Semikonduktor. LM35/LM35A/LM35C/LM35CA/LM35D  Precision  Centigrade Temperature Sensors , http://www.alldatasheet.com/datasheet-df/pdf/8866/NSC/LM35.html, diakses  10 Juli 2016
FRADEN,  J.,    2003,  Handbook  Of  Modern  Sensors  Physics,  Designs,  And  Applications, Prentice Hall, New Jersey
Handoyo, G, B., 2008, Perancangan Signal Conditioning Termokopel Tipe K Sebagai masukan ADC 0804, pp. 1-4.
Jefri, W, B,  2007, 12 Proyek Sistem Akuisisi Data:, PT. Elex Media Komputindo, Nurhayati,  2012,  Rancang  Bangun  Alat  Pengontrol  Suhu  Berbasis  Mikrokontroler  Pada
Pembuatan Bioetanol Berbahan Baku Kulit Pisang,"vol. JTE. Volume 01 Nomor 02, pp. 1-7 Sadiku,K,  A,  2009,  Fundamental  of  Electric  Circuit,  fourth  edition  ed.,  Raghothaman Srinivasam,  McGraw-Hill Companies.
Santoso, B, S,  2013, Rancang Bangun Sistem Pengaturan Kecepatan Coolpad  Menggunakan Sistem  Kontrol  Logika  Fuzzy,  http://repo.eepis-its.edu/265/1/7306040014_m.pdf.  diakses 30 juli 2016
Shatomedia, Sensor Suhu LM35, http://shatomedia.com/, diakses 5 juli 2016