Jumat, 22 April 2022
Pengkondisi Suhu Ruangan
1. Tujuan [Kembali]
- Untuk memenuhi tugas elektronika
- Untuk mengetahui penerapan dari OP-AMP comparator non-inverting dengan vref -
- pengaplikasian OP-AMP comparator non-inverting dengan Vref=- pada rangkaian pengondisi suhu ruangan menggunakan sensor LM35
2. Alat dan Bahan [Kembali]
1) Alat
- Generator
Fungsi:
sebagai power supply, untuk mengubah energi mekanik menjadi energi listrik DC
Spesifikasi:
| Rating Application Table | ||||||||
| Model | Standby Rating | Prime Rating | Continuous Rating | Data Sheets | ||||
60 Hz kW (kVA) | 50 Hz kW (kVA) | 60 Hz kW (kVA) | 50 Hz kW (kVA) | 60 Hz kW (kVA) | 50 Hz kW (kVA) | 60 Hz | 50 Hz | |
| DQKB | 1750 (2188) | 1500 (1875) | 1600 (2000) | 1350 (1688) | 1450 (1813) | 1200 (1500) | D-3220/3224 | D-3221 |
| DQKC | 2000 (2500) | 1650 (2063) | 1825 (2281) | 1500 (1875) | 1600 (2000) | 1200 (1500) | D-3222/3225 | D-3223 |
| DQKD | Not Rated | 1800 (2250) | Not Rated | 1600 (2000) | Not Rated | 1320 (1650) | Not Rated | D-3250 |
| DQKH | 2250 (2813) | 2000 (2500) | Not Rated | Not Rated | Not Rated | Not Rated | D-3235 | D-3236 |
2) Bahan
- Resistor
Gambar 1
Specifications | |
Resistance (Ohms) | 1K |
Power (Watts) | 0.25W, 1/4W |
Tolerance | ±5% |
Packaging | Bulk |
Composition | Carbon Film |
Temperature Coefficient | 350ppm/°C |
Lead Free Status | Lead Free |
RoHS Status | RoHS Compliant |
Fungsi: Sebagai penghambat arus listrik
- Transistor
konfigurasi pin :
- pin 1 adalah Kolektor
- pin 2 adalah basis
- pin 3 adalah emitter
seperti yang kita ketahui masing-masing kaki atau pin tersebut memiliki fungsi berbeda jadi tidak boleh tertukar atau terbalik karena jika tertukar bisa saja menyebabkan short atau rangkaian tidak akan bekerja secara optimal.
Datasheet Transistor BC547
- Jenis : NPN
- Tipe : BC547
- Kemasan Paket : TO-92
- Nilai Penguatan ( hfe) : Max. 800
- Arus Kolektor (Ic) : Max. 0,1A
- Tegangan Emitor / emitter – Basis (VEB) : 6V
- Tegangan Kolektor - Emitor / emitter – (VcB) : Max. 50V
- Tegangan Kolektor – Basis (VcB) : Max. 50V
- Disisipasi Kolektor : 0,5W
- Frekuensi Transisi : 300MHz
- Nilai Noise : - dB
- Suhu Kerja : Max. 150°C
- OP-AMP
Gambar 2
Fungsi: sebagai penguat sinyal
Konfigurasi pin :
- Pin1 (Offset Null 1): Pin ini digunakan untuk menghilangkan tegangan offset & keseimbangan tegangan input daya.
- Pin2 (Inverting input daya): Pembalikan sinyal input
- Pin3 (Non-Inverting input daya): Input sinyal non-pembalik
- Pin4 (VEE): GND (-Ve Supply input daya)
- Pin5 (Offset Null 2): Pin ini digunakan untuk menghilangkan tegangan offset & keseimbangan tegangan input daya.
- Pin6 (Output): output daya dari Op-amp
- Pin7 (VCC): + Input Supply
- Pin8 (NC): Tidak ditautkan
Spesifikasi:
- Supply tegangan ± 18V
- Diferensial tegangan input daya: ± 30V
- Kisaran supply input daya adalah ± 15V
- Timbal suhu 260℃
- Suhu persimpangan adalah 115℃
- Tegangan Offset input daya adalah 5mV
- Pemborosan daya adalah 670mW
- KOMPONEN INPUT (LM35)
.png)
Fungsi : mendeteksi suhu ruangan dengan output sebesar 10mV/celcius
Spesifikasi IC LM 35
Berikut spesifikasi IC LM 35
- Sensitivitas suhu linier sebesar 10mV/C
- Jangkauan maksimal suhu yang diukur antara -55 hingga 150 C.
- Daerah kerja tegangan 4 hingga 30volt.
- Arus kurang dari 60uA.
- Ketidak linier-an kurang lebih 1/4 C.
- KOMPONEN OUTPUT (LED)
Fungsi: Sebagai indikator
Nilai tegangan maksimal LED berdasarkan warna
Infra merah : 1,6 V.
Merah : 1,8 V – 2,1 V
Oranye : 2,2 V.
Kuning : 2,4 V.
Hijau : 2,6 V.
Biru : 3,0 V – 3,5 V.
Putih : 3,0 – 3,6 V.
Ultraviolet : 3,5 V.
Infra merah : 1,6 V.
Merah : 1,8 V – 2,1 V
Oranye : 2,2 V.
Kuning : 2,4 V.
Hijau : 2,6 V.
Biru : 3,0 V – 3,5 V.
Putih : 3,0 – 3,6 V.
Ultraviolet : 3,5 V.
- KOMPONEN LAIN
- Motor DC
Motor DC memiliki 3 bagian utama untuk berputar antara lain:
- Current elektromagnet atau biasa disebut dinamo. Dinamo silinder terhubung ke as untuk menggerakkan beban. Untuk kasus motor DC kecil kutub utara dan selatan berganti lokasi saat dinamo berputar.
- Kutub medan. Terbagi menjadi dua yaitu kutub utara dan kutub selatan.
- Commutator. Fungsi komponen ini untuk mentransmisikan arus antara dinamo dan sumber daya.
Fungsi: mengubah energi listrik menjadi energi kinetik atau gerakan(motion).
- GROUND
3. Dasar Teori [Kembali]
- Resistor
- Transistor
Teori Transistor
Termasuk dalam komponen semikonduktor aktif adalah transistor, Transistor sebenarnya kepanjangan dari Transfer dan Varistor. Mengenal karakteristiknya transistor terbagi dua kategori ialah Bipolar Junction Transistor (BJT) dan Unipolar Transistor. Kerja transistor pada dasarnya difungsikan sebagai saklar elektronik (Switching) dan penguat sinyal (Amplifier).
Sekitar tahun 1947an, Tiga orang ilmuwan fisika asal Amerika yaitu William Shockley beserta rekannya John Barden, dan W. H Brattain yang tergabung sebagai peneliti pada sebuah laboratorium milik perusahaan AT&T Bell, merekalah yang berhasil pertama kali menemukan Transistor.
Transistor adalah nama yang diberikan oleh ilmuwan John Robinson karena sifat kerjanya komponen ini yang dapat menghantarkan energi dengan kekuatan daya hantar dapat ditentukan dengan cara mengatur nilai tahanan pada bias pengontrolnya. Pernyataan ini sesuai dengan kepanjangan kata dari transistor yaitu Transfer (Pemindahan) dan Varistor (Variable Resistor).
Dan sekitar tahun 1958an, komponen transistor mulai digunakan pada rangkaian elektronik dalam projek-projek penelitian para ilmuwan tersebut.
Transistor adalah nama yang diberikan oleh ilmuwan John Robinson karena sifat kerjanya komponen ini yang dapat menghantarkan energi dengan kekuatan daya hantar dapat ditentukan dengan cara mengatur nilai tahanan pada bias pengontrolnya. Pernyataan ini sesuai dengan kepanjangan kata dari transistor yaitu Transfer (Pemindahan) dan Varistor (Variable Resistor).
Dan sekitar tahun 1958an, komponen transistor mulai digunakan pada rangkaian elektronik dalam projek-projek penelitian para ilmuwan tersebut.
Simbol Transistor
Karakteristik Transistor
 |
| Karakteristik Transistor |
- Op-Amp (Operational Amplifier)
Penguat operasional (Operational Amplifier) atau yang biasa disebut dengan op-amp, merupakan penguat elektronika yang banyak digunakan untuk membuat rangkaian detektor, komparator, penguat audio, video, pembangkit sinyal, multivibrator, filter, ADC, DAC, rangkaian penggerak dan berbagai macam rangkaian analog lainnya. Op-amp pada umumnya tersedia dalam bentuk rangkaian terpadu yang memiliki karakteristik mendekati karakteristik penguat operasional ideal tanpa perlu memperhatikan apa yang terdapat di dalamnya. Ada tiga karakteristik utama op-amp ideal, yaitu;
1. Gain sangat besar (AOL >>).
Penguatan open loop adalah sangat besar karena feedback-nya tidak ada atau RF = tak terhingga.
2. Impedansi input sangat besar (Zi >>).
Impedansi input adalah sangat besar sehingga arus input ke rangkaian dalam op-amp sangat kecil sehingga tegangan input sepenuhnya dapat dikuatkan.
3. Impedansi output sangat kecil (Zo <<).
Impedansi output adalah sangat kecil sehingga tegangan output stabil karena tahanan beban lebih besar yang diparalelkan dengan Zo <<.
Adapun simbol op-amp adalah seperti pada gambar 64
Gambar 7
dimana,
V1 adalah tegangan masukan dari kaki non inverting
V2 adalah tegangan masukan dari kaki inverting
Vo adalah tegangan keluaran
sehingga
.png)
Adapun tegangan output maksimum yang dapat dihasilkan adalah :
1.png)
dibawah tegangan sumber +-Vs = +-Vsat
Tegangan output maksimum secara praktis dihasilkan sekitar 2 Volt dibawah tegangan sumber ±Vs dan disebut juga sebesar tegangan saturasi ±Vsat . Gambar 65 memperlihatkan kurva karakteristik hubungan Vi terhadap Vo untuk rangkaian op-amp dengan tegangan input dihubungkan ke kaki input non inverting (+) dan tegangan 0 Volt (di ground) ke kaki input inverting (-). Sesuai dengan nama input op-amp yaitu apabila input dimasukkan ke kaki non inverting (+) yang artinya tidak membalik maka tegangan output yang dihasilkan adalah sefasa dengan tegangan input. Seperti terlihat pada gambar 1 yaitu saat input Vi bertegangan positif maka output yang dihasilkan juga bertegangan positif dan sebaliknya
.png)
Gambar8 Rangkaian op-amp dengan kurva karakteristik I-O
- Komparator non inverting dengan Vref -
Rangkaian komparator non inverting dengan tegangan input Vi berupa gelombang segitiga dan tegangan referensi Vref ¹ 0 Volt baik positif maupun negatif adalah seperti gambar 9
.png)
Gambar 9 Rangkaian komparator non inverting
Untuk menghitung berapa tegangan ambang VUT atau VLT maka lakukan pemisalan kondisi tegangan output VO sama dengan +Vsat atau –Vsat.
Misalkan tegangan output VO = +Vsat seperti gambar 101 maka dapat dihitung tegangan ambang atas VLT
%20+.png)
Gambar 10 Rangkaian komparator non inverting saat VO = +Vsat
%20-.png)
Gambar 11 Rangkaian komparator non inverting saat V0= -Vsat
Bentuk gelombang tegangan output VO dengan Vref - adalah seperti pada gambar 12 dan karakteristik I-O seperti pada gambar 13
.png)
Gambar 12 Bentuk gelombang tegangan output dengan Vref = bertegangan negatif
.png)
Gambar 13 Kurva karakteristik I-O dengan Vref = bertegangan negatif
Sehingga:
.png)
- Sensor Suhu LM35
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.
.png)
IC LM 35 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, IC LM35 penggunaannya sangat mudah, difungsikan sebagai kontrol dari indicator tampilan catu daya terbelah. IC LM 35 dapat dialiri arus 60 μ A dari supplay sehingga panas yang ditimbulkan sendiri sangat rendah kurang dari 0 ° C di dalam suhu ruangan.
Untuk mendeteksi suhu digunakan sebuah sensor suhu LM35 yang dapat dikalibrasikan langsung dalam C (celcius), LM35 ini difungsikan sebagai basic temperature sensor.
Adapun keistimewaan dari IC LM 35 adalah :
· Kalibrasi dalam satuan derajat celcius.
· Lineritas +10 mV/ º C.
· Akurasi 0,5 º C pada suhu ruang.
· Range +2 º C – 150 º C.
· Dioperasikan pada catu daya 4 V – 30 V.
· Arus yang mengalir kurang dari 60 μA
Pada rangkaian pengkondisi suhu ruangan ini, digunakan sensor LM 35, dimana nantinya akan menyala secara otomatis saat mendeteksi suhu ruangan telah mencapai suhu ≥ 300 , dan penghangat akan menyala secara otomatis saat mendeteksi suhu ruangan < 160.
4. Prinsip Kerja [Kembali]
Prinsip kerjanya yaitu, Output dari komponen lm35 memiliki satuan tegangan 10 milivolt(mv), output ini kemuadian di sambungkan dengan penguat lm741 non-inverting sebesar 10 kali, jadi misalkan output dari lm35 sebesar 10mv maka output dari penguatan sebesar 100mv. Output ini kemudian disambungkan dengan penguat komparator op-amp dilanjutkan dengan motor pendingin dan penghangat, masing-masing op amp pada tiap-tiap motor di beri tegangan dc yang berbeda, pada motor pendingin di beri tegangan sebesar 3v dan penghangat 1,6v. saat masukan pada komparator pendingin besar dari 3v maka, motor pendingin akan aktif, dan saat masukan pada komparator penghangat kurang dari 1,6v maka motor pengahangat akan aktif.
Pada rangkaian pengkondisi suhu ruangan ini, digunakan sensor LM 35, dimana nantinya pendingin akan menyala secara otomatis saat mendeteksi suhu ruangan telah mencapai suhu ≥ 300 , dan penghangat akan menyala secara otomatis saat mendeteksi suhu ruangan < 160.
Saat suhu ruangan sebesar < 160C maka tegangan output oleh sensor LM35 akan mengalami penguatan sebesar 10x oleh op amp non inverting amplifier. maka arus akan masuk ke dalam komparator inverting karena Vin < Vref (prinsip kerja komnparator inverting). kemudian arus melalui resistor 100ohm dan ke kaki basis transistor, lalu keluar ke kaki emitter dan menuju Motor dan LED (sebagai indikator), lalu penghangat akan menyala. dan arus berakhir di ground.
Saat suhu ruang sebesar ≥ 300C maka tegangan ouput oleh sensor LM35akan mengalami penguatan sebesar 10x oleh op amp non inverting amplifier. maka arus akan masuk ke dalam komparator non inverting karena Vin > Vref (prinsip kerja komparator non inverting).kemudian arus melalui resistor 100ohm dan ke kaki basis transistor, lalu keluar ke kaki emitter dan menuju Motor dan LED (sebagai indikator), lalu pendingin menyala, dan arus berakhir di ground.
.png)
