Pengaturan Suhu Tungku Peleburan Baja dengan Sensor Thermocouple dan LM35




1. Tujuan [kembali]

  • untuk mengetahui dan memahami sensor thermocouple
  • mengetahui prinsip kerja dari sensor thermocouple
  • dapat mengaplikasikan sensor thermocouple kedalam rangkaian
  • dapat mensimulasikan rangkaian sensor thermocouple
2. Alat dan Bahan [kembali]

    2.1 Alat [kembali]

        a. Voltmeter
        
Voltmeter adalah alat ukur yang digunakan untuk mengukur tegangan listrik dalam sebuah rangkaian.

        b. Power Supply DC
        Power supply adalah  alat listrik yang menyuplai tenaga listrik ke suatu beban listrik. Fungsi utama catu daya adalah untuk mengubah arus listrik dari sumber menjadi tegangan, arus, dan frekuensi yang benar untuk memberi daya pada beban. 

    2.2 Bahan [kembali]

        a. Resistor

Resistor berfungsi untuk menghambat atau membatasi aliran listrik yang mengalir dalam suatu rangkaian elektronika. Cara menghitung nilai dari resistor yaitu dengan melihat warna pita dari resistor tersebut. Umumnya resistor memiliki 4 sampai 6 pita.

          Spesifikasi :
            10k ohm (5 buah)
            100 ohm (1 buah)
            300k ohm (2 buah)
            85k ohm (1 buah)

Klasifikasi resistor :

a. Fixed Resistor  (Nilai resistansi yang tetap)

    1.Carbon Composition Resistor (Resistor Komposisi Karbon) : nilai resistansinya berkisar dari 1Ω sampai 200MΩ dengan daya 1/10W sampai 2W.

     2. Carbon Film Resistor (Resistor Film Karbon) : nilai resistansinya berkisar dari 1Ω sampai 10MΩ dengan daya 1/6W sampai 5W. Dapat bekerja di suhu yang berkisar dari -55°C hingga 155°C.

    3. Metal Film Resistor (Resistor Film Logam) : nilai resistansinya dipengaruhi oleh panjang, lebar  dan ketebalan spiral logam.

b. Variable Resistor (Nilai resistansinya dapat berubah dan diatur)

   1. Potensiometer : nilai resistansinya tertulis di badan Potensiometer dalam bentuk kode angka.

     2. Rheostat : dapat beroperasi pada tegangan dan arus yang tinggi

    3. Preset Resistor (Trimpot) : berfungsi seperti Potensiometer tetapi memiliki ukuran yang lebih kecil dan tidak memiliki Tuas.

c. Thermistor/Thermal Resistor (Nilai resistansinya dapat dipengaruhi oleh suhu)

    1. Thermistor NTC (Negative Temperature Coefficient) : perubahan suhu  berbanding terbalik terhadap perubahan resistansi. 

    2. Thermistor PTC (Positive Temperature Coefficient) : perubahan suhu  berbanding lurus terhadap perubahan resistansi

d. LDR/Light Dependent Resistor (Nilai resistansinya dipengaruhi oleh intensitas cahaya)

Datasheet resistor





    b. Thermocouple
Termokopel (Thermocouple) adalah jenis sensor suhu yang digunakan untuk mendeteksi atau mengukur suhu melalui dua jenis logam konduktor berbeda yang digabung pada ujungnya sehingga menimbulkan efek “Thermo-electric”

Spesifikasi



    c. Op-Amp



Konfigurasi pin op-Amp :


1. Pin1 & Pin5 (Offset N1 & N2) : Pin ini digunakan untuk mengatur tegangan offset jika perlu

2. Pin2 (IN-) : Pin inverting dari Op Amp 

3. Pin3 (IN +) : Pin Non inverting Op Amp

4. Pin4 (Vcc-) : Pin ini terhubung ke ground jika tidak rel negatif

5. Pin6 (Output) :Output daya pin Op-amp

6. Pin7 (Vcc +) : Pin ini terhubung ke + ve rail dari supply tegangan

7. Pin8 (NC) : Tidak ada koneksi

Spesifikasi-Spesifikasi Op Amp :

1. Tegangan offset input. Dalam banyak kasus, tegangan output op amp tidak boleh nol ketika tegangan pada input adalah nol. Tegangan yang harus diterapkan dalam terminal input untuk menggerakkan output ke nol adalah tegangan offset input.

2. Arus offset input. Seperti tegangan offset bisa diperlukan melalui input untuk men-zero-kan tegangan output, sehingga arus jala bisa diperlukan melalui input untuk men-zero-kan tegangan output. Arus yang demikian dijadikan acuan sebagai arus offset input. Ini diambil sebagai perbedaan dua arus input.

3. Arus bias input. Ini adalah rata-rata dari dua arus input yang diperlukan untuk menggerakkan tegangan output ke nol.

4. Slew rate. Jika tegangan diterapkan dengan cepat ke input dari op amp, output akan saturasi ke maksimum. Untuk input step slew rate adalah kecepatan dimana output berubah ke nilai saturasi. Ini khususnya dinyatakan sebagai tegangan per mikrosecond (V/ms).

5. Bandwith frekuensi gain satuan. Respons frekuensi dari op amp khusus disefinisikan dengan bode plot dari gain tegangan open loop dengan frekuensi. Plot seperti ini sangat penting untuk rancangan rangkaian yang berhubungan dengan sinyal a-c. Adalah diluar jangkauan dari tulisan ini untuk menjelaskan detail dari desain seperti ini yang memakai bode plot.

        d. Potensiometer
Potensiometer adalah sebuah jenis resistor yang mengatur sebuah tahanan atau hambatan secara linier atau Komponen resistif tiga kawat yang bertindak sebagai pembagi tegangan yang menghasilkan sinyal output tegangan variabel kontinu yang sebanding dengan posisi fisik wiper di sepanjang trek.

            Bagian-bagian penting dalam komponen potensiometer :

                1. Penyapu atau disebut juga dengan Wiper

                2. Element Resistif

                3. Terminal

Pin Out






Spesifikasi

•      Type: Rotary a.k.a Radio POT

•      Available in different resistance values like 500Ω, 1K, 2K, 5K, 10K, 22K, 47K, 50K, 100K, 220K, 470K, 500K, 1 M. 

•      Power Rating: 0.3W

•      Maximum Input Voltage: 200Vdc

•      Rotational Life: 2000K cycles


        e. Kapasitor
       Kapasitor adalah suatu alat yang dapat menyimpan energi di dalam medan listrik, dengan cara mengumpulkan ketidakseimbangan internal dari muatan listrik.

Struktur Kapasitor :

Kapasitor bersifat menahan arus DC dan melewatkan arus AC. Jika dialiri arus DC maka arus akan diserap oleh kapasitor sehingga mencapai tegangan maksimum power supply (Full Charge), dan karena dihalangi oleh lapisan isolasi yang bersifat non konduktif, arus DC tidak akan pernah tembus mengalir pada kapasitor.Dan ketika kapasitor dialiri arus AC maka lapisan isolasi dapat ditembus oleh perubahan elektron dari sinyal ac dengan resistansi yang sangat kecil bahkan  tidak ada resistansi (tanpa tahanan) dan sering digunakan sebagai kopling pada rangkaian audio.

        f. Dioda Zener 
Diode Zener adalah diode yang memiliki karakteristik menyalurkan arus listrik mengalir ke arah yang berlawanan jika tegangan yang diberikan melampaui batas "tegangan tembus" atau "tegangan Zener"

spesifikasi



        g. Ground

Ground adalah titik kembalinya arus searah atau titik kembalinya sinyal  bolak balik atau titik patokan dari berbagai titik tegangan dan sinyal listrik dalam rangkaian elektronika.

            Komponen Output :
        
        a. LED (Light Emitting Diode)


LED merupakan sebuah komponen elektromagnetik yang dapat memancarkan cahaya monokromatik melalui tegangan maju. LED terbuat dari bahan semikonduktor yang merupakan keluarga dioda. LED dapat memancarkan berbagai warna, tergantung dari bahan semikonduktor yang digunakan.

spesifikasi




3. Dasar Teori [kembali]

    a. Sensor Thermocouple

    


    Termokopel (Thermocouple) adalah jenis sensor suhu yang digunakan untuk mendeteksi atau mengukur suhu melalui dua jenis logam konduktor berbeda yang digabung pada ujungnya sehingga menimbulkan efek “Thermo-electric”. Dimana sebuah logam konduktor yang diberi perbedaan panas secara gradient akan menghasilkan tegangan listrik. Perbedaan Tegangan listrik diantara dua persimpangan (junction) ini dinamakan dengan Efek “Seeback”.

    Kelebihan Termokopel adalah responnya yang cepat terhadap perubahaan suhu dan juga rentang suhu operasionalnya yang luas yaitu berkisar diantara -200˚C hingga 2000˚C. Selain respon yang cepat dan rentang suhu yang luas, Termokopel juga tahan terhadap goncangan/getaran dan mudah digunakan.
   
Besarnya tegangan keluaran pada termokopel ditentukan dengan rumus:
Vout = Vh – Vc
Keterangan :
Vout = tegangan keluaran thermokopel
Vh = tegangan yang diukur pada suhu tinggi
Vc = tegangan referensi

Karakteristik sensor termokopel
Grafik karakteristik sensor thermocouple terhadap tahanan dan temperatur 


Tipe-tipe Thermocouple

  • Termokopel Tipe E

Bahan Logam Konduktor Positif : Nickel-Chromium
Bahan Logam Konduktor Negatif : Constantan
Rentang Suhu : -200˚C – 900˚C

  • Termokopel Tipe J

Bahan Logam Konduktor Positif : Iron (Besi)
Bahan Logam Konduktor Negatif : Constantan
Rentang Suhu : 0˚C – 750˚C

  • Termokopel Tipe K

Bahan Logam Konduktor Positif : Nickel-Chromium
Bahan Logam Konduktor Negatif : Nickel-Aluminium
Rentang Suhu : -200˚C – 1250˚C

  • Termokopel Tipe N

Bahan Logam Konduktor Positif : Nicrosil
Bahan Logam Konduktor Negatif : Nisil
Rentang Suhu : 0˚C – 1250˚C

  • Termokopel Tipe T

Bahan Logam Konduktor Positif : Copper (Tembaga)
Bahan Logam Konduktor Negatif : Constantan
Rentang Suhu : -200˚C – 350˚C

  • Termokopel Tipe U (kompensasi Tipe S dan Tipe R)

Bahan Logam Konduktor Positif : Copper (Tembaga)
Bahan Logam Konduktor Negatif : Copper-Nickel
Rentang Suhu : 0˚C – 1450˚C

Prinsip Kerja Thermocouple

Pada dasarnya Termokopel hanya terdiri dari dua kawat logam konduktor yang berbeda jenis dan digabungkan ujungnya.  Satu jenis logam konduktor yang terdapat pada Termokopel akan berfungsi sebagai referensi dengan suhu konstan (tetap) sedangkan yang satunya lagi sebagai logam konduktor yang mendeteksi suhu panas.



Berdasarkan gambar diatas, ketika kedua persimpangan atau Junction memiliki suhu yang sama, maka beda potensial atau tegangan listrik yang melalui dua persimpangan tersebut adalah “NOL” atau V1 = V2. Akan tetapi, ketika persimpangan yang terhubung dalam rangkaian diberikan suhu panas atau dihubungkan ke obyek pengukuran, maka akan terjadi perbedaan suhu diantara dua persimpangan tersebut yang kemudian menghasilkan tegangan listrik yang nilainya sebanding dengan suhu panas yang diterimanya atau V1 – V2. Tegangan Listrik yang ditimbulkan ini pada umumnya sekitar 1 µV – 70µV pada tiap derajat Celcius. Tegangan tersebut kemudian dikonversikan sesuai dengan tabel referensi yang telah ditetapkan sehingga menghasilkan pengukuran yang dapat dimengerti oleh kita.

Prinsip kerja dari termokopel adalah, adanya perbedaan panas secara gradien  akan menghasilkan tegangan listrik, hal ini disebut sebagai efek termoelektrik. Untuk mengukur perubahan panas ini gabungan dua macam konduktor sekaligus sering dipakai pada ujung benda panas yang diukur. Konduktor tambahan ini kemudian akan mengalami gradiasi suhu, dan mengalami perubahan tegangan secara berkebalikan dengan perbedaan temperatur benda. Menggunakan logam yang berbeda untuk melengkapi sirkuit akan menghasilkan tegangan yang berbeda, meninggalkan perbedaan kecil tegangan memungkinkan kita melakukan pengukuran, yang bertambah sesuai temperatur. Perbedaan ini umumnya berkisar antara 1 hingga 70 microvolt tiap derajad celcius untuk kisaran yang dihasilkan kombinasi logam modern. Beberapa kombinasi menjadi populer sebagai standar industri, dilihat dari biaya, ketersediaanya, kemudahan, titik lebur, kemampuan kimia, stabilitas, dan hasil. Sangat penting diingat bahwa termokopel mengukur perbedaan temperatur di antara 2 titik, bukan temperatur absolut.

Kelebihan dan Kekurangan Thermocouple

Untuk kelebihannya adalah:

  • Mudah dibaca, karena memiliki layar yang tidak mudah keruh dan skala yang jelas
  • Respon cepat untuk setiap adanya perubahan suhu
  • Akurasi yang tepat dalam pengukuran suhu
  • Baik digunakan untuk pengukuran variasi suhu dengan jarak kurang dari 1 cm
  • Termokopel tidak mudah rusak dan tahan lama

Sementara itu, termokopel juga memiliki kekurangan dalam pemakaiannya, yakni:

  • Kalibrasi yang sulit, saat termokopel dinyalakan, suhu yang tertera adalah suhu pada ruangan tersebut
  • Hanya dapat digunakan untuk mengukur perbedaan suhu
  • Termokopel membutuhkan perlengkapan tambahan yang harganya biasanya cukup mahal
        b. Resistor


Resistor memiliki nilai resistansi atau hambatan yang berfungsi untuk menghambat dan mengatur arus listrik yang mengalir dalam rangkaian. Resistor memiliki dua pin untuk mengukur tegangan listrik dan arus listrik, dengan resistansi tertentu yang dapat  menghasilkan tegangan listrik di antara kedua pin. Nilai tegangan terhadap resistansi  berbanding lurus dengan arus yang mengalir. 

Cara menghitung nilai resistor:

Tabel dibawah ini adalah warna-warna yang terdapat di tubuh resistor :


Perhitungan untuk resistor dengan 4 gelang warna :

  • Masukkan angka langsung dari kode warna gelang ke-1 (pertama)

  • Masukkan angka langsung dari kode warna gelang ke-2

  • Masukkan Jumlah nol dari kode warna gelang ke-3 atau pangkatkan angka tersebut dengan 10 (10^n)

  • Gelang ke 4 merupakan toleransi dari nilai resistor tersebut

Perhitungan untuk resistor dengan 5 gelang warna :

  • Masukkan angka langsung dari kode warna gelang ke-1 (pertama)

  • Masukkan angka langsung dari kode warna gelang ke-2

  • Masukkan angka langsung dari kode warna gelang ke-3

  • Masukkan Jumlah nol dari kode warna gelang ke-4 atau pangkatkan angka tersebut dengan 10 (10^n)

  • Gelang ke 5 merupakan toleransi dari nilai resistor tersebut.


    



 


     c. Op-Amp



Operational Amplifier atau lebih dikenal dengan istilah Op-Amp adalah salah satu dari bentuk IC Linear yang berfungsi sebagai penguat sinyal listrik. Sebuah Op-Amp terdiri dari beberapa transistor, dioda, resistor dan kapasitor yang terinterkoneksi dan terintegrasi sehingga memungkinkannya untuk menghasilkan gain (penguatan) yang tinggi pada rentang frekuensi yang luas. Dalam bahasa Indonesia, Op-Amp atau Operational Amplifier sering disebut juga dengan penguat operasional.

Secara umum, Operational Amplifier (Op-Amp) yang ideal memiliki karakteristik sebagai berikut :

  • Penguatan Tegangan Open-loop atau Av = ∞ (tak terhingga)
  • Tegangan Offset Keluaran (Output Offset Voltage) atau Voo = 0 (nol)
  • Impedansi Masukan (Input Impedance) atau Zin= ∞ (tak terhingga)
  • Impedansi Output (Output Impedance ) atau Zout = 0 (nol)
  • Lebar Pita (Bandwidth) atau BW = ∞ (tak terhingga)
  • Karakteristik tidak berubah dengan suhu


Inverting Amplifier



Non Inverting


Komparator



Adder



        d. Potensiometer


Pada dasarnya bagian-bagian penting dalam Komponen Potensiometer adalah :


1.        Penyapu atau disebut juga dengan Wiper

2.        Element Resistif

3.        Terminal


Jenis-jenis Potensiometer


1.    Potensiometer Slider, yaitu Potensiometer yang nilai resistansinya dapat diatur dengan cara menggeserkan Wiper-nya dari kiri ke kanan atau dari bawah ke atas sesuai dengan pemasangannya. Biasanya menggunakan Ibu Jari untuk menggeser wiper-nya.

2.     Potensiometer Rotary, yaitu Potensiometer yang nilai resistansinya dapat diatur dengan cara memutarkan Wiper-nya sepanjang lintasan yang melingkar. Biasanya menggunakan Ibu Jari untuk memutar wiper tersebut. Oleh karena itu, Potensiometer Rotary sering disebut juga dengan Thumbwheel Potentiometer.

3.  Potensiometer Trimmer, yaitu Potensiometer yang bentuknya kecil dan harus menggunakan alat khusus seperti Obeng (screwdriver) untuk memutarnya. Potensiometer Trimmer ini biasanya dipasangkan di PCB dan jarang dilakukan pengaturannya. 


Fungsi-fungsi Potensiometer


1.      Sebagai pengatur Volume pada berbagai peralatan Audio/Video seperti Amplifier, Tape Mobil, DVD Player.

2.        Sebagai Pengatur Tegangan pada Rangkaian Power Supply

3.        Sebagai Pembagi Tegangan

4.        Aplikasi Switch TRIAC

5.        Digunakan sebagai Joystick pada Tranduser

6.     Sebagai Pengendali Level Sinyal


 

        e. Ground


Ground adalah titik yang dianggap sebagai titik kembalinya arus listrik arus searah atau titik kembalinya sinyal bolak balik atau titik patokan (referensi) dari berbagai titik tegangan dan sinyal listrik di dalam rangkaian elektronika.

 

    Kegunaan Ground

1.        Titik kembali nya arus atau sinyal listrik

2.        Pelindung terhadap gelombang elektromagnetik dari udara sekitar

3.        Pengaman setrum jika ada kerusakan (ground sesungguhnya)

4.        Titik patokan (referensi) tegangan atau sinyal dari berbagai titik di rangkaian.

5.        Menghilangkan dengung (hum) pada penguat audio (amplifier)

6.        Mengurangi Noise pada penguat audio (amplifier)

7.     Pada kendaraan (mobil atau motor) mengurangi kebutuhan kabel listrik, karena menjadikan body motor atau mobil sebagai pengganti kabel negatif.

8.        dll.

        
        f. Sensor LM35
 Sensor suhu LM35 adalah komponen elektronika yang memiliki fungsi mengubah besaran suhu menjadi besaran listrik dalam bentuk tegangan. LM35 memiliki keakuratan tinggi dan kemudahan perancangan jika dibandingkan dengan sensor suhu yan lain. LM35  mempunyai keluaran impedansi yang rendah dan linieritas yang tinggi sehingga dapat dengan mudah dihubungkan dengan rangkaian kendali khusus serta tidak memerlukan penyetelan lanjutan. Sensor suhu LM35 pada dasarnya mimiliki 3 pin yang berfungsi sebagai sumber supply tegangan DC +5 volt, sebagai pin output hasil penginderaan dalam bentuk perubahan tegangan DC pada Vout dan pin untuk Ground.

Karakteristik Sensor LM35:
a. Memiliki sensitivitas suhu, dengan faktor skala linier antara tegangan dan suhu 10 mVolt/ºC, sehingga dapat dikalibrasi langsung dalam celcius.
      b. Memiliki ketepatan atau akurasi kalibrasi yaitu 0,5ºC pada suhu 25 ºC  
      c.  Memiliki jangkauan maksimal operasi suhu antara -55 ºC sampai +150 ºC.
      d  Bekerja pada tegangan 4 sampai 30 volt.
      e. Memiliki arus rendah yaitu kurang dari 60 µA.
      f.   Memiliki pemanasan sendiri yang rendah (low-heating) yaitu kurang dari 0,1 ºC pada udara diam.
      g.  Memiliki impedansi keluaran yang rendah yaitu 0,1 W untuk beban 1 mA.
      h. Memiliki ketidaklinieran hanya sekitar ± ¼ ºC.




Keistimewaan dari IC LM 35 adalah : ·
1. Kalibrasi dalam satuan derajat celcius. ·
2. Lineritas +10 mV/ ºC. ·
3. Akurasi 0,5 ºC pada suhu ruang. ·
4. Range +2 ºC – 150 ºC. ·
5. Dioperasikan pada catu daya 4 V – 30 V. ·
6. Arus yang mengalir kurang dari 60 μA



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
Tiap perubahan 1®C akan menghasilkan perubahan tegangan output sebesar 10mV

        g. LED

LED merupakan sebuah komponen yang menghasilkan cahaya monokromatik ketika diberi tegangan. LED terbuat dari semikonduktor dan  perbedaan warna yang dihasilkan disebabkan perbedaan bahan semikonduktor yang  digunakan. 

LED merupakan keluarga dari Dioda yang terbuat dari Semikonduktor. Cara kerjanya pun hampir sama dengan Dioda yang memiliki dua kutub yaitu kutub Positif (P) dan Kutub Negatif (N). LED hanya akan memancarkan cahaya apabila dialiri tegangan maju (bias forward) dari Anoda menuju ke Katoda.

LED terdiri dari sebuah chip semikonduktor yang di doping sehingga menciptakan junction P dan N. Yang dimaksud dengan proses doping dalam semikonduktor adalah proses untuk menambahkan ketidakmurnian (impurity) pada semikonduktor yang murni sehingga menghasilkan karakteristik kelistrikan yang diinginkan. Ketika LED dialiri tegangan maju atau bias forward yaitu dari Anoda (P) menuju ke Katoda (K), Kelebihan Elektron pada N-Type material akan berpindah ke wilayah yang kelebihan Hole (lubang) yaitu wilayah yang bermuatan positif (P-Type material). Saat Elektron berjumpa dengan Hole akan melepaskan photon dan memancarkan cahaya monokromatik (satu warna).


4. Percobaan [kembali]

    4.1 Prosedur Percobaan [kembali]

        1. Buka aplikasi Proteus
        2. Pilih komponen yang dibutuhkan, pada rangkaian ini alat dan bahan yang dibutuhkan yaitu resistor, diode, potensiometer, ground, sensor thermocouple, sensor lm35, op-amp, led, voltmeter dan lai-lain.
        3. Rangkai setiap komponen menjadi rangkaian yang diinginkan
        4. Ubah spesifikasi komponen sesuai kebutuhan
        5. Jalankan simulasi rangkaian    

    4.2 Rangkaian Simulasi [kembali]


        a. Rangkaian





        b. Prinsip Kerja

Prinsip Kerja rangkaian :

    Suhu diukur oleh thermocouple, perbedaan jenis metal pada thermocouple menimbulkan adanya beda potensial pada ujung thermocouple. Ujung negatif thermocouple dihubungkan ke pin negatif op-amp, ujung positif thermocouple dihubungkan dengan pin positif op-amp. Tegangan dari thermocouple di inputkan ke op-amp dengan penguatan 500 kali penguatan. Output op-amp berupa tegangan yang sudah mengalami penguatan yang diukur oleh voltmeter. Semakin tinggi suhu yang diukur thermocouple maka semakin besar pula tegangannya. Begitu pula sebaliknya, semakin rendah suhu yang diukur thermocouple maka semakin rendah tegamgan yang terukur. Titik leleh pada besi sekitar 1300 derajat celcius. Saat suhu pada mesin peleleh besi melebihi titik leleh besi, maka output dari thermocouple setelah dikuatkan mampu menghidupkan lampu pertanda. Arus yang mengalir dari op-amp U1 akan diteruskan ke sensor LM35 dan sensor akan menunjukan suhu saat terjadi peleburan. 


        Pada dasarnya Termokopel hanya terdiri dari dua kawat logam konduktor yang berbeda jenis dan digabungkan ujungnya. Satu jenis logam konduktor yang terdapat pada Termokopel akan berfungsi sebagai referensi dengan suhu konstan (tetap) sedangkan yang satunya lagi sebagai logam konduktor yang mendeteksi suhu panas.

Gambar 13.prinsip kerja thermocouple

     Rangkaian pengkondisi sinyal berfungsi untuk mengolah sinyal dari transduser termokopel berupa tegangan yang cukup kecil menjadi tegangan yang lebih besar, sehingga output dari rangkaian ini dapat dibaca oleh untai Analog Digital Converter (ADC).
Rangkaian signal conditioning terbagi dalam 3 blok fungsi:
a) Low pass Filter
    Termokopel yang terlalu panjang bisa menangkap sinyal liar layaknya sebuah antenna, karena output dari termokopel merupakan sinyal berfrekuensi rendah, perlu dipasang sebuah filter untuk menghilangkan sinyal frekuensi tinggi yang tidak lain adalah noise. R4, R5, C1, dan C2 adalah komponen penyusun low pass filter yang memiliki frekuensi cut off sekitar 3Hz. Diode zener D1 dan D3 digunakan untuk membatasi input yang masuk ke rangkaian. Resistor pull up 1MΩ berfungsi sebagai pengaman pada saat termokopel putus / tidak terhubung, karena saat termokopel tidak terhubung input rangkaian signal conditioning menjadi besar sehingga pemanas tidak akan menyala bila alat ini digunakan sebagai pengendali suhu.
b) Penguat tingkat I
    Penguat Tingkat I adalah rangkaian non Inverting OP-AMP menggunakan IC OP 07. Kami memilih penguat jenis non inverting dengan pertimbangan penguat non Inverting memiliki impedansi masukan yang sangat tinggi dan impedansi keluaran yang rendah, selain itu sinyal input dari termokopel sebanding dengan kenaikan suhu. Didalam rangkaian ini terdapat 2 buah potensiometer. R3 sebagai Zero adjustment, berfungsi untuk mengatur besar kecilnya tegangan offset keluaran. Tegangan offset adalah tegangan yang timbul pada keluaran saat nilai inputannya nol. Tegangan ini digunakan untuk menentukan suhu terendah yang bisa dibaca alat ukur ini. R10 sebagai Gain Adjustment, berfungsi untuk mengatur besar penguatan pada tingkat ini, dengan menganggap tegangan offset = 0V, besar penguatannya adalah seperti berikut:
c) Penguat tingkat II
     Penguat tingkat II juga menggunakan penguat Non Inverting sama seperti menguat tingkat I. Op Amp yang digunakan adalah LF 353.


4.3 Video Simulasi [kembali]




5. Download File [kembali]



Tidak ada komentar:

Posting Komentar

BAHAN PRESENTASI UNTUK MATA KULIAH SISTEM DIGITAL TAHUN AJARAN SEMESTER GENAP 2020-2021 SISTEM DIGITAL B OLEH Tasya Rahmatika Nadrah 1910952...