PENGENALAN SENSOR SUHU MENGGUNAKAN LM35DZ DAN THERM200

Muhammad Ihsan1, Choliq Komarudin K2, Riandy Surya Irawan3, Diah Prabhandhari4, Helena Novitasari Lasol5

Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan, Institut Pertanian Bogor, Jln. Kamper Kampus IPB, Dramaga, Bogor, 16680

Email: ihsansitepu@gmail.com1, choliq_ps@yahoo.com2, ndie_paulwakerz@yahoo.co.id3, diah.prabhandhari@gmail.com4, helena.lasol@yahoo.com5

Abstract: Room temperature testing is using temperature sensor. From that, it could be concluded that the LM35 and THERM200 sensor is the temperature sensor that could be used to measure the temperature of room and soil which have certain specifications. The accuracy value of LM35 and THERM200 are 0.5ºC. LM35 has the measurement range from -55ºC till +150ºC, meanwhile THERM200 is from -40ºC till 80ºC. The value that read on LM35 and THERM200 temperature sensor can be shown on monitor with using program that has been made on Arduino-0023 software. that program consists of some commands to declare the variables, looping function, saving value to variable, unit conversion, and print the variable value.Keywords: Arduino-0023, LM35, Temperature Sensor, THERM200,

PENDAHULUANPenggunaan mikrokontroller sangat luas, tidak hanya untuk akusisi data

melainkan juga untuk pengendalian di pabrik-pabrik, kebutuhan peralatan kantor, peralatan rumah tangga, automobile, dan sebagainya. Hal ini disebabkan mikrokontroller merupakan sistem mikroprosesor, yang didalamnya terdapat CPU, ROM, RAM dan IO, yang telah terpadu pada satu keeping. Selain itu komponennya yang murah dan mudah didapatkan di pasaran (Irwan, 2011). Mikrokontroller seperti mikrokontroler Arduino Uno dapat diaplikasikan untuk pembacaan suhu ruangan yang dikombinasikan dengan sensor suhu.

Sensor adalah sebuah piranti yang dapat mengubah besaran suhu menjadi besaran tegangan. Jadi, sensor suhu adalah suatu piranti yang dapat mengubah besaran suhu menjadi besaran tegangan, gerakan, atau resistansi (Riyadi, 2011). Pengambilan aplikasi tentang suhu ini didasarkan pada besarnya pengaruh suhu yang tidak hanya sebagai noise pada dunia elektronika tetapi juga berpengaruh pada dunia kesehatan, seperti inkubator bayi dan pembunuhan bakteri E.coli pada suhu 37oC, hasil kualitas produksi, seperti hasil perkebunan, pertanian, dan peternakan, serta sistem keamanan gedung. Mengamati aplikasi suhu umumnya berada dalam ruangan, maka suhu yang akan diamati itu ditempatkan berada dalam sebuah ruangan yang hampir tertutup, sehingga hanya membutuhkan sedikit modifikasi untuk diterapkan pada aplikasinya. Jadi, tujuan praktikum kali ini adalah untuk mengenal berbagai macam tipe sensor suhu, mengetahui spesifikasi sensor suhu, dan membuat program Arduino untik membaca output sensor suhu.

METODE PRAKTIKUMPraktikum Pengenalan Sensor Suhu dilakukan di Laboratorium Struktur

Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan. Alat yang digunakan pada praktikum,

yaitu sensor suhu tipe LM35, mikrokontroller (Arduino Uno), laptop, termometer, dan kabel USB.

Langkah pertama praktikum yang telah dilakukan adalah mikrokontroller Arduino Uno disiapkan. Arduino Uno adalah sebuah board mikrokontroler yang didasarkan pada ATmega328. Setelah itu, USB dihubungkan ke dalam port USB laptop, dengan tujuan untuk komunikasi serial dengan laptop dan memberikan daya pada Arduino Uno agar tetap bekerja. Karena software Arduino sudah diinstal, jadi program tersebut dapat langsung digunakan.

Langkah kedua adalah kabel sensor suhu bertipe LM35 disiapkan. Sensor suhu LM35 berfungsi untuk mengetahui temperatur suatu objek atau ruangan dalam bentuk besaran elektrik. Selanjutnya, pin catu daya (5V, A0, dan ground) sensor dikoneksikan dengan pin catu daya (5V, A0, dan ground) pada Arduino Uno. Agar output sensor suhu program yang dikeluarkan benar, masing-masing pin catu daya dikonesikan dengan benar, seperti pada gambar 1 di lampiran.

Langkah ketiga adalah kode program diketik. Karena nilai output sensor yang dikeluarkan harus dalam nilai Celcius, maka persamaan pengkonversian di ketik pada kode program tersebut. Kode program dan pengkonversian °C dapat dilihat pada gambar 2 di lampiran. Setelah di ketik, kode program tersebut dikompilasi dengan cara menu compile dipilih. Kemudian, menu upload dipilih agar output yang dikeluarkan dari program tersebut muncul seperti pada gambar 3 di lampiran.

Terakhir, suhu ruangan tersebut dibandingkan dengan termometer dan sensor suhu bertipe LM35 serta suhu ruangan tersebut dibandingkan dengan termometer dan sensor suhu bertipe THERM200. Kemudian, pembacaan termometer dan sensor suhu dilakukan secara bersamaan selama 10 detik sekali dan 10 kali percobaan. Pembandingan tersebut bertujuan mengetahui apakah output yang dikeluarkan oleh sensor suhu dan termometer sama atau tidak.

Untuk mendapatkan nilai output sensor LM35 digunakan rumus

Nilaicelcius = SensorValue*(5/1024)*100………………..(1)

Untuk mendapatkan nilai output sensor THERM200 digunakan rumus

Nilaicelcius = (SensorValue*5/1024*41.67)-40…………..(2)

HASIL DAN PEMBAHASAN Praktikum pengenalan sensor suhu ini menggunakan dua tipe sensor suhu yang berasal dari jenis Integrated Circuit Temperature Sensor, yaitu sensor suhu bertipe LM35 dan THERM200. Sensor suhu tersebut dirangkaikan pada Arduino Uno untuk dikoneksikan ke laptop, sehingga software Arduino Uno dapat mengeluarkan output sensor suhu.

Sensor suhu LM35 adalah komponen elektronika yang memiliki fungsi untuk mengubah besaran suhu menjadi besaran listrik dalam bentuk tegangan. 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 (Riyadi, 2011). LM35 memiliki sensitivitas suhu dengan faktor skala linier antara tegangan dan suhu 10 m Volt/0C, sehingga dapat dikalibrasi langsung dalam celcius. Juga memiliki ketepatan atau akurasi kalibrasi yaitu 0,5oC pada suhu 15oC, memiliki jangkauan maksimal operasi suhu antara -55oC sampai +150 oC dan bekerja pada tegangan 4 sampai 30 volt.

Sensor suhu tipe THERM200 adalah pemeriksa suhu tanah yang memiliki rentang suhu dari -40°C sampai 85°C. THERM200 juga memiliki resolusi. 0.125°C dan akurasi sebesar ±0,50C. Sensor ini memiliki 3 kawat yang sederhana, yaitu ground, listrik, dan output, serta didukung dari 3.3V sampai 20VDC, dan output tegangan 0 ke 3V. Dimana 0 mewakili -40°C dan 3V mewakili 85°C. Pemeriksaan dapat dikuburkan atau dimasukkan ke dalam pot. Program yang dibuat dengan menggunakan software arduino-0023 berfungsi untuk membaca nilai yang terbaca oleh sensor suhu LM35 dan TERM200 yang dihubungkan dengan mikrokontroller arduino. Program yang digunakan untuk membaca suhu dari kedua sensor tersebut menggunakan persamaan yang berbeda. Program untuk membaca nilai suhu pada sensor suhu LM35 menggunakan persamaan (1), sedangkan program untuk membaca nilai suhu pada sensor suhu TERM200 menggunakan persamaan (2). Perbedaan penggunaan persamaan ini disebabkan oleh cara yang digunakan untuk mengkonversi satuan bit ke Celcius dari kedua sensor suhu tersebut berbeda.

Program untuk membaca sensor suhu LM35 terdiri dari 13 baris. Baris pertama merupakan deklarasi variabel sensorPin bertipe integer yang berguna untuk menyimpan data yang dibaca dari pin A0. Baris kedua merupakan deklarasi variabel sensorValue dan nilaicelcius sebagai variabel bertipe float atau bilangan desimal. Baris ketiga sampai kelima merupakan perintah inisiasi program. Baris keenam berfungsi untuk menjalankan fungsi loop pada program, sehingga program dapat membaca nilai pada sensor suhu secara terus-menerus. Baris ketujuh berfungsi untuk menyimpan nilai yang terbaca pada sensor ke variabel sensorValue, kemudian baris kedelapan berfungsi untuk mengkonversi nilai yang dibaca pada sensor ke satuan celcius dengan menggunakan persamaan (1) . Baris kesepuluh berfungsi untuk mencetak atau menampilkan nilai yang disimpan pada variabel nilaicelcius. Baris keduabelas dan ketigabelas berfungsi untuk memberi jeda selama 10 detik sebelum eksekusi perintah selanjutnya. Program untuk membaca sensor suhu TERM200 terdiri dari 13 baris. Baris pertama sampai baris ketujuh memiliki fungsi yang sama dengan program untuk membaca nilai pada sensor suhu LM35. Baris ketujuh berfungsi untuk menyimpan nilai yang terbaca pada sensor ke variabel sensorValue, kemudian baris kedelapan berfungsi untuk mengkonversi nilai yang dibaca pada sensor ke satuan celcius dengan menggunakan persamaan (2). Baris kesepuluh berfungsi untuk mencetak atau menampilkan nilai yang disimpan pada variabel nilaicelcius. Baris keduabelas dan ketigabelas berfungsi untuk memberi jeda selama 10 detik sebelum eksekusi perintah selanjutnya.

Pembacaan suhu dengan menggunakan sensor belum tentu memberikan hasil yang tepat dan akurat, oleh karena itu perlu dilakukan perbandingan pengukuran suhu menggunakan termometer. Pengukuran suhu menggunakan sensor suhu dan termometer menghasilkan data seperti di bawah ini.

Tabel 1. Hasil Pengukuran Suhu Menggunakan Sensor Suhu LM35, TERM200, dan Termometer

t (s)T ruangan (°C)

LM35 Termometer TERM200 Termometer10 30,762 28,5 34,67 28,820 30,762 28,5 34,47 28,830 30,762 28,2 34,88 28,440 30,762 28,2 35,28 28,550 30,762 28,2 34,88 28,460 30,762 28,2 35,49 28,370 30,762 28,2 34,88 28,280 30,762 28,2 34,88 28,290 31,25 28,1 35,49 28,2100 30,762 28,1 35,08 28,3

Rataan

30,81 28.24 35.00 28.41

Berdasarkan hasil pengukuran dengan menggunakan sensor suhu LM35 dan TERM200, serta termometer tersebut, dapat diketahui bahwa hasil pengukuran menggunakan sensor suhu berbeda dengan termometer. Sensor LM35 yang berfungsi untuk mengukur suhu ruangan, memberikan hasil pengukuran rata-rata sebesar 30,81 °C, sedangkan pengukuran dengan termometer memberikan nilai sebesar 28,24 °C. Sensor TERM200 yang berfungsi untuk mengukur suhu tanah, memberikan hasil pengukuran rata-rata sebesar 35 °C, sedangkan pengukuran dengan termometer memberikan nilai sebesar 28,41 °C. Perbedaan-perbedaan yang terjadi pada hasil pengukuran dapat disebabkan oleh beberapa faktor, seperti belum dikalibrasinya perhitungan hasil sensor, dan suplai listrik yang tidak stabil. Perhitungan hasil sensor perlu dikalibrasi terlebih dahulu, agar nilai yang ditunjukkan memberikan hasil yang sesuai. Suplai listrik yang dibutuhkan oleh perangkat keras Arduino juga perlu diperhatikan, agar perangkat keras dapat menjalankan fungsinya dengan baik.

Menurut Riyadi (2011), ada 5 jenis sensor suhu yaitu Bimetallic Temperature Sensor, termokopel, Resistance Temperature Detector (RTD), termistor, dan Integrated Circuit Temperature Sensor. Pertama, Bimetallic Temperature Sensor yang mampu mengubah besaran suhu menjadi gerakan. Sensor ini terbuat dari dua buah logam yang disatukan atau direkatkan menjadi satu. Cara kerja dari sensor ini adalah setiap logam akan mempunyai koefisien muai yang berbeda-beda maka jika dua buah logam yang memiliki koefisien muai yang bebeda disatukan maka gabungan kedua logam itu akan melengkung jika dipanasi. Karena sifatnya yang bisa melengkung jika terkena panas maka bimetal ini sering dipakai sebagai saklar suhu otomatis atau sebagai alat ukur suhu yang analog.

Kedua, termokopel yang terdiri dari sepasang transduser panas dan dingin yang disambungkan dan dilebur bersama, dimana terdapat perbedaan yang timbul

antara sambungan tersebut dengan sambungan referensi yang berfungsi sebagai pembanding. Tipenya terdiri dari berbagai macam, antara lain Tipe B, R, R, S, K, E, J, T yang disesuaikan dengan kebutuhan dunia industri. Disamping itu material protection tubenya pun tersedia dalam berbagai ukuran dan jenis material dari SUS 304, SUS 316, SUS 310, Sandvik P4, Inconel 600, Inconel 800, Titanium, UMCO 50, Alsint 99.7%, Pythagoras, Silicon Nitride, dan Silicon Carbide. Sedangkan untuk kabel dari termokopel ke transmiter umumnya dibuat 1 pair cable (2 kabel). 

Ketiga, Resistance Temperature Detector (RTD) atau dikenal dengan Detektor Temperatur Tahanan adalah sebuah alat yang digunakan untuk menentukan nilai atau besaran suatu temperatur/suhu dengan menggunakan elemen sensitif dari kawat platina, tembaga, atau nikel murni, yang memberikan nilai tahanan yang terbatas untuk masing-masing temperatur di dalam kisaran suhunya. Semakin panas benda tersebut, semakin besar atau semakin tinggi nilai tahanan listriknya, begitu juga sebaliknya. PT100 merupakan tipe RTD yang paling populer yang digunakan di industri. Resistance Temperature Detector merupakan sensor pasif, karena sensor ini membutuhkan energi dari luar. Elemen yang umum digunakan pada tahanan resistansi adalah kawat nikel, tembaga, dan platina murni yang dipasang dalam sebuah tabung guna untuk memproteksi terhadap kerusakan mekanis. Resistance Temperature Detector (PT100) digunakan pada kisaran suhu -200 0C sampai dengan 650 0C. Prinsip dasar RTD adalah jika  pada tahanan listrik dari logam yang bervariasi sebanding dengan suhu. Kesebandingan variasi ini adalah presisi dengan tingkat konsisten/kestabilan yang tinggi pada pendeteksian tahanan. Platina adalah bahan yang sering digunakan karena memiliki tahanan suhu, kelinearan, stabilitas dan reproduksibilitas.

Keempat, termistor adalah salah satu jenis sensor suhu  yang mempunyai koefisien temperatur yang sangat tinggi. Fungsi utama dari komponen ini dalam suatu rangkaian elektronik adalah untuk mengubah nilai resistansi karena adanya perubahan temperatur dalam rangkaian tersebut. Karakteristik yang demikian ini memungkinkan kita untuk dapat mengatasi beberapa masalah yang sederhana, seperti misalnya yang berkaitan dengan sensor temperatur, kompensasi temperatur, atau masalah sistem pengaturan yang lain. Termistor ini dibedakan dalam tiga jenis, yaitu termistor yang mempunyai koefisien temperatur negatifyang biasa disingkat NTC (Negative Temperature Coefficient), termistor yang mempunyai koefisien temperatur positif yang biasa disingkat PTC (Positive Temperature Coefficient), dan termistor yang mempunyai tahanan temperature kritis yang biasa disingkat CTR (Critical Temperature Resistance).

Kelima, Integrated Circuit Temperature Sensor atau IC Sensor adalah sensor suhu dengan rangkaian terpadu yang menggunakan chipsilikon untuk kelemahan penginderanya. Mempunyai konfigurasi output tegangan dan arus yang sangat linear. Ada beberapa jenis IC yang sering digunakan sebagai sensor suhu seperti LM135, LM235, LM335. Ketiga jenis IC ini memilki karakter yang berbeda-beda dan penggunaannya disesuaikan dengan kebutuhan kita.

KESIMPULANSetelah melakukan pengujian suhu ruangan dengan menggunakan sensor suhu,

dapat disimpulkan bahwa sensor LM35 dan THERM200 merupakan sensor suhu yang dapat digunakan untuk mengukur suhu ruangan dan tanah yang mempunyai

spesifikasi tertentu. LM35 memiliki nilai akurasi sebesar 0.5ºC pada suhu ruang, begitu juga dengan THERM200. LM35 memiliki jangkauan ukur dari -55ºC sampai dengan +150ºC, sedangkan THERM200 dari -40ºC sampai dengan 80ºC. Nilai yang dibaca pada sensor suhu LM35 dan TERM200 dapat ditampilkan pada monitor dengan menggunakan program yang dibuat pada software Arduino-00023. Program tersebut mengandung perintah-perintah untuk mendeklarasikan variabel yang digunakan, fungsi looping, penyimpanan nilai ke variabel, konversi satuan, dan pencetakan nilai variabel. Perlu dipahami bahwa untuk mengkonversi nilai sensor, LM35 dan TERM200 menggunakan persamaan yang berbeda.

DAFTAR PUSTAKAIrwan. 2011. Sistem Pengendalian Suhu Menggunakan AT89S51 dengan

Tampilan di PC. [Terhubung berkala] http: http://www.te.ugm.ac.id/~bsu - to po/irwan.pdf [1 Oktober 2012].

Riyadi, Slamet. 2011. Macam-macam Sensor Suhu. [Terhubung Berkala] http: http://www.slem354.net.tc/2011/09/macam-macam-sensor-suhu.html [ 1 Oktober 2012).

LAMPIRAN

Gambar 1. Arduino yang Dikoneksikandengan Catu Daya dan Termokopel LM35DZ

Gambar 3. Hasil Keluaran dari SensorSuhu (LM35)

Gambar 6. LM35DZ

Gambar 2. Kode Program Pengkonversian untuk LM35

Gambar 4. Kode Program untuk THERM200

Gambar 5. Hasil Keluaran dari THERM200

Sumber : http://kabar-agro.blogspot.com/2011/11/elektronika-dan-ins-trumentasi_sensor_19.html

Gambar 9. Perbandingan 4 Jenis Sensor

Gambar 7. Termometer

Gambar 8. THERM200

Sumber: http://elisa1.ugm.ac.id

Gambar 10. Jenis-jenis IC Temperatur Sensors LM35