Operational Amplifier sebagai Pengendali Suhu

Sering kali kita menginginkan suhu atau temperatur di ruangan sesuai dengan keinginan, untuk itu perlu komponen yang dapat menangkap besar suhu dengan sebuah sensor dan diolah menggunakan pengendali agar dapat menggerakkan aktuator untuk mengurangi/menambah besar suhu di ruangan tersebut. Ada lebih dari satu macam sensor suhu diantaranya :

  • Thermocouple (T/C)
  • Thermistor
  • Resistance Temperature Detector (RTD)
  • IC LM35

Pada jejak kali ini akan mencoba membahas operational amplifier sebagai pengendali sensor suhu LM35. Sama seperti sensor suhu yang lain, LM35 merupakan komponen elektronika yang memiliki fungsi untuk mengubah besaran suhu menjadi besaran listrik dalam bentuk tegangan.

Berikut ini adalah karakteristik dari sensor LM35.

  1. Memiliki sensitivitas suhu, dengan faktor skala linier antara tegangan dan suhu 10 mVolt/ºC, sehingga dapat dikalibrasi langsung dalam Celcius.
  2. Memiliki ketepatan atau akurasi kalibrasi yaitu 0,5ºC pada suhu 25 ºC
  3. Memiliki jangkauan maksimal operasi suhu antara -55 ºC sampai +150 ºC.
  4. Bekerja pada tegangan 4 sampai 30 Volt.
  5. Memiliki arus rendah yaitu kurang dari 60 µA.
  6. Memiliki pemanasan sendiri yang rendah (low-heating) yaitu kurang dari 0,1 ºC pada udara diam.
  7. Memiliki impedansi keluaran yang rendah yaitu 0,1 W untuk beban 1 mA.
  8. Memiliki ketidaklinieran hanya sekitar ± ¼ ºC.
Sensor Suhu LM35

Gambar di atas menunjukkan bentuk dari LM35 tampak depan dan tampak bawah. Ketiga pin LM35 menujukkan fungsi masing-masing pin diantaranya:

  1. Pin 1 berfungsi sebagai sumber tegangan kerja dari LM35,
  2. 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 antar 4 Volt sampai 30 Volt. Keluaran sensor ini akan naik sebesar 10 mV setiap derajat celcius sehingga diperoleh persamaan sebagai berikut : VLM35 = Suhu* 10 mV
  3. Pin 3 dihubungkan ke GND

Agar suhu di suatu ruangan dapat diatur maka harus dibuat pengendali sistem tertutup dengan blok diagram seperti di bawah ini.

Blok Diagram Pengendali Suhu
Gbr 1. Rangkaian Op Amp sebagai Pengendali Sensor Suhu LM35 dengan Relay

 

Gbr 2. Rangkaian Op Amp sebagai Pengendali Sensor Suhu LM35 dengan Relay

Cara kerja dari rangkaian sensor suhu LM35 di atas adalah sebagai berikut:

  1. Sensor suhu LM35 akan merespon suhu yang ada disekitarnya.
  2. Suhu yang sudah direspon oleh LM35 akan diubah langsung ke dalam besaran tegangan listrik yang dikeluarkan melalui kaki nomer 2 pada LM35 (input)
  3. Berdasarkan karakteristiknya, setiap 10mV mewakili suhu 1 oC, sehingga tegangan yang dikeluarkan oleh LM35 berdasarkan respon suhu lingkungan di sekitarnya, maka dapat dihitung dengan rumus: VLM35 = suhu * 10 mV, Misal: jika suhu yang terukur adalah 50 oC, maka VLM35 = 50 * 10 mV = 500 mV = 0,5 V
  4. IC 741 adalah IC op amp yang digunakan untuk membandingkan nilai input LM35 dengan Vref, IC 741 dirangkai sebagai Komparator pada rangkaian di atas sinyal dari LM35 terhubung ke pin inverting sedangkan untuk Vref terhubung ke pin non inverting. Penempatan pin masukan bisa saja ditukar tergantung sistem alat yang ingin dibuat.

Untuk mengingatkan bahwa pada pada komparator  :

Rangkaian Dasar Komparator

{\displaystyle V_{\text{out}}=\left\{{\begin{matrix}V_{\text{S+}}&V_{1}>V_{2}\\V_{\text{S-}}&V_{1}<V_{2}\end{matrix}}\right.}

Jadi besar keluaran yang sesuai rangkaian gbr 1 :

– Vin > Vref akan Vout berlogika HIGH atau motor berputar
– Vin < Vref akan Vout berlogika LOW atau motor tidak putar

Atau dengan kata lain jika suhu ruang maka naik tegangan keluaran VLM35 akan naik atau Vin naik, sehingga Vout Op Amp akan HIGH dan motor DC atau kipas akan berputar. Jika motor DC atau kipas berputar maka suhu ruangan akan turun kembali dan apabila suhu ruangan turun maka tengangan keluaran op amp akan LOW dan motor DC atau kipas tidak berputar. Dan jika kipas tidak berputar maka suhu ruangan akan naik lagi dan apabila suhu ruangan naik maka tegangan keluaran op amp akan HIGH dan kipas akan berputar lagi. Begitu seterusnya sehingga suhu ruangan stabil.

Untuk lebih jelasnya bisa lihat video simulasi penerapan op amp sebagai pengendali suhu di bawah ini.

 

 

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *