scada

Laboratorium Supervisory Control and Data Acquisition

Pemantau Suhu

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

POLITEKNIK NEGERI SEMARANG

2017

1.        Tujuan

Tujuan dari percobaan ini praktikum agar :

1.         Mahasiswa dapat memahami dan menganalisa cara kerja rangkaian.

2.         Mahasiswa dapat membuat program Arduino dengan menggunakan interrupt timer untuk pembacaan sensor LM35.

3.         Mahasiswa dapat menampilkan t (waktu) dan Tn (Suhu nyata) pada Serial Monitor Arduino.

4.         Mahasiswa dapat membuat gelombang dengan menggunakan data t (waktu) dan Tn (Suhu nyata) yang telah ditampilkan pada Serial Monitor Arduino.

2.        Dasar Teori

2.1    Arduino UNO

Gambar 2.1 Arduino Uno

Arduino UNO adalah sebuah board mikrokontroler yang didasarkan pada ATmega328 (datasheet). Arduino UNO mempunyai 14 pin digital input/output (6 di antaranya dapat digunakan sebagai output PWM), 6 input analog, sebuah osilator Kristal 16 MHz, sebuah koneksi USB, sebuah power jack, sebuah ICSP header, dan sebuat tombol reset. Arduino UNO memuat semua yang dibutuhkan untuk menunjang mikrokontroler, mudah menghubungkannya ke sebuah computer dengan sebuah kabel USB atau mensuplainya dengan sebuah adaptor AC ke DC atau menggunakan baterai untuk memulainya.

Arduino Uno berbeda dari semua board Arduino sebelumnya, Arduino UNO tidak menggunakan chip driver FTDI USB-to-serial. Sebaliknya, fitur-fitur Atmega16U2 (Atmega8U2 sampai ke versi R2) diprogram sebagai sebuah pengubah USB ke serial. Revisi 2 dari board Arduino Uno mempunyai sebuah resistor yang menarik garis 8U2 HWB ke ground, yang membuatnya lebih mudah untuk diletakkan ke dalam DFU mode. Revisi 3 dari board Arduino UNO memiliki fitur-fitur baru sebagai berikut:

·           Pinout 1.0: ditambah pin SDA dan SCL yang dekat dengan pin AREF dan dua pin baru lainnya yang diletakkan dekat dengan pin RESET, IOREF yang memungkinkan shield-shield untuk menyesuaikan tegangan yang disediakan dari board. Untuk ke depannya, shield akan dijadikan kompatibel/cocok dengan board yang menggunakan AVR yang beroperasi dengan tegangan 5V dan dengan Arduino Due yang beroperasi dengan tegangan 3.3V. Yang ke-dua ini merupakan sebuah pin yang tak terhubung, yang disediakan untuk tujuan kedepannya.

·           Sirkit RESET yang lebih kuat.

·           Atmega 16U2 menggantikan 8U2.

Berikut adalah spesifikasi dari Arduino Uno;

Mikrokontroler	ATmega328
Tegangan pengoperasian	5V
Tegangan input yang disarankan	7-12V
Batas tegangan input	6-20V
Jumlah pin I/O digital	14 (6 di antaranya menyediakan keluaran PWM)
Jumlah pin input analog	6
Arus DC tiap pin I/O	40 mA
Arus DC untuk pin 3.3V	50 mA
Memori Flash	32 KB (ATmega328), sekitar 0.5 KB digunakan oleh bootloader
SRAM	2 KB (ATmega328)
EEPROM	1 KB (ATmega328)
Clock Speed	16    Hz

2.2    Sensor LM35

Sensor suhu LM 35 adalah komponen elektronika yang memiliki fungsi untuk mengubah besaran suhu menjadi besaran listrik dalam bentuk tegangan. LM 35 memiliki keakuratan tinggi dan kemudahan perancangan jika dibandingkan dengan sensor suhu yang lain, LM 35 juga mempunyai keluaran impedansi yang rendah dan linieritas yang tinggi sehingga dapat dengan mudah dihubungkan dengan rangkaian kendali khusus serta tidak memerlukan penyetelan lanjutan.

Tegangan keluaran atau Vout memiliki jangkauan kerja dari 0 Volt sampai dengan 1,5 Volt dengan tegangan operasi sensor LM 35 yang dapat digunakan antar 4 Volt sampai 30 Volt. Keluaran sensor ini akan naik sebesar 10 mV setiap derajad celcius sehingga diperoleh persamaan sebagai berikut :

VLM35 = Suhu* 10 mV

Secara prinsip sensor akan melakukan penginderaan pada saat perubahan suhu setiap suhu 1 ºC akan menunjukan tegangan sebesar 10 mV. Pada penempatannya LM35 dapat ditempelkan dengan perekat atau dapat pula disemen pada permukaan akan tetapi suhunya akan sedikit berkurang sekitar 0,01 ºC karena terserap pada suhu permukaan tersebut. Dengan cara seperti ini diharapkan selisih antara suhu udara dan suhu permukaan dapat dideteksi oleh sensor LM35 sama dengan suhu disekitarnya, jika suhu udara disekitarnya jauh lebih tinggi atau jauh lebih rendah dari suhu permukaan, maka LM35 berada pada suhu permukaan dan suhu udara disekitarnya.

Dan berikut adalah karakteristik sensor suhu LM35;

·           Memiliki sensitivitas suhu, dengan faktor skala linier antara tegangan dan suhu 10 mVolt/ºC, sehingga dapat dikalibrasi langsung dalam celcius.

·           Memiliki ketepatan atau akurasi kalibrasi yaitu 0,5ºC pada suhu 25 ºC seperti terlihat pada gambar 2.2.

·           Memiliki jangkauan maksimal operasi suhu antara -55 ºC sampai +150 ºC.

·           Bekerja pada tegangan 4 sampai 30 volt.

·           Memiliki arus rendah yaitu kurang dari 60 µA.

·           Memiliki pemanasan sendiri yang rendah (low-heating) yaitu kurang dari 0,1 ºC pada udara diam.

·           Memiliki impedansi keluaran yang rendah yaitu 0,1 W untuk beban 1 mA.

·           Memiliki ketidaklinieran hanya sekitar ± ¼ ºC.

2.3    Penguat Tak Membalik (Non-Inverting Amplifier)

Penguat Tak Membalik (Non-Inverting Amplifier) merupakan penguat sinyal dengan karakteristik dasar sinyal keluaran yang dikuatkan memiliki fasa yang sama dengan sinyal masukan.

Gambar 2.2 Gambar  Rangkaian Penguat Tak Membalik (Non-Inverting Amplifier)

 Dari contoh rangkaian dasar diatas dapat diketahui ketika ada sinyal masukan yang diberikan pada terminal masukan non-inverting, maka besar nilai penguatan tegangan rangkaian penguat tak membalik diatas tergantung pada harga Rin dan Rf  yang dipasang. Besarnya penguatan tegangan keluaran dari rangkaian penguat tak membalik diatas dapat dituliskan dalam persamaan matematis sebagai berikut:

Persamaan Penguatan Tak Membalik (Non-Inverting Amplifier)

3.        Alat dan  Bahan

1.        Multitester                                        : 1 buah

2.        Oscilloscope                                      : 1 buah

3.        Probe                                                 : 10 buah

4.        Project Board                                    : 1 buah

5.        Arduino Uno                                                : 1 buah

6.        Modul penguat tak membalik 5x      : 2 buah

7.        Sensor LM35                                    : 1 buah

8.        Solder                                               : 1 buah

9.        Power Supply                                   : 1 buah

10.    Sumber Tegangan AC                      : 1 buah

11.    Kabel Jumper                                    : secukupnya

12.    Komputer                                          : 1 buah

4.        Percobaan

4.1    Gambar Rangkaian

4.1    Cara Kerja

Pemantau suhu pemanas menggunakan sensor LM35, dengan solder sebagai pemanas. Pemantauan suhu pemanas menggunakan program Arduino, dengan set point 80oC. Set point tida diatur di program, melainan dipantau secara manual. Ketika suhu solder telah mencapai suhu set point, maka solder akan diputus tegangan secara manual. Berikut penjelasan program Arduino:

 

4.2    Langkah Percobaan

1.        Menyiapkan semua alat dan bahan.

2.        Merangkai komponen-komponen sesuai dengan gambar rangkaian.

3.        Mengukur tegangan keluaran pada arduino uno.

4.        Membuat program arduino uno untuk membaca data dari sensor.

5.        Menjalankan program yang telah dibuat dan kemudian mengambil data perubahan t (waktu) dan Tn (Suhu nyata) melalui serial monitor.

6.        Membuat grafik gelombang menggunakan data yang telah didapat.

4.1    Program Arduino

5.        Hasil Percobaan

1.         Grafik hasil pemantauan suhu melalui sensor LM35.

 

6.        Pembahasan

Dari grafik yang dihasilkan dari pemantauan suhu solder dapat diketahui bahwa:

1.    Peningkatan suhu pada solder sangat cepat dibandingkan dengan penurunan suhu.

2.    Panas pada solder mencapai >80°.

3.    Ketika suhu mencapai 80° dan arus listrik pada solder putus, panas pada solder tidak langsung mengalami penurunan akan tetapi mengalami peningkatan terlebih dahulu ±5° C. Setelah itu mengalami penurunan suhu pada solder mencapai suhu ruangan ±27° C.

7.        Kesimpulan

Dari pembahasan data yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa:

1.    Peningkatan suhu solder sangat cepat dan stabil.

2.    Suhu pada solder peningkatannya lebih cepat dan lebih stabil daripada penurunan.

3.    Penurunan suhu solder 3x lebih lambat daripada peningkatan suhu.

Daftar Pustaka

Bawono, Ari. 2013. “Op-Amp (Operasional Amplifier) Sebagai Penguat”. http://ari-bawono.blogspot.co.id/2013/09/op-amp-operasional-amplifier-sebagai.html. Diunduh pada hari Sabtu, 11 Maret 2017 pukul 19.05 WIB.

Company, Ferbal. 2012. “Sensor Suhu LM35”. ferballcompany.blogspot.co.id. Diunduh pada hari Sabtu, 11 Maret 2017 pukul 19.15 WIB .

Dermanto,Trikueni. 2014. “Pengertian Solid State Relay”. trikueni-desain-sistem.blogspot.co.id. Diunduh pada hari Sabtu, 11 Maret 2017 pukul 19.17 WIB.

Dermanto, Trikueni. 2013. “Transistor Sebagai Saklar”. trikueni-desain-sistem.blogspot.co.id. Diunduh pada hari Sabtu, 11 Maret 2017 pukul 19.15 WIB.

Ecadio. 2016. “Mengenal dan Belajar Arduino Uno”.  http://ecadio.com. Diunduh pada hari Sabtu, 11 Maret 2017 pukul 19.15 WIB.

Putranto, Basuki Dwi. 2014. “Fungsi dan Karakterisitk Penguat Operasional”. googleweblight.com. Diunduh pada hari Sabtu, 11 Maret 2017 pukul 19.13 WIB.

Sayekti, Ilham. 2014. ”Elektronika Analog III. Semarang” : Politeknik Negeri Semarang.