alat pengukur suhu

5/9/2018 ALAT PENGUKUR SUHU

1/6

JURNALELEKTRONIKAdanTELEKOMUNIKASI,VOL.I,NO.1 JANUARI-MARET2001 ISSN1411-8289

SISTEM PENDETEKSITEMPERATURPADA KOLAM PEMBIBITAN IKAN

Deni Permana * )

ABSTRACTA research was done on temperature detection

system for controll ing user temperature of the fish ponds.This system was constructed because water temperatureis very influential to the fish agriculture where the fishperiod is from the seeds until 30 or 40 days old. In thisintegrated telemetry system, temperature monitoring ison one of a number of parameters need to be measured.Output of this detection system will be fed into a codingstage and gathered with other parameters beforetransmitted. On the receiver side, after decoding, therequired information can be show on the display.INTISARI

Telah dllakukan penelitian tentang suatu sistempendeteksi temperatur, yang mana alatnya digunakanuntuk mengontrol suhu air pada kolam-kolam pembibitanikan. Alasan dibuatnya alat pendeteksi ini, disebabkankarena sangat berpengaruhnya suhu airterhadap prosespembudidayaan ikan (khususnya ikanemas), yaitu darimulai penetasan sampai umur ikan antara 30 sampai40 hari. Dalam sisterntelernetrt terintegrasi lno,pemantauan terhadap suhu rnerupakan salah satu darisekian parameter yang diukur. Luaran dari alatpendeteksi ini, akan rnasukpada suatu tahappengkodean dandigabungkan dengan paramter-parameter lain yang kemudian dipancarkan. Pada slsipenerima, setelah melalui alat pendeteksi kode, makatnforrnast yang diinginkan dapat ditampilkan pada layarperaga.1 . P EN DA HU LU AN

Pada tulisan inl, Penulis akan mencobamenyuguhkan suatu hasil penelitian dengan mengangkatpermasalah tentang diperlukannya suatu sistempendeteksi temperatur yang handal, akurat serta dapatdipanatau dari jauh, yang dipakai pada dunia perikanan,Korespondens i:*) Peneliti Puslitbang Telkoma - L1PI,JI.Cisitu No. 21/154 0 Bandung 40135

tepatnya pad a budidaya ikan air tawar.Permasaiah yang sekarang dihadapi oleh para

petani ikan (pembudidayaan), yaitu tidak dicapainya hasilyang maksimal pada saat panen, ternyata dilatarbelakangi oleh beberapa faktor (eksternal dan internal),yang selama ini masih menggunakan cara-cara lama(conventional) .

Dalam proses pembudidayaan ikan, yaitu dari mulaipenetasan sampai ikan berumur 40 hari, masa itu adalahmasa dimana faktor-faktor ekternal seperti suhu, kadarasam-basa, kwalitas air terhadap kandungan (Fe), danlain sebagainya, sangat berpengaruh terhadappertumbuhan dan daya tahan ikan, sehingga kondisi airtersebut, sangat berperan penting.

Dengan alasan tersebut, maka dicoba membuatsuatu sistem yang dapat mendeteksi suhu, kadar airterhadap kandungan besi, kadar asam-basa, dll., sertainforamsi-informasi tersebut dapat dipantau dari jarakjauh. Mengingat luasnya lahan yang dipergunakan untukpembudidayaan, serta dilatari juga oleh alasan efisiensi,maka sistem telemetri harus diterapkan dalamperancangan dimasa yang akan datang.

j" Telemetrii

i,

n9kodean

SensorAsarn-Basa Sistem

SensorFe

dll ----I....'---

Gambar 1. Sistem Telemetri dengan 1 Stasiun

Pada gambar di atasdiperlihatkan suatu sistemtelemetridengan menggunakan beberapa sensor atau

23


2/6

JURNAL ELEKTRONIKAdanTELEKOMUNIKA51,VOL. I, NO.1 JANUARI- MARET2001 ISSN 1411-8289

peraba, yang mana sensor-sensor tersebut akanmendeteksi suhu, kadar air terhadap kandungan besi,kadarasam-basa, dll. Luaran dari semua sensortersebutakan masuk kepada suatu tahap pengkodean yangakhirnya masuk pada sistem telemetri dan dipancarkan.Di lapangan, sensor-sensortersebut berada dalam satustasiun pemantau, sehingga untuk satu kolam, terdapatsatu stasiun pemantau yang tentunya diberi kodeidentitas. Dengan begitu, operator dapat mengetahuikolam mana yang mendapat masalah, untuk diberikantindakan-tindakan prefentif sejak dini. Misalkan saja,pada satu kolam tertentu terdeteksi bahwa suhu air mulaimeningkat (misalkan siang hari), maka operator dapatsegera memberikan tindakan pengecekan terhadapsistem sirkulasi air, atau dengan cara rnemberikanpasokan air yang lebih .banyak, terhadap kolam yangmeningkat suhunya terse but, sehingga temperatur dalamkolam akan tetap terjaga suhu airnya.2. TEORI DASAR PERENCANAAN

Dalam pembuatan sistem pendeteksi temperatur ini,pertama dipilih suatu sensor atau transducer yang handaltetapi dapat dengan mudah didapat dipasaran, makadipakailah LM 335 Z yang terkenal, suatu sumbertegangan yang stabil untuk referensi, dipilih LM723,pembanding, pengubah analog ke digital dipakai typeCA 3162E dan suatu rangkaian penampil, dipakai peragaseven segmentdengan didukung oleh IC type CA3161 Esebagaipasangannya,Di bawah ini diperlihatkan diagram blok dari sistempendeteksi temperatur yang dibuat.

PompaUntuk

Sirkulasi

SumberTeganganAcuan

Sensoratautransducer

Gambar 2. Sistem Pendeteksi Temperatur2.1. Bagian Sumber Tegangan Acuan

Untuk bagian sumber tegangan acuan ini dipakaisuatu jenis Integrated Circuit{IC) dari type LM 723 yangmerupakan suatu regulator tegangan monolitik yangpresisi (Precision Voltage Regulator).DenganLM 723 ini, memungkinkan untuk

24

mengkonstruksi pencatu daya yang sangat konstan danstabil. Di dalam rangkaiannya telah terdapat suatutegangan acuan intern, sebuah penguat koreksi sertasebuah transistor pembatas arus, sehingga tegangandan arus keluarannya dapat diatur dalam jangkah lebardengan hanya memerlukan komponen ekstern yangminimum.

Gambar 3. Skematik Diagram LM 723Karakteristik elektrik dari IC LM 723 ini adalah

bekerja pada suhu lingkungan sampai 25 C, sedangkanpada suhu diatas ini, maka disesuaikan berdasarkanharga-harga resistansi termiknya 8JA V + dihubungkandengan tegangan lebih besar dari + 3 V, umumnyadipakai sebagai tegangan sumber daralah + 12 V.

Dengan mengacu kepada Data Book untuk LM 723dari National Semiconductor, didapat rumus untuktegangan keluaran sebesar 7 V adalah :

VOUT = [ VREFx R1:2R2 ] (1)

Dengan menggunakan azas untuk regulatorteqanqan tinggi, serta dengan menggunakan perhitunganpersamaan di atas, maka contoh ranqkaian yangdipergunakan.

Gambar 4. Rangkaian dengan Vout = 7 - 37 Volt.


3/6

JURNALELEKTRONIKAdanTELEKOMUNIKASI,VOL. I, NO.1 JANUARI- MARET2001 ISSN1411.8289

2.2. Bagian PeragaPiranti peraba ini (sensor), merupakan suatu bagian

terdepan dari sistem pendeteksi suhu. Dalam duniaelektronik piranti ini dikenal dengan istilah transducer,yaitu suatu piranti yang mengubah energi dari suatubentuk satu menjadi bentuk yang lain, perubahan yangdilakukan adalah merubah energi panas (suhu) menjadienergi listrik. Hal ini dilakukan oleh suatu [enls IC dariNational Semiconductor yaitu LM 335A. IC ini bekerjapada saerah -40 C sId 100 C dengan mengonsumsiarus dari 400 pA sampai 5 mA. Untuk kalibrasi digunakanoK, dengan acuan tegangan keluaran pada +10 my/oK.Dibawah ini diperlihatkan skematik dari LM 335A.

Gambar 5. Skematik diagram LM 335AUntuk penggunaan dari IC LM 335A lnl, dipakal

suatu rangkaian umum dengan menggunakan teganganreferensi sebesar +10 mV, hal ini untuk menghindariterbacanya derajat di bawah nol. Misalkan saja teganganpada keluaran IC LM 335A terukur 2.73 Volt, hal ini berartibahwa padategangan referensi 10mVterbaca 273, atauakan sama dengan 0 C = 273 K (derajat Kelvin sebagaireferensi dari sensor).

Calibrated Sensor

-Gambar 6. Rangkaian Kalibrasi yang dipakai.

2.3. Bagian PeragaPad a bagian peraga inl digunakan suatu typeIntegrated Circuit dari Intersi! Corporation yaitu CA3162E

yang merupakan suatu [enis IC monolithic Analog toDigital Converter (ADC). Keluaran dari IC ini sudahmerupakan rangkaian multi kontak untuk beberapaperaga. Dibawah ini diperlihatkan diagram blok dari ICCA3162E.

":IIISlo-t-tIC4~~rr. 16:Io4Oo.IiFIt1~~~UOLUS1:uG:1oP1C.ldfrDlG1

Gambar 7. Diagram blok CA3162E.

Keluaran dari CA3162E ini akan masuk kepadasuatu bagian penampil (peraga), dimana pada bagianperaga ini dipakai type IC CA3162E yang merupakan ICmonolithic dan merupakan pasangan dari IC CA3162E.Fungsi utama dari IC ini adalah penggerak dekoderseven segment. Karena hanya dua peraga yangdipergunakan, maka temperatur dapat dibaca dalamderajat Celsius. Untuk pemakaiannya, dibawah in!diperlihatkan fungsi dan diagram blok dari IC CA3162E.

Gambar 8. Diagram B/ok dari /C CA3162E.

SEGMENTIDENTIFICATION

Gambar9. /dentif ikasi dari seven segment.

25


4/6

.JURNALELEKTRONIKAdanTELEKOMUNIKASI,VOL.I,NO.1 JANUARI-MARET2001 ISSN1411-8289

a. . . '"I

551B

. ,

Gambar 10. Tabel kebenaran untuk IC CA3162.

2.4 Bagian PengontrakComparator atau pembanding adalah rangkaian apa

saja yang intinya membandingkan suatu besaranmasukkan yang satu dengan suatu tahap referensi,sehingga menghasilkan suatu perubahan keadaan dikeluarannya, bila dikedua masukannya telah mempunyaiharga yang sama (besar tegangan darl aeuan denganbesar tegangan dari masukkan rangkaian pembanding).Rangkaian untuk Comparator ini biasanya terdiri daripenguat operasional (op-arnp) dengan masukkandifferential, serta keluaran jenis saklar. Untuk IC[enis inibiasanya dibuatdengan tindakan penyambungan sangateepat serta histerisis yang rendah.

Gambar 11. Skematik dari IC LF 357.

26

Pada gam bar diatas dapat dlllhat bahwa penguatoperasioal (op-amp) ini, memiliki transistor-transistormasukkan JFET, dengan arus-arus masukkan sang atkecil. Keluarannya dirancanq untuk beban besifatkapasitas tinggi tanpa sesuatu persoalan stabilitas.

y-

--1> - - - - - . . .l .1U 1 J If II

- I I- L':_JGambar 12. Rangkaian op-amp dengan beban bersifat kapasiti f

3. PERENCANAAN SISTEMPada bagian perencanaan ini dibuat suatu sitem

pendeteksi suhu yang mana keluaran yang direncanakanadalah sebagai berikut :Suatu rangkaian yang handal serta akurat dalamhal pembacaan temperatur yang terdeteksl.Dapat memberikan tindakan yang eepat disaat

terjadi masalah, misalkan saja pada saat temperaturterbaca 25 C + 2 C, maka pompa untuk sirkulasiair akan bekerja, dan menetrallsir temperatur yangterjadi,

Dapat memberikan tindakan yang cepat disaatterjadi masalah, misalkan saja pada saat temperaturterbaca 25 C + 2 C, maka pemanas akan bekerja,sehingga temperatur yang terjadi dapat terkorn-pensasi,

Temperatur yang terbaca dua digit dalam derajatCelsius (00 - 90)0 C,

Dapat dipantau dari [auh dengan menggunakansistem telemetry (untuk jangka panjang).Besarnya tegangan keluar (VOUT) yang merupakan

tegangan referensi sistem, didapat denganmenggunakan perhitungan pada persamaan (1). Denganmengasumsikan tegangan keluar sebesar 8 Volt, dengantegangan referensi minimal 6.95 Volt (dari Databook),maka besrnya harga R l dan R2dapat diketahui.


5/6

JURNALELEKTRONIKAdan TELEKOMUNIKASI, VOL. I, NO.1 JANUARI MARI:T 2001 ISSN 1411-8289

V - [V REF{R 1 + R 2)]OUT - R28.Rz = VREFR,+ VREFR2VREF,R,= 8.R2 - VREFR26,95 X R,8 X R2- 6.95 X R26.95R1 = 1.05R2 => dengan R2= 100006.95R, = 1050R , = 1500

Untuk bagian peraba digunakan tranduser dariNational semiconductoryaitu LM 355A, IC ini mempunyaitegangan referesi pad a keluarannya sebesar 10 my/oK.Dengan mengingat untuk tampilan pada peraga adalahdalam derajat Celsius, maka harus dilakukan satu tahapkonversi sehingga pada tampilan tidak terjadi suhu yangterbaca dibawah nol.derajat Celsius.0 C = 2730 K0C=10mV/DK

Maka tegangan yang trukur pada bagian perabaadalah:10 mV x 273 => 2,73 Volt

Dengan demikian, tegangan 2.73 Volt terse butdijadikan sebaqai tegangan referensi untuk nol (0) derajatCelsius, dengan kenaikan untuk per derajat Celsiusadalah 10 mV/"C.

Perubahan dari tegangan ini akan terdeteksi padamasukkan analog IC CA3162E, yang berfungsi sebagaiIC decoder, dan akhirnya masuk kepada IC penggerakseven segment yaitu CA3161E, serta ditampilkan dalamdisplay.

Pada bagian pengontak, diberikan tegangan acuanuntuk temperatur terendah adalah :2.73 Volt = 00 CPada suhu 230 C, maka tegangan yang terukur pada

input rangkaian pembanding harus sama dengantegangan acuan sebesar :

10 mV x 23 = 0.23 Volt2.73 Volt + 0.23 Volt = 0.23 Volt = 2,96 Volt

Sehingga pada sat tegangan acuan sebesar 2.96Volt diberikan pada rangkaian pembanding, maka padatemperatur 230 C rangkaian pengontak akan bekerjauntuk menqhidupkan rangkaian pemanas.

Demikian juga untuk temperatur tertinggi :2.73 Volt = 00 CPada suhu 270 C, maka tegangan yang terukur pada

input rangkaian pembanding harus sarna dengantegangan acuan sebesar :10 mV x 27 = 0.27 Volt2.73 Volt + 0.27 Volt = 3.00 VoltSehingga pada saat tegangan acuan sebesar 3.00volt diberikan pada rangkaian pembanding, maka pada

femperatur 270 C rangkaian pengontak akan bekerjauntuk menghidupkan rangkaian sirkulasi air.

4. PENGUKURAN SISTEMPada bagian ini dilakukan pengukuran terhadap alat

yang dibuat dengan menggunakan Va/meter Digital, typeHewlef Packard 3478A, serta dengan menggunakanoscilloscope Tektronix, type TDS 3032.Pada bag ian sumber tegangan acuan, terukur

dengan alat ukur sebesar 7.901 Volt. Pada bagian peraba, terukur dengan alat ukurtegangan sebesar 2.731 Volt.Dibawah ini diperlihatkan hasil pengukuran

tegangan pada bagian peraba, yang mana keluarannyaakan dibaca oleh rangkaian pengubah analog ke digital( Ie CA3162E ) untuk ditampilkan pada layar peraga,setelah diproses oleh rangkaian dekoder.

Tabel1. Pengukuran Tegangan pada Peraba

27


6/6

.JURNALELEKTRONIKA dan TELEKOMUNIKASI, VOL. I, NO.1 .JANUARIMARET 2001 ISSN 14118289

Pada rangkaian pembanding, terukur teganganpada keluaran operatonal amplifier (op-arnp) sebesartegangan transistor bekerja, yaitu 0 ,691 Vo lt , hal ini terjadipada saat tegangan masukkan pembanding samadengan tegangan acuan.Pada saat tegangan masukkan pembanding sama

dengan 2.9612 Volt, maka pada keluaranpembanding (basis transistor saklar) sama dengan0.691 Volt. Keadaan ini untuk temperatur 230C.

Pada saat tegangan masukkan pembanding samadengan 3.0012 Volt, maka pada keluaranpembanding (basis transistor saklar) sama dengan0.691 Volt. Keadaan ini untuk temperatur 270 C.

~r r .t i ~ L l r e m e n !

Gambar 13. Tegangan pada saat temperatur terbacapada dispfai 23" C

r ~ ' I ....T

Gambar 14. Tegangan pada saat temperaturterbaca pada display 27 C

28

5. KESIMPULANTelah dilakukan penelitian dan pembuatan suatu alat

pendeteksi suhu, yang merupakan salah satu dari sekianparameter yang diukur pada kolam pembibilanikan mas.alat pendeteksi ini, sekarang dipergunakan untukmengontrol suhu air pada kolam-kolam pembibitan didesa Tarikolot, KecamatanCikalong Kulon, KabupatenCianjur.

Jika alat pendeteksi temperatur ini digabungkandengan peraltan telemetri, maka pemantauan untuksemua parameter di dalam kolam pembibilan terse but,dapat dipantau dari jauh.

6. UCAPAN TERIMA KASIHPada kesempatan ini Penulis mengucapkan banyak

terima kasih kepada PT. Jangari Perdana, khususnyakepada Bapak H. Endang, yang telah memberikanbantuan finansial kepada Penulis, dari awal sampai akhirpenelitian inl.7. DAFTAR PUSTAKA[1] National Semiconductor, 1995. National Power lcs

Batabook, hal1 149 sid 1 - 157.[2] NationalSemiconductor, 1995.National Data Acquisition

Databook, Hal 5-38 sId 5-46.[3] Wasito, 1995. Data Sheet Book 1 Data tc Linier, TT L

dan Cmos. Elex Media Komputindo, Jakarta, EdisiKeempat, Hal18 - 19.[4] J.P.M. Steeman, 1993. Data Sheef Book 2, Elex MediaKomputindo, Jakarta, Cetakan Kedua, hal. 144 - 146.

alat pengukur suhu

Documents