pengukuran suhu

2 April 2014

Praktikum Instrumentasi Geofisika Pengukuran Suhu

Universitas Gadjah Mada GEOFISIKA


Pengukuran Suhu

Bab I

Pendahuluan

Latar Belakang

Perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi yang semakin pesat memberikan

berbagai kemudahan bagi akvitas manusia, mulai dari mengirim pesan, membaca berita hingga

dalam mengukur suhu. Dahulu sebelum ilmu pengetahuan dan teknologi berkembang seperti

sekarang ini, dalam mengukur suhu suatu benda manusia hanya menggunakan indra peraba

saja, sehingga hasil yang diperoleh adalah angka yang kualitatif.

Dalam bidang geofisika pengukuran suhu adalah penting. Misalnya dalam melakukan

eksplorasi geothermal, maka dibutuhkan sumber panas bumi yang sesuai agar dapat

dieksploitasi, kira-kira 230-250 oC. Jika sumber panas yang terukur kurang atau melebihi batas

yang telah ditentukan, maka tentu saja sumber panas tersebut tidak dapat dikembangkan lebih

lanjut.

Tujuan

Mengamati watak thermometer air raksa, thermocouple dan LM35

Bab II

Dasar Teori

Dasar Teori

Dalam geofisika, pengukuran suhu sebagai fungsi tempat dilakukan pada survei

geothermal dan pengukuran daya hantar panas batuan. Sensor suhu yang digunakan bisa sensor

suhu mekanik dan sensor suhu elektronik. Thermometer air raksa merupakan salah satu sensor

suhu mekanik. Air raksa mengkonversi suhu mmenjadi panjang. Merupakan sifat fisis suatu

benda, yaitu akan memuai jika suhunya naik dan akan menyusut jika suhunya turun, beberapa

sensor suhu elektronik antara lain:

1. Resistence Type

Berupa logam, hambatannya semakin tinggi jika suhunya naik. Contoh: platinum

resistence

2. Thermistor

Menggunakan bahan semikonduktor, bersifat sebagai thermal resistor, contoh: PTC

(Positive Temperature Coefficient of Resistence), hambatannya akan naik jika suhunya


naik dan NTC (Negative Temperature Coefficient of Resistence), hambatannya akan

turun jika suhunya naik.

3. Thermocouple

Sambungan dua macam logam, memberikan ggl, semakin tinggi suhu semakin tinggi

ggl yang dihasilkan.

4. Sensor LM35

Berfungsi untuk mengubah besaran suhu menjadi besaran listrik dalam bentuk

tegangan. Komponen ini mampu mengukur suhu hingga 100 OC.

Bab III

Metode Eksperimen

Alat dan Bahan

Thermometer air raksa

Thermokopel

LM35

Box logam dengan pemanas

Kabel

Voltmeter

Skema Percobaan


Tata Laksana

1. Rangkaian dipasng sesuai dengan skema percobaan

2. Kedua multimeter dihidupkan dan diset pada pengukuran tegangan

3. Kabel power dipasang

4. Kenaikan suhu yang terjadi diamati: catat nilai suhu pada thermometer air raksa setiap

kenaikan suhu 1o celcius dan catat pula nilai tegangan yang dihasilkan pada

thermocouple serta LM35.

5. Kabel power dilepaskan

6. Penirunan suhu yang terjadi diamati: catat nilai suhu pada thermometer air raksa

setiap penurunan suhu 1o celcius dan catat pula nilai tegangan yang dihasilkan pada

thermocouple serta LM35.

7. Data yang dihasilkan dianalisa, diamati peruubahan nilai tegangan (pada

thermocouple amupun LM35) apakah liner terhadap perubahan suhu yang dihasilkan

thermometer air raksa

Bab IV

Data dan Analisa Data

Data

1. Pengukuran kenaikan suhu

No. Suhu (oC) Thermokopel (V) LM35 (V)

1 50 0,0002 0,130

2 51 0,0002 0,128

3 52 0,0003 0,118

4 53 0,0003 0,116

5 54 0,0003 0,134

6 55 0,0003 0,142

7 56 0,0003 0,140

8 57 0,0003 0,137

9 58 0,0003 0,135

10 59 0,0003 0,156

11 60 0,0003 0,149

12 61 0,0003 0,151

13 62 0,0003 0,154

14 63 0,0004 0,162

15 64 0,0004 0,156

16 65 0,0004 0,162

17 66 0,0004 0,181

18 67 0,0004 0,193

19 68 0,0004 0,204

20 69 0,0005 0,207


2. Pengukuran penurunan suhu


1 70 0,0005 0,305

2 69 0,0005 0,313

3 68 0,0005 0,309

4 67 0,0004 0,296

5 66 0,0004 0,264

6 65 0,0004 0,263

7 64 0,0004 0,255

8 63 0,0004 0,250

9 62 0,0004 0,262

10 61 0,0004 0,285

11 60 0,0004 0,270

12 59 0,0003 0,273

13 58 0,0003 0,267

14 57 0,0003 0,263

15 56 0,0003 0,258

16 55 0,0003 0,246

17 54 0,0003 0,248

18 53 0,0003 0,238

19 52 0,0003 0,236

20 51 0,0002 0,224


Analisa Data

Tabel Data


1 ..... ..... .....

2 ..... ..... .....

3 ..... ..... .....

... ..... ..... .....

Grafik

Pembahasan

Dianalisis bentuk grafiknya bagaimana ?

Bagaimana hubungan suhu dengan tegangan ?

Bagaimana watak thermocouple dan LM35 ?

.

0,1

0,15

0,2

0,25

0,3

0,35

45 50 55 60 65 70 75

Tgan

gan

(V

)

Temperatur (0C)

Grafik Kenaikan Suhu


Bab V

Hasil Eksperimen dan Pembahasan

Hasil Eksperimen

1. Grafik kenaikan suhu

0,0001

0,00015

0,0002

0,00025

0,0003

0,00035

0,0004

0,00045

0,0005

0,00055

45 50 55 60 65 70 75

Tega

nga

n (

V)

Suhu (0C)

Grafik Kenaikan Suhu ThermocoupleTegangan (V) Vs Suhu (0C)

0,1

0,12

0,14

0,16

0,18

0,2

0,22

45 50 55 60 65 70 75

Tega

nga

n (

V)

Suhu (0C)

Grafik Kenaikan Suhu LM35Tegangan (V) Vs Suhu (0C)


2. Grafik penurunan suhu

Pembahasan

Analisa yang digunakan dalam praktikum pengukuran suhu ini adalah dengan

mengunakan analisa grafik. Dengan menggunakan analisa grafik, dapat diketahui hubungan

secara langsung variabel-variabel yang terkait, apakah berbanding lurus, berbanding terbalik

atau secara eksponensial. Dengan menggunakan analisa grafik dapat memudahkan dalam

memahami data yang diperoleh saat melakukan percobaan. Namun beberapa kekurangan

dalam metode analisa grafik adalah kekurangan atau kesalahan dalam konversi satuan tidak

dapat dilakukan, sehingga hasil yang di dapat mungkin akan kurang sesuai.

0,0001

0,00015

0,0002

0,00025

0,0003

0,00035

0,0004

0,00045

0,0005

0,00055

45505560657075

Tega

nga

n (

V)

Suhu (0C)

Grafik Penurunan Suhu ThermocoupleTegangan (V) Vs Suhu (0C)

0,2

0,22

0,24

0,26

0,28

0,3

0,32

45505560657075

Tega

nga

n (

V)

Suhu (0C)

Grafik Penurunan Suhu LM35

Tegangan (V) Vs Suhu (0C)


Beberapa kesulitan saat melakukan percobaan adalah pembacaan angka yang keluar

pada multimeter yang berubah-ubah atau tidak tetap. Terdapat juga kelebihan dalam

melakukan percobaan yaitu multimeter yang digunakan adalah multimeter digital yang dapat

secara otomatis menghasilkan angka dalam satuan standar, tanpa harus mengalikan dengan

faktor pengali seperti yang terdapat pada multimeter analog.

Grafik yang terbentuk tidak membentuk grafik yang linear sempurna. Berdasarkan

referensi untuk LM35 jika untuk setiap kenaikan 10C akan menaikkan besar tegangan pada

LM35 sebesar 10 mV. Namun dalam percobaan tidak didapatkan demikian, hal itu karena

beberapa faktor yang dapat mempengaruhi hasil data yang diperoleh saat praktikum seperti alat

yang kurang bagus, pengaruh dari luar seperti kipas angin, kabel yang tersambung secara tidak

sempurna dan lain sebagainya. Sehingga hasil grafik yang diperoleh berbentuk tidak beraturan

atau fluktuatif yang cenderung linear naik saat kenikan suhu dan cenderung linear turun saat

penurunan suhu. Sedangkan untuk Thermocouple berdasarkan referensi merupakan sensor

tidak terlalu sensitif seperti pada LM35, sehingga untuk setiap kenaikan 10C akan menaikkan

besar tegangan Thermocouple secara perlahan. Hal ini akan mengakibatkan saat berada pada

rentang suhu tertentu grafik akan horozontal dan kemudian akan mengalami naik atau turun

menyesuaikan dengan percobaan yang dilakukan. Sehingga hasil grafik yang diperoleh

berbentuk tidak beraturan yang beberapa saat tertentu akan horizontal yang cenderung linear

naik saat kenikan suhu dan cenderung linear turun saat penurunan suhu. Sehingga hubungan

daripada suhu dan tegangan baik untuk Thermocouple dan LM35 adalah berbanding lurus

untuk kenaikan suhu maupun penurunan suhu.

Pada percobaan kenaikan suhu tegangan pada suhu 500C untuk Thermocouple adalah

0,0002 volt dan untuk LM35 adalah 0,130 volt. Sedangkan pada percobaan penurunan suhu

tegangan pada saat suhu mencapai batas 500C untuk Thermocouple adalah 0,0002 volt dan

untuk LM35 adalah 0,224 volt. Dan pada percobaan kenaikan suhu tegangan pada saat suhu

mencapai batas 690C untuk Thermocouple adalah 0,0005 volt dan untuk LM35 adalah 0,270

volt. Sedangkan pada percobaan penurunan suhu tegangan pada saat suhu 700C untuk

Thermocouple adalah 0,0005 volt dan untuk LM35 adalah 0,305 volt. Dapat dilihat perbedaan

tegangan pada masing-masing suhu baik untuk kenaikan suhu dan penurunan suhu. Hal itu

terjadi karena pengaruh pada sistem pemanas, pada saat percobaan kenaikan suhu,

Thermometer masih berada dalam lingkungan yang relatif dingin sehingga pada suhu 500C saat

kenaikan suhu tegangannya 0,130 volt, sedangkan pada suhu 500C saat penurunan suhu

tegangannya 0,224 volt. Hal yang sama juga terjadi pada suhu 700C.

Termokopel adalah sebuah alat yang dibuat dari dua jenis kawat dari logam yang

berbeda dan disatukan pada salah satu ujungnya. Ujung ini disebut dengan istilah “junction

end” atau ujung sambungan dan dapat disebut juga ujung pengukuran (T2). Dua kawat tersebut

disebut thermoelement yang merupakan kaki-kaki dari termokopel. Keduanya dibedakan

menjadi kaki positif dan kaki negatif. Kemudian, ujung lain dari masing-masing kawat disebut

dengan ‘tail end’ (ujung ekor) atau ‘reference end’ (T1).

Beberapa kelebihan dari thermocouple adalah range pengukuran suhu yang tinggi pada

thermocouple pada umumnya yang diperlukan untuk furnace, oven, mesin pengering, boiler,

dan sebagainya dimana suhu bisa mencapai 600 oC atau bahkan lebih. Harga thermocouple

juga relatif murah. Linearitas dan keakurasian pada thermocouple tidak terlalu penting,


misalkan tidak apa-apa minta suhu 200 oC dapatnya 198 oC atau 220 oC. Thermocouple juga

memiliki beberapa kekurangan seperti kurang efektif jika keakurasian dan linearitas sangat

diperlukan, kurang efektif jika rentang suhu yang diukur relatif sempit.

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, 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. Rentang suhu yang jauh,

antara -55 oC sampai +150 oC, low self-heating sebesar 0.08 oC, dapat beroperasi pada tegangan

4 sampai 30 V, dan tidak memerlukan pengkondisian sinyal. Sedangkan kekurangan daripada

LM35 yaitu membutuhkan sumber tegangan untuk beroperasi.

Bab VI

Kesimpulan

Kesimpulan

1. Bentuk grafik Tegangan (V) vs Suhu (0C) adalah linear

2. Semakin besar Suhu (0C) maka Tegangan (V) yang dihasilkan akan semakin besar

3. Semakin kecil Suhu (0C) maka Tegangan (V) yang dihasilkan akan semakin kecil

4. Penggukuran suhu dengan thermocouple maupun LM35 diprngaruhi oleh faktor

internal (alat) dan eksternal (lingkungan)

5. Thermocouple adalah sambungan dua macam logam yang dapat memberikan ggl

6. Thermocouple kurang efektif dalam rentang suhu yang diukur relatif sempit.

7. Range suhu Thermocouple dari 0 oC hingga 600 oC

8. Sensor LM35 berfungsi untuk mengubah besaran suhu menjadi besaran listrik dalam

bentuk tegangan

9. LM35 efektif dalam rentang suhu yang diukur relatif sempit dengan low self-heating

sebesar 0.08 oC

10. Range suhu LM35 dari -55 oC hingga +150 oC


Bab VII

Daftar Pustaka

Asisten Instrumentasi Geofisika. 2014. MODUL PRAKTIKUM INSTRUMENTASI

GEOFISIKA. Lab. Geofisika. Fakultas MIPA UGM.

http://jackkzz.blogdetik.com/tag/sensor-suhu/

http://riyadi2405.wordpress.com/2009/12/29/sensor-suhu/

http://tutorial-elektro.blogspot.com/2011/10/prinsip-dasar-termokopel.html

pengukuran suhu

Documents