MEMBUAT RANGKAIAN KONTROL KIPAS PENDINGIN MENGGUNAKAN SENSOR SUHU LM35

Project mekatronika manakarra kali ini adalah membuat rangkaian Kontrol kipas pendingin menggunakan sensor suhu LM35, rangkaian ini merupakan alat yang digunakan untuk mengontrol putaran kipas angin berdasarkan range suhu yang telah di tentukan, rangkian elektronik alat ini terdiri dari beberapa bagian komponen aktif dan pasif  yang disusun berdasarkan fungsi – fungsinya.

Komponen – Komponen elektronik yang digunakan antara lain :

NAMA KOMPONEN	SFESIFIKASI	JUMLAH
Sensor Suhu LM35	12VDC-220V	1	Buah
Relay Double contact	12VDC-220V	1	Buah
IC OpAmp	LM358	2	Buah
LED super Bright	5mm/Merah	1	Buah
	5mm/Biru	1	Buah
Resistor	2k2-1/4W	1	Buah
	220 ohm-1/4W	1	Buah
Trimpot	10K-1/4W	1	Buah
Transistor	BD139	2	Buah

Rangkaian rangkaian control kipas pendingin menggunakan sensor suhu LM35 seperti berikut :

Block diagram rangkaian kontrol kipas pendingin menggunakan sensor suhu LM35 sebagai berikut :

Ada beberapa bagian rangkaian utama yang membangun alat ini agar  dapat bekerja sesuai dengan fungsinya, yaitu :

a. Sensor Suhu LM35

b. Bagian Rangkaian Non Inverting Amplifier.

c. Bagian Rangkaian Comparator  Amplifier.

d. Bagian Rangkaian Transistor sebagai saklar

e. Bagian Relay.

Sensor Suhu LM 35
LM 35 ialah sensor temperatur paling banyak digunakan untuk praktek, karena selain harganya cukup murah, linearitasnya lumayan bagus.  LM35 tidak membutuhkan kalibrasi eksternal yang menyediakan akurasi  ±¼°C  pada temperatur  ruangan dan ±¾°C pada  kisaran  -55 to +150°C.  LM35  dimaksudkan untuk beroperasi pada -55° hingga +150°C, sedangkan  LM35C pada  -40°C hingga +110°C, dan LM35D pada kisran 0-100°C. LM35D juga tersedia pada paket 8 kaki  dan paket  TO-220. Sensor LM35 umunya akan naik sebesar 10mV setiap kenaikan 1°C (Output LM35 pada pin 2 akan berubah-ubah sesuai dengan suhu sekitarnya dari -55 °C (550mV ) sampai 150 °C (1,5V)).

Bagian Rangkaian non inverting Amplifier.

Rangkaian non inverting merupakan bagian untuk menguatkan sinyal output dari sensor LM35. Sinyal output sensor LM35 sangat kecil, berdasarkan data sheet kenaikan tegangan output linier nya  +10mm/^oC. maka diperlukan suatu rangkain penguat sehingga tegangan yang masuk ke rangkaian comparator dapat terbaca.

Untuk menentukan besar  penguatan pada rangkaian di atas dapat menggunakan rumus pengutan  tegangan (AV) non inverting 

Pada rangkain diatas R₂  menggunakan trimpor agar memudahkan dalam pengaturan besar penguatan yang digunakan. 

Bagian Rangkaian Comparator  Amplifier.

Terdapat dua ragkaian comparator yaitu comparator suhu dingin dan comparator suhu panas, kedua comparator tersebut juga termasuk rangkaian ampilfire. Kedua Comparator amplifier tersebut  bekerja seperti blok diagram di bawah ini :

Comparator panas akan bekerja dan mengaktifkan transistror  NPN ketika suhu  yang di deteksi oleh sensor LM35 telah mencapai level tegangan yang telah diatur atau melebihi tegangan referensi output comparator  akan berlogika high dan akan mengaktifkan komponen transistor NPN. Ketika suhu turun mencapai level tegangan dingin maka comparator dingin akan berlogika high dan menonaktifkan transistor PNP.  

Secara prinsip Tegangan keluaran pada rangkaian comparator hanya ada 2 kemungkinan, yaitu “high” (tinggi) atau “low ” (rendah), sebagaimana sperti tegangan masukannya, apakah lebih tinggi atau lebih rendah dari tegangan referensinya. Apabila tegangan referensinya dipasang pada masukan non inverting, maka disebut pembanding membalikkan (Inverting Comparator).

–     Jika VIN > VREF, maka VOUT = + VCC   

–     Jika VIN < VREF, maka VOUT = - VCC   

–     Jika VIN = VREF, maka VOUT = 0V

 

Bagian Rangkaian Transistor Sebagai Saklar.

Untuk mengaktifkan relay  diperlukan rangkaian yang berfugsi sebagai sakalar. Salah satu komponen yang dapat digunakan adalah Transistor, ada dua jenis transistor yang digunakan sebagai sakalar adalah NPN dan PNP. Secara prinsip kerja kedua transistor sama, yang membedakan adalah karakterisitknya berbeda. Transistor NPN jika basisnya diberi level tegangan positif maka transistor akan aktif sedangkan Transistor PNP jika diberi level tegangan negative maka transistor akan aktif.  Namun secara prinsip transistor dapat di fungsikan sebagai saklar jika transistor dalam kondisi saturasi / kejenuhan.

Transistor dalam keadaan jenuh (saturasi) apa bila Ib lebih besar dengan Ib (sat) dan arus kolektor Ic = maksimum. Pada daerah saturasi, diode kolektor menuju kebias maju. karena hal ini transistor akan kehilangan kerja normalnya dan transistor bertindak sebagai suatu tahanan dengan Ohm yang kecil. Selanjutnya kenaikan pada arus basis tidak menghasilkan kenaikan pada arus kolektor. Tegangan Vce pada daerah saturasi biasanya hanya beberapa perpuluh Volt, tergantung berapa besar arus kolektor.

Untuk menentukan besar Resistor basis dan membuat transistor dalam keadaan saturasi maka dapat menggunakan rumus dibawah ini :

Sedangkan arus basis yang dapat menimbulkan penjenuhan adalah :  

Transistor PNP bekerja sebagai pengunci kondisi ketika suhu yang dideteksi oleh LM35 turun ke level tegangan dingin, sehingga  mengakibatkan kipas tetap berputar walaupun tegangan dibawah tegangan referensi comparator panas. Transistor PNP akan nonaktif ketika level tegangan telah mencapai atau berada di bawah tegangan referensi tegangan dingin, ketika comparator dingin outputnya berlogika low  mengakibatkan transistor PNP kondisi nonaktif dan memutus relay DC.

 

Bagian Rangkaian relay.

     Komponen yang berhubungan dengan kipas angin adalah relay DC. komponen ini berfungsi untuk mengkatifkan dan menonaktifkan berdasarkan sinyal dari transistor. Kemudian jenis kipas angin yang digunakan adalah kipas angin dengan menggunakan tegangan kerja DC mengingat sumber tegangan yang digunakan adalah tegangan DC.  Untuk jenis relay yang digunkan adalah relay dual contactor  12 VDC.

Berikut adalah modul rangkaian konrol kipas pendingin

Menentukan Parameter Settingan Tegangan Referensi.

Dalam menentukan settingan tegangan referensi pada  fan control module sehingga dapat bekerja dengan baik maka dapat dilakukan dengan perhitungan secara teori dan pengukuran secara langsung pada output bagian rangkaian tertentu. Sangat penting dalam menentukan level tegangan referensi karena berpengaruh pada kerja dari alat tersebut, dengan sedikit pengubahan tegangan referensi di peroleh perbedaan range suhu yang dikontrol.

Dibawah ini diperlihatkan gambar bagian – bagian yang perlu di check dalam penyettingan tegangan referensi.

 

Langkah pengaturan tegangan referensi dapat dilihat  dengan langkah – langkah sebagai berikut:

-     Tentukan terlebih dahulu pada suhu berapa yang di inginkan kipas akan aktif/terputar  dan pada suhu berapa kipas akan Off/berhenti berputar.

- Kemudian memanasi LM 35 dengan menggunakan solder atau bejana heater ukur suhu panas  yang diberikan.

-  Setelah mencapai batas suhu untuk level dingin. mengukur tegangan keluaran pada penguat non inverting, Catat hasil pengukuran.

-       Kemudian panaskan hingga mencapai suhu level panas.

-       Mengukur kembali ouput  rangkaian non inverting untuk mendapat tegangan level panas.

-       Setelah itu setting tegangan referensi comparator panas dibawah tegangan yang telah diperoleh pada output non inverting  sebesar 0.5 V.

-       Dan pada tegangan referensi comparator dingin sebesar 0.5 V diatas tegangan yang diperoleh dari pengukuran pada output rangkaian non inverting pada kondisi level tegangan rendah.

Dalam mendapatkan settingan linear, pada alat yang telah dirancang ini harus dilakukan dengan melakukan pengukuran dan settingan manual. Untuk pengaturan secara teori belum di peroleh nilai yang sama.