ISSN : 2089 -2527

LINIERI SASI THER]VIISTOR NTC MENGGUNA KAII METODAPENGUAT INVERTING

Wahyu Budi MursatrtoJurusan Teknik Konversi Energi - Politeknik Negeri Bandung

email : rv LI ahoo.com

Abstrak

Penelitian ini menggttnakan sensor thermislor yang memilik koefisien twgotif qtau NTC ( NegaldTemperature Coefrcien ). Themistor ini memiliki karalaerktik yang tidak linier. Dengan karaloeristik yang

tidak linier tersebut, mq*a dilakukan metode linierisosi menggunakan metoda penguat inverting. Alat Ufurlemperqtur ini diaplikasihan pada sistem tealer heater yang memililci balas pengukuran dari 15" hinq4a 75"C. Alotubr ini membutuhhan sebuah rangkaian pengkondisi sinyal agar legangan keluorannya pada 0 Yoh hingga 5 Yokyag nantitrya akan dibaca oleh A[]C untuk ditampilkan pada laytr monitor PC atott LCD displqy.

Hasil pengujian menunjuk*an bahwa penentuan resistor linierisasi "r" sebesar 3140 Ohm mampumembudt alat uktt menjadi linier (nilai P : 0,99909). Alat uk r temryrattr yang dibu(tt mompu membeikanhasil Wmbqcaan temperattr dengan tingkat kesalahan + l"C.

Kalo kunci :Thermistor, NTC, linieris.lsi, pengkandisi sinyal.

I. PEI\DAHULUAN

Dari sekian banyak variabel proses yangada dalam dunia industri, didominasi olehvariabel dasar berupa temperatur, Jlow, presswedan level []. Dari kempat variabel proses dasartersebut, maka variabel yang paling banyakdigunakan adalah temperalur. Banyak cara yangdilakukan untuk mengukur temperatur denganberbagai macam elemen.

Elemen yang biasa digunakan padapengukuran temperatur ad.alah thermistor, RT-l),ef emen IC dan thermocouple. Masing-masingelemen tersebul mempunyai karakteristik danprinsip kerja yang berbeda. Bila dilihat darikeempat elemen tersebut, maka elementhermistor mempunyai respon yang cepatdibandingkan dengan elemen lainnya kalaudigunakan secara langsung (tanpa pelindungsarung/welly. Namun kelemahannya adalahtanggapan resistansinya terhadap temperatur

adalah tidak linier serta responsnya menjadilambat jika pemilihan dan pemasangan pada

shielded well tidak tepat. Untuk elemen yanglainnya seperti thermocouple merupakan elemenyang banyak digunakan di dalam industri karenajangkauan temperatu yang lebar dan bervariasi,serta relatif murah. Elemen lain, yaitu Rm(Resistance Temperature Detector) ini memangbagus, linier namun mahal; dan yang terakhir ICsensor mempunyai karakteristik yang palinglinier, namun jangkauan dan penggunaannyaterbatas.

Kendala pada elemen termistor adalahkarakteristiknya yang tida.k linear. Untuk itukarakteristik yang tidak linier tersebut perludilinearisasi agar mempermudah dalampengolahan sinyalnya. Pada penelitian ini akandilakukan linierisasi secara hardware dengmmenggunakan metoda penguat inverting , vrtttkpembacaan dan tampilan sinyal yang dihasilkanakan digunakan sistem akuisisi data digitaldengan menggunakan ADC dan personalcomputer serlaLCD.

Jurnal Tehnik Energi, l/ol 6 No 2 Tqhun 2016

Dafiar Simbol :T : Temperatur, "C.

V : Tegangan, Y (Volt).R : Tahanan, A (Ohm).

P : Konstanta material thermistor(K).

526

Jurnal Teknilc Energi, Vol 6 No 2 Tahun 2016 ISSN : 20E9 -2527

masukan piranti interfdce (ADC) yang biasanyamempunvai masukan sebesar 0 Volt sampaidengan 5 Volt-

Salah satu karakleristik penting yang perludiperhatikan pada pengkondisian sinyal adalahlinearitas. Hubungan antara keluaran danmasukan dapat diwujudkan dalam persamaangaris lurus. Linearitas sangat diinginkan karenasegala perhitungan dapat dilakukan denganmudah jika sensor dapat diu,ujudkan dalampersamaan garis lurus. Kesulitan dalampengkondisian sinyal adalah ketika targgapansensor tidak linear, sehingga rangkaian hardwareakan menjadi semakin rumir [2].

Idealny4 pada sistem pengukuran maupuneleman-elemen yang ada di sistem pengukuran,seharusnya menghasilkan keluaran yang selalusebanding dengan masukannya. Suatu elemendapat dikatakan linear apabila kurva keluaranterhadap masukan membentuk garis lurus sepertiyang diperlihatkan pada gambar-2.

oer6o

il

tt

II

tt

rlxr

Gambar- l, Hubungan temperatur dengan resistansidari suatu thermistor

Linearitas

Suatu sensor, idearnya.. mempunyai .,,n}ffI?,5J$.u""'ffii;t-.i*1,-Tffxir,Itanggapan yang linear sehingga - akan lurus, terkadang kurva yang dihasilkan sedikitnremudahkan prengkondisian .]lliTl_i: ,YTt ,"r.rgtung atau berkelok_kelok. .r.etapi,

sensor p_asif, rangkaian pengkondisi sinyal tahap r."iia"fur-""n ini masih ada dalam batas_batasawal difungsikan sebagai rynvf;1 untur v"rg-li." dianggap linear_ penyimpangan darirangkaian catu daya. sedangkan untuk sensor g;.: lin.u. ideal ini biasa disebut linearitas atauaktif. rangkaian pengkondisi sinyat bertungsi iil*ir., tllunluk menyiapkan sinyal agar. mudahdimanfaatkan selanjutnya- Sinyal hasil Linierisasi suatu termistor NTC yangpengkondisian sinyal diatur untuk nilai antara 0 mempunyai resistansi R, dihubungkan seri- 5 V- nilai ini biasanya disesuaikan dengan dengan resistor (r': dan kemudian

0 ,!,t tot ,tr tot

Gambar-2. Kurva linear yang ideal

,|sJ

\J

IIIIIIIIITrIIIIIIIIIIIIrr

IIIIIrr

IIII

II IIIII

rIIIII\tIII I

NI

TIIIII

rtg:

I=

t:at{0 !atlaaara

rErilll

2. TINJAUAN PUSTAKA

Thermistor dapat dibedakan dalam 3 jenis,yaitu thermistor yang mempunyai koefisiennegatif, disebut NTC (Negative Temperature('oeficienrl. rhermistor yang mempunyaikoefisien positif, disebut PTC (positiveTemperature Coeficient) dan thermistor yangmempunyai tahanan kritis, yaitu CTR (CriticalTemperature Resistance) suatu resistor yangpeka terhadap panas yang biasanla mempunyaikoefisien suhu negatif.

Karakteristik Temperatur-Tahanan

Gambar l. memperlihatkan hubungan antaratemperatur dengan resistansi dimana setiapbertambahnya temperatur berbanding terbalikdengan nilai resistansinya. Semakin besartemperatur yang diterima thermistor makatahanan pada thermistornya semakin kecil.Gambar-l memperlihatkan suatu grafikkarakteristik statis suatu thermistor yangmempunyai resistansi negatif atau biasa disebutdengan NTC.

dikonfigurasikan dengan penguat operasi (op-amp) buffer anplifier dan rangkaian penguatinverting. Gambar-3 memperlihatkan suaturangkaian untuk melinierkan thermistor NTC(Raj. Aloke, 2012). Pada rangkaian tenebutsebagai catu untuk sensor menggunakan catudaya negatif yang kemudian diteruskan kerangkaian bulJbr dan diteruskan ke rangkaianpengu?.t inverting. Karena masukan penguatbernilai tegangan negatif, maka tegangankeluarannya akan bernilai positip yang langsungbisa diaplikasikan.

oiLDc ',1--;

:ilvttlb!4. &ilrEc

Gambar 3. Rangkaian linierisasi NTC

Tegangan keluaran sinyal untuk rangkaian pada

gambar-3 ditunjukkan pada persamaan-1.

v"1r;. IrIl . .. .. ... .. ..( t)

Dimana:

Vo(T) = Tegangan keluaran sebagai fungsitemperatur.

Vi : tegangan referensiRf - resistor umpan balik

resistor linierisasiRT = thermistor

Metoda linierisasi dilakukan denganmenambahkan suatu resistor "r" yang dipasangsecara seri dengan thermistor. Persoalan pada

sedemikian rupa sehingga eror yang dihasilkanseminimal mungkin pada selang jelajahtemperatur (daerah kerja yang diinginkan).

Penentuan nilai resistor "r" yang optimaldilakukan dengan mendiferensialkan persaman-lsebanyak dua kali. Hal ini mirip dengan

linierisasi thermistor secara seri dengan

menggunakan pembagi tegangan [5]. Darirujukan tersebut tampak bahwa nilai "i' yangrnendekati nilai tengah merupakan nilai yang

ISSN : 2089 -25)7

f'(Tm):0 ....

dimana :

.(3)

ftTm) - --l- ....................................(4)' r+ Rrm

Dengan membuat turunan pertama daripersamaan-4, maka diperoleh hasil sebagaimanadiperlihatkan pada persamaan-5 .

l-(Tm

2R',t^ (

Persamaan-5 ini kemudian diturunkan sekali lagidan hasilnya ditunjukkan pada persamaan-6.

f '(Tmf

R'r^(Rr'n+ r ): ""'-"' ....... ..... .. ..(s)

.. ..(6)(Rrm+r )'Untuk mendapatkan nilai f'(Tm):0 makakondisi yang harus dipenuhi adalah :

R"(Tm)(R7-* r )2 = 2R'' Tm(Rr^+r)2

Dan dituliskan sebagi persamaan-7 sebagai

berikut:

2R Trnt -- =-- - Kr- ...- (7)

Fungsi alih untuk thermistor yang seringdigunakan dan biasa disebut dengan Persamaan

Beta dan diperlihatkan pada persamaan-8.

R, =Rr""8(+-+) ...............................(s)

Dimana,

Jrrnal Teknik Energi. Vol 6 No 2 Tohun 2016

Pd

I

ltttlt

mempunyai rasio tegangan dengan kesalahan

yang terkecil. Dengan mencari titik belok darikurva rasio tegangan berarti akan diperoleh nilai"r' yang akan memperkecil kesalahan

pengukuran. Secara matematis hal tersebut

ditunjukkan pada persamaan-2 berikut ini.

{*P =r"6 (rm) - 0 ................... .(2)

T=Tm. dengan Tm adalah nilai titik tengah darijangkauan pengukuran yang direncanalian.Dengan kata lain bahwa titik belok dipaksa pada

nilai T:Tm. Dari persamaan-l jelas bahwa nilaiVi dan Rf tidak berpengaruh terhadap nilairesistor linierisasi "r". Sehingga dapat kitatuliskan sebagai persamaan-3 :

+ r)-R"Tm(RTm+ t )'1

529

Jurnal Teknik Energi, Vol 6 No 2 Tahun 2016

Nilai resistansi pada titik tengah thermistor (Tm)dapat ditulis kembali sebagaimana diperlihatkanpada persamaan-9.

pll a\Rr^. Rroe"\r^ roi........................... (9)

ISSN : 2089 -2527

masukan maksimum. Gambar ranglaian zerodan span diperlihatkan pada gambar-4.Rangkaian ini merupakan penguat penjumlahinverting, sehingga keluaran dari rangkaiansensor yang negatif akan diubah menjadi positif.Dengan teknik ini tegangan keluaran darirangkaian sensor bisa diatur sesuai dengankeinginan kita. Jadi hal ini berbeda dengan yangdilakukan pada rujukan [4] yang menggunakantegangan negatif sebagai masukannya dantegangan keluaran yang positi dari penguati nv er t i n g I anESUng d i gunakan.

Turr.man pertama daridituliskan sebagaimanapersamaan- I 0.

R'r^-Rr^ (-+)

persamaan-9 dapatdiperlihatkan pada i

(10)

Turunan kedua dari persamaan l0 akanmenghasilkan persamaan-l I :

R"r^=Rr*(#)* *,^(#)Ataq

R" r^ : R r^ C+) Q + fJ .........r r r I

Dengan mensubstitusikan persamaan-l0 dan I Ike dalam persamaan-7, maka diperoleh hasilsebagai berikut :

2R,r^ (!\' *'-ffi)(ffi-^'-Dengan melalui proses penyederhanaan , makadiperoleh nilai resistor linierisasi *r-sebagaimana diperl ihatkan pada persamaan- 12.

,=*,^(m) .......(12)

Gambar 4 Rangkaian zero dan span

Kelemahan dari rangkaian tersebut adalahbahwa tegangan keluaran yang ada akan bemilaitertentu saja (tidak leluasa untuk diatur).

3. PERANCAI\GAI\ ALATDalam penelitian ini untuk aplikasi water

heater contotnya untuk keperluan mandi,ditentukan batas pengukuran temperatur airadalah dari l5t sampai dengan 75'C.Thermistor yang digunakan mempunyaispesifikasi sebagai berikut : nilai Ro = l0 k Ohmdengan nilai p :3950'K . Tegangan masukan(referensi) untuk thermistor sebesar I Voltpositif, Nilai resistansi umpan balik untukrangkaian sensor sebesar 22 k Ohm.

Pertama kali akan dihitung nilai resistorlinierisasi "r" dengan menggunakan persamaan-12. Untuk itu akan ditentukan terlebih dahulunilai temperatur titik tengah pengukuran Tm,yaitu (15+75)/2 = 45oC, atau sebesar 318.K.Dengan menggunakan Persamaan Beta untukthermistor, maka nilai RL dapat dicari sebagaiberikut :

R1-=Ro.sf *_ *,

R

Persamaan- 12 ini akan membantu untukmendapatkan nilai resistor linierisasi .1, padajangkauan (range) pengukuran yang diinginkan.

Pada penelitian ini catu daya yang ada padagambar-3 diganti dengan catu daya positilsehingga keluaran dari rangkaian pada gambar-3akan menjadi negatill Tegangan dengan keluarannegatif ini kemudian merupakan masukan bagirangkaian zero dan span yang mengkondisikansinyal menjadi 0 V untuk masukan minimumdan akan menghasilkan 5 Volt unhrk batas

Rr = adalah nilai tahanan (Ohm) padatemperatur T ('K).Rro - adalah resistansi thermistor padatemperatur nominal T6 ("K).f = adalah konstanta (material thermistor)

erl

530

Jurnol Teknik Energi, Yol 6 No 2 Tahun 2016

= lO kn 1r:sso 1 -1- - -1- 1 I' ' 3ra 29A ,,Rr- = 4345 O

Selanjutnya dihitung nilai r , yaitu :

,= p- . f-!^1,m . B+zTm,

4145 . r3es0-(2'r 318))

\ 39So+(2x318),/r: 3140 Ohm

Pada aplikasinya nilai "r" dibuat denganmenggunakan potensio putar (multitum) yangdiatur pada nilai tersebut. Untuk mengujirangkaian bisa digunakan tahanan variabelsebagai pengganti thermistor. Denganmenggunakan Persamaan Beta untuk thermistormaka pada temperatur 15'C thermistormempunyai resistansi sebesar 15.845 Ohm danpada temperatur 75"C mempunyai resistansisebesar 1489 Ohm. Demikian pula untuk nilai-nilai resistansi thermistor pada temperatur yangberada pada interval temperatu di atas dapatdicari-

Tabel-l Data legangan keluaran V-.1 $erhitungan)

ISSN : 2089 -2527

Dengan demikian tegangan keluaran darirangkaian sensor (pada gambar-3 adalah Vo(T)yang mulai sekarang kita sebut sebagai V".rr)yang merupakan penguat inverting da:pat

ditentukan. Strategi ini adalah untuk melihatapakah nilai resistor linierisasi "f'sebesar 3140Ohm mampu membuat sistem pengukuranmenjadi linier atau tidak. Tabel-lmemperlihatkan data dan hasil tegangan keluaranV..,1. Gambar-5 memperlihatkan kurva Tegangankeluaran Vo,,1 terhadap temperatur.

T.raqrn Vout1 Vl T.rnp.r.tur

tIIIti

tooa0,

HBtr--l

y = 0,0622rr - O,l.rO2

ir = 0,9090t

Vio = l Volt d.n Rf= 22 I Ohm

r rc) RT (Orlrl)15,O 15.445 1,150

11,5 14.081 -1,279

2C.O r2.538 -1,4)5

21,5 11.147 -1,511

2r,o 10.mo 1.616

27,5 -1,821

3C,0 1,97L

32,5 7.222 -2,125

15,0 6.503 2,7U17.5 5 a55 2.4!640,o 5.298 2,61042,5 4_794 2.776

45,0 4.345 -2,942

47,5 3.943 -3,1C9

5C,0 3.545 3,27552,5 3.263 -3,419

55,O 2.975 ,3,6t1

51,5 2116 3,167

6C,0 2.441 -3,917

62,5 2.273 ,4,068

65_O I O8l -4.216

67,5 1 912 -4,t197C,O 1.757 -4,4)7

72,5 1616 -4,610

75,O 1.449 4,757

Gambar-S Kurva hasil linierisasi (perhitungan)

y; -lt906x - 1612l.5i:r!I

Gambar 6 Kurva karaktristik zero & span

531

8.956

8.035

'1r@

-l!@

.to

4,6aro

Secara prinsip hubungan keluaran danmasukan teaebut dapat dinyatakan denganpersamaan- 13 sebagai berikut :

v",,r : -0,06221.T - 0,t 4702..........(13)

dengan V",,1 merupakan tegangan keluaranrangkaian sensor (Volt), dan T adalah temperatur('C). Tampak dari gambar-5 bahwa nilai R2

sebesar 0,99909 yang artinya bahwa sistem sudahlinier. Dengan demikian pemilihan nilai "r"sudah benar dan sistem menjadi linier.

l(rru. lbrrttrrl.dt nattt.a.n Z.tod.n Sprl

Jurnal Te*nik Energi, Yol 6 No 2 Tahun 2016 ISSN : 2089 -2527

4. SISTf,M AKUISASI DATA

Dalam penelitian ini Arduino ATMEGA328digunakan untuk menerima sinyal masukan darirangkaian zero dan span yang selanjutnya akandi proses dalam piranti digital.

Alasan pemilihan Arduino ATMEGA328 antaralain karena:

l. Open Source2. Tidak memerlukan chip programmer3. Koneksi USB4. Fasilitas chip yang cukup lengkap5. Ukuran kecil dan mudah dibawa6. Bahasa pemrograman relatif mudah7 . Tersdia librory gratis8. Pengembangan aplikasi lebih mudah9. Komunitas opez source yang solid.

Arduino berfungsi sebagai analog to digitalconverter (ADC) , data yang diterima oleh alattersebut dapat ditampilkan pada LCD ataumonitor PC.

ADC ini merupakan ADC 10 bir, sehingga ADCini mempunyai kemampuan jelajah pencacahansebesar 2'u atau sebesar 1024 cacahan. Jikamasukan ADC adalah tegangan dari 0 sampaidengan 5 Volt, maka resolusi ADC ini adalahsebesar 5000 mV/1023 : 4,89 mV. Artinyategangan input terkecil yang dapat dideteksioleh ADC adalah sebesar 4,89 mV.

Fungsi atau perhitungan untuk mendapatkankembali nilai temperatur yang dibaca sebagaibesaran tegangan oleh ADC dilakukan olehArduino. Untuk mendapatkan nilai temperatur(T) diiakukan dengan menghitung balik melaluipersamaan-I4 dan persamaan-I3. Dengandemikian nilai T dapat di peroleh kembali. Hasilpembacaan ditampilkan pada LCD dan bisaditampikan di monitor personal computer (pC).

5. PENGUJIAN DAII PEMBAHASAN'

Pengujian secara langsung tidak mudahdilakukan karena diperlukan suatu media yangdikendalikan temperaturnya secara konstan danuntuk membuat hal tersebut tidak mudah. Hallain adalah bahwa thermometer pembanding

532

Jangkauan tegangan keluaran ini kemudianakan dimasukkan ke rangkaian zero dan spandengan keluaran yang diinginkan sebesar 0sampai dengan 5 Volt. Jangkauan tegangansebesar 0 sampai dengan 5 Volt merupakanjangkauan untuk sinyal masukan bagi ADCdimana sinyal akan diolah dengan menggunakanperangkat digital. Secara prinsip rangkaian zerodan spon yang dibangun dari rangkaian penguatpenjumlah invening harus mempunyaikarakteristik sebagaimana ditunjukkan padagambar-6.

Kurva karakteristik rangkaian zero dan spandinyatakan dalam persama.an sebagaimanaditunjukkan pada persamaan- 14.

y : -1,39005 x - 1,61245............(14)

Dengan y merupakan tegangan keluaranrurglaian zero dut span (Volt) dan x merupakantegangan masukan yang berasal dari rangkaiansensor (Volt). Berdasarkan pada ranglaim zerod.an spon seperti ditunjukkan pada gambar-4,maka tegangan keluaran rangkaian zero danspaz dapat dinyatakan dengan persamaan- 15 -

Rf R{ __e", = -l etn r(- Lyl.. . (15)- Ri Ro.sJika persamaan garis pada gambar{ adalah y :m x + c, dengan nilai m dan c sebagaimanadinyatakan pada penamaan-l3, maka : y = e"1

dan x - ein. Dengan demikian diperoleh nilai m =Rf,/Ri dan nilai c = (Rf/Ros).V.

Pada perancangan ini nilai Rf untuk rangkaianzero dan span dipilih sebesar 330 kohm. Nilai Vdiambil dari catu daya simetris (yang positifluntuk OpAmp yaitu sebesar 12 Volt. Dengandemikian nilai Rin dan Ros dapat dihitung.Diperoleh nitai Rin =237,2 k Ohm; Ros- 2445,9k Ohm dan Rcomp = 329,8 k Ohm (yangmerupakan nilai parallel antara Rin, Ros danRcomp). Resistor Rin dan Ros dipilih denganmenggunakan resislor multitwn, sedangkanRcomp dipilih dengan menggunakan resistortetap sebesar 330 kohrn. Setelah dilakukankalibrasi maka rangkaian siap rmtuk digrmakan.

yang dianggap standard memiliki konstantawaktu (time constant) yang tentunya berbedadengan konstanta waktu dari alat ukur yangdibuat- Perbedaan nilai konstanta waklu ini akanmemberikan hasil akhir yang berbeda manakalatemperatur yang diuji berubah dengan waktu.Adanya pengaruh karakteristik dinamik inisecara simultan akan membuat pengujianmenjadi lebih sulit dilakukan.

Untuk mengatasi hal tersebut, maka dilakukanpengujian dengan mengganti thermistor denganresistor variabel yang bisa diatr-n dan diketahuinilainya. Artinya pengujian dilakukan denganmemperhatikan karakeristik statis saja-

Walaupm sebenamya resistor variabel yangdigunakan bisa berubah resistansinya akibattemperatur lingkungan yang berubah. Namunpengaruh ini bisa diabaikan karena perubahantemperatur Iingkungan dianggap sangat kecil.

Nilai resistor yang digunakan sebagai penggantithermistor merupakan representasi dari suatutemperatur teflentu, dimana hubungan keduanyadapat diperoleh dengan menggunakanPersamaan Beta. Secara ideal nilai temperatursebenamya akan dapat diketahui jika nilairesistansinya diketahui.

Tabel-2 Data pengukuran tegangan keluaran V-,1

Vin = lVoltd.n Rf- 221Ohm

rfc) RI (ohm) V,.rAlat (V)

11.15 14.457 1,253

14,91 73.457 1,129

20,33 12.460 1,4t421,88 11_460 ,1,s10

)f,66 -t,62t25,12 1,749

28.14 a.+61 1,900

31,01 1.468 2,07814,48 -2,294

38,75 5_410 2,5@

44,11 4.474 -2,895

51.10 3.482 3,330

60.59 2.483 1,920

14.20 1.4U ,4,765

Dengan cara demikian bias akibat keterlambatanalat ukur untuk mengejar nilai temperatur yangsebenamya dapat dihindari; apalagi kalautemperatur air tidak bisa dijaga dengan konstan

ISSN : 2089 -2527

tentunya bias akan menjadi semakin besar.

Tabel-2 memperlihatkan data dan hasilpengujian dari rangkaian Wngual inverting yangdibuat. Semua pengukuran dilakukan secaraIangsung dengan menggunakan voltmeterdigital yang mempunyai ketelitia.n 3 angkadesimal di belakang koma.

Gambar-7 memperliha&an karaktristik statis darirangkaian peng)al irNerting yang diuji. Tampakdari gambar-7 bahwa persamaan yangdihasilkan oleh rangkaian Wng)ar invertingmempunyai nilai R'? = 1. Hal ini memperlihatkanbahwa rangkaian penguat inverting sudahbeke{a dengan baik karena mempunyaikarakteristik yang sangat linier

tA Trmgrrtr

III

II!

CD

.r,o{,6{r!,.Dao

!L6E-lt- {,6r:.t - q,!46,

Gambar-7 Kurva hasil linierisasi p€nguat inverting(pengukuran)

Tabel-3 di bawah memperlihalkan datapenguknran rangkaian zero dan span yangdibuat, sedangkan gambar-8 memperlihatkankurva karakteristik statis dari rangkaian tersebut.

Tabel-3 Dara pengukuran tegangan rangkaian zero danspak

vd Al.r (V) Vd Z.ro & 3p.n{V)Aht1,253

1,129

0,r32o,217

,t-414 0,355

-1"51O 0,490

-1627 0,641

1,749

-]-gcoo,822

1.C31

-2,O14 1,240

2,2 1,540

'2,5blJ 1,950,2,895 2,416

3,330 1,c21

1,920 1.845

-4,765 5,C21

s33

Jurnal Teknik Energi, Vol 6 No 2 Tahun 2016

10.465

9.466

6.469

T.ttqrn lblu.r| r lro.rtl Ah Uhtr

3

Jurnol Teknik Energi, Vol 6 No 2 Tahun 20 I 6

Tegangan Keluaran Zero dan SpanAlat V: Tcgangan Ma:ukannya

,l.erq:E!!!-ffi1L

Tabel-4 Data pengujian langsung

t{o(t

I . ATAIt"ct

ERROfl

fclI 15,50 15,2) 4.722 16,80 11,25 {.433 19.i0 19,29 {-19

20,60 20,46 o.14

5 22,64 22,40 o,20

24,49 0,571 27,54 21,U 0,60

s 28,21 0,619 34,24 29,43 0,41

10 31,74 3128 0,46

1t 34,4A 34,13 0.31

72 35.34 36,30 0,@t3 39.37 {-3414 41,41 41,94 {,5315 44,16 M,'O {.3416 44,2t 49,m 4.7977 53,45 54,32 {.86

fl,50 65,32 {,8219 5J,00 61,82 {-8220 72,70 73,06 {.96

Tabel-4 memperlihatkan data pengukurantersebut, tarnpak bahwa kesalahan pengukuranyang dilakukan berada pada toleransi + I"C.Untuk p€ngujian yang dilakukan denganmenggunakan alat kendali otomatik,memberikan kesalahan di bawah + 0,71'C.Sedangkan pengujian yang dilakukan dengantidak menggunakan sistem kendali temperaturotomatis (terutama di atas 50'C) banyakmemberikan kesalahan pada rentang antara +I "C. Hal ini terjadi karena pada temperatur yangtinggi yang diatur secara manual memberikanperubahan temperatur yang lebih cepat (akibatperbedaan dengan temperatur lingkungan yanglebih besar), sehingga sensor thermistor harusmengejar perubahan tersebu! akibatryapengukuran menjadi tidak tepat karenatemperatur uji belum tunak (steady state).Sementara itq untuk temperatur yang lebihrendah dari temperatur lingkungan; dikarenakanperbedaannya tidak terlalu besar, maka sensormasih mampu mengejar perubahan tersebut danmenghasilkan kesalahan di sekirar nilai + 0,71'C

r= L,39212x 1,67322R: = 1,OOO@

+Ina- r€ls:1 aso

'!q.^brvjl{rrl:.

Tabel-3 Data tegangan keluaran V-,1 Alat Ukur

NoRT

(ohm)T

("ctT.l.tfcl

Error

rc)1 74.457 17,75 14.24 {,492 13.457 18,9 t 19,49 4,52

72.460 20,33 20,19 -o,46

4 11.460 21,88 22,37 4,495 10.465 23,66 24,12 n,46

9.466 25,72 26,27 {,497 4.467 )4,14 24,58 4,44I 7.46a 31,01 31,46 {,459 6.469 34,4A 35,19 4.7t

10 5.470 38,75 39,42 4,6711 4_478 44,11 44,79 {,6812 3.4a2 51,10 51,51 4,41

).483 60,s9 60,71 -0,14

14 1.444 74.20 13,99 o,27

Pengujian dilanjutkan dengan mengukurtemperatur secara langsung pada media yangdipanaskan. Pengendalian temperatur dilakukandengan menggunakan modul kendali pemanastipe WS-400 yang ada di LaboratoriumInstrumentasi dan Kontml Energi pOLBAN(terbatas dari temperatur lingkmgan sampaisekitar 50"C). Pengujian titik-titik pengukuranlainnya diuji dengan menggunakan termos yangdiatur temperatumya secara manual.

534

Gambar-8 Kurva karalrteristik zero dan span dari alatukur yang dibuat

'legangan keluaran dari rangkaian zero dut spankemudian dibaca oleh Arduino dan ditampilkanhasilnya pada LCD mauptm monitor PC (Tabel-3). Tabel-3 memperlihatkan kesalahan pengukuranyang berada pada toleransi + 0,71"C,-

3

13

ISSN : 2089 -2527

r.to

Jurnal Teknik Energi, Vol 6 No 2 Tahun 2016

6. KESIMPULAN

Penentuan nilai "r" linierisasi sebesar 3140berhasil membuat sistem pengukuran menjadilinier dengan menghasilkan nilai R'?:0,99909 .

Alat ukur temp€ratur mampu membrikanhasil pengukuran dengan tingkat kesalahan *l'c.

DAFTARPUSTAKAl. Jacob, J-M., Industrial Control Electronics

Application and Design, Prentice-Hall Inc,Englewood Cliffs, New Jeney, 1989.

2. Warsito, Analisis Rangkaian PengkondisSinyal Tahap Awal Pada Sensor Pasif Studi

ISSN : 2089 -2527

Kasus Untuk Thermistor Tipe NTC, lumalSains Tek. Vol. l1 No.3 Desember 2005,FMIPA Universitas l-ampung.

3. Gunterus, Frans. Falsafah Dasar SistemPengendalion Proses, Elex MediaKomputindo, 1987.

4. R.S. Aloke, Linearization of NTC ThermistorCharacterislic Using OP-AMP BasedInverting AmpliJier, Thesrs Master ofElectrical Engineering Jadavpur Univenity,2012

5. Wahyu, B.M.; Analisis Pengkondisi SinyalUntuk Sensor Thermistor : Studi KasusLinierisasi Secara Seri; Jumal Teknik EnergiVol 4 N0. 2 Oktober 2014

535