Sensor Suhu

Sensor suhu adalah komponen yang biasanya digunakan untuk merubah besaran panas menjadi listrik untuk mempermudah dalam menganalisa besarannya. Untuk membuatnya ada dua cara yaitu dengan menggunakan bahan logam dan bahan semikonduktor, karena bisa merubah nilai hambatannya terhadap arus listrik yang tergantung pada suhunya. Pada logam semakin besar suhu maka nilai hambatannya akan semakin naik, berbeda pada bahan semikonduktor, semakin besar suhu maka nilai hambatannya akan semakin turun. Beberapa jenis sensor suhu, diantaranya adalah sebagai berikut :

1.       LM 35

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 jika dibandingkan dengan sensor suhu yang lain, 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.

Meskipun tegangan sensor ini dapat mencapai 30 volt akan tetapi yang diberikan kesensor adalah sebesar 5 volt, sehingga dapat digunakan dengan catu daya tunggal dengan ketentuan bahwa LM35 hanya membutuhkan arus sebesar 60 µA hal ini berarti LM35 mempunyai kemampuan menghasilkan panas (self-heating) dari sensor yang dapat menyebabkan kesalahan pembacaan yang rendah yaitu kurang dari 0,5 ºC pada suhu 25. ºC .

                 (a) LM35 tampak depan                                 (b)LM35 tampak bawah

Gambar diatas menunjukan bentuk dari LM35 tampak depan dan tampak bawah. 3 pin LM35 menujukan fungsi masing-masing pin diantaranya, pin 1 berfungsi sebagai sumber tegangan kerja dari LM35, pin 2 atau tengah digunakan sebagai tegangan keluaran atau Vout dengan jangkauan kerja dari 0 Volt sampai dengan 1,5 Volt dengan tegangan operasi sensor LM35 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 :

V_LM35 = Suhu* 10 mV

Secara prinsip sensor akan melakukan penginderaan pada saat perubahan suhu, setiap kenaikan suhu 1 ºC akan menunjukan kenaikan 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.

Grafik akurasi LM35 terhadap suhu

2.       NTC

Negatif Temperatur Coefisien atau yang biasanya disingkat dengan NTC merupakan resistor dengan koefisien temperatur negatif. Hal ini berarti bahwa adanya kenaikan suhu yang dierima oleh NTC akan menyebabkan penurunan nilai resistansi. NTC umumnya terbuat dari keramik atau polimer. Bahan yang berbeda yang digunakan pada NTC mengakibatkan respon suhu yang berbeda pula. Sebagian besar NTC biasanya cocok digunakan dalam kisaran suhu antara -55 ° C dan 200 ° C, namun ada juga NTC yang dapat digunakan pada suhu mendekati nol mutlak (-273,15 ° C). Sensitivitas suhu sensor NTC dinyatakan sebagai “perubahan presentase per ° C”. Tergantung pada bahan yang digunakan dan spesifikasi dari proses produksi, nilai-nilai khas sensitivitas temperatur berkisar dari -3% sampai -6% per ° C.

 

Gambar Thermistor NTC

Jika digambarkan, maka Karakteristik Thermistor NTC tersebut adalah seperti dibawah ini :

Thermistor NTC dibuat dari bahan semikonduktor sehingga prinsip kerja NTC   yaitu ketika suhu meningkat, maka resistansi thermistor NTC akan menurun. Hal ini karena thermistor terbuat dari bahan semikonduktor yang mempunyai sifat menghantarkan elektron ketika suhu naik.

Apabila dibandingkan dengan RTD,  NTC memiliki ukuran yang lebih kecil, respon lebih cepat, lebih tahan terhadap goncangan dan getaran serta  biayanya  lebih rendah. Apabila dibandingkan dengan termokopel, presisi yang diperoleh dari keduanya mirip.  Namun termokopel dapat menahan suhu yang sangat tinggi (di urutan 600 ° C) dan digunakan dalam aplikasi seperti bukan termistor NTC, di mana sensor tersebut kadang-kadang disebut sebagai pirometer. Meski begitu, termistor NTC memberikan sensitivitas yang lebih besar, stabilitas dan akurasi dari termokopel pada suhu yang lebih rendah.

NTC memiliki beberapa fungsi yaitu :

1.      Untuk mengukur suhu

2.      Untuk mengukur temperatur kontrol

3.      Untuk mengikur kompensasi suhu

4.      Untuk mendeteksi ada tidaknya cairan

5.      Sebagai perangkat yang membatasi arus dalam rangkaian listrik

6.      Pemantauan suhu dalam aplikasi otomotif

3.       PTC

Positif Temperatur Coefisien atau biasa disingkat dengan PTC merupakan  resistor dengan koefisien temperatur positif, hal ini berarti bahwa pelawanan meningkat ketika suhu meningkat juga.

Gambar Thermistor PTC

Thermistor PTC dikelompokkan  menjadi dua jenis yaitu :

1.        Jenis pertama terdiri dari thermally sensitif silicon resistors, kadang-kadang disebut sebagai "Silistors". Device ini menunjukkan nilai koefisien suhu positif yang cukup seragam (sekitar 0,77% /°C) kebanyakan dari silistor melalui berbagai wilayah/rentang operasional, tetapi dapat juga menujukkan koefisien suhu negatif di wilayah temperatur yang melebihi 150° C. Device ini paling sering digunakan untuk kompensasi terhadap device semiconducting silicon dalam kisaran temperature antara -60° C ke 150°.

2.        Jenis kedua merupakan polycrystalline bahan keramik yang biasanya resistivitasnya tinggi tetapi terbuat dari semiconduktor dengan penambahan dopants. Umumnya dibuat dari campuran barium, timah dan strontium titanates dengan tambahan seperti yttrium, manganese, tantalum dan silika. Device ini memiliki daya tahan-suhu karakteristik negatif yang sangat kecil. Koefisien suhu device ini hingga mencapaisuhu yang kritis, yang disebut sebagai "Curie", perubahan atau transisi suhu. Suhu kritis ini merupakan pendekatan, device ini mulai menunjukkan peningkatan, resistansi suhu coefficient positif seperti peningkatan resistansi yang besar.

 Fungsi PTC thermistor yaitu digunakan untuk sensor temperatur. PTC berfungsi sebagai tahanan atau resistansi dimana besar tahanannya berubah sesuai perubahan suhu. Disebut positif karena nilai tahanannya akan naik jika temperatur naik. Dan nilai tahanannya turun apabila temperatur turun. PTC bisa berfungsi sebagai sensor yaitu dari nilai tahanannya. Biasanya aplikasi dengan mengidentifikasikan arus yang mengalir melalui PTC. Jika PTC diberi tegangan maka akan mengalir arus. Jadi, besarnya arus ini akan berubah-ubah sesuai perubahan tahanan PTC. Arus ini kemudian diukur sebagai identifikasi perubahan temperatur.

PTC adalah jenis resistor non linier yang nilai hambatannya terpengaruh oleh perubahan suhu. Makin tinggi suhu yang mempengaruhi makin besar nilai hambatannya. PTC merupakan resistor dengan koefisien positif. dalam hal ini, termistor PTC berbeda dengan temistor NTC, antara lain:

1      Koefisien temperatur dari thermistor PTC bernilai positif hanya dalam interfal temperatur tertentu, sehingga diluar interval tersebut akan bernilai nol atau negatif

2      Harga mutlak dan koefisien temperatur dari termistor PTC jauh lebih besar dari pada termistor NTC.