Sensor Thermal

Sensor Thermal

adalah perangkat yang mampu membaca fenomena fisik berupa suhu (energi panas) dan menghasilkan sinyal elektrik.

Sensor Thermal

Pada aplikasi pendeteksian atau penggukuran tertentu dapat dipilih salah satu tipe sensor dengan pertimbangan :

1. Penampilan penampilan (Performance)

2. Kehandalan (Reliable) dan

3. Faktor ekonomis (Economic)

Pemilihan jenis sensor suhu

1. Level suhu maksimum dan minimum dari suatu

substrat yang diukur.

2. Jangkauan (range) maksimum pengukuran.

3. Konduktivitas kalor dari substrat.

4. Respon waktu perubahan suhu dari substrat.

5. Linierititas sensor.

6. Jangkauan temperatur kerja.

Bimetal

1. Bimetal adalah sensor yang sangat populer digunakan karena sederhana.

2. Bimetal dapat dijumpai pada alat seterika listrik, electric toaster, coffee pot, cirucit breaker.

3. Bimetal adalah sensor suhu yang terbuat dari dua buah lempengan berbeda koofisien muai () yang direkatkan menjadi satu.

Dalam aplikasinya bimetal dapat dibentuk sebagaisaklar Normally Open (NO) dan Normally Close (NC).Cara kerja bimetal ini sangat sederhana, jika bimetal initerkena panas maka logam akan membangkok dan akanmemutuskan atau menyambungkan arus listrik.

Thermocouple

Thermocouple tersusun dari dua jenis metal yang hampir sejenisyang dihubungkan, dan bila di panaskan akan menghasilkan thermalelektromotive force ketika sambungan bahan mempunyai tempratureyang berbeda.

dimana terdapat perbedaan yang timbul antara sambungan tersebutdengan sambungan referensi yang berfungsi sebagai pembanding.

Prinsip Kerja Thermocouple

Terdapat 2 buah kawat yang terbuat dari materialyang berbeda.Kawat 1 digunakan sebagaimeasuring junction hot dan referense juntion(cold). Pada kawat refernse juntion tidakmengalami perubahan dan tetap pada suhurefrence.

Pada pengukuran perbedaan potensial dari keduakawat akan mengguanakan voltmeter dansebelumnya akan di amplify dulu agar dapatterbaca oleh voltmeter karena teganagn yangdihasilkan terlalu kecil.Pengukuran panasmenghasilkan tegangan yang lbih besar daritegangan saluran referensi.Perbedaan antarakedua tegangan sebanding dengan suhu

Tabel Referensi Tegangan ke Temperature

Beberapa Jenis Thermocouple Berdasarkan Aplikasi Penggunaannya

Grafik Tegangan Terhadap suhu pada Berbagai Jenis Thermocouple

Thermocouple Kelebihan :

Spesifikasi lebih beragam.

Akurasi yang tepat dalam pengukuran suhu.

Waktu respon cepat.

Tidak mudah rusak dan tahan lama.

Kekurangan : Kalibrasi yang sulit,saat thermocouple dinyalakan, suhu yang tertera adalah suhu

pada rauangan tersebut.

Membutuhkan suhu referensi.

Hanya dapat digunakan untuk mengukur perbedaan suhu.

Thermocople membutuhkan prlengkapan tambahan yang harganya cukup mahal.

RTD (Resistance Thermal Detector)

1. RTD terbuat dari bahan kawat tahan korosi, kawat tersebut dililitkan pada bahan keramik isolator.

2. Beberpa logam yang digunakan, untuk sensor iniantara lain platina,nickel, nickel alloy, terutamatembaga yang memiliki tahanan yang rendah danperubahan tahanan yang linier dan harganya yangrelatif murah.

Prinsip Kerja Sensor RTD

Prinsip kerja dari sensor ini berdasarkan perubahan tahanan daribeberapa jenis logam apabila mendapatkan perubahan panas. Semualogam akan mengalami perubahan tahanan positif apabila terjadiperubahan tempratur yang positif.

Jenis RTD Berdasarkan Bahan Penggunaannya

RTD memiliki keunggulan yaitu:

1. Tidak diperlukan suhu referensi.

2. Sensitivitasnya cukup tinggi, dapat dilkukan dengan cara memperpanjang kawat yang digunakan dan memperbesar tegangan eksitasi.

3. Dapat digunakan kawat penghantar yang lebih panjang karena noise tidak jadi masalah.

4. Tegangan keluaran yang tinggi, maka bagian elektronik pengolah sinyal menjadi sederhana dan murah.

Thermistor

1. Termistor atau tahanan thermal adalah semikonduktor tahanandengan koefisien tahanan tempratur tinggi yang biasanya negatif(NTC) artinya bila tempratur bertambah maka tahanannyaberkurang,tetepi juga akan mempunyai temprature positif (PTC).

2. Thermistor dapat difungsikan sebagai sensor analog atau sebagaiswitching ON/OFF. Bila nilai derajat suhunya dikonversikanketagangan analog dan dijadikan masukan dari analog ke digitalmaka sensor ini akan menjadi sensor analog tetapi biladigabungkan dengan rangkaian komparator maka berfungsisebagai sensor ON/OFF.

Karakteristik Thermistor

Thermistor

Jenis - jenis Thermistor

Thermistor ini dibedakan dalam tiga jenis:

Thermistor yang mempunyai koefisien temperatur negatif yang biasa disingkat NTC (Negative Temperature Coefficient).

Thermistor yang mempunyai koefisien temperatur positif yang biasa disingkat PTC (Positive Temperature Coefficient).

Thermistor yang mempunyai tahanan temperature kritis yang biasa disingkat CTR (Critical Temperature Resistance).

Thermistor NTC

NTC (Negative Temperature Coefficient) adalah resistor yang memepunyai koefisien temperatur negatif yang sangat tinggi. Thermistorjenis ini dibuat dari oksida logam yang terdapat dalam golongan transisi.

Oksida- oksida ini sebenarnya mempunyai resistansi tinggi, tetapi dapat diubah menjadi semikonduktor dengan menambahkan beberapa ion lain (sebagai doping) yang mempunyai valensi yang berbeda.

Sedangkan perubahan resistansinya karena pengaruh perubahan temperatur diberikan dalam bentuk kurva resistansi sebagai fungsi temperatur.

Thermistor PTC

PTC (Positive Temperature Coefficient) merupakan resistor dengan koefisien temperatur positif yang sangat tinggi. Dalam beberapa hal, thermistor PTC berbeda dengan NTC:

Koefisien temperatur dari thermistor PTC benilai positif haya dalam interval temperatur tertentu, sehingga di luar interval tersebut, koefisien temperatur nya bisa bernilai nol atau negatif.

Pada umumnya, harga mutlak dari koefisien temperalur dari thermistor PTC jauh lebih besar dari pada thermistor NTC.

Thermistor CTR

CTR (Critical Temperature Resistance) CTR dibuat dari V2O3 yang dipanaskan dengan serbuk oksida Ba atau oksida Si dan sebagainya yang hasilnya dalam bentuk kaca.

Thermistor jenis ini merupakan resistor yang mempunyai koefisien temperatur negatif yang sangat tinggi.

Penurunan reistansi yang drastis karena adanya pengaruh suhu tersebut terjadi pada transisi logam- semikonduktor dan berubah-ubah tergantung (sebagai fungsi) dari konsentrasi dopant, yaitu oksida logam, seperti Ge, Ni,W, atau M.

IC Sensor

Mempunyai konfigurasi output tegangan dan arus yang sangat linear. Ada beberapa jenis IC yang sering digunakansebagai sensor suhu seperti LM135, LM235, LM335.

Ketiga jenis IC ini memilki karakter yang berbeda-beda dan penggunaannyadisesuaikan dengan kebutuhan.

Tiga Tipe IC Sensor

Tipe (C) Range Penggunaan

LM 135 -56 < t < 151 Militer

LM 235 -41 < t < 126 Industrial

LM 335-41 < t < 101

Komersial

Karakteristik Sensor Suhu