Laporan Sensor Suh Thermistor ~ Laporan sensor dan pengondisian sinyal

I.     PENDAHULUAN

1.1         Latar Belakang

Temperatur merupakan salah satu dari empat besaran dasar yang diakui oleh Sistem Pengukuran Internasional (The International Measuring System). Lord Kelvin pada tahun 1848 mengusulkan skala temperatur termodinamika pada suatu titik tetap triple point, dimana fase padat, cair dan uap berada bersama dalam equilibrium, angka ini adalah 273,16 K (derajat Kelvin) yang juga merupakan titik es. Skala lain adalah Celcius, Fahrenheit dan Rankine dengan hubungan sebagai berikut:

^oF = 9/5 ^oC + 32  atau

^oC = 5/9 (^oF-32)  atau

^oR = ^oF + 459,69  

Temperatur juga bisa didefinisikan sebagai kondisi penting dari suatu substrat. Sedangkan  “panas adalah salah satu bentuk energi yang diasosiasikan dengan aktifitas molekul-molekul dari suatu substrat”.

Termistor berasal dari Thermally Sensitive Resistor. Termistor  biasanya termasuk material-material semikonduktor yang dibagi dua golongan: oksida logam dan semikonduktor kristal tunggal. Negative Temperature Coefficient  (NTC) pertama kali ditemukan oleh Faraday pada perak sulfid pada tahun 1833. Pemahaman tentang termistor oksida ini mengalami perkembangan yang sangat pesat oleh Becker, Vervey, dkk., pada akhir tahun 1940-an. Termistor kristal germanium dipelajari oleh Lark-Horovitz, dkk., pada tahun 1946, dan oleh Estermann (meneliti Si), Hung dan Gliessman pada tahun 1950, Friedberg pada tahun 1951, dan kemudian Fritzsche dan Kunzler, dkk.

1.2    Tujuan Percobaan

Adapun tujuan percobaan dari praktikum ini sebagai berikut:

1.    Mempelajari karakteristik sensor temperatur LM 35 dan thermistor

2.    Mampu mengkalibrasi sensor tersebut

3.    Memahami perbedaan tanggapan sensor yang sudah linear dengan yang belum linear tanggapannya.

4.    Mampu membuat rangkaian yang berfungsi meningkatkan linearisasi tanggapan thermistor sederhana.

II.                TINJAUAN PUSTAKA

Thermistor merupakan salah satu sensor suhu yang sangat mudah untuk digunakan, karakteristik dari thermistor ini ialah thermistor akan berubah resistansinya / tahanannya ketika terjadi perubahan suhu disekitarnya. Ketika thermistor mendeteksi kenaikan suhu maka resistansi thermistor akan mengecil dan ketika resistansi thermistor lebih kecil dari resistansi variabel resistor sebagai pembagi tegangannya maka akan ada arus yang mengalir ke basis transistor, ketika itu juga relay akan aktif dan led merah (sebagai indikator panas akan aktif) sebaliknya jika suhu yang dideteksi thermistor kecil maka resistansi pada thermistor akan menjadi besar, dan ketika resistansi thermistor lebih besar dari pembagi tegangannya dalam rangkaian kali ini variabel  resistor maka tidak akan ada arus yang mengalir ke basis transistor, relay tidak aktif dan led hijau  (sebagai indikator suhu tidak panas aktif ) (Anonimous A, 2011).

Termistor memiliki dua jenis yaitu:

a.    Termistor NTC dimana nilai resistansi akan semakin menurun apabila suhu bertambah.

b.    Termistor PTC dimana nilai resistansi bertambah  seiring dengan pertambahan suhu (Manurung dan Lakalette, 2005).

Thermistor adalah salah satu jenis sensor resistor yang nilai tahanannya dipengaruhi oleh perubahan suhu. Thermistor ada dua jenis yaitu thermistor PTC dan thermistor NTC. Gejala dari thermistor NTC jika semakin tinggi suhu ruangan maka akan semakin rendah nilai dari tahanan thermistor tersebut begitu. juga sebaliknya. Sedangkan gejala dari thermistor PTC jika suhu ruangan semakin tinggi maka tahanan juga akan semakin tinggi begitu juga sebaliknya. Banyak produsen power supply menggunakan komponen NTC resistor secara seri dengan saluran. Sebuah resistor NTC menawarkan puluhan ohm perlawanan ketika dingin,dan akan menjadi semakin berkurang nilai tahanannya menuju satu ohm dengan meningkatnya suhu. Fungsi dari Thermistor adalah pelindung rangkaian dari lonjakan arus yang tiba-tiba tinggi. Fungsi utama dari NTC thermistor ini khususnya untuk melindungi komponen dioda jembatan dan capasitor
Pengujian NTC thermistor menggunakan multimeter dengan arah knob pada ohmmeter X1K:                     

1.      Pastikan NTC thermistor terlepas dari rangkaian

2.      Colokkan kedua probe multimeter pada kedua kaki NTC thermistor (boleh bolak-balik).

3.      Jika jarum bergerak menuju tahanan tertentu berarti NTC tersebut dalam keadaan baik

4.      Jika jarum mununjuk pada tahanan yang tak terhingga, dimungkinkan NTC tersebut rusak. Rangkaian power supply PC sebenarnya terdiri dari beberapa blok yaitu: transient filter (memotong arus berlebih), penyearah (mengubah tegangan AC menjadi tegangan DC, PFC (Power Factor Correction) (Anonimuous B, 2011)

Sensor thermistor yaitu sebuah sensor temperature yang bersifat pasif sehingga jika memfungsikannya harus menggunakan rangkaian catu daya. Thermistor merupakan salah satu sensor temperatur berbasis bahan semikonduktor yang memanfaatkan fungsi perubahan nilai resistansinya terhadap temperatur (Warsito, 2009).

NTC merupakan sensor yang mengubah besaran suhu menjadi hambatan. NTC dibuat dari campuran bahan semikonduktor yang dapat menghasilkan hambatan intrinsik yang akan berubah terhadap temperatur (Setiawan, 2009).

Sifat utama dari sebuah sensor termistor adalah bahwa ia memiliki koefisien temperatur yang negatif sehingga ia sangat dikenal dengan sebutan Negative Temperatur Coefficient (NTC) (Yadda, 2009).

III.             PROSEDUR PERCOBAAN

3.1         Alat dan Bahan

Adapun alat dan bahan yang digunakan pada percobaan ini adalah:

 1. Sensor thermistor NTC 

 2. Sensor thermistor PTC 

  3. Wadah tahan panas

   4. Es batu

   5. Voltmeter

   6. Catudaya

   7. Thermometer Hg

   8. Heater kecil

3.2         Prosedur Percobaan

Langkah-langkah yang dilakukan pada percobaan ini sebagai berikut:

1.    Menyiapkan sensor thermistor

2.    Menyiapkan wadah tahan panas

3.    Menyiapkan es batu

4.    Menyiapkan voltmeter dan sistem catu daya

5.    Menyiapkan thermometer Hg dan heater kecil

6.    Menghubungkan pin thermistor dengan voltmeter/ohmmeter

7.    Memasukkan es batu pada wadah, memasukkan heater pada wadah tersebut, menguku temperatur dengan menggunakan thermometer Hg dan thermistor, mencatat nilai R dari thermistor di voltmeter dan temperatur dari thermometer Hg secara bersamaan dengan selang waktu 3 menit. Memulai untuk mencatu daya heater pada menit ke 15, sehingga es mulai cepat mencair dan memanas. Mencatat perubahan suhu per 5 menit.

8.    Membuat tabel seperti di bawah

No	Waktu (s)	Thermometer Hg (C)	R thermistor (Ohm)
1
2
3

IV.             HASIL PENGAMATAN DAN PEMBAHASAN

4.1         Hasil Pengamatan

Adapun hasil yang dapat diamati setelah melakukan percobaan ini adalah:

Tabel 1. Hasil Pengamatan NTC pada Pemanasan

No.	Suhu oC	R ()
1 2 3 4	40 50 60 70	6,88 6,87 6,23 5,01

Tabel 2. Hasil pengamatan NTC pada Pendinginan

No.	Suhu oC	R ()
1 2 3 4	70 60 50 40	5,23 6,38 10,14 11,34

Tabel 3. Hasil Pengamatan PTC pada Pemanasan

No.	Suhu oC	R ()
1 2 3 4	40 50 60 70	65,6 67 75,4 102,7

Tabel 4. Hasil Pengamatan PTC pada Pendinginan

No.	Suhu oC	R ()
1 2 3 4	70 60 50 40	442 130 44 33,2

4.2         Pembahasan

Sensor thermistor yaitu sebuah sensor temperature yang bersifat pasif sehingga jika memfungsikannya harus menggunakan rangkaian catu daya. Thermistor merupakan salah satu sensor temperatur berbasis bahan semikonduktor yang memanfaatkan fungsi perubahan nilai resistansinya terhadap temperatur . Thermistor merupakan singkatan dari Thermal Sensitive Resistor  yakni suatu jenis sensor yang sensitiv terhadap perubahan suhu. Prinsip kerjanya adalah memberikan perubahan resistansi yang sebanding dengan perubahan suhu. Dari perubahan resistansi yang besar terhadap perubahan suhu yang kecil inilah yang mejadikan thermistor banyak diapakai sebagai sensor suhu. Thermistor  memiliki ketelitian dan ketepatan yang tinggi. Bahan yang digunakan dalam pembuatan thermistor banyak sekali, yang mana nantinya dibentuk melalui oksida logam campuran, kromium, kobalt, tembaga, besi, atau nikel. Yang mana nantinya bahan-bahan tersebut berpengaruh pada karakteristik thermistor,  sehingga dalam pembuatannya terdapat perbandingan tertentu.
berdasarkan koefisien suhunya, thermistor dibedakan menjadi 2 jenis, yaitu PTC (Positive Temperature Coeficient) dan NTC (Negative Temperature Coeficient). NTC (Negative Temperature Coeficient) merupakan thermistor yang mempunyai koefisien negatif, artinya perbandingan antara suhu dengan resistansinya berbanding terbalik. jika resistansi meningkat maka suhu akan menurun dan sebaliknya.

Sensitivitas termistor merupakan faktor penting dalam penggunaan thermistor dalam pengaplikasiannya. Perubahan tahanan thermistor 10% per ^oC adalah tidak umum. Sehingga termistor dengan tahanan nominal 10KW pada suhu yang sama dapat berubah denagan 1KW untuk perubahan suhu 1^oC. Ketika digunakan dalam rangkaian jembatan pendeteksi nol, sensitivitas dapat memberikan kontrol, pada prinsipnya kurang dari  1^oC.

Waktu respon sebuah termistor tergantung pada jumlah bahan yang digunakan dan keadaan lingkungan. Sehingga, untuk termistor berbentuk manik pada keadaan oil bath, responnya adalah 0.5 detik. Termistor yang sama pada udara mempunyai waktu respon 10 detik. Ketika dilindungi dalam teflon atau bahan yang lain untuk perlindungan melawan keadaan lingkungan, waktu respon akan meningkat.

Karena pada termistor menunjukkan perubahan tahanan yang besar terhadap  suhu, maka ada banyak kemungkinan aplikasi dari suatu rangakian yang akan digunakan. Pada jenis thermistor terdapat thermistor NTC. Dimana NTC adalah komponen elektronika dimana jika dikenai panas maka tahanan nya akan naik.Termistor NTC adalah sensor suhu aktif yang tidak membutuhkan catu daya ketika digunakan. Termistor jenis ini memiliki resistansi menurun apabila temperaturnya naik, jika resistansinya berkurang maka temperaturnya bertambah

Dari percobaan yang telah dilakukan, dperoleh hasil seperti yang di paparkan pada table hasil pengamatan di atas. Dan dari data yang diperoleh, dibuat grafik seperti pada gambar di bawah ini.

Dibawah ini diberikan grafik hubungan antara R tahanan thermistor dengan suhu.

Gambar 4.1 Grafik hubungan antara tahanan dengan suhu pada T naik dan T turun Untuk  NTC

Gambar 4.2 Grafik hubungan antara tahanan dengan suhu pada T naik dan T turun  PTC

Dari grafik di atas, dapat kita lihat hasil grafik dari data yang diperoleh pada percobaan yang telah dilakukan. Dari hasil grafik, terlihat bahawa besarnya suhu yang diterima oleh sensor thermistoer mempengaruhi hasil dari resistansinya sehingga diperolehlah grafik hubungan antara temperature dan resistansi. Dalam kehidupan sehari-hari, banyak aplikasi dari sensor suhu thermistor, misalnya dalam bidang automotive, militer, kedokteran, telekomunikasi, space, dan lain-lain. Dalam automotive bisa menggunakan NTC thermistor untuk memonitor temperatur radiator/mesin yang dihubungkan ke electronic control unit (ECU) dan kemudian ditampilakan dalam dashboard mobil. Dalam bidang kedokteran digunakan untuk memonitor temperatur pasien pada saat operasi berlangsung. Dalam bidang space untuk memonitor temperatur baterai, modul-modul satelit, memonitor ruangan dalam satelit, dan lain-lain. Pada contoh aplikasi ini digunakan thermistor jenis NTC untuk mengukur temperatur ruangan.

Pada percobaan yang telah dilakukan, ada beberapa kendala yang dialami oleh para praktikan, diantaranya adalah ketika menghitung perubahan suhu  turun. Pada saat ini kondisi air yang panas dihitung penurunan suhunya disertai dengan pemasukan es batu sehingga dalam proses ini mengganggu konsentrasi para praktikan sehingga akan mempengaruhi hasil dari percobaan  yang dilakukan.

 

V.                KESIMPULAN

Setelah melakukan percobaan ini ada beberapa yang dapat disimpulkan sebagai berikut:

1.      Pada percobaan dengan sensor NTC saat dipanaskan R tahanan pada thermistor semakin kecil dan saat didinginkan maka R tahanan pada termistor semakin besar.

2.      Pada percobaan PTC saat didinginkan maka R tahanan pada thermistor semakin kecil sedangkan pada saat dipanaskan pada PTC makan nilai R tahanan thermistor semakin besar.

3.      Hubungan NTC dan PTC cukup baik saat air dipanaskan maupun didinginkan .

4.      Dari percobaan semakin besar suhu pada PTC maka nilai tahanan besar dan saat suhu semakin kecil maka nilai tahanan juga semakin kecil.

5.      Semakin besar suhu pada NTC yang diberikan, maka semakin kecil nilai tahanan pada thermistor dan sebaliknya semakin kecil suhu maka nilai tahanan pada thermistor semakin besar.

DAFTAR PUSTAKA

Anonimous A, 2011. Rangkaian Sensor Suhu. http://all-thewin.blogspot.com/2011/11/rangkaian-sensor-suhu-sensor-suhu.html. Diunduh tanggal 28 November 2012.

Anonimuous B, 2011. Thermistor  NTC (Negative Temperature Coeficient) http://softquadro-teknik.blogspot.com/2011/10/thermistor-ntc-negative-temperature.html. Diunduh tanggal 28 November 2012.

Ifarifa, 2009. Thermistor. http://id.scribd.com/doc/16811105/Thermistor. Diunduh tanggal 27 November 2012.

Manurung, Robert dan Lakalette, Johannis. 2005. Jurnal Elektronika: Linearisasi pada Sensor Temperatur Thermistor NTC dengan Bentuk Geometrik Multilayer. No.1. Volume 5. http://isjd.pdii.lipi.go.id/admin/jurnal/510516.pdf. Diunduh tanggal 28 November 2012.

Setiawan, Iwan. 2009. Buku Ajar Sensor dan Tranduser. http://eprints.undip.ac.id/4886/1/Sensor_dan_Transduser.pdf. Diunduh tanggal 27 November 2012.

Warsito,D.E.A., 2009. Sensor Thermistor. http://www.sensorthermistorinila.blogspot.com/. Diunduh tanggal 28 November 2012.

Yadda, A. Haris. 2009. Thermistor sebagi Sensor Temperatur untuk Transduser Kadar Air Udara Berbasis Psikrometri. http://isjd.pdii.lipi.go.id/admin/jurnal/3320989101.pdf. Diunduh tanggal 28 November 2012.