JENIS-JENIS SENSOR DAN FUNGSINYA
Sensor Suhu
Berfungsi untuk mengubah temperatur/suhu menjadi beda potensial listrik.
Jenis-jenis sensor suhu:
1.
Thermokopel
Berfungsi sebagai sensor suhu rendah dan
tinggi, yaitu suhu serendah 3000F sampai dengan suhu tinggi yang digunakan pada
proses industri baja, gelas dan keramik yang lebih dari 30000F. Thermokopel
dibentuk dari dua buah penghantar yang berbeda jenisnya (besi dan konstantan)
dan dililit bersama.
Prinsip Kerja :
Jika salah satu bagian pangkal lilitan dipanasi,
maka pada kedua ujung penghantar yang lain akan muncul beda potensial (emf).
Thermokopel ditemukan oleh Thomas Johan Seebeck tahun 1820 dan dikenal dengan
Efek Seebeck.
Efek Seebeck:
Sebuah rangkaian termokopel sederhana
dibentuk oleh 2 buah penghantar yang berbeda jenis (besi dan konstantan),
dililit bersama-sama. Salah satu ujung T merupakan measuring junction dan ujung
yang lain sebagai reference junction. Reference junction dijaga pada suhu
konstan 320F (00C atau 680F (200C). Bila ujung T dipanasi hingga terjadi
perbedaan suhu terhadap ujung Tr, maka pada kedua ujung penghantar besi dan
konstantan pada pangkal Tr terbangkit beda potensial (electro motive force/emf)
sehingga mengalir arus listrik pada rangkaian tersebut.
Kombinasi jenis logam penghantar yang
digunakan menentukan karakteristik linier suhu terhadap tegangan.
Tipe-tipe kombinasi logam penghantar
thermokopel:
a.
Tipe E (kromel-konstantan)
b.
Tipe J (besi-konstantan)
c.
Tipe K (kromel-alumel)
d.
Tipe R-S (platinum-platinum rhodium)
e.
Tipe T (tembaga-konstantan)
Tegangan keluaran emf (elektro motive
force) thermokopel masih sangat rendah, hanya beberapa milivolt. Thermokopel
bekerja berdasarkan perbedaan pengukuran. Oleh karena itu jika ukntuk mengukur
suhu yang tidak diketahui, terlebih dulu harus diketahui tegangan Vc pada suhu
referensi (reference temperature). Bila thermokopel digunakan untuk mengukur
suhu yang tinggi makaa akan muncul tegangan sebesar Vh. Tegangan sesungguhnya
adalah selisih antara Vc dan Vh yang disebut net voltage (Vnet).
Besarnya Vnet ditentukan dengan rumus:
Vnet = Vh - Vc
Keterangan :
Vnet = tegangan keluaran thermokopel
Vh = tegangan yang diukur pada suhu tinggi
Vc = tegangan referensi
Gambar grafik tegangan terhadap suhu pada
thermokopel tipe E, J, K dan R :
Gambar di bawah ini menunjukkan beberapa
thermokopel yang dihubungkan secara seri membentuk thermopile. Thermopile ini
diletakkan di titik tengah pyrometer radiasi dan lensa yang digunakan untuk
memfokuskan radiasi (pancaran panas) agar jatuh pada thermopile.
Gambar Thermopile:
Untuk masa sekarang thermokopel sudah
dibuat dengan kemasan yang mempunyai unjuk kerja yang lebih peka yang disebut
thermopile yang digunakan sebagai pyrometer radiasi.
Grafik hubungan suhu terhadap arus
keluaran:
2.
Thermistor (Thermal Resistor/Thermal
Sensitive Resistor)
Berfungsi untuk mengubah suhu menjadi
resistansi/hambatan listrik yang berbanding terbalik dengan perubahan suhu.
Semakin tinggi suhu, semakin kecil resistansi.
Simbol Thermistor :
Konstruksi Thermistor tipe GM102 :
Thermistor dibentuk dari bahan oksida
logam campuran, kromium, kobalt, tembaga, besi atau nikel.
Bentuk Thermistor :
a.
Butiran
Digunakan pada suhu > 7000C dan
memiliki nilai resistansi 100 Ω hingga 1 MΩ.
b.
Keping
Digunakan dengan cara direkatkan langsung
pada benda yang diukur panasnya.
c.
Batang
Digunakan untuk memantau perubahan panas
pada peralatan elektronik, mempunyai resistansi tinggi dan disipasi dayanya
sedang. Thermistor dibuat sekecil-kecilnya agar mencapai kecepatan tanggapan
(respon time) yang baik.
Pemakaian thermistor didasarkan pada tiga
karakteristik dasar, yaitu:
a.
Karakteristik R (resistansi) terhadap T (suhu)
b.
Karakteristik R (resistansi) terhadap t (waktu)
c.
Karakteristik V (tegangan) terhadap I (arus)
Grafik hubungan antara resistansi terhadap
suhu thermistor :
Rangkaian Pengendali Suhu Ruangan
Sederhana (karakteristik R terhadap t):
Cara kerja rangkaian:
Saat temperatur masih dingin hambatan
thermistor sangat besar dibandingkan dengan R2, sehingga transistor dalam
kondisi menghantar lalu rele kontak (terhubung) dan heater (pemanas)
menghasilkan panas. Akan tetapi, ketika ruangan menjadi panas, thermistor juga
ikut panas sehingga hambatannya turun. Hambatan paralel thermistor dengan R2
menjadi kecil, sehingga tegangan bias Tr juga kecil, mengakibatkan Tr dalam
kondisi cut off, rele tidak kontak dan heater tidak bekerja. Akibatnya, suhu
ruangan turun. Demikian seterusnya proses akan berulang dari awal dan suhu
ruangan menjadi konstan.
3.
RTD (Resistance Temperature Detectors)
Berfungsi untuk mengubah suhu menjadi
resistansi/hambatan listrik yang sebanding dengan perubahan suhu. Semakin
tinggi suhu, resistansinya semakin besar. RTD terbuat dari sebuah kumparan
kawat platinum pada papan pembentuk dari bahan isolator. RTD dapat digunakan
sebagai sensor suhu yang mempunyai ketelitian 0,03 0C dibawah 5000C dan 0,1 0C
diatas 10000C.
Konstruksi RTD bahan platinum:
RTD terpasang pada permukaan logam:
Hubungan antara resistansi dan suhu
penghantar logam merupakan perbandingan linear. Resistansi bertambah sebanding
dengan perubahan suhu padanya. Besar resistansinya dapat ditentukan berdasarkan
rumus :
Besar resistansi pada suhu tertentu dapat
diketahui dengan rumus :
Keterangan :
R1 = resistansi pada suhu awal
R2 = resistansi pada suhu tertentu
Untuk menghasilkan tegangan keluaran dapat
diperoleh dengan mengalirkan arus konstan melalui RTD atau dengan memasangnya
pada salah satu lengan jembatan wheatstone.
Gambar rangkaian jembatan wheatstone dengan
RTD:
Persamaan rangkaian jembatan wheatstone:
Prinsip kerja rangkaian: Bila RTD berada
pada suhu kamar maka beda potensial jembatan adalah 0 Volt. Keadaan ini disebut
keadaan setimbang. Bila suhu RTD berubah maka resistansinya juga berubah
sehingga jembatan tidak dalam kondisi setimbang. Hal ini menyebabkan adanya
beda potensial antara titik A dan B. Begitu juga yang berlaku pada keluaran
penguat diferensial.
Amplifier diferensial (penguat
diferensial) menggunakan IC op-amp yang berfungsi untuk menguatkan tegangan
keluaran dari rangkaian jembatan menjadi tegangan yang lebih besar. Jika
rangkaian jembatan pada posisi setimbang maka pada titik A dan B mempunyai
tegangan dan arus yang sama.
4.
IC LM 35
Berfungsi untuk mengubah suhu menjadi
tegangan tertentu yang sesuai dengan perubahan suhu.
Rangkaian dasar IC LM 35:
Tegangan keluaran rangkaian bertambah 10
mV/0C. Dengan memberikan tegangan referensi negatif (-Vs) pada rangkaian, sesor
ini mampu bekerja pada rentang suhu -550C – 1500C. Tegangan keluaran dapat
diatur 0 V pada suhu 00C dan ketelitian sensor ini adalah ± 10C.
Data yang lebih lengkap dapat diunduh
(didownload) di www.national.com/catalog/sg2261.html
J Post by Asri J
Tidak ada komentar:
Posting Komentar
Komentarmu adalah pelajaram untuk kami!