Mendeteksi
suhu suatu zat dengan menggunakan sensor suhu Thermistor
1. Tujuan
a. Untuk bisa
merangkai rangkaian sensor pendeteksi suhu.
b. Untuk
mengetahui kegunaan sensor suhu thermistor.
2. Alat dan Bahan
a. Alat
1) Thermistor
4) Potentiometer
5) Relay
sebagai saklar
b. Bahan
1) Transistor
2) Baterai
3) Led
sebagai pemancar cahaya penaikan suhu
yang digunakan adalah led-green
3. Dasar Teori
a. Thermistor
Thermistor adalah salah satu jenis Resistor yang nilai
resistansi atau nilai hambatannya dipengaruhi oleh Suhu (Temperature).
Thermistor merupakan singkatan dari “Thermal Resistor” yang artinya adalah
Tahanan (Resistor) yang berkaitan dengan Panas (Thermal). Thermistor terdiri
dari 2 jenis, yaitu Thermistor NTC (Negative Temperature Coefficient) dan
Thermistor PTC (Positive Temperature Coefficient).
Komponen Elektronika yang peka dengan suhu ini pertama kali
ditemukan oleh seorang ilmuwan inggris yang bernama Michael Faraday pada 1833.
Thermistor yang ditemukannya tersebut merupakan Thermistor jenis NTC (Negative
Temperature Coefficient). Michael Faraday menemukan adanya penurunan Resistansi
(hambatan) yang signifikan pada bahan Silver Sulfide ketika suhu dinaikkan.
Namun Thermitor komersil pertama yang dapat diproduksi secara massal adalah
Thermistor ditemukan oleh Samuel Ruben pada tahun 1930. Samuel Ruben adalah
seorang ilmuwan yang berasal dari Amerika Serikat.
Seperti namanya, Nilai Resistansi Thermistor NTC akan turun
jika suhu di sekitar Thermistor NTC tersebut tinggi (berbanding terbalik /
Negatif). Sedangkan untuk Thermistor PTC, semakin tinggi suhu disekitarnya,
semakin tinggi pula nilai resistansinya (berbanding lurus / Positif).
Contoh perubahaan Nilai Resistansi Thermistor NTC saat terjadinya perubahan suhu disekitarnya (dikutip dari Data Sheet salah satu Produsen Thermistor MURATA Part No. NXFT15XH103), Thermistor NTC tersebut bernilai 10kΩ pada suhu ruangan (25°C), tetapi akan berubah seiring perubahan suhu disekitarnya. Pada -40°C nilai resistansinya akan menjadi 197.388kΩ, saat kondisi suhu di 0°C nilai resistansi NTC akan menurun menjadi 27.445kΩ, pada suhu 100°C akan menjadi 0.976kΩ dan pada suhu 125°C akan menurun menjadi 0.532kΩ. Jika digambarkan, maka Karakteristik Thermistor NTC tersebut adalah seperti dibawah ini :
 |
Pada
umumnya Thermistor NTC dan Thermistor PTC adalah Komponen Elektronika yang
berfungsi sebagai sensor pada rangkaian Elektronika yang berhubungan dengan
Suhu (Temperature). Suhu operasional Thermistor berbeda-beda tergantung pada
Produsen Thermistor itu sendiri, tetapi pada umumnya berkisar diantara -90°C
sampai 130°C. Beberapa aplikasi Thermistor NTC dan PTC di kehidupan kita
sehari-hari antara lain sebagai pendeteksi Kebakaran, Sensor suhu di Engine
(Mesin) mobil, Sensor untuk memonitor suhu Battery Pack (Kamera, Handphone,
Laptop) saat Charging, Sensor untuk memantau suhu Inkubator, Sensor suhu untuk
Kulkas, sensor suhu pada Komputer dan lain sebagainya.
b. Potentiometer
potensiometer adalah resistor tiga terminal dengan sambungan geser yang membentuk pembagi tegangan dapat disetel.[1] Jika hanya dua terminal yang digunakan (salah satu terminal tetap dan terminal geser), potensiometer berperan sebagai resistor variabel atau Rheostat. Potensiometer biasanya digunakan untuk mengendalikan peranti elektronik seperti pengendali suara pada penguat.
Potensiometer yang dioperasikan oleh suatu mekanisme dapat
digunakan sebagai transduser, misalnya sebagai sensor joystick, menyangkut:
·
Elemen resistif
·
Badan
·
Penyapu (wiper)
·
Sumbu
·
Sambungan tetap pertama
·
Sambungan penyapu
·
Cincin
·
Baut
·
Sambungan tetap kedua
Potensiometer jarang digunakan untuk mengendalikan daya
tinggi (lebih dari 1 Watt) secara langsung. Potensiometer digunakan untuk
menyetel taraf isyarat analog (misalnya pengendali suara pada peranti audio),
dan sebagai pengendali masukan untuk sirkuit elektronik. Sebagai contoh, sebuah
peredup lampu menggunakan potensiometer untuk menendalikan pensakelaran sebuah
TRIAC, jadi secara tidak langsung mengendalikan kecerahan lampu.
Potensiometer yang digunakan sebagai pengendali volume
kadang-kadang dilengkapi dengan sakelar yang terintegrasi, sehingga
potensiometer membuka sakelar saat penyapu berada pada posisi terendah.
c. LED
Light Emitting Diode atau sering disingkat dengan LED
adalah komponen elektronika yang dapat memancarkan cahaya monokromatik ketika diberikan tegangan
maju. LED merupakan keluarga Dioda yang terbuat dari bahan semikonduktor.
Warna-warna Cahaya yang dipancarkan oleh LED tergantung pada jenis bahan
semikonduktor yang dipergunakannya. LED juga dapat memancarkan sinar inframerah
yang tidak tampak oleh mata seperti yang sering kita jumpai pada Remote Control
TV ataupun Remote Control perangkat elektronik lainnya.
Bentuk LED mirip dengan sebuah bohlam (bola lampu) yang kecil dan dapat dipasangkan dengan mudah ke dalam berbagai perangkat elektronika. Berbeda dengan Lampu Pijar, LED tidak memerlukan pembakaran filamen sehingga tidak menimbulkan panas dalam menghasilkan cahaya. Oleh karena itu, saat ini LED (Light Emitting Diode) yang bentuknya kecil telah banyak digunakan sebagai lampu penerang dalam LCD TV yang mengganti lampu tube.
Simbol dan Bentuk LED (Light Emitting Diode)
Cara Kerja LED (Light Emitting Diode)
Seperti dikatakan sebelumnya, LED merupakan keluarga dari Dioda yang terbuat dari Semikonduktor. Cara kerjanya pun hampir sama dengan Dioda yang memiliki dua kutub yaitu kutub Positif (P) dan Kutub Negatif (N). LED hanya akan memancarkan cahaya apabila dialiri tegangan maju (bias forward) dari Anoda menuju ke Katoda.
LED terdiri dari sebuah chip semikonduktor yang di doping
sehingga menciptakan junction P dan N. Yang dimaksud dengan proses doping dalam
semikonduktor adalah proses untuk menambahkan ketidakmurnian (impurity) pada
semikonduktor yang murni sehingga menghasilkan karakteristik kelistrikan yang
diinginkan. Ketika LED dialiri tegangan maju atau bias forward yaitu dari Anoda
(P) menuju ke Katoda (K), Kelebihan Elektron pada N-Type material akan
berpindah ke wilayah yang kelebihan Hole (lubang) yaitu wilayah yang bermuatan
positif (P-Type material). Saat Elektron berjumpa dengan Hole akan melepaskan
photon dan memancarkan cahaya monokromatik (satu warna).
LED atau Light Emitting Diode yang memancarkan cahaya ketika dialiri tegangan maju ini juga dapat digolongkan sebagai Transduser yang dapat mengubah Energi Listrik menjadi Energi Cahaya.
Cara Mengetahui Polaritas LED
Untuk mengetahui polaritas terminal Anoda (+) dan Katoda
(-) pada LED. Kita dapat melihatnya secara fisik berdasarkan gambar diatas.
Ciri-ciri Terminal Anoda pada LED adalah kaki yang lebih panjang dan juga Lead
Frame yang lebih kecil. Sedangkan ciri-ciri Terminal Katoda adalah Kaki yang
lebih pendek dengan Lead Frame yang besar serta terletak di sisi yang Flat.
Warna-warna LED (Light Emitting Diode)
 |
Saat
ini, LED telah memiliki beranekaragam warna, diantaranya seperti warna merah,
kuning, biru, putih, hijau, jingga dan infra merah. Keanekaragaman Warna pada
LED tersebut tergantung pada wavelength (panjang gelombang) dan senyawa
semikonduktor yang dipergunakannya. Berikut ini adalah Tabel Senyawa
Semikonduktor yang digunakan untuk menghasilkan variasi warna pada LED :
Tegangan Maju (Forward Bias) LED
Masing-masing Warna LED (Light Emitting Diode) memerlukan
tegangan maju (Forward Bias) untuk dapat menyalakannya. Tegangan Maju untuk LED
tersebut tergolong rendah sehingga memerlukan sebuah Resistor untuk membatasi
Arus dan Tegangannya agar tidak merusak LED yang bersangkutan. Tegangan Maju
biasanya dilambangkan dengan tanda VF.
Kegunaan LED dalam Kehidupan sehari-hari
Teknologi LED memiliki berbagai kelebihan seperti tidak menimbulkan panas, tahan lama, tidak mengandung bahan berbahaya seperti merkuri, dan hemat listrik serta bentuknya yang kecil ini semakin popular dalam bidang teknologi pencahayaan. Berbagai produk yang memerlukan cahaya pun mengadopsi teknologi Light Emitting Diode (LED) ini. Berikut ini beberapa pengaplikasiannya LED dalam kehidupan sehari-hari.bentuknya yang kecil ini semakin popular dalam bidang teknologi pencahayaan. Berbagai produk yang memerlukan cahaya pun mengadopsi teknologi Light Emitting Diode (LED) ini. Berikut ini beberapa pengaplikasiannya LED dalam kehidupan sehari-hari.
·
Lampu Penerangan Rumah
·
Lampu Penerangan Jalan
·
Papan Iklan (Advertising)
·
Backlight LCD (TV, Display Handphone, Monitor)
·
Lampu Dekorasi Interior maupun Exterior
·
Lampu Indikator
·
Pemancar Infra Merah pada Remote Control (TV,
AC, AV Player)
d. Relay
Relay merupakan komponen elektronika berupa saklar atau
switch elektrik yang dioperasikan secara listrik dan terdiri dari 2 bagian
utama yaitu Elektromagnet (coil) dan mekanikal (seperangkat kontak
Saklar/Switch). Komponen elektronika ini menggunakan prinsip elektromagnetik
untuk menggerakan saklar sehingga dengan arus listrik yang kecil (low power)
dapat menghantarkan listrik yang bertegangan lebih tinggi. Berikut adalah
simbol dari komponen relay.
Fungsi Relay
Seperti yang telah di jelaskan tadi bahwa relay memiliki
fungsi sebagai saklar elektrik, namun jika di aplikasikan ke dalam rangkaian
elektronika, relay memiliki beberapa fungsi yang cukup unik. Berikut beberapa
fungsi saat di aplikasikan ke dalam sebuah rangkaian elektronika.
§ Mengendalikan
sirkuit tegangan tinggi dengan menggunakan bantuan signal tegangan rendah.
§ Menjalankan
logic function atau fungsi logika.
§ Memberikan
time delay function atau fungsi penundaan waktu.
§ Melindungi
motor atau komponen lainnya dari korsleting atau kelebihan tegangan.
Cara Kerja Relay
Setelah mengetahui pengertian serta fungsi dari relay, anda
juga harus mengetahui cara kerja atau prinsip kerja dari relay. Namun
sebelumnya anda perlu mengetahui bahwa pada sebuah relay terdapat 4 bagian
penting yaitu electromagnet (coil), Armature, Switch Contact Point (saklar) dan
spring. Untuk lebih jelasnya silahkan lihat gambar di bawah ini.
Struktur RelayKontak point relay terdiri dari 2 jenis yaitu:
§ Normally
Close (NC) yaitu kondisi awal sebelum diaktifkan akan selalu berada pada posisi
close (tertutup).
§ Normally
Open (NO) yaitu kondisi awal sebelum diaktifkan akan selalu berapa pada posisi
open (terbuka).
Berdasarkan gambar diatas, iron core(besi) yang dililitkan
oleh kumparan coil berfungsi untuk mengendalikan iron core tersebut. Ketika
kumparan coil di berikan arus listrik, maka akan timbul gaya elektromagnet
sehingga akan menarik Armature berpindah posisi yang awalnya NC(tertutup) ke
posisi NO(terbuka) sehingga menjadi saklar yang dapat menghantarkan arus
listrik di posisi NO. Posisi Armature yang tadinya dalam kondisi CLOSE akan
menjadi OPEN atau terhubung. Armature akan kembali keposisi CLOSE saat tidak
dialiri listrik. Coil yang digunakan untuk menarik Contact Point ke posisi
CLOSE umunnya hanyak membutuhkan arus llistrik yang relatif kecil.
e. Transistor
Transistor merupakan salah satu Komponen Elektronika Aktif
yang paling sering digunakan dalam rangkaian Elektronika, baik rangkaian
Elektronika yang paling sederhana maupun rangkaian Elektronika yang rumit dan
kompleks. Transistor pada umumnya terbuat dari bahan semikonduktor seperti
Germanium, Silikon, dan Gallium Arsenide. Secara umum, Transistor dapat dibagi
menjadi 2 kelompok Jenis yaitu Transistor Bipolar (BJT) dan Field Effect
Transistor (FET).
Pada dasarnya, Transistor adalah Komponen Elektronika yang
terdiri dari 3 Lapisan Semikonduktor dan memiliki 3 Terminal (kaki) yaitu
Terminal Emitor yang disingkat dengan huruf “E”, Terminal Base (Basis) yang
disingkat dengan huruf “B” serta Terminal Collector/Kolektor yang disingkat
dengan huruf “C”. Berdasarkan strukturnya, Transistor sebenarnya merupakan
gabungan dari sambungan 2 dioda. Dari gabungan tersebut , Transistor kemudian
dibagi menjadi 2 tipe yaitu Transistor tipe NPN dan Transistor tipe PNP yang
disebut juga dengan Transistor Bipolar. Dikatakan Bipolar karena memiliki 2
polaritas dalam membawa arus listrik.
NPN merupakan singkatan dari Negatif-Positif-Negatif sedangkan PNP adalah
singkatan dari Positif-Negatif-Positif.
Berikut ini adalah gambar tipe Transistor berdasarkan
Lapisan Semikonduktor yang membentuknya beserta simbol Transistor NPN dan PNP.
4. Gambar
rangkaian
Prinsip kerja
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 ].
5. Video rangkaian
6. Download
Datasheet: disini
Rangkaian: disini
Video Rangkaian: disini
HTML: disini
Tidak ada komentar:
Posting Komentar