Rangkaian sensor suhu | Sensor suhu dengan Thermistor

Termistor (thermistor) adalah komponen semikonduktor yang memiliki tahanan (resistansi) yang dapat berubah dengan suhu/temperature. Thermistor merupakan singkatan dari thermally sensitive resistor, yang berarti resistor yang peka atau sensitif terhadap suhu. Ada dua jenis termistor, yaitu: PTC (Positive Temperature Coefficient) dan NTC (Negative Temperature Coefficient ). Termistor PTC adalah jenis termistor yang nilai resistansinya meningkat dengan meningkatnya suhu. Sedangkan, termistor NTC adalah jenis termistor yang tahanannya atau resistansinya menurun ketika suhu meningkat. berikut ini gambar simbol termistor.

Termistor NTC adalah termistor yang pertama kali ada dan di temukan pada tahun 1833 oleh Michael Faraday. Faraday melaporkan perilaku dari semikonduktor sulfida perak, ia melihat resistansi dari sulfida perak yang menurun drastis karena suhu meningkat. Namun, karena sulitnya pembuatan termistor tersebut serta aplikasi-aplikasinya untuk teknologi terbatas, pembuatan termistor secara komersil tidak pernah di mulai sampai tahun 1930. Pembuatan termistor komersil baru di buat oleh Samuel Ruben pada tahun 1930.

Termistor digunakan dalam berbagai aplikasi, dan berikut ini beberapa aplikasi termistor yang paling populer:

1.Sensor suhu
Mungkin ini sudah sangat jelas, termistor berfungsi sebagai sensor suhu yang biasa digunakan dalam berbagai aplikasi. Termistor merupakan salah satu jenis sensor suhu yang paling akurat dalam pengukurannya, selain itu termistor memiliki stabilitas jangka panjang yang sangat baik (tidak terpengaruh oleh penuaan), mungkin inilah salah satu alasan yang menjadikan termistor begitu di terima menjadi sensor yang paling menguntungkan untuk banyak aplikasi, termasuk pengukuran suhu dan kontrol. Termistor berbeda dengan RTD (Resistor Temperature Detector), bahan-bahan termistor umumnya merupakan keramik atau polimer, sementara RTD menggunakan logam murni. Termistor juga memiliki waktu respon yang lebih cepat dari pada RTD. Selain itu RTD juga digunakan dalam rentang suhu yang lebih besar, sementara termistor hanya dalam rentang suhu yang terbatas sekitar - 90⁰ C sampai 130⁰ C, namun termistor mungkin memiliki ke akuratan pengukuran yang lebih baik dibanding RTD.

2.Pembatas lonjakan arus
Termistor biasanya juga digunakan sebagai pembatas lonjakan arus. Termistor membatasi lonjakan arus untuk menghindari kerusakan komponen secara bertahap dan untuk mencegah sekring atau juga circuit breaker putus atau trip. Jenis termistor yang biasanya digunakan sebagai pembatas arus ini adalah termistor NTC. Jadi pada awalnya resistansi termistor yang tinggi akan menahan aliran arus yang besar, dan ketika dalam beberapa detik arus terus mengalir, termistor NTC akan memanas, sehingga resistansinya menurun dan memungkinkan arus normal mengalir ke rangkaian.

3.Proteksi sirkuit
Termistor juga bisa digunakan untuk melindungi sirkuit atau rangkaian dengan cara memutus aliran arus (sebagai pengganti sekring). Jenis termistor yang digunakan untuk melindungi sirkuit ini adalah termistor PTC. Jadi pada normalnya termistor PTC akan membolehkan aliran arus mengalir ke rangkaian, dan ketika ada arus berlebih yang mengalir melalui termistor, maka termistor PTC akan memanas, dan memanasnya suhu atau meningkatnya suhu ini akan meningkatkan resistansi dari termistor PTC, sehingga aliran arus akan terhambat atau terputus.

Gambar rangkaian yang ditunjukkan di bawah ini akan menjelaskan bagaimana sebuah rangkaian sederhana yang akan aktif ketika suhu atau temperatur meningkat. Dimana rangkaian tersebut menggunakan komponen thermistor, resistor tetap, transistor dan tegangan supply. Jadi begini, resistansi termistor akan menurun saat suhu meningkat, sehingga termistor menyuplai arus basis transistor, yang transistor akan aktif dan menjadi konduktor mengalirkan arus ke beban. Nilai resistor tetap tergantung pada termistor yang digunakan.

 Skema Fan/Kipas Pendingin Otomatis Untuk Amplifier

Skema Fan otomatis. Kipas atau fan Otomatis Untuk Elektronika Audio Dan Pemancar ini maksudnya yaitu kipas berbasis detektor suhu, dimana yang akan menyala ketika perangkat elektronika yang membutuhkan pendinginan segera dalam suhu dengan panas tertentu. Dengan demikian kipas hanya akan menyala ketika perangkat membutuhkan pendinginan cepat yang tentu akan banyak manfaatnya. Perangkat elektronika umumnya yang membutuhkan pendinginan terus menerus adalah power amplifier dan pemancar (TX) alat komunikasi, power supply dll.

Skema Kipas/Fan Pendingin Otomatis Berbasis Suhu Sederhana Dengan Thermystor

NTC adalah jenis termistor yang ketika suhu semakin memanas maka resistansinya akan menurun, yang digunakan adalah NTC dengan nilai 10K yaitu resistansi default dengan setelan suhu sekitar 70ºF (suhu kamar) sesuai datasheetnya dalam artian suhu masih dingin.

Rangkaian sensor suhu | Sensor suhu dengan Thermistor

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.

Dengan karakteristik seperti itu, dengan menggunakan prinsip pembagi tegangan dalam merancang suatu sensor sederhana, dapat dibaca perhitungannya di artikel saya sebelumnya Prinsip Dasar Rangkaian Sensor >> Rangkaian Sensor dengan Pembagi Tegangan. kita dapat merancang dan membuat rangkaian pendeteksi suhu.

Berikut rangkaian sensor suhu

Komponen yang digunakan pada rangkaian sensor suhu diatas

1. Baterry
2. Thermistor
3. Variabel resistor
4. Transistor NPN 2N2222
5. Relay
6. Led 2 Buah

Penjelasan rangkaian sensor suhu

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 ].

Rangkaian sensor suhu, ketika suhu tidak panas

Rangkaian sensor suhu, ketika suhu panas

Rangkaian pendingin rangkaian otomatis

Komponen yang dibutuhkan

• R1 8K2
• R2, R3 10K
• R4 1K
• NTC 10K
• C1 1000uf/16V
• TR1 2n2907
• FAN 12VDC
• IC1 M741 Op-amp

Cara Kerja Rangkaian

Rangkaian ini menggunakan termistor yang merupakan jantung dari sirkuit ini karena yang bertugas mendeteksi perubahan suhu yang akan dikirim ke IC1 yaitu Op-amp LM741. Resistansi termistor adalah sekitar 10.000 ohm pada suhu 70º F atau suhu kamar. Resistansi tersebut akan berkurang saat termistor memanas hingga mencapai ambang tegangan yang ditentukan oleh R1 8K2. Transistor 2n2907 akan menjadi jenuh karena keluaran dari IC op-amp berubah dari tinggi ke rendah, sehingga arus akan mengalir melalui emitor TR1 menuju ke kolektor. Untuk meredam noise dari kipas rangkaian ini ditambahkan Kapasitor C1 1000uf/16V, yang juga menyediakan start kapasitif untuk motor. Jika suara kipas terdengar kita bisa menaikkan nilai dari C1. Kita dapat mengganti R1 dengan potensio 10K untuk mengubah setelan suhu saat kipas menyala.

Manfaat Kipas Otomatis Pada Power Amplifier, Pemancar Dll

• Rangkaian cukup sederhana, mudah dibuat tanpa PCB
• Komponen sedikit sehingga biaya juga murah
• Kipas bekerja secara otomatis, sehingga efisien karena hanya akan menyala ketika panas mencapai ambang
• Mudah dipasang di perangkat yang membutuhkan pembuangan panas untuk mendinginkannya
• Karena hanya menyala ketika dibutuhkan, pada penggunaan yang rendah misalnya audio pada malam hari kipas tidak berputar sehingga tidak terdengar bising
• Blok elektronika tidak cepat kotor karena debu karena kipas hanya menyala pada kondisi saat dibutuhkan saja.

Aplikasi

• Dapat digunakan untuk mengontrol suhu perangkat elektronik yang membutuhkan pendinginan cepat seperti amplifier maupun pemancar radio
• Dapat juga digunakan sebagai coolpad untuk laptop atau komputer

Kesimpulan :

Demikian skema Kipas Fan pendingin Otomatis Untuk Power Amplifier Dan Pemancar, dengan komponen yang sedikit, sederhana sehingga mudah dirakit dan biaya murah. Kipas pendingin otomatis ini bekerja berdasarkan perubahan suhu pada termistor yang diumpankan ke IC op-amp untuk mengaktifkan/menonaktifkan transistor dalam menghubungkan kipas dan sumberdaya listrik sehingga kipas bisa menyala pada suhu yang diharapak untuk mendinginkan perangkat.