1. Tujuan
[kembali]1.Untuk mengetahui cara pembuatan sensor suhu pada proteus
2.Untuk memenuhi tugas Mata kuliah kimia
3.Dapat mensimulasikan Rangkaian Thermistor
4.Mengetahui prinsip kerja aplikasi Thermistor
2. Komponen
a. Baterai 9V [lebih lengkap]
b. LED Merah [lebih lengkap]
Menampilkan hasil suhu tinggi dari rangkaian
c. LED Hijau [lebih lengkap]
Menampilkan hasil suhu rendah dari rangkaian
d. Transistor silikon NPN bipolar [lebih lengkap]
e. Resistor 10K [lebih lengkap]
f. Relay 9V [lebih lengkap]
Relay adalah Saklar (Switch) yang dioperasikan secara listrik dan merupakan komponen Electromechanical (Elektromekanikal) yang terdiri dari 2 bagian utama yakni Elektromagnet (Coil) dan Mekanikal (seperangkat Kontak Saklar/Switch).
g. Thermistor [lebih lengkap]
Thermistor atau resistor termal adalah salah satu jenis resistor yang hambatan listriknya bervariasi dengan perubahan suhu. Meskipun semua tahanan resistor berfluktuasi sedikit dengan suhu, termistor sangat sensitif terhadap perubahan suhu.
3. Dasar Teori
[kembali]Thermistor adalah suhu perangkat pendeteksi atau sensor yang bertindak
sedikit seperti Resistor listrik
tetapi sensitif terhadap suhu. Termistor dapat digunakan untuk menghasilkan
tegangan ouput analog dengan variasi suhu sekitar dan karenanya dapat disebut
sebagai transduser. Ini karena ia menciptakan perubahan sifat listriknya karena
perubahan fisik dalam panas.
Selain itu, sebagai perangkat solid state yang terbuat dari
oksida logam yang sangat sensitif, mereka beroperasi pada tingkat molekuler
dengan elektron terluar (valensi) menjadi lebih aktif dan menghasilkan
koefisien suhu negatif, atau kurang aktif menghasilkan koefisien suhu positif
sebagai suhu termistor meningkat.
Ini berarti bahwa mereka dapat memiliki ketahanan yang sangat
baik yang dapat direproduksi dibandingkan karakteristik suhu yang memungkinkan
mereka beroperasi hingga suhu sekitar 200°C.
Sementara yang
terutama digunakan dari thermistor adalah sebagai sensor suhu resistif, menjadi
perangkat resistif milik keluarga resistor, mereka juga dapat digunakan secara
seri dengan komponen
atau perangkat untuk mengontrol arus yang mengalir melalui mereka.
Dengan kata lain, mereka juga dapat digunakan sebagai perangkat yang membatasi
arus.
Termistor tersedia dalam berbagai jenis, bahan, dan ukuran
tergantung pada waktu respons dan suhu pengoperasian. Juga, termistor tertutup
rapat menghilangkan kesalahan dalam pembacaan resistansi karena penetrasi
kelembaban sambil menawarkan suhu operasi tinggi dan ukuran yang kompak. Tiga
jenis yang paling umum adalah: Bead thermistors, Disk thermistors, dan Glass
encapsulated thermistors.
Resistor yang bergantung pada panas ini dapat beroperasi
dalam satu dari dua cara, baik meningkatkan atau menurunkan nilai resistifnya
dengan perubahan suhu. Lalu ada dua jenis termistor yang tersedia: koefisien
suhu negatif (NTC) resistansi dan koefisien suhu positif (PTC) dari resistansi.
Persamaan Termistor
Dimana:
T1 adalah titik suhu pertama di Kelvin
T2 adalah titik suhu kedua di Kelvin
R1 adalah resistansi termistor pada suhu T1 dalam Ohm
R2 adalah resistansi termistor pada suhu T2 dalam Ohm
Contoh: Termistor Sensor Suhu NTC dan PTC No.1
Termistor NTC 10kΩ memiliki nilai B 3455 antara kisaran suhu
25 hingga 100°C. Hitung nilai resistifnya pada 25°C dan 100°C.
Data yang diberikan: B = 3455, R1 = 10kΩ pada 25°. Untuk
mengubah skala suhu dari derajat Celcius, °C ke derajat Kelvin menambahkan
konstanta matematika 273.15
Nilai R1 sudah diberikan sebagai basis resistansi 10kΩ,
sehingga nilai R2 pada 100°C dihitung sebagai:
Menghasilkan dua grafik karakteristik titik berikut:
Perhatikan bahwa dalam contoh sederhana ini, hanya dua titik
yang ditemukan, tetapi umumnya termistor mengubah resistansi mereka secara
eksponensial dengan perubahan suhu sehingga kurva karakteristiknya adalah
nonlinier, oleh karena itu semakin banyak titik suhu yang dihitung, semakin
akurat kurva tersebut.
dan titik-titik ini dapat diplot seperti ditunjukkan untuk
memberikan kurva karakteristik yang lebih akurat untuk 10kΩ NTC Termistor yang
memiliki nilai-B 3455.
Kurva Karakteristik
Termistor NTC
Perhatikan bahwa ia memiliki koefisien suhu negatif (NTC), yaitu
ketahanannya menurun dengan meningkatnya suhu.
Menggunakan Termistor
untuk Mengukur Temperatur Suhu
Jadi bagaimana kita bisa menggunakan termistor untuk mengukur
suhu. Mudah-mudahan sekarang kita tahu bahwa thermistor adalah perangkat
resistif dan oleh karena itu menurut hukum Ohm, jika kita
melewati arus melalui itu, penurunan tegangan akan dihasilkan di atasnya.
Karena thermistor adalah jenis sensor aktif, yaitu, ia
memerlukan sinyal eksitasi untuk operasinya, setiap perubahan dalam resistansi
sebagai akibat dari perubahan suhu dapat diubah menjadi perubahan tegangan.
Cara paling sederhana untuk melakukan ini adalah dengan
menggunakan termistor sebagai bagian dari rangkaian Beda Potensial atau
Pembagi Tegangan seperti yang ditunjukkan. Tegangan konstan diterapkan pada
rangkaian rangkaian resistor dan termistor dengan tegangan output yang diukur
pada termistor.
Jika misalnya kita menggunakan termistor 10kΩ dengan resistor
seri 10kΩ, maka tegangan output pada suhu dasar 25°C akan menjadi setengah dari
tegangan supply.
Ketika resistansi termistor berubah karena perubahan suhu,
fraksi tegangan supply melintasi termistor juga berubah menghasilkan tegangan
output yang sebanding dengan fraksi resistansi seri total antara terminal
output.
Dengan demikian rangkaian pembagi potensial adalah contoh dari
resistansi sederhana terhadap konverter tegangan di mana resistansi termistor
dikendalikan oleh suhu dengan tegangan output yang dihasilkan sebanding dengan
suhu. Jadi semakin panas termistor, semakin rendah tegangannya.
Jika kita membalikkan posisi resistor seri, RS dan termistor, RTH, maka tegangan output
akan berubah ke arah yang berlawanan, yaitu semakin panas termistor, semakin
tinggi tegangan output.
Kita dapat menggunakan termistor NTC sebagai bagian dari
konfigurasi sensor suhu dasar
menggunakan rangkaian jembatan seperti yang ditunjukkan. Hubungan antara
resistor R1 dan R2 menetapkan tegangan referensi, VREF dengan nilai yang
diperlukan.
Sebagai contoh, jika kedua R1 dan R2 adalah dari nilai resistif yang sama, tegangan referensi
akan sama dengan setengah dari tegangan supply. Itu adalah Vs/2.
Karena suhu dan oleh karena itu resistansi termistor berubah,
tegangan pada VTH juga berubah lebih tinggi atau lebih rendah daripada pada VREF yang menghasilkan
sinyal output positif atau negatif ke amplifier yang terhubung.
Rangkaian penguat yang digunakan untuk rangkaian jembatan sensor
suhu dasar ini dapat bertindak sebagai penguat diferensial untuk
sensitivitas dan amplifikasi tinggi, atau rangkaian pemicu Schmitt sederhana
untuk sakelar ON-OFF.
Masalah dengan melewatkan arus melalui termistor dengan cara
ini, adalah bahwa termistor mengalami apa yang disebut efek pemanasan sendiri,
yaitu disipasi daya I2.R bisa cukup tinggi untuk
menghasilkan lebih banyak panas daripada yang dapat dihamburkan oleh termistor
yang mempengaruhi nilai resistifnya menghasilkan hasil yang salah.
Jadi mungkin bahwa jika arus melalui termistor terlalu tinggi
akan menghasilkan peningkatan disipasi daya dan ketika suhu meningkat, resistansi
berkurang menyebabkan lebih banyak arus mengalir, yang meningkatkan suhu lebih
lanjut menghasilkan apa yang dikenal sebagai Thermal Runaway. Dengan kata lain,
kami ingin termistor menjadi panas karena suhu eksternal diukur dan tidak
dengan sendirinya memanas.
Kemudian nilai untuk resistor seri, RS di atas harus
dipilih untuk memberikan respon yang cukup lebar selama rentang suhu untuk
thermistor adalah mungkin untuk digunakan sementara pada saat yang sama
membatasi arus ke nilai yang aman pada suhu tertinggi.
Salah satu cara untuk meningkatkan ini dan memiliki konversi
resistansi yang lebih akurat terhadap suhu (R/T) adalah dengan menggerakkan
termistor dengan sumber arus konstan. Perubahan resistansi dapat diukur dengan
menggunakan arus searah yang kecil dan terukur, atau DC, melewati termistor untuk
mengukur penurunan tegangan yang dihasilkan.
Termistor Digunakan Untuk
Pembatas Arus Masuk
Kita telah melihat bahwa termistor terutama digunakan sebagai
transduser sensitif suhu resistif, tetapi resistansi termistor dapat diubah
baik oleh perubahan suhu eksternal atau oleh perubahan suhu yang disebabkan
oleh arus listrik yang mengalir melalui mereka, karena bagaimanapun, mereka
adalah perangkat resistif.
Hukum Ohm memberi tahu kita bahwa ketika arus listrik melewati
resistansi R, sebagai akibat dari tegangan yang diberikan, daya dikonsumsi
dalam bentuk panas karena efek pemanasan I2R. Karena efek pemanasan sendiri dari arus dalam termistor,
termistor dapat mengubah resistansi dengan perubahan arus.
Peralatan listrik induktif seperti Motor, Transformator, lampu
ballast, dll, mengalami arus lonjakan yang berlebihan saat pertama kali
dinyalakan. Tetapi termistor yang terhubung seri dapat digunakan untuk secara
efektif membatasi arus awal yang tinggi ini hingga nilai aman. Termistor NTC
dengan nilai dingin yang rendah (pada 25°C) umumnya digunakan untuk pengaturan
arus.
4. Prinsip Rangkaian
[kembali]5. Langkah Percobaan
[kembali]Step 1:SUSUN KOMPONEN
Step 2: BUAT SIMULASI PADA PROTEUS
6. Gambar Rangkaian
[kembali]
Tidak ada komentar:
Posting Komentar