BAB 2 Macam-macam Sensor dan Tranduser

 

A.    Klasifikasi Tranduser (William D.C, 1993)

a)    Selfgenerating Tranduser

Selfgenerating transduser adalah transduser yang hanya memerlukan satu sumber energi. Contoh: piezo electric, termocouple, photovoltatic, dsb. Ciri transduser ini adalah dihasilkannya suatu energi listrik dari transduser secara langsung. Dalam hal ini transduser berperan sebagai sumber tegangan.

 

b)    Eksternal Power Tranduser

External power transduser adalah transduser yang memerlukan sejumlah energi dari luar untuk menghasilkan suatu keluaran.

 Contoh : Potensiometer, RTD (Resistance Thermal Detector), Thermistor, dll

B.    Macam-macam Sensor

Sensor Suhu

a) Termostat

Termostat adalah suatu perangkat yang dapat memutuskan dan menyambungkan arus listrik pada saat mendeteksi perubahan suhu dilingkungan sekitarnya sesuai dengan pengaturan suhu yang ditentukan. Pada umumnya thermostat yang digunakan saat ini dapat kita bedakan menjadi dua jenis yaitu:

Termostat mekanikal

Termostat mekanikal terdiri dari dua jenis logam yang berbeda dan ditempel bersama sehingga menjadi bentuk yang disebut dengan Bi-Metallic strip (atau Bi-Metal Strip). Dua Strip tersebut akan berfungsi menjadi jembatan untuk menghantarkan atau memutuskan arus listrik ke rangkaian sistem pemanas atau pendinginnya.

Dalam Fisika, Logam memiliki sifat memuai pada saat kondisi suhu naik, namun besar pemuaian logam berbeda-beda tergantung dari jenis logam tersebut yang diformulasikan pada persamaan berikut ini:

Berdasarkan persamaan di atas maka dapat dilihat bahwa besar perubahan panjang logam berbanding lurus dengan koefisien muai panjang pada masing-masing jenis logam.

Prinsip kerja Thermostat bi-metal :

Perhatikan Gambar di bawah ini:

Terdapat dua lapis logam dengan jenis logam yang berbeda (memiliki koefisien muai panjang berbeda) yaitu logam dengan pemuaian pada suhu rendah (lapisan bawah pada gambar) dan logam dengan pemuaian pada suhu tinggi (lapisan atas pada gambar). artinya logam dengan pemuaian pada suhu rendah memiliki koefisien muai panjang yang lebih besar daripada logam dengan pemuaian pada suhu tinggi

·  Kondisi (a) adalah ketika suhu normal sehingga panjang kedua logam sama besar.

·  Kondisi (b) adalah ketika termostat dipanaskan sehingga terjadi perubahan suhu

Peningkatan suhu menyebabkan pemuaian pada logam sehingga menyebabkan logam dengan "koefisien muai panjang" yang lebih tinggi mengalami perubahan panjang lebih besar
perbedaan panjang ini menyebabkan kedua logam mengalami pembengkokan dan switch kontak akan terhubung.

Berikut merupakan video penjelasan tentang thermostat bimetal :

Termostat Elektronik

Termostat Elektronik pada dasarnya berbentuk rangkaian elektronika yang terdiri dari berbagai komponen-komponen elektronika. Komponen utama untuk mendeteksi perubahan suhu adalah Thermistor yaitu resistor yang nilai hambatannya dapat dipengaruhi oleh suhu (Temperature) sekitarnya. Thermistor terbagi menjadi dua jenis yaitu Thermistor PTC dan Thermistor NTC.

 

b)    Termistor (NTC dan PTC)

PTC termasuk jenis thermistor, yaitu resistor yang nilai tahanannya dipengaruhi oleh suhu. Nilai hambatan PTC saat dingin adalah sangat rendah, tetapi saat suhu PTC naik maka nilai hambatannya juga ikut naik. NTC juga termasuk jenis thermistor, yaitu resistor yang nilai tahanannya dipengaruhi oleh suhu, tetapi NTC kebalikan dari PTC, dimana nilai tahanan NTC saat dingin sangat tinggi, tetapi saat suhu NTC semakin naik, maka nilai tahanannya akan semakin mengecil bahkan nol.

Termistor terbuat dari campuran oksida-oksida logam yang diendapkan seperti: mangan (Mn), nikel (Ni), cobalt (Co), tembaga (Cu), besi (Fe) dan uranium (U).

Nilai resistansi NTC dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut ini:

sehingga untuk mendapatkan nilai  maka persamaan di atas dapat diturunkan menjadi :


(* Suhu dalam Kelvin)

Untuk lebih jelasnya silahkan tonton video penjelasannya pada link berikut ini : 

 

c)    RTD (Resistance Thermal Detector)

RTD adalah salah satu dari beberapa jenis sensor suhu yang sering digunakan. RTD dibuat dari bahan kawat tahan korosi, kawat tersebut dililitkan pada bahan keramik isolator. Bahan kawat untuk RTD tersebut antara lain; platina, emas, perak, nikel dan tembaga, dan yang terbaik adalah bahan platina karena dapat digunakan menyensor suhu sampai 1500 ⁰C. Tembaga dapat digunakan untuk sensor suhu yang lebih rendah dan lebih murah, tetapi tembaga mudah terserang korosi.

Untuk lebih jelasnya silahkan tonton video berikut ini

d)    Termokopel

Sensor termokopel adalah sensor yang mampu mengukur suhu sangat tinggi sehingga sensor suhu termokopel ini sering digunakan untuk industri pengolahan minyak atau baja.

Thermocouple adalah transduser aktif suhu yang tersusun dari dua buah logam berbeda dengan titik pembacaan pada pertemuan kedua logam dan titik yang lain sebagai outputnya. Thermocouple merupakan salah satu sensor yang paling umum digunakan untuk mengukur suhu karena relatif murah namun akurat yang dapat beroperasi pada suhu panas maupun dingin.

Termokopel tersedia dalam berbagai rentang suhu dan jenis bahan. Pada dasarnya, gabungan jenis-jenis logam konduktor yang bebeda akan menghasilkan rentang suhu operasional yang berbeda pula.

 

Jenis-jenis atau tipe Termokopel yang umum digunakan berdasarkan Standar Internasional.

Termokopel Tipe E

Bahan logam konduktor positif: Nickel-Chromium

Bahan logam konduktor negative: Constantan

Rentang suhu: -200 ⁰C – 900 ⁰C

 

Termokopel Tipe J

Bahan logam konduktor positif: Iron

Bahan logam konduktor negative: Constantan

Rentang suhu: 0 ⁰C – 750 ⁰C

 

Termokopel Tipe K

Bahan logam konduktor positif: Nickel-Chromium

Bahan logam konduktor negative: Nickel-Aluminium

Rentang suhu: -200 ⁰C – 1250 ⁰C

 

Termokopel Tipe N

Bahan logam konduktor positif: Nicrosil

Bahan logam konduktor negative: Nisil

Rentang suhu: 0 ⁰C – 1250 ⁰C

 

Termokopel Tipe T

Bahan logam konduktor positif: Copper (Tembaga)

Bahan logam konduktor negative: Constantan

Rentang suhu: -200 ⁰C – 350 ⁰C  

 

Termokopel Tipe U

Bahan logam konduktor positif: Copper (Tembaga)

Bahan logam konduktor negative: Copper-Nickel

Rentang suhu: 0 ⁰C – 1450 ⁰C

 

Video penjelasan bisa dilihat pada link berikut ini