Apa itu sensor suhu?

Sensor suhu adalah alat yang mengukur seberapa panas atau dingin suatu benda, menyediakan pengukuran suhu melalui sinyal listrik dalam bentuk yang dapat dibaca. Yang lebih umum adalah termokopel dan detektor suhu resistor termal.

Sensor Suhu Air

Sensor Suhu China

Jenis Sensor Suhu Untuk Pusat Data

Ada empat sensor suhu utama yang digunakan saat ini dalam elektronik modern: Koefisien suhu negatif (NTC) termistor, Detektor suhu resistensi (RTS), termokopel, dan terintegrasi berbasis semikonduktor (Ic) sensor.
Sensor suhu adalah sebuah perangkat, khas, termokopel atau detektor suhu resistansi, yang menyediakan pengukuran suhu dalam bentuk yang dapat dibaca melalui sinyal listrik.
Termometer adalah bentuk paling dasar dari pengukur suhu yang digunakan untuk mengukur derajat panas dan dingin.

Pengukur suhu digunakan di bidang geoteknik untuk memantau beton, struktur, tanah, air, jembatan, dll.. untuk perubahan struktural karena variasi musim.
Termokopel (S/K) terbuat dari dua logam berbeda yang menghasilkan tegangan listrik berbanding lurus dengan perubahan suhu. Sebuah RTD (Detektor Suhu Resistansi) adalah resistor variabel yang perubahan hambatan listriknya berbanding lurus dengan perubahan suhu secara tepat, dapat diulang, dan hampir linier.

Dalam kehidupan kita sehari-hari, kita pasti sering melihat termometer, pemanas air, oven gelombang mikro, lemari es, dll.. Ini akan diterapkan pada perangkat penting – sensor suhu. Artikel ini akan memperkenalkan kepada Anda sensor suhu, prinsip sensor suhu, dan jenis sensor suhu.

Jenis sensor suhu:
Dalam aplikasi praktis, ada banyak sensor suhu yang tersedia, dengan karakteristik yang berbeda sesuai dengan aplikasi sebenarnya. Sensor suhu terdiri dari dua tipe fisik dasar:
1. Jenis sensor suhu kontak
Sensor suhu jenis ini memerlukan kontak fisik dengan objek yang diindera dan menggunakan konduksi untuk memantau perubahan suhu. Mereka dapat digunakan untuk mendeteksi benda padat, cairan atau gas pada rentang temperatur yang luas.

2. Jenis sensor suhu non-kontak
Jenis sensor suhu ini menggunakan konveksi dan radiasi untuk memantau perubahan suhu. Mereka dapat digunakan untuk mendeteksi cairan dan gas yang memancarkan energi radiasi saat panas naik dan dingin turun ke dasar dalam arus konveksi., atau untuk mendeteksi pancaran energi yang ditransmisikan dari suatu benda dalam bentuk radiasi infra merah (matahari).
Sensor suhu kontak dan non-kontak selanjutnya diklasifikasikan ke dalam sensor suhu berikut.

Prinsip sensor suhu:
1. Termostat
Termostat adalah sensor suhu kontak yang terdiri dari strip bimetalik yang terbuat dari dua logam berbeda, seperti aluminium, tembaga, nikel, atau tungsten.

Perbedaan koefisien muai linier kedua logam menyebabkan keduanya mengalami gerakan lentur mekanis saat dipanaskan.

Gambar sebenarnya dari termostat

2. Termostat bimetal
Termostat terdiri dari dua logam dengan tingkat panas berbeda yang direkatkan secara saling membelakangi. Saat cuaca dingin, kontak menutup dan arus mengalir melalui termostat. Saat memanas, satu logam memuai lebih dari yang lain, dan strip bimetal yang terikat membengkok ke atas (atau ke bawah), membuka kontak dan mencegah aliran listrik.

Gambaran fisik termostat bimetal

Ada dua jenis utama strip bimetal, terutama didasarkan pada pergerakannya ketika mengalami perubahan suhu. Ada tipe “snap-action” yang menghasilkan tipe aksi “on/off” atau “off/on” seketika pada kontak listrik pada titik suhu yang disetel, dan jenis “merayap” yang lebih lambat yang secara bertahap mengubah posisinya seiring perubahan suhu .
Diagram prinsip kerja termostat bimetal

Termostat yang berfungsi cepat biasanya digunakan di rumah kita untuk mengontrol titik setel suhu oven, setrika, tangki air panas perendaman, dan mereka juga dapat ditemukan di dinding untuk mengontrol sistem pemanas rumah.

Jenis perayap biasanya terdiri dari kumparan atau spiral bimetalik yang perlahan terbentang atau melingkar seiring perubahan suhu. Secara umum, strip bimetal model crawler lebih sensitif terhadap perubahan suhu dibandingkan jenis snap on/off standar karena strip lebih panjang dan tipis, menjadikannya ideal untuk digunakan pada termometer dan dial, dll..

3. Termistor
Termistor biasanya terbuat dari bahan keramik, seperti nikel, oksida mangan atau kobalt yang dilapisi kaca, yang membuatnya mudah rusak. Keuntungan utama mereka dibandingkan tipe snap-action adalah seberapa cepat mereka merespons perubahan suhu, akurasi dan pengulangan.

Kebanyakan termistor memiliki koefisien suhu negatif (NTC), yang berarti resistansinya menurun seiring dengan kenaikan suhu. Namun, ada beberapa termistor yang memiliki koefisien suhu positif (PTC) dan resistansinya meningkat seiring suhu.

Gambaran fisik termistor

Termistor dinilai berdasarkan resistansinya pada suhu kamar (biasanya 25 o C), waktu mereka konstan (waktu yang diperlukan untuk bereaksi terhadap perubahan suhu), dan peringkat dayanya relatif terhadap arus yang mengalir melaluinya. Seperti resistor, termistor memiliki nilai resistansi pada suhu kamar berkisar antara 10 megohm hingga beberapa ohm, tetapi untuk tujuan penginderaan biasanya digunakan jenis yang diukur dalam kiloohm.

4. Contoh sensor suhu No1
Nilai resistansi termistor berikut pada 25℃ adalah 10KΩ, dan nilai resistansi pada 100℃ adalah 100Ω. Hitung penurunan tegangan pada termistor ketika ditempatkan secara seri dengan resistor 1kΩ untuk menghitung tegangan keluaran (Vout) melintasi pasokan 12v pada kedua suhu.
Contoh diagram sensor suhu

Dengan mengubah nilai resistor tetap R2 (1kΩ dalam contoh kita) ke potensiometer atau nilai preset, keluaran tegangan dapat diperoleh pada titik setel suhu yang telah ditentukan, misalnya keluaran 5v pada 60°C. Dan dengan mengubah potensiometer untuk mendapatkan level tegangan keluaran tertentu maka dapat diperoleh rentang suhu yang lebih luas.

Namun, perlu dicatat bahwa termistor adalah perangkat nonlinier, dan nilai resistansi standar termistor yang berbeda pada suhu kamar berbeda, terutama karena terbuat dari bahan semikonduktor. Termistor berubah secara eksponensial terhadap suhu dan karenanya memiliki konstanta suhu Beta (B) yang dapat digunakan untuk menghitung resistansi pada titik suhu tertentu.

Namun, bila digunakan dengan resistor seri, seperti pada jaringan pembagi tegangan atau susunan tipe jembatan Wheatstone. Arus yang diperoleh sebagai respons terhadap tegangan yang diterapkan pada jaringan pembagi tegangan/jembatan adalah linier terhadap suhu. Tegangan keluaran melintasi resistor kemudian berskala linier dengan suhu.