Pengertian Sensor Suhu | Temperature Sensor

Daftar Isi

Sensor Suhu atau Temperature Sensor adalah sebuah komponen Elektronika yang bertipe aktif atau pasif yang mengukur nilai dari perubahan suhu atau temperature disekitar komponen tersebut

dan menghasilkan signal elektrikal dengan linier sesuai dengan pembacaan suhu yang direspon komponen tersebut secara kontinu dan real time.

Nama lain dari Sensor Suhu bisa disebut Transduser

Fungsi dan Aplikasi Sensor Suhu 

Dalam dunia industri Sensor Suhu berfungsi sebagai monitoring secara real time dan kontinu keadaan perubahan suhu mesin atau sebuah zat yang mendukung proses produksi tersebut.

Untuk Aplikasinya sebagai berikut: 

• Sebagai Pengaman Mesin, dengan mengetahui nilai suhu pada mesin tersebut maka dibuat sebuah rangkaian kontrol ketika suhu mencapai batas tertentu untuk mematikan mesin tersebut.
• Sebagai Monitoring Suhu Air, Untuk operator pada industri ini sangat penting karena proses ada sebuah proses produksi yang menjaga suhu pada air tersebut. 

Cara Kerja Sensor Suhu Hingga Tampil Pada Display

Prinsip Kerja Sensor Suhu secara umum komponen yang mengukur nilai suhu sekitar dirubah ke sinyal listrik. 

Sinyal listrik tersebut yang sering dipakai adalah

• Sinyal listrik 4 - 20mA 
• Sinyal listrik 1 - 5V 
• Sinyal listrik 0 - 10V  

Dari jenis sinyal listrik diatas kita memerlukan sebuah kontroller untuk memproses sinyal tersebut hingga tampil pada Display.

Janis-jenis Sensor Suhu Pada Industri

Ada 4 jenis sensor suhu: 

1. Sensor Suhu RTD ( Resistance Temperature Detectors ) 
2. Sensor Suhu Termokopel (Thermocouple)
3. Sensor Suhu Thermistors
4. Sensor Suhu Semiconductor

Dari 4 Jenis Sensor Suhu tersebut ada 2 jenis banyak kita jumpai pada industri yaitu RTD dan Thermocouples. 

1. Sensor Suhu RTD ( Resistance Temperature Detectors )

Berfungsi untuk mengubah suhu menjadi resistansi (ohm) listrik yang sebanding lurus dengan perubahan suhu.

 

Semakin tinggi suhu yang terukur, resistansinya semakin besar juga.

Banyak yang kurang tahu tentang RTD karena di indonesia biasanya di sebut dengan PT100 padahal itu tipe pilihan dari RTD. 

Terdapat berbagai tipe RTD: 

• PT100 
• PT1000

Bahan Pembuatan RTD 

Material ini sangat penting anda ketahui karena banyak dipasaran banyak yang jual dengan harga murah tetapi meterialnya jelek. 

Berikut daftar material RTD dimulai dari yang terbaik 

1. Platina ( platinum 3850 ppm / K, dimana kenaikan 0.385 Ohm per 1 °C ) 
2. Emas 
3. Perak 
4. Nikel 
5. Tembaga 

Karakter dan Wiring RTD

Sensor Suhu RTD PT100 pada suhu 0°C maka nilai hambatanya 100 Ohm, dan nilai dari 1°C adalah 1,969 Ohm. 

Range dari PT100 adalah -150 sampai 1000°C. 

Contoh jika PT100 berada pada suhu 100°C maka nilai hambatanya 138,50 Ohm 

Sensor Suhu RTD PT1000 sama halnya dengan PT100 tapi nilai hambatanya lebih tinggi, dimana pada suhu 0°C nilai hambatanya 1000 Ohm dan 1°C adalah 19,69 Ohm. 

Range sama -150 sampai 1000°C.

Wiring RTD PT100 ada 3 macam semakin banyak jumlah wire ( kabel ) maka semakin akurat

Jenis Wiring PT100 : 

• 2 Wire ( 2 wiring kabel ) 
• 3 Wire ( 3 Wiring Kabel ) 
• 4 Wire ( 4 Wiring Kabel )

Jadi ketika anda menggunakan Sensor Suhu PT100 menggunakan 2 Wire pada pembacaan suhu pengukuran real adalah 100°C sedangakan di controller kok 98°C. 

Beda lagi jika menggunakan 3 Wire maka di Controller akan menampilkan display suhu 99°C 

Nah ini yang paling akurat menggunakan 4 Wire, pembacaan pada pengukuran suhu dengan controller display yang terbaca berbanding lurus menjadi 100°C.

Kelebihan Sensor Suhu RTD - PT100

• Tingkat Akurasi pengukuran yang tinggi. 
• Sinyal yang perubahanya linier
• Respon perubahan yang cepat

Kekurangan Sensor Suhu RTD - PT100

• Harga relatif mahal 
• Panjang kabel (jangkauan ) yang lebih pendek dari pada thermocouple
• Resistansi yang rendah 
• Rentan pada kerusakan mekanis
• Perlu catu daya
• Rentan terhadap sinyal noise
• Jika rusak tidak bisa diperbaiki
• Jika ada kabel yang terkelupas menyebabkan pembacaan error

2. Sensor Suhu Termokopel ( Thermocouple )

Thermocouple terbuat dari sepasang transduser panas dan dingin yang disambungkan kemudian dilebur bersama, yang menyebabkan timbul perbedaan antara sambungan tersebut dengan sambungan referensi yang berfungsi sebagai pembanding.

Jadi ada sebuah perbedaan transduser panas dan dingin yang perbedaan tersebut menjadi nilai pengukuran suhu oleh Termokopel.

Jenis Termokopel dan Bahan Pembuatanya

Menurut standar ISA MC96.1, termokopel dapat ditunjuk dengan kombinasi huruf yang berbeda seperti "E", "J", "K", "T", "S", "R". Empat dari kombinasi kawat termokopel yang paling populer hampir selalu diidentifikasi dengan nama dagangnya:

• Termokopel Type E adalah kombinasi Chromel (Nickel-Chromium) dan Constantan (Copper-Nickel).
• Termokopel Type J adalah kombinasi dari Besi dan Constantan.
• Termokopel Type K adalah kombinasi dari Chromel (Nickel-Chromium) dan Alumel (Nickel Aluminium).
• Termokopel Type T adalah kombinasi dari Tembaga dan Constantan.
• Termokopel Type S adalah kombinasi dari Platinum 10% rhodium dan Platinum.
• Termokopel Type R adalah kombinasi dari Platinum 13% rhodium dan Platinum.

Range Pengukuran Sensor Suhu Termokopel:

• Termokopel Type E adalah 0 - 800°C
• Termokopel Type J adalah 0 - 750°C 
• Termokopel Type K adalah 0 - 1100°C
• Termokopel Type T adalah -185 - 300°C
• Termokopel Type S adalah 0 - 1550°C
• Termokopel Type R adalah 0 - 1600°C

Kelebihan Sensor Suhu Termokopel

1. Respon terhadap perubahan yang cepat 
2. Cocok untuk pengukuran jarak jauh  
3. Harga Murah 

Kekurangan Sensor Suhu Termokopel

1. Memerlukan kabel kusus termokopel untuk menghindari noise atau suhu external
2. Kemungkinan sensitivitas terhadap sinyal noise
3. Kebutuhan akan instrumen sekunder
4. Perlu menghindari persimpangan antara logam yang berbeda
5. Ketidakmampuan untuk mengukur suhu secara akurat dalam rentang yang sempit

3. Sensor Suhu Termistor (Thermistors)

Termistor adalah termometer tahanan, mirip dengan Resistance Temperature Detector (RTD) dan digunakan untuk pengukuran suhu . Ini terdiri dari resistor non-logam yang digunakan sebagai elemen penginderaan suhu.

termistor ini terutama berlaku dalam pengukuran suhu presisi, kontrol suhu, dan kompensasi suhu, terutama dalam kisaran suhu yang lebih rendah -100°C hingga +300°C.

Perbedaan antara Thermistor dan Resistance Temperature Detectors (RTD)

Perbedaan pertama, bahwa hambatan listrik dari resistor yang digunakan dalam termistor bervariasi secara non-linear sehubungan dengan suhu. 

perbedaan kedua, Elemen penginderaan yang digunakan dalam termistor terdiri dari keramik atau polimer, sedangkan RTD menggunakan logam murni sebagai elemen penginderaannya.

Bahan Sensor Suhu Termistor

Alat ini dibuat dari bahan-bahan seperti campuran logam oksida seperti mangan, nikel, kobalt, dan besi yang disinter. 

Daya tahannya berkisar dari 0,4 ohm hingga 75 mega-ohm.

Jenis Sensor Suhu Termistor 

1. Positive Temperature Coefficient Thermistor (PTC)
2. Negative Temperature Coefficient Thermistor (NTC)

Positive Temperature Coefficient Thermistor (PTC)

Semakin tinggi pengukuran suhu maka nilai resistansi / hambatan semakin tinggi (+)  hingga aliran listrik menjadi 0 karena batasan maksimum hambatan. 

Negative Temperature Coefficient Thermistor (NTC)

Sebaliknya semakin tinggi pengukuran suhu maka nilai resistansi akan menurun (-), ketika suhu mencapai nilai maksimum. 

Maka Hambatan akan 0 dan aliran listrik akan semakin besar sesuai tegangan yang diijinkan.

Aplikasi Sensor PTC dan NTC 

• Biasanya sensor suhu sering digunakan pada rangkaian elektronik seperti AC
• Thermistor juga biasanya digunakan untuk membatasi lonjakan arus disuatu rangkaian elektronik
• Thermistor juga dapat digunakan untuk melindungi komponen lainnya dengan cara memutus aliran listrik.

4. Sensor Suhu Semiconductor

Sensor suhu Semiconduktor adalah komponen elektronika yang memiliki fungsi untuk mengubah besaran suhu menjadi besaran listrik dalam bentuk tegangan.

Teknologi ini banyak digunakan dalam perangkat elektronik dan teknologi IC

Karakteristik linier, ukuran kecil, dan biaya rendah adalah keunggulan dari teknologi ini

Memiliki jangkauan maksimal operasi suhu antara -55 ºC sampai +150 ºC.