Sensor Suhu: Pengertian, Jenis, Fungsi, Cara Kerja dan Contoh Rangkaian

Pengertian Sensor Suhu - Temperature Sensors atau sensor suhu merupakan suatu komponen yang dapat mengubah panas menjadi besaran listrik. Dengan begitu, komponen tersebut dapat mendeteksi perubahan suhu pada objek-objek tertentu.

Sensor suhu melakukan pengukuran terhadap jumlah energi panas/dingin yang dihasilkan oleh suatu objek sehingga memungkinkan kita untuk mengetahui atau mendeteksi gejala perubahan-perubahan suhu tersebut dalam bentuk output Analog maupun Digital. Sensor suhu juga termasuk ke dalam keluarga Transduser.

Contoh peralatan-peralatan listrik atau elektronik yang menggunakan sensor suhu diantaranya seperti Thermometer suhu badan, Rice cooker, Thermometer suhu ruangan, Air Conditioner (pendingin ruangan), Kulkas dan masih banyak lagi yang lainnya.

Fungsi Sensor Suhu

Selain untuk memantau perubahan suhu, sensor suhu ini memiliki beberapa fungsi penting lainnya. Adapun sedikit contoh fungsi lainnya adalah sebagai berikut.

1. Sensor PLC Pengaman Mesin

Sensor suhu dalam dunia industri biasanya digunakan sebagai pengaman mesin. Komponen ini sangat berguna untuk memberikan informasi terkait nilai suhu pada suatu mesin.

Biasanya, komponen sensor suhu akan dipadukan dengan rangkaian kontrol tertentu misalnya seperti rangkaian PLC. Sehingga jika mesin dalam kondisi sudah mencapai batas suhu tertentu, maka perangkat mesin akan mati dengan sendirinya atau mati secara otomatis.

2. Sebagai Monitoring Suhu Air

Sensor suhu juga dapat digunakan sebagai monitoring suhu air, misalnya seperti sensor suhu ds18b20 yang sering digunakan di kalangan pehobi arduino. Selain itu sering juga diaplikasikan untuk operator di dunia industri agar proses produksi berjalan lancar karena sensor ini dapat mendeteksi suhu air dalam kondisi normal.

3. Sensor Pada Perangkat Elektronik

Pada peralatan elektronik rumah tangga banyak jenis sensor suhu yang digunakan, umumnya digunakan pada perangkat yang berhubungan dengan suhu panas/dingin, misalnya seperti Thermometer suhu ruangan, thermometer suhu badan, Rice Cooker, Kulkas dan masih banyak lagi yang lainnya.

Jenis-jenis Sensor Suhu Secara Umum

Sekarang ini, ada berbagai macam jenis sensor suhu dengan karakteristik yang berbeda-beda sesuai dengan aplikasinya. Berikut ini beberapa jenis sensor suhu yang sering ditemukan dalam rangkaian elektronika beserta penjelasannya.

1. Sensor Suhu Jenis Termostat

Thermostat merupakan jenis sensor suhu kontak (Contact Temperature Sensor) yang menggunakan prinsip Electro-Mechanical. Thermostat terdiri dari dua jenis loga yang berbeda seperti Nikel, Tembaga, Tungsten atau aluminium.

Dua logam tersebut kemudian ditempel sehingga membentuk Bi-Metallic strip. Bi-Metallic Strip tersebut akan bengkok jika mendapatkan suhu tertentu sehingga bergerak memutuskan atau menyambungkan sirkuit ON/OFF.

Thermostat sering digunakan pada peralatan listrik seperti Setrika, Oven dan Water Heater.

termostat

2. Sensor Suhu Jenis Thermistor

Thermistor merupakan komponen elektronika yang nilai resistansinya dipengaruhi oleh suhu. Thermistor atau Thermal Resistor ini terdiri dari 2 jenis yaitu PTC (Positive Temperature Coefficient) yang nilai resistansinya akan menigkat ketika suhunya tinggi dan NTC (Negative Temperature Coefficient) yang nilai resistansinya menurun ketika suhunya meningkat tinggi.

Thermal Resistor terbuat dari bahan keramik semikonduktor seperti kobalt, mangan atau nikel oksida yang dilapisi dengan kaca.

Keuntungan dari Thermistor adalah :

  • Lebih murah dibanding dengan sensor suhu jenis RTD (Resistive Temperature Detector).
  • Memiliki respon yang cepat atas perubahan suhu.
  • Memiliki sensivitas suhu yang tinggi.
  • Rentang atau Range nilai resistansi yang luas berkisar dari 2.000 Ohm hingga 10.000 Ohm.

Thermal Resistor (PTC/NTC) banyak diaplikasikan ke dalam peralatan atau perangkat elektronika seperti sensor suhu kulkas, pendeteksi kebakaran, voltage regulator, sensor suhu pada otomotif, sensor suhu pada komputer, sensor untuk memantau pengisian ulang baterai pada ponsel, kamera dan laptop.

thermistor

3. Sensor Suhu Jenis RTD (Resistive Temperature Detector)

RTD (Resistive Temperature Detector) memiliki fungsi yang sama dengan Thermistor jenis PTC yaitu dapat mengubah energi listrik menjadi hambatan listrik yang sebanding dengan perubahan suhu.

Namun, RTD lebih presisi dan memiliki keakurasian yang leibh tinggi jika dibanding dengan Thermistor PTC. Resistive Temperature Detector umumnya terbuat dari bahan platinum sehingga disebut juga dengan PRT (Platinum Resistance Thermometer)

RTD (Resistive Temperature Detector)

Keuntungan dari RTD atau Resistive Temperature Detector adalah :

  • Lebih presisi, akurasi dan stabil
  • Lebih linier jika dibanding dengan Thermistor dan Thermocouple
  • Rentang suhu yang luas yaitu dapat beroperasi di suhu -200⁰C hingga +650⁰C.

4. Sensor Suhu Jenis Thermocouple

Thermocuple merupakan salah satu jenis sensor suhu yang paling sering digunakan, hal ini dikarenakan rentang suhu operasional termokopel yang luas yaitu beriksar -200°C hingga lebih dari 2000°C dengan harga yang relatif lebih rendah.

Thermocouple pada dasarnya adalah sensor suhu Thermo-Electric yang terdiri dari persimpangan atau junction logam yang berbeda. Salah satu logam di termokopel dijaga di suhu yang tetap (konstan) yang berfungsi sebagai junction referensi sedangkan satunya lagi dikenakan suhu panas yang akan dideteksi.

Dengan adanya suhu di dua persimpangan tersebut, rangkaian akan menghasilkan tegangan listrik tertentu yang nilainya sebanding dengan suhu sumber panas.

Keuntungan Thermocouple adalah :

  • Memberikan respon langasung terhadap perubahan suhu.
  • Memiliki rentang suhu yang luas.
  • Tahan terhadap goncangan dan getaran.

Selain dari jenis sensor suhu di atas, temperature sensor atau sensor suhu juga dapat dibedakan menjadi dua jenis utama berdasarkan hubungan fisik sensor suhu dengan objek yang akan dirasakan suhunya. Berikut dua jenis utama temperature sensor.

thermocouple

5. Sensor Suhu Jenis Contact Temperature Sensor

Sensor suhu jenis ini merupakan sensor suhu yang memerlukan kontak atau hubungan fisik dengan objek yang akan dirasakan perubahan suhunya. Sensor suhu jenis contact dapat digunakan untuk memantau suhu bendap padat, cair maupun gas.

6. Sensor Suhu Jenis Non-Contact Temperature Sensor

Sensor jenis ini merupakan sensor suh yang dapat mendeteksi perubahan suhu dengan menggunakan konveksi dan radiasi sehingga tidak memerlukan kontak fisik langsung dengan objek yang akan diukur atau dideteksi suhunya.

Jenis Sensor Suhu untuk Kebutuhan Sehari-hari

Jenis sensor suhu biasanya memiliki komponen yang dapat digunakan untuk mengubah panas menjadi listrik. Dimana alat termometer akan mendeteksi gejala suhu dengan jumlah naik turun. Jumlah energi panas atau dingin akan mendeteksi gejala suhu. Dan hasilnya akan berupa output dalam bentuk analog atau digital.

Contoh penggunaan sensor suhu pada kehidupan sehari-hari dapat kita jumpai ada sekitar 9 jenis. Mulai dari sensor suhu digital hingga perangkat sensor suhu yang digunakan dalam ruangan. Setiap tipe memiliki karakteristik dan fungsinya masing-masing.

1. Sensor Suhu Digital

Sensor suhu digital merupakan jenis thermometer yang memiliki satu probe. Sedangkan relay akan aktif/non-aktif ketika diset. Cara menggunakan alat ini juga terbilang cukup mudah dan sangat sederhana.

Kalian cukup mengatur suhu sesuai dengan kebutuhan - tekan set atau C/F - diam 3 detik agar nilai suhu tersimpan dengan baik. Kedua, tekan tombol set 5 detik - code setting - setting chart - tekan tombol secara bersamaan untuk menyimpan atau mengubah settingan yang dibuat.

Sedangkan untuk factory setting, tahan selama 10 detik pada tombol +/-. Untuk merestore ke factory setting yaitu dengan menekan dan tahan tombol + dan - selama 10 detik. Kalian dapat menggunakan sensor ini untuk alat seperti aquarium, komputer dan lainnya.

2. Sensor Suhu Motor

Jenis sensor suhu ini masih termasuk dalam jenis thermistor/Thermal Resistor/ Positive Temperatur Coefficient. Hal ini karena nilai resistansinya yang tergantung pada suhu.

Misalnya saja pada saat kondisi suhu naik, maka nilai resistansinya akan turun. Sedangkan, sensor suhu motor menggunakan electronic control unit - data komponen sensor. Setidaknya terdapat sembilan sensor motor jika kalian ingin mengubah injeksi.

  • Map Sensor

MAP (Manifold air pressure) merupakan salah satu tekanan udara yang dimanfaatkan untuk proses kalkulasi ECU motor.

  • IAT Sensor

IAT (Intake air temperature) merupakan alat yang digunakan untuk proses deteksi suhu yang masuh ke dalam throttle body.

  • EC Sensor

EC (engine coolant) adalah radiator dan indikator overheat spidometer.

  • EOT

EOT (engine oil temperature) merupakan alat yang berfungsi untuk mengukur suhu oli yang terdapat pada kendaraan. Khususnya untuk penggunaan oli pada kendaraan motor.

  • CA Sensor

CA (crank angle) umumnya digunakan untuk mengetahui crankshaft dan TMA. Pada saat kalian menyalakan mesin motor, maka akan terjadi proses sinyal - ECU - pengapian - waktu penyemprotan bahan bakar dan aki.

  • TP Sensor

TP (Throttle Position) mampu mendeteksi sudut katup terbuka - data - kalkulasi bahan bakar - ECU.

  • Oksigen Sensor

O2 sensor berfungsi untuk mengolah sisa gas mesin menjadi gas ramah lingkungan.

  • LA Sensor/BA Sensor

LA (lean angle) / BA (bank angle) akan menonaktifkan mesin secara otomatis.

  • IACV/FID

Intake air cut valve/fast idle selenoid akan bekerja ketika mesin mulai dingin, maka rpm meningkat.

3. Sensor Suhu Arduino

Sensor suhu arduino adalah komponen yang berfungsi untuk mengukur sekaligus memberikan data board Arduino. Sedangkan jenis dari sensor ini ada beberapa jenis diantaranya cahaya, suhu, panas, getaran, lembab dan lain sebagainya.

Sensor suhu jenis ini memiliki spesifikasi untuk bisa mengetahui tingkat suhu dan kelembaban. Selain itu, sensor ini juga memiliki tingkat keakuratan dalam pengukuran sekitar 20% - 95% dan tingkat kegagalannya yang hanya kurang lebih 5% saja.

4. Sensor Suhu LM35

Sensor suhu LM35 merupakan sebuah chip IC untuk mengukur temperature. Cara kerjanya cukup sederhana yaitu dengan mengubah temperature menjadi besaran elektrik. Lebih detailnya, temperature akan diproses menjadi tegangan output.

Sumber tegangan yang dibutuhkan sekitar DC +5 volte, arus DC 60 µA. Fungsi dari sensor ini adalah supply tegangan DC +5 volte, pin output (tegangan DC - vout), pin ground. Karakteristik dari sensor suhu LM35 ini terbilang cukup unik.

Berikut di bawah ini adalah daftar penting yang harus kalian ketahui.

  • Pengukur suhu dalam celcius.
  • Akurasi kalibrasi cukup tinggi.
  • Jangkauan operasi suhu maksimal -55°C – +150°C.
  • Arusnya terbilang.
  • Pemanasan rendah/low heating.
  • Impendansi rendah.
  • Linear yang tinggi sehingga sensor suhu LM35 tidak akan mengubah sinyal.

5. Sensor Suhu DHT11

Sensor DHT merupakan jenis sensor suhu yang berfungsi untuk proses ukur suhu dan tingkat kelembaban udara. Dengan adanya alat ini akan memudahkan pekerjaan kalian. Apalagi, jenis sensor ini memiliki spesifikasi thermistor NTC (Negative Temperature Coefficient).

Cara kerja dari sensor DHT pun terbilang cukup sederhana. Chip - konversi analog - digital - output (kabel tunggal dua arah). Pin dan konfigurasi hanya pinout, internal resistor pullup/ tanpa internal pullup.

6. Sensor Suhu Air

Jenis sensor suhu air menggunakan nirkabel probe kedap air. Dimana sensor suhu jenis ini digunakan untuk mengukur suhu air ataupun cairan anti terbakar. Jadi, sangat cocok jika digunakan untuk sarana lingkungan alami.

Setiap jenis sensor ini memiliki spesifikasi yang cukup beragam. Pengguna dapat memilih sesuai dengan kebutuhannya. Misalnya saja kalian bisa mengatur frekuensi hingga mampu memiliki keamanan enkripsi-RF atau tahan lama.

7. Sensor Suhu Infrared

Sensor suhu infrared dengan tipe MLX90614 merupakan alat untuk suhu non contact/contactless. Sedangkan untuk output 12C hanya 70 - 380 C, karena sudut elevasi sangat sempit. Spesifikasi lainnya yaitu regulator dengan tegangan 5 volt, pin opendrain/hardware i2c dengan manufaktur.

8. Sensor Suhu Ruangan

Seperti namanya, sensor suhu ruangan ini digunakan untuk mengukur zat gas. Bahan berkualitas akan efektif dan efisien dalam mengukur suku. Cara menggunakan sensor suhu jenis ini pun cukup sederhana. 

Pertama, ada kartu sirkuit yang konverter. Tabel parameter teknis juga sangat penting untuk komponen jenis ini. Sebaiknya, Sensor suhu ruangan dipasang pada ketinggian 1,5 meter di tempat strategis atau dilalui banyak orang. Selebihnya, sensor ini harus di tempat kimiawi non-agresif dan suhu ruang.

9. Sensor Suhu DS18B20

Sensor suhu DS18B20 adalah jenis sensor suhu terbaru untuk kebutuhan sehari-hari. Hal ini karena jenis sensor suhu ini dapat membaca suhu 9 - 12 bit dengan rentang -55° Celcius - 125° celcius. Sensor suhu jenis ini memiliki kode unik 64 bit pada chip.

Kalian dapat menggunakan sensor jumlah besar dalam satu kabel/single wire data bus/1-wire protocol. Hal ini karena terdapat dua casing yaitu casing biasa dan casing anti air.

Tentu saja sensor suhu DS18B20 memiliki fitur lainnya yang menjadi nilai lebih. Berikut beberapa fitur yang menjadi keunggulan sensor suhu jenis DS18B20:

  1. Mempunyai satu kabel yaitu protokol unique 1-wire.
  2. Kode unik 64-bit di onboard.
  3. Multidrop.
  4. Komponen sudah cukup lengkap.
  5. Rentang daya yakni mulai dari 3,0 volt – 5,5 volt.
  6. Akurasi mengukur suhu mulai dari 55° C hingga lebih dari 125° C.
  7. Terbilang bisa dipakai untuk semua jenis.
  8. Resolusi sensor sangat tinggi maksimal data suhu 12 bit dalam 750 milidetik.
  9. Sifatnya monvolatile atau konfigurasi alarm.

Cara Kerja Sensor Suhu

Cara kerja dari sensor suhu dapat disimpulkan yakni hanya mengubah arus dan hambatan. Lebih jelasnya, prinsip kerja sensor suhu adalah sebagai berikut:

  1. suhu naik - resistansi - sensor sesuai dengan arus listrik.
  2. Cara kedua, metal - kontak langsung - suhu naik/turun.

Meskipun sensor suhu menjadi salah satu bagian terpenting untuk peralatan elektronik rumah tangga. Tetapi, harga sensor suhu termasuk sangat terjangkau. Kalian dapat menemukan komponen ini di market place atau toko terdekat. Tentu saja harga setiap sensor untuk masing-masing jenis elektronik sangat berbeda.

Demikianlah pembahasan lengkap mengenai sensor suhu, mulai dari pengertian, cara kerja dan macam-macamnya. Semoga tulisan di atas dapat bermanfaat bagi kita semua. Sekian dan terimakasih.

Next Post Previous Post