5. Termistor sebagai sensor suhu.docx

(1)

JURNAL PERCOBAAN IV

TERMISTOR SEBAGAI SENSOR SUHU

TRIYANDI PRATAMA

152408073

PRODI D3 FISIKA INSTRUMENT

DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2016

(2)

LEMBAR PERSETUJUAN

Judul Percobaan : TERMISTOR SEBAGAI SENSOR SUHU Kategori : Jurnal Praktikum Tranduser

Nama : Triyandi Pratama Nomor induk mahasiswa : 152408073

Program studi : Fisika

Fakultas : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM (FMIPA)

Medan,13 Juni 2014

Asisten, Praktikan,

(3)

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Tujuan

1. Untuk mengetahui karakteristik thermistor 2. Untuk mengetahui cara kerja thermistor 3. Untuk mengetahui aplikasi thermistor

BAB II

LANDASAN TEORI

Emmiter cahaya, Sumber cahaya seperti lampu filamen wolfram, lampu flouresen dan lampu neon biasanya dirancang untuk menghasilkan cahaya. Emmiter cahaya semikonduktor adalah alat dengan sambungan p n yang mengelurkan cahaya kalau dibiaskan dalam arah biasa, yaitu positif ke jenis p (anode). Alat ini disebut LED (diode penghasil cahaya).

Karena LED merupakan diode dengan sambungan p n, karakteristik elektrisnya sama dengan diode normal, yaitu mengkonduksi arus bila dibiaskan dalam arah biasa dan menyekat aliran arus jika dibiaskan dalam arah terbalik, tetapi juga menghasilkan energi cahaya (dalam bentuk foton) secara efisien kalau dibiaskan dalam arah biasa.Emmiter cahaya semikonduktor dibuat dalam berbagai ukuran panjang gelombang, sehingga secara teoritis dapat diberi berbagai tanda warna. Dalam kenyataan, biasanya warna di pabrik teratas pada reaksi spektrum silikon, gallium arsenida, gallium fosfida dan gallium arsanida fosfida. Warna yang paling sering digunakan adalah merah, hijau, kuning dan jingga. Dalam banyak aplikasi elektonik, LED merupakan diode yang mengeluarkan cahaya inframerah/ infraredemmiting diodes (IRED) yang dapat dilihat oleh mata. Namun, pada umumnya, penyensor cahaya semikonduktor sangat peka terhadap cahaya infra merah, sehingga timbul berbagai aplikasi yang menarik.Diode penghasil cahaya yang terlihat /visible light emitting diodes (VLED) banyak dipakai sebagai indikator dan sebagai display digital dalam instrumen, kalkulator elektronik, jam digital, dan arloji. VLED biasanya dimaksudkan untuk beroperasi bersama dengan resistor seri. Display tersedia bermacam-macam bentuk. Display numerik biasa dengan tujuh segmen. Selain display jenis itu, ada display alfanumerik yang memakai bentuk tujuh segmen digabung dengan pengaturan matriks titik VLED, misalnya, matriks titik 5 x 7. Display ini lebih banyak digunakan.Penyensor cahaya, penyensor cahaya semikonduktor mengalami perubahan karakteristik elektris ketika energi cahaya melepaskan pembawamuatan

(4)

dalam bahan itu, sehingga menyebabkan berubahnya konduktivitas. Selaian fotoresistor, peralatan detektor cahaya yang utama ialah:

1. Fotodiode

2. Fototransistor, termasuk foto FET; 3. Foto Darlington;

4. Fototiristor.

Fotodiode merupakan smabungan p n yang dirancang untuk beroperasi bila dibiaskan dalam areah terbalik. Ketika energi cahaya dengan panjang gelombang yang benar jatuh pada sambungan fotodiode, arus mengalir dalam sirkit eksternal. Alat ini kemudian bekerja sebagai generator arus, yang arusnya sebanding dengan intensitas cahaya itu. Silikon merupakan bahan yang paling banyak digunakan untuk fotodiode dan memberikan waktu reaksi sebesar

1ns.

Fotodiode yang ada diantara basis dan kolektor digunakan sebagai sumber arus. Secara efektif transistor mengamplifikasikan arus fotodiode dengan arus yang dicapainya,

ℎ_. Arus foto diode dalam keadaan gelap juga diampifikasikan oleh ℎ_, yang berarti bahwa arus kebocoran fototransistor lebih besar daripada transistor silikon konvensional. Kalau fototransistor dipakai untuk mendeteksi tingkatan cahaya berintensitas amat rendah, pengaruh arus dalam keadaan gelap dapat dikurangi dengan cara mempertahankan bias arah biasa yang ringan pada sambungan kolektor basis.transistor yang terpengaruh oleh medan gerbang sambungan / junction gate field effect transistor (JUGFET) juga dimanfaatkan untuk membuat detektor cahaya foto-FET. Sambungan gerbang jalur pembuangan dalam FET bersaluran n biasanya dibiarkan dalam arah terbalik. ( Barry G. Woolard. 2003)

Kemampuan tabung hampa multielektroda deforest untuk memperkuat sinyalsecara elektronik telahmenyebabkan revolusi dalam bidang komunikasi. Penguat telah memungkinkan sinyal frekuensi-tinggi dibangkitkan, dikirim keseluruh dunia, dan dipulihkan ketingkat yang berguna untuk tujuan komunikasi.Juga penguat memberikan keluwesan dan kepekaan yang diperlukan pada sistem kendali dan instrumentasi elektronik.

Pencairan yang panjang untuk suatu piranti semikonduktor yang mempu melakukan fungsi yang sama, Tanpa kelemahan yang ada pada tabung termionik, menghasilkan penemuan transistor.

Transistor telah tesedia dalam berbagai bentuk dasar untuk aneka-ragam penemuan mulai dari pemacu jantung yang dapat ditanam hingga computer digital raksasa. Dalam konfigurasinya yang paling umum, mungkin hanya merupakan bagian kecil suatu rangkaian terpadu yang kompleks atau tampil sebagai suatu sakelar diskret yang mengendalikan arus dalam ampere yang besar.

(5)

Pengendalian arus dalam tabung hampa dengan mengubah-ubah suatu medan listrik mempunayai kesetaraan semi konduktor yang disebut transistor efek medan (FET-field-effect transistor). FET menggunakan daya yang sedikit dan memiliki hambatan dan respon frekuensi yang tinggi. FET mengambil hambatan jumlah yang dikeas dalam suatu chip silicon. Sehingga FET lah yang digunakan ketika banyak jumlah yang dapat bipolar sehingga lebih di gunakan ketika banyak transistor diintegrasikan dalam area yang kecil dalam chip silicon seperti dalam rangkaian terintegrasi yang akan dibahas. Ketika dikemas sebagai suatu komponen,

Dengan memiliki terminal arus yang mengalir ke sambungan basis maka arus yang lebih besar yang engalir antara kolektor dan emitor dapat dikendalikan. Suatu transistor secara umum digunakan sebagai alat yang dioperasikan arus. Ada dua kemungkinan jalur arus yang melalui rangkaian transistor yang ditunjukan basis emitter awalnya, suplai positif baterai dismbungkan kematerial tipe n dari kolektor sambungannya ke material sehingaa tidak ada arus yang mengalir Dalam konfigurasi pada yang kompleks atau tampil sebagai suatu sekalar FET tampak seperti transistor bipolar. Symbol rangkaian dan sambungannya diberikan lampiran F. akan tetapi, transistor bipolarlah yang lebih banyak menggunakan sebagai komponen tunggal.

Transistor bipolar terdiri dari tiga potong material semikonduktor yang ditangkupkan bersama struktur transistor ini membuatnya sebagai peralatan tiga terminal yang membuatnya

sebggai peralatan tiga terminal yang memiliki terminal basis, kolektor, dan emitor. Dengan memiliki terminal arus yang mengalir ke sambungan basis maka arus yang lebih besar yang engalir antara kolektor dan emitor dapat dikendalikan. Suatu transistor secara umum digunakan sebagai alat yang dioperasikan arus. Ada dua kemungkinan jalur arus yang melalui rangkaian transistor yang ditunjukan basis emitter awalnya, suplai positif baterai dismbungkan kematerial tipe n dari kolektor sambungannya ke material sehingaa tidak ada arus yang mengalir. ( Ralph J. smith. 1990)

Fotodioda adalah sambungan dioda normal dengan jendela transparan dimana cahaya dapat masuk. Benda ini dioperasikan dalam mode bias balik dan arus bocor meningkat sebanding dengan jumlah cahaya yang jatuh pada sambungan. Arus foto diode dalam keadaan gelap juga diampifikasikan oleh ℎ_, yang berarti bahwa arus kebocoran fototransistor lebih besar daripada transistor silikon konvensional. Kalau fototransistor dipakai untuk mendeteksi, pengaruh arus dalam keadaan gelap dapat dikurangi dengan cara mempertahankan bias arah biasa yang ringan pada sambungan kolektor basis.Ini karena energi cahaya memecah ikatan dalam kisi kristal dari material semikonduktor untuk menghasilkan lobang elektron. Thermistor adalah suatu resistor termal, peralatan semi konduktor yang hambatannya

(6)

bervariasi dengan suhu. Symbol rangkaian dan bentuknya thermistor dapat disuplai dalam banyak bentuk dan digunakan untuk mengukur dan mengendalikan suhu sampai batas temperature bergunanya sekitar 300C. thermistor sangat sensitive dank arena bentuk material Thermistor adalah salah satu jenis Resistor yang nilai resistansi atau nilai hambatannya dipengaruhi oleh Suhu (Temperature). Thermistor merupakan singkatan dari “Thermal Resistor” yang artinya adalah Tahanan (Resistor) yang berkaitan dengan Panas (Thermal). Thermistor terdiri dari 2 jenis, yaitu Thermistor NTC (Negative Temperature Coefficient) dan Thermistor PTC (Positive Temperature Coefficient).

Seperti namanya, Nilai Resistansi Thermistor NTC akan turun jika suhu di sekitar Thermistor NTC tersebut tinggi (berbanding terbalik / Negatif). Sedangkan untuk Thermistor PTC, semakin tinggi suhu disekitarnya, semakin tinggi pula nilai resistansinya (berbanding lurus / Positif). Contoh perubahaan Nilai Resistansi Thermistor NTC saat terjadinya perubahan suhu disekitarnya (dikutip dari Data Sheet salah satu Produsen Thermistor

MURATA Part No. NXFT15XH103).

Thermistor NTC tersebut bernilai 10kΩ pada suhu ruangan (25°C), tetapi akan berubah seiring perubahan suhu disekitarnya. Pada -40°C nilai resistansinya akan menjadi 197 .388kΩ, saat kondisi suhu di 0°C nilai resistansi NTC akan menurun menjadi 27.445kΩ, pada suhu 100°C akan menjadi 0.976kΩ dan pada suhu 125°C akan menurun menjadi 0.532kΩ. Jika digambarkan, maka Karakteristik Thermistor NTC tersebut adalah seperti dibawah ini.

Pada umumnya Thermistor NTC dan Thermistor PTC adalah Komponen Elektronika yang berfungsi sebagai sensor pada rangkaian Elektronika yang berhubungan dengan Suhu (Temperature). Suhu operasional Thermistor berbeda-beda tergantung pada Produsen Thermistor itu sendiri, tetapi pada umumnya berkisar diantara -90°C sampai 130°C.

Beberapa aplikasi Thermistor NTC dan PTC di kehidupan kita sehari-hari antara lain sebagai pendeteksi Kebakaran, Sensor suhu di Engine (Mesin) mobil, Sensor untuk memonitor suhu Battery Pack (Kamera, Handphone, Laptop) saat Charging, Sensor untuk memantau suhu Inkubator, Sensor suhu untuk Kulkas, sensor suhu pada Komputer dan lain sebagainya.

Cara Mengukur Thermistor PTC dan NTC adalah Kita dapat menggunakan Multimeter Digital maupun Multimeter Analog untuk mengukur atau menguji apakah sebuah Thermistor NTC maupun PTC dapat berfungsi dengan baik atau tidak. Berikut ini adalah cara untuk mengukur Thermistor NTC dan PTC dengan menggunakan Multimeter Seperti namanya, Nilai Resistansi Thermistor NTC akan turun jika suhu di sekitar Thermistor NTC tersebut

tinggi (berbanding terbalik / Negatif).

(7)

BAB III

METODOLOGI PERCOBAAN

3.1 Peralatan

1. PSA Adjust 5Volt

Berfungsi sebagai sumber tegangan 2. Statif

Berfungsi sebagai tiang penyangga 3. Jepit Buaya

Berfungsi sebagai penghubung antara peralatan dan komponen 4. Kompor Listrik

Berfungsi untuk memanaskan es batu 5. Panci Aluminium

Berfungsi sebagai tempat es batu 6. Thermometer

Berfungsi sebagai pengukur suhu 7. MultimeterDigital

Berfungsi sebagai pengukur tegangan

3.2 Komponen 1. Thermistor

Berfungsi sebagai sensor suhu 2. Resistor 200 Ω

Berfungsi sebagai tahanan/hambatan

3.2.2 Bahan 1. Es Batu

(8)

3.3 Prosedur Percobaan

1. Dipersiapkan peralatan, komponen dan bahan yang akan di gunakan.

2. Dimasukkan es batu kedalam panci dan diletakkan ke atas kompor listrik. Thermometer yang digantung di statif diletakkan di dalam panci. Thermometer bersentuhan dengan es dalam panci.

3. Dirangkai peralatan dan komponen seperti gambar dibawah :

Vout

Vcc

R 1

180 ohm Termistor

GND

4. Dihubungkan positif PSA ke Vcc/positif thermistor. 5. Dihubungkan positif PSA ke salah satu kaki resistor.

6. Dihubungkan kaki resistor lainnya ke positif multimeter dan negatif thermistor. 7. Dihubungan negatif multimeter ke negatif PSA.

8. Dimasukkan thermistor dan thermometer kedalam panci yang berisi es batu. 9. Dihidupkan PSA dan kompor listrik.

10. Dinyalakan multimeter ke pengaturan tegangan.

11. Dimulai pengukuran dari suhu 00C, 100C, 200C, 300C, 400C, 500C, 600C, 700C. 12. Dicatat semua hasilnya pada data percobaan.

13. Dimatikan kompor listrik, PSA, dan multimeter. 14. Dibuang air es yang di dalam panci.

(9)

BAB IV

HASIL PERCOBAAN DAN ANALISA

4.1 Data Percobaan

No. Suhu (0C) Rth (Ohm) Pengukuran Vout

(V) Keterangan 1 0 340 4,52 -2 10 420 3,84 -3 20 510 3,96 * 4 30 528 3,73 -5 40 610 3,43 -6 50 404 3,16 -7 60 450 2,82 -8 70 931 2,49

-Catatan : Untuk data yang diberi tanda bintang (*) menunjukkan bahwa data tersebut mengalami persen eror paling tinggi. Hal ini disebabkan oleh suhu dalam ruangan yang berubah-ubah/ kerusakan pada alat / resistansi dari bahan baku termistor tersebut dan lain sebagainya.

Medan, 13 Juni 2016

Asisten, Praktikan,

(10)

4.2 Analisa Data

1. Menghitung Vout secara teori

Rumus : Vout =  + x Vcc a. Suhu 0oC Vout = 100 340  100 x 4,91 = 1,11V b. Suhu 10oC Vout = 100 420  100 x 4,91 = 0,94 c. Suhu 20oC Vout = 100 510  100 x 4,91 = 0,80 d. Suhu 30oC Vout = 100 528  100 x 4,91 = 0,78 e. Suhu 40oC Vout = 100 610  100 x 4,91 = 0,69 f. Suhu 50oC Vout = 100 404  100 x 4,91 = 0,97 g. Suhu 60oC Vout = 100 450  100 x 4,91 = 0,89 h. Suhu 70oC Vout = 100 931  100 x 4,91 = 0,47

2. Menghitung kuat arus I (Ampere) Rumus:I =   a. Suhu 0oC I = 4,52 340 = 13,2 b. Suhu 10oC I = 3,84 420 = 9,1 c. Suhu 20oC I = 3,96 510 = 7,7

(11)

d. Suhu 30oC I = 3,73 528 = 7 e. Suhu 40oC I = 3,43 610 = 5,6 f. Suhu 50oC I = 3,16 404 = 7,8 g. Suhu 60oC I = 2,82 450 = 6,2 h. Suhu 70oC I = 2,49 931 = 2,67mA

3. Membuat Grafik Vout praktek vs Suhu Vout Suhu 1,11 0 0,94 10 0,80 20 0,78 30 0,69 40 0,97 50 0,89 60 0,47 70 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 0 10 20 30 40 50 60 70 V o u t ( V ) Suhu(C

Grafik Vout(V)-vs-Suhu(C)

(12)

4. Membuat Grafik I (Ampere) vs Vout praktek (V) Jarak(mA) Vout(v) 13,2 1,11 9,1 0,94 7,7 0,80 7 0,78 5,6 0,69 7,8 0,97 6,2 0,89 2,67 0,47

5. Menghitung % ralat dari tegangan keluaran untuk masing-masing suhu Rumus:% Ralat = ()−() () x 100% a. Suhu 0oC % Ralat = 1,11  4,52 1,11 x 100% = 30,7% b. Suhu 10oC % Ralat = 0,94  3,84 0,94 x 100% = 30,8 % c. Suhu 20oC % Ralat = 0,80  3,96 0,80 x 100% = 3,95 % 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 13.2 9.1 7.7 7 5.6 7.8 6.2 2.67 V o u t ( V ) Arus(mA)

Garfik Arus(mA)-vs-Vout(V)

(13)

d. Suhu 30oC % Ralat = 0,78  3,73 0,78 x 100% = 40,2 % e. Suhu 40oC % Ralat = 0,69  3,43 0,69 x 100% = 4,28 % f. Suhu 50oC % Ralat = 0,97  3,16 0,97 x 100% = 22,8 % g. Suhu 60oC % Ralat = 0,89  2,82 0,89 x 100% = 22,7% h. Suhu 70oC % Ralat = 0,47  2,49 0,47 x 100% = 48,2 %

(14)

4.3 Gambar Percobaan x x Kompor Listrik Statif Termistor Termometer -+

3,73

Power Suplply PSA Voltmeter 100Ω

(15)

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

1. Karakteristik termistor yaitu :

1. Resistansi tinggi 30 Ω sampai 41,5kΩ

2..Respon waktu cepat, untuk thermistor manik ½ detik 3.Lebih murah daripada RTD

4.Sensitivitas sangat tinggi (1000 kali lebih sensitif daripada RTD

5.Perubahan resistansi 10% per ºC. Misal resistansi nominal 10Ω maka resistansi akan berubah 1 Ω utk setiap perubahan temperatur 1 ºC

6.Tidak sensitif terhadap shock dan vibrasi

7.Dilindungi capsul (plastik, teflon/material lembam)

8.Memperlambat waktu respon karena kontak termal kurang baik

2. Cara kerja thermistor yaitu : ketika suhu meningkat maka resistansi Thermistor akan menuru. Hal ini karena Thermistor terbuat dari bahan semikonduktor yang mempunyai sifat menghantarkan electron ketika suhu naik. Thermistor yanng paling seering digunakan untuk pengukuran suhu adalah Thermistor dua kawat meskipun banyak jenis Thermistor.

3. Aplikasi dari thermistor yaitu :

1. Proteksi motor listrik terhadap kenaikan V mendadak (PTC) 2. Detektor pada peralatan tertentu / alarm

3. Kompensasi panas dalam rangkaian

5.2 Saran

1. Sebaiknya pratikum harus bisa bekerja sama dengan teman sepatnernya agar praktikum berjalan dengan lancar.

2. Sebaiknya praktikum mempelajari teori Thermistor, agar lebih bisa memahami dalam melakukan percobaan.

3. Sebaiknya praktikum agar lebih teliti dalam melakukan percobaan supaya data percobaan yang dihasilkan bagus.

(16)

DAFTAR PUSTAKA

Smith, Ralph J. 1990. Rangkaian piranti dan sistem. Jakarta: Erlangga Halaman :296-303

Wollard, Barry G. 2003. Elektronika Praktis. Jakarta: Pradnya Paramita Halaman :142-157

http://www.goodanonyelektronik.com/2013/10/fungsi-thermistor / Diakses Pada Tanggal 13 Juni 2016

(17)

http://www.produksielektronik.com/2013/10/fungsi-thermistor / Diakses Pada Tanggal 13Juni 2016

Pada pukul 20:44

Thermistor adalah salah satu jenis Resistor yang nilai resistansi atau nilai hambatannya dipengaruhi oleh Suhu (Temperature). Thermistor merupakan singkatan dari “Thermal Resistor” yang artinya adalah Tahanan (Resistor) yang berkaitan dengan Panas (Thermal). Thermistor terdiri dari 2 jenis, yaitu Thermistor NTC (Negative Temperature Coefficient) dan Thermistor PTC (Positive Temperature Coefficient).

Seperti namanya, Nilai Resistansi Thermistor NTC akan turun jika suhu di sekitar Thermistor NTC tersebut tinggi (berbanding terbalik / Negatif). Sedangkan untuk Thermistor PTC, semakin tinggi suhu disekitarnya, semakin tinggi pula nilai resistansinya (berbanding lurus / Positif). Contoh perubahaan Nilai Resistansi Thermistor NTC saat terjadinya perubahan suhu disekitarnya (dikutip dari Data Sheet salah satu Produsen Thermistor

MURATA Part No. NXFT15XH103).

Thermistor NTC tersebut bernilai 10kΩ pada suhu ruangan (25°C), tetapi akan berubah seiring perubahan suhu disekitarnya. Pada -40°C nilai resistansinya akan menjadi 197.388kΩ, saat kondisi suhu di 0°C nilai resistansi NTC akan menurun menjadi 27.445kΩ, pada suhu 100°C akan menjadi 0.976kΩ dan pada suhu 125°C akan menurun menjadi 0.532kΩ. Jika digambarkan, maka Karakteristik Thermistor NTC tersebut adalah seperti dibawah ini.

Pada umumnya Thermistor NTC dan Thermistor PTC adalah Komponen Elektronika yang berfungsi sebagai sensor pada rangkaian Elektronika yang berhubungan dengan Suhu (Temperature). Suhu operasional Thermistor berbeda-beda tergantung pada Produsen Thermistor itu sendiri, tetapi pada umumnya berkisar diantara -90°C sampai 130°C.

Cara Mengukur Thermistor PTC dan NTCadalah Kita dapat menggunakan Multimeter Digital maupun Multimeter Analog untuk mengukur atau menguji apakah sebuah Thermistor NTC maupun PTC dapat berfungsi dengan baik atau tidak. Berikut ini adalah cara untuk mengukur Thermistor NTC dan PTC dengan menggunakan Multimeter Seperti namanya, Nilai Resistansi Thermistor NTC akan turun jika suhu di sekitar Thermistor NTC tersebut

(18)

Nama :Triyandi Pratama Nim : 152408073

Kelompok : V-A

Judul : Termistor Sebagai Sensor Suhu

Tugas persiapan

1. Apa itu NTC dan PTC Jawab:

- NTC merupakan termistor yang mempunyai koefisien yang negatif. Termistor ini terbuat dari logam oksida, yaitu dari serbuk yang halus kemudian dikompres dan disinter pada temperatur yang tinggi. Kebanyakan material penyusun termistor mengandung unsur-unsur seperti O3,Cu2 O, Mn2 O3, NiO,CO2, Fe2 O3 TiO2, dan U2 O3. Oksida-oksida tersebut sebetulnya mempunyai resistansi yang cukup tinggi, akan tetapi bisa diubah menjadi semikonduktor dengan menambahkan beberapa unsur lain.

- PTC merupakan termistor dengan koefisien yang positif. Termistor PTC ini memiliki perbedaan dengan NTC, antara lain: 1. Koefisien temperatur dari thermistor PTC bernilai positif hanya pada interfal suhu tertentu, sehingga diluar interval tersebut akan bernilai 0 atau negatif. 2. Nilai dan koefisien temperatur dari termistor PTC ini jauh

lebih besar dari pada termistor NTC.

- Aplikasi NTC dan PTC

(19)