Apakah Thermistor?

Apakah Thermistor?

Definisi Thermistor

Thermistor (atau resistor termal) didefinisikan sebagai resistor yang tahanan listriknya berubah signifikan dengan perubahan suhu.

Thermistors bertindak sebagai komponen pasif dalam rangkaian. Mereka adalah cara yang akurat, murah, dan tahan lama untuk mengukur suhu.

Meskipun thermistors tidak efektif pada suhu ekstrem, mereka adalah sensor pilihan untuk banyak aplikasi.

Thermistors ideal ketika dibutuhkan pembacaan suhu yang tepat. Simbol rangkaian untuk thermistor ditunjukkan di bawah ini:

Penggunaan Thermistors

Thermistors memiliki berbagai aplikasi. Mereka digunakan secara luas sebagai cara untuk mengukur suhu sebagai termometer thermistor dalam berbagai lingkungan cairan dan udara sekitar. Beberapa penggunaan thermistors yang paling umum termasuk:

• Termometer digital (termostat)

• Aplikasi otomotif (untuk mengukur suhu oli dan pendingin di mobil & truk)

• Perangkat rumah tangga (seperti microwave, kulkas, dan oven)

• Perlindungan sirkuit (misalnya perlindungan arus)

• Baterai isi ulang (memastikan suhu baterai yang benar dipertahankan)

• Untuk mengukur konduktivitas termal bahan elektrik

• Bermanfaat dalam banyak rangkaian elektronik dasar (misalnya, sebagai bagian dari starter kit Arduino pemula)

• Kompensasi suhu (yaitu mempertahankan tahanan untuk mengkompensasi efek yang disebabkan oleh perubahan suhu di bagian lain rangkaian)

• Digunakan dalam rangkaian jembatan wheatstone

Prinsip Kerja

Prinsip kerja thermistor adalah bahwa tahanannya bergantung pada suhunya. Kita dapat mengukur tahanan thermistor menggunakan ohmmeter.

Dengan memahami bagaimana perubahan suhu mempengaruhi tahanan thermistor, kita dapat mengukur tahanannya untuk menentukan suhu.

Seberapa besar perubahan tahanan tergantung pada jenis bahan yang digunakan dalam thermistor. Hubungan antara suhu dan tahanan thermistor bersifat non-linear. Grafik thermistor tipikal ditunjukkan di bawah ini:

Jika kita memiliki thermistor dengan grafik suhu di atas, kita cukup menyelaraskan tahanan yang diukur oleh ohmmeter dengan suhu yang ditunjukkan pada grafik.

Dengan menggambar garis horizontal dari tahanan pada sumbu y, dan menggambar garis vertikal turun dari tempat garis horizontal tersebut berpotongan dengan grafik, kita dapat menurunkan suhu thermistor.

Jenis Thermistor

Ada dua jenis thermistor:

• Thermistor Koefisien Suhu Negatif (NTC)

• Thermistor Koefisien Suhu Positif (PTC)

Thermistor NTC

Dalam thermistor NTC, tahanan berkurang seiring peningkatan suhu, dan sebaliknya. Hubungan invers ini membuat thermistor NTC menjadi jenis yang paling umum.

Hubungan antara tahanan dan suhu dalam thermistor NTC diatur oleh ekspresi berikut:

• RT adalah tahanan pada suhu T (K)

• R0 adalah tahanan pada suhu T0 (K)

• T0 adalah suhu referensi (biasanya 25oC)

• β adalah konstanta, nilainya bergantung pada karakteristik bahan. Nilai nominal diambil sebagai 4000.

Jika nilai β tinggi, maka hubungan tahanan-suhu akan sangat baik. Nilai β yang lebih tinggi berarti variasi tahanan yang lebih besar untuk kenaikan suhu yang sama - sehingga Anda telah meningkatkan sensitivitas (dan akurasi) thermistor.

Dari persamaan, kita dapat menentukan koefisien tahanan suhu, yang menunjukkan sensitivitas thermistor.

Di atas kita dapat melihat jelas bahwa αT memiliki tanda negatif. Tanda negatif ini menunjukkan karakteristik tahanan-suhu negatif thermistor NTC.

Jika β = 4000 K dan T = 298 K, maka αT = –0.0045/oK. Ini jauh lebih tinggi dari sensitivitas RTD platinum. Ini akan mampu mengukur perubahan kecil dalam suhu.

Namun, bentuk alternatif thermistor yang diberi dop berat kini tersedia (dengan harga tinggi) yang memiliki koefisien suhu positif.

Ekspresi (1) sedemikian rupa sehingga tidak mungkin untuk membuat aproksimasi linear terhadap kurva bahkan dalam rentang suhu kecil, dan oleh karena itu thermistor sangat jelas merupakan sensor non-linear.

Thermistor PTC

Thermistor PTC memiliki hubungan sebaliknya antara suhu dan tahanan. Ketika suhu meningkat, tahanan juga meningkat.

Dan ketika suhu menurun, tahanan juga menurun. Oleh karena itu, dalam thermistor PTC, suhu dan tahanan berbanding terbalik.

Meskipun thermistor PTC tidak seumum thermistor NTC, mereka sering digunakan sebagai bentuk perlindungan sirkuit. Mirip dengan fungsi fuse, thermistor PTC dapat berfungsi sebagai perangkat pembatas arus.

Ketika arus melewati perangkat, akan menyebabkan sedikit pemanasan resistif. Jika arus cukup besar untuk menghasilkan lebih banyak panas daripada yang dapat hilang perangkat ke lingkungannya, maka perangkat akan memanas.

Dalam thermistor PTC, pemanasan ini juga akan menyebabkan tahanannya meningkat. Hal ini menciptakan efek saling memperkuat yang mendorong tahanan naik, sehingga membatasi arus. Dengan cara ini, ia berfungsi sebagai perangkat pembatas arus - melindungi sirkuit.

Karakteristik Thermistor

Hubungan yang mengatur karakteristik thermistor diberikan di bawah ini:

• R1 = tahanan thermistor pada suhu absolut T1[^oK]

• R2 = tahanan thermistor pada suhu T2 [^oK]

• β = konstanta tergantung pada bahan transduser (misalnya, transduser osilator)

Kita dapat melihat dalam persamaan di atas bahwa hubungan antara suhu dan tahanan sangat non-linear. Thermistor NTC standar biasanya menunjukkan koefisien tahanan suhu negatif sekitar 0.05/^oC.

Konstruksi Thermistor

Untuk membuat thermistor, dua atau lebih bubuk semikonduktor yang terbuat dari oksida logam dicampur dengan binder untuk membentuk slurry.

Tetes kecil dari slurry ini dibentuk di atas kawat lead. Untuk tujuan pengeringan, kita harus memasukkannya ke dalam tungku sintering.

Selama proses ini, slurry akan menyusut ke kawat lead untuk membuat koneksi listrik.

Oksida logam yang diproses ini disegel dengan memberikan lapisan kaca padanya. Lapisan kaca ini memberikan sifat tahan air kepada thermistor - membantu meningkatkan stabilitasnya.

Ada berbagai bentuk dan ukuran thermistor yang tersedia di pasar. Thermistor yang lebih kecil berbentuk butiran dengan diameter dari 0.15 milimeter hingga 1.5 milimeter.

Thermistor juga dapat berbentuk disk dan washer yang dibuat dengan menekan bahan thermistor di bawah tekanan tinggi menjadi bentuk silinder datar dengan diameter dari 3 milimeter hingga 25 milimeter.