Pada beberapa artikel sebelumnya, kita telah mempelajari tentang apa itu thermistor dan juga jenis-jenisnya. Secara umum, thermistor terdiri dari dua jenis yaitu PTC dan NTC. Pada artikel ini, kita akan membahas lebih jauh tentang thermistor dengan jenis NTC, bagaimana cara kerjanya, jenis-jenisnya dan apa saja aplikasinya. Selamat membaca!
Apa Itu Thermistor NTC?
NTC adalah singkatan dari Negative Temperature Coefficient, yang berarti koefisien temperatur negatif. Secara sederhana, thermistor NTC adalah jenis thermistor yang akan mengalami penurunan nilai resistansi ketika terjadi peningkatan suhu lingkungan.
Thermistor NTC yang dibahas di sini terdiri dari oksida logam. Oksida logam yang paling umum digunakan adalah mangan, nikel, kobalt, besi, tembaga dan titanium. Pembuatan thermistor NTC komersial menggunakan teknologi keramik dasar dan terus berlanjut hingga sekarang ini seperti yang telah terjadi selama beberapa dekade yang lalu.
Pada proses dasar, campuran dua atau lebih bubuk oksida logam digabungkan dengan pengikat yang sesuai, dibentuk menjadi geometri yang diinginkan, dikeringkan, dan disinter pada suhu yang tinggi. Dengan membuat variasi jenis oksida yang digunakan, proporsi relatif, atmosfer sintering, dan suhu sinteringnya, berbagai resistivitas dan karakteristik koefisien suhu pun bisa diproduksi.
Baca juga: Pengertian PTC: Jenis, Sifat dan Karakteristik, Serta Aplikasinya
Cara Kerja Thermistor NTC
Seperti yang sudah dibahas sebelumnya, thermistor NTC memiliki hubungan resistansi listrik terhadap suhu (R/T) negatif. Respon negatif yang relatif besar dari thermistor NTC berarti bahwa perubahan suhu yang kecil pun dapat menyebabkan perubahan yang signifikan pada hambatan listriknya. Ini membuatnya ideal untuk pengukuran dan kontrol suhu yang akurat.
Oleh karena thermistor NTC adalah perangkat resistif, berdasarkan hukum Ohm, jika kita memberikan arus melalui NTC, akan dihasilkan tegangan drop. Thermistor NTC merupakan perangkat yang pasif, maka membutuhkan sinyal eksitasi untuk operasinya, setiap perubahan nilai resistansi sebagai akibat dari perubahan suhu dapat dikonversi menjadi perubahan nilai tegangan.
Cara paling mudah untuk mengukur tegangan adalah dengan membuat NTC sebagai bagian dari pembagi tegangan. Tegangan sumber yang konstan dialirkan melalui rangkaian thermistor NTC lalu tegangan drop nya pun dapat dengan mudah didapatkan. Ketika terjadi perubahan nilai resistansi NTC karena terjadi perubahan suhu, tegangan dropnya pun akan berubah. Dari perubahan nilai tegangan ini dapat digunakan untuk mengukur suhu lingkungan.
Simbol Thermistor NTC
Berikut ini adalah simbol untuk thermistor NTC:
Karakteristik Thermistor NTC
Tidak seperti RTD, yang terbuat dari logam, thermistor NTC umumnya terbuat dari keramik atau polimer. Bahan berbeda yang digunakan dalam pembuatan thermistor NTC menghasilkan respons suhu yang berbeda, serta karakteristik kinerja lain yang berbeda pula.
Kebanyakan thermistor NTC biasanya cocok untuk digunakan dalam kisaran suhu antara -55 hingga 200 °C, di mana pada kisaran suhu tersebut memberikan pembacaan yang paling tepat. Akan tetapi, ada juga thermistor NTC khusus yang dapat digunakan pada suhu mendekati nol mutlak (-273,15 °C), serta yang dirancang khusus untuk digunakan di atas suhu 150 °C.
Sensitivitas suhu sensor NTC dinyatakan sebagai persentase perubahan resistansi per derajat Celsius atau per derajat Kelvin. Tergantung pada bahan yang digunakan dan spesifikasi proses produksi, nilai sensitivitas suhu dari NTC biasanya berkisar dari -3% hingga -6% / °C.
Seperti yang dapat dilihat pada gambar di atas, thermistor NTC memiliki kemiringan suhu resistansi yang jauh lebih curam dibandingkan dengan RTD, yang berarti sensitivitas suhunya lebih baik. Oleh karena itu, thermistor NTC sangat cocok digunakan untuk aplikasi yang membutuhkan sensitivitas yang tinggi.
Jenis-jenis NTC
Thermistor NTC komersial dapat diklasifikasikan menjadi dua kelompok besar tergantung pada metode dimana elektroda dilekatkan pada tubuh keramik. Setiap kelompok tersebut dapat dibagi lagi menjadi berbagai jenis thermistor di mana masing-masing jenis ditandai dengan perbedaan geometri, kemasan dan teknik pengolahannya.
Kelompok pertama terdiri dari thermistor tipe manik-manik. Semua thermistor tipe manik-manik memiliki paduan platinum kabel timah yang langsung disinter ke dalam tubuh keramik. Kelompok yang kedua, thermistor jenis ini memiliki kontak permukaan berupa logam. Contoh yang paling umum adalah thermistor disk dan chip.
Thermistor NTC tersedia dalam berbagai konfigurasi dan lapisan pelindung yang sesuai dengan hampir semua aplikasi yang dibutuhkan. Thermistor yang paling stabil dan akurat yang tersedia adalah thermistor NTC yang tertutup rapat dalam kaca. Thermistor tertutup ini banyak digunakan untuk aplikasi yang memerlukan paparan suhu secara terus menerus pada suhu di atas 150 °C.
Aplikasi NTC
Thermistor NTC umum digunakan pada berbagai aplikasi yang luas. Beberapa diantaranya sebagai berikut.
1. Pengukuran Suhu
Thermistor merupakan perangkat yang umum digunakan untuk melakukan pengukuran suhu karena menawarkan biaya murah dan sensitivitas yang tinggi. Jaringan resistor digunakan untuk linierisasi sinyal karena kurva R-T dari thermistor NTC berupa kurva non-linier. Hal ini memungkinkan untuk mencapai pengukuran suhu yang tepat yang dapat dicapai dengan peralatan elektronik yang sederhana.
2. NTC pada Power Supply
NTC banyak kita jumpai pada power supply berbagai perangkat elektronik seperti tv, monitor dll. Secara umum, fungsi NTC pada power supply adalah untuk sebagai pembatas arus puncak ketika perangkat dinyalakan dan tentunya juga sebagai pengukur suhu. Ketika ada lonjakan arus yang tidak normal, NTC akan rusak, sehingga komponen dan rangkaian lain tetap aman karena sambungan pada perangkat akan terputus.
3. Kontrol Suhu
Thermistor NTC sering digunakan sebagai kontrol ON/OFF dalam sistem alarm suhu. Saat suhu meningkat, dan melebihi nilai yang ditentukan, nilai resistansinya akan menurun. Hal ini menyebabkan arus menjadi cukup besar untuk mengaktifkan alarm suhu atau mematikan sistem pemanas. Untuk aplikasi thermistor dengan sensitivitas yang tinggi, hanya terjadi perubahan resistansi sebesar 4% untuk tiap 1 oC. Dengan demikian, thermistor NTC dapat dengan mudah mengontrol suhu.
4. Kompensasi Suhu
Beberapa komponen listrik seperti amplifier dan sirkuit terpadu memiliki koefisien resistansi suhu positif. Thermistor NTC adalah solusi yang tepat untuk mengimbangi adanya efek ini. Hal ini akan memberikan stabilitas suhu yang dapat ditingkatkan secara keseluruhan pada peralatan listrik.
5. Deteksi Aliran dan Level Cairan
Ketika thermistor diletakkan pada suatu gas atau cairan, akan terjadi perbedaan disipasi pada perangkat secara signifikan. Akan tetapi diperlukan desain yang baik untuk menentukan kisaran suhu operasi yang tepat.
