Pengukuran terhadap variabel suhu sering dianggap sebagai bagian terpenting dalam aplikasi elektronik apa pun. Dalam peralatan rumah tangga atau lingkungan industri, pengukuran suhu untuk menetapkan batas-batas tertentu dalam suatu operasi sangat diperlukan. Ada berbagai sensor yang dapat digunakan untuk melakukan pengukuran suhu, salah satunya yaitu thermistor.
Apa Itu Thermistor?
Thermistor adalah jenis resistor yang nilai resistansinya peka terhadap perubahan suhu. Besar resistansi yang berubah tergantung pada komposisi pembentuknya. Thermistor merupakan komponen pasif dalam rangkaian. Bahan yang digunakan dalam rangkaian ini berbeda dari RTD (Resistance Temperature Detector).
Suhu yang diukur menggunakan thermistor menghasilkan nilai yang akurat. Ini merupakan salah satu keunggulan thermistor disamping biayanya yang murah dan materialnya yang kuat. Akan tetapi, pengukuran suhu dapat berjalan dengan tidak baik ketika kita menghubungkan thermistor dalam kondisi dingin atau panas yang ekstrem.
Thermistor berfungsi untuk melakukan pengukuran suhu pada rentang suhu yang kecil atau spesifik karena hasil pengukurannya yang akurat. Sedangkan pada kasus pengukuran pada rentang suhu yang besar, RTD lebih cocok untuk digunakan karena terbuat dari logam murni.
Fungsi Thermistor
Beberapa fungsi thermistor sebagai berikut:
- Thermistor digunakan sebagai sensor suhu di termometer digital (thermostat)
- Dalam industri otomotif, untuk mengukur suhu cairan pendingin dan oli di truk maupun di mobil, umumnya menggunakan thermistor
- Pada peralatan rumah tangga, menggunakan thermistor untuk menambah atau mengurangi jumlah panas yang dibutuhkan (Contohnya: kulkas, microwave, dan oven)
- Untuk melindungi rangkaian dari efek overloading yang dilakukan dengan meningkatkan nilai resistansi. Oleh karena itu, thermistor dianggap sebagai elemen pelindung rangkaian
- Pada baterai isi ulang, untuk memastikan suhu baterai yang aman dipertahankan
- Kompensasi suhu (menjaga resistansi untuk mengkompensasi efek yang disebabkan oleh perubahan suhu di bagian tertentu dari rangkaian
- Untuk rangkaian jembatan Wheat Stone
- Fungsi thermistor pada Air Conditioner untuk mendeteksi suhu ruangan
Prinsip Kerja Thermistor
Berikut prinsip kerja thermistor yang dapat digambarkan:
- Adanya perubahan nilai resistansi tiap perubahan suhu, ini adalah prinsip utama thermistor.
- Rangkaiannya terhubung secara seri dengan baterai dan meteran.
- Besarnya perubahan resistansi tergantung pada bahan yang dipilih dalam pembuatan thermistor.
- Thermistor dianggap sebagai jenis resistor yang khusus. Secara umum, resistor berfungsi untuk membatasi jumlah arus dalam rangkaian. Tetapi dalam resistor termal ini, perubahan resistansi tergantung pada perubahan suhu.
Bagaimana Cara Kerja Thermistor?
Kita telah mengetahui bahwa resistansi thermistor bergantung pada suhunya. Oleh karena itu, kita dapat mengukur resistansi thermistor menggunakan ohmmeter. Jika kita mengetahui hubungan yang tepat tentang bagaimana perubahan suhu akan mempengaruhi nilai resistansi thermistor, maka dengan mengukur resistansi thermistor tersebut kita dapat menghitung nilai suhunya.
Kita juga telah mengetahui bahwa perubahan resistansi tergantung pada jenis bahan yang digunakan dalam thermistor. Setelah dilakukan percobaan, ternyata hubungan antara suhu dan resistansi thermistor adalah non-linear. Grafik thermistor yang didapatkan ditunjukkan pada gambar di bawah ini.
Jika kita memiliki thermistor dengan grafik suhu seperti di atas, kita dapat dengan mudah menyejajarkan resistansi yang diukur oleh ohmmeter dengan suhu yang ditunjukkan pada grafik. Dengan menggambar garis horizontal di seberang resistansi pada sumbu y, dan menggambar garis vertikal ke bawah dari tempat garis horizontal tersebut berpotongan dengan grafik, maka kita dapat menghitung suhu thermistor.
Jenis-jenis Thermistor
Secara umum, ada dua jenis thermistor, yaitu thermistor koefisien suhu positif (PTC) dan thermistor koefisien suhu negatif (NTC). Pada PTC, karena koefisien suhunya positif maka kenaikan suhu akan meningkatkan nilai resistansi dari resistor. Sebaliknya pada NTC, karena koefisien suhunya negatif maka kenaikan suhu akan mengakibatkan penurunan resistansi.
Jenis thermistor PTC sendiri diklasifikasikan menjadi dua jenis. Yang pertama dikenal sebagai silistor atau silikat. Silistor terbuat dari silikon dan memiliki karakteristik suhu yang linier. Yang kedua, thermistor switching. Thermistor ini awalnya akan berperilaku seperti NTC di mana resistansinya menurun dengan kenaikan suhu, tetapi setelah melewati suhu tertentu, resistansinya akan meningkat seiring dengan kenaikan suhu.
Sedangkan jenis thermistor NTC menggunakan bahan oksida silikon, besi, nikel, dan kobalt. Jenis thermistor ini adalah yang paling disukai dibanding PTC. Hal ini karena NTC dapat diimplementasikan secara mudah di semua jenis perangkat di mana suhu menjadi faktor yang utama.
Thermistor vs RTD
Detektor suhu resistansi yang juga dikenal sebagai sensor RTD, memiliki sifat-sifat yang mirip dengan thermistor. Baik RTD maupun thermistor memiliki resistansi yang bervariasi tergantung pada suhu. Perbedaan utama antara keduanya adalah jenis bahan yang digunakan untuk membuatnya. Thermistor biasanya dibuat dengan bahan keramik atau polimer, sedangkan RTD terbuat dari logam murni. Dalam hal kinerja, thermistor unggul pada hampir semua aspek.
Thermistor juga lebih akurat, lebih murah, dan memiliki waktu respon lebih cepat daripada RTD. Satu-satunya kelemahan dari thermistor vs RTD adalah dalam hal kisaran suhu. RTD dapat mengukur suhu pada rentang yang lebih luas daripada thermistor. Selain itu, tidak ada alasan untuk menggunakan RTD di bandingkan dengan thermistor.
Karakteristik Thermistor
Karakteristik thermistor berubah berdasarkan jenis koefisiennya, apakah koefisien positif atau jenis koefisien yang negatif. Pada PTC, karena koefisiennya positif maka suhu dan resistansinya akan berbanding lurus. Sedangkan pada NTC sebaliknya, suhu dan resistansinya berbanding terbalik.
Jika dilihat dari gambar di atas, dapat disimpulkan bahwa karakteristik yang ditunjukkan oleh thermistor baik PTC ataupun NTC adalah non-linier. Suhu thermistor dapat divariasikan dengan dua cara yang berbeda. Pertama, dengan memvariasikan suhu eksternal, yang terjadi karena perubahan lingkungan. Yang kedua, konsep pemanasan sendiri dapat mengubah suhu thermistor secara internal.
Kelebihan dan Kekurangan Thermistor
Sebagai sensor, thermistor juga memiliki kelebihan dan kekurangan:
1. Kelebihan Thermistor
Kelebihan Thermistor antara lain.
- Bentuknya kecil dan menempati ruang yang sangat sedikit.
- Produksi yang banyak membuat biaya produksinya rendah sehingga thermistor murah untuk digunakan.
- Thermistor NTC memiliki sensitivitas yang sangat baik. Hal ini disebabkan karena NTC terbuat dari bahan yang paling murni.
- Thermistor merespons dengan cepat dan efisien pada rentang suhu yang kecil.
2. Kekurangan Thermistor
Beberapa kekurangan thermistor antara lain.
- Hubungan resistansi terhadap karakteristik suhunya adalah grafik non-linear.
- Beberapa thermistor tidak dapat menerima perubahan suhu yang sangat besar yang dibutuhkan motor atau mesin tertentu.
- Thermistor membutuhkan arus eksitasi, atau lebih dikenal sebagai sumber tegangan.
