SENSOR SUHU MENGGUNAKAN NTC

1.      Dasar Teori

A.  Pengertian Sensor Suhu

Sensor adalah komponen yang dapat digunakan untuk mengkonversi suatu besaran tertentu menjadi satuan analog sehingga dapat dibaca oleh suatu rangkaian elektronik. Sensor merupakan komponen utama dari suatu tranduser, sedangkan tranduser merupakan sistem yang melengkapi agar sensor tersebut mempunyai keluaran sesuai yang kita inginkan dan dapat langsung dibaca pada keluarannya. Suhu adalah salah satu gejala alam yang diukur dalam sebuah sistemkontrol. Derajat atau tingkat kepanasan sesuatu atau obyek yang diukur. Sehingga Sensor suhu adalah alat yang digunakan untuk merubah besaran panas menjadi besaran listrik yang dapat dengan mudah dianalisis besarnya.

Sensor adalah alat yang digunakan untuk mengubah besaran mekanis, magnetis, panas, sinar, dan kimia menjadi tegangan dan arus listrik. Sensor sering digunakan untuk pendeteksian pada saat melakukan pengukuran atau pengendalian. Sensor suhu adalah alat atau komponen atau sensor elektronika yang dipakai untuk mengukur suhu. Pada percobaan ini kita menggunakan sensor suhu yang menggunakan termistor atau yang menggunakan resistor NTC atau PTC.

Prinsip dasar dari termistor adalah perubahan nilai tahanan (atau hambatan atau werstan atau resistance) jika suhu atau temperatur yang mengenai termistor ini berubah. Termistor ini merupakan gabungan antara kata termo (suhu) dan resistor (alat pengukur tahanan).

B.     Pengertian atau Definisi Termistor  

Sensitive Resistor. Jadi Termistor adalah komponen atau sensor elektronika yang berguna ataupun dipakai sebagai pengukur suhu. Orang yang mendapat hak paten di Amerika Serikat dengan nomor #2.021.491 atau sebagai penemu Termistor ini adalah Samuel Ruben. Termistor bisa dibuat dalam bentuk yang berbeda-beda, bergantung pada rangkaian elektronika yang akan diukur temperatur suhunya. Dalam sebuah rangkaian elektronika Termistor disimbolkan dengan huruf TH.

C.    Pengertian NTC ( Negative Temperature Coefisient )

NTC memiliki karakteristik kebalikan PTC, tahanan NTC akan turun jika temperature naik dan sebaliknya. Bagaimana NTC/PTC bisa berfungsi sebagai sensor?  Dari nilai tahanannya.

Biasanya aplikasinya dengan mengidentifikasikan arus yang mengalir melalui PTC. Jika PTC diberi tegangan, maka akan mengalir arus. Jadi, besarnya arus ini akan berubah2 sesuai perubahan tahanan PTC. Arus ini kemudian diukur sebagai identifikasi perubahan temperatur. Satuan dari PTC dan NTC sendiri  adalah Kelvin (K).

D.     Prinsip Kerja NTC

·      Resistansi NTC thermis - diterima oleh seluruh partisipan berkurang secara proporsional dengan peningkatan suhu.

·      Resistansi-temperatur thermistorhubungan dapat diperkirakan oleh karakteristik.

2.      Gambar Rangkaian NTC Dan Cara Kerjanya

Rangkaian Proteksi Kipas Angin Dari Panas (Over Heat) ini berfungsi untuk melindungi motor kipas angin DC dari kondisi panas yang berlebihan atau over heat. Rangkaian proteksi kipas angin ini bekerja dengan mendeteksi temperature motor kipas angin DC menggunakan sensor suhu kemudian menggunakannya untuk mengendalikan kecepatan putaran motor kipas angin DC atau blower DC tersebut. Sensor suhu yang digunakan untuk mendeteksi temperature motor kipas angin tersebut adalah sebuah NTC (Negative Temperature Coeficient) yang ditempelkan pada bodi motor kipas angin tersebut. Rangkaian Proteksi Kipas Angin Dari Panas (Over Heat) ini sangat sederhana, hanya dibangun dari sebuah MOSFET yang dikontrol dengan pembagi tegangan resistor dan NTC.

Prinsip kerja Rangkaian Proteksi Kipas Angin Dari Panas (Over Heat) pada gambar diatas adalah mengatur kecepatan motor kipas angin berdasarkan temperature motor kipas angin tersebut. Proses pengendalian kecepatan motor kipas angin tersebut dilakukan dengan memberikan bias tegangan gate MOSFET melalui pembagi tegangan reseistor dan NTC kemudian MOSFET akan mengalirkan supply tegangan dari VCC (+12 volt DC) ke motor kipas angin melalui pin Drain (D) dan Source (S). Besarnya supply yang dialirkan oleh MOSFET pada motor kipas angin tersebut ditentukan oleh bias tegangan gate, dimana bias tegangan gate tersebut ditentukan oleh temperature motor kipas angin karena pembagi tegangan dibangun menggunakan NTC. Dengan memasang “Rangkaian Proteksi Kipas Angin Dari Panas (Over Heat)” ini maka motor kipas angin tidak akan mangalami panas yang berlebihan karena pada saat mulai akan panas kecepatan motor DC diturunkan sehingga temperature motor DC tidak menjadi panas.

Pencacah Binner

Counter juga disebut pencacah atau penghitung yaitu rangkaian logika sekuensial yang digunakan untuk menghitung jumlah pulsa yang diberikan pada bagian masukan. Counter digunakan untuk berbagai operasi aritmatika, pembagi frekuensi, penghitung jarak (odometer), penghitung kecepatan (spedometer), yang pengembangannya digunakan luas dalam aplikasi perhitungan pada instrumen ilmiah, kontrol industri, komputer, perlengkapan komunikasi, dan sebagainya .

Menurut jumlah pulsa yang dapat dicacah, terdapat jenis pencacah modulo 2n, contohnya pencacah modulo 4, modulo 8 dan modulo 16. Sedangkan menurut pengaktifan elemen penyimpanannya dan dalam hal ini elemen penyimpan pencacah adalah flip-flop, terdapat pencacah jenis tak serempak atau pencacah tak singkron (asynchronous counter) dan pencacah serempak atau pencacah singkron (synchronous counter). Pada pencacah tak serempak, elemen-elemen penyusunnya yakni flip-flop bekerja secara tidak serempak ketika pencacah tersebut diberi input pulsa, dan pada pencacah serempak elemen-elemen penyusunnya bekerja secara bersama-sama ketika ada pulsa masuk ke inputnya. Prosedur perancangan kedua jenis pencacah tersebut agak berbeda. Untuk pencacah serempak prosedur perancangannya sama dengan prosedur perancangan rangkaian sekuensial. Sedangkan rangkaian pencacah tak serempak prosedur perancangannya lebih sederhana.

Perbedaan mendasarnya dalam penghitung biner murni, angka 9 dalam bentuk bilangan biner 1001, dan berikutnya angka 10 dinyatakan dalam bentuk biner 1010. Sedangkan dalam penghitung desimal-terkodekan-secara-biner, angka 9 adalah biner 1001, tetapi angka 10 dinyatakan dalam bentuk: 0001 0000. Angka desimal 100 dalam biner murni adalah 1100100, sedangkan dalam BCD adalah 0001 0000 0000 (3 buah digit desimal masing-masing dari kelompok 4 bit). Untuk jelasnya, angka desimal 0 sampai 17 (yang kita kenal sehari-hari), jika dinyatakan dalam bilangan biner murni dan biner BCD ( dengan 5 bit), akan nampak seperti di bawah ini. Angka 0 sampai 9 mempunyai bentuk biner murni dan biner BCD yang sama, tetapi mulai dari angka 10 keduanya belainan.

Rangkaian penghitung ini kebanyakan dipakai dalam alat penghitung pulsa putaran mesin, atau putaran roda kendaraan. Alat penghitung ini (baik yang biner maupun desimal BCD) merupakan bagian penting dalam sistem peralatan digital dan penggunaannya dalam bidang industri. Selain untuk menghitung pulsa putaran, penghitung/pencacah juga dipakai untuk menghitung pulsa waktu, alat yang penting dalam bidang telekomunikasi yaitu untuk mencatat lama pembicaraan.

Bagi masyarakat awam, penghitung bisa diartikan sebagai kalkulator yang dipakai untuk menghitung untuk keperluan sehari-hari. Ada dua macam kalkulator: penghitung sederhana, dan penghitung ilmiah (scientific calculator). Dalam penghitung sederhana, kita hanya bisa menghitung: + – * / % kwadrat, 1/x, dan operasi memori saja (cukup untuk keperluan penghitung rumah tangga sehari-hari). Sedangkan pada scientific calculator, kita bisa menghitung rumus matematika yang lebih rumit, seperti: pangkat, exp, ln, sin, cosin, tg, dll. Kebanyakan dari kita sekarang tidak perlu membeli kalkulator ini, karena dalam komputer PC kita (MS Windows dan MS Office) di dalamnya sudah disediakan kalkulator. Counter tersusun atas sederetan flip-flop yang dimanipulasi sedemikian rupa dengan menggunakan peta Karnough sehingga pulsa yang masuk dapat dihitung sesuai rancangan. Dalam perancangannya counter dapat tersusun atas semua jenis flip-flop, tergantung karakteristik masing-masing flip-flop tersebut.

Secara global counter terbagi atas 2 jenis, yaitu: Syncronus Counter dan Asyncronous counter. Perbedaan kedua jenis counter ini adalah pada pemicuannya. Pada Syncronous counter pemicuan flip-flop dilakukan serentak (dipicu oleh satu sumber clock) susunan flip-flopnya paralel. Sedangkan pada Asyncronous counter, minimal ada salah satu flip-flop yang clock-nya dipicu oleh keluaran flip-flop lain atau dari sumber clock lain, dan susunan flip-flopnya seri. Dengan memanipulasi koneksi flip-flop berdasarkan peta karnough atau timing diagram dapat dihasilkan counter acak, shift counter (counter sebagai fungsi register) atau juga up-down counter.

Asyncronous counter

Seperti tersebut pada bagian sebelumnya Asyncronous counter tersusun atas flip-flop yang dihubungkan seri dan pemicuannya tergantung dari flip-flop sebelumnya, kemudian menjalar sampai flip-flop MSB-nya. Karena itulah Asyncronous counter sering disebut juga sebagai ripple-through counter.

Syncronous Counter

Syncronous counter memiliki pemicuan dari sumber clock yang sama dan susunan flip-flopnya adalah paralel. Dalam Syncronous counter ini sendiri terdapat perbedaan penempatan atau manipulasi gerbang dasarnya yang menyebabkan perbadaan waktu tunda yang di sebut carry propagation delay.

Penerapan counter dalam aplikasinya adalah berupa chip IC baik IC TTL, maupun CMOS, antara lain adalah: (TTL) 7490, 7493, 74190, 74191, 74192, 74193, (CMOS) 4017,4029,4042,dan lain-lain.

Gambar IC 7476

Tabel kebenaran

Clock	Q1	Q2	Q3	Q4	Output
0	0	0	0	0	0
1	1	0	0	0	1
2	0	1	0	0	2
3	1	1	0	0	3
4	0	0	1	0	4
5	1	0	1	0	5
6	0	1	1	0	6
7	1	1	1	0	7
8	0	0	0	1	8
9	1	0	0	1	9
10	0	1	0	1	A
11	1	1	0	1	B
12	0	0	1	1	C
13	1	0	1	1	D
14	0	1	1	1	E
15	1	1	1	1	f

Pencacah Sinkron Biner

Pencacah sinkron dinamai juga pencacah jajar. Masukkan untuk denyut – denyut sulut (triager pulses) yang juga disebut denyut – denyut lonceng yang dikendalikan secara serempak. Gambar berikut merupakan suatu pencacah sinkron biner

Gambar : Pencacah sinkron untuk bilangan – bilangan biner.

Gambar : Pencacah sinkron 2 bit menggunakan flip – flop D.

Pencacah Tak Sinkron

Pencacah tak sinkron (ripple trough counter/special counter). Dinamakan jga serial counter karena output yang dihasilkan masing – masing flip flop yang digunakan akan berubah kondisi dari 0 ke 1, atau sebaliknya dengan secara berurutan . Hal ini disebabkan karena hanya flip – flop yang paling ujung saja yang dikendalikan oleh sinyal clock, sedangkan clock untuk flip – flop yang lainnya diambil dari masing – masing flip flop sebelumnya.

Adapun jenis – jenis pencacah tak sinkron adalah :

I. Pencacah maju tak sinkron ( up counter)

Dasar dari rangkaian pencacah ini adalah T-Flip flop

Gambar : Pencacah maju tak sinkron

Dari gambar dapat terlihat bahwa flip flop yang pertama adalah flip flop yang dikendalikan oleh sinyal clock. Umpamakan itu adalah rangkaian flip flop A, maka outpunya adalah QA yang akan menjadi sinyal clock untuk B, begitu seterusnya sehingga output C (Qc) yang akan menjadi sinyal clock D yang akan menghasilkan output Qd.

II . Pencacah decade

Pencacah ini menghasilkan kode bilangan dalam bit biner, dan akan menghitung sampai dengan batas yang ditentukan. Salah satunya adalah pencacah 8421 BCD counter, pencacah ini akan menghasilkan bilangan kode 8421 BCD dari bilangan decimal 0 – 9. dengan demikian pencacah ini hanya akan menghitung maju dari 0000 – 1001, lalu kembali lagi.

Gambar Pencacah sinkron 4 bit dengan muatan ripel.