Thermostat

          Thermostat adalah sebuah komponen elektronika yang berfungsi sebagai pengatur suhu atau sebagai sensor suhu. Berikut pembahasan mengenai thermostat. :

Sejatinya thermostat adalah sebuah sensor suhu yang berfungsi sebagai saklar pemutus saat suhu yang ditentukan sudah tercapai. Batas suhu ini sudah ditentukan pada spesifikasi thermostat.

Cara kerja thermostat adalah ditentukan dari bahan didalamnya. Dimana sirkuit saklar didalam thermostat adalAh sebuah plat yang terbuat dari dua buab lempeng logam yang berbeda jenis, dimana masing-masing jenis mempunyai daya bengkok yang berbeda saat menerima panas. Inilah yang membuat plat tersebut akan berfungsi sebagai pemutus, yaitu saat menerima panas, plat akan membengkok dan memutus sirkuit.

Thermistor

             Termistor (Inggris: thermistor) adalah alat atau komponen atau sensor elektronika yang dipakai untuk mengukur suhu. 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) danresistor (alat pengukur tahanan).

Termistor NTC yang tersambung pada kabel terisolasi

           Termistor ditemukan oleh Samuel Ruben pada tahun 1930, dan mendapat hak paten di Amerika Serikat dengan nomor #2.021.491. Ada dua macam termistor secara umum: Posistor atau PTC (Positive Temperature Coefficient), dan NTC (Negative Temperature Coefficient). Nilai tahanan pada PTC akan naik jika perubahan suhunya naik, sementara sifat NTC justru kebalikannya.

Jenis-jenis Termistor

Termistor atau Thermistor (inggris) ada 2 jenis yakni:

1. NTC (Negative Temperature Coefisient)   
   
   
   NTC merupakan termistor yang mempunyai koefisient negatif. Termistor ini terbuat dari logam oksida yaitu dari serbuk yang halus kemudian dikompress 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.
2. PTC (Positive Temperature Coefisient)
   
   
   PTC merupakan termistor dengan koefisien yang positif. Termistor PTC 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 nol atau negatif. Nilai dan koefisien temperatur dari termistor PTC jauh lebih besar dari pada termistor NTC.

Termistor biasanya bekerja pada suhu relatif kecil, dibandingkan dengan sensor suhu, dan dapat sangat akurat dan tepat dalam rentang tersebut, meskipun tidak semua. Karena termistor sangat peka, oleh karena itu dapat mendeteksi perubahan kecil di dalam suhu. Termistor termasuk ke dalam transducer aktif. Dimana transducer aktir ini adalah transducer yang dapat bekerja tanpa tambahan energi dari luar, tetapi menggunakan energi yang akan diubah itu sendiri. Prinsip kerja dari termistor ini adalah penurunan nilai tahanan logam akibat kenaikan temperatur.

Resistance temperature detector (RTD)

Resistance temperature detector (RTD) 

Resistance Temperatur Detectors (RTD), seperti namanya, adalah sensor yang mengubah mengubah data pembacaan suhu menjadi hambatan atau resistansi. Sebagian besar terdiri dari unsur RTD panjang kawat halus melingkar melilit sebuah keramik atau gelas inti. Unsur ini biasanya cukup rapuh, sehingga sering ditempatkan di dalam probe berselubung untuk melindunginya. Unsur RTD terbuat dari bahan murni yang hambatan pada berbagai suhu telah didokumentasikan. Materi yang memiliki perubahan diprediksi dalam perlawanan karena perubahan suhu; inilah perubahan yang diprediksi.

Bahan Bahan yang digunakan dalam RTD: 

1. platinum (paling banyak digunakan dan paling akurat)
2. nikel
3. tembaga
4. balco (jarang digunakan)
5. tungsten (jarang digunakan)

RTD adalah salah satu sensor suhu yang paling akurat. Tidak hanya memberikan akurasi yang baik, tapi juga memberikan stabilitas yang sangat baik . RTDs juga relatif kebal terhadap gangguan listrik sehingga cocok untuk pengukuran suhu di lingkungan industri, terutama di sekitar motor, generator dan peralatan tegangan tinggi lainnya.Resistance Thermal Detector merupakan sensor pasif, karena sensor ini membutuhkan energi dari luar. Elemen yang umum digunakan pada tahanan resistansi adalah kawat nikel, tembaga, dan platina murni yang dipasang dalam sebuah tabung guna untuk memproteksi terhadap kerusakan mekanis. Resistance Temperature Detector (PT100) digunakan pada kisaran suhu -200 0C sampai dengan 650 0C. 

jenis-jenis RTD: 
1. RTD elemen RTD elemen adalah bentuk sederhana dari RTD. Ini terdiri dari sepotong kawat dibungkus di sekitar inti keramik atau kaca. Karena ukuran kompak, elemen RTD biasanya digunakan bila ruang sangat terbatas. 










2. RTD surface elemen RTD surface elemen adalah tipe khusus dari elemen RTD. Hal ini dirancang untuk menjadi setipis mungkin sehingga memberikan kontak yang baik untuk mengukur suhu permukaan datar. 











3. RTD Probe RTD probe adalah bentuk paling kasar dari RTD. probe terdiri dari unsur RTD terpasang di dalam tabung logam, juga dikenal sebagai selubung.sarung melindungi elemen dari lingkungan.

Thermocouple

Thermocouple adalah sensor  suhu , thermocouple sering digunakan untuk industri pengolahan minyak atau baja.

Thermocouple adalah transduser  suhu aktif yang tersusun dari dua buah logam berbeda dengan titik pembacaan pada pertemuan kedua logam dan titik yang lain sebagai outputnya. Thermocouple merupakan salah satu sensor yang paling umum digunakan untuk mengukur suhu karena relatif murah namun akurat . Thermocouple dapat beroperasi pada suhu panas maupun dingin.Pada kondisi level noise yang tinggi, Sensor suhu termokopel memiliki nilai output yang kecil,  agar nilai output tersebut dapat dibaca Thermocouple memerlukan pengkondisi sinyal.

gambar Konstruksi Thermocouple

Sejarah Thermocouple

Berasal dari kata “Thermo” yang berarti energi panas dan “Couple” yang berarti pertemuan dari dua buah benda. Tahun 1821 ilmuwan Jerman, Thomas Johann Seebeck menemukan fenomena thermoelectric pertama kali, Ia menghubungkan tembaga dan besi dalam sebuah rangkaian. Di antara kedua logam tersebut lalu diletakkan jarum kompas. Ketika sisi logam tersebut dipanaskan, jarum kompas ternyata bergerak. Ini di karenakan aliran listrik yang terjadi pada logam menimbulkan medan magnet. Medan magnet inilah yang menggerakkan jarum kompas. Fenomena tersebut dikenal dengan efek Seebeck.

Penemuan Seebeck ini memberikan inspirasi pada Jean Charles Peltier untuk melihat kebalikan dari fenomena tersebut. Dia mengalirkan listrik pada dua buah logam yang direkatkan dalam sebuah rangkaian. Ketika arus listrik dialirkan, terjadi penyerapan panas pada sambungan kedua logam tersebut dan pelepasan panas pada sambungan yang lainnya. Pelepasan dan penyerapan panas ini saling berbalik begitu arah arus dibalik. Penemuan yang terjadi pada tahun 1934 ini kemudian dikenal dengan efek Peltier. Sir William Thomson, menemukan arah arus mengalir dari titik panas ke titik dingin dan sebaliknya. Efek Seebeck, Peltier, dan Thomson inilah yang kemudian menjadi dasar pengembangan teknologi termoelektrik.

Tipe – tipe Thermocouple

Tipe – tipe thermocouple dibagi menjadi 2 spesifikasi utama yaitu

1. Thermocouple berdasarkan probenya
2. Thermocouple berdasarkan logam pembentuknya.

1. Tipe thermocouple berdasarkan probe atau sambungannya

Berdasarkan jenis probe atau sambungannya thermocouple dibagi menjadi 3 yaitu

1.1. Exposed Junction (Probe) themocouple

• thermocouple yang menggunakan tipe probe ini memiliki reponse yang paling cepat diantara tipe probe yang lain
• memiliki daya tahan yang cukup terbatas dikarenakan terkorosi,
• probe ini tidak memiliki pelindung atau bisa dikatakan di luar dari cover.

1.2. Insulated Junction (Probe) thermocouple

• Tipe probe yang paling banyak digunakan
• Memiliki response yang cukup lambat dikarenakan probe dalam kondisi tertutup cover
• Memiliki lifetime yang cukup lama dikarenakan sensor tertutupi oleh cover

1.3. Junction reference to electrical ground (Probe) thermocouple

• Probe tipe ini adalah probe yang memiliki grounding dengan cara  menempelkan thermcouple dengan cover dengan cara dilas.
• Memiliki response yang lebih cepat dari insulated namun tidak lebih cepat dari tipe exposed.
• Memliki lifetime yang tidak kalah lama dengan tipe insuleted karena sama – sama tercover.

untuk lebih jelasnya kita bisa lihat gambar

2. Tipe thermocouple berdasarkan bahan penyusunnya

Berdasarkan jenis bahan penyusunnya thermocouple dibagi menjadi 9 yaitu

1. Tipe K (Nikel – Chromel / Nikel – Alloy)

Termokopel tipe K terdiri dari;   nikel dan kromoium pada sisi positif (Thermocouple Grade) sedangkan sisi negatif negatif (Extension Grade) terdiri dari  nikel dan alumunium. Thermocouple jenis ini sering dipakai pada  tujuan umum dikarenakan cenderung lebih murah. Tersedia untuk rentang suhu 0 °C hingga +1100 °C

2. Tipe E (Nikel – Chromel / Constantan (Cu-Ni alloy))

Termokopel tipe E terdiri dari  nikel dan kromium  pada sisi positif (Thermocouple Grade) sedangkan sisi negatif negatif (Extension Grade) nikel dan tembaga. Thermocouple ini memiliki output yang besar (68 µV/°C) membuatnya cocok digunakan pada temperatur antara  0 °C hingga +800 °C. Properti lainnya tipe E adalah tipe non magnetik.

3. Tipe J (Iron / Constantan)

Termokopel tipe J terdiri dari  Besi  pada sisi positif (Thermocouple Grade) sedangkan sisi negatif negatif (Extension Grade) sekitar  nikel dan tembaga. Rentangnya terbatas (20 hingga +700 °C) membuatnya kurang populer dibanding tipe K. thermocouple tipe J  ini memiliki sensitivitas sekitar ~52 µV/°C

4. Tipe N (Nicrosil (Ni-Cr-Si alloy) / Nisil (Ni-Si alloy))

Termokopel tipe N terdiri dari   nikel , 14 kromium dan 1.4 silikon pada sisi positif (Thermocouple Grade) sedangkan sisi negatif negatif (Extension Grade) nikel, silicon  dan magnesium . Stabil dan tahanan yang tinggi terhadap oksidasi membuat tipe N cocok untuk pengukuran suhu yang tinggi tanpa platinum. Dapat mengukur suhu di atas 1200 °C. Sensitifitasnya sekitar 39 µV/°C pada 900 °C, sedikit di bawah tipe K. Tipe N merupakan perbaikan tipe K.

Termokopel tipe B, R, dan S adalah termokopel logam mulia yang memiliki karakteristik yang hampir sama. Mereka adalah termokopel yang paling stabil, tetapi karena sensitifitasnya rendah (sekitar 10 µV/°C) mereka biasanya hanya digunakan untuk mengukur temperatur tinggi (>300 °C).

5.Type B (Platinum-with 30% Rhodium /Platinum-with 6% Rhodium)

Termokopel tipe B terdiri dari Rhodium dan platinum 30% pada sisi positif (Thermocouple Grade)  sedangkan sisi negatif negatif (Extension Grade) platinum. Cocok mengukur suhu di atas 1800 °C. Tipe B memberi output yang sama pada suhu 0 °C hingga 42 °C sehingga tidak dapat dipakai di bawah suhu 50 °C.

6.Type R (Rhodium with Platinum  13%  / Platinum )

Termokopel tipe R terdiri dari  Rhodium dan platinum 13%  pada sisi positif (Thermocouple Grade) dan sisi negatif negatif (Extension Grade) Platinum. Cocok mengukur suhu di atas 1600 °C. sensitivitas rendah (10 µV/°C) dan biaya tinggi membuat mereka tidak cocok dipakai untuk tujuan umum.

7.Type S (Platinum with 10% Rhodium/Platinum )

Termokopel tipe S terdiri dari  Rhodium dan platinum 10%  pada sisi positif (Thermocouple Grade) dan sisi negatif negatif (Extension Grade) nikel dan tembaga. Cocok mengukur suhu di atas 1600 °C. sensitivitas rendah (10 µV/°C) dan biaya tinggi membuat mereka tidak cocok dipakai untuk tujuan umum. Karena stabilitasnya yang tinggi Tipe S digunakan untuk standar pengukuran titik leleh emas (1064.43 °C).

8.Type T (Copper / Constantan)

Termokopel tipe T terdiri dari  Tembaga dan pada sisi positif (Thermocouple Grade) sedangkan sisi negatif negatif (Extension Grade) Constanta. Cocok untuk pengukuran antara −200 to 350 °C. Konduktor positif terbuat dari tembaga, dan yang negatif terbuat dari constantan. Sering dipakai sebagai alat pengukur alternatif sejak penelitian kawat tembaga. Type T memiliki sensitifitas ~43 µV/°C

Berikut adalah table Tipe thermocouple menurut standar International hingga berbagai negara.

Ultrasonik sensor

Ultrasonic sensor Aplication

Using Ultrasonic Sensors to Measure and Log Oil

Tank Levels

Mike] lives in a temperate rainforest in Alaska (we figured from his website’s name) and uses a 570 gallon oil tank to supply his furnace. Until now, he had no way of knowing how much oil was left in the tank and what his daily usage was. As he didn’t find any commercial product that could do what he wanted, . In his write-up, [Mike] started by listing all the different sensors he had considered to measure the oil level and finally opted for an ultasonic sensor. In his opinion, this kind of sensor is the best compromise between cost, ease of use, range and precision for his application. The precise chosen model was the ping))) bought from our favorite auction website for around $2.5.

[Mike] built the custom enclosure that you can see in the picture above using PVC parts. Enclosed are the ultrasonic sensor, a temperature sensor and an LED indicating the power status. On the other side of the CAT5 cable can be found an Arduino compatible board with an XBee shield and a 9V battery. Using another XBee shield and its USB adapter board, [Mike] can now wirelessly access the tank oil level log from his computer.

Electromagnetic Flow Meter

Electromagnetic Flowmeter merupakan jenis flow meter yang mempunyai populasi tertinggi untuk Flowmeter yang digunakan mengukur aliran fluid baik berupa air atau cairan lainnya baik aliran yang corosive, kotor dan lumpur. Karena pemakiannya yang cukup banyak sebagian besar para produsen flow meter mempunyai produk jenis electromagnetic flow meter.

Electromagnetic Flowmeter yang paling banyak digunakan dalam aplikasi pengukuran aliran air dan limbah dan chemical. Sebagaian besar aplikasi dari pemakaian Elecromagnetic flow meter adalah untuk dunia industri seperti industri makanan, minuman, farmasi, perhotelan dan pengolahan limbah karena harus menggunakan flowmeter yang memenuhi persyaratan sanitasi.

Electromagnetic Flow Meter banyak dipakai pada aplikasi pengukuran liquid yang berupa cairan dan lumpur, yang mempunyai sifat penghantar listrik ( electrically conductive) dimana komponen utama dari flowmeter electromagnetic adalah berupa adalah tabung flow (unsur utama) yang di pasng kumparan listrik baik didalam tabung maupun diluar flow tube.

Pressure drop di flow meter electromanetic adalah sama seperti halnya aliran liquid yang melalui pipa panjang, hal ini dikarenakan karena tidak ada bagian yang bergerak atau hambatan untuk flow. Voltrmeter posisinya ada yang dipasang langsung pada tabung flowmeter yang sering disebut dengan sistem local atau bisa juga dipasang di tempat lain yang dihubungkan dengan kabel sesuai dengan kondisi lapangan dimana ini sering disebut dengan sistem remote.

Magnetic flowmeters pada prinsipnya menggunakan Hukum Faraday tentang induksi elektromagnetik. Menurut prinsip ini, ketika medium konduktif melewati medan magnet, tegangan yang dihasilkan. tegangan ini berbanding lurus dengan kecepatan medium konduktif, kerapatan medan magnet, dan panjang konduktor. Dalam Hukum Faraday, ketiga nilai tersebut dikalikan bersama-sama, bersama dengan konstan, untuk menghasilkan besarnya tegangan. karena itu cairan yang diukur oleh flowmeter electromagnetic harus bersifat sebagai conductor electric.

Magnetic Flow meter memiliki keunggulan utama bahwa flowmeter electromagnetic ini dapat mengukur cairan konduktif dan cairan korosif dan lumpur, dan Akurasi pengukuran flow cukup akurat

Keterbatasan utama untuk magnetic flow meter adalah tidak dapat mengukur hidrokarbon (yang nonconductive), dan karenanya tidak banyak digunakan dalam minyak dan gas dan industri pengolahan.

Readmore:http://www.flowiratama.com/2010/11/electromagneticflowmeter.html#ixzz2sshUE0yj

Strain gauge

       Sensor strain gauge adalah sensor yang digunakan untuk mengukur berat atau beban dari suatu benda dalam ukuran besar. Sensor strain gauge ini sering diaplikasikan pada jembatan timbang mobil atau alat ukur berat dalam skala besar. Sensor strain gauge adalah grid metal-foil yang tipis yang dilekatkan pada permukaan dari struktur. Apabila komponen atau struktur dibebani, terjadi strain dan ditransmisikan ke foil grid. Tahanan foil grid berubah sebanding dengan strain induksi beban.

       Sensor strain gauge pada umumnya adalah tipe metal-foil, dimana konfigurasi grid dibentuk oleh proses photoeching. Karena prosesnya sederhana, maka dapat dibuat bermacam macam ukuran gauge dan bentuk grid. Untuk macam gauge yang terpendek yang tersedia adalah 0,20 mm; yang terpanjang adalah 102 mm. Tahanan gauge standard adalah 120 mm dan 350 ohm, selain itu ada gauge untuk tujuan khusus tersedia dengan tahanan 500, 1000, dan 1000 ohm.

Konstruksi Sensor Strain Gauge

Stranin gauge menunjukan perubahan tahanan ΔR/R yang dihubungkan dengan strain ε dalam arah grid diekspresikan oleh :

Sg adalah factor gauge atau konstanta kalibrasi untuk gauge. Factor Sg selalu lebih kecil dari sensitivitas alloy metallic Sa karena konfigurasi grid dari gauge dengan konduktor transverse lebih kecil responsifnya ke strain axial dari pada konduktor lurus uniform.

Grafik Output Sensor Strain Gauge

Keluaran gauge strain ΔR/R biasanya dikonversikan ke sinyal tegangan dengan jembatan wheatstone. Apabila gauge tunggal dipakai dalam satu lengan, tegangan keluarannya adalah :

. Sehingga diperoleh :

Tegangan masukan dikontrol oleh ukuran strain gauge dan tahanan awal gauge. Hasilnya sensitivitas sebgai berikut :

 , biasanya range dari 1 ke 10 µV (µm/m)

Read more at: http://elektronika-dasar.web.id/komponen/sensor-tranducer/sensor-strain-gauge/
Copyright © Elektronika Dasar

LVDT

Ø    Linier Variable Differential Transformer (LVDT)

Sensor Linear Variable Differential Transformers (LVDT) adalah suatu sensor yang bekerja berdasarkan prinsip trafo diferensial dengan gandengan variabel antara gandengan variable antara kumparan primer dan kumparan sekunder. Prinsip ini pertama kali dikemukakan oleh Schaevits pada tahun 1940-an. Pada masa sekarang sensor LVDT telah secara luas diunakan. Pada aplikasinya LVDT dapat digunakan sebagai sensor jarak, sensor sudut, dan sensor mekanik lainnya.Untuk kali ini sensor ini diaplikasikan sebagai sensor jarak. Suatu LVDT pada dasarnya terdiri dari sebuah kumparan primer, dua buah kumparan sekunder, dan inti dari bahan feromagnetik. Kumparan-kumparan tersebut dililitkan pada suatu selongsong, sedangkan inti besi ditempatkan didalam rongga selongsong tersebut. Selongsong ini terbuat dari bahan non-magnetik. Kumparan primer dililitkan ditengah selongsong, sedangkan kedua kumparan sekunder dililitkan disetiap sisi kumparan primer. Kedua kumparan sekunder ini dihubungkan seri secara berlawanan dengan jumlah lilitan yang sama.

Cara Kerja

– memanfaatkan perubahan induksi magnit dari kumparan primer ke dua kumparan    sekunder

   – dalam keadaan setimbang, inti magnet terletak ditengah dan kedua kumparan sekunder menerima fluks yang sama

   – dalam keadaan tidak setimbang, fluks pada satu kumparan naik dan yang lainnya   turun

– tegangan yang dihasilkan pada sekunder sebading dengan perubahan posisi inti    magnetic

– hubungan linier bila inti masih disekitar posisi kesetimbangan

Skema LVDT

   – rangkaian detektor sensitif fasa pembaca perpindahan dengan LVDT

KESIMPULAN

1. LVDT adalah suatu sensor yang bekerja berdasarkan prinsip trafo diferensial dengan gandengan variabel antara kumparan primer dan kumparan sekunder.

2. LVDT dapat digunakan sebagai sensor jarak dan sensor mekanik lainnya.

3. Sebelum menggunakan LVDT kita harus mengetahui daerah linier LVDT tersebut pada tegangan eksitasi tertentu dan frekuensi tertentu.

4. Perubahan tegangan eksitasi akan menghasilkan tegangan yang berbeda untuk tiap pergeseran jarak, tetapi tegangan eksitasi yang lebih besar akan menghasilkan sensitivitas yang tinggi.

5. Perubahan frekuensi akan merubah koefisien dari daerah linieritas sensor, tetapi daerah kerjanya tetap sama.

Gambar Rangkain uji elektronik LVDT

x