Sensor Suhu - Jenis, Cara Kerja & Operasi

Coba Instrumen Kami Untuk Menghilangkan Masalah





Suhu adalah kuantitas lingkungan yang paling sering diukur. Ini mungkin terjadi karena sebagian besar sistem fisik, elektronik, kimia, mekanik, dan biologi dipengaruhi oleh suhu. Reaksi kimia tertentu, proses biologis, dan bahkan sirkuit elektronik bekerja paling baik dalam rentang suhu terbatas. Suhu adalah salah satu variabel yang paling sering diukur dan oleh karena itu tidak mengherankan jika ada banyak cara untuk merasakannya. Penginderaan suhu dapat dilakukan baik melalui kontak langsung dengan sumber pemanas atau jarak jauh, tanpa kontak langsung dengan sumber menggunakan energi radiasi. Ada berbagai macam sensor suhu yang ada di pasaran saat ini, termasuk Termokopel, Detektor Suhu Resistensi (RTD), Termistor, Inframerah, dan Sensor Semikonduktor.

5 Jenis Sensor Suhu

  • Termokopel : Ini adalah jenis sensor suhu, yang dibuat dengan menggabungkan dua logam yang berbeda di salah satu ujungnya. Akhir yang bergabung disebut sebagai HOT JUNCTION. Ujung lain dari logam yang berbeda ini disebut sebagai AKHIR DINGIN atau JUNCTION DINGIN. Sambungan dingin terbentuk pada titik terakhir bahan termokopel. Jika ada perbedaan suhu antara hot junction dan cold junction, tegangan kecil akan dibuat. Tegangan ini disebut sebagai EMF (gaya gerak elektro) dan dapat diukur dan pada gilirannya digunakan untuk menunjukkan suhu.
Termokopel

Termokopel



  • RTD adalah perangkat penginderaan suhu yang resistensinya berubah seiring suhu. Biasanya dibuat dari platinum, meskipun perangkat yang terbuat dari nikel atau tembaga tidak jarang, RTD dapat mengambil berbagai bentuk seperti gulungan kawat, film tipis. Untuk mengukur resistansi melintasi RTD, terapkan arus konstan, ukur tegangan yang dihasilkan, dan tentukan resistansi RTD. RTD menunjukkan cukup linier ketahanan terhadap kurva suhu atas wilayah operasi mereka dan setiap nonlinier sangat dapat diprediksi dan diulang. Papan evaluasi PT100 RTD menggunakan permukaan mount RTD untuk mengukur suhu. PT100 2, 3, atau 4 kabel eksternal juga dapat dikaitkan dengan pengukuran suhu di daerah terpencil. RTD bias menggunakan sumber arus konstan. Untuk mengurangi panas sendiri akibat disipasi daya, besaran arus cukup rendah. Rangkaian yang ditunjukkan pada gambar merupakan sumber arus konstan yang menggunakan tegangan referensi, satu penguat, dan transistor PNP.

Aplikasi pengukuran Detektor Resistensi

  • Termistor : Mirip dengan RTD, termistor adalah perangkat penginderaan suhu yang resistensinya berubah seiring suhu. Namun, termistor dibuat dari bahan semikonduktor. Resistansi ditentukan dengan cara yang sama seperti RTD, tetapi termistor menunjukkan resistansi nonlinier yang tinggi terhadap kurva suhu. Jadi, dalam rentang operasi termistor, kita dapat melihat perubahan resistansi yang besar untuk perubahan suhu yang sangat kecil. Ini membuat perangkat menjadi sangat sensitif, ideal untuk aplikasi set-point.
  • Semikonduktor sensor : Mereka diklasifikasikan ke dalam berbagai jenis seperti Output tegangan, Output arus, Output digital, silikon keluaran resistansi, dan sensor suhu Diode. Sensor suhu semikonduktor modern menawarkan akurasi tinggi dan linearitas tinggi pada rentang pengoperasian sekitar 55 ° C hingga + 150 ° C. Amplifier internal dapat menskalakan output ke nilai yang sesuai, seperti 10mV / ° C. Mereka juga berguna dalam sirkuit kompensasi sambungan dingin untuk termokopel dengan kisaran suhu yang luas. Rincian singkat tentang jenis sensor suhu ini diberikan di bawah ini.

IC Sensor

Ada berbagai macam IC sensor suhu yang tersedia untuk menyederhanakan berbagai tantangan pemantauan suhu seluas mungkin. Sensor suhu silikon ini berbeda secara signifikan dari jenis yang disebutkan di atas dalam beberapa cara penting. Yang pertama adalah kisaran suhu pengoperasian. IC sensor suhu dapat beroperasi pada kisaran suhu IC nominal -55 ° C hingga + 150 ° C. Perbedaan utama kedua adalah fungsionalitas.




Sensor suhu silikon adalah sirkuit terintegrasi, dan oleh karena itu, dapat menyertakan sirkuit pemrosesan sinyal ekstensif dalam paket yang sama dengan sensor. Tidak perlu menambahkan sirkuit kompensasi untuk ICS sensor suhu. Beberapa di antaranya adalah rangkaian analog dengan tegangan atau keluaran arus. Yang lain menggabungkan sirkuit penginderaan analog dengan pembanding tegangan untuk menyediakan fungsi peringatan. Beberapa IC sensor lainnya menggabungkan sirkuit penginderaan analog dengan input / output digital dan register kontrol , menjadikannya solusi ideal untuk sistem berbasis mikroprosesor.

Sensor keluaran digital biasanya berisi sensor suhu, konverter analog-ke-digital (ADC), antarmuka digital dua kabel, dan register untuk mengontrol operasi IC. Suhu diukur secara terus menerus dan dapat dibaca kapan saja. Jika diinginkan, prosesor host dapat menginstruksikan sensor untuk memantau suhu dan mengambil pin keluaran tinggi (atau rendah) jika suhu melebihi batas yang diprogram. Suhu ambang bawah juga dapat diprogram dan host dapat diberi tahu ketika suhu turun di bawah ambang batas ini. Dengan demikian, sensor keluaran digital dapat digunakan untuk pemantauan suhu yang andal dalam sistem berbasis mikroprosesor.

Sensor temperatur

Sensor temperatur

Sensor suhu di atas memiliki tiga terminal dan membutuhkan suplai maksimum 5,5 V. Sensor jenis ini terdiri dari bahan yang beroperasi sesuai suhu untuk memvariasikan resistansinya. Perubahan resistansi ini dirasakan oleh sirkuit dan menghitung suhu. Ketika tegangan meningkat maka suhu juga meningkat. Kita bisa melihat operasi ini dengan menggunakan dioda.

Sensor suhu terhubung langsung ke input mikroprosesor dan dengan demikian mampu melakukan komunikasi langsung dan andal dengan mikroprosesor. Unit sensor dapat berkomunikasi secara efektif dengan prosesor berbiaya rendah tanpa memerlukan konverter A / D.


Contoh dari sensor suhu adalah LM35 . Seri LM35 adalah sensor suhu sirkuit terintegrasi presisi, yang tegangan outputnya berbanding lurus dengan suhu Celcius. LM35 beroperasi pada -55˚ hingga + 120˚C.

Sensor suhu celcius dasar (+ 2˚C hingga + 150˚C) ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

LM35

Fitur Sensor Suhu LM35:

  • Dikalibrasi langsung dalam ˚ Celcius (Celcius)
  • Dinilai untuk rentang l −55˚ hingga + 150˚C penuh
  • Cocok untuk aplikasi jarak jauh
  • Biaya rendah karena pemangkasan tingkat wafer
  • Beroperasi dari 4 hingga 30 volt
  • Pemanasan sendiri rendah,
  • ± 1 / 4˚C nonlinier tipikal

Operasi LM35:

  • LM35 dapat dihubungkan dengan mudah dengan cara yang sama seperti sensor suhu sirkuit terintegrasi lainnya. Itu dapat menempel atau dipasang ke permukaan dan suhunya akan berada dalam kisaran 0,01˚C dari suhu permukaan.
  • Ini mengasumsikan bahwa suhu udara sekitar hampir sama dengan suhu permukaan jika suhu udara jauh lebih tinggi atau lebih rendah dari suhu permukaan, suhu sebenarnya dari cetakan LM35 akan berada pada suhu menengah antara suhu permukaan dan udara. suhu.

LM35-2Sensor suhu memiliki aplikasi terkenal dalam pengendalian lingkungan dan proses dan juga dalam pengujian, pengukuran, dan komunikasi. Suhu digital adalah sensor yang memberikan pembacaan suhu 9-bit. Sensor suhu digital menawarkan akurasi presisi yang sangat baik, ini dirancang untuk membaca dari 0 ° C hingga 70 ° C dan memungkinkan untuk mencapai akurasi ± 0,5 ° C. Sensor ini sepenuhnya selaras dengan pembacaan suhu digital dalam derajat Celcius.

  • Sensor Suhu Digital: Sensor suhu digital menghilangkan kebutuhan akan komponen tambahan, seperti konverter A / D, di dalam aplikasi dan tidak perlu mengkalibrasi komponen atau sistem pada suhu referensi tertentu sesuai kebutuhan saat menggunakan termistor. Sensor suhu digital menangani semuanya, memberdayakan fungsi pemantauan suhu sistem dasar untuk disederhanakan.

Kelebihan dari sensor suhu digital adalah prinsipnya dengan keluaran presisi dalam derajat Celcius. Keluaran sensor adalah pembacaan digital yang seimbang. Ini tidak dimaksudkan untuk komponen lain, seperti konverter analog ke digital dan jauh lebih sederhana untuk digunakan daripada, termistor sederhana yang memberikan resistansi non-linier dengan variasi suhu.

Contoh sensor suhu digital adalah DS1621, yang memberikan pembacaan suhu 9-bit.

Fitur DS1621:

  1. Tidak ada komponen eksternal yang diperlukan.
  2. Kisaran suhu -55⁰C hingga + 125⁰C dalam interval 0,5⁰ diukur.
  3. Memberikan nilai suhu sebagai pembacaan 9-bit.
  4. Rentang catu daya yang luas (2,7V hingga 5,5V).
  5. Mengubah suhu menjadi kata digital dalam waktu kurang dari satu detik.
  6. Pengaturan termostatik dapat ditentukan oleh pengguna dan Nonvolatile.
  7. Ini adalah DIP 8-pin.

Sensor Suhu Digital

Deskripsi Pin:

  • SDA - Input / Output Data Serial 2-Kabel.
  • SCL - Jam Serial 2 Kabel.
  • GND - Tanah.
  • TOUT - Sinyal Output Termostat.
  • A0 - Input Alamat Chip.
  • A1 - Input Alamat Chip.
  • A2 - Input Alamat Chip.
  • VDD - Tegangan Catu Daya.

Bekerja dari DS1621:

  • Ketika suhu perangkat melebihi suhu yang ditentukan pengguna TINGGI maka output TOUT aktif. Output akan tetap aktif sampai suhu turun di bawah suhu yang ditentukan pengguna RENDAH.
  • Pengaturan suhu yang ditentukan pengguna disimpan dalam memori non-volatile sehingga dapat diprogram sebelum dimasukkan ke dalam sistem.
  • Pembacaan suhu disediakan dalam 9-bit, dua pembacaan pelengkap dengan mengeluarkan perintah READ TEMPERATURE dalam pemrograman.
  • Antarmuka serial 2 kabel digunakan untuk input ke DS16121 untuk pengaturan suhu dan keluaran pembacaan suhu dari DS1621

Sirkuit Sensor Suhu Digital

Kredit Foto: