Thermistor

Termistor (thermistor) adalah komponen semikonduktor yang memiliki tahanan (resistansi) yang dapat berubah dengan suhu/temperature. Thermistor merupakan singkatan dari thermally sensitive resistor, yang berarti resistor yang peka atau sensitif terhadap suhu. Ada dua jenis termistor, yaitu: PTC (Positive Temperature Coefficient) dan NTC (Negative Temperature Coefficient ). Termistor PTC adalah jenis termistor yang nilai resistansinya meningkat dengan meningkatnya suhu. Sedangkan, termistor NTC adalah jenis termistor yang tahanannya atau resistansinya menurun ketika suhu meningkat. berikut ini gambar simbol termistor.

simbol termistor

Termistor NTC adalah termistor yang pertama kali ada dan di temukan pada tahun 1833 oleh Michael Faraday. Faraday melaporkan perilaku dari semikonduktor sulfida perak, ia melihat resistansi dari sulfida perak yang menurun drastis karena suhu meningkat. Namun, karena sulitnya pembuatan termistor tersebut serta aplikasi-aplikasinya untuk teknologi terbatas, pembuatan termistor secara komersil tidak pernah di mulai sampai tahun 1930. Pembuatan termistor komersil baru di buat oleh Samuel Ruben pada tahun 1930.

Prinsip Kerja Termistor
Prinsipnya adalah memberikan perubahan resistansi yang sebanding dengan perubahan suhu. Perubahan resistansi yang besar terhadap perubahan suhu yang relatif kecil menjadikan termistor banyak dipakai sebagai sensor suhu yang memiliki ketelitian dan ketepatan yang tinggi.Termistor yang dibentuk dari bahan oksida logam campuran (sintering mixture), kromium, kobalt, tembaga, besi, atau nikel, berpengaruh terhadap karakteristik termistor, sehingga pemilihan bahan oksida tersebut harus dengan perbandingan tertentu. Dimana termistor merupakan salah satu jenis sensor suhu yang mempunyai koefisien temperatur yang tinggi.

Prinsip Kerja Termistor

Komponen dalam termistor ini dapat mengubah nilai resistansi karena adanya perubahan temperatur. Dengan demikian dapat memudahkan kita untuk mengubah energi panas menjadi energi listrik. Termistor dapat dibentuk dalam bentuk yang berbeda-beda, bergantung pada lingkungan yang akan dicatat suhunya. Lingkungan ini termasuk kelembaban udara, cairan, permukaan padatan, dan radiasi dari gambar dua dimensi. Maka, termistor bisa berada dalam alat–alat seperti disket, mesin cuci, tasbih (manik-manik), balok, dan satelit. Ukurannya kecil dibandingikan dengan termometer lain, ukurannya

Jenis – Jenis Termistor
Termistor dibedakan dalam 2 jenis, yaitu

1. Termistor yang mempunyai koefisien negatif, yang disebut NTC (Negative Temperature Coefisient)
NTC merupakan termistor yang mempunyai koefisient negatif. Dimana bahannya terbuat dari logam oksida yaitu dari serbuk yang halus kemudian dikompress dan disinter pada temperatur yang tinggi. Kebanyakan pada material penyusun termistor biasa mengandung unsur – unsur seperti Mn2 O3, NiO,CO2, O3,Cu2 O, Fe2 O3 TiO2, dan U2 O3.

NTC Termistor

Oksida-oksida ini sebenarnya mempunyai resistansi yang sangat tinggi, tetapi dapat diubah menjadi bahan semikonduktor dengan menambahkan beberapa unsur lain yang mempunyai valensi yang berbeda disebut dengan doping dan pengaruh dari resistansinya dipengaruhi perubahan temperatur yang diberikan. Thermistor logam oksida digunakan dalam daerah 200K sampai 700K. Untuk digunakan pada temperatur yang sangat tinggi, thermistor dibuat dari Al2O3 , BeO , MgO.

2. Temistor yang mempunyai koefisien positif yang disebut 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 dalam interfal temperatur tertentu, sehingga diluar interval tersebut akan bernilai nol atau negatif2.Harga mutlak dan koefisien temperatur dari termistor PTC jauh lebih besar dari pada termistor NTC.

PTC Termistor

Jenis – jenis PTC

• Jenis pertama terdiri dari thermally sensitif silicon resistors, kadang-kadang disebut sebagai “Silistors”. Device ini menunjukkan nilai koefisien suhu positif yang cukup seragam (sekitar 0,77% /°C) kebanyakan dari silistor melalui berbagai wilayah/rentang operasional, tetapi dapat juga menujukkan koefisien suhu negatif di wilayah temperatur yang melebihi 150° C. Device ini paling sering digunakan untuk kompensasi terhadap device semiconducting silicon dalam kisaran temperature antara -60° C ke 150°.
• Jenis kedua merupakan polycrystalline bahan keramik yang biasanya resistivitasnya tinggi tetapi terbuat dari semiconduktor dengan penambahan dopants. Umumnya dibuat dari campuran barium, timah dan strontium titanates dengan tambahan seperti yttrium, manganese, tantalum dan silika. Device ini memiliki daya tahan-suhu karakteristik negatif yang sangat kecil. Koefisien suhu device ini hingga mencapaisuhu yang kritis, yang disebut sebagai “Curie”, perubahan atau transisi suhu. Suhu kritis ini merupakan pendekatan, device ini mulai menunjukkan peningkatan, resistansi suhu coefficient positif seperti peningkatan resistansi yang besar.

Cara Penggunaan Sensor Termistor
Cara penggunaan termistor,sama halnya dengan cara penggunaan thermometer. Hanya perbedaannya adalah termistor digunakan untuk mengukur suhu pada resistor. Ketika termistor mengalami pemanasan atau ketika termistor berada dekat dengan sumber kalor, termistor akan menilai perubahan yang bergantung pada temperatur yang dilingkiupinya.

Karakteristirk Termistor

Aplikasi Sensor Termistor

1.Sensor suhu
Mungkin ini sudah sangat jelas, termistor berfungsi sebagai sensor suhu yang biasa digunakan dalam berbagai aplikasi. Termistor merupakan salah satu jenis sensor suhu yang paling akurat dalam pengukurannya, selain itu termistor memiliki stabilitas jangka panjang yang sangat baik (tidak terpengaruh oleh penuaan), mungkin inilah salah satu alasan yang menjadikan termistor begitu di terima menjadi sensor yang paling menguntungkan untuk banyak aplikasi, termasuk pengukuran suhu dan kontrol. Termistor berbeda dengan RTD (Resistor Temperature Detector), bahan-bahan termistor umumnya merupakan keramik atau polimer, sementara RTD menggunakan logam murni. Termistor juga memiliki waktu respon yang lebih cepat dari pada RTD. Selain itu RTD juga digunakan dalam rentang suhu yang lebih besar, sementara termistor hanya dalam rentang suhu yang terbatas sekitar - 90⁰ C sampai 130⁰ C, namun termistor mungkin memiliki ke akuratan pengukuran yang lebih baik dibanding RTD.

2.Pembatas lonjakan arus
Termistor biasanya juga digunakan sebagai pembatas lonjakan arus. Termistor membatasi lonjakan arus untuk menghindari kerusakan komponen secara bertahap dan untuk mencegah sekring atau juga circuit breaker putus atau trip. Jenis termistor yang biasanya digunakan sebagai pembatas arus ini adalah termistor NTC. Jadi pada awalnya resistansi termistor yang tinggi akan menahan aliran arus yang besar, dan ketika dalam beberapa detik arus terus mengalir, termistor NTC akan memanas, sehingga resistansinya menurun dan memungkinkan arus normal mengalir ke rangkaian.

3.Proteksi sirkuit
Termistor juga bisa digunakan untuk melindungi sirkuit atau rangkaian dengan cara memutus aliran arus (sebagai pengganti sekring). Jenis termistor yang digunakan untuk melindungi sirkuit ini adalah termistor PTC. Jadi pada normalnya termistor PTC akan membolehkan aliran arus mengalir ke rangkaian, dan ketika ada arus berlebih yang mengalir melalui termistor, maka termistor PTC akan memanas, dan memanasnya suhu atau meningkatnya suhu ini akan meningkatkan resistansi dari termistor PTC, sehingga aliran arus akan terhambat atau terputus.

Sumber :

1.       http://trikueni-desain-sistem.blogspot.com/2014/03/Pengertian-Termistor.html

2.       http://ilmulistrik.com/sensor-termistor.html

Macam-Macam Jenis Sensor Pada Robot

Seperti Indera pada manusia. Robot dapat mengenali lingkungannya dengan menggunakan sensor. Seperti manusia yang dapat merasakan dingin dengan kulitnya, melihat dengan matanya, mendengar dengan telinga, mengecap dengan lidahnya, dan mencium dengan hidungnya.

Jika manusia hanya memiliki 5 indera secara fisik. Robot bisa memiliki lebih banyak dari itu, karena robot bisa menggunakan sensor apa saja. Robot bisa mendapat informasi lebih banyak, termasuk seperti indera pada hewan. Robot bisa memiliki semuanya.

Dari sisi robot sensor dibedakan menjadi

• Sensor lokal (on-board) : yang terpasang pada robot
• Sensor global : yang terpasang di lingkungan yang mengirimkan data ke robot

Selain kedua hal di atas, sensor juga dibedakan menjadi :

• sensor pasif : yang memonitor lingkungan tanpa mengganggunya
• sensor aktif : yang memberikan stimulasi ke lingkungan dalam pengukurannya.

Jenis-Jenis Sensor Pada Robot

Ada banyak sekali jenis sensor yang bisa ditanamkan pada robot. Dengan memiliki fungsi yang beragam juga. Diantaranya adalah;

1. Touch Sensor. Adalah jenis sensor yang akan mendeteksi ketika disentuh, ibarat kulit. Touch Sensor pada dasarnya adalah saklar yang memiliki berbagai jenis bentuk. Pada robot digunakan untuk misalnya; mendeteksi objek yang ada pada tangan robot, mencegah terjadinya tabrakan pada robot beroda, dan masih banyak lagi. Banyak robot yang memerlukan sensor sentuh sebagai kelengkapannya. Penggunaan sensor sentuh misalnya untuk mendeteksi keberadaan suatu obyek pada tangan robot dan mencegah tabrakan antara robot dengan suatu obyek. Di industri sensor jenis ini digunakan untuk menghitung produk yang dihasilkan dan juga untuk menyesuaikan orientasi suatu obyek selain juga dapat menggunakan sensor proksimiti.
Sensor sentuh pada dasarnya adalah saklar dengan berbagai macam variasi bentuknya. Rangkaian sensor sentuh pada umumnya menggunakan resistor pull-up ataupun pull-down seperti terlihat pada Gambar 0-1. Rangkaian menggunakan resistor pull-up bersifat active low yang berarti rangkaian mengeluarkan sinyal 1 kecuali saat saklar aktif. Hal ini berkebalikan dengan rangkaian menggunakan resistor pull-down yang bersifat active low, yaitu rangkaian mengeluarkan sinyal 0 kecuali saat saklar aktif. Nilai resistor pull-up dan pull down berkisar antara 1 – 10 kW. Dari kedua rangkaian tersebut, rangkaian pull-up lebih banyak digunakan dibanding rangkaian pull down.

Contoh sensor sentuh sederhana berupa sungut (whisker) beserta diagram pengkabelannya terdapat pada Gambar 0-2. Rangkaian ini sebetulnya merupakan rangkaian pull up dengan kedua sungut berfungsi sebagai saklar. Rangkaian akan mengeluarkan sinyal 1 saat sungut tidak tertekan. Jika sungut tertekan maka sinyal output akan menjadi 0 karena sungut dihubungkan dengan ground.

Pilihan lain yang dapat digunakan sebagai sensor sentuh adalah microswitch yang merupakan saklar SPDT. Microswitch adalah saklar tekan yang aktif jika ada obyek menyentuh/mendorong tuas dan sering juga disebut sebagai limit switch. Gambar 0-3 menunjukkan gambar microswitch dan contoh rangkaiannya.

Hal yang perlu diperhatikan dalam penggunaan sensor sentuh adalah robot yang menggunakan sensor ini haruslah dapat berhenti secara mendadak sehingga kurang cocok untuk robot dengan kecepatan tinggi. Untuk deteksi obyek lebih lanjut dapat digunakan sensor non-kontak seperti ultrasonik ataupun inframerah.

Push Button dan Touch Sensor

Contoh touch sensor yang paling sederhana adalah Push Button. Dan yang lebih baiknya bisa kamu lihat pada gambar atas.

2. Light Sensor. Sensor ini mendeteksi cahaya atau peka terhadap cahaya disekitarnya. Dengan sensor ini robot dapat mengetahui gelap dan terang suatu objek, tempat, siang atau malam.

LDR Sensor dan IR Sensor

Untuk menentukan gelap dan terang suatu tempat biasa menggunakan LDR Sensor, sementara untuk keperluan Robot Pengikut Garis (Line Follower) menggunakan InfraRed Sensor.  erdapat banyak peranti yang dapat digunakan sebagai sensor cahaya antara lain fotoresistor, fotodioda, dan fototransistor. Berdasarkan panjang gelombangnya sensor cahaya diklasifikasikan menjadi sensor inframerah, cahaya tampak dan ultraviolet.
Sensor cahaya mempunyai banyak kegunaan pada sistem otomasi. Beberapa contohnya antara lain deteksi kertas pada printer, penentuan banyaknya lampu yang dibutuhkan suatu ruangan, dan penentuan nyala lampu blitz pada kamera.

Pada mobile robot sensor cahaya kebanyakan digunakan untuk dua hal, yaitu penjejak garis dan deteksi obyek. Robot penjejak garis menggunakan sensor cahaya untuk menentukan garis yang berwarna gelap dengan lantai yang berwarna terang atau sebaliknya. Sensor deteksi obyek dapat dibagi menjadi :

• sensor proksimasi : biasanya berupa sensor dengan output biner. Obyek hanya diketahui jika memasuki zona tertentu di sekitar robot, di luar zona itu obyek diabaikan.
• sensor pengukuran jarak : selain mengetahui keberadaan suatu obyek, sensor juga dapat mengetahui jarak obyek dari robot dalam rentang jarak tertentu.

Selain kedua penggunaan utama tersebut, sensor cahaya dapat juga digunakan sebagai pengukur temperatur (inframerah) dan sensor api (ultraviolet).

Fotoresistor atau sering juga disebut sebagai Light Dependant Resistor adalah resistor yang mempunyai nilai resistansi yang berubah sesuai dengan intensitas cahaya tampak yang menimpanya. Elemen pada fotoresistor terbuat dari Cadmium Sulfida (CdS) yang peka terhadap cahaya tampak. Intensitas cahaya berbanding terbalik dengan nilai resistansi fotoresistor, atau dengan kata lain sebanding dengan nilai konduktansinya. Keadaan gelap menyebabkan nilai resistansi meningkat, sedangkan keadaan terang menyebabkan nilai resistansi berkurang. Nilai resistansi fotoresistor berkisar antara beberapa ohm hingga beberapa kilo ohm.

Fotoresistor dihubungkan dengan resistor lain untuk membentuk rangkaian pembagi tegangan untuk diukur beda tegangannya. Gambar 0-5 menunjukkan rangkaian fotoresistor, untuk (a) tegangan output sebanding dengan intensitas cahaya, sedangkan pada (b) tegangan berbanding terbalik dengan intensitas cahaya. Nilai R dipilih sehingga nilai V_out diusahakan berada pada rentang 0 – 5 V. Untuk penggunaan umum nilai R dapat dipilih 330 atau 470 W. Output dari rangkaian fotoresistor dapat dihubungkan dengan komparator untuk mendapatkan sinyal biner (on/off) ataupun ADC. Cara lain mengukur nilai resistansi fotoresistor adalah dengan mengukur waktu RC yang akan dijelaskan pada bagian pengkondisi sinyal. Fotoresistor mempunyai kelemahan dibanding fototransistor ataupun fotodioda yaitu waktu responsnya yang relatif lambat.

Fototransistor adalah transistor (biasanya dari jenis NPN) yang dapat meneruskan arus sesuai dengan banyaknya intensitas cahaya yang mengenainya. Berbeda dengan fotoresistor yang peka terhadap cahaya tampak, fototransistor dan juga fotodioda lebih peka terhadap cahaya pada spektrum inframerah. Cahaya pada fototransistor menggantikan peranan arus basis, semakin banyak intensitas cahaya, semakin banyak arus yang dapat dialirkan dari kolektor ke emitor.

Contoh rangkaian fototransistor ditunjukkan pada Gambar 0-6. Rangkaian tersebut bersifat active low, yang berarti tegangan output berbanding terbalik dengan intensitas cahaya yang diterima. Output rangkaian fototransistor biasanya dihubungkan dengan pengkondisi sinyal biner seperti inverting transistor, komparator, ataupun Schmidt trigger. Fototransistor sering ditemui dalam kemasan berpasangan dengan LED (biasanya inframerah) membentuk rangkaian optokopler (atau optoisolator) dan optoreflektor.


3. Color Sensor. Sama seperti light sensor atau Infra Red sensor, color sensor juga bisa mendeteksi gelap terang dengan menangkap warna hitam dan putih. Tapi selain itu, Color Sensor juga dapat mendeteksi warna lainnya seperti merah, biru, kuning, dan sebagainya.

Light Sensor

Pada aplikasinya color sensor juga bisa digunakan untuk membuat robot Line Follower, bahkan yang lebih canggih, yaitu: dapat mengikuti garis dengan warna yang lebih spesifik.

4. Distance Sensor. Adalah jenis sensor yang digunakan untuk mendeteksi objek dengan cara mengukur jarak objek tersebut. Sensor ini bisa mengukur jarak dengan sangat akurat. Dalam robot, Distance Sensor berguna sebagai mata. Robot dapat melihat objek didepannya dengan sensor ini.

Ultrasonic Sensor

Contoh Distance Sensor yang paling sering digunakan adalah Ultrasonic sensor. Cara kerjanya sama persis seperti mulut dan telinga pada kelelawar.

5. Sound Sensor. Mendeteksi suara disekitar robot, fungsinya tentu saja seperti telinga. Melalui program sensor ini bisa membedakan suara yang nyaring, suara yang tidak nyaring, dan hening. Intensitasnya bisa kita atur manual, atau melalui program, tergantung jenis Sound Sensor yang dipakai.

Sound Sensor dan Voice Recognition

Bahkan untuk jenis Voice Recognition, itu bisa diprogram untuk mendengar kata (bahasa) yang digunakan manusia.

6. Balance Sensor. Biasa digunakan untuk membuat robot tetap seimbang. Mengetahui kemiringan, dan membantu bangun saat robot terjatuh.

Ballance atau Gyro Sensor

Salah satu contohnya adalah Gyroscope, dipakai juga pada Smartphone.

7. Gas Sensor. Berfungsi untuk mendeteksi berbagai jenis gas atau asap yang ada disekitar. Seperti hidung pada manusia, dapat membedakan yang mana gas yang biasa mana gas yang berbahaya.

Gas Sensor

Contoh penerapan gas Sensor adalah untuk robot penjinak Bom, atau robot GreenBird.

8. Temperatur Sensor. Sama seperti kulit yang dapat merasakan panas dan dingin. Dengan temperatur sensor robot dapat mengenali suhu yang ada disekitarnya.

Temperatur Sensor

9. Infrared Sensor  Sinar inframerah adalah sinar atau gelombang elektromagnet yang mempunyai frekuensi lebih rendah (atau dengan kata lain panjang gelombang lebih besar) dari warna merah. Penggunaan inframerah yang paling populer adalah pada peranti remote control TV. Pada robot, selain untuk remote control inframerah juga dapat digunakan sebagai sensor proksimasi ataupun pengukur jarak. Untuk itu diperlukan LED inframerah dan penerima inframerah, yang memuat detektor inframerah beserta pelengkapnya seperti tapis, penguat, dan demodulator. Sinar inframerah yang dipancarkan mempunyai frekuensi 38 – 40 kHz untuk membedakan dengan pancaran sinar inframerah lain (misal dari lampu atau sinar matahari). Pada penerima demodulator digunakan mengubah sinyal tersebut menjadi sinyal biner biasa.

Salah satu contoh sensor inframerah untuk penentuan jarak adalah GPD2D12 dari Sharp. Sensor ini sebenarnya digunakan untuk peranti peringatan jarak pada mobil dan deteksi banyaknya kertas pada mesin fotokopi. Output dari sensor ini adalah bilangan biner 8 bit yang mewakili jarak antara 10 – 80 cm. Prinsip kerja sensor ini adalah mengukur kemiringan pantulan dari sinar inframerah yang dipantulkan oleh suatu obyek (Gambar 0-10). Semakin dekat obyek berada semakin besar pula sudut pantulan sinar inframerah.

Jenis lain sensor inframerah adalah Passive Infra Red (PIR). PIR dapat digunakan untuk mendeteksi manusia atau binatang yang ada di dekatnya melalui radiasi inframerah dari panas tubuh yang dipancarkan. Sensor ini digunakan misalnya pada pintu otomatis atau sistem alarm.

10. Akselerometer  adalah sensor yang digunakan untuk mengukur percepatan (perubahan kecepatan). Pada robot akselerometer dapat digunakan pada robot untuk aplikasi antara lain robot swatimbang (self balanced robot), robot berjalan, deteksi benturan, detektor getaran, dan deteksi G-force. Salah satu contoh akselerometer adalah modul Memsic MX2125 dari Parallax. Sensor ini dapat mengindra percepatan pada dua sumbu.


Output dari sensor ini adalah PWM yang menunjukkan hubungan dengan :

A = besarnya percepatan, g
T₁ = waktu saat pulsa high
T₂ = waktu total = 10 ms

Sumber :

1.      http://daffyghani.blogspot.com/2014/11/jenis-dan-fungsi-sensor-pada-robot.html

2.      http://www.kelasrobot.com/2014/11/macam-macam-jenis-sensor-pada-robot.html