pengukuran temperatur - professional · pdf filetermokopel adalah sensor temperatur sederhana...

PENGUKURAN TEMPERATURPENGUKURAN TEMPERATURPENGUKURAN TEMPERATURPENGUKURAN TEMPERATUR

CONTENTS

•PENDAHULUAN

•RESISTANCE TEMPERATURE DETECTOR (RTD)

•THERMISTOR

•TERMOKOPEL

•METODE KALIBRASI

INTRODUCTION

TEMPERATUR TIDAK SEPERTI BESARAN LAIN (PANJANG, WAKTU, MASSA)

ADALAH SEBUAH BESARAN ABSTRAK YG HARUS DINYATAKAN DENGAN

SIFAT MATERIAL YG BERUBAH JIKA TEMPERATURNYA BERUBAH

PERUBAHAN VOLUME CAIRAN

PERUBAHAN PANJANG BATANG LOGAM

PERUBAHAN TAHANAN LISTRIK KAWAT

PERUBAHAN TEMPERATUR

PERUBAHAN TAHANAN LISTRIK KAWAT

PERUBAHAN TEKANAN GAS PADA

VOLUME TETAP

DLL

SIFAT

MATERIAL

CONTENTS

•INTRODUCTION

•RESISTANCE TEMPERATURE DETECTOR (RTD)

•THERMISTOR

•THERMOCOUPLE

•CALIBRATION METHOD

RESISTANCE THERMOMETERS

ADALAH SEBUAH ELEMEN SENSOR YANG MENGALAMI PERUBAHAN

TAHANAN JIKA TERJADI PERUBAHAN TEMPERATUR, SEBUAH

PENGKONDISI SINYAL MENGUBAH PERUBAHAN TEMPERATUR

MENJADI OUTPUT TEGANGAN DAN INSTRUMENTASI UNTUK

MEREKAM DAN MENAMPIKAN TEGANGAN OUTPUT DIPERLUKAN

JENIS-JENIS SENSOR:JENIS-JENIS SENSOR:

•RESISTANCE TEMPERATURE DETECTOR (RTD)

ELEMEN TAHANAN SEDERHANA DARI MATERIAL SEPERTI PLATINUM,

NICKEL, ATAU PADUAN NIKEL-TEMBAGA KARENA MATERIAL2

TERSEBUT MEMILIKI KOEFISIEN RESISTIFITAS POSITIF, STABIL

DAN KEMAMPUULANGAN YANG BAIK

•THERMISTOR

DIBUAT DARI MATERIAL SEMIKONDUKTOR, SEPERTI OKSIDA MANGAN,

NIKEL ATAU COBALT

MENGHASILKAN KOEFISIEN RESISTIFITAS YG SANGAT TINGGI

RTD

Hubungan Tahanan-temperatur

RT=Ro1+α[T-δ(0.01T-1)(0.01T)-β(0.01T-1)(0.01T)3]

(persamaan Calendar-Van Dusen )

di mana α, β dan δ adalah konstanta yg ditentukan dari hasil kalibrasi

T adalah temperatur dalam derajat Celcius

Ro adalah tahanan pada temperatur referensi(biasanya 00C)

α=0.003921/0C , δ=1.49 and β=0 for T>0, β =0.11 for T<0 (kalibrasi US)

Kelebihan menggunakan RTD

•Platinum RTDs lebih akurat daripada termokopel

•Respon output lebih linier

US Calibration of Platinum RTD: R versus T

RTD instrumentation

Jembatan Wheatstone untuk RTD

Two wire Three wire Four wire

Asumsi 2 kawat

tahanannya rendah,

R1=R4

o

o

VV

VVRRTD

2

2

supply

supply

2 +

−=

R1=R4, jika tahanan kawat tidak

diabaikan, tahanan kawat saling

meniadakan

o

o

lead

o

o

VV

VR

VV

VVRRTD

2

4

2

2

supplysupply

supply

2 +−

+

−=

o

o

lead

o

o

VV

VR

VV

VVRRTD

2

8

2

2

supplysupply

supply

3 +−

+

−=

Contoh:

Sebuah sensor RTD probe memiliki tahanan sebesar 100 Ω pada

temperatur 00C. Konstanta Calendar-Van Dusen

adalah α=0.00392, δ=1.49 dan β=0 pada T>00C. Berapakah tahanannya

pada temperatur 3500C?

Solusi:

RT=Ro1+α[T-δ(0.01T-1)(0.01T)-β(0.01T-1)(0.01T)3]

Jika semua variabel dimasukkan ke persamaan ini

RT=232.08 ΩDari tabel kalibrasi diperoleh 231.89 Ω

CONTENTS

•INTRODUCTION

•RESISTANCE TEMPERATURE DETECTOR (RTD)

•THERMISTOR

•THERMOCOUPLE

•CALIBRATION METHOD

THERMISTOR

−=

0

0

11exp

TTRR β

Hubungan Tahanan-temperatur

di mana:

R=tahanan pada temperatur T dalam K

R0= tahanan pada temperatur referensi T0,

dalam K

β=konstanta, dalam K

Umumnya memiliki respons dengan naiknya temperatur jika tahanannya turun

Menggunakan material semikonduktor

βTergantun material thermistor, umumnya antara 1000-5000 K untuk thermistor

oksida logam

Instrumentasi Thermistor

Karena perubahan tahanan thermistor sangat tinggi (∆R/R=80Ω/K)

Sebuah multimeter biasa (4 digits) dapat digunakan untuk mengukur R

dalam rentang ± 1 Ω, tidak diperlukan jembatan

I

VRT=

Dengan data akuisisi berbasis komputer

Temperatur dapat didekati dengan akurat

oleh persamaan Steinhart-Hart

3)(lnln1

TTRCRBA

T++=

di mana A, B dan C adalah koefisien yang

Ditentukan dari kurva kalibrasi

CONTENTS

•INTRODUCTION

•RESISTANCE TEMPERATURE DETECTOR (RTD)

•THERMISTOR

•THERMOCOUPLE

•CALIBRATION METHOD

THERMOCOUPLE

Seebeck Effect

Perbedaan temperatur antara dua konduktor menghasilkan tegangan

di mana

(kadang2 α0 digunakan) disebut koefisien Seebeck rata2 pada T1≤T≤T2σ

Termokopel adalah sensor temperatur sederhana yang terdiri dari 2 material

yang tidak sama yang mengalami hubungan termal

Termokoupel hanya dapat mengukur

perbedaan temperatur .

Untuk mengukur temperatur sebuah

benda, kita perlu mengetahui sebuah

nilai temperatur referensi. Termokopel

digunakan untuk mengukur perbedaan

temperatur antara benda tsb dengan

temperatur referensi yg telah diketahui

Law of intermediate metals

Contoh :

Sebuah termokopel jenis R dengan referensi es menghasilkan output

tegangan sebesar 9.1 mV. Berapakah temperatur pada ujung sensor?

Solusi:

Dalam tabel, untuk termokopel jenis R, 7.949 mV menghasilkan 8000C and

9.203 menghasilkan 9000C. Interpolasi linier menghasilkan temperatur

891.80C untuk 9.1 mV.

Contoh:

Sebuah termokopel besi-konstantan dihubungkan ke sebuah potensiometer

Di mana temperatur terminalnya adalah 250C. The potentiometer reading is

3.59 mV. Berapakah temperatur di ujung pengukuran?

Solusi :

Tegangan termokopel untuk 250C dari tabel adalah

E25oC=1.277 mV

Tegangan termokopel berdasarkan temperatur referensi 00C adalah

ET=1.277+3.59=4.867 mV

Dari tabel diperoleh temperatur 92.50C

Untuk pekerjaan di laboratorium, temperatur referensi biasanya dipaksa menjadi 00C

menggunakan ice bath

KALIBRASI TEMPERATUR

END OF LECTURE