PENGUKURAN 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 TEMPERATUR
PERUBAHAN VOLUME CAIRAN PERUBAHAN PANJANG BATANG LOGAM 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: •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=Ro{1+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
Three wire
Two wire Asumsi 2 kawat tahanannya rendah, R1=R4
RTD = R2
Vsupply − 2Vo Vsupply + 2Vo
Four wire
R1=R4, jika tahanan kawat tidak diabaikan, tahanan kawat saling meniadakan
RTD = R2
Vsupply − 2Vo Vsupply + 2Vo
− Rlead
RTD = R3
4Vo Vsupply + 2Vo
Vsupply − 2Vo Vsupply + 2Vo
− Rlead
8Vo Vsupply + 2Vo
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=Ro{1+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 Ω Dari tabel kalibrasi diperoleh 231.89 Ω
CONTENTS •INTRODUCTION •RESISTANCE TEMPERATURE DETECTOR (RTD) •THERMISTOR •THERMOCOUPLE •CALIBRATION METHOD
THERMISTOR Hubungan Tahanan-temperatur
1 1 R = R0 exp β − T T0 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
V RT = I Dengan data akuisisi berbasis komputer Temperatur dapat didekati dengan akurat oleh persamaan Steinhart-Hart
1 = A + B ln RT + C (ln RT )3 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
σ
di mana (kadang2 α0 digunakan) disebut koefisien Seebeck rata2 pada T1≤T≤T2
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
