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