PENGUKURAN TEMPERATUR

Transkripsi

1 PENGUKURAN TEMPERATUR

2 CONTENTS PENDAHULUAN RESISTANCE TEMPERATURE DETECTOR (RTD) THERMISTOR TERMOKOPEL METODE KALIBRASI

3 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

4 CONTENTS INTRODUCTION RESISTANCE TEMPERATURE DETECTOR (RTD) THERMISTOR THERMOCOUPLE CALIBRATION METHOD

5 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

6 RTD Hubungan Tahanan-temperatur R T =R o {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 R o adalah tahanan pada temperatur referensi(biasanya 0 0 C) α= / 0 C, 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

7 US Calibration of Platinum RTD: R versus T

8 RTD instrumentation Jembatan Wheatstone untuk RTD Two wire Three wire Four wire Asumsi 2 kawat tahanannya rendah, R 1 =R 4 R 1 =R 4, jika tahanan kawat tidak diabaikan, tahanan kawat saling meniadakan RTD= R 3 V V supply supply 2V o + 2V o R lead V supply 8Vo + 2V o RTD= R 2 V V supply supply 2V + 2V o o RTD= R 2 V V supply supply 2V o + 2V o R lead V supply 4Vo + 2V o

9 Contoh: Sebuah sensor RTD probe memiliki tahanan sebesar 100 Ω pada temperatur 0 0 C. Konstanta Calendar-Van Dusen adalah α= , δ=1.49 dan β=0 pada T>0 0 C. Berapakah tahanannya pada temperatur C? Solusi: R T =R o {1+α[T-δ(0.01T-1)(0.01T)-β(0.01T-1)(0.01T) 3 ]} Jika semua variabel dimasukkan ke persamaan ini R T = Ω Dari tabel kalibrasi diperoleh Ω

10 CONTENTS INTRODUCTION RESISTANCE TEMPERATURE DETECTOR (RTD) THERMISTOR THERMOCOUPLE CALIBRATION METHOD

11 THERMISTOR Hubungan Tahanan-temperatur R = R 0 1 exp β T 1 T 0 di mana: R=tahanan pada temperatur T dalam K R 0 = tahanan pada temperatur referensi T 0, dalam K β=konstanta, dalam K Umumnya memiliki respons dengan naiknya temperatur jika tahanannya turun Menggunakan material semikonduktor βtergantun material thermistor, umumnya antara K untuk thermistor oksida logam

12 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 R T = V I Dengan data akuisisi berbasis komputer Temperatur dapat didekati dengan akurat oleh persamaan Steinhart-Hart 1 T = A+ Bln R + C(ln T R T 3 ) di mana A, B dan C adalah koefisien yang Ditentukan dari kurva kalibrasi

13 CONTENTS INTRODUCTION RESISTANCE TEMPERATURE DETECTOR (RTD) THERMISTOR THERMOCOUPLE CALIBRATION METHOD

14 THERMOCOUPLE Seebeck Effect Perbedaan temperatur antara dua konduktor menghasilkan tegangan di mana (kadang2 α 0 digunakan) disebut koefisien Seebeck rata2 pada T1 T T2 σ

15 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

16 Law of intermediate metals

17

18 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, mv menghasilkan C and menghasilkan C. Interpolasi linier menghasilkan temperatur C untuk 9.1 mv.

19

20

21 Contoh: Sebuah termokopel besi-konstantan dihubungkan ke sebuah potensiometer Di mana temperatur terminalnya adalah 25 0 C. The potentiometer reading is 3.59 mv. Berapakah temperatur di ujung pengukuran? Solusi : Tegangan termokopel untuk 25 0 C dari tabel adalah E 25o C=1.277 mv Tegangan termokopel berdasarkan temperatur referensi 0 0 C adalah E T = =4.867 mv Dari tabel diperoleh temperatur C

22 Untuk pekerjaan di laboratorium, temperatur referensi biasanya dipaksa menjadi 0 0 C menggunakan ice bath

23 KALIBRASI TEMPERATUR

24 END OF LECTURE