Rangkaian
Sensor Suhu RTD PT100
1.pengetian
Sensor adalahelemen yang menghasilkansinyal yang
berhubungandengankuantitas yang diamatiatauakandiukur. Memberikantanggapanterhadapfenomenafisika,
ataukimiadenganbesaranbesaranfisik yang akandiukurataudiamatidenganmenghasilkan
output suatusinyal.
Transducer
Transducer
Secarasederhanadapatdidefinisikansebagaialatyangmengubahsuatuenergikedalambentukenergi lain yang
digunakandalamsuatusistem, terutamasistemkendali.
RTD
Resistance Temperature Detector (RTD)
ataudikenaldenganDetektorTemperaturTahananadalahsebuahalat yang
digunakanuntukmenentukannilaiataubesaransuatutemperatur/suhudenganmenggunakanelemensensitifdarikawatplatina,
tembaga, ataunikelmurni, yang memberikannilaitahanan yang
terbatasuntukmasing-masingtemperatur di dalamkisaransuhunya
.
Resistance Temperature Detector merupakantransduseraktif, karenadapatmengubahnilaitahanankawatakibatperubahansuhu.Prinsipkerjadari
RTD
adalahmemberikanperubahanresistansiyangsebandingdenganperubahansuhu.Tegangankeluarannyadapatdiperolehdenganmengalirkanaruskonstanmelalui RTD
Rangkaian Sensor Suhu RTD PT100
PT100 terbuat dari logam platinum. Oleh karenanya namanya diawali dengan ‘PT’. Disebut PT100 karena sensor ini dikalibrasi pada suhu 0°C pada nilai resistansi 100 ohm. Ada juga PT1000 yang dikalibrasi pada nilai resistansi 1000 ohm pada suhu 0°C.
Gambar rangkaian:
2. perinsip kerja
Prinsipkerjaelemenresistansididasarkanpadaperubahanhambatansebuahkonduktorketikaterjadiperubahantemperatur.Utamanya
RTD digunakanuntukaplikasi yang memerlukanakurasi yang tinggi, range
temperature yang sempitdanrespon yang linier.
Ada 2 tipekonstruksielemenRTD :
1.
Wire Wound
Wire wound RTD terdiridarisebuahlilitan coil yang
dikelilingiolehisolasilistrik (biasanyakacaataukeramik)
dandiproteksdiproteksiolehperisai stainless steel.
Penggunaannyaterbatasuntuktemperatur yang tidakterlalutinggikarenaakanterjadiregangan
(strain) yang berbedaantara coil danisolasipadatemperaturtinggi.
2. Thin Film
Thin Film RTD memilikiukuran yang
sangatkecildandibuatdenganteknik yang samasepertipembuatankomponenelektronik di
IC (Integrated Circuit) menggunakantekniklapisan tipis (thin layer). Lapisan
tipis dari sensor yang merupakankonduktor (umumnyadigunakan platinum)
diletakkanpadasebuahsubstratkeramikkemudiandirekatkanuntukmembentukjalurhambatan.Lapisan
tipis inikemudiandisegeldenganmenggunakanlapisan material kaca.RTD
tipeinimurah, ukuran yang kecil, danmemilikirespon yang cepat,
namunkurangstabil.–
3.Material Sensor
Material yang digunakansebagai sensor padaumumnyaadalahPlatinum yang di disainmemilikihambatan100 ohm pada 0oC, dikenaldengannama ,Pt-100. Material sensor lainnyasepertitembaga (Cu) danNikel (Ni) yang
memilikihambatan 10, 40, 100, dan 120 ohm
jugadigunakanpadaaplikasikhusustertentu.
RTD Tembagamemilikiakurasi yang
lebihrendahpadanilaihambatanrendahdibandingkandengan RTD Platinum.Ketika RTD
tembagadigunakan, kebutuhanakanakurasiharusdipertimbangkan.
Kurvakarakteristikmasing-masing material
menggambarkanhubunganantaraperubahansuhudenganperubahanhambatanpada material
RTD tersebut.
Kinerjaelemenhambatandidasarkanpadaprinsipbahwahambatanlistriksebuahkonduktorberubahketikaterjadiperubahan
temperature danbesarnyaperubahanini per 1 Temperatur.Koefisien temperature yang
paling umumadalah 0.00385 Ω/Ω/oC, sesuaidengan IEC 60751.
Koefisieniniharusdipilihdandicocokkandengan instrument temperatur
yang dihubungkanke RTD
untukmenghindariketidakakuratanpengukurantemperatur.
Grafik di bawahmenggambarkankurvakarakteristikmasing-masingtipe
RTD.Range, hambatan, kelebihan, sertakekuranganmasing-masingtipe RTD
dijabarkanpadatabel di bawah.
4.Konstruksi RTD
Konstruksiumum
RTD terdiridarielemen RTD yang diletakkanpadabagianujung, dikelilingi material
mineral insulated dandilindungiolehperisailogam (metallic sheath).
KoneksiKabel
Elemen RTD umumnyadiletakkan di suaturangkaianjembatan Wheatstone
sehinggaperubahan
hambatanelemen RTD
dapatdideteksiolehrangkaianelektronikdenganterjadinyaperubahan
teganganpada output rangkaianjembatanwheatstonetersebut.
Berdasarkanjumlahkoneksikabel yang digunakanuntukmenghubungkanelemen
RTD dengan
rangkaianjembatanwheatstoneini, koneksikabel RTD dibagimenjadi 3
tipe :
2-Wire
RTD tipe 2-Wire merupakankoneksi yang paling sederhana,
hanyaterdiridari 2 kabel, namunhanyadapatdigunakanjika total
hambatankabelrendahdibandingkanperubahanhambatandari RTD. RTD
tipeinirentanterhadapkesalahanakibatefek temperature lingkungan yang
dihasilkanolehkabelekstensi.
RTD tipeinimemilikiakurasi yang burukdanharusdiinstaldalamjarak
yang sangatdekat (< 100 m) dengan transmitter untukmeminimalisirkesalahanakibathambatankabelekstensi.
3-Wire
Tipeinimerupakantipe yang paling seringdigunakan, praktis,
dancukupakuratuntukaplikasi
industri. Pada RTD 3-wire
initerdapatkompensasiperubahanhambatankabelekstensikarena
perubahan temperature lingkungandanpanjangkabel.
Akurasi RTD tipeinilebihbaikdibandingkan RTD tipe 2-Wire
karenaadatambahan 1 kabel yang
berfungsisebagaihambatankompensasiuntukmengurangikesalahanpengukuranakibatkabelekstensi.
RTD tipeinidapatdiinstalpadajarak yang lebihjauh (< 600 m)
dengan transmitter Dari pada RTD 2-wire.
4-Wire
4-Wire merupakan RTD yang paling mahal, namunmemilikiakurasi yang
paling baikdiantara RTD
lainnya.Kabelkeempatberfungsimenambahkompensasikabelekstensisehinggaanghasilkanakurasi
yang lebihtinggi.
ToleransiKalibrasi
Toleransikalibrasi RTD adalahpenyimpanganmaksimum yang
diperbolehkandari standard kurvakarakteristik RTD.Data
toleransiinidisediakanoleh vendor /
manufacturer.Toleransikalibrasiiniakanberubahketika RTD
digunakandanperubahannyatergantungpadatemperatur, waktupenggunaan,
dankondisilingkungan. Perubahaninitidakdapatdiprediksidenganakurat.Ada 2
kelastoleransiuntuk RTD, yaknikelasA (special), dankelas B (standard). Range
toleransi yang didefinisikandapatdilihatpadagrafik di bawahini.
Untuksementarabahasansayacukupsampaidisini, insya Allah pada
posting selanjutnyaakansayajelaskantentang sensor thermocouple
besertaconfigurasi mounting untuk RTD dan thermocouple,
caraterminasinyadankonstruksi sensor temperature danaplikasinya.
Diagram blok temperatur
Kelebihan dari RTD
Adalah dibuat dari kawat tahanan korosi, kawat tersebut dililitkan di pada
bahan keramik isolator. Bahan kawat yang digunakan antara lain:
1. Platina
2. Emas
3. Perak
4. Nikel
5. Tembaga
Bahan terbaik yang digunakan adalah bahan platina karna
dapat digunkan menyensor suhu sampai 1500 *C. Tembaga dapat digunakan untuk
sensor suhu yang lebih rendah dan lebih murah, tetapi tembaga mudah teserang
korosi.
Kelbihan RTD dari termokopel adalah:
1. Tidak diperlukan suhu referensi
2. Sensitiviasnya cukup tinggi yaitu dapa dilakukan dengan cara memper panjang
kawt yang digunakan dan meperbesr tegangan
3. Tegang out put yang dihasilkan 500x lebih besar dari termokopel
4. Dapat digunakan kawat penghantar yang lebih panjang karna noise tidak jadi
masalah
5. Tegangan keluar yang tinggi maka bagian elektronik pengolahan sinyal
menjadi sederhana dan murah
MAKALAH
SENSOR DAN TRANDUSER
DI SUSUN
Oleh :
Nama: RAMDHANI (11210013)
HERNO DARSONO (11210030)
ZULIANSYAH ISMAIL (11210025)
PRODI S1-TEKNIK
ELEKTRO
FAKULTAS
SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS
RESPATI YOGYAKARTA
2012
Tidak ada komentar:
Posting Komentar