Pengukuran Temperatur

20,356 views

Published on

Published in: Education, Business, Technology
33 Comments
27 Likes
Statistics
Notes
No Downloads
Views
Total views
20,356
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
753
Actions
Shares
0
Downloads
615
Comments
33
Likes
27
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Pengukuran Temperatur

  1. 1. Pengukuran Temperatur Muhammad Arman
  2. 2. Pentingnya temperatur <ul><li>Setelah waktu, temperatur adalah besaran fisik kedua yang sering diukur. </li></ul>
  3. 3. Prinsip Pengukuran Temperatur <ul><li>Perubahan dimensi fisik </li></ul><ul><ul><li>Bimetal </li></ul></ul><ul><ul><li>Termometer gelas </li></ul></ul><ul><li>Perubahan hambatan listrik </li></ul><ul><ul><li>RTD </li></ul></ul><ul><ul><li>Thermistor </li></ul></ul><ul><li>Pembangkitan tegangan (thermoelectric) </li></ul><ul><ul><li>Thermocouple </li></ul></ul><ul><li>Perubahan Emisi radiasi termal </li></ul><ul><ul><li>Infrared pyrometer </li></ul></ul><ul><li>Perubahan fasa </li></ul><ul><ul><li>Quartz Crystal Thermometry. </li></ul></ul>
  4. 4. Termometer bimetal <ul><li>Terbuat dari dua metal yang memiliki koefisien muai panas yang berbeda yang ditempelkan satu dengan lainnya. </li></ul><ul><li>Jika terkena panas salah satu metal tersebut akan memuai lebih panjang dari metal yang lain. </li></ul><ul><li>Jika salah satu ujung dibuat tetap metal tersebut akan melengkung. </li></ul>
  5. 5. Termometer bimetal <ul><li>Dapat dibuat dalam bentuk lilitan, piringan (disk), spiral. </li></ul><ul><li>Biasa digunakan sebagai pengontrol (thermostat) </li></ul><ul><li>Range : -65 – 430 °C </li></ul><ul><li>Akurasi : ± 0.5 to 12°C </li></ul><ul><li>Keunggulan : </li></ul><ul><ul><li>Biaya rendah </li></ul></ul><ul><ul><li>Hampir tidak memerlukan perawatan </li></ul></ul><ul><ul><li>Stabil </li></ul></ul>
  6. 6. Termometer Gelas <ul><li>Pengukuran temperatur dengan memanfaatkan pemuaian cairan dalam tabung kapiler </li></ul><ul><li>Cairan Merkuri : </li></ul><ul><ul><li>Range = -37 - 320 °C , Akurasi ± 0.3 °C </li></ul></ul><ul><li>Cairan Alkohol : </li></ul><ul><ul><li>Range = -75 to 120 °C , Akurasi ± 0.6°C </li></ul></ul><ul><li>Kelebihan : harga murah </li></ul><ul><li>Kelemahan : tidak dapat dipakai untuk pembacaan jarak jauh (remote reading). </li></ul>
  7. 7. Termometer gelas <ul><li>Pemuaian juga berlangsung pada “gelas” tidak saja pada sensing bulb . </li></ul><ul><li>Semua bagian dari termometer gelas juga “sensitif” terhadap perubahan temperatur. </li></ul><ul><li>Untuk keperluan kalibrasi, perlu diperhatikan kedalaman sensing bulb terhadap sumber panas dan isolasi pada bagian termometer gelas yang lainnya. </li></ul>
  8. 8. Fluid Expansion Thermometer <ul><li>Fluida yang terisi dalam bulb dihubungkan dengan alat sejenis “bourdon tube” melalui pipa kapiler. Jika fluida terkena panas dan memuai akan menaikkan tekanan. </li></ul><ul><ul><li>Hubungan antara temperatur dengan tekanan. </li></ul></ul><ul><ul><li>Akurasi dan range tergantung pada jenis fluida. </li></ul></ul>
  9. 9. Kelebihan/kekurangan <ul><ul><li>Biaya rendah </li></ul></ul><ul><ul><li>Stabil </li></ul></ul><ul><ul><li>Banyak digunakan dalam aplikasi industri </li></ul></ul><ul><ul><li>Memungkinkan untuk pembacaan jarak jauh </li></ul></ul><ul><ul><li>Respon transien ditentukan oleh ukuran bulb dan panjang pipa kapilernya </li></ul></ul>
  10. 10. RTD <ul><li>Resistance Temperature Detector/Devices. </li></ul><ul><li>Berja berdasarkan prinsip perubahan hambatan listrik jika temperatur berubah. </li></ul><ul><li>Jika temperatur naik, nilai hambatan listrik juga naik (hampir secara linier). </li></ul>
  11. 11. RTD <ul><li>Terbuat dari metal konduktor (platinum) </li></ul><ul><li>Memiliki koefisien hambatan positif </li></ul><ul><li>Banyak dikenal sebagai PT-100 atau PTC (positive temperature coefficient) </li></ul>
  12. 12. RTD <ul><li>Beberapa bahan yang digunakan untuk RTD: </li></ul><ul><ul><li>Platinum (harga tingi, sangat linear, umum digunakan) </li></ul></ul><ul><ul><li>Tungsten (sangat linear) </li></ul></ul><ul><ul><li>Copper (untuk range temperatur yang rendah) </li></ul></ul><ul><ul><li>Nickle (temperatur rendah, murah, nonlinear) </li></ul></ul><ul><ul><li>Nickle alloys (temperatur rendah, murah) </li></ul></ul>
  13. 13. Hubungan temperatur dan hambatan <ul><li>Pendekatan linier untuk RTD adalah: </li></ul><ul><ul><li>Rt = Ro (1 +  T) </li></ul></ul><ul><ul><li>Dimana : </li></ul></ul><ul><ul><li>Rt = Hambatan pada temperatur T (  </li></ul></ul><ul><ul><li>Ro = Hambatan pada temperatur 0 °C (  </li></ul></ul><ul><ul><li> Koefisien hambatan (  °C) </li></ul></ul>
  14. 14. RTD <ul><li>Nilai Hambatan yang rendah </li></ul><ul><ul><li>Umumnya 100  samapi 1000  </li></ul></ul><ul><li>Range (-200 °C - 850 °C) </li></ul><ul><li>Sensitivitas yang tinggi (dibanding dengan thermocouple) </li></ul><ul><li>Akurasi tinggi (±0.0006 °C - 0.1°C) </li></ul><ul><li>Stabilitas dan repeatabilitas yang tinggi </li></ul><ul><ul><li>Low drift (0.0025 °C/year) </li></ul></ul><ul><ul><li>Industrial models drift < 0.1 °C/year </li></ul></ul>
  15. 15. RTD <ul><li>Lead wire: </li></ul><ul><ul><li>2 Wire untuk pemasangan standar </li></ul></ul><ul><ul><li>3 Wire untuk akurasi yang lebih baik </li></ul></ul><ul><ul><li>4 Wire, 1 pasang kabel untuk supply arus dan 1 pasang kabel untuk pengukuran tegangannya </li></ul></ul>
  16. 16. RTD <ul><li>Response time yang lambat </li></ul><ul><li>Sensitif terhadap getaran </li></ul><ul><li>Harus memperhatikan “pemanasan sendiri”, self heating , jika arus supply terlalu besar akan menimbulkan pemanasan = I 2 R joule. </li></ul><ul><li>Arus supply sebaiknya dijaga konstan sekitar 1 mA. </li></ul>
  17. 17. Thermistor <ul><li>Terbuat dari bahan semikonduktor </li></ul><ul><li>Memiliki koefisien hambatan negatif </li></ul>
  18. 18. Thermistor <ul><li>Nilai hambatan yang tinggi 1 k  - 100 k  </li></ul><ul><ul><li>Menghilangkan pengaruh ‘lead resistance” pada RTD </li></ul></ul><ul><li>Sangat tidak linear </li></ul><ul><li>Ukuran fisik yang kecil </li></ul><ul><ul><li>response time yang lebic cepat </li></ul></ul><ul><li>Harga yang lebih murah dari RTD </li></ul><ul><li>Sangat sensitif and resolusi tinggi </li></ul><ul><ul><li>Samapi 1000 kali lebih sensitif dari RTD </li></ul></ul><ul><li>Tidak sensitif terhadap vibrasi </li></ul>
  19. 19. Grafik Perbandingan RTD VS Thermistor
  20. 20. Hubungan temperatur dan hambatan pada thermistor = Nilai hambatan pada temperatur Referensi T R  R o e  1 T  1 T o        R o o T = Temperatur yang terukur  = Koefisien hambatan R = Nilai hambatan pada temperatur T dimana
  21. 21. Thermocouple <ul><li>Jika dua metal berbeda digabungkan pada salah satu ujung kemudian dipanaskan, pada kedua ujung yang lain akan timbul tegangan (Efek Seebek, tahun 1821) </li></ul>
  22. 22. Thermocouple <ul><li>Hot Junction dan cold Juction </li></ul><ul><li>Tegangan yang terjadi, tergantung dari jenis material A dan B, dan beda temperatur antara hot junction dan cold junction (reference temperature) </li></ul>
  23. 23. Reference Temperature <ul><li>Ice bath (kotak es) </li></ul>
  24. 24. Reference Temperature <ul><li>Electronically Controlled References </li></ul><ul><ul><li>sebuah rangkaian elektronik yang mensimulasi “ice bath” </li></ul></ul>V 1 B Cu Cu B A + - - - + + + - A T 1 Thermistor or IC Temperature Reference V R
  25. 25. Reference Temperature <ul><li>Compensated Reference Temperature Systems </li></ul><ul><ul><li>Adanya temperatur sensor untuk mengetahui temperature lingkungan sekitar dan mengkompensasikannya dalam pembacaan thermocouple. </li></ul></ul>V out LM 335 +15v
  26. 26. Reference Temperature <ul><li>Zone boxes </li></ul><ul><ul><li>Kotak yang terisolasi termal pada temperatur tertentu yang menjamin temperatur yang seragam sepanjang waktu pengukuran. </li></ul></ul>
  27. 27. Pemilihan Termocouple <ul><li>Range temperature </li></ul><ul><li>Akurasi (s/d 0,5 % OR, atau 1 °C) </li></ul><ul><li>Ketahanan terhadapa bahan kimia </li></ul><ul><li>Ketahananan terhadap vibrasi </li></ul><ul><li>Dimensi, untuk pemasangan </li></ul><ul><li>Maintenance </li></ul>
  28. 28. Grafik Tegangan
  29. 29. Tipe-tipe Thermocouple <ul><li>Cooper-Constantan (Tipe T) </li></ul><ul><ul><li>Cooper (+), Contantan (-). </li></ul></ul><ul><ul><li>Sampai 400 °C </li></ul></ul><ul><ul><li>Baik juga untuk temperature rendah </li></ul></ul><ul><li>Iron-Constantan (tipe J) </li></ul><ul><ul><li>Iron (+), Contantan (-). </li></ul></ul><ul><ul><li>Sampai 870 °C </li></ul></ul><ul><li>Chromel-Alumel (Type K) </li></ul><ul><ul><li>Chromel (+), Contantan (-). </li></ul></ul><ul><ul><li>Sampai 1260 °C </li></ul></ul><ul><ul><li>Relatif linier </li></ul></ul><ul><ul><li>Paling banyak dipakai </li></ul></ul>
  30. 30. Jenis Probe Thermocouple <ul><li>Ungrounded </li></ul><ul><ul><li>Junction tidak pada permukaan </li></ul></ul><ul><ul><li>Response time lama </li></ul></ul><ul><li>Grounded </li></ul><ul><ul><li>Junction pada permukaan cover </li></ul></ul><ul><ul><li>Response time cepat </li></ul></ul><ul><li>Exposed </li></ul><ul><ul><li>Junction diluar cover </li></ul></ul><ul><ul><li>Response time lebih cepat </li></ul></ul><ul><ul><li>Untuk yang lingkungan yang tidak korosif </li></ul></ul>
  31. 31. Tabel Perbandingan
  32. 32. Beberapa kesalahan dalam pengukuran temperatur <ul><li>Konduksi </li></ul><ul><li>Konveksi </li></ul><ul><li>Radiasi </li></ul><ul><li>Response Time </li></ul><ul><li>Noise </li></ul><ul><li>Masalah Grounding dan hubung singkat. </li></ul>
  33. 33. Infrared Pyrometer <ul><li>Non contact </li></ul><ul><li>Membandingkan intensitas cahaya dari suatu permuka dengan intensitas referensi . </li></ul><ul><li>Aplikasi: Industri baja, Facility maintenance, engine manufacture, food safety, asphalt, HVAC, medical etc. </li></ul>
  34. 34. Alat kalibrasi Ice Bath Reference Block
  35. 35. The End

×