Dokumen ini menjelaskan berbagai metode pengukuran temperatur seperti termometer bimetal, gelas, RTD, thermistor, dan thermocouple, serta karakteristik dan kelebihan masing-masing. Setiap metode memiliki rentang, akurasi, dan aplikasi yang berbeda dalam industri. Informasi juga mencakup tantangan dalam pengukuran temperatur dan teknologi terbaru untuk meningkatkan akurasi dan respons.

1. Pengukuran Temperatur Muhammad Arman

2. Pentingnya temperatur Setelah waktu, temperatur adalah besaran fisik kedua yang sering diukur.

3. Prinsip Pengukuran Temperatur Perubahan dimensi fisik Bimetal Termometer gelas Perubahan hambatan listrik RTD Thermistor Pembangkitan tegangan (thermoelectric) Thermocouple Perubahan Emisi radiasi termal Infrared pyrometer Perubahan fasa Quartz Crystal Thermometry.

4. Termometer bimetal Terbuat dari dua metal yang memiliki koefisien muai panas yang berbeda yang ditempelkan satu dengan lainnya. Jika terkena panas salah satu metal tersebut akan memuai lebih panjang dari metal yang lain. Jika salah satu ujung dibuat tetap metal tersebut akan melengkung.

5. Termometer bimetal Dapat dibuat dalam bentuk lilitan, piringan (disk), spiral. Biasa digunakan sebagai pengontrol (thermostat) Range : -65 – 430 °C Akurasi : ± 0.5 to 12°C Keunggulan : Biaya rendah Hampir tidak memerlukan perawatan Stabil

6. Termometer Gelas Pengukuran temperatur dengan memanfaatkan pemuaian cairan dalam tabung kapiler Cairan Merkuri : Range = -37 - 320 °C , Akurasi ± 0.3 °C Cairan Alkohol : Range = -75 to 120 °C , Akurasi ± 0.6°C Kelebihan : harga murah Kelemahan : tidak dapat dipakai untuk pembacaan jarak jauh (remote reading).

7. Termometer gelas Pemuaian juga berlangsung pada “gelas” tidak saja pada sensing bulb . Semua bagian dari termometer gelas juga “sensitif” terhadap perubahan temperatur. Untuk keperluan kalibrasi, perlu diperhatikan kedalaman sensing bulb terhadap sumber panas dan isolasi pada bagian termometer gelas yang lainnya.

8. Fluid Expansion Thermometer Fluida yang terisi dalam bulb dihubungkan dengan alat sejenis “bourdon tube” melalui pipa kapiler. Jika fluida terkena panas dan memuai akan menaikkan tekanan. Hubungan antara temperatur dengan tekanan. Akurasi dan range tergantung pada jenis fluida.

9. Kelebihan/kekurangan Biaya rendah Stabil Banyak digunakan dalam aplikasi industri Memungkinkan untuk pembacaan jarak jauh Respon transien ditentukan oleh ukuran bulb dan panjang pipa kapilernya

10. RTD Resistance Temperature Detector/Devices. Berja berdasarkan prinsip perubahan hambatan listrik jika temperatur berubah. Jika temperatur naik, nilai hambatan listrik juga naik (hampir secara linier).

11. RTD Terbuat dari metal konduktor (platinum) Memiliki koefisien hambatan positif Banyak dikenal sebagai PT-100 atau PTC (positive temperature coefficient)

12. RTD Beberapa bahan yang digunakan untuk RTD: Platinum (harga tingi, sangat linear, umum digunakan) Tungsten (sangat linear) Copper (untuk range temperatur yang rendah) Nickle (temperatur rendah, murah, nonlinear) Nickle alloys (temperatur rendah, murah)

13. Hubungan temperatur dan hambatan Pendekatan linier untuk RTD adalah: Rt = Ro (1 +  T) Dimana : Rt = Hambatan pada temperatur T (  Ro = Hambatan pada temperatur 0 °C (   Koefisien hambatan (  °C)

14. RTD Nilai Hambatan yang rendah Umumnya 100  samapi 1000  Range (-200 °C - 850 °C) Sensitivitas yang tinggi (dibanding dengan thermocouple) Akurasi tinggi (±0.0006 °C - 0.1°C) Stabilitas dan repeatabilitas yang tinggi Low drift (0.0025 °C/year) Industrial models drift < 0.1 °C/year

15. RTD Lead wire: 2 Wire untuk pemasangan standar 3 Wire untuk akurasi yang lebih baik 4 Wire, 1 pasang kabel untuk supply arus dan 1 pasang kabel untuk pengukuran tegangannya

16. RTD Response time yang lambat Sensitif terhadap getaran Harus memperhatikan “pemanasan sendiri”, self heating , jika arus supply terlalu besar akan menimbulkan pemanasan = I 2 R joule. Arus supply sebaiknya dijaga konstan sekitar 1 mA.

17. Thermistor Terbuat dari bahan semikonduktor Memiliki koefisien hambatan negatif

18. Thermistor Nilai hambatan yang tinggi 1 k  - 100 k  Menghilangkan pengaruh ‘lead resistance” pada RTD Sangat tidak linear Ukuran fisik yang kecil response time yang lebic cepat Harga yang lebih murah dari RTD Sangat sensitif and resolusi tinggi Samapi 1000 kali lebih sensitif dari RTD Tidak sensitif terhadap vibrasi

19. Grafik Perbandingan RTD VS Thermistor

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. Thermocouple Jika dua metal berbeda digabungkan pada salah satu ujung kemudian dipanaskan, pada kedua ujung yang lain akan timbul tegangan (Efek Seebek, tahun 1821)

22. Thermocouple Hot Junction dan cold Juction Tegangan yang terjadi, tergantung dari jenis material A dan B, dan beda temperatur antara hot junction dan cold junction (reference temperature)

23. Reference Temperature Ice bath (kotak es)

24. Reference Temperature Electronically Controlled References sebuah rangkaian elektronik yang mensimulasi “ice bath” V 1 B Cu Cu B A + - - - + + + - A T 1 Thermistor or IC Temperature Reference V R

25. Reference Temperature Compensated Reference Temperature Systems Adanya temperatur sensor untuk mengetahui temperature lingkungan sekitar dan mengkompensasikannya dalam pembacaan thermocouple. V out LM 335 +15v

26. Reference Temperature Zone boxes Kotak yang terisolasi termal pada temperatur tertentu yang menjamin temperatur yang seragam sepanjang waktu pengukuran.

27. Pemilihan Termocouple Range temperature Akurasi (s/d 0,5 % OR, atau 1 °C) Ketahanan terhadapa bahan kimia Ketahananan terhadap vibrasi Dimensi, untuk pemasangan Maintenance

28. Grafik Tegangan

29. Tipe-tipe Thermocouple Cooper-Constantan (Tipe T) Cooper (+), Contantan (-). Sampai 400 °C Baik juga untuk temperature rendah Iron-Constantan (tipe J) Iron (+), Contantan (-). Sampai 870 °C Chromel-Alumel (Type K) Chromel (+), Contantan (-). Sampai 1260 °C Relatif linier Paling banyak dipakai

30. Jenis Probe Thermocouple Ungrounded Junction tidak pada permukaan Response time lama Grounded Junction pada permukaan cover Response time cepat Exposed Junction diluar cover Response time lebih cepat Untuk yang lingkungan yang tidak korosif

31. Tabel Perbandingan

32. Beberapa kesalahan dalam pengukuran temperatur Konduksi Konveksi Radiasi Response Time Noise Masalah Grounding dan hubung singkat.

33. Infrared Pyrometer Non contact Membandingkan intensitas cahaya dari suatu permuka dengan intensitas referensi . Aplikasi: Industri baja, Facility maintenance, engine manufacture, food safety, asphalt, HVAC, medical etc.

34. Alat kalibrasi Ice Bath Reference Block

35. The End