pelatihan temperature controller

SMART TRAINING / JL.PUMA RAYA B5 NO.28 CIKARANG BARU - JABABEKA

Omron / Siemens S7 200 / Allen Bradley / Telemecanique / Mitsubishi / Danfoss / etc 1

Pelatihan

Pengaturan Suhu

1. Sensor Suhu

Ada 4 jenis sensor yang sering dipakai dalam pengaturan suhu, diantaraya ;

a. Thermocouple

Thermocouple terbuat dari dua jenis metal yang berbeda yang menghasilkan tegangan yang berkorelasi

dengan perbedaan temperatur. Themodcouple sudah banyak dipakai sebbagai sensor suhu untuk

pengukuran dan kontrol dan dapat juga digunakan untuk mengkonversi pada menjadi power listrik.

Thermocouple tergolong abrnag yang cukup murah dan mengukur range temperature yang cukup luas.

Hambatan terbesarnya hanyalah akurasi dari pengukurannya, system error dibawah 1 derajat kelvin

sangat susah dicapai.

Perbedaan tempeature adalah diantara 1 sampai dengan 70 microvolts per degree Celsius

(µV/°C) untuk standard metal combinations.

a.1 Type- Type Themocouples

Kombinasi tertentu dari bahan alloys menjadi sangat popular dalam industri, pemilihan kombinasi ini

didasari oleh harga, ketersediaan barang, melting point, stability dan output.

Type K

Type K (chromel–alumel) adalah jenis yang papling umum dipakai dengan sensitivity mendekati

41 µV/°C, dengan ranhge yang variatif mulai -200 °C sampai +1350 °C range.

Type E

Type E (chromel–constantan) mempunyai output yang tinggi yaitu 68 µV/°C

Type J



Type J (iron–constantan) hanya mempunyai range yang terbatas yaitu (−40 to +750 °C), dengan

sensitivity of about 55 µV/°C.

Type N

Type N (Nicrosil–Nisil) (Nickel-Chromium-Silicon/Nickel-Silicon) ini bis digunakan untuk suhu diatas

1200 °C, karena memiliki stability dan tahan terhadap temperature tinggi dengan sensitivity 39 µV/°C at

900 °C,

Type Platinum B,R, dan S

Types B, R, and S thermocouples menggunakan platinum atau platinum–rhodium alloy dengan

sensitivity 10 µV/°C. Type B, R, and S ini hanya digunakan untuk temperature tinggi karena harganya

yang cukup mahal .

Type B

B thermocouples memakai platinum–rhodium alloy untuk konductornya, dimana satu konductor memiliki

30% rhodium dan yang lain 6% rhodium. Themocouple sangat cocok untuk pemakaian sampai

1800 °C. Type B thermocouples menghasilkan tegangan yang sama untuk suhu diantara 0 °C sampai

42 °C, ini tidak baik untuk pemakaian di bawah 50°C.

R

Type R thermocouples menggunakan platinum–rhodium alloy yang terdiri 13% rhodium dan yag lain

memalkain pure platinum Type R thermocouples bisa digunakan sampai 1600 °C.

S

Type S thermocouples dibuat dengan memakain 90% Platinum dan 10% Rhodium ( "+" wire) dan kabel

kedua memakai 100% platinum ("-" wire). Type S bisa digunakan samapi suhu 1600 °C.

Type T

Type T (copper–constantan) thermocouples dapat digunakan untuk suhu −200 sampai 350 °C. Type T

thermocouples mempunyai sensitivity 43 µV/°C.



Type C

Type C (tungsten 5% rhenium – tungsten 26% rhenium) thermocouples baik digunakan untuk range suhu

0 °C to 2320 °C range. Ini sangat baik unttuk vacuum furnaces pada suhu extra tinggi .

Type M

Type M thermocouples memakai nickel alloy for each wire. positive wire mengandung 18%

molybdenum sementara yang negative wire 0.8% cobalt. Thermocouples digunakan untuk vacuum

furnaces , dan dapat digunakan sampai suhu 1400°

a.2 Thermocouple comparison

Tabael dibawah ini menunjukan beberapa perbedaan dari type-type themocouple,

Type Temperature range

°C (continuous)

Temperature range

°C (short term)

Tolerance class

one (°C)

Tolerance class

two (°C) IEC Color code BS Color code

ANSI Color

code

K 0 to +1100 −180 to +1300

±1.5 between −40 °C and

375 °C

±0.004×T between 375 °C

and 1000 °C


333 °C

±0.0075×T between 333

°C and 1200 °C

J 0 to +700 −180 to +800


375 °C

±0.004×T between 375 °C

and 750 °C


333 °C

±0.0075×T between 333

°C and 750 °C

N 0 to +1100 −270 to +1300


375 °C

±0.004×T between 375 °C

and 1000 °C


333 °C

±0.0075×T between 333

°C and 1200 °C

R 0 to +1600 −50 to +1700

±1.0 between 0 °C and

1100 °C

±[1 + 0.003×(T − 1100)]

between 1100 °C and

1600 °C


600 °C

±0.0025×T between 600

°C and 1600 °C

Not defined.



Type Temperature range

°C (continuous)

Temperature range

°C (short term)

Tolerance class

one (°C)

Tolerance class

two (°C) IEC Color code BS Color code

ANSI Color

code

S 0 to 1600 −50 to +1750


1100 °C

±[1 + 0.003×(T − 1100)]

between 1100 °C and

1600 °C


600 °C

±0.0025×T between 600

°C and 1600 °C

Not defined.

B +200 to +1700 0 to +1820 Not Available ±0.0025×T between 600

°C and 1700 °C

No standard use

copper wire

No standard use

copper wire Not defined.

T −185 to +300 −250 to +400


125 °C

±0.004×T between 125 °C

and 350 °C


133 °C

±0.0075×T between 133

°C and 350 °C

E 0 to +800 −40 to +900

±1.5 between −40

°C and 375 °C

±0.004×T between

375 °C and 800 °C

±2.5 between −40

°C and 333 °C

±0.0075×T between

333 °C and 900 °C

Chromel/AuFe −272 to +300 n/a Reproducibility 0.2% of the voltage; each

sensor needs individual calibration.

b. RTD ( Resistance Temperature Detector

b.1 Pt100, Pt500 dan Pt1000 Sensor ?

Itu adalah semua type dari RTD (Resistance Temperature Detector) sensornya dibuat dari platinum. The

Pt100 sensor mempunyai resistance 100 ohms pada 0°C . The Pt500 sensor mempunyai resistance of

500 ohms pada 0°C , dan Pt1000 mempunayi 1000 ohms resistance pada 0°C. kadangkala disbeut

sebagai PRT (Platinum Resistance Thermometer) atau RTD probes

b.2 Akurasi Pt 100 ?

International Standard IEC 751:1983 menyebutkan toleransi untuk standard industrial platinum

resistance thermometer sensors. Ada dua macam toleransi yaitu untuk Pt100 probes: Class A,

dengan toleransi ±0.15°C at 0°C; dan Class B, dengan toleransi ±0.3°C at 0°C



Ada beberapa kategory dari jenis RTD yang dipakai pada umumnya, diantaranya ;

• Carbon resistors. , ii sangat reliable pada low temperature.

• Film thermometers mempunyai lapisan platinum , lapisan sangat tipis, keuntungan

jenis ini sangat murah dan sangat cepat responnya.

•

•

• Wire-wound thermometers da[at memebrikan acurasi lebih baikl, coil yang dililitkan

memberikan kompromi terhadap stabilitas mechanical

•

•

• Coil Elements telah menggantikan wire wound elemen di industri. Jenis ini

memberikan ruang pada coil untuk expand secara bebas pada saat over temperature.

•



b.3 Kapan Memilih RTD atau thermocouples

Ada dua sensor yang paling umum untuk dipakai di industri , tetapi kapan memilih RTD atau

thermocouple. Ada beberapa faktor yang da[at dilihat diantaranya: - Temperature, time, size, dan

persyaratan akurasi .

• Berapa range suhu yang akan diukur ?, jika suhu diantara -200 sampai 500 °C (-328 sampai

932 °F), maka RTD lebih baik karena Thermocouples hanya memiliki range -180 sampai

dengan 2,320 °C (-292 to 4,208 °F),

• Bagaimana dengan respon yang diinginkan ? jika respon yang diiinginkna sangat cepat dalam

hitungan second (misal 2.5 sampai 10 second) maka thermocouple pilihan terbaik

• Berapa besar ukuran sensor ? RTD Standard diamter adalah 3.175 to 6.35 mm (0.1250 to

0.2500 in) semenstara thermocouples bisa lebih rendah dari 1.6 mm (0.063 in).

• Bagaimana dengan persyaratan akurasi ? Jika process hanya mengingnikan toleransi

2 °C atau lebih besar maka thermcouple cocok,jika process menginginkan kurang dari

2 °C maka RTD menjadi pilihan yang lebih baik

Values for various popular resistance thermometers

Temperature

in °C

Pt100

in Ω

Pt1000

in Ω

PTC

in Ω

NTC

in Ω

NTC

in Ω

NTC

in Ω

NTC

in Ω

NTC

in Ω

Typ: 404 Typ: 501 Typ: 201 Typ: 101 Typ: 102 Typ: 103 Typ: 104 Typ: 105

−50 80,31 803,1 1032

−45 82,29 822,9 1084

−40 84,27 842,7 1135 50475

−35 86,25 862,5 1191 36405

−30 88,22 882,2 1246 26550

−25 90,19 901,9 1306 26083 19560

−20 92,16 921,6 1366 19414 14560

−15 94,12 941,2 1430 14596 10943

−10 96,09 960,9 1493 11066 8299

−5 98,04 980,4 1561 31389 8466

0 100,00 1000,0 1628 23868 6536

5 101,95 1019,5 1700 18299 5078



c. Thermistor

Thermistors berbeda dengan resistance temperature detectors (RTD) yang mana pada thermistor

secara umum menggunakan ceramic atau polymer, sementara RTDs menggunakan pure metals.

10 103,90 1039,0 1771 14130 3986

15 105,85 1058,5 1847 10998

20 107,79 1077,9 1922 8618

25 109,73 1097,3 2000 6800 15000

30 111,67 1116,7 2080 5401 11933

35 113,61 1136,1 2162 4317 9522

40 115,54 1155,4 2244 3471 7657

45 117,47 1174,7 2330 6194

50 119,40 1194,0 2415 5039

55 121,32 1213,2 2505 4299 27475

60 123,24 1232,4 2595 3756 22590

65 125,16 1251,6 2689 18668

70 127,07 1270,7 2782 15052

75 128,98 1289,8 2880 12932

80 130,89 1308,9 2977 10837

85 132,80 1328,0 3079 9121

90 134,70 1347,0 3180 7708

95 136,60 1366,0 3285 6539

100 138,50 1385,0 3390

105 140,39 1403,9

110 142,29 1422,9

150 157,31 1573,1

200 175,84 1758,4



Respon temperature juga berbeda RTDs berguna untuk range yang cukup besar semetara themistor

hanya pada kisaran −90 °C sampai 130 °C

c.1 Jenis Themistor

Thermistor symbol

Thermistors dapat dibedakan dalam dua jenis yaitu positive temperature coefficient (PTC) thermistor,

atau posistor. Jika resistance berkurang pada saat pertambahan temperature disebut negative

temperature coefficient (NTC) thermistor.

.

[

c.2 Aplikasi Thermistor

• NTC thermistors digunakan sebagai resistance thermometers pada pengukuran suhu yang

rendah

• NTC thermistors biasa digunakan pada alplikasi automotive. Seperti moniot coolant , atau suhu

di dalam / diluar mesin .

• Thermistors juga dapat digunakan sebagai digital thermostats dan untuk memonitor temeprature

battery pack pda saat pengisian .

c. IC Sensor

Sensor suhu yang terdapat dipasaran ada berbagai jenis. NTC (Negative Temperature Coeficient )

dan PTC (Positive Temperature Coeficient) adalah sensor suhu yang mengkonversi besaran suhu

menjadi suatu nilai hambatan / resistansi. Namun penulis hanya akan membahas sensor suhu yang telah

terintegrasi yaitu IC LM 335, yang mengubah temperature menjadi tegangan dengan skala sebesar

10mV/ derajat Celcius. IC LM 335 dapat beroperasi dari temperature -40 C s/d 100 C



2. Jenis Pengaturan Suhu .

Pengaturan suhu digunakan untuk proses pengontrolan suhu dengan cermat tanpa melibatkan operator,

dengan memakai sensor sebagai pembanding atara suhu yang diinginkan dengan suhu yang tercapai di

lapangan.

Ada 2jenis control suhu yang perlu diketahui diantaranya :

a. Kontrol ON/OFF

Pada control jenis ini, output akan menyala pada saat suhu actual dibawah suhu yang

diinginkan.



b. Kontrol PID (Proportional, Integral (reset) dan derivative (laju)

Referensi :

http://www.omega.co.uk/prodinfo/pt100.html

http://en.wikipedia.org/wiki/Resistance_thermometer

http://en.wikipedia.org/wiki/Thermistor

Electronik Industri / Frank D Petruzella / Penerbit Andi Jogjakarta



Latihan 1

Pengontrolan Suhu dengan Kontrol ON / OFF

1. Buatlah rangkaian seperti berikut :

2. Set system menjadi control ON / OFF

3. Set SV pada suhu 45 derajat

4. Lihat apa yang terjadi pada saat relai / output

a. suhu < 45°C

b. suhu = 45°C

c. suhu > 45°C



Latihan 2

Pengontrolan Suhu dengan Kontrol PID


2. Set system menjadi control PID

3. Set SV pada suhu 45 derajat

4. Lakukan Auto tune

5. Lihat apa yang terjadi pada saat relai / output

suhu < 35 °C

suhu >35 °C x < 40°C

suhu = 45°C

suhu > 45°C



Latihan 3

Pengontrolan Suhu dengan Kontrol PID dengan Alarm


2. Buatlah set alarm pada -5 or +5

3. Lihat apa yang terjadi pada saat

a. suhu <= 40°C

b. suhu >= 50 °C



Latihan 4

Pengontrolan Suhu dengan Kontrol PID dengan SSR


2. Apakah perbedaan yang dihasilkan oleh SSR dan Relai

3. Manakah yang lebih baik saat kita memakai pengatur suhu dengan Heater dan AC

pelatihan temperature controller

Documents