pengukuran temperatur
TRANSCRIPT
![Page 1: Pengukuran Temperatur](https://reader033.vdokumen.com/reader033/viewer/2022052218/558a3e99d8b42a0a788b46c1/html5/thumbnails/1.jpg)
Pengukuran Temperatur
Muhammad Arman
![Page 2: Pengukuran Temperatur](https://reader033.vdokumen.com/reader033/viewer/2022052218/558a3e99d8b42a0a788b46c1/html5/thumbnails/2.jpg)
Pentingnya temperatur
Setelah waktu, temperatur adalah besaran fisik kedua yang sering diukur.
![Page 3: Pengukuran Temperatur](https://reader033.vdokumen.com/reader033/viewer/2022052218/558a3e99d8b42a0a788b46c1/html5/thumbnails/3.jpg)
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.
![Page 4: Pengukuran Temperatur](https://reader033.vdokumen.com/reader033/viewer/2022052218/558a3e99d8b42a0a788b46c1/html5/thumbnails/4.jpg)
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.
![Page 5: Pengukuran Temperatur](https://reader033.vdokumen.com/reader033/viewer/2022052218/558a3e99d8b42a0a788b46c1/html5/thumbnails/5.jpg)
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
![Page 6: Pengukuran Temperatur](https://reader033.vdokumen.com/reader033/viewer/2022052218/558a3e99d8b42a0a788b46c1/html5/thumbnails/6.jpg)
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).
![Page 7: Pengukuran Temperatur](https://reader033.vdokumen.com/reader033/viewer/2022052218/558a3e99d8b42a0a788b46c1/html5/thumbnails/7.jpg)
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.
![Page 8: Pengukuran Temperatur](https://reader033.vdokumen.com/reader033/viewer/2022052218/558a3e99d8b42a0a788b46c1/html5/thumbnails/8.jpg)
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.
![Page 9: Pengukuran Temperatur](https://reader033.vdokumen.com/reader033/viewer/2022052218/558a3e99d8b42a0a788b46c1/html5/thumbnails/9.jpg)
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
![Page 10: Pengukuran Temperatur](https://reader033.vdokumen.com/reader033/viewer/2022052218/558a3e99d8b42a0a788b46c1/html5/thumbnails/10.jpg)
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).
![Page 11: Pengukuran Temperatur](https://reader033.vdokumen.com/reader033/viewer/2022052218/558a3e99d8b42a0a788b46c1/html5/thumbnails/11.jpg)
RTD
• Terbuat dari metal konduktor (platinum)
• Memiliki koefisien hambatan positif
• Banyak dikenal sebagai PT-100 atau PTC (positive temperature coefficient)
![Page 12: Pengukuran Temperatur](https://reader033.vdokumen.com/reader033/viewer/2022052218/558a3e99d8b42a0a788b46c1/html5/thumbnails/12.jpg)
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)
![Page 13: Pengukuran Temperatur](https://reader033.vdokumen.com/reader033/viewer/2022052218/558a3e99d8b42a0a788b46c1/html5/thumbnails/13.jpg)
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)
![Page 14: Pengukuran Temperatur](https://reader033.vdokumen.com/reader033/viewer/2022052218/558a3e99d8b42a0a788b46c1/html5/thumbnails/14.jpg)
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
![Page 15: Pengukuran Temperatur](https://reader033.vdokumen.com/reader033/viewer/2022052218/558a3e99d8b42a0a788b46c1/html5/thumbnails/15.jpg)
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
![Page 16: Pengukuran Temperatur](https://reader033.vdokumen.com/reader033/viewer/2022052218/558a3e99d8b42a0a788b46c1/html5/thumbnails/16.jpg)
RTD
• Response time yang lambat
• Sensitif terhadap getaran• Harus memperhatikan
“pemanasan sendiri”, self heating, jika arus supply terlalu besar akan menimbulkan pemanasan = I2R joule.
• Arus supply sebaiknya dijaga konstan sekitar 1 mA.
![Page 17: Pengukuran Temperatur](https://reader033.vdokumen.com/reader033/viewer/2022052218/558a3e99d8b42a0a788b46c1/html5/thumbnails/17.jpg)
Thermistor
• Terbuat dari bahan semikonduktor
• Memiliki koefisien hambatan negatif
![Page 18: Pengukuran Temperatur](https://reader033.vdokumen.com/reader033/viewer/2022052218/558a3e99d8b42a0a788b46c1/html5/thumbnails/18.jpg)
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
![Page 19: Pengukuran Temperatur](https://reader033.vdokumen.com/reader033/viewer/2022052218/558a3e99d8b42a0a788b46c1/html5/thumbnails/19.jpg)
Gra
fik
Per
band
inga
n R
TD
VS
T
herm
isto
r
![Page 20: Pengukuran Temperatur](https://reader033.vdokumen.com/reader033/viewer/2022052218/558a3e99d8b42a0a788b46c1/html5/thumbnails/20.jpg)
Hubungan temperatur dan hambatan pada thermistor
= Nilai hambatan pada temperatur Referensi T
R Roe
1
T 1
To
Ro o
T = Temperatur yang terukur
= Koefisien hambatan
R = Nilai hambatan pada temperatur T
dimana
![Page 21: Pengukuran Temperatur](https://reader033.vdokumen.com/reader033/viewer/2022052218/558a3e99d8b42a0a788b46c1/html5/thumbnails/21.jpg)
Thermocouple
• Jika dua metal berbeda digabungkan pada salah satu ujung kemudian dipanaskan, pada kedua ujung yang lain akan timbul tegangan (Efek Seebek, tahun 1821)
![Page 22: Pengukuran Temperatur](https://reader033.vdokumen.com/reader033/viewer/2022052218/558a3e99d8b42a0a788b46c1/html5/thumbnails/22.jpg)
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)
![Page 23: Pengukuran Temperatur](https://reader033.vdokumen.com/reader033/viewer/2022052218/558a3e99d8b42a0a788b46c1/html5/thumbnails/23.jpg)
Reference Temperature
• Ice bath (kotak es)
Ambient Temp. = 24 °C
+-Voltmeter
iron
constantan-10 °C
ice bath
Cu
Cu
?
![Page 24: Pengukuran Temperatur](https://reader033.vdokumen.com/reader033/viewer/2022052218/558a3e99d8b42a0a788b46c1/html5/thumbnails/24.jpg)
Reference Temperature
• Electronically Controlled References– sebuah rangkaian elektronik yang mensimulasi “ice bath”
V1
B
Cu
Cu B
A
+ --- + +
+-
AT1
Thermistor or ICTemperature Reference VR
![Page 25: Pengukuran Temperatur](https://reader033.vdokumen.com/reader033/viewer/2022052218/558a3e99d8b42a0a788b46c1/html5/thumbnails/25.jpg)
Reference Temperature
• Compensated Reference Temperature Systems– Adanya temperatur sensor untuk mengetahui temperature lingkungan sekitar
dan mengkompensasikannya dalam pembacaan thermocouple.
LM 335
+15v
Vout
![Page 26: Pengukuran Temperatur](https://reader033.vdokumen.com/reader033/viewer/2022052218/558a3e99d8b42a0a788b46c1/html5/thumbnails/26.jpg)
Reference Temperature
• Zone boxes– Kotak yang terisolasi termal pada temperatur tertentu yang
menjamin temperatur yang seragam sepanjang waktu pengukuran.
![Page 27: Pengukuran Temperatur](https://reader033.vdokumen.com/reader033/viewer/2022052218/558a3e99d8b42a0a788b46c1/html5/thumbnails/27.jpg)
Pemilihan Termocouple
• Range temperature
• Akurasi (s/d 0,5 % OR, atau 1 °C)
• Ketahanan terhadapa bahan kimia
• Ketahananan terhadap vibrasi
• Dimensi, untuk pemasangan
• Maintenance
![Page 28: Pengukuran Temperatur](https://reader033.vdokumen.com/reader033/viewer/2022052218/558a3e99d8b42a0a788b46c1/html5/thumbnails/28.jpg)
Grafik Tegangan
![Page 29: Pengukuran Temperatur](https://reader033.vdokumen.com/reader033/viewer/2022052218/558a3e99d8b42a0a788b46c1/html5/thumbnails/29.jpg)
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
![Page 30: Pengukuran Temperatur](https://reader033.vdokumen.com/reader033/viewer/2022052218/558a3e99d8b42a0a788b46c1/html5/thumbnails/30.jpg)
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
![Page 31: Pengukuran Temperatur](https://reader033.vdokumen.com/reader033/viewer/2022052218/558a3e99d8b42a0a788b46c1/html5/thumbnails/31.jpg)
Tabel Perbandingan
![Page 32: Pengukuran Temperatur](https://reader033.vdokumen.com/reader033/viewer/2022052218/558a3e99d8b42a0a788b46c1/html5/thumbnails/32.jpg)
Beberapa kesalahan dalam pengukuran temperatur
• Konduksi
• Konveksi
• Radiasi
• Response Time
• Noise
• Masalah Grounding dan hubung singkat.
![Page 33: Pengukuran Temperatur](https://reader033.vdokumen.com/reader033/viewer/2022052218/558a3e99d8b42a0a788b46c1/html5/thumbnails/33.jpg)
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.
![Page 34: Pengukuran Temperatur](https://reader033.vdokumen.com/reader033/viewer/2022052218/558a3e99d8b42a0a788b46c1/html5/thumbnails/34.jpg)
Alat kalibrasi
Ice Bath Reference Block
![Page 35: Pengukuran Temperatur](https://reader033.vdokumen.com/reader033/viewer/2022052218/558a3e99d8b42a0a788b46c1/html5/thumbnails/35.jpg)
The End