TEMPERATURE MEASUREMENT 1

Temperatur adalah ukuran panas atau dingin suatu benda. Kulit manusia mampu

merasakan apakah suatu benda panas atau dingin, namun rasa panas atau dingintersebut

relatif terhadap temperature kulit itu sendiri (tidak dapat teramati secara kuantitatif).

Temperature adalah besaran relative, tergantung pada acuan yang digunakan. Berbagai

besaran temperatur menggunakan suatu acuan sebagai harga dasarnya.

Macam Prinsip Alat Pengukur Temperatur

Besaran temperatur tidak diukur secara langsung. Ukuran temperatur selalu

berdasarkan perubahan sifat fisik benda tertentu akibat pengaruh perubahan

temperatur. Berbagai perubah yang digunakan sebagai prinsip dasar suatu

termometer, antara lain :

1. Perubahan dimensi benda, misalnya

a. Termometer cair dalam bulb (termometer air raksa), berdasarkan prinsip

perubahan volume cairan dalam bulb jika dihubungkan dengan medium pada

temperatur tertentu yang ingin diketahui.

b. Termometer bimetal, berdasarkan perbedaan koefisien ekspansi dua buah plat

logam yang direkatkan.

2. Perubahan tegangan listrik, berdasarkan perbedaan sifat termoelektrik dua buah

bahan, misalnya : thermocouple.

3. Perubahan tahanan listrik suatu benda, misalnya : RTD dan Thermistor.

4. Perubahan tekanan cairan dalam bulb, misalnya pressure termometer.

Termometer Air Raksa

Termometer air raksa umumnya menggunakan skala suhu Celsius dan Fahrenhait.

Celsius memakai dua titik penting pada skalanya: suhu saat es mencair dan suhu penguapan

air. Es mencair pada tanda kalibrasi yang sama pada thermometer yaitu pada uap air yang

mendidih. Saat dikeluarkan termometer dari uap air, ketinggian air raksa turun perlahan. Ini

berhubungan dengan kecepatan pendinginan (dan pemuaian kaca tabung). Jadi pegukuran

suhu celsius menggunakan suhu pencairan dan bukan suhu pembekuan. Titik didih Celcius

yaitu 0 °C (212 °F) dan titik beku pada 100 °C (32 °F). Tetapi peneliti lain -Frenchman Jean

Pierre Cristin– mengusulkan versi kebalikan skala celsius dengan titik beku pada 0 °C (32 °F)

dan titik didih pada 100 °C (212 °F). Dia menamakannya Centrigade.

Keunggulan Air Raksa Sebagai Alat Pengukur Suhu

1. Raksa dapat menyerap / mengambil panas dari suhu sesuatu yang diukur.

2. Raksa memiliki sifat yang tidak membasahi medium kaca pada termometer.

3. Raksa dapat dilihat dengan mudah karena warnanya yang mengkilat.

4. Raksa memiliki sifat pemuaian / memuai yang teratur dari temperatur ke temperatur.

5. Raksa memiliki titik beku dan titik didih yang rentangnya jauh, sehingga cocok untuk

mengukur suhu tinggi.

Termistor

Thermistor mempunyai sensitivitas lebih tingThermistor sering digunakan sebagal

sensor suhu, perubahan suhu atau alat pengaman pemanasan Perubahan resistansi yang besar

terhadap perubahan suhu membuat thermistor banyak dipakai sebagai sensor suhu yang

tinggi.

Thermistor dibentuk darl bahan oksida logam ckobalt, tembaga, besi, atau nikel.

Pemilihan bahaberpengaruh terhadap karakteristik thermistor. Dalam dunia industri banyak

digunakan thermistor berbentuk keping, batang, dan butiran. Tipe keping umumnya dipasang

dengan cara dilekatkan langsung pada benda yang diukur panasnya. Hal ini banyak

diterapkan pada pengukuran suhu yang tinggi.

thermistor menggunakan material ceramic semiconductor dimana responya terbalik dengan

temperatur. Sensor thermistor dapat mengukur temperatur dari –40 ~ 150 ± 0.35 °C (-40 ~

302 ± 0.63 °F). Bentuk dari thermistor probe dapat berbentuk bead, washer, disk dan road

seperti diperlihatkan pada gambar 3.33. Resistance operasi dari thermistor adalah dalam

range k Ohm, walaupun aktual resistance terbentang dalam M Ohm hingga Ohm

Jenis – Jenis Termistor

1. Termistor yang mempunyai koefisien negatif, yang disebut NTC (Negative

Temperature Coefisient) NTC merupakan termistor yang mempunyai koefisient

negatif. Dimana bahannya terbuat dari logam oksida yaitu dari serbuk yang halus

kemudian dikompress dan disinter pada temperatur yang tinggi. Kebanyakan pada

material penyusun termistor biasa mengandung unsur – unsur seperti Mn2 O3,

NiO,CO2,. Oksida-oksida ini sebenarnya mempunyai resistansi yang sangat tinggi,

tetapi dapat diubah menjadi bahan semikonduktor dengan menambahkan beberapa

unsur lain yang mempunyai valensi yang berbeda disebut dengan doping dan

pengaruh dari resistansinya dipengaruhi perubahan temperatur yang diberikan.

Thermistor logam oksida digunakan dalam daerah 200K sampai 700K. Untuk

digunakan pada temperatur yang sangat tinggi, thermistor dibuat dari Al2O3 BeO

MgO.

2. Temistor yang mempunyai koefisien positif yang disebut PTC (Positive Temperature

Coefisient) PTC merupakan termistor dengan koefisien yang positif. Termistor PTC

memiliki perbedaan dengan NTC antara lain:Koefisien temperatur dari thermistor

PTC bernilai positif hanya dalam interfal temperatur tertentu, sehingga diluar

interval tersebut akan bernilai nol atau negative. Harga mutlak dan koefisien

temperatur dari termistor PTC jauh lebih besar dari pada termistor NTC.

Kelebihan dan Kekurangan Termistor

Kelebihan

Accuracy tinggi ; ~±0.02 °C (±0.36°F). Lebih baik dari pada RTD dan lebih baik lagi

dari pada thermocouples.

Sensitivity tinggi ; ~10. Lebih baik dari pada RTD dan lebih baik lagi dari pada

thermocouples. Sebagai hasilnya, kesalahan akibat kabel yang panjang dan self-

heating adalah tidak berarti. Response time lebih pendek dari RTD, hamper sama

dengan thermocouple.Stabilitas dan repeatability cukup baik.

Ukuran lebih kecil dibanding thermocouple

Kekurangan

Range temperature terbatas -100 ~ 150 °C (-148 ~ 302 °F).

Hubungan Resistance - Temperature ; nonlinear, tidak sama dengan RTD dimana

mempunyai suatu hubungan yang sangat linier.

Termometer Tahanan Platina

Tahanan (resistance) dari suatu material metal akan berubah terhadap perubahan

temperaturnya. Hal ini merupakan suatu dasar metoda deteksi temperature. Bahan yang

digunakan untuk sensor ini dibagi menjadi dua macam yaitu bahan konduktor (logam) dan

bahan semikonduktor. Bahan konduktor ditemukan terlebih dahulu dan disebut “Resistance-

Termometer” sekarang disebut “Resistance Temperature Detector (RTD)”. Jenis

semikonduktor muncul lebih akhir dan diberi nama “thermistor”. Hubungan Resistance (R)

dengan Temperature (T) adalah sangat berperan didalam Resistance Temperature Detector

(RTD). Hubungan R-T dari beberapa bahan-bahan RTD digambarkan sebagai berikut dimana

y-axis adalah Resistance yang dinormalisir terhadap Resistance pada 0 °C (32 °F) dan x axis

adalah temperature.

Kelebihan dan Kekurangan Termometer Tahanan Platina

Kelebihan

Stabil dan akurat.

Linearity lebih baik dari pada thermocouples.

Signal-to-noise ratio : tinggi

Kekurangan

Biaya pengadaan awal : tinggi (lebih mahal)

Self heating.

Membutuhkan sumber arus listrik.

Response time tidak cukup cepat untuk beberapa aplikasi.

Termometer Tekanan Uap (Filled System Thermometer)

Jika bulb dipanaskan atau didinginkan, maka fluida didalamnya mengembang atau

berkontraksi, sehingga bourdon tube bergerak. Perpindahan bourdon tube menggerakan

pointer untuk membaca suhu. Cairan pengisi bulb: mercury, ethyl alcohol, xylene, toluene.

Koefisien ekspasi xylene adalah 6 kali mercury.

Gambar Termometer Tekanan Uap