TERMOMETER TAHANAN PLATINA Termometer Tahanan Platina Industri I

TERMOMETER TAHANAN PLATINA

Termometer Tahanan Platina Industri I. Pendahuluan T ermometer Tahanan atau Resistance Temperature Detector (RTD): termometer yang bekerja berdasarkan pada perubahan tahanan yang terjadi pada sensor termometer karena pengaruh suhu media yang diukur.

Termometer Tahanan memiliki keuntungan: v Lebih teliti & stabil daripada termokopel v Rentang ukur suhu lebih sempit daripada termokopel v Lebih kuat dan rentang suhu lebih lebar daripada termistor Kawat termometer Tahanan yang terbaik adalah kawat platina, karena: v Memiliki repeatability dan kestabilan yg sangat baik v Tahan terhadap koreksi dan perngaruh bahan 2 kimia v Mudah diperoleh dalam bentuk yg murni

Jenis Termometer Tahanan Platina(TTP) : A. Media/benda ukur : q Jenis kedalaman q Jenis permukaan B. Ketelitian : q Kelas standar (Pt-25, Pt-2, 5) q Kelas standar industri (Pt-100) q Kelas industri

2. Konstruksi TTP tersusun dari: o Sensor suhu (kawat platina) o Dudukan sensor o Selubung o Kawat sambungan Bentuk sensor TTP: o Kawat platina yg dililitkan sensor TTP: mika, aluminium, fused silika o Konstruksinya dapat menjamin sensor TTP dapat memuai dan menyusut dgn bebas

c. Selubung o Dapat menjadi sumber pencemaran pada sensor platina o Logam (stainless steel, inconel): utk suhu s. d 250°C o Non logam (alumina, kuarsa): utk suhu s. d 962°C d. Kawat sambungan o Dapat menjadi sumber kesalahan pengukuran o Berupa tembaga diselubungi kaca/perak : utk suhu s. d 250°C o Berupa nickel alloy atau platinum-coated nickel : utk suhu tinggi

3. Pengukuran Tahanan TTP Alat ukur yg dipakai dapat berbentuk: ü Potensiometer ü Rangkaian Jembatan ü Sistem Elektronik Potensiometer dan rangkaian jembatan biasanya digunakan untuk TTP yg memiliki ketelitian tinggi dan outputnya berupa nilai tahanan

Sistem Elektronik dan TTP membentuk termometer yg portabel dengan output berupa nilai suhu (°F atau °C) TTP Objek Ukur Alat Ukur Tahanan

Konfigurasi kawat sambungan TTP: a. Sistem 2 kawat: - ada pengaruh kawat sambungan - digunakan bila jarak antara TTP dgn alat ukur tahanan adalah pendek b. Sistem 3 kawat: - tdk ada pengaruh kawat sambungan - digunakan bila jarak antara TTP dgn alat ukur tahanan cukup jauh - cocok utk industri c. Sistem 4 kawat - tdk ada pengaruh kawat sambungan - lebih teliti dari sistem 3 kawat - TTP kelas standar

Pengukuran Suhu dengan TTP Pengukuran suhu : Ø Kontak termal yg baik antara termometer dgn benda yg diukur Ø Pencatatan data pengukuran dilakukan pada saat sudah terjadi setimbang termal Ø Untuk satu titik pengukuran, dilakukan pengukuran beberapa kali Ø Perhitungan ketidakpastian pengukuran Sumber ketidakpastian Pengukuran dgn TTP : Ø Pengukuran berulang Ø Regresi, iterasi, interpolasi Ø Sertifikasi kalibrasi alat atau spesifikasi teknis Ø Alat ukur tahanan Ø Tabel konversi

TTP dengan output tahanan ü menggunakan pers. Callendar-van Dussen ü menggunakan Tabel Referensi (IEC Proposed 1993) ü menggunakan Metode NML-CSIRO Australia (ITS-90) a. Persamaan Callendar-van Dussen W(t) =1 + At + Bt² + C(t – 100)³ dimana : W(t) = R(t) = rasio tahanan R(t) = tahanan TTP terhadap suhu t°C R(0°C) = tahanan TTP pada suhu 0°C t = suhu benda yang diukur, °C A, B, C = konstanta TTP yg diperoleh dgn kalibrasi

Nilai tipikal konstanta : A= , B= C= Konversi W(t) ke-t secara iterasi : dimana : tn = nilai suhu t pada itertasi ke-n tn-1 = nilai suhu pada iterasi ke n-1 Iterasi dihentikan bila │ tn - tn-1 │ = 0

Contoh : Diketahui suatu TTP dgn data hasil kalibrasi sbb: A= B= R= Ketidakpastian ± 0. 05°C dgn tingkat kepercayaan 95% dan faktor cakupan k = 2, Selanjutnya TTP tsb digunakan mengukur suhu suatu benda dan diperoleh nilai tahanan TTP sebagai berikut : n R(t)n, ohm 1 260, 75 2 260, 73 3 260, 76 4 260, 75 5 260, 74 Bila jembatan yg digunakan memiliki ketidakpastian ± 0. 01°C (t. k =95%, k = 2) berapakah suhu benda tsb beserta ketidakpastiannya

Pengukuran Suhu dengan TTP… b. Tabel Referensi (IEC Proposed 1993) Tabel konversi R(t) – t, yang diturunkan berdasarkan pada persamaan Callendar – van Dussen dan telah disesuaikan dengan skala suhu yang terbaru

Metode NML-CSIRO Australia (Pendekatan ITS-90) Rentang -40 - 250°C: t = a[W(t)-1] + b[W(t)-1]² + c[W(t)-1]³ Rentang 0 - 420°C: t = a[W(t)-1]+b[W(t)-1]²+c[W(t)-1]³+d[W(t)-1] Dimana ; W(t) = rasio tahanan= R(t)/R(0°C) a, b, c, d = konstanta TTP yg diperoleh dengan kalibrasi

Contoh: Diketahui suatu TTP dikalibrasi pada rentang 0 – 200°C dgn hasil sbb: n R(0°C) = 99, 999 ohm 1 A = 255, 3039224°C b = 11, 32018138°C 2 C = -0, 68227451°C 3 Ketidakpastian U 95 = ± 0, 04°C, k=2, 0. 4 Rt(n) 160, 5 160, 4 160, 6 160, 5 160, 6 TTP tsb digunakan mengukur suatu suhu benda t 5 dan diperoleh R(t) seperti ditunjukkan pada tabel. Bila dimisalkan rangkaian jembatan memiliki ketidakpastian ± 0, 001°C, maka berapakah nilai t beserta ketidakpasiannya (t. k. = 95%)

B. TTP dgn output berupa suhu (Termometer Digital) Contoh : Diketahui suatu termometer digital dgn spesifikasi : - sensor platina - resolusi temperatur indicator : 0, 1°C - ketidakpastian pada k. t. 95% dan k = 2 adalah ± 0, 3°C mengukur suhu benda t Pengukuran dilaksanakan sebanyak 5 kali dgn hasil sbb: n tn, °C 1 125, 6 2 125, 6 Tentukan t beserta nilai ketidakpastian 3 125, 7 pada t. k 95% 4 125, 6 5 125, 7

Konstanta-konstanta pada persamaan empirik TTP dapat diperoleh melalui proses kalibrasi, yaitu dgn cara membandingkan TTP tersebut dengan suatu termometer tahanan platina standar (TTPS) TTPS Saklar Pemilih Bridge

TTP dengan output tahanan Nilai tahanan TTP dan TTPS yg diperoleh dari pengukuran (kalibrasi) dapat diolah menjadi persamaan empirik TTP dgn menggunakan persamaan Callendar-van Dussen atau metode NML-CSIRO (Pendekatan ITS-90 a. Persamaan Callendar van Dussen Misalkan untuk rentang 0 - 420°C : R(t) = R(0°C)[1+A. t+B. t²] Konstanta A dan B dapat dihitung sbb: A= at/ao, B=a 2/ao Dimana : t 1 = suhu penunjukkan standar R 1 = tahanan yang ditujukkan alat

b. Metode NML Misalkan untuk rentang -40 - 250°C : T = a. [W(t)-1] + b. [W(t)-1]² + c[W(t)-1]³ dimana : T = suhu termometer standar, hasil konversi Rttps(t) W(t) = R(t)/R(0°C) R(t) = tahanan termometer yg dikalibrasi pada suhu t R(0°C) = tahanan termometer yg dikalibrasi pada suhu 0°C Dari kumpulan pasangan data (t 1, W(t 1)-1), dgn polinominal curve fitting, dicari suatu polinominal orde 3 antara t dan W(t) sehingga diperoleh nilai a, b dan c.

B. TTP dgn output suhu (Termometer Digital) 1. Sensor ü Callendar van Dussen ü NML 2. Temperatur Indicator ü Simulasi (Temperature Calibrator) 3. Sensor + Temperatur Indicator ü Comparison ü Temperatur Calibrator

TERIMA KASIH