materi v termometer tahanan platina

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:
 Lebih teliti & stabil daripada termokopel
 Rentang ukur suhu lebih sempit daripada termokopel
 Lebih kuat dan rentang suhu lebih lebar daripada
termistor
Kawat termometer Tahanan yang terbaik adalah
kawat platina, karena:
 Memiliki repeatability dan kestabilan yg sangat baik
 Tahan terhadap koreksi dan perngaruh bahan2 kimia
 Mudah diperoleh dalam bentuk yg murni
Jenis Termometer Tahanan Platina(TTP) :
A. Media/benda ukur :

Jenis kedalaman

Jenis permukaan
B. Ketelitian :

Kelas standar (Pt-25, Pt-2,5)

Kelas standar industri (Pt-100)

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:
 Potensiometer
 Rangkaian Jembatan
 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 :
 Kontak termal yg baik antara termometer dgn benda yg
diukur
 Pencatatan data pengukuran dilakukan pada saat sudah
terjadi setimbang termal
 Untuk satu titik pengukuran, dilakukan pengukuran
beberapa kali
 Perhitungan ketidakpastian pengukuran
Sumber ketidakpastian Pengukuran dgn TTP :
 Pengukuran berulang
 Regresi, iterasi, interpolasi
 Sertifikasi kalibrasi alat atau spesifikasi teknis
 Alat ukur tahanan
 Tabel konversi
TTP dengan output tahanan

menggunakan pers. Callendar-van Dussen

menggunakan Tabel Referensi (IEC Proposed 1993)

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 = 3.908x103 / 0 C , B = 5.8 x107 / 0 C 2
C =  4.27 x1012 / 0 C 4
Konversi W(t) ke-t secara iterasi :
W (t )  1
tn 
2
A  Bt n1  Ctn1 .(tn1  100)
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 = 4 x103 / 0 C B =  6 x107 / 0 C 2 R= 100ohm
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 U95 = ±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)
TTP
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:
2


N
t
t


i
i
 a0 


2
3
a   
ti  ti  ti 

 1


2
3
4

 a2 


 ti  ti  ti 

A= at/ao, B=a2/ao
Dimana : t1 = suhu penunjukkan standar
R1 = tahanan yang ditujukkan alat
1
 R1



 Ri t i 


2

 Ri t i 

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 (t1, W(t1)-1), dgn
polinominal curve fitting, dicari suatu polinominal orde3 antara t dan W(t) sehingga diperoleh nilai a,b dan c.
B. TTP dgn output suhu (Termometer Digital)
1. Sensor

Callendar van Dussen

NML
2. Temperatur Indicator

Simulasi (Temperature Calibrator)
3. Sensor + Temperatur Indicator

Comparison

Temperatur Calibrator
TERIMA KASIH