didaktik 4 sensor temperatur

TEMPERATURE SENSOR
1
Tujuan Khusus
 Memahami fungsi sensor temperatur
 Memahami klasifikasi sensor temperatur
 Memahami prinsip kerja sensor temperatur
2
Definisi Temperature
• Temperature dari suatu medium atau substansi adalah
fenomena yang menjelaskan tentang derajat kepanasan atau
kedinginan medium atau substansi tsb
3
Skala Temperature
There are four different temperature scales
 Empat skala temperature yg
Celsius
berbeda
Kelvin




Fahrenheit
Celcius
Rankine
Kelvin
Fahrenheit
Rankine
C
K
F
R
100
373
212
672
0
273
32
492
-40
233
-40
420
–273
0
–460
0
 Beberapa titik acuan dpt
Some reference points can be
ditemukan
pd substances
substansi spt
found with
like water:
air :
Triple point
= 0.01C
 Triple Boiling
point =point
0.01ºC=
 Boiling point = 100ºC
100C
9
4
Definisi Sensor Temperature
 Sensor yg mengkonversikan perubahan energi
termal suatu objek menjadi energi listrik
 Energi termal per molekul dari material
dinyatakan dalam derajat temperatur tertentu
5
Tipe-Tipe Sensor Temperature
 Thermometer
 Thermocouple
 RTD (resistance temperature detector)
 Thermistor
 Integrated (semiconductor) Circuit Sensor
6
Klasifikasi Sensor Temperature
Non electric
Electronic
Liquid-in-Glass
Thermistor
Bimetallic
RTD
Filled System
Thermocouples
7
RTD (Resistance Temperature Detector)
 Bekerja berdasarkan perubahan resistansi logam karena perubahan
temperatur. Suhu meningkat, Resistansi meningkat.  known as PTC
 Berbagai logam yg sering digunakan untuk RTD
 Platina (linier, sangat mahal, umum dipakai)
 Nikel (range temperatur lebih rendah, lebih murah, nonlinier)
 Nikel alloys (range temperatur lebih rendah, lebih murah)
 Tembaga (range temperatur lebih rendah)
8
RTD
 Setiap metal mempunyai koefisien resistansi spesifik yg
bervariasi terhadap temperatur dan ditentukan secara
eksperimental
L
R
A
R = Resistansi (Ω)
A = Luas penampang (m2)
 = koefisien resistansi (Ω-m)
L = panjang kawat metal (m)
9
Konstruksi RTD
 Penghantar yg digulungkan pada suatu form (biasanya koil)
 Dilindungi tabung pelindung (menambah waktu respon)
 Hubungan temperatur dan disipasi :
T 
P
PD
T = Kenaikan temperatur karena self heating
P = Disipasi daya pada RTD dalam W
PD = Konstanta disipasi RTD dalam W/ºC
10
Pengukuran dengan RTD
 Metode paling sensitif dengan menggunakan jembatan
wheatstone
11
RTD
KELEBIHAN
KEKURANGAN
Resistansi rendah (100Ω – 1000 Ω)
Waktu respons lebih lambat (0.5
sampai 5 detik)
Range lebar (-200ºC sampai 850 ºC )
Sensitive terhadap shock dan vibrasi
Akurasi Tinggi (±0.0006ºC sampai
0.1ºC)
Disupport dng keramik, glass tube
Repeatability & Stabilitas tinggi
Internal/self – heating (joule heating =
I2R)
12
Thermistor
 Thermistor = Thermal Resistor
 Sensor temperatur berdasarkan perubahan resistansi
semikonduktor terhadap temperatur
13
Thermistor
 Umumnya resistansi turun terhadap
(eksponensial, NTC)
 Dibuat dari material semikonduktor
temperatur
14
Karakteristik
Thermistor
Resistansi tinggi 1 kΩ sampai 100 kΩ
Respon waktu cepat, untuk thermistor manik ½ detik
Lebih murah daripada RTD
Sensitivitas sangat tinggi (1000 kali lebih sensitif daripada RTD
Perubahan resistansi 10% per ºC. Misal resistansi nominal 10 kΩ
maka resistansi akan berubah 1 kΩ utk setiap perubahan temperatur
1 ºC
 Tidak sensitif terhadap shock dan vibrasi
 Dilindungi capsul (plastik, teflon/material lembam)
 Memperlambat waktu respon karena kontak termal kurang baik





15
Thermistor
 Kepekaan yg tinggi thd perubahan temperatur  membuat
termistor sangat sesuai untuk pengukuran, pengontrolan dan
kompensasi temperatur secara presisi
 Untuk pengontrolan  perlu mengubah tahanan jd tegangan
Gb. Rangkaian uji termistor
sbg pembagi tegangan
16
Thermocouple
 Pembuatan berdasarkan sifat termal bahan logam
 Satu ujungnya dipanaskan  elektron2 dalam logam akan
bergerak semakin aktif dan akan menempati ruang yang
semakin luas  elektron2 bergerak ke arah ujung yang tdk
dipanaskan
17
Infra Red Thermocouple
 Tdk perlu sumber tegangan dan murah
 How do they work?
 Menerima energi panas dari objek yg mengubah panas menjadi
potensial listrik
 Menghasilkan sinyal keluaran milivolt.
18
Infra Red Thermocouple
Kelebihan
 Dapat mengukur objek yang bergerak, berputar
atau bergetar
 Dapat mengukur temperatur > 1500ºC
 Tidak merusak atau mengotori permukaan objek
yang diukur
 Respon waktu dalam mili detik
19
Integrated Circuit Temp.
Transducer





LM 135
-55 to 150 C
LM 225
-40 to 125 C
LM 335
-40 to 100 C
LM 34
AD 592 and AD 590
Military
Industrial
Comercial
20
Integrated Circuit Temp.
Transducer
 Vz = 2.73 + (10 mV / C ) T
 T = Temperature in C
 400 uA < Iz < 5 mA
21
22
23
24