11

TEMPERATURE SENSORTEMPERATURE SENSOR

22

Tujuan KhususTujuan Khusus

Memahami fungsi sensor temperaturMemahami fungsi sensor temperatur Memahami klasifikasi sensor temperaturMemahami klasifikasi sensor temperatur Memahami prinsip kerja sensor temperaturMemahami prinsip kerja sensor temperatur

33

Definisi TemperatureDefinisi Temperature

• Temperature dari suatu medium atau substansi adalah Temperature dari suatu medium atau substansi adalah fenomena yang menjelaskan tentang derajat fenomena yang menjelaskan tentang derajat kepanasan atau kedinginan medium atau substansi kepanasan atau kedinginan medium atau substansi tsbtsb

44

Skala TemperatureSkala Temperature

Empat skala Empat skala temperature yg berbedatemperature yg berbeda CelciusCelcius KelvinKelvin FahrenheitFahrenheit RankineRankine

Beberapa titik acuan dpt Beberapa titik acuan dpt ditemukan pd substansi ditemukan pd substansi spt air :spt air : Triple point = 0.01Triple point = 0.01ººCC Boiling point = 100Boiling point = 100ººCC

9

There are four different temperature scales

CelsiusKelvinFahrenheitRankine

100 373 212 672

-40 233 -40 420

C K F R

–273 0 –460 0

Some reference points can be found with substances like water:

Triple point = 0.01C

Boiling point = 100C

0 273 32 492

55

Definisi Sensor TemperatureDefinisi Sensor Temperature

Sensor yg mengkonversikan perubahan Sensor yg mengkonversikan perubahan energi termal suatu objek menjadi energi energi termal suatu objek menjadi energi listriklistrik

Energi termal per molekul dari material Energi termal per molekul dari material dinyatakan dalam derajat temperatur dinyatakan dalam derajat temperatur tertentutertentu

66

Tipe-Tipe Sensor TemperatureTipe-Tipe Sensor Temperature

ThermometerThermometer

ThermocoupleThermocouple

RTD (resistance temperature detector)RTD (resistance temperature detector)

ThermistorThermistor

Integrated (semiconductor) Circuit SensorIntegrated (semiconductor) Circuit Sensor

77

Klasifikasi Sensor TemperatureKlasifikasi Sensor Temperature

Non electricNon electric ElectronicElectronic

Liquid-in-GlassLiquid-in-Glass ThermistorThermistor

BimetallicBimetallic RTDRTD

Filled SystemFilled System ThermocouplesThermocouples

88

RTD RTD (Resistance Temperature (Resistance Temperature Detector)Detector)

Bekerja berdasarkan perubahan resistansi logam karena Bekerja berdasarkan perubahan resistansi logam karena perubahan temperatur. Suhu meningkat, Resistansi meningkat. perubahan temperatur. Suhu meningkat, Resistansi meningkat. known as PTC known as PTC

Berbagai logam yg sering digunakan untuk RTDBerbagai logam yg sering digunakan untuk RTD Platina (linier, sangat mahal, umum dipakai)Platina (linier, sangat mahal, umum dipakai) Nikel (range temperatur lebih rendah, lebih murah, Nikel (range temperatur lebih rendah, lebih murah,

nonlinier)nonlinier) Nikel alloys (range temperatur lebih rendah, lebih murah)Nikel alloys (range temperatur lebih rendah, lebih murah) Tembaga (range temperatur lebih rendah)Tembaga (range temperatur lebih rendah)

99

RTDRTD Setiap metal mempunyai koefisien resistansi spesifik Setiap metal mempunyai koefisien resistansi spesifik

yg bervariasi terhadap temperatur dan ditentukan yg bervariasi terhadap temperatur dan ditentukan secara eksperimentalsecara eksperimental

A

LR

R = Resistansi (Ω)A = Luas penampang (m2) = koefisien resistansi (Ω-m)L = panjang kawat metal (m)

1010

Konstruksi RTDKonstruksi RTD

Penghantar yg digulungkan pada suatu form (biasanya koil)Penghantar yg digulungkan pada suatu form (biasanya koil) Dilindungi tabung pelindung (menambah waktu respon)Dilindungi tabung pelindung (menambah waktu respon) Hubungan temperatur dan disipasi :Hubungan temperatur dan disipasi :

T = Kenaikan temperatur karena self heatingT = Kenaikan temperatur karena self heating

P = Disipasi daya pada RTD dalam WP = Disipasi daya pada RTD dalam W

PPD D = Konstanta disipasi RTD dalam W/= Konstanta disipasi RTD dalam W/ººCC

DP

PT

1111

Pengukuran dengan RTDPengukuran dengan RTD

Metode paling sensitif dengan menggunakan jembatan Metode paling sensitif dengan menggunakan jembatan wheatstonewheatstone

1212

RTDRTD

KELEBIHANKELEBIHAN KEKURANGANKEKURANGAN

Resistansi rendah (100Ω – 1000 Resistansi rendah (100Ω – 1000 Ω)Ω)

Waktu respons lebih lambat (0.5 Waktu respons lebih lambat (0.5 sampai 5 detik)sampai 5 detik)

Range lebar (-200Range lebar (-200ºCºC sampai 850 sampai 850 ººC )C )

Sensitive terhadap shock dan Sensitive terhadap shock dan vibrasivibrasi

Akurasi Tinggi (±0.0006Akurasi Tinggi (±0.0006ºC sampai ºC sampai 0.1ºC)0.1ºC)

Disupport dng keramik, glass Disupport dng keramik, glass tubetube

Repeatability & Stabilitas tinggiRepeatability & Stabilitas tinggi Internal/self – heating (joule Internal/self – heating (joule heating = Iheating = I22R)R)

1313

ThermistorThermistor

Thermistor = Thermal ResistorThermistor = Thermal Resistor Sensor temperatur berdasarkan perubahan Sensor temperatur berdasarkan perubahan

resistansi semikonduktor terhadap temperatur resistansi semikonduktor terhadap temperatur

1414

ThermistorThermistor

Umumnya resistansi turun terhadap Umumnya resistansi turun terhadap temperatur (eksponensial, NTC)temperatur (eksponensial, NTC)

Dibuat dari material semikonduktorDibuat dari material semikonduktor

Thermistor

RTD

Thermocouple

1515

Karakteristik Karakteristik ThermistorThermistor

Resistansi tinggi 1 kΩ sampai 100 kΩResistansi tinggi 1 kΩ sampai 100 kΩ Respon waktu cepat, untuk thermistor manik ½ detikRespon waktu cepat, untuk thermistor manik ½ detik Lebih murah daripada RTDLebih murah daripada RTD Sensitivitas sangat tinggi (1000 kali lebih sensitif daripada RTDSensitivitas sangat tinggi (1000 kali lebih sensitif daripada RTD Perubahan resistansi 10% per Perubahan resistansi 10% per ºC. Misal resistansi nominal 10 ºC. Misal resistansi nominal 10

kΩ maka resistansi akan berubah 1 kΩ utk setiap perubahan kΩ maka resistansi akan berubah 1 kΩ utk setiap perubahan temperatur 1 temperatur 1 ºCºC

Tidak sensitif terhadap shock dan vibrasiTidak sensitif terhadap shock dan vibrasi Dilindungi capsul (plastik, teflon/material lembam)Dilindungi capsul (plastik, teflon/material lembam) Memperlambat waktu respon karena kontak termal kurang Memperlambat waktu respon karena kontak termal kurang

baik baik

1616

ThermistorThermistor

Kepekaan yg tinggi thd perubahan temperatur Kepekaan yg tinggi thd perubahan temperatur membuat termistor sangat sesuai untuk pengukuran, membuat termistor sangat sesuai untuk pengukuran, pengontrolan dan kompensasi temperatur secara pengontrolan dan kompensasi temperatur secara presisipresisi

Untuk pengontrolan Untuk pengontrolan perlu mengubah tahanan jd perlu mengubah tahanan jd tegangantegangan

Gb. Rangkaian uji termistor sbg pembagi tegangan

1717

ThermocoupleThermocouple

Pembuatan berdasarkan sifat termal bahan logamPembuatan berdasarkan sifat termal bahan logam Satu ujungnya dipanaskan Satu ujungnya dipanaskan elektron2 dalam logam elektron2 dalam logam

akan bergerak semakin aktif dan akan menempati akan bergerak semakin aktif dan akan menempati ruang yang semakin luas ruang yang semakin luas elektron2 bergerak ke elektron2 bergerak ke arah ujung yang tdk dipanaskanarah ujung yang tdk dipanaskan

1818

Infra Red ThermocoupleInfra Red Thermocouple

Tdk perlu sumber tegangan dan murahTdk perlu sumber tegangan dan murah How do they work?How do they work?

Menerima energi panas dari objek yg mengubah panas Menerima energi panas dari objek yg mengubah panas menjadi potensial listrikmenjadi potensial listrik

Menghasilkan sinyal keluaran milivolt.Menghasilkan sinyal keluaran milivolt.

1919

Infra Red ThermocoupleInfra Red ThermocoupleKelebihan

Dapat mengukur objek yang bergerak, Dapat mengukur objek yang bergerak, berputar atau bergetarberputar atau bergetar

Dapat mengukur temperatur > 1500ºCDapat mengukur temperatur > 1500ºC Tidak merusak atau mengotori permukaan Tidak merusak atau mengotori permukaan

objek yang diukurobjek yang diukur Respon waktu dalam mili detikRespon waktu dalam mili detik

2020

Integrated Circuit Temp. Integrated Circuit Temp. TransducerTransducer

LM 135 LM 135 -55 to 150 C-55 to 150 C MilitaryMilitary LM 225LM 225 -40 to 125 C-40 to 125 C IndustrialIndustrial LM 335LM 335 -40 to 100 C-40 to 100 C ComercialComercial LM 34LM 34 AD 592 and AD 590AD 592 and AD 590

2121

Integrated Circuit Temp. Integrated Circuit Temp. TransducerTransducer

Vz = 2.73 + (10 mV / C ) TVz = 2.73 + (10 mV / C ) T T = Temperature in CT = Temperature in C 400 uA < Iz < 5 mA400 uA < Iz < 5 mA

2222

2323

2424