7/25/2019 11. popong_hal133-145.docx

1/14

Popong, Gatot, Hari, Karakterisasi Thermocouple, Hal 133-145Jurnal ELTEK, ol 1! "omor #1, $pril !#14 %&&" 1'(3-4#!4

133133

KARAKTERISASI THERMOCOUPLE

DENGAN MENGGUNAKAN PERANGKAT

LUNAK MATLAB SIMULINK

Popong Effendrik1 G!"o" #oe$i!n"o

% H!ri S&'ip"o

(

A)*"r!k

Dalam penggunaan sensor, sebuah aplikasi harus berdasarkan )ata

sheet. Pabrik pembuat sensor harus memberikan informasi yang cukup

agar sensor dapat digunakan secara baik. Bagaimaanpun juga

adakalanya tidak semua karakteristik ditampilkan dalam )ata sheet

sensor.Dari penelitian ini telah dihasilkan program yang dapat digunakan untukmengkarakterisasi. Fungsi alih telah diperoleh dari thermocouple tipe J,tipe dan tipe !. Perbandingan karakteristik dari thermocoupletersebut dalam bentuk grafik menunjukkan bah"a thermocouple yang

paling sensitif adalah thermocouple tipe J dan yang paling tidak sensitifadalah thermocouple tipe !. !elain itu penelitian ini telah menghasil

modul untuk mahasis"a dalam melakukan percobaan

thermocouple.

K!"!+k!"! k&n'i# thermocouple, $%&'%B,karakteristik.

Abstract

The application o* sensors shoul) +e +ase) on the )ata sheet The

en)or o* sensor shoul) proi)e enough )ata there*ore the sensor can

+e use) .ell Ho.eer, sometimes the proi)e) )ata on )ata sheet are

not complete

/ase) on this research, the program +ase) on 0$TL$/-&%0L%"K has

+een create) *or the characteri2ation o* thermocouple tpe J, tpe K

an) tpe & The results .ere the trans*er *unction o* tpe J, tpe K an)

tpe & The comparison o* their characteristics hae +een presente)

The results sho.e) that tpe J .as er sensitie .hile tpe & .as

less 0oreoer, the la+orator .orks mo)ule *or thermocouple .as

+uiltKeywords: thermocouple, 0$TL$/, characteristics

1,(,3Popong E**en)rik, Gatot Joelianto, Hari &ucipto 6osen Program

&tu)i Teknik Listrik, Jurusan Teknik Elektro, Politeknik "egeri 0alang

7/25/2019 11. popong_hal133-145.docx

2/14

1, PENDAHULUANDalam sebuah sistem kontrol, peran sebuah sensor sangatlah

penting dalam menunjang kehandalan sistem. !ensor merupakan

alat untuk mendeteksi hasil dari suatu proses. Di dalam sebuahsistem kontrol terdapat bermacam)macam sensor denganaplikasinya yang bermacam)macam sesuai dengan kebutuhan.

!ensor suhu atau temperature merupakan salah satu sensoryang paling banyak digunakan dalam sistem kontrol. !ensor suhuyanag ada di lapangan terdapat bermacam macam, antara lain#*&D +7esistance Temperature 6etector, P&- +PositieTemperature 8oe**icient, &- +"egatie Temperature8oe**icient dan &hermocouple. Dari sensor)senor tersebut,

masing)masing sensor mempunyai daerah operasi yangbermacam)macam. Dalam proses kontrol di industri yang seringdigunakan adalah &hermocouple. &hermocouple yang adadipasaran bermacam)macam dengan berbagai tipe, antara lain B,/, J, , , *, !, dan &.

!alah satu permasalahan yang ada pada thermocouple adalah

linearitasnya. !ebagian besar jenis thermocouple mempunyai

tingkat linearitas yang kurang bagus, sehingga dibutuhkan fungsi

alih +transfer function yang akurat.!ering kali pabrik pembuat thermocouple hanya memberikan

informasi daerah kerja dari sebuah thermocouple dalam rangetertentu tanpa memberikan funsgi alih yang merupakankarakteristik dari thermocouple yang sesungguhnya. 0leh karenaitu dalam penelitian ini akan dicari fungsi alih +transfer functiondari beberapa thermocouple yang ada, sehingga pemanfaatanthermocouple lebih lanjut akan bisa lebih tepat dan dapatdigunakan dengan mudah. emudahan ini dikarenakan akan

dibuatnya model matematika dari thermocouple denganmenggunakan perangkat lunak $%&'%B)!$2'.emudian dari beberapa thermocouple tersebut akan

dibandingkan dan diambil kesimpulan.

%, KA#IAN PUSTAKA%,1 Si*"e- Kon"ro$ S&.&

!istem kontrol suhu merupakan sisatem kontrol loop tertutup+8lose)-Loop. !ebagaimana gambar berikut ini, bagian utama

7/25/2019 11. popong_hal133-145.docx

3/14

dalam suatu kontrol suhu adalah# 8ontroller, dalam ini akan

berupa &hermocontrol, 8ontrol Element dalam hal ini berupa

eater dan 0easurement dalam hal ini adalah berupa !ensor

!uhu.Dalam sebuah sistem kontrol loop tertutup yang otomatis,

sensor suhu sering digunakan sebagai sebagai instrument untukmengukur. edudukan sensor suhu sebagai komponen umpan

balik dapat dilihat pada 4ambar berikut.

4ambar 1. Diagram Blok !istem ontrol

%,% T.er-o'o&p$e!ensor temperatur yang berupa gabungan ( buah logam dan

diantara ( buah logam ini akan timbul tegangan +!eebeck5oltage yang berubah dengan perubahan temperatur.

4amabar (. Prinsip Dasar &hermocouple

7/25/2019 11. popong_hal133-145.docx

4/14

e $/ (T )=T

+1

e $/ =&ee+eck

oltage+(

=&ee+eck

8oe**icien

t+3

4ambar 3. Prinsip Dasar&hermocouple dengan !ambungan 'ain

e$/ (T )= =

1

(

+6

%,(Software Compensation

arena adanya sambungan yang menyebabakan perbedaantegangan yang lain itulah perlu adanya kompensasi. !ehinggaakan didapatkan pembacaan yang akurat.1. 2kur *& untuk menemukan &*/F, dan menemukan 5*/F(. $engukur 5 dan menambah 5*/F untuk menemukan 51,

mengubah 51 menjadi &J1

4ambar 6. Prinsip Dasar &hermocouple dengan ompensasi

%,/Hardware CompensationBerikut ini kompensasi menggunakan hard"are

7/25/2019 11. popong_hal133-145.docx

5/14

4ambar 7. ompensasi Perangkat eras

7/25/2019 11. popong_hal133-145.docx

6/14

%,/ #eni*+0eni* T.er-o'o&p$e&ermocouple merupakan sensor temperatur yang bisa

digunakan mengukur suhu dengan nilai yang tinggi. sehinggasensor suhu thermocouple ini banyak digunakan untuk industri.!ensor suhu termokopel memiliki nilai output yang kecil dengannoise yang tinggi, sehingga memerlukan rangakain pengkondisisinyal agar nilai output tersebut dapat dibaca dengan baik.

&abel 1. $acam)macam &hermocouple

Dari jenisnya, banyak sekali jenis termocouple yang dapat

digunakan, ini deisesuaikan dengan kebutuhan, dan harga,

diantaranya # &ipe B +-ampuran Platinum 8 *hodium # dapat mengukursampai suhu yang sangat tinggi, yaitu 199:- sampai 1;99:-.&api tidak dpat mngukur suhu diba"ah 79:-, karena diba"ahtemperature itu tidak sensiti=?9:-.

&ipe J +-ampuran ron 8 -onstantan # thermocouple ini

digunakan untuk temperature rendah, )69:- sampai >=79:-.&ipe J ini tidak bisa digunakan lebih dari >=@9:-, hal inikarena akan merusak sensor ini. &ipe ini sekarang jarangsekali digunakan pada aplikasinya.

&ipe +-ampuran -rome 8 %lumel # !ensor tipe ini banyakdigunakan, karena harganya murah, peka dan jangkauantemperature yang luas yaitu dari )(99:- sampai >1(99:-.

7/25/2019 11. popong_hal133-145.docx

7/14

&ipe +-ampuran icrosil 8isil # !ensor ini akan sangat

stabil dan tahan terhadap panas yang tinggi, )(@9:- sampai

>1399:-. %kan tetapi tipe ini kurang peka.

&ipe * +-ampuran Platinum 8 *hodium # &ipe ini kurangsensitif terhadapa masukan, tetapi bisa mencapai suhu1@99:-.

&ipe ! +-ampuran Platinum 8 *hodium # !ensor ini sangatpeka, harganya juga lumayan mahal. !uhu yang diukur antara)79:- sampai 1=@9:-.

&ipe &. $erupakan sensor dengan suhu yang diukur antara9:- sampai 379:-.

4ambar @. arakteristik &hermocouple

(, METODET&0&!n Pene$i"i!n

$engetahui cara pengambilan data karakteristik sensordengan menggunakan sistem kontrol temperatur sistem

loop tertutup &6!)&6*. $engambil data karakteristik sensor dan

pengambarannya dengan menggunakan $%&'%B.

Didapatkan trans*er *unction dari thermocouple denganperangkat lunak $%&'%B.

Didapatkan nilai &aturation, &ensitiit, 9**set dan

Linearit dari model yang telah dibuat.

7/25/2019 11. popong_hal133-145.docx

8/14

Didapatkan perbandingan kur

7/25/2019 11. popong_hal133-145.docx

9/14

&hermocouple yang ada mempunyai berbagai tipe, antara lain

B, /, J, , , *, !, dan &. Dalam penelitian ini thermocouple

yang digunakan adalah &ipe J, &ipe dan &ipe !.

Dalam penelitian ini akan dibuat model untuk setiapthermocouple yang ada dengan menggunakan program

$%&'%B. Dengan model yang diperoleh tersebut akan

memberikan hasil fungsi alih dari thermocouple. Fungsi alih

tersebut kemudian akan dapat digunakan dalam penggunaan

praktis.

4ambar =. !istem ontrol !uhu dan Pengukuran

/, HASIL DAN PEMBAHASAN

/,1 Pengg&n!!n Progr!- DA!etelah semua komponen ada dan dirangkai sedemikian rupa

sehingga siap digunakan, maka langkah berikutnya adalah

menjalankan program D%A $aster, sebagaimana 4ambar ;.

!etelah menjalankan program D%A $aster, maka perlu

dilakukan proses pemilihan &ipe &6!)&6* pada Program

D%A seperti 4ambar ?. emudian Proses !etting dan

$enjalankan Program D%A.

4ambar ; Proses $enjalankan Program D%A

7/25/2019 11. popong_hal133-145.docx

10/14

4ambar ?. Pemilihan &ipe &6!)&6* pada Program D%A

4ambar 19. Proses !etting dan $enjalankan Program D%A

/,% Pengg&n!!n Progr!- MATLAB!etelah proses pengukurann dilakukan maka diperoleh data.

&iga tipe sensor, yaitu tipe J, tipe dan tipe ! telah diambildatanya. !etelah data tersebut diperoleh, maka data)data tersebutdibaca oleh program $%&'%B. Program tersebut berupa m)file.

4ambar 11 merupakan gambar a"al program $%&'%B,

setelah program $%&'%B ini dibuka, maka kita dapat

melakukan pemrograman yang sesuai dengan kebutuhan dengan

menggunakan m)file. !ebuah program m)file dapat dibuat dengan

membuka menu m)file. !eperti 4ambar 1(.Programming $%&'%B dengan m)file merupakan program

yang mempunyai kelebihan. Program ini dapat melakukanantarmuka dengan program)program lain. !elain itu program ini

dapat berhubungan isi suatu file dengan perintah Bload

7/25/2019 11. popong_hal133-145.docx

11/14

+Bfilename. Data dari semua tipe sensor akan diambil dari file

dengan perintah ini dan kemudian dimasukkan ke $%&'%B.

!etelah itu dapat dilakukan perintah polyfit di $%&'%B +m)file

untuk mendapatkan persamaan garisnya. !etelah itu data dapatdigambarkan dengan perintah Bplot +.

4ambar 11 Program $%&'%B

4ambar 1(. Program m)file pada $%&'%B

7/25/2019 11. popong_hal133-145.docx

12/14

/,( H!*i$ K.!r!"eri*!*i T.er-o'o&p$e T2pe # K d!n S

4ambar 13. 4rafik arakteristik &hermocouple &ipe J

&hermocouple &ype J, , dan ! dapat dilihatkharakteristiknya dan setiap sensor ada grafik masing)masing dan

ada tabel yang membadingkan semua pada sub)bab berikut ini.

4ambar 16. 4rafik arakteristik &hermocouple &ipe

7/25/2019 11. popong_hal133-145.docx

13/14

4ambar 17. 4rafik arakteristik &hermocouple &ipe !

4ambar 1@. 4rafik Perbandingan &hermocouple &ipe J, dan !

=)7.6(19);

T3+(.=@19

)7T

(+9.9796@?T ) 9.9997?=(1

=)1.9= 19)=

T3+(.7? 19

)7T

(+9.93?66( T ) 9.9991;;13

=)1.6? 19);

T3+1.1= 19

)7

T(+9.997639;T ) 9.9991;9=

Dari 4rafik)grafik di atas, kemudian kita mendapatkan

persaamaan fungsi alihnya dan dapat menyusun tabel yang

membandingkan karekteristik dari tiga thermocouple.

J

K

J

7/25/2019 11. popong_hal133-145.docx

14/14

&abel ( Perbandingan &hermocouple &ipe J, dan !

&ipe !ensitifitas 0ffset

J 9.9796@ )9.9997?=(1 9.93?66( )9.9991;;13

! 9.997639; )9.9991;9=

Dari &abel di atas dapat diambil kesimpulan bah"a sensor

yang mempunyai sensitifitas tertinggi adalah &ipe J dan semua

sensor mempunyai nilai offset sama dengan nol.

3, PENUTUPDari penelitian ini diperoleh karakteristik dari sensor)sensor

yang ada. Dengan menggunakan program $%&'%B, dapat

dilakukan ekstraksi dengan mudah karakteristik sensor)sensortersebut, antara lain# sensitifitas, transfer functiaon dan offset.

'ebih lanjut, perlu adanya karakterisasi untuk tipe sensor)

sensor yang lain. Dengan sudah tersedianya *unction di dalam

$%&'%B untuk proses ekstraksi, seharusnya proses karakterisasi

harus dengan mudah dilakukan dan lebih cepat.

4, DA5TAR PUSTAKAPopong /ffendrik. Dasar dan %plikasi !istem ontrol dalam

ndustri. Politeknik egeri $alang. (99=.%ndy $ailani, %rif Prasetyo, &resna 2mar dan Popong /ffendrik.

Desain dan %nalisa Pengaruh ontroler PD &erhadap

Daya 'istrik yang Digunakan oleh !istem Pemanas.

'aporan %khir. Politeknik egeri $alang. (913%utonics. & !eries 2ser $anual. (91(

%utonics. D%A $aster 2ser $anual. (91(0mega. &hermocouple ) *eference &emperatures. (91(Catlo". &hermocouples. !ensor anbook. (91(

&he $athCorks, nc. Getting &tarte) .ith 0$TL$/. atick, $%.1??;.