1. Defenisi PT 100

Pengukuran Suhu bergantung pada transfer energi panas dari proses bahan untuk alat pengukur. Alat pengukur karenanya perlu bergantung pada temperatur.Ada dua jenis industri utama sensor suhu:- Kontak- Non Kontak

1. KontakKontak adalah bentuk yang lebih umum dan banyak digunakan pada pengukuran suhu.Tiga jenis utama adalah:- Termokopel- Resistensi Detektor Suhu (RTD)- ThermistorsJenis perangkat suhu semua berbeda dalam hambatan listrik untuk suhu berubah. Tingkat dan proporsi perubahan berbeda antara ketiga jenis, dan juga berbeda dalam jenis kelas.Perangkat lain yang kurang umum bergantung pada perluasan cairan sebuah tabung kapiler.Di sinilah sebagian besar cairan terkena suhu proses bahan.

2. Non-KontakPengukuran suhu dengan cara non-kontak yang lebih khusus dan dapat dilakukan dengan teknologi berikut:- Infrared- Acoustic

RTD's dibangun dari logam yang dipilih (biasanya Platinum), yang mengubah resistansi dengan perubahan suhu.

Transduser adalah resistor sensitif temperatur itu sendiri, dengan sensor menjadi kombinasi dari transduser dan elektronik yang mengukur hambatan dari perangkat.

Resistance temperature detector(RTD) mengukur konduktivitas listrik seperti variasi suhu. Hambatan listrik umumnya meningkat dengan temperatur, dan perangkat didefinisikan sebagai memiliki koefisien temperatur positif.

Besarnya koefisien suhu menentukan sensitivitas dari RTD.Selain Platinum, logam lain digunakan untuk RTD seperti Tembaga dan Nikel.Platinum adalah yang paling umum dan memiliki karakteristik terbaik linier dari tiga,meskipun nikel mempunyai koefisien suhu yang lebih tinggi memberikan sensitivitas yang lebih besar.Koefisien Suhu:

Koefisien suhu menentukan berapa banyak perlawanan akan berubah untuk perubahan

suhu, dan memiliki satuan ohm / oC. Semakin besar suhu koefisien, semakin resistensi akan berubah untuk perubahan yang diberikan pada suhu.Hal ini pada akhirnya menentukan bagaimana perangkat sensitif.

RTD's biasanya cukup linear, namun suhu koefisien tidak berubah seiring kisaran operasi. Sebagai indikasi, suhu koefisien untuk Platinum rata-rata sebesar 0,00385 selama rentang dari 0oC hingga 100oC, tetapi bervariasi sekitar 2% dari kisaran ini.Ada dua tipe dasar RTD's:- PT100- PT1000

PT100'PT' mendefinisikan bahwa logam adalah Platinum dan '100 'adalah resistansi dalam ohm dititik es (atau 0 oC). Biasanya ini kawat luka dan sangat umum.

PT1000Sekali lagi, 'PT' mendefinisikan logam Platinum sebagai elemen penginderaan, tetapi resistansi 1000 ohm dapat diukur pada 0 oC. Biasanya ini perangkat film tipis danlebih mahal.

200 dan 500 Platinum ohm RTD's yang tersedia, tetapi lebih mahal dan kurangumum.

Platinum yang paling populer untuk RTD's, ia memiliki akurasi dikalibrasi baik, cukup stabildan memiliki repeatabilitas baik, tetapi cukup mahal. Mereka adalah, bagaimanapun, bukan sebagai sensitif sebagai Nikel dan perangkat Balco. Nikel tidak cukup sebagai diulang, tetapi lebih murah.Jangkauan efektif RTD tergantung terutama pada jenis kawat yang digunakan sebagaiaktif elemen. Sebuah RTD Platinum mungkin berkisar dari -100 oC sampai 650 oC, sedangkan sebuah RTD Nikel biasanya berkisar dari -180 oC sampai 300 oC.

Tipe ini termasuk jenis yang paling tua, yang konstruksinyaterdiri dari satu tabung gelas yang mempunyai pipa kapiler kecilberisi vacuum dan cairan ini biasa berupa air raksa. Perubahanpanas menyebabkan perubahan ekspansi dari cairan atau dikenaldengan temperature to volumatic change kemudian volumetricchange to level secara simultan. Perubahan level ini menyatakanperubahan panas atau temperatur. Ketelitian jenis ini tergantungdari rancangan atau ketelitian tabung, juga penyekalannya.

Cara lain dari jenis ini adalah mengunakan gas tabung yangdiisi gas yang dihubungkan dengan pipa kapiler yang dilindungioleh spiral menuju ke spiral bourdon yang dipakai untukmenggerakkan pivot, selanjutnya menggerakkan pointer.

2. Karakteristik PT100

Konstruksi PT100

Konstruksi umum PT100 terdiri dari elemen PT100 yang diletakkan pada bagian ujung, dikelilingi material mineral insulated dan dilindungi oleh perisai logam (metallic sheath).

c. memperbesar faktor penguat pada PT100

PT100 merupakan salah satu jenis sensor suhu yang terkenal dengan keakurasiannya. PT100 termasuk golongan RTD (Resistive Temperature Detector) dengan koefisien suhu positif, yang berarti nilai resistansinya naik seiring dengan naiknya suhu.

PT100 terbuat dari logam platinum. Oleh karenanya namanya diawali dengan ‘PT’. Disebut PT100 karena sensor ini dikalibrasi pada suhu 0°C pada nilai resistansi 100 ohm. Ada juga PT1000 yang dikalibrasi pada nilai resistansi 1000 ohm pada suhu 0°C.

Menurut keakurasiannya, terdapat dua jenis PT100, yakni Class-A dan Class-B. PT100 Class-A memiliki akurasi ±0,06 ohm dan PT100 Class-B memiliki akurasi ±0,12 ohm. Keakurasian ini menurun seiring dengan naiknya suhu. Akurasi PT100 Class-A bisa menurun hingga ±0,43 ohm (±1,45°C) pada suhu 600°C, dan PT100 Class-B bisa menurun hingga ±1,06 ohm (±3,3°C) pada suhu 600°C.

PT100 tipe DIN (Standard Eropa) memiliki resolusi 0,385 ohm per 1°C. Jadi resistansinya akan naik sebesar 0,385 ohm untuk setiap kenaikan suhu 1°C. Untuk mengukur suhu secara elektronik menggunakan sensor suhu PT100, maka kita harus mengeksitasinya dengan arus yang tidak boleh melebihi nilai 1mA. Hal ini karena jika dialiri arus melebihi 1 mA, maka akan timbul efek self-heating. Jadi, seperti layaknya komponen resistor, maka kelebihan arus akan diubah menjadi panas. Akibatnya hasil pengukuran menjadi tidak sesuai lagi.

Rangkaian dasar tersebut cukup untuk sekedar bereksperimen atau untuk aplikasi yang tidak memerlukan akurasi pengukuran yang sempurna. Akan tetapi tidak untuk aplikasi yang sesungguhnya. Terbukti dari eksperimen yang telah saya lakukan, tegangan keluaran sensor belumlah stabil. Pada kondisi suhu yang relatif sama, jika tegangan suplai saya ubah-ubah (saya naikkan atau turunkan), maka Vout juga ikut berubah. Memang secara logika hal ini sepertinya benar, tapi untuk instrumentasi hal ini tidaklah diperkenankan. Dibandingkan dengan tingkat kepresisian, maka tingkat akurasi alat ukur lebih utama karena alat ukur seyogyanya dapat dijadikan patokan bagi penggunanya. Jika nilainya berubah-ubah untuk kondisi yang relatif tidak ada perubahan, maka alat ukur yang demikian ini tidak dapat digunakan.

self-heating adalah efek pemanasan oleh komponen itu sendiri akibat adanya arus yang bekerja melewatinya. Untuk komponen sensor suhu, parameter ini harus dipertimbangkan dan diupakara atau di-handle dengan baik karena hal ini dapat menyebabkan kesalahan pengukuran. Seperti sensor suhu jenis RTD PT100 atau PT1000 misalnya, komponen ini tidak boleh dieksitasi oleh arus melebihi 1 miliampere, jika melebihi, maka sensor akan mengalami self-heating yang menyebabkan hasil pengukuran senantiasa lebih tinggi dibandingkan suhu yang sebenarnya.

Oke, langsung saja, berikut adalah rangkaian sensor suhu PT100 dengan sumber arus menggunakan IC LM317 dan dilengkapi dengan rangkaian penguat tak-membalik menggunakan IC LM358.

Untuk mendapatkan arus eksitasi sebesar 1 mA, maka VR4 diputar-putar sampai nilai arus yang mengalir ke sensor sebesar 1 mA. Nilai arus 1 mA ini juga bertujuan untuk

memudahkan dalam proses perhitungan konversi dari tegangan menjadi suhu. Perhatikan ilustrasi berikut ini.

Pada suhu 0°C, resistansi PT100 adalah 100 ohm, sehingga tegangan keluaran sensor adalah:

vs0 = 100 x 1mA = 100 mV

Ketika suhu naik menjadi 1°C, resistansi PT100 adalah 100,385, sehingga tegangan keluaran sensor adalah:

vs1 = 100,385 x 1mA = 100,385 mV

Dengan demikian, konversi dari tegangan menjadi suhu adalah:

suhu = (vs – 100) / 0,385

Perhitungan di atas relatif lebih sederhana dibandingkan dengan jika kita menggunakan arus

eksitasi sebesar 0,937 mA misalnya. Hihihi… maksa.

IC LM358 berfungsi sebagai penguat tak-membalik dengan faktor penguatan yang dapat diatur menggunakan VR3.  Penguatan diperlukan untuk memperbesar rentang atau skala pengukuran dengan tujuan mempermudah proses pengukuran. Namun demikian, bukan berarti faktor penguatan terbaik adalah yang sebesar-besarnya. Faktor penguatan disesuaikan dengan jangkauan pengukuran sensor pada aplikasi sistem dan juga disesuaikan dengan jangkauan tegangan ADC yang digunakan.

Berikut adalah layout PCB Sensor Suhu PT100 yang dilengkapi dengan ADC0804.

ADC0804 dioperasikan secara free-running sehingga secara kontinyu melakukan konversi data tegangan menjadi data digital 8-bit. Keluaran ADC0804 siap dibaca oleh mikrokontroler.

Dalam rangkaian ini, terbukti tegangan keluaran ini jauh lebih stabil dibandingkan tegangan keluaran rangkaian dasar. Dengan demikian akurasi pengukuran telah dapat ditingkatkan. Tegangan keluaran opamp dapat langsung diumpankan ke rangkaian ADC untuk kemudian datanya diolah lebih lanjut oleh mikrokontroler.

D