SENSOR SUHU/PANAS

Disusun Untuk Melengkapi

Tugas Mata Kuliah Instrumen dan Kontrol

Nazirah ( 1105105010022)

Fakhrurrazi (1105105010026)

Cut Fonna Gata A (1105105010027)

Desy Wulandari (1105105010029)

Muzammil Sidqi (11051050100 )

Wawan Darmawan (1105105010033)

PROGRAM STUDI TEKNOLOGI HASIL PERTANIAN

FAKULTAS PERTANIAN UNIVERSITAS SYIAH KUALA

DARUSSALAM-BANDA ACEH

2014

KATA PENGANTAR

Alhamdulillah segala puji bagi Allah SWT yang telah memberikan kita rahmat dan

kasih sayang-Nya kepada kita. Selawat beserta salam tak lupa pula tim penyusun ucapkan

kepada junjungan kita Nabi Muhammad SAW yang telah membawa kita dari alam

kebodohan ke alam yang berilmu pengetahuan.

Makalah ini, tim penyusun susun untuk melengkapi tugas mata kuliah

Instrumentasi dan Kontrol “SENSOR SUHU/PANAS”. Tim Penyusun mengucapkan

terima kasih yang tak terhingga kepada Bapak Martunis, S.TP., M.Sc yang telah

membimbing dalam Mata Kuliah Instrumentasi dan Kontrol dan dalam penulisan makalah

ini.

Tim Penyusun menyadari dalam penyusunan makalah ini masih banyak terdapat

kesalahan dan kekurangan, untuk itu penyusun mengharapkan saran dan kritik yang dapat

membangun untuk perbaikan pada masa yang akan datang.

Selanjutnya tim penyusun ucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah

membantu dalam rangka penyusunan makalah ini, semoga jasa baik mereka mendapat

balasan dari Allah SWT.

Banda Aceh, 10 Maret 2014

Tim Penyusun

DAFTAR ISI

Halaman Sampul

Kata Pengantar

Daftar Isi

Bab I Pendahuluan

1.1 Latar Belakang

1.2 Rumusan Masalah

1.3 Tujuan

Bab II Pembahasan

2.1 Pengertian Sensor

2.2 Resistance Temperature Detector (RTD)

2.2. A. Penggunaan dan Prinsip Kerja RTD (PT100) pada Crystalizer Tank

2.3 Termometer Gas

2.4 Termometer Optis

2.4 .A. Pirometer

Bab III Penutup

3.1 Kesimpulan

3.2 Saran

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 LATAR BELAKANG

Kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi dari masa ke masa berkembang cepat

terutama dibidang otomatis industri. Perkembangan ini tampak jelas di industri

pemabrikan. Berbagai macam peralatan mekanik diciptakan untuk mempermudah proses

pengolahan. Takterkecuali alat sensor suhu, Semakin lama semakin banyak jenis alat

sensor suhu dengan system kerja yang berbeda-beda sesuai dengan kebutuhan pabrik

maupun masyarakat pada umumnya.

Aktivitas manusia sehari-hari tidak lepas dari suhu terutama dalam industry

pengolahan, didalam industry pengolahan sangat dibutuhkan alat sensor suhu untuk

mengontrol system pengolahan, dengan adanya berbagai macam sensor suhu maka setiap

orang maupun industry dapat memilih alat sensor suhu sesuai dengan yang dibutuhkan.

1.2 RUMUSAN MASALAH

Penyusunan makalah ini hanya memuat pembahasan materi mengenai :

a. Beberapa macam-macam alat sensor suhu

b. Resistance Temperature Detector (RTD), Termometer gas, dan Termokopel.

c. Mekanisme kerja dan Aplikasi beberapa macam alat sensor suhu.

1.3 TUJUAN

Adapun tujuan dari penulisan ini adalah :

a. Untuk mengetahui pengertian dan macam-macam alat sensor suhu

b. Untuk mengetahui mekanisme kerja dan aplikasi fungsi Resistance Temperature

Detector (RTD), Termometer gas, dan Termokopel

c. Untuk memenuhi tugas mata kuliah Instrumen dan Kontrol.

BAB II

PEMBAHASAN

2.1 Pengertian Sensor

Sensor adalah komponen yang dapat digunakan untuk mengkonversi suatu besaran

tertentu menjadi satuan analog sehingga dapat dibaca oleh suatu rangkaian elektronik.

Sensor merupakan komponen utama dari suatu tranduser, sedangkan tranduser merupakan

sistem yang melengkapi agar sensor tersebut mempunyai keluaran sesuai yang kita

inginkan dan dapat langsung dibaca pada keluarannya.

Sensor adalah jenis tranduser yang digunakan untuk mengubah besaran mekanis,

magnetis, panas, sinar, dan kimia menjadi tegangan dan arus listrik. Sensor sering

digunakan untuk pendeteksian pada saat melakukan pengukuran atau pengendalian.

Sensor adalah alat untuk mendeteki/mengukur sesuatu, yang digunakan untuk

mengubah variasi mekanis, magnetis, panas, sinar dan kimia menjadi tegangan dan arus

listrik. Dalam lingkungan sistem pengendali dan robotika, sensor memberikan kesamaan

yanag menyerupai mata, pendengaran, hidung, lidah yang kemudian akan diolah oleh

kontroler sebagai otaknya (Petruzella, 2001).

2.2 Resistance Temperature Detector (RTD)

Resistance Temperature Detector (RTD) atau dikenal dengan Detektor Temperatur

Tahanan adalah sebuah alat yang digunakan untuk menentukan nilai atau besaran suatu

temperatur/suhu dengan menggunakan elemen sensitif dari kawat platina, tembaga, atau

nikel murni, yang memberikan nilai tahanan yang terbatas untuk masing-masing

temperatur di dalam kisaran suhunya. Semakin panas benda tersebut, semakin besar atau

semakin tinggi nilai tahanan listriknya, begitu juga sebaliknya. PT100 merupakan tipe

RTD yang paling populer yang digunakan di industri.

Resistance Temperature Detector merupakan sensor pasif, karena sensor ini

membutuhkan energi dari luar. Elemen yang umum digunakan pada tahanan resistansi

adalah kawat nikel, tembaga, dan platina murni yang dipasang dalam sebuah tabung guna

untuk memproteksi terhadap kerusakan mekanis. Resistance Temperature Detector

(PT100) digunakan pada kisaran suhu -200 0C sampai dengan 650 0C.

A. Penggunaan dan Prinsip Kerja RTD (PT100) pada Crystalizer Tank

Pada proses pengkristalan/ pendinginan minyak, RTD (PT100) digunakan untuk

mengukur dan mengatur penurunan suhu dari minyak RBDPO (Refined Bleached

Deodorized Palm Oil). Suhu minyak RBDPO yang masuk (setelah melalui proses

pemanasan pada unit Heat Exchanger) ke dalam tangki Crystalizer adalah 70 0C.

Sedangkan suhu yang ingin dicapai agar minyak dapat menjadi butir-butiran.

Minyak yang Sudah Mengkristal

Dalam proses penurunan suhu minyak ini digunakan air sebagai pendingin. Air

pendingin ini berasal dari cooling tower (dengan suhu 28-30 0C) dan dari mesin water

chiller (dengan suhu 7-10 0C). RTD (PT100) dipasang pada tangki crystalizer (untuk

mengawasi penurunan suhu dari minyak) dan dipasang pada saluran pipa masukan air

pendingin ke dalam tangki crystalizer (untuk mengatur debit air dan perubahan

penggunaan air cooling menjadi air chilling).

Prinsip kerja dari RTD (PT100) yang digunakan untuk pengukuran minyak ini

adalah ketika RTD pada tangki crystalizer menerima panas dari minyak, maka panas

tersebut akan dikonversikan oleh RTD ke dalam bentuk besaran listrik yaitu tahanan.

Panas yang dihasilkan berbanding lurus dengan tahanan dari jenis elemen logam platina

yang ada pada sensor RTD, kemudian bentuk tahanan tersebut diterima oleh Tranduser

kemudian tranduser merubahnya menjadi sinyal fisi dan mengirimnya ke TRC.

SET POINT

IN + TRC VALVE CRYTALIZER OUT

TRANSDUCER RTD

Gambar 2.2. Blok Diagram RTD (PT100) untuk Pengukuran Suhu Minyak dan

Pengaturan Air Pendingin

Pada gambar 2.2 dapat dijelaskan sebagai berikut. Setelah temperatur diset pada

temperatur yang diinginkan maka TRC (Temperature Recorder Control) memberi perintah

kepada control valve. Control valve berfungsi untuk mengendalikan nilai input temperatur

agar sesuai dengan set poin, yaitu dengan cara menutup atau membuka katup secara

otomatis sehingga aliran minyak di tangki crystallizer dapat di control, RTD (PT100) akan

mengukur temperatur tersebut dan mengirimkannya ke tranduser, untuk mengubah sinyal

elektrik ke sinyal pneumatic lalu di kirimkan besaran sinyal tersebut ke input TRC untuk

di bandingkan dengan set point.

Pada tipe RTD (PT100) ini, jika suhu yang dibaca adalah 0°C berarti tahanan yang

dihasilkan oleh RTD dan diterima oleh Tranduser adalah 100Ω, begitu juga jika suhu

100°C berarti tahanan yang dihasilkan oleh RTD dan diterima TRC adalah 138,5 Ω. Pada

tipe RTD (PT100) ini, jika suhu yang dibaca adalah 0°C berarti tahanan yang dihasilkan

oleh RTD dan diterima oleh Tranduser adalah 100Ω, begitu juga jika suhu 100°C berarti

tahanan yang dihasilkan oleh RTD dan diterima TRC adalah 138,5 Ω.

Perbandingan antara suhu dengan tahanan yang dibaca, dapat juga dihitung

dengan menggunakan persamaan, yaitu :

Rt = R0 ( 1 + At + Bt2 )

Rt = Tahanan listrik pada temperatur t 0C (Ohm)

R0 = Tahanan listrik pada temperatur 0 0C (Ohm) = 100Ω (PT100)

A = 3.9083 x 10 -3

B = -5.775 x 10 -7

T = Suhu

Contoh :

1. t = 0

Rt = ?

Rt = 100 [ 1 + (3,9083 x 10-3 x 0) + (-5,775 x 10-7 x 02) ]

Rt = 100 [ 1 + 0 + 0 ]

Rt = 100 Ω

Sedangkan RTD yang berada pada pipa saluran masukan air pendingin ke tangki

crystallizer, terinterkoneksi dengan Control Valve, yang akan mengatur debit/ jumlah dari

aliran air pendingin. RTD untuk air pendingin ini juga berfungsi untuk menentukan

pergantian dari air pendinginan yang menggunakan air dari Cooling Tower, menjadi air

pendingin dari Water Chiller.

Pada proses pengkristalan ini digunakan juga agitator yang berfungsi untuk

mengaduk isi dari crystalizer tank agar suhu minyak menjadi homogen. Kecepatan putar

dari motor pada agitator ini juga diatur dengan menggunakan inverter (mengatur kecepatan

putaran dengan merubah frekuensi dari motor).

2.3 Termometer Gas

Jika kita mengkalibrasi termometer yang jenisnya berbeda, misalnya termometer

air raksa dan termometer alkohol, skala kedua termometer tersebut sama hanya pada 0 oC

(atau 32 oF) dan 100 oC (atau 212 oF). Apabila kita menggunakan kedua termometer

tersebut untuk mengukur suhu udara, angka yang ditunjukkan masing-masing termometer

belum tentu sama. Bisa saja termometer air raksa menujukkan angka 48 oC, sedangkan

termometer alkohol menunjukkan angka 46 oC. Hal ini disebabkan karena kecepatan

pemuaian raksa dan alkohol berbeda. Demikian juga dengan jenis termometer yang lain,

seperti termometer bimetal dll. Skala suhu yang ditetapkan dengan cara ini sangat

bergantung pada sifat materi yang digunakan.

Karena skala suhu yang ditetapkan menggunakan termometer biasa mempunyai

kekurangan maka kita membutuhkan sebuah termometer standar. Adanya termometer

standar membantu kita untuk menetapkan skala suhu secara lebih tepat, tanpa harus

bergantung pada sifat suatu materi.

Termometer yang hampir sempurna adalah termometer gas volume konstan.

Prinsip kerja termometer gas volume konstan adalah sebagai berikut. Volume gas dijaga

agar selalu tetap atau tidak berubah. Nah, ketika suhu bertambah, tekanan gas juga

bertambah.

Di dalam pipa 1 dan pipa 2 terdapat air raksa. Volume gas dijaga agar selalu tetap,

dengan cara menaikan atau menurunkan pipa 2 sehingga permukaan air raksa dalam pipa 1

selalu berada pada tanda acuan. Jika suhu meningkat, tekanan gas dalam tabung juga

meningkat. Karenanya pipa 2 harus diangkat lebih tinggi agar volume gas selalu konstan.

Tekanan gas bisa diketahui dengan membaca tinggi kolom air raksa (h) dalam pipa 2. Jika

menggunakan cara manual, ingat saja kolom air raksa setinggi 760 mm = tekanan 1 atm (1

atmosfir). Pada termometer gas volume konstan yang canggih sudah ada alat penghitung

tekanan. Wadah yang berisi gas juga sudah dirancang agar gas selalu berada dalam volume

yang tetap. Jadi yang diukur hanya perubahan tekanan saja

2.4 Termometer Optis

A. Pirometer

Pirometer adalah sebuah termometer yang sangat akurat yang mengukur suhu

benda dengan jalan mengukur besarnya radiasi total atau radiasi pada salah satu panjang

gelombang. Pirometer dapat mengukur suhu yang sangat tinggi (kira-kira 500oC –

3000oC). Secara teori, suatu benda yang panas akan memancarkan radiasi dan cahaya

disekelilingnya, semakin tinggi suhu benda tersebut maka makin besar radiasi dan

intensitas cahaya yang dipancarkan. Besarnya radiasi dan intensitas cahaya ini tergantung

dari suhu benda dan dari warna atau panjang gelombang sinar yang dipancarkan. Dengan

mengukur radiasi total atau radiasi pada salah satu panjang gelombang maka temperature

benda akan dapat ditentukan tanpa menyentuh benda tersebut, bahkan jika Anda berdiri

agak jauh dari benda tersebut.

Pirometer dibagi menjadi 2, yaitu:

1. Pirometer Radiasi.

Prinsip kerja pirometer ini yaitu dengan mengukur radiasi total yang dipancarkan

oleh benda yang diukur. Pengukuran radiasinya dilakukan dengan menggunakan sensor

panas seperti termokopel, radiasi yang datang diubah menjadi panas dan akan menaikkan

temperature sensor atau sebuah sel peka cahaya mengubah energy cahaya menjadi besaran

listrik.

2. Pirometer Optik.

Prinsip kerja pirometer ini yaitu dengan mengukur radiasi pada salah satu warna

(panjang gelombang). Pirometer optic bekerja berdasarkan pengukuran radiasi pada suatu

panjang gelombang tertentu. Radiasi ini dinyatakan oleh terang benda tersebut pada warna

yang sesuai dengan panjang gelombang. Pengukuran terang benda ini dilakukan dengan

cara membandingkan dengan suatu lampu standard yang terangnya dapat diatur. Dengan

mengatur arus yang melalui lampu, filamen dari lampu dapat dibuat sama terang dengan

benda yang akan diukur suhunya. Bila terang filament dan benda telah sama maka

keduanya akan terlihat baur menjadi satu. Bila suhu salah satu lebih tinggi maka akan

terlihat berbeda. Besarnya arus yang melalui filamen lampu dapat langsung dikalibrasi

menjadi temperature dari benda tersebut.

Faktor yang mempengaruhi ketelitian pengukuran :

• Jarak dan ukuran dari target area.

• Penyerapan radiasi oleh media udara, lensa dan lain-lain.

• Sensivitas dari mata dalam membedakan terang.

BAB III

PENUTUP

3.1 Kesimpulan

Kesimpulan yang dapat diambil dari materi tentang Sensor ini, yaitu;

1. Sensor adalah alat untuk mendeteksi/mengukur sesuatu, yag digunakan untuk

mengubah variasi mekanis, magnetis, panas, sinar dan komia menjadi tegangan

dan arus listrik.

2.

3.2 Saran

Untuk penyempurnaan pembuatan makalah kedepannya, saya

mengharapkan adanya saran dari semua pihak baik dosen maupun seluruh

mahasiswa yang membaca makalah sistem operasi ini terhadap kekurangan yang

terdapat pada makalah ini.

DAFTAR PUSTAKA

Claude Kane, Alexander Golubev, Igor Blokhintsev, Cal Patterson, “Our

Response-Use of Resistive Temperature Detector as Partial Discharge Sensor in Rotating

Equipment”, Electrical Diagnostic Innovation, Eaton Corporation,2006.

C.Kane, A. Golubev, Cristian Bouwmeester, “Further Experience in the use of

existing RTD in winding of Motors and Generators for the measurement of Partial

Discharge”, IEEE International Symposium on Electrical Insulation, Indianapolis, IN

USA, 2004.

F.H.Krueger, “Discharge Detection in High Voltage Equipment”, American

Elsevier Publishing Company, Inc. New York 1964.

Gabe Paoletti, Alex Golubev, “Partial Discharge Theory and Technologies Related

to Medium Voltage Electrical Equipment”, Power Perspectives- Application Engineers

edition, Eaton Cutler-Hammer, July 2002.

I.Blokhintsev, M.Golovkov, A.Golubev, C.Kane, “Field Experience With the

Measurement of Partial Discharge on Rotating Equipment”, IEEE trans. On Energy

Conversion, Vol. 14, pp 930- 938,1999

IEEE Std 1434-2000 IEEE Trial-Use Guide to the Measurement of Partial

Discharges in Rotating Machinery. PD Record on GE Synchronous Motor 31500 kW, 13.8

kV, MIGP Plant, September 2009.

J.-S. Roger Jang, “ANFIS: Adaptive- Network-Based Fuzzy Inference Systems”,

IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics, Vol. 23, No. 03, pp 665-685, May

1993.

Jyh-Shing Roger Jang, Chuen-Tsai Sun, Eiji Mizutani, “Neuro Fuzzy and Soft

Computing: A Computational Approach to Learning and Machine Intellegence”, Prentice-

Hall International, Inc. ,1997.

V.Nagesh, B.I.Gururaj,”Automatic Detection and Elimination of Periodic Pulse

Shaped Interference in Partial Discharge Measuremant”, Science, Measurement and

Technology, IEE Proceeding, vol 141, issue 5, Sept. 1994, page(s) 335-342

Z. Berler, I. Blokhintsev, A. Golubev, G. Paoletti, A. Romashkov, “RTD as the

Valuable Tool in Partial Discharge Measurement on Rotating Machines”, IEEE Electrical

Insulation Conference and Electrical Manufacturing & Coil Winding Conference,1999

LAMPIRAN

Gambar Resistance Temperature Detector (PT100)

Gambar Termometer Gas