Resistance Temperature Detectors (RTD)
Prinsip kerja elemen resistansi didasarkan pada perubahan hambatan sebuah konduktor ketika terjadi perubahan temperatur. Utamanya RTD digunakan untuk aplikasi yang memerlukan akurasi yang tinggi, range temperature yang sempit dan respon yang linier.
Ada 2 tipe konstruksi elemen RTD :
1. Wire Wound
Wire wound RTD terdiri dari sebuah lilitan coil yang dikelilingi oleh isolasi listrik (biasanya kaca atau keramik) dan diproteks diproteksi oleh perisai stainless steel.
Penggunaannya terbatas untuk temperatur yang tidak terlalu tinggi karena akan terjadi regangan (strain) yang berbeda antara coil dan isolasi pada temperatur tinggi.
2. Thin Film
Thin Film RTD memiliki ukuran yang sangat kecil dan dibuat dengan teknik yang sama seperti pembuatan komponen elektronik di IC (Integrated Circuit) menggunakan teknik lapisan tipis (thin layer). Lapisan tipis dari sensor yang merupakan konduktor (umumnya digunakan platinum) diletakkan pada sebuah substrat keramik kemudian direkatkan untuk membentuk jalur hambatan. Lapisan tipis ini kemudian disegel dengan menggunakan lapisan material kaca. RTD tipe ini murah, ukuran yang kecil, dan memiliki respon yang cepat, namun kurang stabil.–
Material Sensor
Material yang digunakan sebagai sensor pada umumnya adalah Platinum yang di disain memiliki hambatan 100 ohm pada 0oC, dikenal dengan nama , Pt-100. Material sensor lainnya seperti tembaga (Cu) dan Nikel (Ni) yang memiliki hambatan 10, 40, 100, dan 120 ohm juga digunakan pada aplikasi khusus tertentu.
RTD Tembaga memiliki akurasi yang lebih rendah pada nilai hambatan rendah dibandingkan dengan RTD Platinum. Ketika RTD tembaga digunakan, kebutuhan akan akurasi harus dipertimbangkan. Kurva karakteristik masing-masing material menggambarkan hubungan antara perubahan suhu dengan perubahan hambatan pada material RTD tersebut.
Kinerja elemen hambatan didasarkan pada prinsip bahwa hambatan listrik sebuah konduktor berubah ketika terjadi perubahan temperature dan besarnya perubahan ini per 1 Temperatur. Koefisien temperature yang paling umum adalah 0.00385 Ω/Ω/oC, sesuai dengan IEC 60751.
Koefisien ini harus dipilih dan dicocokkan dengan instrument temperatur yang dihubungkan ke RTD
untuk menghindari ketidakakuratan pengukuran temperatur.
Grafik di bawah menggambarkan kurva karakteristik masing-masing tipe RTD. Range, hambatan, kelebihan, serta kekurangan masing-masing tipe RTD dijabarkan pada tabel di bawah.
Konstruksi RTD
Konstruksi umum RTD terdiri dari elemen RTD yang diletakkan pada bagian ujung, dikelilingi material mineral insulated dan dilindungi oleh perisai logam (metallic sheath).
Koneksi Kabel
Elemen RTD umumnya diletakkan di suatu rangkaian jembatan Wheatstone sehingga perub ahan
hambatan elemen RTD dapat dideteksi oleh rangkaian elektronik dengan terjadinya perubahan
tegangan pada output rangkaian jembatan wheatstone tersebut.
Berdasarkan jumlah koneksi kabel yang digunakan untuk menghubungkan elemen RTD dengan
rangkaian jembatan wheatstone ini, koneksi kabel RTD dibagi menjadi 3 tipe :
2-Wire
RTD tipe 2-Wire merupakan koneksi yang paling sederhana, hanya terdiri dari 2 kabel, namun hanya dapat digunakan jika total hambatan kabel rendah dibandingkan perubahan hambatan dari RTD. RTD tipe ini rentan terhadap kesalahan akibat efek temperature lingkungan yang dihasilkan oleh kabel ekstensi.
RTD tipe ini memiliki akurasi yang buruk dan harus diinstal dalam jarak yang sangat dekat (< 100 m) dengan transmitter untuk meminimalisir kesalahan akibat hambatan kabel ekstensi.
3-Wire
Tipe ini merupakan tipe yang paling sering digunakan, praktis, dan cukup akurat untuk aplikasi
industri. Pada RTD 3-wire ini terdapat kompensasi perubahan hambatan kabel ekstensi karena
perubahan temperature lingkungan dan panjang kabel.
Akurasi RTD tipe ini lebih baik dibandingkan RTD tipe 2-Wire karena ada tambahan 1 kabel yang berfungsi sebagai hambatan kompensasi untuk mengurangi kesalahan pengukuran akibat kabel ekstensi.
RTD tipe ini dapat diinstal pada jarak yang lebih jauh (< 600 m) dengan transmitter Dari pada RTD 2-wire.
4-Wire
4-Wire merupakan RTD yang paling mahal, namun memiliki akurasi yang paling baik diantara RTD lainnya. Kabel keempat berfungsi menambah kompensasi kabel ekstensi sehingga anghasilkan akurasi yang lebih tinggi.
Toleransi Kalibrasi
Toleransi kalibrasi RTD adalah penyimpangan maksimum yang diperbolehkan dari standard kurva karakteristik RTD. Data toleransi ini disediakan oleh vendor / manufacturer. Toleransi kalibrasi ini akan berubah ketika RTD digunakan dan perubahannya tergantung pada temperatur, waktu penggunaan, dan kondisi lingkungan. Perubahan ini tidak dapat diprediksi dengan akurat. Ada 2 kelas toleransi untuk RTD, yakni kelas A (special), dan kelas B (standard). Range toleransi yang didefinisikan dapat dilihat pada grafik di bawah ini.
Untuk sementara bahasan saya cukup sampai disini, insya Allah pada posting selanjutnya akan saya jelaskan tentang sensor thermocouple beserta configurasi mounting untuk RTD dan thermocouple, cara terminasinya dan konstruksi sensor temperature dan aplikasinya. 
No comments:
Post a Comment