LAPORAN PRSENTASI SENSOR DAN TRANDUSER

Sensor Suhu RTD (Resistance Thermal Detector)

OLEH

MARTA MAIDIKA PUTRA: 1110951016

PRIANDIKA: 1110953005

DOSEN: MUMUH MUHARAM, MT

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO, FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS ANDALAS

PADANG

2014

FORMAT LAPORAN:

1. Judul: Sensor Suhu RTD (Resistance Thermal Detector

2. Pendahuluan

Latar Belakang:

RTD (Resistance Thermal Detector) merupakan salah satu jenis sensor suhu yang sering

digunakan. RTD dibuat dari bahan kawat tahan korosi, kawat tersebut dililitkan pada bahan

keramik isolator. Bahan kawat untuk RTD tersebut antara lain; platina, emas, perak, nikel dan

tembaga, dan yang terbaik adalah bahan platina. Resistance Thermal 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.

Adapun tujuan pembelajaran untuk mengetahui prinsip kerja dan penggunaan RTD

sebagai salah satu jenis sensor suhu yang sering digunakan pada dunia industry

3. Isi

RTD (Resistance Thermal Detector) adalah salah satu dari beberapa jenis sensor suhu

yang sering digunakan. RTD dibuat dari bahan kawat tahan korosi, kawat tersebut dililitkan pada

bahan keramik isolator. Bahan kawat untuk RTD tersebut antara lain; platina, emas, perak, nikel

dan tembaga, dan yang terbaik adalah bahan platina karena dapat digunakan menyensor suhu

sampai 1500o C. Tembaga dapat digunakan untuk sensor suhu yang lebih rendah dan lebih

murah, tetapi tembaga mudah terserang korosi.

RTD yang paling sering di gunakan adalah terbuat dari bahan "Platinum" dan sering

disebut juga di dengan PT100, yang maksudnya : "Pt" yaitu terbuat dari bahan "Platinum".

"100" yaitu Nilai resistansinya adalah 100 pada suhu 0C.

Resistance Thermal 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.

Sensor Suhu RTD (Resistance Thermal Detector)

Bentuk konstruksi RTD secara umum dapat dilihat pada gambar berikut

Konstruksi RTD

Prinsip kerja:

Pada dasarnya RTD berfungsi untuk mengubah suhu menjadi resistansi/hambatan listrik

yang sebanding dengan perubahan suhu. Semakin tinggi suhu, resistansinya semakin besar. RTD

terbuat dari sebuah kumparan kawat platinum pada papan pembentuk dari bahan isolator. RTD

dapat digunakan sebagai sensor suhu yang mempunyai ketelitian 0,03 dibawah 5000C dan 0,1

diatas 10000C.

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 kristal stearin adalah 13 0C, untuk produk minyak goreng

Avena. Pada gambar 2.1 dibawah, dapat dilihat hasil akhir dari minyak RBDPO yang sudah

menjadi butiran-butiran kristal stearin.

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.

Resistance Thermal Detector (RTD) perubahan tahanannya lebih linear terhadap

temperatur uji tetapi koefisien lebih rendah dari thermistor dan model matematis linier adalah:

)1(0 tRRT

dimana :

Ro = tahanan konduktor pada temperature awal ( biasanya 0oC)

RT = tahanan konduktor pada temperatur toC

= koefisien temperatur tahanan

t = selisih antara temperatur kerja dengan temperatur awal

Sedangkan model matematis nonliner kuadratik adalah:

dimana :

Ro = tahanan konduktor pada temperature awal ( biasanya 0oC)

RT = tahanan konduktor pada temperatur toC

= koefisien temperatur tahanan

t = selisih antara temperatur kerja dengan temperatur awal

A = 3.9083.10-3

B = -5.775. 10-7

T= Suhu

Adapun keuntungan menggunakan RTD adalah :

Waktu respon lebih cepat dibandingkan dengan termokopel dalam urutan sepersekian

detik.

RTD tidak akan mengalami masalah pergeseran arus karena tidak menghasilkan power

sendiri.

Dalam range nya RTD lebih akurat dan memiliki sensitivitas yang lebih tinggi dari

pada termokopel.

RTD tidak membutuhkan kabel ekstensi khusus pada instalasi yang membutuhkan kabel

panjang.

Tidak seperti termokopel, radiasi radioaktif (beta, gamma dan neutron) memiliki efek

minimal terhadap RTD karena parameter yang diukur adalah resistensi, bukan tegangan.

Adapun kelemahan menggunakan RTD adalah :

Karena logam yang digunakan untuk RTD harus dalam bentuk yang paling murni, maka

RTD jauh lebih mahal daripada termokopel.

Secara umum, RTD tidak mampu mengukur selebar range temperatur termokopel.

Perubahan kecil pada resistansi akan ikut terukur, sehingga semua koneksi harus ketat

dan bebas dari korosi, yang akan menyebabkan kesalahan pembacaan.

Keunggulan RTD dibanding termokopel diantaranya adalah :

Tidak diperlukan suhu referensi

Sensitivitasnya cukup tinggi, yaitu dapat dilakukan dengan cara mem-perpanjang kawat

yang digunakan dan memperbesar tegangan eksitasi.

Tegangan output yang dihasilkan 500 kali lebih besar dari termokopel

Dapat digunakan kawat penghantar yang lebih panjang karena noise tidak jadi masalah

Tegangan keluaran yang tinggi, maka bagian elektronik pengolah sinyal menjadi

sederhana dan murah.

Tipe-Tipe RTD

Resistance Temperature Detector (RTD) yang banyak digunakan pada industri adalah

jenis Platinum Resistance Temperature Detector. Itu semua ditetapkan oleh JIS C 1604 di

Jepang.

Terdapat dua tipe dari RTD, tipe pertama adalah PT100 yang telah disesuaikan dengan

standar internasional, dan tipe kedua adalah JPT100 yang telah disesuaikan dengan standar

Jepang. Keduanya tidak dapat dipertukarkan karena perbandingan dari nilai tahanan pada 100 0C

dan 0 0C (R100/R0) adalah berbeda.

Tabel 2.1. Tipe dari Platinum Resistance Temperature Detector

Banyak juga Resistance Temperature Detector di negara lain yang telah disesuaikan

dengan IEC Standard. Di Inggris dan Jerman, standarnya sama persis dengan IEC Pub 751.

Singkatan :

JIS : Japanese Industrial Standars

IEC : International Electrotechnical Commission

ASTM : American Society for Testing and Materials

kemudian ada beberapa tipe RTD, seperti gambar di bawah :

"Rw" adalah resistansi dari kabel, sedangkan "RPt100" adalah resistansi yang di ukur oleh sensor

RTD.

Contoh penggunaan RTD

Contoh penggunaan RTD adalah untuk pengontrolan temperatur di line fuel gas (pipa

berbahanbakar gas). Hal ini diperlukan pengontrolan (pengendalian) temperatur agar suhu yang

ada pada pipa tersebut selalu dalam keadaan stabil sehingga dapat dijadikan bahan bakar

kompresor.

Uap gas (vapour) yang dihasilkan dari produk drum akan di panaskan di Heat Exchanger

sehingga uap gas tersebut dapat dijadikan bahan bakar kompressor. Alat yang digunakan untuk

mengontrol temperatur uap gas, merupakan salah satu peralatan atau instrument pabrik. Apabila

alat ini tidak beroperasi maka temperatur yang diinginkan tidaka kan tercapai sehingga

kompressor tidak dapat bekerja dan pabrik tidak dapat beroperasi secara normal dan secara

otomatis produksi pabrik pun menjadi berkurang.

Untuk itu digunakan instrumen pengukur temperatur yaitu Resistance Temperature

Detector (RTD) yang berperan mengawasi dan mengontrol temperatur gas. RTD ini bekerja

berdasarkan perbandingan perubahan temperatur dengan besaran tahanan listrik dari logam yang

terdapat pada sensor RTD tersebut

4. KESIMPULAN

1. RTD berfungsi untuk mengubah suhu menjadi resistansi/hambatan listrik yang

sebanding dengan perubahan suhu. Semakin tinggi suhu, resistansinya semakin besar. RTD

terbuat dari sebuah kumparan kawat platinum pada papan pembentuk dari bahan isolator

2. Dibandingkan dengan termokopel RTD memiliki kelebihan seperti waktu respon

lebih cepat dalam urutan sepersekian detik, RTD tidak akan mengalami masalah pergeseran arus

karena tidak menghasilkan power sendiri, Dalam range nya RTD lebih akurat dan memiliki

sensitivitas yang lebih tinggi dari pada termokopel dan RTD tidak membutuhkan kabel ekstensi

khusus pada instalasi yang membutuhkan kabel panjang.

3. Resistance Temperature Detector (PT100) digunakan pada kisaran suhu -200 0C

sampai dengan 650 0C sehingga dinilai sangat efektif dalam pengaturan suhu tinggi pada

industry.

5. Daftar Pustaka

http://ilmulistrik.com/sensor-suhu-rtd-resistance-thermal-detector.html

http://elektronika-dasar.web.id/komponen/sensor-tranducer/sensor-suhu-rtd-resista/

http://bennylk.blogspot.com/2009/12/perbedaan-thermistor-dan-rtd-resistance.html

http://rezero.blogspot.com/2013/12/rtd-resistance-temperature-detector-dan.html

http://electrozone94.blogspot.com/2013/08/jenis-jenis-sensor.html

LAMPIRAN

1. Pelaksanaan: Pelaksanaan presentasi pada tanggal 17 Maret 2014

2. Pertanyaan:

(Pertanyaan pertama dari Hafrianto Efendi)

1.Jelaskan tentang kontruksi dan pemasangan RTD sebagai alat ukur dan beri

contohnya ?

Dijawab oleh Priandika:

Bentuk fisik dan konstruksi dari Resistance Temperature Detector (PT100) tersebut dapat

dilihat pada bagian perasa/sensor yang berbahan platina terhubung oleh penghubung kabel

utama, yang diisolasi oleh fiber glass atau bahan keramik yang secara umum dapat dilihat pada

gambar berikut:

Sedangkan untukKonstruksi pemasangan RTD terutama tipe PT100 contohnya yang

digunakan pada tangki Crystalizer ada 2 jenis, dengan panjang yang berbeda. Salah satu

diantaranya di pasang pada tangki dan yang lainnya dipasang pada saluran air pendingin.

Contoh pemasangan RTD :

(Pertanyaan ke-2 dari oleh Andi Wira P)

2.Apa Perbedaan RTD dengan thermistor ?

Dijawab oleh Marta Maidika P:

Sebelumnya kita harus mengetahui Pengertian dari thermistor dan RTD, Termistor

adalah alat atau komponen atau sensor elektronika yang dipakai untuk mengukur suhu sedangkan

pengertian RTD adalah Resistance Temperature Detector 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.

Perbedaan masing-masinng alat :

Thermistor:

a. Materi yang digunakan dalam sebuah thermistor umumnya keramik atau

polimer

b. Suhu Tanggapan thermistors biasanya mencapai tingkat yang lebih presisi

dalam rentang suhu terbatas.

RTD:

a. Materi yang digunakan adalah logam murni

b. Suhu Tanggapan RTD berkisar lebih besar

(Pertanyaan ke-3 dari Adityawarman)

3.Bagaimana dengan cara pemeliharaan RTD untuk keselamatan dan menjaga

keakurasian pengukuran ?

Dijawab oleh Priandika:

Pemeliharaan sangatlah penting untuk keselamatan dan menjaga keakurasian pengukuran

temperatur dan juga pengontrolan/pengaturan. Walaupun metode pemeliharaan berbeda-beda

tergantung pada pengoperasian, maka disarankan untuk mengikuti cara berikut ini :

a.Cara pengaturan pemeliharaan dalam bekerja.

b.Pemberian tambahan pengetahuan dan training kepada para pekerja.

c. Keamanan dari para pekerja.

d. Standarisasi dari pemeliharaan.

e. Ketelitian pengontrol dari pemeriksaan peralatan.

f. Persiapan dan manajemen dari data pemeliharaan.

Pemeliharaan dan inspeksi dari pemakaian sensor temperatur sangat bergantung pada

cara penginstalasian dan maksud penggunaannya, mereka tidak bisa ditanggani secara sama.

Metode umum berikut dapat dijadikan masukan :

a. Pemeriksaan dan pemeliharaan harian

Sensor temperatur tidak akan memberikan informasi tentang suhu jika hubungannya tidak

terkoneksi dengan baik. Kita juga tidak mengetahui jika terjadi kerusakan/ naik-turunnya suhu

secara tidak normal pada RTD. Oleh sebab itu, sebaiknya diletakkan sensor temperatur lainnya

didekat RTD tersebut, seperti penggunaan Temperature Gauge yang dapat langsung dibaca dan

juga sebagai pembanding pembacaan temperatur, yang diletakkan pada tangki crystalizer

sehingga dapat dilihat sehari-hari di lapangan.

b. Konfirmasi kondisi pekerjaan di lapangan

Tipe dan jenis dari sensor temperatur bergantung pada apa yang akan diukur dan dimana akan

digunakan. Sebaiknya kondisi tempat kerja/tempat terpasangnya RTD tidak berubah. Jika terjadi

perubahan sebaiknya dikonfirmasikan bahwa temperatur yang digunakan masih sama. Jika tidak

sama sebaiknya diganti dengan temperatur yang sama dengan yang ada di lapangan, sehingga

cocok dengan kondisi yang ada.

c. Konfirmasi nilai arus normal

Resistance Temperature Detector memiliki arus yang mengikutinya ke elemen untuk pengukuran

pada tiap nilai tahanan. Nilai dari arus normal ini harus dijaga dalam rangka memberikan tingkat

ketelitian yang berkelanjutan. Jika arus normal tersebut berubah, maka akan ada perubahan panas

di dalamnya dan akan terjadi kesalahan dalam pengukuran. Sebaiknya arus normal dapat terjaga.

d. Pembersihan dan pemeriksaan tabung proteksi

Debu, kotoran dan yang lainnya ketika masuk ke dalam tabung proteksi akan menyebabkan

kesalahan dalam pengukuran. Bersihkan secara periodik. Tabung proteksi dipasang untuk

melindungi sensor temperatur terhadap gangguan pengukuran atmosfir.

Sebaiknya dipastikan bahwa itu tidak pernah berkarat atau teroksidasi dan bebas dari ganguan

mekanikal. Ketika memindahkan sensor temperatur untuk melakukan pemeriksaan, sebaiknya

diperhatikan bahwa tidak ada benda asing yang masuk ke dalam tabung proteksi.

Kemudian sebaiknya dibersihkan bagian dalamnya jika perlu. Sebaiknya diperhatikan bahwa

tidak ada air yang berada di dalam tabung proteksi yang akan menyebabkan banyak masalah.

e. Inspeksi daerah instalasi dan kondisi lapangan

Terkadang Resistance Temperature Detector terpasang menggunakan skrup atau sambungan

pipa. Tergantung dari cara penggunaannya, beberapa sensor mungkin digunakan pada getaran

mekanikal pada pompa, pembangkit listrik, atau pengunaan pada pengukuran cairan.

Ganguan-ganguan dari luar ini akan mengakibatkan penyempitan pada komponen. Ketika

kondisi sudah memuncak, material atau sambungan las akan rusak, dan akhirnya udara luar akan

masuk, atau cairan akan keluar.

Dapat diperhatikan pada kondisi sensor temperatur, yang mana dapat diperiksa secara

visual/dilihat.

f. Pemeriksaan berkala

Walaupun sensor temperatur bekerja dengan baik, sebaiknya dipindahkan/ dikeluarkan kemudian

buat perbandingan dengan standar termometer dua atau tiga kali dalam setahun, jika itu

memungkinkan

(Pertanyaan ke-4 dari Rozi Rinaldo)

4.Jelaskan Fungsi dari masing-masing kontruksi pada RTD ?

Dijawab oleh Marta Maidika P:

- Kumparan Kawat platina dililitkan pada bahan keramik isolator. Bahan kawat untuk

RTD tersebut antara lain; platina, emas, perak, nikel dan tembaga, dan yang terbaik adalah

bahan platina karena dapat digunakan menyensor suhu sampai 1500o C. Tembaga dapat

digunakan untuk sensor suhu yang lebih rendah dan lebih murah, tetapi tembaga mudah

terserang korosi.

- Inti dari Quartz hanya sebagai bahan isolator

- Terminal sambungan sebagai penyambung lilitan kawat dengan alat ukur

- Kabel keluaran sebagai penyambung kumparan kawat ke monitor untuk mengetahui

nilai suatu tahanan yang diperoleh dari besarnya suhu yang terbaca

(pertanyaan ke-5 dari Bima Prakasa)

5.Apa pengaru suhu lingkungan terhadap pengukuran dari RTD? dan jika

berpengaruh bagaimana cara mengatasinya

Dijawab oleh Priandika:

Dari beberapa sumber acuan yang saya baca suhu lingkungan tidak menpengaruhi

perhitungan dari pengukuran RTD. Dapat di buktikan dari persamaan perbandingan tahanan dan

suhu secara linier berikut:

Dimana pada rumus t disini merupakan perubahan suhu antara temperatur kerja dengan

temperatur awal yang biasanya 00. Jadi dapat di simpulkan RTD ini hanya bereaksi untuk

pengukuran tahanan dengan kontak suhu langsung mengenai permukaan RTD seperti suhu

minyak dalam suatu tank yang di pasang RTD

(Pertanyaan ke-6 dari Depas Seno Pramono)

6.Apakah suhu mempengaruhi ketelitian dari RTD?

Dijawab oleh Priandika:

Pada data yang kami dapat di internet ada yang menyatakan bahwa semakin tinggi suhu

maka semakin besar pula ketelitian dari RTD. Namun dari data lainnya tidak dinyatakan hal

yang sama.

(pertanyaan ke-7 dari Pak Mumuh)

7.Bagaimana dengan pemasangan RTD pada suatu rangkaian?

Dijawab oleh priandika:

Pemasangan RTD pada suatu rangkaian hampir sama dengan pemasangan srain gauge pada

rangkaian. diman RTD dipasang pada salah satu lengan rangkaian pada jembatan wheatstone.

Tambahan:

PT100 tipe DIN (Standard Eropa) memiliki resolusi 0,385 ohm per 1C. Jadi

resistansinya akan naik sebesar 0,385 ohm untuk setiap kenaikan suhu 1C. 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.

berikut adalah rangkaian sensor suhu PT100 dengan sumber arus menggunakan IC

LM317 dan dilengkapi dengan rangkaian penguat tak-membalik menggunakan IC LM358.