merupakan singkatan dari Resistance Temperature Detector
adalah sensor suhu yang pengukurannya menggunakan
prinsip perubahan resistansi atau hambatan listrik logam
yang dipengaruhi oleh perubahan suhu. RTD adalah salah
satu sensor suhu yang paling banyak digunakan dalam
otomatisasi dan proses kontrol.
Pada tipe elemen wire-wound atau tipe standar, RTD terbuat
dari kawat yang tahan korosi, yang dililitkan pada bahan
keramik atau kaca, yang kemudian ditutup dengan selubung
probe sebagai pelindung. Selubung probe ini biasanya
terbuat dari logam inconel (logam dari paduan besi, chrom,
dan nikel). Inconel dipilih sebagai selubung dari RTD karena
tahan korosi dan Ketika ditempatkan dalam medium cair atau
gas, selubung inconel cepat dalam mencapai suhu medium
tersebut. Antara kawat RTD dan selubung juga terdapat
keramik (porselen isolator) sebagai pencegah hubung
pendek antara kawat platina dan selubung pelindung.
Perhatikan gambar dibawah ini.
Sedangkan jenis logam untuk kawat dari RTD umumnya
adalah platina. Kawat RTD biasanya juga terbuat dari
tembaga dan nikel. Namun platina adalah bahan yang paling
umum digunakan, karena memiliki tingkat akurasi yang lebih
baik dan rentang suhu yang lebih luas.
Bagaimana prinsip kerja RTD?
Ketika suhu elemen RTD meningkat, maka resistansi elemen
tersebut juga akan meningkat. Dengan kata lain, kenaikan
suhu logam yang menjadi elemen resistor RTD berbanding
lurus dengan resistansinya. elemen RTD biasanya ditentukan
sesuai dengan resistansi mereka dalam ohm pada nol derajat
celcius (0 C). Spesifikasi RTD yang paling umum adalah 100
Ω (RTD PT100), yang berarti bahwa pada suhu 0 C, elemen
RTD harus menunjukkan nilai resistansi 100 Ω.
Dalam prakteknya, arus listrik akan mengalir melalui elemen
RTD (elemen resistor) yang terletak pada tempat atau daerah
yang mana suhunya akan diukur. Nilai resistansi dari RTD
kemudian akan diukur oleh instrumen alat ukur, yang
kemudian memberikan hasil bacaan dalam suhu yang tepat,
pembacaan suhu ini didasarkan pada karakteristik resistansi
yang diketahui dari RTD.
Elemen sensor RTD mempunyai dua tipe konfigurasi yangp palingu yaitu
1. Wire-wound
Seperti yang dijelaskan pada sebelumnya, wire-wound
merupakan tipe elemen yang terdiri dari kumparan kawat
logam (platina) yang melilit keramik atau kaca, yang
ditempatkan atau ditutup dengan selubung probe sebagai pelindung.
2. Thin-film
Thin-film merupakan tipe elemen RTD yang terdiri dari
lapisan bahan resistif yang sangat tipis (umumnya platina),
yang diletakkan pada substrat keramik yang kemudian
dilapisi dengan epoxy atau kaca sebagai segel atau pelindung.
RTD memiliki 3 macam konfigurasi koneksi kabel yaitu: 2
wire, 3 wire, dan 4 wire RTD.
Sama halnya seperti platina, Tembaga (kabel) juga memiliki
nilai resistansi. Resistansi sepanjang kabel tembaga ini
dapat berdampak pada pengukuran resistansi yang
dilakukan oleh instrumen alat ukur. RTD 2 kabel (2 wire)
praktis tidak memiliki perhitungan resistansi yang terkait
dengan kabel tembaga, sehingga mengurangi keakuratan
pengukuran elemen sensor suhu RTD. Akibatnya RTD 2 wire
umumnya hanya digunakan untuk kebutuhan pengukuran
suhu perkiraan saja.
RTD 3 kabel (3 wire) adalah spesifikasi yang paling umum
yang biasa digunakan pada aplikasi-aplikasi di industri. RTD
3 wire menggunakan rangkaian pengukuran jembatan
wheatstone untuk mengkompensasi nilai resistansi kabel.
Perhatikan gambar di bawah ini.
Dalam konfigurasi RTD 3 wire ini, kabel “A” dan “B” harus
memiliki kedekatan atau panjang yang sama. Panjang kabel
ini sangat berarti karena tujuan dari jembatan wheatstone
adalah untuk membuat impedansi dari kabel A dan B. Dan
kabel C berfungsi sebagai pembawa arus yang sangat kecil.
RTD 4 kabel (4 wire) adalah konfigurasi yang paling akurat
dari yang lainnya. Karena dalam RTD 4 kabel ini dapat
sepenuhnya mengkompensasi resistansi dari kabel, tanpa
perlu memberikan perhatian khusus pada panjang masing –masing kabel.
Kelebihan dan kekurangan RTD bila dibandingkan dengan
Thermocouple
•Rentang pengukuran: RTD dapat mengukur suhu
hingga 1000 C, akan tetapi sulit mendapatkan
pengukuran yang akurat dari RTD dengan suhu
diatas 400 C. Termokopel dapat mengukur suhu
sampai 1700 C. Umumnya RTD digunakan pada
suhu dibawah 850 C, dan bila suhu diatas 850 C
biasanya menggunakan termokopel. Pengukuran
suhu di industri biasanya 200 C sampai 400 C,
sehingga RTD mungkin menjadi pilihan terbaik
dalam kisaran suhu tersebut.
•Waktu respon (response time): RTD mempunyai
respon yang cepat terhadap perubahan suhu akan
tetapi kemampuan termokopel dalam merespon
suhu jauh lebih cepat.
•Getaran (vibration): termokopel tidak terpengaruh
terhadap getaran, sedangkan RTD terpengaruh
bila ada getaran atau goncangan, sehingga bila
RTD diperlukan maka RTD thin-film biasa
digunakan karena RTD thin-film lebih tahan
terhadap getaran bila dibandingkan dengan RTD standar.
•Pemanasan sendiri (self-heating): sebuah RTD
terdiri dari kawat atau pelapis yang sangat halus
dan membutuhkan tegangan dari power supply,
sedangkan termokopel tidak memerlukan.
Meskipun arus yang diperlukan hanya sekitar 1
mA sampai 10 mA, hal ini dapat menyebabkan
elemen platina RTD “memanas”. Sehingga
mempengaruhi tingkat akurasi pengukuran. Hal
ini mungkin terjadi bila kabel ekstensi panjang
digunakan, sehingga daya yang lebih besar
mungkin diperlukan untuk mengatasi hambatan
atau resistansi kabel, dan hal ini mengakibatkan
masalah pemanasan sendiri (self-heating)
meningkat.
•Akurasi pengukuran: secara umum RTD lebih
akurat daripada termokopel. RTD menghasilkan
akurasi hingga 0,1 C sedangkan termokopel
hanya 1 C.
•Stabilitas: stabilitas jangka panjang dari RTD
sangat baik, yang berarti pembacaan yang akan
berulang dan stabil dalam waktu yang lama.
Sedangkan termokopel cenderung tidak stabil
karena EMF yang dihasilkan oleh termokopel
dapat berubah dari waktu ke waktu karena
oksidasi, korosi, dan perubahan lain dalam sifat
metalurgi dari elemen sensor atau penginderaan.
•Harga: meskipun ini bukan masalah teknis tapi
mungkin ini penting, termokopel memiliki harga
yang jauh lebih murah daripada RTD.
Komentar
Posting Komentar