Sensor Suhu: RTD (Resistive Temperature Detector)

RTD (Resistive Temperature Detector)

RTD (Resistive Temperature Detector) atau detektor suhu resistif adalah probe atau perangkat yang digunakan untuk mengukur dan mengontrol suhu di seluruh aplikasi industri. Resistor mengubah nilainya berdasarkan perubahan suhu. Jadi, pengukuran suhu relatif dan tidak mutlak. Pengukuran dan kontrol suhu relatif ini diperlukan di seluruh industri di mana bahkan sedikit perubahan suhu berdampak pada proses. Sensor RTD dikenal akurat dalam pembacaannya dan dirancang untuk stabilitas di lingkungan yang keras. Ini berarti mereka tahan terhadap suhu ekstrim, getaran, kejutan, dan sebagainya. Posting ini membahas rincian tentang sensor RTD,kerja mereka, dan banyak lagi.

 

Sensor suhu resistif ini memiliki kumparan yang terbuat dari kawat halus yang melilit kaca atau inti keramik dan luka kawat oleh elemen RTD. Elemen kawat halus ini terbuat dari platinum karena logam ini dapat menahan lingkungan, korosi, dan oksidasi yang keras. Kadang-kadang, tembaga atau nikel juga digunakan. RTD ini kadang-kadang memiliki lebih dari kawat. Namun, platinum sejauh ini adalah pilihan terbaik karena memiliki banyak manfaat. Platinum sebagai logam inert mempunyai koefisien suhu yang cukup baik yang memungkinkan RTD merasakan perubahan resistensi cepat.

Umumnya, RTD 2 dan 3-kawat banyak digunakan, dan ini sangat tergantung pada kabel; RTD biasanya memiliki dua, tiga, atau empat kabel. RTD 2-kawat umumnya digunakan dalam aplikasi non-kritis, di mana perubahan suhu tidak mempengaruhi proses atau hanya nilai perkiraan perubahan suhu yang diperlukan. Di sisi lain, RTD 3-kawat menemukan banyak aplikasi di industri. Keakuratan RTD tergantung pada jumlah kabel sampai batas tertentu. Jika jumlah kabel lebih banyak, RTD menawarkan akurasi yang lebih baik. Berbagai konfigurasi RTD tersedia tergantung pada nilai suhu atau resistensi, dan ini dapat disesuaikan agar sesuai dengan aplikasi industri tertentu.

A.    Elemen Struktural Sensor RTD

Setiap RTD terdiri dari lima komponen utama sebagai bagian dari strukturnya. Berikut rinciannya:

Elemen resistensi: Ini adalah elemen penginderaan suhu, dan dalam banyak kasus, itu adalah platinum.

Kabel: Seperti disebutkan, 2, 3, atau 4 RTD kawat tersedia. Kabel ini diisolasi untuk perlindungan dengan Teflon fiberglass.

Bahan Tubing: Biasanya untuk rakitan industri, Inconel atau 316 stainless steel digunakan untuk tabung.

Fitting koneksi: Ini termasuk perlengkapan standar untuk termokopel seperti alat kelengkapan dilas atau dikompresi.

Diameter luar RTD: Ini adalah sekitar 6 mm, dan tepat di atas elemen resistensi.

Penghentian Akhir Dingin: RTD dapat mengakhiri koneksi di ujung dingin dengan colokan atau kabel telanjang.

A.    Cara Kerja Sensor RTD

Ketika jumlah arus yang rendah melewati elemen, tegangan, yang sebanding dengan resistansi, diukur dan dikonversi ke unit kalibrasi suhu. Suhu berbanding lurus dengan ketahanan RTD. Ini berarti ketika suhu naik, resistensi RTD juga naik dan sebaliknya. Pergeseran suhu ini dirasakan oleh detektor dan karenanya pesan dikeluarkan ke sistem. Ini adalah prinsip kerja RTD - aliran listrik dilawan dengan kenaikan suhu yang dirasakan oleh elemen resistif. Resistensi ini disebabkan oleh logam, dan diukur dalam Ohm. Tergantung pada persyaratan aplikasi dan jenis RTD, waktu responsnya mungkin secepat 0,5 detik.

RTD (Resistance Temperature Detector) adalah sensor yang resistansinya berubah saat suhu berubah. Resistensi meningkat saat suhu sensor meningkat. Hubungan resistensi vs suhu sudah diketahui dan berulang dari waktu ke waktu. RTD adalah perangkat pasif. Itu tidak menghasilkan output sendiri. Perangkat elektronik eksternal digunakan untuk mengukur resistansi sensor dengan melewati arus listrik kecil melalui sensor untuk menghasilkan tegangan. Biasanya 1 mA atau kurang mengukur arus, 5 mA maksimum tanpa risiko pemanasan diri.

B.     Toleransi Standar

RTD dibangun untuk beberapa kurva standar dan toleransi. Kurva standar yang paling umum adalah kurva 'DIN'. Kurva menggambarkan resistensi vs karakteristik suhu platinum, sensor 100 ohm, toleransi standar, dan rentang suhu yang terukur. Standar DIN menentukan resistansi dasar 100 ohm pada 0 ° C, dan koefisien suhu 0,00385 Ohm / Ohm / ° C. Output nominal sensor RTD DIN ditunjukkan di bawah ini: 

·         DIN Kelas A: ±(0,15 + .002 | T|°C)

·         DIN Kelas B: ±(0,3 + .005 | T|°C)

·         DIN Kelas C: ±(1.2 + .005 | T|°C)

Derajat	0°C
0	100.00
10	103.90
20	107.79
30	111.67
40	115.54
50	119.40
60	123.24
70	127.07
80	130.89
90	134.70
100	138.50

 

C.    Tipe Elemen RTD

Saat memutuskan jenis elemen RTD, pertimbangkan terlebih dahulu instrumen apa yang akan Anda baca sensornya. Pilih tipe elemen yang kompatibel dengan input sensor instrumen. Sejauh ini RTD yang paling umum adalah 100 Ohm Platinum dengan koefisien suhu 0, 00385.

D.    Sambungan Sensor

Sensor RTD tersedia dalam sejumlah konfigurasi kawat timbal yang berbeda. Konfigurasi yang paling umum adalah elemen tunggal, tiga konfigurasi timbal. Skema konfigurasi kawat timbal yang tersedia ditunjukkan di bawah ini:

Dua sensor kawat biasanya digunakan dalam aplikasi di mana akurasi tidak penting. Konfigurasi dua kawat memungkinkan teknik pengukuran yang paling sederhana, tetapi menderita ketidakakuratan yang melekat karena resistensi lead sensor. Dalam konfigurasi dua kawat, tidak ada cara untuk secara langsung mengkompensasi resistensi kabel timbal yang akan menyebabkan peningkatan offset dalam pengukuran resistensi.

Tiga sensor kawat dibangun dengan loop kompensasi untuk memungkinkan pengukuran untuk memperhitungkan resistensi lead. Dengan konfigurasi ini, perangkat pengontrol / pengukuran membuat dua pengukuran. Pengukuran pertama mengukur resistansi total sensor dan kabel timbal penghubung. Pengukuran kedua adalah resistensi resistensi loop kompensasi. Dengan mengurangi resistensi loop kompensasi dari total resistensi, resistensi bersih akun ditentukan. Tiga sensor kawat adalah yang paling umum dan memberikan kombinasi akurasi dan kenyamanan yang baik.

Konfigurasi sensor empat kawat dan teknik pengukuran memungkinkan pengukuran resistensi sensor tanpa pengaruh kabel timbal. Sementara teknik ini memberikan akurasi terbaik, banyak pengendali industri / perangkat pengukuran tidak dapat membuat pengukuran empat kawat yang benar.

Probe RTD adalah perakitan yang terdiri dari elemen resistensi,selubung, kawat timbal dan penghentian atau koneksi. Selubung, tabung akhir tertutup, melumpuhkan elemen, melindunginya terhadap kelembaban dan lingkungan yang akan diukur. Selubung juga memberikan perlindungan dan stabilitas pada kabel timbal transisi dari kabel elemen yang rapuh.

E.     Karakteristik Elemen Resistensi

Ada beberapa rincian yang sangat penting yang harus ditentukan untuk mengidentifikasi karakteristik RTD dengan benar:

1.       Materi Elemen Resistensi

Beberapa logam cukup umum untuk digunakan dalam unsur resistensi dan kemurnian logam mempengaruhi karakteristiknya. Platinum sejauh ini yang paling populer karena linearitas dengan suhu. Bahan umum lainnya adalah nikel dan tembaga, meskipun sebagian besar digantikan oleh unsur platinum. Logam lain yang digunakan, meskipun jarang, adalah Balco (paduan besi-nikel), tungsten dan iridium.

2.      Koefisien Suhu

Ini adalah istilah yang menggambarkan perubahan resistensi rata-rata per unit suhu dari titik es ke titik didih air. Resistansi pada titik didih (100ºC) = 138, 50 ohm. Resistensi pada titik es (0ºC) = 100 ohm. Bagi perbedaan (38, 5) dengan 100 derajat dan kemudian bagi dengan nilai nominal 100 ohm elemen. Hasilnya adalah koefisien suhu rata-rata (alpha) 0, 00385 ohm per ohm per ºC. Nilai tersebut sesuai dengan tetapan stanar internasional pada tahun 1983, IEC (International Electrotechnical Commission) mengadopsi standar DIN (Deutsche Institute for Normung).

 

3.      Resistensi Nominal

Resistensi nominal adalah nilai resistansi yang dipraspeksi pada suhu tertentu. Sebagian besar standar, termasuk IEC-751, menggunakan 0ºC sebagai titik referensi mereka. Standar IEC adalah 100 ohm pada 0ºC, tetapi resistensi nominal lainnya, seperti 50, 200, 400, 500, 1000 dan 2000 ohm, tersedia.

4.      Rentang Suhu Aplikasi

Tergantung pada konfigurasi mekanik dan metode manufaktur, RTD dapat digunakan dari -270ºC hingga 850ºC. Spesifikasi untuk rentang suhu akan berbeda, untuk jenis film tipis, luka kawat dan kaca yang dikemas,misalnya.

5.      Dimensi Fisik atau Pembatasan Ukuran

Dimensi yang paling penting dari elemen adalah diameter luar (O.D.), karena elemen harus sering muat dalam selubung pelindung. Elemen jenis film tidak memiliki dimensi O.D. Untuk menghitung dimensi yang setara, kita perlu menemukan diagonal penampang akhir (ini akan menjadi jarak terluas di seluruh elemen saat dimasukkan ke dalam selubung).

F.     Pipe and Intrument Diagram (P&ID) untuk Control Temperature Menggunakan RTD

            Pada gambar tersebut P&ID pada system control termperatur menggunakan alat RTD yang mana menerapkan system control tertutup atau closed system. Close loop system adalah system control yang sinyal keluarannya mempunyai pengaruh langsung pada aksi pengontrolan. Pada closed loop system ini juga merupakan system umpan balik dimana variable outputnya akan menjadi nilai pembanding dengan set point sebagai nilai kesalahan untuk nantinya dapat dilakukan penyesuaian variable outputnya dengan setpoint.

            Panas yang keluar dari tangki berisi air dilengkapi heat exchanger akan di tangkap dalam bentuk sinyal oleh sensor RTD, sinyal kemudian akan ditransmisikan untuk selanjutnya akan di terjemahkan dan di visualisaikan dalam bentuk nilai yaitu suhu, kemudian di controller akan melakukan perhitungan dan pembandingan nilai kesalahan output dan setpoint untuk nantinya controller akan memutuskan tindakan apa yang harus dilakukan bisa berupa membuka atau menutup valve yang besar kecilnya akan disesuaikan dengan nilai kesalahan.