1 / 60

TEMPERATURE MEASUREMENT

TEMPERATURE MEASUREMENT. Galileo (1592) Colored alcohol Gabriel Fahrenheit (1700) Ice water (0 o ) - Blood temperature (96 o ) Anders Celcius (1742) Melting point of ice (0 o ) Boiling point of water (100 o ) William Thomson, Lord Kelvin (1800)

denver
Download Presentation

TEMPERATURE MEASUREMENT

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. TEMPERATURE MEASUREMENT • Galileo (1592) • Colored alcohol • Gabriel Fahrenheit (1700) • Ice water (0o) - Blood temperature (96o) • Anders Celcius (1742) • Melting point of ice (0o) • Boiling point of water (100o) • William Thomson, Lord Kelvin (1800) • K = oC + 273.15 (Absolute temperature) • W.J.M. Rankine • oR = oF + 459.67

  2. INTERNATIONAL PRACTICAL TEMPERATURE SCALEIPTS-68

  3. TEMPERATURE SENSORS • THERMOCOUPLE • Thomas Seebeck • RESISTANCE TEMPERATURE DETECTOR • Humphry Davy, William Siemens • THERMISTOR • Steinhart - Hart • IC TEMPERATURE TRANSDUCER • LM335, LM 34, AD592

  4. THERMOCOUPLE THOMAS SEEBECK (1821) Dissimilar metals EFFECT SEEBECK – THERMOELECTRIC CIRCUIT

  5. eAB = Seebeck voltage  = Seebeck coefficient

  6. NBS POLYNOMIAL COEFFICIENTS NBS = National Bureau of Standard Temperature Conversion Equation :

  7. Termokopel Tipe J Termokopel Tipe K Polynomial Coefficients oC mV oC mV ao - 0,0488683 100 4,095 160 6,539 a1 19873,145 110 4,508 170 6,939 a2 - 218614,54 120 4,919 180 7,338 a3 11569199,8 130 5,327 190 7,737 a4 - 264917531 140 5,733 200 8,137 a5 2018441314 150 6,137 210 8,537 Contoh Soal No. 1.1 Sebuah termokopel tipe J yang digunakan untuk mengukur temperatur suatu ruang pembakaran menghasilkan tegangan output sebesar 5,867 mV. Berapa tegangan outputnya bila diukur dengan termokopel tipe K ?

  8. Termokopel Tipe J Polynomial Coefficients ao - 0,0488683 a1 19873,145 a2 - 218614,54 a3 11569199,8 a4 - 264917531 a5 2018441314 Jawab :

  9. Termokopel Tipe K oC mV oC mV 100 4,095 160 6,539 110 4,508 170 6,939 120 4,919 180 7,338 130 5,327 190 7,737 140 5,733 200 8,137 150 6,137 210 8,537

  10. PENGUKURAN TEMPERATUR MENGGUNAKAN VOLTMETER :

  11. EQUIVALENT CIRCUITS : Tabel

  12. Contoh Soal No. 1.2 Suatu temperatur diukur dengan menggunakan sebuah termokopel tipe J dan sebuah DVM (Digital Volt Meter). Temperatur ruangan pada saat pengukuran adalah 28 oC dan DVM menunjukkan angka 10,933 mV. Tentukan temperatur tersebut. Jawab : Dari tabel diperoleh :

  13. External Reference

  14. IRON-CONSTANTAN THERMOCOUPLE

  15. REMOVING JUNCTIONS FROM DVM TERMINALS Isothermal Block = electrical insulator + good heat conductor

  16. A = Cu B = Fe C = C LAW OF INTERMEDIATE METALS

  17. RESISTANCE TEMPERATURE DETECTOR • Humphrey Davy  Seebeck • Tahanan logam dipengaruhi temperatur • William Siemens • Platinum resistance thermometer • PRTD  Standard • - 182,96 oC – 630,74 oC • C.H. Meyers (1932) • Koil platina digulung pada batang mika • Dimasukkan ke dalam tabung kaca

  18. BEBERAPA TIPE RTD

  19. COMMON RTD MATERIALS

  20. PENGUKURAN TAHANAN • Tahanan PRTD • Puluhan s/d ribuan ohm • Standard : DIN 43760 • Ro = 100  pada 0oC •  = 0,00385 / /oC • Dapat digunakan jembatan Wheatstone • Output jembatan sebanding dengan tahanan RTD

  21. JEMBATANWHEATSTONE • Jembatan dibuat setimbang (Vo = 0) dengan mengatur besarnya tahanan R3 (R1 = R2)

  22. Jembatan tidak perlu dibuat setimbang • Rg dihitung sebagai fungsi dari Vo,, R3 dan VS

  23. EFFECT OF LEAD RESISTANCE • Bila lokasi pengukuran jauh, maka tahanan kawat penghubung harus diperhitungkan

  24. THREE-WIRE BRIDGE CONFIGURATION • Bila tahanan kawat A dan B sama besar, maka efeknya pada tegangan output akan saling meniadakan • Hubungan antara tegangan output dan tahanan RTD menjadi tidak linier

  25. SELF HEATING ERROR • Bila arus yang mengalir melalui RTD cukup besar, maka daya disipasi yang terjadi akan menyebabkan temperatur RTD naik meskipun temperatur ruangan yang akan diukur tidak berubah. • Terjadi kesalahan pengukuran yang disebut self heating error, dinyatakan dengan oC/mW • Daya disipasi dapat dihitung dari P = I2 RT

  26. FOUR -WIRE CONFIGURATION • Menggunakan sumber arus konstan (CCS) • Tegangan output yang diukur DVM sebanding dengan tahanan RTD • Kerugiannya adalah menggunakan lebih banyak kawat dibandingkan three-wire configuration

  27. RESISTANCE TO TEMPERATURE CONVERSION • RTD lebih linier dari termokopel, tetapi masih memerlukan curve-fitting • Persamaan Callendar – Van Dusen : RT = Tahana pada temperatur T Ro = Tahanan pada temperatur 0oC  = Koefisien temperatur (+ 0,00392 / /oC)  = 0,11 T <0  = 0 T > 0  = 1,49

  28. Contoh Soal 2.1(UTS TE-318, 18 April 1998) Sebuah Resistance Temperature Detector (RTD) dipasang pada suatu quarter-bridge dengan tegangan eksitasi sebesar 3 V. RTD ini mempunyai tahanan nominal pada 20oC sebesar 100 , koefisien temperatur sebesar 0,00385 / /oC dan self heating error sebrsar 0,5 oC/mW. Ruangan yang akan diukur temperaturnya terletak 100 m dari ruangan dimana rangkaian jembatan ini diletakkan. Rangkaian jembatan ini dipasang dengan konfigurasi 3 kawat dimana kawat tembaga yang digunakan mempunyai diameter sebesar 1,291 mm dan konduktivitas listrik sebesar 5,8x107 S/m. Tegangan output yang dihasilkan ternyata adalah 210,1 mV. Hitung temperatur yang diukur bila : a). Tahanan kawat dan self heating error diabaikan b). Tahanan kawat tidak diabaikan dan self heating error diabaikan c). Tahanan kawat dan self heating error tidak diabaikan

  29. Jawab : a) R2 R3 VS Vo RT R1

  30. Jawab : b) R2 R3 VS Vo RT R1

  31. Jawab : c) R2 R3 VS Vo RT R1

  32. Contoh Soal 2.2(UTS TE-408, 11 Juli 1996) Sebuah Resistance Temperature Detector (RTD) dipasang pada suatu quarter-bridge dengan tegangan eksitasi sebesar 3 V. RTD ini mempunyai tahanan nominal pada 20oC sebesar 100  dan koefisien temperatur sebesar 0,00385 //oC. Ruangan yang akan diukur temperaturnya terletak jauh dari ruangan dimana rangkaian jembatan ini diletakkan. Rangkaian jembatan ini dipasang dengan konfigurasi 3 kawat dimana kawat tembaga yang digunakan mempunyai mempunyai tahanan sebesar 5 . Rangkaian jembatan ini dikalibrasi pada dua temperatur, yaitu 20oC dan 100oC. Bila pengukuran dianggap linier, berapa % kesalahan (FS = 80oC) yang terjadi pada saat temperatur yang diukur adalah 60oC ?

  33. TERMISTOR • Seperti RTD, termistor adalah tahanan yang berubah terhadap temperatur • Perbandingan dengan termokopel dan RTD • Termokopel paling besar daerah cakupannya • RTD paling linier • Termistor paling sensitif • Termistor terbuat dari bahan semikonduktor • Mudah rusak • Umumnya mempunyai koefisien temperatur negatip

  34. PERSAMAAN STEINHART-HART T dalam oK R dalam 

  35. Contoh Soal 3.1 (UTS TE-408, 11 Juli 1996) Sebuah termistor dikalibrasi pada tiga temperatur, yaitu : t = 0oC  R = 16320  t = 50oC  R = 1800  t = 100oC  R = 339,2  Bila tahanannya 2700 , berapa oC temperatur yang diukur ?

  36. MODEL TERMISTOR • Temperatur acuan To = 25oC + 273 = 298 K • Ro = Tahanan pada temperatur To • B = Karakteristik temperatur ( 4000 K) • RT = Tahanan pada temperatur T

  37. KARAKTERISTIK TEMPERATUR Thermowid (Siemens) :

  38. KOEFISIEN TEMPERATUR  tidak konstan  tidak linier

More Related