Teknik Pengukuran dan Alat Ukur

Presentasi berjudul: "Teknik Pengukuran dan Alat Ukur"— Transcript presentasi:

1 Teknik Pengukuran dan Alat Ukur
Pengukuran Temperatur 8

2 Pengukuran suhu Skala suhu ditentukan dari titik beku dan titik didih fluida pada tekanan atmosfir standar. Fluida yang digunakan dapat berupa air, air raksa, dan alkohol Skala yang umum digunakan skala Fahrenheit dan skala Celcius

3 Koefisien muai alkohol > air raksa
Alkohol digunakan untuk mengukur suhu lebih rendah dari air raksa karena mudah mendidih pada temperatur tinggi Alkohol tidak dapat untuk mengukur temperatur dibawah – 37,8C

4 Skala pengukuran Titik beku air pada tekanan 1 atm: 1C atau 32F
Titik didih air pada tekanan 1 atm: 100C atau 212F

5 Metode Pengukuran Temperatur
Perubahan fase Sifat ekspansi thermal Termometer air raksa (termometer dengan menggunakan cairan dalam pipa kapiler) Termometer bimetal Sifat kelistrikan Termistor RDT (Resistor Detector Thermal) Pengukuran temperatur termoelektrik thermocouple Prinsip Kerja Termometer

6 Perubahan fase Menggunakan acuan titik didih fluida yang digunakan.
Bila cairan dan uap terbentuk didalam pyrometer bulb, maka kenaikan tekanan uap yang terjadi dapat digunakan untuk mengukur temperatur dengan menggunakan pressure gauge

7 Sifat ekspansi Termometer air raksa
Perubahan temperatur yang menyebabkan perubahan volume Untuk terlihat lebih jelas (sensitif) digunakan pipa kapiler Ukuran kapiler tergantung pada: reservoir, zat cair dan range temperatur

8 Sifat Ekspansi - Bimetal
Termometer bimetal Terdiri dari 2 logam yang berbeda koefisien muai panjang dan diletakkan bersama-sama 1 logam memiliki koefisien muai panjang lebih besar sehingga kenaikkan temperatur akan menunjukkan penyimpangan (defleksi) Penurunan temperatur akan menyebabkan defleksi kearah yang berlawanan Bimetallic Strip application PHYS1550 Everyday Physics The Bimetallic Strip

9 Termometer bimetal Plat bimetal harus digabungkan menjadi 1
Prinsip kerjanya T , plat bimetal melengkung ke arah logam yang koefisien muainya < T , plat bimetal melengkung ke arah logam yang koefisien muai > Material yang sering digunakan besi dan tembaga Contoh: besi-tembaga, T  lengkungan ke bagian tembaga Aplikasi: oven, grill, alarm pemadam kebakaran

10 Bimetal: strip, spiral, helical
Bimetal coil reacts to lighter (spiral)

11 Termometer bimetal Hubungan antara radius curvature dengan temperatur
rc radius of curvature C material thermal expansion coefficient Invar (FeNi36=nikel iron alloy) = 1.7x10-8 m/mC Steel = 2x10-5 to 20x10-5 m/mC T temperature d thickness

12 Bimetal - Helical metal strip

13 Bimetal - Helical metal strip

14 Thermocouple Terdiri dari sambungan (junction) 2 kawat logam yang berbeda Pada sambungan terdapat tegangan listrik yang tergantung pada temperatur junction Perubahan temperatur menyebabkan perubahan tegangan Temperatur range hingga 1800C Relatif tidak akurat dan tidak berulang (non repeatable) dibanding dengan RTD dan thermistor Tahan terhadap kejutan dan getaran

15 Thermocouple 3 jenis efek pada thermocouple Efek Seebeck Efek Peltier
Efek Thomson

16 Dasar rangkaian termocouple
Emf (electromotiveforce): akan meningkatkan beda tegangan pada rangkaian T1  T2

17 Thermocouple Efek Seebeck
Bila 2 logam berbeda dihubungkan seperti pada gambar, akan timbul tegangan listrik antara kedua terminal yang besarnya tergantung pada temperatur junctionnya, tapi tidak ada arus mengalir pada rangkaian Thermocouples

18 Efek Peltier Bila pada junction tersebut mengalir arus listrik maka tegangan listrik yang terjadi akan berubah naik atau turun tergantung arus listrik yang mengalir pada junction tersebut AB = coefficient Peltier

19 Efek Thomson Bila sepanjang logam tersebut terdapat gradien temperatur maka besarnya tegangan tersebut akan berubah  koefisien Thomson

20 Thermocouples Kombinasi material logam pada thermocouple mempengaruhi:
Temperatur range kalibrasi Kombinasi yang umum digunakan: J, K, E, T

21 Kombinasi material pada thermocouple

22

23

24

25

26 Sifat Kelistrikan Thermometer resistance dibagi 2 kelompok
Thermally Sensistive Resistor - Thermistor Resistance Temperature Detector - RTD

27 Thermistor Thermistor merupakan salah satu jenis sensor temperatur dengan koefisien temperatur yang tinggi Prinsip kerja adanya perubahan tahanan listrik yang akan terjadi jika temperatur suatu logam mengalami perubahan

28 Beda dengan termometer pada umumnya, termistor menggunakan resistor sebagai pengukur temperatur
Thermistor dibuat dari bahan oksida logam campuran (sintering mixture), Cr, Co, Cu, Fe, Ni yang akan berpengaruh pada karakteristik thermistor

29 Thermistor Tingkat kepressian sangat baik dan akurat
Untuk aplikasi pada temperatur rendah karena rangkaian tahanan dapat saling menempel dengan logam lain pada temperatur tinggi sehingga pembacaan menjadi tidak akurat Perubahan hambatan resistor dapat dilakukan pendekatan dengan 1st order R – R0 = k (T – T0) K koefisien temperatur

30 Thermistor Hubungan antara hambatan dengan temperatur
 adalah parameter yang tergantung pada jenis thermistor dengan range 3500 – 4600K

31 Thermistor Thermistor Al2O3 , BeO , MgO
campuran Ba, timah, strontium titanates Hubungan hambatan pada thermistor dengan temperatur

32 Rangkaian thermistor, Pada temperatur tinggi, arus mengalir melalui thermistor, bulb off Pada temperatur rendah, arus mengalir tanpa melalui thermistor, melainkan melalui bulb (bulb on)

33 RTD- Resistor Temperature Detector
Merupakan sensor untuk mengukur temperatur  dengan menggunakan tahanan dari elemen RTD Terdiri dari wire coil Nilai resistansi/tahanan mudah berubah sesuai dengan temperatur dan perubahannya hampir secara linear Temp , Nilai tahanan  Range temperatur to 650 C

34 RTD Material sensor: platinum, tungsten, nikel alloys
Memiliki higher repeatability, kestabilan dan akurasi Paling rapuh dibanding thermocouple dan thermistor MIT Physics Demo -- Temperature Effect on Resistance

35 RTD Hambatan (R) dari konduktor dengan panjang (l) dan luasan (Ac) dapat dinyatakan dengan istilah resistivity (resistivitas) (e) Hubungan hambatan konduktor logam dengan temperatur

36 R0 nilai tahanan terukur pada temperatur T0
 koefisien resistivitas temperatur (tabel 8.2) Konduktivitas: kemampuan bahan menghantarkan panas, sedang resistivitas: kemampuan bahan menahan panas

37 Relatif resistance 3 logam murni (R0 pada 0C)

38

39 Resistance as a function of temperature for materials used as temperature sensors

40

41

42