RTD Calibrator dan Fungsi Kerjanya

RTD Calibrator dan Fungsi Kerjanya

Pada tipe elemen wire-wound atau tipe baku, RTD Calibrator terbuat dari kawat yg tahan korosi, yg dililitkan dalam bahan keramik atau kaca, yang lalu ditutup dengan selubung probe sebagai pelindung. Selubung probe ini umumnya terbuat menurut logam inconel (logam menurut paduan besi, chrom, & nikel). 

Inconel dipilih menjadi selubung menurut RTD lantaran tahan korosi dan Ketika ditempatkan dalam medium cair atau gas, selubung inconel cepat pada mencapai suhu medium tadi. Antara dawai RTD & selubung jua terdapat keramik (porselen isolator) menjadi pencegah hubung pendek antara kawat platina dan selubung pelindung. Perhatikan gambar dibawah ini.

Sedangkan jenis logam buat dawai menurut RTD biasanya adalah platina. Kawat RTD umumnya pula terbuat berdasarkan tembaga dan nikel. Tetapi platina adalah bahan yg paling umum dipakai, karena mempunyai taraf akurasi yg lebih baik dan rentang suhu yg lebih luas.

Bagaimana prinsip kerja RTD?

Ketika suhu elemen RTD meningkat, maka resistansi elemen tersebut jua akan semakin tinggi. Dengan istilah lain, kenaikan suhu logam yang sebagai elemen penahan RTD berbanding lurus dengan resistansinya. Elemen RTD umumnya ditentukan sinkron dengan resistansi mereka pada ohm pada nol derajat celcius (0⁰ C). Spesifikasi RTD Calibrator yang paling umum merupakan 100 Ω (RTD PT100), yang berarti bahwa dalam suhu 0⁰ C, elemen RTD harus menunjukkan nilai resistansi 100 Ω.

Dalam prakteknya, arus listrik akan mengalir melalui elemen RTD (elemen penahan) yg terletak dalam tempat atau wilayah yg mana suhunya akan diukur. Nilai resistansi berdasarkan RTD kemudian akan diukur sang instrumen alat ukur, yang lalu memberikan hasil bacaan dalam suhu yg tepat, pembacaan suhu ini berdasarkan pada ciri resistansi yang diketahui dari RTD.

Elemen sensor RTD memiliki 2 tipe konfigurasi yg paling umum, yaitu

Wire-wound

Seperti yang dijelaskan pada sebelumnya, wire-wound merupakan tipe elemen yg terdiri berdasarkan kumparan dawai logam (platina) yg melilit keramik atau kaca, yang ditempatkan atau ditutup menggunakan selubung probe menjadi pelindung.

Thin-film

Thin-film merupakan tipe elemen RTD yg terdiri dari lapisan bahan resistif yg sangat tipis (umumnya platina), yg diletakkan pada substrat keramik yg kemudian dilapisi dengan epoxy atau kaca menjadi segel atau pelindungnya.

RTD memiliki tiga macam konfigurasi koneksi kabel yaitu: dua wire, tiga wire, dan 4 wire RTD.

Sama halnya misalnya platina, Tembaga (kabel) pula memiliki nilai resistansi. Resistansi sepanjang kabel tembaga ini dapat berdampak dalam pengukuran resistansi yg dilakukan oleh instrumen indera ukur. RTD 2 kabel (dua wire) praktis tidak memiliki perhitungan resistansi yang terkait menggunakan kabel tembaga, sebagai akibatnya mengurangi keakuratan pengukuran elemen sensor suhu RTD. Akibatnya RTD dua wire umumnya hanya dipakai buat kebutuhan pengukuran suhu asumsi saja.

RTD 3 kabel (tiga wire) adalah spesifikasi yg paling umum yg biasa dipakai pada pelaksanaan-aplikasi di industri. RTD tiga wire memakai rangkaian pengukuran jembatan wheatstone untuk mengkompensasi nilai resistansi kabel. Perhatikan gambar di bawah ini.

Dalam konfigurasi RTD Calibrator tiga wire ini, kabel “A” dan “B” harus mempunyai kedekatan atau panjang yg sama. Panjang kabel ini sangat berarti karena tujuan dari jembatan wheatstone adalah buat membuat impedansi dari kabel A & B. Dan kabel C berfungsi menjadi pembawa arus yang sangat mini  .

RTD 4 kabel (4 wire) adalah konfigurasi yg paling seksama dari yg lainnya. Karena dalam RTD 4 kabel ini bisa sepenuhnya mengkompensasi resistansi berdasarkan kabel, tanpa perlu menaruh perhatian spesifik pada panjang masing – masing kabel.

Kelebihan dan kekurangan RTD apabila dibandingkan menggunakan Thermocouple

Rentang pengukuran: RTD bisa mengukur suhu sampai 1000⁰ C, akan namun sulit menerima pengukuran yg seksama dari RTD dengan suhu diatas 400⁰ C. Termokopel dapat mengukur suhu hingga 1700⁰ C. Umumnya RTD dipakai pada suhu dibawah 850⁰ C, dan bila suhu diatas 850⁰ C umumnya memakai termokopel. Pengukuran suhu pada industri umumnya 200⁰ C sampai 400⁰ C, sebagai akibatnya RTD mungkin menjadi pilihan terbaik dalam kisaran suhu tadi.

Waktu respon (response time): RTD mempunyai respon yang cepat terhadap perubahan suhu akan namun kemampuan termokopel dalam  merespon suhu jauh lebih cepat.

Getaran (vibration): termokopel tidak terpengaruh terhadap getaran, sedangkan RTD terpengaruh bila terdapat getaran atau goncangan, sehingga bila RTD diperlukan maka RTD thin-film biasa digunakan lantaran RTD thin-film lebih tahan terhadap getaran bila dibandingkan dengan RTD baku.

Pemanasan sendiri (self-heating): sebuah RTD terdiri berdasarkan dawai atau pelapis yang sangat halus & membutuhkan tegangan berdasarkan power supply, sedangkan termokopel tidak memerlukan. Meskipun arus yang dibutuhkan hanya kurang lebih 1 mA sampai 10 mA, hal ini bisa mengakibatkan elemen platina RTD “memanas”. Sehingga mensugesti taraf akurasi pengukuran. Hal ini mungkin terjadi bila kabel perluasan panjang dipakai, sehingga daya yg lebih akbar mungkin dibutuhkan buat mengatasi kendala atau resistansi kabel, & hal ini menyebabkan masalah pemanasan sendiri (self-heating) semakin tinggi.

Akurasi pengukuran: secara umum RTD lebih seksama daripada termokopel. RTD membuat akurasi sampai 0,1⁰ C sedangkan termokopel hanya 1⁰ C.

Stabilitas: stabilitas jangka panjang berdasarkan RTD sangat baik, yang berarti pembacaan yg akan berulang & stabil pada ketika yg usang. Sedangkan termokopel cenderung tidak stabil karena EMF yg dihasilkan oleh termokopel dapat berubah berdasarkan ketika ke waktu karena oksidasi, korosi, & perubahan lain pada sifat metalurgi dari elemen sensor atau penginderaan.

Harga: meskipun ini bukan perkara teknis akan tetapi mungkin ini penting, termokopel mempunyai harga yang jauh lebih murah daripada RTD.