Membuat Rangkaian Pengukur Suhu RTD

Dalam postingan kali ini kita mempelajari cara membuat rangkaian pengukur suhu RTD, dan juga mempelajari tentang berbagai RTD dan prinsip kerjanya melalui rumus.

Apa itu RTD

RTD atau detektor suhu resistansi bekerja dengan mendeteksi perbedaan atau peningkatan resistansi logam sensor saat terkena panas.

Perubahan suhu elemen yang berbanding lurus dengan panas, memberikan pembacaan langsung dari tingkat suhu yang diterapkan.

Artikel tersebut menjelaskan cara kerja rtds dan juga cara membuat rangkaian sensor suhu tinggi sederhana menggunakan perangkat RTD bikinan sendiri.

Pembacaan langsung dalam bentuk nilai resistansi yang bervariasi dapat diperoleh dengan memanaskan elemen 'koil pemanas' atau 'besi' biasa.

Hambatan secara langsung setara dengan panas yang dikenakan, sesuai dengan panas yang diterapkan dan menjadi dapat diukur melalui meteran Ohm digital biasa. Belajarlah lagi.

Bagaimana Pengukur Suhu RTD Bekerja

Semua logam memiliki sifat dasar yang sama, yaitu semua logam mengubah resistansi atau derajat konduktansinya sebagai respons terhadap panas atau kenaikan suhu. Hambatan logam meningkat saat dipanaskan dan sebaliknya. Sifat logam ini dieksploitasi dalam RTD.

Variasi hambatan logam di atas jelas terkait dengan arus listrik dan berarti bahwa jika arus dilewatkan melalui logam yang mengalami beberapa perubahan suhu akan menawarkan tingkat resistansi yang sesuai dengan arus yang diterapkan.

Oleh karena itu, arus juga bervariasi secara proporsional dengan berbagai resistansi logam, variasi dalam keluaran arus ini secara langsung dibaca melalui pengukur yang dikalibrasi dengan tepat. Ini adalah bagaimana pada dasarnya pengukur suhu RTD berfungsi sebagai sensor termal atau transduser.

RTD biasanya ditentukan pada 100 Ohm, yang berarti bahwa elemen tersebut harus menunjukkan resistansi 100 Ohm pada nol derajat Celcius.

RTD umumnya terdiri dari logam mulia Platinum karena karakteristik metalik yang sangat baik seperti kelembaman terhadap bahan kimia, respons linier yang baik terhadap suhu versus gradien resistansi, koefisien suhu resistansi yang besar, memberikan rentang pengukuran yang lebih luas, dan stabilitas (kemampuan untuk menahan dan membatasi suhu perubahan mendadak).

Bagian Utama dari RTD

Gambar pengukur suhu RTD sederhana di atas menunjukkan desain dasar perangkat RTD standar. Ini adalah jenis transduser termal sederhana yang terdiri dari komponen utama berikut:

Selungkup luar, yang terbuat dari beberapa bahan tahan panas seperti kaca atau logam dan disegel secara eksternal.

Selubung di atas membungkus kawat logam tipis yang digunakan sebagai elemen pendeteksi panas.

Elemen diakhiri melalui dua kabel fleksibel eksternal yang bertindak sebagai sumber arus untuk transduser atau elemen logam tertutup.

Elemen kawat dipasang secara tepat di dalam selungkup sehingga tersebar secara proporsional di seluruh panjang selungkup.

Apa itu Resistivitas

Prinsip kerja dasar RTD didasarkan pada kenyataan bahwa sebagian besar konduktor menunjukkan variasi linier dalam karakteristik dasarnya (konduktansi atau resistansi), ketika mengalami suhu yang bervariasi.

Justru itu resistivitas logam yang berubah secara signifikan sebagai respons terhadap suhu yang bervariasi.

Variasi resistivitas logam yang sesuai dengan perubahan suhu yang diterapkan ini disebut sebagai koefisien suhu resistansi atau alpha dan diekspresikan melalui rumus berikut:

alpha = d (rho) / dT = dR / dT ohm / oC (1)

dimana rho adalah resistivitas elemen atau kawat logam yang digunakan, R adalah resistansinya dalam Ohm dengan konfigurasi yang ditentukan.

Bagaimana Menghitung Resistivitas

Rumus di atas dapat diterapkan lebih lanjut untuk menentukan suhu sistem yang tidak diketahui melalui ekspresi umum R seperti yang diberikan dalam persamaan berikut:

R = R (0) + alpha (0 derajat + Tx), dimana R (0) adalah resistansi sensor pada nol derajat Celcius dan Tx adalah suhu elemen.

Ekspresi di atas dapat disederhanakan dan ditulis sebagai:

Tx = {R - R (0)} / alpha Oleh karena itu, ketika R = R (0), Tx = 0 derajat Celcius, atau ketika R> R (0), Tx> nol derajat Celcius, namun pada R> R (0 ), Tx<0 degree Celsius.

Penting untuk dicatat bahwa, untuk mencapai hasil yang andal saat menggunakan RTD, suhu yang diterapkan harus didistribusikan secara seragam ke seluruh panjang elemen penginderaan, jika tidak dilakukan dapat mengakibatkan pembacaan yang tidak akurat dan tidak konsisten pada keluaran.

Jenis RTD

Kondisi yang dijelaskan di atas mengacu pada fungsi RTD dasar tipe dua kabel, namun karena banyak kendala praktis, RTD dua kabel tidak pernah akurat.
Untuk membuat perangkat lebih akurat, sirkuit tambahan dalam bentuk jembatan batu gandum biasanya digabungkan.
RTD ini dapat diklasifikasikan sebagai tipe 3-kabel dan 4-kabel.

Three Wire RTD: Diagram menunjukkan koneksi RTD 3-wire yang khas. Di sini, arus pengukuran mengalir melalui L1 dan L3 sedangkan L3 berperilaku seperti salah satu lead potensial.

Selama jembatan dalam kondisi seimbang, tidak ada arus yang melewati L2, namun L1 dan L3 berada di lengan terpisah dari jaringan wheatstone, resistansi akan dibatalkan dan mengasumsikan impedansi tinggi melintasi Eo, juga resistansi antara L2 dan L3. pada nilai yang identik.

Parameter tersebut memastikan penggunaan maksimal 100 meter kabel untuk diputus dari sensor ke sirkuit penerima, namun tetap menjaga keakuratannya dalam 5% dari tingkat toleransi.

RTD Empat Kabel: RTD empat kabel mungkin merupakan teknik yang paling efisien untuk menghasilkan hasil yang akurat bahkan ketika rtd sebenarnya ditempatkan pada jarak yang jauh dari tampilan monitor.

Metode ini membatalkan semua ketidaksesuaian kabel timah untuk menghasilkan pembacaan yang sangat akurat. Prinsip operasi didasarkan pada penyediaan arus konstan melalui RTD dan mengukur tegangan yang melewatinya melalui alat pengukur impedansi tinggi.

Metode ini menghilangkan penyertaan jaringan jembatan namun memberikan banyak keluaran yang kredibel. Gambar tersebut menunjukkan tata letak kabel RTD empat kawat yang khas di sini, arus konstan berdimensi tepat yang berasal dari sumber yang sesuai diterapkan melalui L1, L4 dan RTD.

Hasil proporsional tersedia langsung di seluruh RTD melalui L2 dan L3 dan dapat diukur dengan DVM impedansi tinggi, terlepas dari jaraknya dari elemen penginderaan. Di sini, L1, L2, L3, dan L4 yang merupakan resistansi kabel, menjadi nilai tidak signifikan yang tidak berpengaruh pada pembacaan aktual.

Cara Membuat Sensor Suhu Tinggi RTD Buatan Sendiri

Unit sensor suhu tinggi dapat dirancang dengan menggunakan 'elemen pemanas' biasa seperti koil pemanas atau elemen 'besi'. Prinsip operasi didasarkan pada pembahasan di atas.

Sambungannya sederhana dan hanya perlu dibuat seperti yang ditunjukkan pada DIAGRAM berikut.