pengukuran temperature
Alat Temperatur Mekanis
Peralatan temperatur secara mekanis adalah alat pengukur temperatur, yang menggunakan gerakan mekanis, ekspansi cairan, atau kombinasi dari keduanya untuk mengukur temperatur. Jenis-jenis peralatan temperatur ini tidak mahal, dan sedikit perawatannya.
Tiga jenis alat ukur temperatur mekanik yang paling banyak dijumpai adalah:
• termometer gelas,
• bimetal strip, dan
• filed thermal system.
Thermometer Glass
Bentuk paling umum dari thermometer ini adalah terdiri dari glass tube kecil yang berdinding tebal, lobang yang sama rata yang sering disebut dengan capillary, dan dihubungkan ke glass bulb. Cairan, misalnya mercury atau alkohol, mengisi bulb dan memanjang ke capillary. Biasanya ruang yang ada diatas kolom cairan dikosongkan dan diberi seal, tetapi biasanya berisikan gas lembam (inert gas), misalnya nitrogen, yang fungsinya untuk menaikkan range temperatur. Thermometer glass dengan mercury yang ada didalamnya dapat digunakan pada range temperatur -40 °C sampai 400 °C (-40 °F sampai 750 °F). Jika volume diatas cairan ditekan dengan nitrogen, maka batas temperatur bagian atas ditambah kira-kira 550 °C (1020 °F). Cairan lain memiliki ukuran yang berbeda.
Prinsip pengoperasian mencakup pemuaian dan penyusutan kolom cairan karena adanya perubahan temperatur. Kapan saja lebih banyak panas yang diberikan pada bulb, maka cairan akan naik lebih cepat dibandingkan dengan glass tube yang terisi cairan sehingga cairan dipaksa untuk naik didalan tube. Skala referensi yang menunjukkan bilangan temperatur digores di bagian luar glass tube. Thermometer tidak boleh terkena temperatur yang lebih tinggi dari range yang ditunjukkan dalam thermometer, karena cairan dapat naik dan memecahkan bulb.
Thermometer gelas yang diisi dengan mercury dapat digunakan untuk range temperatur dari_40 0C sampai 400 0C. Jika volume diatas cairan ditekan dengan nitrogen, maka batas temperature trtinggi dapat dinaikkan sampai mencapai kira-kira 550 0C. Dengan fluida yang lain akan diperoleh range yang berbeda.
Untuk mencegah thermometer dari tekanan dari luar yang tinggi dan menyebab-kan kerusakan, maka cangkir-cangkir thermometer atau thermo_wellsdipasang pada tabung-tabung atau pipa bertekanan.
Bimetal Thermometers
Operasi dari thermometer bimetal tergantung pada prinsip bahwa metal yang tidak sama memuai dengan ukuran yang berbeda pada saat dipanaskan. Alat ini terdiri dari dua kepingan metal tipis yang berbeda, digabungkan bersama dan saling berhadapan. Pada saat dipanaskan, kedua metal memuai dengan ukuran yang berbeda, yang menyebabkan pasangan bimetal membengkok ke samping strip dengan keofisien pemuaian yang sangat tinggi.
Untuk mendapatkan putaran dari sebuah jarum penunjuk pada skala dan menyebar ke skala dengan ketelitian yang tinggi dalam pembacaan temperatur, maka bimetal strip digulung berbentuk helix.
Sensifitas dari thermometer bimetallic dapat ditingkatkan dengan menambahkan bimetal coil.
Ketiga jenis bimetal coil adalah
• Spiral Element,
• Single Helix Element,
• Multiple Helix Element.
Dengan mengetahui keofisien pemuaian dari kedua metal ini, ketebalannya, dan panjang skala yang diinginkan, maka panjang total spiral mudah dikalkulasi.
Elemen bimetal bisa dibuat dengan cukup kuat untuk menggerakkan recording pen.
Keuntungan dari bimetal strip ini adalah bahwa bimetal strip kurang terfokus kepada adanya kerusakan, dan dilengkapi dengan recording feature. Satu kerugian dari alat ini adalah jika elemen ditangani secara kasar, maka kalibrasinya akan berubah.
Standard span ranges dari minimum 50°C sampai maximum 450°C dengan batas minimum dan maksimum dari -70°C sampai 550°C.
Sistem Filled Thermal
Sistem filled thermal terdiri dari bulb yang dicelupkan dalam cairan yang diukur, pipa kapiler yang panjang atau pipa berlubang halus, unit pengukuran yang mungkin dari bourden tube atau bellow, dan cairan pengisi yang mungkin dari cairan atau gas. Keseluruhan sistem tertutup rapat dan diisi seluruhnya dengan cairan atau gas yang tepat.
Bulb dimasukkan ke dalam vessel atau pipa yang perlu diukur temperaturnya. Sering kali thermowells digunakan untuk melindungi bulb dari terjadinya erosi dan korosi. Apabila temperatur pada titik pengukuran bertambah, maka cairan atau gas akan mengembang; tetapi karena volumenya tetap, maka tekanan diseluruh sistem pasti bertambah. Sebuah bourdon tube atau bellow akan merespon perubahan tekanan dengan menggerakkan pointer atau recording pen.
Pada umumnya, capillary tubing panjangnya dapat sampai 75 meter (250 ft.), supaya indikasi temperatur dapat dikirim ke panel kontrol dari daerah yang jauh. Bulb, capillary, dan alat penggerak lainnya biasanya terbuat dari baja atau campuran baja untuk menahan tekanan dan temperatur tinggi.
Tergantung pada kelas yang digunakan, sistem thermal filled dapat digunakan untuk temperatur antara -200 °C dan 600 °C (-330 °F dan 1100 °F).
Pada sistem yang terisi dengan gas dan cairan dimana pipa kapiler dan bourdon tube tidak terlindung dari perubahan temperatur atmosfir, maka kesalahan pengukuran akan terjadi karena udara disekeliling akan mempengaruhi komponen tersebut. Untuk mengoreksi kesalahan-kesalahan, digunakan berbagai macam bentuk alat kompensasi temperatur.
Alat Temperatur Elektris
Peralatan temperatur secara elektris adalah alat pengukur temperatur, karena adanya perubahan elektro, yang menghasilkan tegangan , arus maupun hambatan listrik.
Thermocouple ialah satu dari beberapa sensor temperatur yang dewasa ini paling luas digunakan dalam industri. Thermocouple dibuat dari dua kawat dari logam campuran khusus yang berbeda yang dilas satu sama lain pada salah satu ujung. Kedua kawat ini menghasilkan gaya electromotive (EMF) dalam range milivolt. Ketika temperatur dari thermocouple bertambah, output milivolt dari thermo-couple akan naik.
Thermocouple dapat dibuat dari beberapa logam campuran (alloy) yang berbeda tetapi terdapat empat jenis yang biasa digunakan dalam industri. Keempat thermocouple yang paling umum adalah tipe “J”, tipe “E”, tipe “K” dan tipe “T”.
Thermocouple adalah satu dari beberapa jenis sensor temperatur secara elektrik yang dewasa ini paling luas digunakan.Sensor initerdiri diri dari dua kawat dari logam-logam yang berbeda.
Masing-masing logam harus merupakan campuran logam yang homogen. Ini berarti bahwa logam campuran (alloy) itu spesifik dan dibuat dari campuran yang konsisten. Kedua kawat disambung pada satu ujung untuk membentuk sambungan (junction) pengukur. Sambungan pengukur ini adalah bagian thermocouple yang kontak dengan proses. Kebanyakan pengukuran temperatur dibuat di atas temperatur lingkungan(ambient). Ujung lain dari kedua kawat dihubungkan dengan instrumen pengukur atau transmitter yang akan mengukur output milivolt dari thermocouple. Terminal dimana thermocouple dihubungkan ke instrumen pengukur disebut reference junction.
Ketika temperatur thermocouple bertambah demikian pula dengan output milivolt akan naik. Untuk temperatur manapun di atas 0o C, polaritas tegangan akan positif dan untuk temperatur manapun di bawah 0o C, polaritas dari thermocouple akan negatif.
Tegangan yang dibangkitkan oleh thermocouple hampir secara langsung sebanding dengan perbedaan temperatur diantara measuring dan reference junction. Tabel hubungan temperatur/millivolt telah disediakan untuk kalibrasi meter dan untuk mencari temperatur apabila millivoltage telah diketahui.
Hubungan antara measured millivoltage, reference junction voltage, dan measured junction voltage diberikan pada rumus di bawah ini:
e0 = em – er
e0 = output millivoltage
em = measured junction millivoltage
er = reference junction millivoltage
Dalam praktek yang sebenarnya, measuring junction dari thermocouple ditempatkan pada titik pengukuran temperatur, sedangkan millivoltmeter dengan reference junctionnya mungkin jaraknya jauh. Berbagai macam kombinasi metal bisa digunakan dan hal ini tergantung pada range yang diukur.
Jenis-Jenis Thermocouple
Terdapat beberapa jenis thermocouple. Jenis itu berkisar dari jenis logam mulia yang mahal, atau thermocouple yang dibuat dari campuran logam yang berharga, sampai jenis yang lebih umum dipakai untuk aplikasi industri. Faktor yang menentukan pemakaian logam dalam kawat thermocouple termasuk:
1. Titik leleh
2. Reaksi terhadap berbagai atmosfir
3. Emf yang dihasilkan diantara kedua logam
4. Konduktansi listrik
5. Stabilitas
6. Repeatability/Kemampuan untuk mengulang
7. Harga
8. Kemudahan penanganan dan fabrikasi
Peralatan temperatur secara mekanis adalah alat pengukur temperatur, yang menggunakan gerakan mekanis, ekspansi cairan, atau kombinasi dari keduanya untuk mengukur temperatur. Jenis-jenis peralatan temperatur ini tidak mahal, dan sedikit perawatannya.
Tiga jenis alat ukur temperatur mekanik yang paling banyak dijumpai adalah:
• termometer gelas,
• bimetal strip, dan
• filed thermal system.
Thermometer Glass
Bentuk paling umum dari thermometer ini adalah terdiri dari glass tube kecil yang berdinding tebal, lobang yang sama rata yang sering disebut dengan capillary, dan dihubungkan ke glass bulb. Cairan, misalnya mercury atau alkohol, mengisi bulb dan memanjang ke capillary. Biasanya ruang yang ada diatas kolom cairan dikosongkan dan diberi seal, tetapi biasanya berisikan gas lembam (inert gas), misalnya nitrogen, yang fungsinya untuk menaikkan range temperatur. Thermometer glass dengan mercury yang ada didalamnya dapat digunakan pada range temperatur -40 °C sampai 400 °C (-40 °F sampai 750 °F). Jika volume diatas cairan ditekan dengan nitrogen, maka batas temperatur bagian atas ditambah kira-kira 550 °C (1020 °F). Cairan lain memiliki ukuran yang berbeda.
Prinsip pengoperasian mencakup pemuaian dan penyusutan kolom cairan karena adanya perubahan temperatur. Kapan saja lebih banyak panas yang diberikan pada bulb, maka cairan akan naik lebih cepat dibandingkan dengan glass tube yang terisi cairan sehingga cairan dipaksa untuk naik didalan tube. Skala referensi yang menunjukkan bilangan temperatur digores di bagian luar glass tube. Thermometer tidak boleh terkena temperatur yang lebih tinggi dari range yang ditunjukkan dalam thermometer, karena cairan dapat naik dan memecahkan bulb.
Thermometer gelas yang diisi dengan mercury dapat digunakan untuk range temperatur dari_40 0C sampai 400 0C. Jika volume diatas cairan ditekan dengan nitrogen, maka batas temperature trtinggi dapat dinaikkan sampai mencapai kira-kira 550 0C. Dengan fluida yang lain akan diperoleh range yang berbeda.
Untuk mencegah thermometer dari tekanan dari luar yang tinggi dan menyebab-kan kerusakan, maka cangkir-cangkir thermometer atau thermo_wellsdipasang pada tabung-tabung atau pipa bertekanan.
Bimetal Thermometers
Operasi dari thermometer bimetal tergantung pada prinsip bahwa metal yang tidak sama memuai dengan ukuran yang berbeda pada saat dipanaskan. Alat ini terdiri dari dua kepingan metal tipis yang berbeda, digabungkan bersama dan saling berhadapan. Pada saat dipanaskan, kedua metal memuai dengan ukuran yang berbeda, yang menyebabkan pasangan bimetal membengkok ke samping strip dengan keofisien pemuaian yang sangat tinggi.
Untuk mendapatkan putaran dari sebuah jarum penunjuk pada skala dan menyebar ke skala dengan ketelitian yang tinggi dalam pembacaan temperatur, maka bimetal strip digulung berbentuk helix.
Sensifitas dari thermometer bimetallic dapat ditingkatkan dengan menambahkan bimetal coil.
Ketiga jenis bimetal coil adalah
• Spiral Element,
• Single Helix Element,
• Multiple Helix Element.
Dengan mengetahui keofisien pemuaian dari kedua metal ini, ketebalannya, dan panjang skala yang diinginkan, maka panjang total spiral mudah dikalkulasi.
Elemen bimetal bisa dibuat dengan cukup kuat untuk menggerakkan recording pen.
Keuntungan dari bimetal strip ini adalah bahwa bimetal strip kurang terfokus kepada adanya kerusakan, dan dilengkapi dengan recording feature. Satu kerugian dari alat ini adalah jika elemen ditangani secara kasar, maka kalibrasinya akan berubah.
Standard span ranges dari minimum 50°C sampai maximum 450°C dengan batas minimum dan maksimum dari -70°C sampai 550°C.
Sistem Filled Thermal
Sistem filled thermal terdiri dari bulb yang dicelupkan dalam cairan yang diukur, pipa kapiler yang panjang atau pipa berlubang halus, unit pengukuran yang mungkin dari bourden tube atau bellow, dan cairan pengisi yang mungkin dari cairan atau gas. Keseluruhan sistem tertutup rapat dan diisi seluruhnya dengan cairan atau gas yang tepat.
Bulb dimasukkan ke dalam vessel atau pipa yang perlu diukur temperaturnya. Sering kali thermowells digunakan untuk melindungi bulb dari terjadinya erosi dan korosi. Apabila temperatur pada titik pengukuran bertambah, maka cairan atau gas akan mengembang; tetapi karena volumenya tetap, maka tekanan diseluruh sistem pasti bertambah. Sebuah bourdon tube atau bellow akan merespon perubahan tekanan dengan menggerakkan pointer atau recording pen.
Pada umumnya, capillary tubing panjangnya dapat sampai 75 meter (250 ft.), supaya indikasi temperatur dapat dikirim ke panel kontrol dari daerah yang jauh. Bulb, capillary, dan alat penggerak lainnya biasanya terbuat dari baja atau campuran baja untuk menahan tekanan dan temperatur tinggi.
Tergantung pada kelas yang digunakan, sistem thermal filled dapat digunakan untuk temperatur antara -200 °C dan 600 °C (-330 °F dan 1100 °F).
Pada sistem yang terisi dengan gas dan cairan dimana pipa kapiler dan bourdon tube tidak terlindung dari perubahan temperatur atmosfir, maka kesalahan pengukuran akan terjadi karena udara disekeliling akan mempengaruhi komponen tersebut. Untuk mengoreksi kesalahan-kesalahan, digunakan berbagai macam bentuk alat kompensasi temperatur.
Alat Temperatur Elektris
Peralatan temperatur secara elektris adalah alat pengukur temperatur, karena adanya perubahan elektro, yang menghasilkan tegangan , arus maupun hambatan listrik.
Thermocouple ialah satu dari beberapa sensor temperatur yang dewasa ini paling luas digunakan dalam industri. Thermocouple dibuat dari dua kawat dari logam campuran khusus yang berbeda yang dilas satu sama lain pada salah satu ujung. Kedua kawat ini menghasilkan gaya electromotive (EMF) dalam range milivolt. Ketika temperatur dari thermocouple bertambah, output milivolt dari thermo-couple akan naik.
Thermocouple dapat dibuat dari beberapa logam campuran (alloy) yang berbeda tetapi terdapat empat jenis yang biasa digunakan dalam industri. Keempat thermocouple yang paling umum adalah tipe “J”, tipe “E”, tipe “K” dan tipe “T”.
Thermocouple adalah satu dari beberapa jenis sensor temperatur secara elektrik yang dewasa ini paling luas digunakan.Sensor initerdiri diri dari dua kawat dari logam-logam yang berbeda.
Masing-masing logam harus merupakan campuran logam yang homogen. Ini berarti bahwa logam campuran (alloy) itu spesifik dan dibuat dari campuran yang konsisten. Kedua kawat disambung pada satu ujung untuk membentuk sambungan (junction) pengukur. Sambungan pengukur ini adalah bagian thermocouple yang kontak dengan proses. Kebanyakan pengukuran temperatur dibuat di atas temperatur lingkungan(ambient). Ujung lain dari kedua kawat dihubungkan dengan instrumen pengukur atau transmitter yang akan mengukur output milivolt dari thermocouple. Terminal dimana thermocouple dihubungkan ke instrumen pengukur disebut reference junction.
Ketika temperatur thermocouple bertambah demikian pula dengan output milivolt akan naik. Untuk temperatur manapun di atas 0o C, polaritas tegangan akan positif dan untuk temperatur manapun di bawah 0o C, polaritas dari thermocouple akan negatif.
Tegangan yang dibangkitkan oleh thermocouple hampir secara langsung sebanding dengan perbedaan temperatur diantara measuring dan reference junction. Tabel hubungan temperatur/millivolt telah disediakan untuk kalibrasi meter dan untuk mencari temperatur apabila millivoltage telah diketahui.
Hubungan antara measured millivoltage, reference junction voltage, dan measured junction voltage diberikan pada rumus di bawah ini:
e0 = em – er
e0 = output millivoltage
em = measured junction millivoltage
er = reference junction millivoltage
Dalam praktek yang sebenarnya, measuring junction dari thermocouple ditempatkan pada titik pengukuran temperatur, sedangkan millivoltmeter dengan reference junctionnya mungkin jaraknya jauh. Berbagai macam kombinasi metal bisa digunakan dan hal ini tergantung pada range yang diukur.
Jenis-Jenis Thermocouple
Terdapat beberapa jenis thermocouple. Jenis itu berkisar dari jenis logam mulia yang mahal, atau thermocouple yang dibuat dari campuran logam yang berharga, sampai jenis yang lebih umum dipakai untuk aplikasi industri. Faktor yang menentukan pemakaian logam dalam kawat thermocouple termasuk:
1. Titik leleh
2. Reaksi terhadap berbagai atmosfir
3. Emf yang dihasilkan diantara kedua logam
4. Konduktansi listrik
5. Stabilitas
6. Repeatability/Kemampuan untuk mengulang
7. Harga
8. Kemudahan penanganan dan fabrikasi
Comments
Post a Comment