RTD (Detektor Suhu Resistansi)

Unduh PDF

RTD adalah sensor pengukur suhu yang menggunakan hubungan resistansi/suhu suatu material untuk mengukur suhu suatu benda. Elemen sensor terbuat dari material murni seperti Platina, Nikel, dan Tembaga. RTD memiliki akurasi dan stabilitas yang lebih tinggi dibandingkan dengan Termokopel yang biasanya berada pada kisaran di bawah 600 °C.

Hubungan Resistansi/Suhu:

Itu Hambatan vs Suhu Hubungan tersebut dinyatakan sebagai besarnya perubahan resistansi elemen per derajat perubahan suhu. Perubahan resistansi relatif ini disebut Koefisien Suhu Resistensi (α) dan ini tetap hampir konstan pada seluruh rentang suhu sensor.

Platinum adalah material yang paling disukai untuk Sensor RTD Tidak seperti unsur lain, platinum memiliki hubungan Resistansi-Suhu yang sangat linier dan dapat diulang dalam rentang suhu yang luas. Rentang suhu linier ini berkisar dari (-272,5) °C hingga (961,78) °C. Platinum juga lebih disukai karena sifat inert kimianya yang membuatnya ideal untuk digunakan di lingkungan apa pun.

Sensor yang dibuat untuk standar Skala Suhu Internasional (ITS-90) juga merupakan sensor Platinum.

Tembaga juga memiliki hubungan linier yang baik antara Resistansi dan Suhu, tetapi ia teroksidasi di atas 150°C, yang membuatnya tidak dapat diandalkan pada suhu yang lebih tinggi.

Nikel menunjukkan hubungan Non-Linear di atas 300 °C yang membatasi kisaran suhunya.

Perkiraan linier resistansi terhadap suhu diambil antara 0 °C – 100 °C.

α = (R₁₀₀ - R₀)/ (R₀ (x∆T)

Di mana,

R₁₀₀ adalah resistansi sensor pada suhu 100 °C

R₀ adalah resistansi sensor pada 0 °C

Ukuran T adalah perbedaan suhu

Platinum Murni memiliki sebuah= 0,003925 Ω/ (Ω·°C) untuk rentang 0 – 100 °C.

Namun nilai yang dapat diterima yang ditentukan oleh Standar IEC 60751 dan ASTM E-1137 adalah

sebuah = 0,00385Ω/(Ω·°C)

Nilai dari sebuah divariasikan melalui proses yang disebut doping di mana pengotor dipadukan ke dalam kisi molekul Platinum dengan cara yang terkendali.

Elemen RTD juga tersedia dengan resistansi 200, 500, dan 1000 Ω pada suhu 0°C. Tipe RTD tersebut masing-masing dikenal sebagai PT200, PT500, dan PT1000. Koefisien suhu tipe ini juga sama dengan PT100, tetapi memberikan perubahan resistansi yang lebih tinggi per derajat Celsius yang pada gilirannya memberikan resolusi yang lebih tinggi.

Jenis Elemen RTD:

• RTD Film Tipis: Jenis RTD ini adalah yang paling umum digunakan karena desainnya yang kokoh dan hemat biaya. Elemen film tipis ini diproduksi dengan melapisi chip keramik kecil dengan film platinum yang sangat tipis (0,0001”), lalu memotong jalur resistansi dalam film platinum dengan laser atau melakukan etsa kimia. Kemudian, jalur ini dilapisi dengan lapisan kaca tipis untuk melindunginya dari luar. Sensor ini kurang stabil dibandingkan jenis lainnya.
  

• RTD melingkar: Jenis elemen RTD ini biasanya terbuat dari kawat platinum. Kawat platinum yang sangat tipis (20 mikron) dililitkan dan kemudian ditempatkan di dalam isolator keramik berlubang ganda. Kabel ekstensi dilas pada ujung kawat platinum dan kemudian rakitan direkatkan dengan semen. Jenis RTD ini memberikan akurasi tertinggi tetapi tidak cocok untuk kondisi yang keras.
  

• RTD Luka Kawat: Jenis elemen RTD ini diproduksi dengan melilitkan kawat elemen di sekitar poros tengah, yang biasanya terbuat dari keramik. Lilitan tersebut kemudian dilapisi dengan kaca atau bahan isolasi lainnya untuk melindungi dan mengamankan lilitan. Kawat lilitan tersebut kemudian dilas pada titik tertentu ke kabel ekstensi dan diamankan ke badan dengan semen keramik atau epoksi.
  

Kelas dan Standar RTD:

• Kelas A: Ini dianggap memiliki akurasi tinggi dan memiliki toleransi titik es ±0,06 ohm.
• Kelas B: Ini memiliki akurasi yang lebih rendah dan toleransi mantel es ±0,12 ohm.

Keakuratan RTD menurun seiring peningkatan suhu.

Ada dua standar untuk Platinum

• Standar Eropa atau standar DIN / IEC
• Standar Amerika

Standar Eropa atau standar DIN dianggap sebagai standar dunia untuk RTD Platinum.

 Standar ini juga disebut DIN/IEC 60751. Dinyatakan bahwa resistansi listrik RTD harus 100,00 Ω pada 0°C dan koefisien suhu Resistansi harus 0,00385 Ω/ Ω/°C antara 0 hingga 100°C.

Standar Lain untuk PT100RTD:

• Sensor Suhu Resistensi Platinum (PRT) menawarkan akurasi yang sangat baik pada rentang suhu yang luas dari -200 hingga 850°C.
• RTD Platinum Standar (SPRT): Ini adalah rangkaian PRT khusus yang digunakan untuk melakukan interpolasi menurut titik acuan tetap Skala Temperatur Internasional 1990 (ITS-90) yang berkisar dari 13,8033K (Titik tripel Hidrogen) hingga 1244,93K (Titik beku perak).

Konfigurasi Kabel Utama:

RTD tersedia dengan 3 konfigurasi kabel utama yang berbeda.

Dua kawat RTD:

RTD dua kawat merupakan konfigurasi kawat yang paling sederhana. Satu kawat dipasang pada setiap sisi elemen. Pengukuran dapat dilakukan oleh perangkat apa pun yang dilengkapi untuk mengukur resistansi, termasuk Volt Ohm Meter (VOM) dasar. Namun, ini merupakan cara yang paling tidak akurat untuk mengukur suhu karena resistansi kawat utama berada dalam rangkaian seri dengan elemen penginderaan. Semakin panjang kawat utama, semakin besar pengaruhnya terhadap resistansi.

Tiga Kawat RTD:

Ini adalah konfigurasi yang paling populer untuk digunakan dalam aplikasi industri. Untuk meminimalkan efek resistansi kabel, konfigurasi tiga kabel dapat digunakan. Dengan menggunakan ini, dua kabel sensor berada pada lengan yang berdampingan. Ada resistansi kabel di setiap lengan jembatan sehingga resistansinya dinetralisir, asalkan dua resistansi kabel tersebut sama persis. Konfigurasi ini memungkinkan kabel hingga 600 m.

RTD Empat Kawat:

Ini adalah metode paling akurat untuk mengukur Resistansi RTD. Metode ini paling banyak digunakan di Laboratorium Presisi dan jarang digunakan di industri. Konfigurasi ini meningkatkan akurasi dan keandalan resistansi yang diukur, resistansi karena kabel utama dalam kasus ini adalah nol. Rangkaian RTD ini menghilangkan efek resistansi yang tidak cocok pada kabel utama. Arus konstan dialirkan melalui L1 dan L4, L2 dan L3 mengukur penurunan tegangan di seluruh elemen RTD. Kode warna untuk konfigurasi ini adalah 2 kabel merah dan 2 kabel putih.