Sensor

PENGERTIAN TERMOKOPEL (THERMOCOUPLE) DAN PRINSIP KERJANYA

 

 

 Pengertian Termokopel (Thermocouple) dan Prinsip Kerjanya – Termokopel (Thermocouple) adalah jenis sensor suhu yang digunakan untuk mendeteksi atau mengukur suhu melalui dua jenis logam konduktor berbeda yang digabung pada ujungnya sehingga menimbulkan efek “Thermo-electric”. Efek Thermo-electric pada Termokopel ini ditemukan oleh seorang fisikawan Estonia bernama Thomas Johann Seebeck pada Tahun 1821, dimana sebuah logam konduktor yang diberi perbedaan panas secara gradient akan menghasilkan tegangan listrik. Perbedaan Tegangan listrik diantara dua persimpangan (junction) ini dinamakan dengan Efek “Seeback”.

Termokopel merupakan salah satu jenis sensor suhu yang paling populer dan sering digunakan dalam berbagai rangkaian ataupun peralatan listrik dan Elektronika yang berkaitan dengan Suhu (Temperature). Beberapa kelebihan Termokopel yang membuatnya menjadi populer adalah responnya yang cepat terhadap perubahaan suhu dan juga rentang suhu operasionalnya yang luas yaitu berkisar diantara -200˚C hingga 2000˚C. Selain respon yang cepat dan rentang suhu yang luas, Termokopel juga tahan terhadap goncangan/getaran dan mudah digunakan.

Prinsip Kerja Termokopel (Thermocouple)

Prinsip kerja Termokopel cukup mudah dan sederhana. Pada dasarnya Termokopel hanya terdiri dari dua kawat logam konduktor yang berbeda jenis dan digabungkan ujungnya.  Satu jenis logam konduktor yang terdapat pada Termokopel akan berfungsi sebagai referensi dengan suhu konstan (tetap) sedangkan yang satunya lagi sebagai logam konduktor yang mendeteksi suhu panas.

Untuk lebih jelas mengenai Prinsip Kerja Termokopel, mari kita melihat gambar dibawah ini : 

Berdasarkan Gambar diatas, ketika kedua persimpangan atau Junction memiliki suhu yang sama, maka beda potensial atau tegangan listrik yang melalui dua persimpangan tersebut adalah “NOL” atau V1 = V2. Akan tetapi, ketika persimpangan yang terhubung dalam rangkaian diberikan suhu panas atau dihubungkan ke obyek pengukuran, maka akan terjadi perbedaan suhu diantara dua persimpangan tersebut yang kemudian menghasilkan tegangan listrik yang nilainya sebanding dengan suhu panas yang diterimanya atau V1 – V2. Tegangan Listrik yang ditimbulkan ini pada umumnya sekitar 1 µV – 70µV pada tiap derajat Celcius. Tegangan tersebut kemudian dikonversikan sesuai dengan Tabel referensi yang telah ditetapkan sehingga menghasilkan pengukuran yang dapat dimengerti oleh kita.

Jenis-jenis Termokopel (Thermocouple)

Termokopel tersedia dalam berbagai ragam rentang suhu dan jenis bahan. Pada dasarnya, gabungan jenis-jenis logam konduktor yang berbeda akan menghasilkan rentang suhu operasional yang berbeda pula. Berikut ini adalah Jenis-jenis atau tipe Termokopel yang umum digunakan berdasarkan Standar Internasional.

Termokopel Tipe E

Bahan Logam Konduktor Positif : Nickel-Chromium
Bahan Logam Konduktor Negatif : Constantan
Rentang Suhu : -200˚C – 900˚C

Termokopel Tipe J

Bahan Logam Konduktor Positif : Iron (Besi)
Bahan Logam Konduktor Negatif : Constantan
Rentang Suhu : 0˚C – 750˚C

Termokopel Tipe K

Bahan Logam Konduktor Positif : Nickel-Chromium
Bahan Logam Konduktor Negatif : Nickel-Aluminium
Rentang Suhu : -200˚C – 1250˚C

Termokopel Tipe N

Bahan Logam Konduktor Positif : Nicrosil
Bahan Logam Konduktor Negatif : Nisil
Rentang Suhu : 0˚C – 1250˚C

Termokopel Tipe T

Bahan Logam Konduktor Positif : Copper (Tembaga)
Bahan Logam Konduktor Negatif : Constantan
Rentang Suhu : -200˚C – 350˚C

Termokopel Tipe U (kompensasi Tipe S dan Tipe R)

Bahan Logam Konduktor Positif : Copper (Tembaga)
Bahan Logam Konduktor Negatif : Copper-Nickel
Rentang Suhu : 0˚C – 1450˚C

 

 

 

 

 

PENGERTIAN DAN PRINSIP KERJA SENSOR RTD (RESISTANCE TEMPERATURE DETECTOR)

RTD yang merupakan singkatan dari Resistance Temperature Detector adalah sensor suhu yang pengukurannya menggunakan prinsip perubahan resistansi atau hambatan listrik logam yang dipengaruhi oleh perubahan suhu. RTD adalah salah satu sensor suhu yang paling banyak digunakan dalam otomatisasi dan proses kontrol.

 

Pada tipe elemen wire-wound atau tipe standar, RTD terbuat dari kawat yang tahan korosi, yang dililitkan pada bahan keramik atau kaca, yang kemudian ditutup dengan selubung probe sebagai pelindung. Selubung probe ini biasanya terbuat dari logam inconel (logam dari paduan besi, chrom, dan nikel). Inconel dipilih sebagai selubung dari RTD karena tahan korosi dan Ketika ditempatkan dalam medium cair atau gas, selubung inconel cepat dalam mencapai suhu medium tersebut. Antara kawat RTD dan selubung juga terdapat keramik (porselen isolator) sebagai pencegah hubung pendek antara kawat platina dan selubung pelindung. Perhatikan gambar dibawah ini.

Sedangkan jenis logam untuk kawat dari RTD umumnya adalah platina. Kawat RTD biasanya juga terbuat dari tembaga dan nikel. Namun platina adalah bahan yang paling umum digunakan, karena memiliki tingkat akurasi yang lebih baik dan rentang suhu yang lebih luas.

Bagaimana prinsip kerja RTD?

Ketika suhu elemen RTD meningkat, maka resistansi elemen tersebut juga akan meningkat. Dengan kata lain, kenaikan suhu logam yang menjadi elemen resistor RTD berbanding lurus dengan resistansinya. elemen RTD biasanya ditentukan sesuai dengan resistansi mereka dalam ohm pada nol derajat celcius (0⁰ C). Spesifikasi RTD yang paling umum adalah 100 Ω (RTD PT100), yang berarti bahwa pada suhu 0⁰ C, elemen RTD harus menunjukkan nilai resistansi 100 Ω.

Dalam prakteknya, arus listrik akan mengalir melalui elemen RTD (elemen resistor) yang terletak pada tempat atau daerah yang mana suhunya akan diukur. Nilai resistansi dari RTD kemudian akan diukur oleh instrumen alat ukur, yang kemudian memberikan hasil bacaan dalam suhu yang tepat, pembacaan suhu ini didasarkan pada karakteristik resistansi yang diketahui dari RTD.

Elemen sensor RTD mempunyai dua tipe konfigurasi yang paling umum, yaitu

 

1.      Wire-wound

Seperti yang dijelaskan pada sebelumnya, wire-wound merupakan tipe elemen yang terdiri dari kumparan kawat logam (platina) yang melilit keramik atau kaca, yang ditempatkan atau ditutup dengan selubung probe sebagai pelindung.

2.      Thin-film

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

RTD memiliki 3 macam konfigurasi koneksi kabel yaitu: 2 wire, 3 wire, dan 4 wire RTD.

Sama halnya seperti platina, Tembaga (kabel) juga memiliki nilai resistansi. Resistansi sepanjang kabel tembaga ini dapat berdampak pada pengukuran resistansi yang dilakukan oleh instrumen alat ukur. RTD 2 kabel (2 wire) praktis tidak memiliki perhitungan resistansi yang terkait dengan kabel tembaga, sehingga mengurangi keakuratan pengukuran elemen sensor suhu RTD. Akibatnya RTD 2 wire umumnya hanya digunakan untuk kebutuhan pengukuran suhu perkiraan saja.

RTD 3 kabel (3 wire) adalah spesifikasi yang paling umum yang biasa digunakan pada aplikasi-aplikasi di industri. RTD 3 wire menggunakan rangkaian pengukuran jembatan wheatstone untuk mengkompensasi nilai resistansi kabel. Perhatikan gambar di bawah ini.

Dalam konfigurasi RTD 3 wire ini, kabel “A” dan “B” harus memiliki kedekatan atau panjang yang sama. Panjang kabel ini sangat berarti karena tujuan dari jembatan wheatstone adalah untuk membuat impedansi dari kabel A dan B. Dan kabel C berfungsi sebagai pembawa arus yang sangat kecil.

RTD 4 kabel (4 wire) adalah konfigurasi yang paling akurat dari yang lainnya. Karena dalam RTD 4 kabel ini dapat sepenuhnya mengkompensasi resistansi dari kabel, tanpa perlu memberikan perhatian khusus pada panjang masing – masing kabel.

Kelebihan dan kekurangan RTD bila dibandingkan dengan Thermocouple

·          Rentang pengukuran: RTD dapat mengukur suhu hingga 1000⁰ C, akan tetapi sulit mendapatkan pengukuran yang akurat dari RTD dengan suhu diatas 400⁰ C. Termokopel dapat mengukur suhu sampai 1700⁰ C. Umumnya RTD digunakan pada suhu dibawah 850⁰ C, dan bila suhu diatas 850⁰ C biasanya menggunakan termokopel. Pengukuran suhu di industri biasanya 200⁰ C sampai 400⁰ C, sehingga RTD mungkin menjadi pilihan terbaik dalam kisaran suhu tersebut.

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

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

·          Pemanasan sendiri (self-heating): sebuah RTD terdiri dari kawat atau pelapis yang sangat halus dan membutuhkan tegangan dari power supply, sedangkan termokopel tidak memerlukan. Meskipun arus yang diperlukan hanya sekitar 1 mA sampai 10 mA, hal ini dapat menyebabkan elemen platina RTD “memanas”. Sehingga mempengaruhi tingkat akurasi pengukuran. Hal ini mungkin terjadi bila kabel ekstensi panjang digunakan, sehingga daya yang lebih besar mungkin diperlukan untuk mengatasi hambatan atau resistansi kabel, dan hal ini mengakibatkan masalah pemanasan sendiri (self-heating) meningkat.

·           Akurasi pengukuran: secara umum RTD lebih akurat daripada termokopel. RTD menghasilkan akurasi hingga 0,1⁰ C sedangkan termokopel hanya 1⁰ C.

·          Stabilitas: stabilitas jangka panjang dari RTD sangat baik, yang berarti pembacaan yang akan berulang dan stabil dalam waktu yang lama. Sedangkan termokopel cenderung tidak stabil karena EMF yang dihasilkan oleh termokopel dapat berubah dari waktu ke waktu karena oksidasi, korosi, dan perubahan lain dalam sifat metalurgi dari elemen sensor atau penginderaan.

·           Harga: meskipun ini bukan masalah teknis tapi mungkin ini penting, termokopel memiliki harga yang jauh lebih murah daripada RTD.

 

Macam Macam Sensor Robot – Robot Indonesia

SARI Teknologi – Robot Indonesia

Pada sebuah robot pasti memiliki banyak sensor yang terpasang pada sebuah robot untuk menunjang sebuah performanya. Sensor yang terpasang juga berbeda beda tipe dan fungsinya.

Sebelum masuk ke penjelasan tiap sensornya pasti harus mengerti. Apa sih sensor itu ? Sensor merupakan sebuah perangkat keras yang dapat menerima interaksi dari kondisi dan lingkungan. Seperti sentuhan manusia, pendeteksi barang, suhu, jarak dan dapat pula dapat mengukur sebuah magnitude atau besaran.

Interaksi ini berupa sebuah sinyal yang di kirimkan menuju perangkat keras, controller, maupun perangkat pemprosesan. Sensor sendiri seperti pada bagian indra manusia. seperti melihat,mendengar,mengecap,mencium, dan meraba.Bedanya robot dapat memiliki lebih dari milik manusia bahkan lebih banyak.

1. Distance Sensor ( Jarak )

Merupakan sensor jarak yang di gunakan untuk menentukan jarak suatu objek dari objek atau rintangan lain tanpa menggunakan kontak fisik. Sensor ini juga dapat mengukur jarak dengan sangat akurat

2. Touch Sensor ( Sentuhan )

Sensor yang pada dasarnya dapat mendeteksi sentuhan fisik. bentuknya cukup beragam tetapi yang paling banyak di gunakan adalah touch sensor jenis button.

3. Light Sensor ( Cahaya )

Sesuai dengan nama sensor ini dapat mendeteksi cahaya pada kondisi lingkungan sekitarnya. Sensornya mendeteksi cahaya pada suatu kondisi lingkungan maupun tempat sekitar. Sebagai contoh pada ponsel yang dapat menyesuaikan kecerahan layar. Saat kondisi sekitar terang maka layar ponsel akan otomatis mencerahkan dan jika gelap maka otomatis akan melakukan sebaliknya.

4.Sound Sensor ( Suara )

adalah sebuah sensor yang dapat menerima sebuah gelombang suara yang juga suaranya di ubah dapat tegangan listrik lalu di olah oleh mikrokontroller. Sensornya sendiri ada yang dapat mengenali bahasa manusia dengan mendengarnya

5.Color Sensor ( Sensor Warna )

 

Sensor yang dapat mengenali sebuah warna bahkan berbagai warna. Dapat mengenali gelap dan terang sebuah warna seperti pada warna hitam dan putih. Dapat pula mengenali warna warna lain.

Paling banyak di gunakan pada robot jenis line follower sensor yang lebih canggih juga dapat mengenali dan mendeteksi warna yang beragam dan lebih spesifik.

6. Balance Sensor ( Keseimbangan )

Di gunakan untuk membuat robot tetap pada posisi seimbang. Dan mengetahui kemiringan juga membantu robot bangun saat terjatuh.

7. Gas Sensor ( Zat Gas )

Sensor yang berfungsi untuk mendeteksi berbagai macam jenis gas atau asap yang juga berada di lingkungan sekitar. Banyak di gunakan pada robot yang memiliki fungsi sebagai penjinak bom.

8. Temperature Sensor ( Suhu )

Digunakan untuk mendeteksi suhu atau temperatur di sekitar lingkungan serta dapat mendeteksi kelembapan

itulah berbagai macam sensor yang banyak terdapat pada robot. Banyak di gunakan pada robot seperti pada robot buatan SARI Teknologi.