Bagaimana cara kerja detektor suhu resistansi (resistansi termometer)?
Artikel ini memberikan jawaban atas pertanyaan-pertanyaan berikut, antara lain:
- Bagaimana cara kerja termometer resistansi?
- Mengapa arus pengukuran untuk RTD serendah mungkin?
- Bagaimana suhu ditentukan dari resistansi Pt100?
- Apa perbedaan antara Pt100 dan Pt1000 dan apa pro dan kontra mereka?
- Bagaimana pengaruh resistensi timbal pada pengukuran suhu dapat dikompensasi?
Prinsip operasi
Prinsip pengukuran lebih lanjut untuk menentukan suhu adalah perubahan resistansi listrik konduktor ketika dipanaskan. Termometer berdasarkan prinsip tersebut disebut sebagai termometer resistansi atau detektor suhu resistansi (RTD).
Dalam termometer resistansi, ketergantungan resistansi listrik pada suhu digunakan untuk menentukan suhu!
Dalam RTD, arus listrik konstan mengalir melalui konduktor pengukur. Arus biasanya kurang dari satu miliampere untuk menghindari pemanasan berlebihan oleh arus. Menurut hukum Ohm, pada arus konstan tegangan pada konduktor pengukur bervariasi tergantung pada hambatan listrik (dan dengan demikian pada suhu). Dengan cara ini, voltase yang diukur atau perubahan voltase dapat digunakan untuk menentukan suhu.
Konduktor platinum non-korosif (Pt) dengan resistansi nominal 100 Ω
Dalam rentang pengukuran antara 0 ° C dan 100 ° C, suhu yang sesuai (dalam ° C) dapat dihitung untuk resistensi terukur R (dalam Ω ) dari Pt100 sebagai berikut:ϑRΩ
Ada juga sensor suhu platinum yang memiliki resistansi nominal 500 Ω atau 1000 Ω pada 0 ° C. RTD ini disebut sebagai Pt500 atau Pt1000.
Pengaruh resistensi timbal (kompensasi timbal)
Saat mengukur dengan termometer resistansi, resistansi timbal dari arloji pengukur harus selalu diperhitungkan. Lagi pula, alat ukur tidak hanya mengukur resistansi penginderaan aktual, tetapi juga resistansi lead pengukur.
Secara umum, semakin tinggi resistansi nominal sensor pada 0 ° C, semakin rendah bagian resistansi timbal pada resistansi total. Dengan demikian, pengukuran suhu saat menggunakan Pt1000 tidak terlalu dipengaruhi oleh resistansi timbal seperti saat menggunakan Pt100. Dengan Pt100, pengukuran suhu dipalsukan sekitar 0,5 ° C per meter kabel penghubung. Dengan Pt1000, nilainya 10 kali lebih rendah (0,05 ° C per meter kabel penghubung).
Resistensi timbal dapat dikompensasi dengan penginderaan empat-kawat (juga disebut penginderaan empat-terminal ). Dalam hal ini, sumber arus dan pengukuran tegangan dipisahkan secara metrologi satu sama lain. Ini berarti bahwa tegangan tidak lagi diukur secara langsung pada sumber arus, di mana tegangan melintasi garis juga akan diukur, tetapi langsung pada resistor penginderaan. Ini berarti bahwa empat kabel diperlukan; dua untuk catu daya dan dua lagi untuk mengukur tegangan.
Dengan arus konstan diketahui dari sumber arus Idan tegangan terukur Utepat di seberang resistor, nilai resistansi R sekarang dapat ditentukan dari hukum Ohm tanpa hambatan timbal yang mempengaruhi hasilnya:
Namun, perhitungan seperti itu hanya benar jika dipastikan bahwa seluruh arus sumber arus benar-benar mengalir melalui resistor penginderaan! Oleh karena itu, tidak ada arus yang dapat mengalir melalui voltmeter itu sendiri. Namun, ini diperlukan untuk alasan metrologi, karena jika tidak maka tidak ada tegangan yang dapat diukur. Oleh karena itu, satu-satunya solusi adalah menjaga pengaruh sekecil mungkin. Untuk alasan ini, voltmeter dengan resistansi sangat tinggi digunakan untuk mengukur voltase, yang “bercabang” hanya sebagian kecil dari arus.
Secara umum, penginderaan empat terminal jauh lebih kompleks dan karenanya lebih mahal daripada penginderaan dua terminal. Untuk alasan ini, pengindraan dua kawat biasanya digunakan dalam praktik selama tidak diperlukan akurasi pengukuran yang tinggi.
Pro dan kontra
Berbeda dengan instrumen pengukur suhu yang murni menunjukkan seperti termometer liquid-in-glas atau termometer strip bimetal , sinyal listrik dari termometer resistansi dapat langsung diproses, digabungkan dan dievaluasi dengan data lain. Termometer resistansi juga sangat kuat dan mencakup kisaran suhu yang luas dari -200 ° C hingga +800 ° C dengan akurasi tinggi pada saat bersamaan.
Tergantung pada aplikasinya, bagaimanapun, waktu tunda yang relatif besar dari termometer resistansi dapat menjadi kerugian, yaitu termometer resistansi memerlukan beberapa waktu sampai mereka disesuaikan dengan suhu yang akan diukur. Termokopel yang dijelaskan dalam artikel berikut ini menawarkan waktu tunda yang jauh lebih singkat.