Perhitungan dan Pengukuran RTD (Resistance Temperature Detector)

PERHITUNGAN PENGUKURAN RTD (Resistance Temperature Detector)

RTD adalah Sensor suhu dimana nilai resistansinya berubah seiring perubahan suhu padanya.

Dalam prakteknya RTD dipasangkan jauh dari Alat Pembacanya atau system control yang menampilkan nilai suhu dari RTD. Karena jauh maka kabel yang digunakan akan menambahkan nilai resistansi dari RTD. Untuk itu penting bagaimana caranya menghilangkan efek resistansi dari kabel konduktor supaya yang terbaca oleh alat pengukur atau system control benar benar berasal dari resistansi RTD saja.

Di lapangan yang saya temui hingga saat ini adalah RTD dengan 3 kabel.

Cara yang umum digunakan adalah dengan menggunakan jembatan wheatstone.

Berikut adalah pengukuran resistansi menggunakan jembatan wheatstone :

3-Wire Bridge Measurement Errors

Jika diketahui V_S dan V_O, dapat dicari R_g dan dapat digunakan untuk mencari temperatur. tegangan unbalance V_o dari jembatan dengan R₁ = R₂ adalah:

  jika R_g = R₃, V_O= 0 dan jembatan dalam keadaan seimbang. Ini dapat dilakukan secara manual, tetapi kita tidak ingin untuk melakukan penyeimbangan jembatan secara manual, kita dapat menghitung R_g dari V_O:

Persamaan diatas jika dianggan resistansi kabel adalah 0. Jika R_g terletak jauh dari jembaran 3 wire, resistansi kabel R_L akan muncul seri dengan R_g dan R₃:

Maka didapatkan R_g:

Error akan kecil jika V_o kecil dan jembatan mendekati seimbang. Circuit ini dapat bekerja pada alat seperti strain gauges, dimana perubahan resistansi hanya beberapa persen saja, tetapi RTD resistansinya dapat berubah dramatis sesuai temperatur. asumsikan resistansi RTD 200 ohm dan resistansi bridge sebesar 100 ohm

Karena nilai R_L tidak diketahui, gunakan persamaan (a), sehingga didapatkan:

Jawaban yang benar tentunya adalah 200 ohm. perbedaan angka ini sebanding dengan temperatu error yang sekitar 2.5ºC.

Terkecuali kita dapat mengukur resistansi R_L atau menyeimbangkan jembatan, teknik 3-wire ini bukan metode yang akurat untuk mengukur temperatur RTD yang sebenarnya. Metode yanglebih baik adalah menggunakan teknik 4-wire.

Cara lain yang saya ketahui menggunakan sebuah system switch dimana pada switch pertama akan diukur resistansi RTD beserta resistansi kabelnya, kemudian pada switch kedua akan diukur hanya resistansi kabel saja. Kemudian pada system pengukur dibuat program untuk mengurangkan hasil pengukuran pertama dengan kedua sehingga didapatkan hasil resistansi murni RTD

Pada Gambar diatas, arus akan mengalir dari current source menuju terminal RTD i+ kemudian ke resistansi kabel 2 ohm, kemudian ke resistansi RTD, kemudian naik ke resistansi kabel 2 ohm hingga keluar dari terminal ic kemudian ke resistor 1K terus ke 10 K sampai ke ground. Dari perjalanan arus ini diukur tegangan pada voltmeter pertama (paling atas) tegangan yang mewakili resistansi 2 kabel dan RTD.

Pada gambar diatas, arus akan mengalir dari current source menuju ke terminal i- kemudian menuju resistansi kabel 2 ohm kemudian naik mengalir ke resistansi kabel 2 ohm lagi dan keluar melalui terminal ic menuju resistansi 1K kemudian 10 K hingga ke ground. Dari perjalanan arus ini didapatkan nilai tegangan pada voltmeter ketiga. Nilai volt ini mewakili reistansi dari 2 kabel.

Dari pembacaan voltmeter pertama ( R 2kabel+ R RTD) dan voltmeter kedua (R 2 kabel) jika keduanya dikurangkan maka akan didapatkan nilai resistansi RTD Murni.