EN
konsep suhu
Dari sudut pandang fisika, panas adalah ukuran energi yang terkandung dalam tubuh karena gerakan molekular atau atomnya yang tidak teratur. sama seperti bola tenis memiliki lebih banyak energi dengan meningkatnya kecepatan, energi internal tubuh atau gas meningkat seiring meningkatnya suhu. suhu adalah variabel yang, bersama dengan parameter lain seperti massa dan panas spesifik, menggambarkan kandungan energi tubuh.
ukuran dasar suhu adalah derajat kelvin. pada 0 ° k (elvin), setiap molekul dalam tubuh berada dalam keadaan tenang dan tidak ada lagi panas. oleh karena itu, tidak ada kemungkinan suhu negatif karena tidak ada keadaan energi yang lebih rendah.
dalam penggunaan sehari-hari, praktik biasa adalah menggunakan sentigrad (sebelumnya sentigrad). titik nolnya adalah pada titik beku air, yang dapat dengan mudah direproduksi dalam praktek. sekarang 0 ° c sama sekali bukan suhu terendah, karena semua orang tahu dari pengalaman. dengan memperluas skala centigrade ke suhu terendah di mana semua gerakan molekul berhenti, kita mencapai
manusia memiliki kemampuan untuk mengukur suhu melalui indra dalam kisaran terbatas. namun, ia tidak mampu mereproduksi pengukuran kuantitatif dengan akurat. bentuk pertama pengukuran suhu kuantitatif dikembangkan di florence pada awal abad ke-17 dan bergantung pada ekspansi alkohol. skala didasarkan pada suhu tertinggi di musim panas dan musim dingin. seratus tahun kemudian, astronom swedia celsius menggantinya
suhu pengukuran listrik
Pengukuran suhu penting dalam banyak aplikasi, seperti kontrol bangunan, pengolahan makanan, dan pembuatan baja dan produk petrokimia. aplikasi yang sangat berbeda ini membutuhkan sensor suhu dengan struktur fisik yang berbeda dan biasanya teknologi yang berbeda
dalam aplikasi industri dan komersial, titik pengukuran biasanya jauh dari titik indikasi atau kontrol. pemrosesan lebih lanjut dari pengukuran biasanya diperlukan dalam pengontrol, perekam atau komputer. aplikasi ini tidak cocok untuk indikasi langsung dari termometer karena kita tahu dari penggunaan sehari-hari, tetapi perlu mengubah suhu ke bentuk lain dari perangkat, sinyal listrik. untuk memberikan sinyal listrik jarak jauh ini,
rtd mengadopsi karakteristik resistensi logam yang berubah dengan suhu. mereka adalah koefisien suhu positif (ptc) sensor yang resistensi meningkat dengan suhu. logam utama yang digunakan adalah platinum dan nikel. sensor yang paling banyak digunakan adalah 100 ohm atau 1000 ohm rtds atau platinum resistansi termometer.
rtd adalah sensor yang paling akurat untuk aplikasi industri dan juga memberikan stabilitas jangka panjang terbaik. nilai representatif akurasi resistensi platinum adalah + 0,5% dari suhu yang diukur. setelah satu tahun, mungkin ada perubahan + 0,05 ° C melalui penuaan. termometer resistensi platinum memiliki kisaran suhu 200 hingga 800 ° C.
perubahan resistensi dengan suhu
Konduktivitas logam tergantung pada mobilitas elektron konduktif. jika tegangan diterapkan ke ujung kawat, elektron bergerak ke kutub positif. cacat pada kisi mengganggu gerakan ini. mereka termasuk atom kisi eksternal atau hilang, atom di perbatasan butir dan antara posisi kisi. karena lokasi kesalahan ini adalah suhu independen, mereka menghasilkan resistensi konstan. dengan peningkatan suhu, atom dalam kisi logam
platinum telah diterima secara luas dalam pengukuran industri. keuntungannya termasuk stabilitas kimia, pembuatan yang relatif mudah (terutama untuk pembuatan kawat), kemungkinan untuk mendapatkannya dalam bentuk kemurnian tinggi, dan sifat listrik yang dapat direproduksi. karakteristik ini membuat sensor resistensi platinum sensor suhu yang paling luas yang dapat ditukar.
termistor terbuat dari beberapa logam oksida dan resistensi mereka menurun dengan meningkatnya suhu. karena karakteristik resistensi menurun dengan meningkatnya suhu, itu disebut koefisien suhu negatif (ntc) sensor.
karena sifat proses dasar, jumlah elektron konduktif meningkat secara eksponensial dengan suhu; oleh karena itu, karakteristik menunjukkan peningkatan yang kuat. nonlinearitas yang jelas ini adalah kelemahan dari resistor ntc dan membatasi rentang suhu efektifnya hingga sekitar 100 ° C. mereka, tentu saja, dapat linearisasi oleh komputer otomatis. namun, akurasi dan linearitas tidak dapat memenuhi
dasar termokopel adalah koneksi antara dua logam yang berbeda, termistor. tegangan yang dihasilkan oleh termokopel dan rtd meningkat dengan suhu. dibandingkan dengan termometer resistansi, mereka memiliki batas suhu atas yang lebih tinggi, dengan keuntungan signifikan beberapa ribu derajat celcius. stabilitas jangka panjang mereka sedikit buruk (beberapa derajat setelah setahun), dan akurasi pengukuran sedikit
efek termoelektrik
ketika dua logam dihubungkan bersama, tegangan termoelektrik dihasilkan karena energi pengikatan elektron dan ion logam yang berbeda. tegangan tergantung pada logam itu sendiri dan suhu. agar tegangan termal ini menghasilkan arus, kedua logam tentu saja harus dihubungkan bersama di ujung lain untuk membentuk sirkuit tertutup. dengan cara ini, tegangan termal dihasilkan di simpang kedua. efek
jika ada suhu yang sama di kedua persimpangan, tidak ada aliran arus karena tekanan parsial yang dihasilkan di kedua titik saling membatalkan. ketika suhu di persimpangan berbeda, tegangan yang dihasilkan berbeda dan arus mengalir. oleh karena itu, termokopel hanya dapat mengukur perbedaan suhu.
titik pengukuran adalah persimpangan yang terkena suhu yang diukur. persimpangan referensi adalah persimpangan pada suhu yang diketahui. karena suhu yang diketahui biasanya lebih rendah dari suhu yang diukur, persimpangan referensi biasanya disebut persimpangan dingin. untuk menghitung suhu sebenarnya dari titik pengukuran, suhu ujung dingin harus diketahui.
Instrumen lama menggunakan kotak perpaduan kontrol termostatik untuk mengontrol suhu perpaduan dingin pada nilai yang diketahui seperti 50 °C. Instrumen modern menggunakan film tipis rtd di ujung dingin untuk menentukan suhunya dan menghitung suhu titik pengukuran.
Tegangan yang dihasilkan oleh efek termoelektrik sangat kecil dan hanya beberapa mikrovolt per derajat celcius. oleh karena itu, termokopel biasanya tidak digunakan dalam kisaran 30 sampai + 50 ° C, karena perbedaan antara suhu simpang referensi dan suhu simpang referensi terlalu kecil untuk menghasilkan sinyal non-interferensi.
kabel rtd
dalam termometer resistansi, resistansi bervariasi dengan suhu. untuk mengevaluasi sinyal output, arus konstan melewati dan penurunan tegangan melintasi diukur. untuk penurunan tegangan ini, hukum ohm dipatuhi, v = ir.
arus pengukuran harus sedikit mungkin untuk menghindari pemanasan sensor. dapat dianggap bahwa arus pengukuran 1ma tidak akan memperkenalkan kesalahan yang jelas. arus menghasilkan penurunan tegangan 0,1v dalam pt 100 pada 0 ° C. tegangan sinyal ini sekarang harus ditransmisikan melalui kabel penghubung ke titik indikasi atau titik evaluasi dengan modifikasi minimal. ada empat jenis sirkuit koneksi yang berbeda
Sirkuit 2 kabel
kabel 2-inti digunakan untuk koneksi antara termometer dan elektronik evaluasi. seperti konduktor listrik lainnya, kabel memiliki resistensi berturut-turut dengan termometer resistensi. sebagai hasilnya, dua resistor ditambahkan bersama dan elektronik menafsirkannya sebagai kenaikan suhu. untuk jarak yang lebih jauh, resistensi garis dapat mencapai beberapa ohm dan menghasilkan pergeseran signifikan dalam nilai yang di
Sirkuit 3 kabel
untuk meminimalkan pengaruh resistensi garis dan fluktuasinya dengan suhu, sirkuit tiga kawat biasanya digunakan. ini termasuk menjalankan kabel tambahan pada salah satu kontak rtd. ini menghasilkan dua sirkuit pengukuran, salah satunya digunakan sebagai referensi. sirkuit 3-kawat dapat mengkompensasi resistensi garis dalam hal jumlah dan variasi suhu. namun, ketiga konduktor tersebut harus memiliki karakteristik
Sirkuit 4 kabel
bentuk koneksi termometer resistensi terbaik adalah sirkuit 4-kawat. pengukuran tidak tergantung pada resistensi garis atau pada perubahan suhu yang disebabkan. tidak diperlukan keseimbangan garis. termometer menyediakan arus pengukuran melalui koneksi listrik. penurunan tegangan pada garis pengukuran diambil oleh garis pengukuran. jika resistensi masukan perangkat elektronik berkali-kali lebih besar dari resistensi garis, yang terakhir dapat
Transmitter 2 kabel
dengan menggunakan pemancar 2-kawat bukan kabel multi-kawat, masalah sirkuit 2-kawat seperti yang dijelaskan di atas dapat dihindari. pemancar mengubah sinyal sensor menjadi sinyal arus normal 4-20ma, yang proporsional dengan suhu. catu daya ke pemancar juga beroperasi melalui dua koneksi yang sama, menggunakan arus dasar 4 ma. pemancar 2-kawat memberikan keuntungan tambahan, yaitu,
kabel termistor
resistensi termistor biasanya beberapa orde besar lebih besar dari yang dari kawat timah. oleh karena itu, efek resistensi timah pada pembacaan suhu tidak dapat dihindari, sedangkan termistor hampir selalu terhubung dalam konfigurasi 2-kawat.
kabel termokopel
Tidak seperti rtds dan termistor, termokopel memiliki kaki positif dan negatif, sehingga polaritas harus diamati. mereka dapat terhubung langsung ke pemancar 2-kawat lokal dan kawat tembaga dapat dikembalikan ke instrumen penerima. jika instrumen penerima dapat menerima input termokopel secara langsung, kabel termokopel yang sama atau kabel ekstensi termokop
Berita panas