Perbedaan Thermocouple dengan RTD, dan cara pemilihan yang tepat

Setiap sensor memiliki spesifikasi tersendiri pada rentang Temperatur tertentu. Sekarang, pengguna yang akan memutuskan jenis sensor mana yang paling cocok untuk aplikasinya. PT Tempsens Asia Jaya akan memberikan pemaparan mengenai pemilihan sensor yang sesuai dengan kebutuhan berbagai macam industri.

Pemilihan sensor tergantung pada berbagai spesifikasi yaitu: Aplikasi, Toleransi, Akurasi dan di luar rentang suhu terbanyak.

Sekarang masalahnya adalah untuk membedakan antara berbagai jenis sensor yang akan mencakup kisaran suhu, toleransi, akurasi, pertukaran dan kekuatan dan kelemahan relatif untuk setiap jenis sensor.

Tinjauan Dasar-dasar RTD Dan Thermocouple

RTD memiliki elemen penginderaan yang merupakan resistor listrik yang mengubah resistansi dengan suhu. Perubahan resistensi ini dipahami dengan baik dan dapat diulang. Elemen penginderaan dalam RTD biasanya berisi gulungan kawat, atau kisi film konduktif yang memiliki pola konduktor yang dipotong ke dalamnya. Kabel ekstensi dipasang ke elemen penginderaan sehingga hambatan listriknya dapat diukur dari jarak tertentu. Elemen penginderaan tersebut kemudian dikemas sehingga dapat ditempatkan pada suatu posisi dalam proses dimana akan mencapai suhu yang sama dengan yang ada pada proses tersebut.

Di sisi lain, Thermocouple memiliki dua konduktor listrik yang terbuat dari bahan yang berbeda yang dihubungkan di salah satu ujungnya. Ujung konduktor yang akan terkena suhu proses disebut persimpangan pengukuran. Titik di mana konduktor thermocouple berakhir (biasanya di mana konduktor terhubung ke perangkat pengukuran) disebut persimpangan referensi Ketika pengukuran dan persimpangan referensi thermocouple berada pada suhu yang berbeda, potensial milivolt terbentuk di dalam konduktor.

Mengetahui jenis thermocouple yang digunakan, besarnya potensial milivolt di dalam thermocouple, dan suhu sambungan referensi memungkinkan pengguna untuk menentukan suhu pada sambungan pengukuran. Potensi milivolt yang dibuat dalam konduktor thermocouple berbeda tergantung pada bahan yang digunakan. Beberapa bahan membuat thermocouple lebih baik daripada yang lain karena potensi milivolt yang dibuat oleh bahan ini lebih dapat diulang dan ditetapkan dengan baik. Thermocouple ini telah diberi sebutan tipe khusus seperti Tipe E, J, K, N, T, B, R dan S.

Batasan Suhu Untuk RTD dan Thermocouple

Bahan yang digunakan dalam RTD dan thermocouple memiliki batasan suhu yang dapat menjadi pertimbangan penting dalam penggunaannya.

RTD

Seperti yang dinyatakan sebelumnya, dan RTD terdiri dari elemen penginderaan, kabel untuk menghubungkan elemen penginderaan ke instrumen pengukuran dan semacam dukungan untuk memposisikan elemen penginderaan dalam proses. Masing-masing bahan ini menetapkan batas suhu yang RTD dapat terkena.

Kisaran Suhu Bahan yang Dapat Digunakan

Platinum -260 °C Hingga 650 °C

Nikel -100 ° C Sampai 300 ° C

Tembaga -70 °C Hingga 150 °C

Nikel/Besi 0 °C Sampai 200 °F

Elemen penginderaan dalam RTD biasanya berisi kawat atau film platinum, rumah keramik dan semen keramik atau kaca untuk menyegel elemen penginderaan dan mendukung kawat elemen. Biasanya, elemen penginderaan platinum dapat terkena suhu hingga sekitar 650 ° C. Bahan lain seperti Nikel, Tembaga dan paduan Nikel/Besi juga dapat digunakan, namun rentang suhu yang berguna sedikit lebih rendah daripada platinum. Kabel yang menghubungkan elemen penginderaan ke instrumen pembacaan atau kontrol biasanya terbuat dari bahan seperti nikel, paduan nikel, tembaga berlapis, tembaga berlapis perak atau tembaga berlapis nikel. Insulasi kawat yang digunakan juga secara langsung mempengaruhi suhu RTD dapat terpapar. Tabel berisi kawat dan bahan insulasi yang umum digunakan serta suhu penggunaan maksimumnya.

Thermocouple

Bahan thermocouple tersedia dalam Tipe E, J, K, N, T, R, S dan B. Jenis thermocouple ini dapat dipisahkan menjadi dua kategori: thermocouple Logam Dasar dan Logam Mulia.

Thermocouple tipe E, J. K, N dan T dikenal sebagai Thermocouple Logam Dasar karena terbuat dari bahan umum seperti tembaga, nikel, aluminium, besi, kromium, dan silikon. Setiap jenis thermocouple memiliki kondisi penggunaan yang disukai, misalnya penggunaan thermocouple Tipe J telanjang (Besi/Konstantan) biasanya dibatasi pada suhu maksimum 540 °C dan tidak direkomendasikan untuk digunakan dalam atmosfer pengoksidasi atau sulfur karena kerusakan Besi konduktor. Thermocouple Tipe T Telanjang (Tembaga/Konstanta) tidak digunakan di atas 370 °C karena kerusakan konduktor tembaga.

Thermocouple tipe R, S dan B dikenal sebagai Thermocouple Logam Mulia karena terbuat dari Platinum dan Rhodium. Thermocouple ini digunakan dalam aplikasi yang melebihi kemampuan Thermocouple Logam Dasar. Thermocouple tipe R dan S dapat digunakan pada suhu antara 540 °C dan 1480 °C, dengan Tipe B untuk penggunaan dari 540 °C hingga 1700 °C. Ketika paparan jangka panjang pada suhu di atas 13700 °C diharapkan, adalah bijaksana untuk menentukan thermocouple Tipe B untuk meningkatkan masa pakai thermocouple. Thermocouple tipe R & S dapat mengalami pertumbuhan butir yang signifikan jika disimpan di dekat batas penggunaan atasnya untuk jangka waktu yang lama.

Karena Thermocouple tidak memiliki elemen penginderaan, mereka tidak memiliki banyak bahan pembatas suhu yang dimiliki RTD. Thermocouple biasanya dibangun menggunakan konduktor telanjang yang kemudian diisolasi dalam bubuk keramik yang dipadatkan keramik atau isolator keramik yang dibentuk, Konstruksi ini memungkinkan thermocouple untuk digunakan pada suhu yang jauh lebih tinggi daripada RTD.

Toleransi, Akurasi, dan Pertukaran

Toleransi dan Akurasi adalah istilah yang paling disalahpahami dalam pengukuran suhu.

Istilah toleransi mengacu pada persyaratan tertentu, yang biasanya ditambah, atau dikurangi sejumlah tertentu. Akurasi di sisi lain mengacu pada jumlah toleransi yang tak terbatas pada rentang yang ditentukan.

Misalnya, RTD mengandung elemen penginderaan, yang dibuat untuk memiliki hambatan listrik tertentu pada suhu tertentu. Contoh paling umum dari persyaratan ini adalah apa yang dikenal sebagai standar DIN. Untuk memenuhi persyaratan standar DIN, RTD harus memiliki resistansi 100 Ohm ±0,12 % (atau 0,12 Ohm) pada 0°C untuk dianggap sebagai sensor Grade B (sensor Grade A adalah 100 Ohm ±0,06%. toleransi ±0,12 Ohm hanya berlaku untuk resistansi pada 32°C dan tidak dapat diterapkan pada suhu lain. Banyak pemasok akan memberikan pertukaran.

Thermocouple di sisi lain ditentukan berbeda dari RTD karena diproduksi secara berbeda. Berbeda dengan elemen penginderaan yang ditemukan di RTD, potensi mV yang dihasilkan dalam thermocouple adalah fungsi dari komposisi material dan struktur metalurgi konduktor. Oleh karena itu, thermocouple tidak diberi nilai pada suhu tertentu, tetapi diberi batas kesalahan, yang mencakup seluruh rentang suhu.

Batas-batas yang ditetapkan untuk thermocouple ini dikenal sebagai batas kesalahan standar atau khusus.

Pengguna didorong untuk melakukan pengujian secara berkala untuk menentukan kondisi thermocouple yang digunakan dalam aplikasi dengan keandalan tinggi atau akurasi yang dekat.

Perbandingan waktu respons dari berbagai sensor

Kelebihan dan kekurangan RTD & Thermocouple

Setiap jenis sensor temperatur memiliki kekuatan dan kelemahan tertentu.

Kekuatan RTD:

RTD umumnya digunakan dalam aplikasi di mana pengulangan dan akurasi merupakan pertimbangan penting. RTD Platinum yang dibangun dengan benar memiliki ketahanan yang sangat berulang terhadap karakteristik suhu dari waktu ke waktu. Jika suatu proses akan dijalankan pada suhu tertentu, resistansi spesifik RTD pada suhu tersebut dapat ditentukan di laboratorium dan tidak akan berubah secara signifikan dari waktu ke waktu. RTD juga memungkinkan pertukaran yang lebih mudah karena variasi aslinya jauh lebih rendah daripada thermocouple. Misalnya,Thermocouple tipe K digunakan pada 400 °C memiliki batas standar kesalahan ±4 °C. Sebuah DIN 100-Ohm, RTD platinum Grade B memiliki pertukaran ±2,2°C pada suhu yang sama ini. RTD juga dapat digunakan dengan kabel instrumentasi standar untuk koneksi ke peralatan display atau kontrol di mana thermocouple harus memiliki kabel thermocouple yang cocok untuk mendapatkan pengukuran yang akurat.

Kelemahan RTD:

Dalam konfigurasi yang sama, Anda dapat mengharapkan untuk membayar 2 hingga 4 kali lebih banyak untuk RTD daripada thermocouple logam dasar. RTD lebih mahal daripada thermocouple karena ada lebih banyak konstruksi yang diperlukan untuk membuat RTD termasuk pembuatan elemen penginderaan, pemasangan kabel ekstensi dan perakitan sensor.

RTD tidak berfungsi sebaik thermocouple dalam getaran tinggi dan lingkungan kejutan mekanis karena konstruksi elemen penginderaan. RTD juga dibatasi suhunya hingga sekitar 650 ° C di mana thermocouple dapat digunakan setinggi 1700 ° C.

Kekuatan Thermocouple:

Thermocouple dapat digunakan untuk suhu setinggi 1700 °C, umumnya lebih murah daripada RTD dan mereka dapat dibuat lebih kecil ukurannya (diturunkan hingga sekitar 0,020 “dia) untuk memungkinkan respons yang lebih cepat terhadap suhu. Thermocouple juga lebih tahan lama daripada RTD dan karenanya dapat digunakan dalam aplikasi getaran dan kejut tinggi.

Kelemahan Thermocouple:

Thermocouple kurang stabil dibandingkan RTD ketika terkena kondisi suhu sedang atau tinggi. Dalam aplikasi kritis, thermocouple harus dilepas dan diuji di bawah kondisi yang terkendali untuk memverifikasi kinerja. Kabel ekstensi thermocouple harus digunakan dalam menghubungkan sensor thermocouple ke instrumen thermocouple atau peralatan kontrol. Penggunaan kawat instrumentasi (tembaga berlapis) akan mengakibatkan kesalahan ketika suhu lingkungan berubah.

Tempsens Asia Jaya menyediakan berbagai jenis thermocouple dan RTD yang sesuai dengan kebutuhan berbagai industri. Untuk design complete dari thermocouple yang ada, bisa juga untuk visit website official Tempsens di https://tempsens.co.id/