TUGAS 1
PENGONTROLAN TEMPERATUR PADA PIPA BERBAHAN BAKAR GAS DENGAN SENSOR RTD
a. Mengetahui pengertian Sensor RTD
b. Mengetahui cara kerja Sensor RTD
c. Mengetahui kegunaan Sensor RTD dalam kehidupan sehari-hari
Alat:
1. Voltmeter
Voltmeter berfungsi untuk mengukur tegangan dalam rangkaian listrik.
1. Sensor RTD
Sensor RTD berfungsi untuk mengukur suhu pipa berbahan bakar gas.
Resistor atau hambatan
adalah salah satu komponen elektronika yang memiliki nilai hambatan tertentu,
dimana hambatan ini akan menghambat arus listrik yang mengalir
melaluinya dalam suatu rangkaian listrik.
Termasuk dalam komponen semikonduktor aktif adalah transistor, Transistor ini berfungsi untuk menhidupkan motor.
1. 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.
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.
2. IC Op-Amp LM358
IC bisa juga rangkaian terintegrasi adalah chip hitam kecil, itu adalah akar elektronik modern, serta juga adalah komponen penting dalam tak sedikit sirkuit elektronik . Software sirkuit terpadu melibatkan di setiap papan sirkuit elektronik, sistem tertanam serta beberapa proyek elektronik. Sirkuit terpadu adalah seperangkat beberapa komponen listrik serta elektronik bagai resistor, kapasitor, transistor. Semua komponen ini terintegrasi ke dalam satu chip. Mereka terdapat dalam beberapa bentuk bagai 555 timer s, gerbang logika sirkuit tunggal, mikroprosesor, mikrokontroler, pengatur tegangans serta op-amp bagai IC 741, LM324 IC, LM358 IC, LM339 IC serta tak sedikit lagi. Ikuti tautan di bawah untuk mengenal lebih lanjut mengenai op-amp: Konfigurasi pin IC Op-Amp, manfaat serta kerja .
Keuntungan dari LM358 IC :
2. LED
Light Emitting Diode atau sering disingkat dengan LED adalah komponen elektronika yang dapat memancarkan cahaya monokromatik ketika diberikan tegangan maju. LED merupakan keluarga Dioda yang terbuat dari bahan semikonduktor. Warna-warna Cahaya yang dipancarkan oleh LED tergantung pada jenis bahan semikonduktor yang dipergunakannya.
Bentuk LED mirip dengan sebuah bohlam (bola lampu) yang kecil dan dapat dipasangkan dengan mudah ke dalam berbagai perangkat elektronika. Berbeda dengan Lampu Pijar, LED tidak memerlukan pembakaran filamen sehingga tidak menimbulkan panas dalam menghasilkan cahaya. Oleh karena itu, saat ini LED (Light Emitting Diode) yang bentuknya kecil telah banyak digunakan sebagai lampu penerang dalam LCD TV yang mengganti lampu tube.
LED merupakan keluarga dari Dioda yang terbuat dari Semikonduktor. Cara kerjanya pun hampir sama dengan Dioda yang memiliki dua kutub yaitu kutub Positif (P) dan Kutub Negatif (N). LED hanya akan memancarkan cahaya apabila dialiri tegangan maju (bias forward) dari Anoda menuju ke Katoda.
LED terdiri dari sebuah chip semikonduktor yang di doping sehingga menciptakan junction P dan N. Yang dimaksud dengan proses doping dalam semikonduktor adalah proses untuk menambahkan ketidakmurnian (impurity) pada semikonduktor yang murni sehingga menghasilkan karakteristik kelistrikan yang diinginkan. Ketika LED dialiri tegangan maju atau bias forward yaitu dari Anoda (P) menuju ke Katoda (K), Kelebihan Elektron pada N-Type material akan berpindah ke wilayah yang kelebihan Hole (lubang) yaitu wilayah yang bermuatan positif (P-Type material). Saat Elektron berjumpa dengan Hole akan melepaskan photon dan memancarkan cahaya monokromatik (satu warna).
Untuk mengetahui polaritas terminal Anoda (+) dan Katoda (-) pada LED. Kita dapat melihatnya secara fisik berdasarkan gambar diatas. Ciri-ciri Terminal Anoda pada LED adalah kaki yang lebih panjang dan juga Lead Frame yang lebih kecil. Sedangkan ciri-ciri Terminal Katoda adalah Kaki yang lebih pendek dengan Lead Frame yang besar serta terletak di sisi yang Flat.
Resistor atau hambatan adalah salah satu komponen elektronika yang memiliki nilai hambatan tertentu, dimana hambatan ini akan menghambat arus listrik yang mengalir melaluinya. Satuan Resistor adalah Ohm (simbol: Ω) yang merupakan satuan SI untuk resistansi listrik. Dalam sejarah, kata ohm itu diambil dari nama salah seorang fisikawan hebat asal German bernama George Simon Ohm. Beliau juga yang mencetuskan keberadaan hukum ohm yang masih berlaku hingga sekarang.
Rumus dari Rangkaian Seri Resistor: Rtotal = R1 + R2 + R3 + ….. + Rn
Rumus dari Rangkaian paralel Resistor: 1/Rtotal = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + ….. + 1/Rn
Rumus resistor dengan hukum ohm: R = V/I
Transistor termasuk dalam komponen semikonduktor aktif adalah transistor, Transistor sebenarnya kepanjangan dari Transfer dan Varistor. Mengenal karakteristiknya transistor terbagi dua kategori ialah Bipolar Junction Transistor (BJT) dan Unipolar Transistor. Kerja transistor pada dasarnya difungsikan sebagai saklar elektronik (Switching) dan penguat sinyal (Amplifier).
Sekitar tahun 1947an, Tiga orang ilmuwan fisika asal Amerika yaitu William Shockley beserta rekannya John Barden, dan W. H Brattain yang tergabung sebagai peneliti pada sebuah laboratorium milik perusahaan AT&T Bell, merekalah yang berhasil pertama kali menemukan Transistor. Transistor adalah nama yang diberikan oleh ilmuwan John Robinson karena sifat kerjanya komponen ini yang dapat menghantarkan energi dengan kekuatan daya hantar dapat ditentukan dengan cara mengatur nilai tahanan pada bias pengontrolnya. Pernyataan ini sesuai dengan kepanjangan kata dari transistor yaitu Transfer (Pemindahan) dan Varistor (Variable Resistor). Dan sekitar tahun 1958an, komponen transistor mulai digunakan pada rangkaian elektronik dalam projek-projek penelitian para ilmuwan tersebut.
Jenis Transistor:
1. Bipolar Junction Transistor (BJT)
Bi artinya dua dan Polar asal kata dari polarity yang artinya polaritas, dengan kata lain bipolar junction transistor (BJT) adalah jenis Transistor yang memiliki dua polaritas yaitu hole (lubang) atau elektron sebagai carier (pembawa) untuk menghantarkan arus listrik. Prinsip dasar konstruksinya disusun seperti dari dua buah dioda yang disambungkan pada kutub yang sama yaitu Anoda dengan anoda sehingga menghasilkan transistor jenis NPN atau Katoda dengan katoda yang menjadi transistor jenis PNP.
2. Unipolar Junction Transistor (UJT)
Pada transistor UJT hanya satu polaritas saja yang dijadikan carier/pembawa muatan arus listrik, yaitu elektron saja atau hole/lubangnya saja, tergantung dari jenis transistor UJT tersebut. Karena prinsip kerjanya transistor ini berdasarkan dari efek medan listrik, maka transistor UJT lebih dikenal dengan nama FET (Field Efect Transistor) atau Transistor Efek Medan.
Rumus:
5. Motor DC
Motor DC adalah piranti elektronik yang dapat mengubah energi listrik menjadi energi mekanik atau gerak yang disebut dengan motor. Jenis motor ada 2 yaitu motor AC dan motor DC. Motor DC mempunyai keunggulan dibandingkan dengan motor AC dalam kemudahan pengendaliannya. Motor ini dapat diubah arah putarannya dengan membalik polaritasnya saja. Kecepatan motor DC dapat diatur salah satunya adalah dengan cara mengatur tegangan yang masuk ke dalamnya.
Baterai adalah sebuah alat yang dapat merubah energi kimia yang disimpannya menjadi energi Listrik yang dapat digunakan oleh suatu perangkat Elektronik. Secara historis istilah "baterai" secara khusus mengacu pada perangkat yang terdiri dari beberapa sel, namun penggunaannya telah berkembang untuk memasukkan perangkat yang terdiri dari satu sel. Ketika baterai memasok daya listrik, terminal positifnya adalah katoda dan terminal negatifnya adalah anoda. Terminal bertanda negatif adalah sumber elektron yang akan mengalir melalui rangkaian listrik eksternal ke terminal positif. Ketika baterai dihubungkan ke beban listrik eksternal, reaksi redoks mengubah reaktan berenergi tinggi ke produk berenergi lebih rendah, dan perbedaan energi bebas dikirim ke sirkuit eksternal sebagai energi listrik. Dengan adanya Baterai, kita tidak perlu menyambungkan kabel listrik untuk dapat mengaktifkan perangkat elektronik ini. Oleh karena, dalam aplikasi kontrol garasi ini kita menggunakan baterai berkapasitas 12V untuk mengaktifkan atau menggerakan motor DC ketika sensor RTD mendeteksi adanya suhu yang meningkat melebihi batas tertentu.
Baterai yang biasa dipakai terdiri dari seng dan batang karbon. Kedua penghantar ini memiliki sifat yang berbeda dalam hal melepas dan menerima elektron. Seng adalah zat yang lebih mudah melepas elektron daripada batang karbon. Akibatnya, saat baterai terhubung dengan rangkaian listrik, elektron dari karbon akan mengalir ke rangkaian melalui kabel/kawat hingga akhirnya kembali ke baterai dan mencapai batang karbon. Batang karbon sangat sulit bereaksi, elektron yang berada di permukaan batang karbon akan digunakan oleh elektrolit untuk menjalankan reaksi kimia.
Secara sederhana, baterai adalah alat yang menghasilkan listrik dari reaksi kimia. Atau dapat dikatakan, baterai adalah alat yang mengubah energi kimia menjadi energi listrik. Saat ada arus listrik mengalir melewati kabel, maka yang terjadi adalah elektron berpindah melalui kabel, yang merupakan penghantar listrik.
Baterai terdiri dari beberapa bagian, ada dua zat penghantar listrik berbeda, yang disebut ELEKTRODA,dan cairan penghantar listrik yang disebut, ELEKTROLIT.
4. Prosedur Percobaan [kembali]
-Buka
aplikasi proteus
-Ambil
komponen yang dibutuhkan, pada rangkaian ini dibutuhkan komponen berupa
baterai, resistor, op amp, load cell, relay, lamp, motor
-Rangkai
setiap komponen
-Ubah
spesifikasi komponen sesuai kebutuhan
-Tambahkan
voltmeter
-Jalankan
rangkaian
Sensor RTD memiliki nilai tahanan pada suhu 0 derjat celcius yang berbeda-beda bergantung dari konstruksi yang digunakan. Semakin tinggi suhu yang terdeteksi oleh sensor RTD maka semakin besar pula tahanan yang dimilikinya, dan semakin rendah suhu yang terdeteksi oleh sensor RTD maka semakin kecil tahanan yang dimilikinya,untuk kali ini digunakan sensor RTD dengan tahanan ketika suhu 0 derjat bernilai 100 Ohm.
Perubahan tahanan yang dialami oleh sensor RTD dapat diketahui melalu pemberian sumber DC, ketika tahanan besar maka tegangan keluaran akan kecil, sedangkan ketika tahanan kecil tegangan keluaran akan besar.dengan kata lain ketika suhu rendah maka tegangan keluaran akan besar sedangkan ketika suhu tinggi maka tegangan keluaran akan semakin kecil.
Untuk pengaplikasiannya,
disini diggunakan motor DC yang berperan sebagai pompa air untuk dapat memompa
air dingin ke dalam suatu tank yang berisi air dengan suhu yang dijaga tidak
lebih dari 50 derjat celcius. untuk membaca suhu tersebut digunakanlah sensor
rtd.
Pada pengaplikasiannya
ketika suhu melebihi 50 derjat celcius (dalam simulasi
tahanan resistor variabel 50 %) maka lampu LED dan pompa air (motor
dc) akan menyala. karna yang dipompakan berupa air dingin sehingga volume air
dalam tank bertambah dan suhunyapun berkurang. ketika suhu sudah turun menjadi
50 derjat celcius atau lebih rendah maka pompa air akan mati dan lampu
indikator juga ikut mati.
6. Vidio Simulasi Rangkaian [kembali]
Download HTML [Klik Disini]
Download Rangkaian [Klik Disini]
Download File Rangkaian [Klik Disini]
Download Vidio [Klik Disini]
Download Library sensor RTD [Klik Disini]
Download Data sheet sensor RTD [Klik Disini]
Download Data sheet Transistor NPN [Klik Disini]
Download Data sheet LED [Klik Disini]
Download Data sheet Baterai [Klik Disini]
Download Data sheet Resistor [Klik Disini]
Download Data sheet Voltmeter DC [Klik Disini]
Download Data sheet Motor DC [Klik Disini]
Download Data sheet Op Amp LM358 [Klik Disini]
Download Data Materi [Klik Disini]
Tidak ada komentar:
Posting Komentar