Jenis Sensor Temperature / Suhu

Sensor Termal Contacting dan Non-contacting

Perkembangan pengukuran temperatur sejalan dengan perkembangan teknologi. Sehingga sebenarnya hanya sedikit metode pengukuran yang digantikan dengan metode yang baru. Yang terjadi lebih kepada pengembangan daerah maupun jenis – jenis pengukuran misalnya pada daerah yang sulit dijangkau atau berbahaya.

Dalam industri, terkait dengan daerah atau objek pengukuran, sensor temperature dibedakan dalam metode contacting dan non-contacting. Metode contacting merupakan metode dimana sensor bersentuhan langsung dengan objek / benda yang akan diukur. Sedangkan non contacting thermometer melakukan pengukuran tanpa menyentuhkan sensor pada objek yang diukur atau mengukur dari jarak tertentu.

Contoh contacting sensor antara lain termocople, RTD dan semiconductor . Sedangkan non-contacting sensor menggunakan prinsip perubahan warna (thermography), radiasi (infrared) atau sensitifitas serat optik.

Jenis – jenis Sensor Thermal

Thermocouple

Thermocouple menggunakan prinsip termoelektrik sensor, yaitu tegangan yang dihasilkan dari pemanasan dua logam berbada yang saling disatukan. E.m.f yang merupakan fungsi dari temperatur dibangkitkan pada hubungan kedua logam tersebut. Secara umum hal ini dituliskan :

Dimana e adalah e.m.f dan T adalah temperature absolut dan a1 coefisien sambungan (junction).

Apabila koefisien sambungan tidak dibatasi maka kondisi tersebut menjadi tidak linier dan akan menyulitkan pada proses pengukuran. Pada beberapa sambungan bahan / logam, nilai kuadrat temperatur (a₂T², a₃T^{3 …} a_nTⁿ)bisa sama dengan nol sehingga nilai e.m.f diperoleh :

Prinsip inilah yang diterapkan dalam thermocouple.

Termocouple dibuat dari berbagai perpaduan logam untuk memperoleh nilai kuadrat temperatur menjadi nol, kombinasi tersebut antara lain : campuran logam dasar alumel (Ni/Mn/Al/Si), chromel (Ni/Cr), constantan (Cu/Ni), nicrosil (Ni/Cr/Si) and nisil (Ni/Si/Mn), logam mulai platinum - tungsten, dan campuran logam mulia platinum/rhodium - tungsten/rhenium.

Karakteristik e.m.f dari kombinasi logam – logam ini ditunjukkan oleh gambar 1, hal ini menunjukkan linieritas dari masing – masing sambungan.

Termocouple umumnya dibuat dari pasangan kawat chromel dan konstantan seperti ditunjukkan gambar 2a. Untuk keperluan analisa, termokopel digambar dalam rangkaian seperti gambar 2b. e.m.f yang dihasilkan dari perubahan temperatur dinotasikan dengan E₁, sedangkan temperatur pada titik pertemuan logam (hot juction) dinotasikan dengan T_h.

Resistor thermal (RTDs)

Resistor termal sering juga disebut sebagai Resistent Temperature Device (RTDs), menggunakan prinsip perubahan resistansi terhadap temperatur yang mengikuti aturan : 

Untuk memperoleh linieritas, maka faktor kuadrat temperatus (a₂T², … a_nTⁿ) diabaikan atau ditentukan sama dengan nol, sehingga diperoleh hubungan antara resistansi dan temperature :

dimana :    Ro  =  tahanan konduktor pada temperature awal ( biasanya 0oC)

         RT  =  tahanan konduktor pada temperatur toC

             a =  koefisien temperatur tahanan

           T  = temperatur 
RTD adalah salah satu dari beberapa jenis sensor suhu yang sering digunakan. RTD dibuat dari bahan kawat tahan korosi, kawat tersebut dililitkan pada bahan keramik isolator. Bahan tersebut antara lain; platina, emas, perak, nikel dan tembaga, dan yang terbaik adalah bahan platina karena dapat digunakan menyensor suhu sampai 1500^o C. Tembaga dapat digunakan untuk sensor suhu yang lebih rendah dan lebih murah, tetapi tembaga mudah terserang korosi. Konstruksi RDT ditunjukkan oleh gambar berikut ini