Apa Yang Harus Dipilih RTD atau Termokopel ?

Termokopel (TC) dan detektor suhu resistansi (RTD) adalah sensor suhu yang paling banyak digunakan dalam otomatisasi dan kontrol proses. Mereka ditemukan tertanam di motor, katup, turbin, bantalan, dan sejumlah perangkat lainnya. Sebagian besar instrumen cerdas seperti pengukur aliran, pemancar tekanan, dan pemancar level juga memiliki sensor suhu tertanam yang digunakan untuk mengoreksi variabel terukur utama atau untuk kontrol proses.
 

Teori operasi

Termokopel terdiri dari dua kawat logam yang berbeda, bergabung di kedua ujungnya-pada titik referensi di luar proses (sambungan dingin) dan pada sambungan pada titik pengukuran (sambungan panas). Logam bereaksi berbeda terhadap perubahan suhu dan menghasilkan tegangan gaya gerak listrik (EMF) berdasarkan perbedaan suhu antara persimpangan (efek Seebeck). Detektor suhu resistansi didasarkan pada prinsip bahwa hambatan listrik dalam kawat meningkat dengan suhu.

Dalam kedua kasus, sensor dihubungkan ke transduser atau pengkondisi sinyal yang telah dikalibrasi untuk menerima tegangan atau resistansi input, menghitung suhu yang benar, dan mengeluarkannya sebagai sinyal 4-20 mA, mV, atau digital ke sistem otomasi. .

Hal di atas cukup mendasar, diajarkan di setiap kelas Instrumentasi. Tapi itu menimbulkan pertanyaan pertama yang perlu dipertimbangkan ketika memilih sensor: Bagaimana Anda menghubungkan sensor ke transduser, pengkondisi sinyal, atau sistem otomasi? Perangkat dan sistem tersebut, yang bersifat elektronik, perlu dipasang di lokasi yang cukup aman, jauh dari suhu tinggi.

TC harus disambungkan dengan kabel ekstensi termokopel, yang sama dengan kabel yang digunakan di TC. Misalnya, TC Tipe K menggunakan kawat nikel-kromium yang terhubung di persimpangan penginderaan ke kawat nikel-alumel. Kawat ekstensi harus memiliki komposisi yang sama, yaitu satu kawat nikel-kromium dan satu kawat nikel-alumel. Secara umum, kabel ekstensi yang lebih panjang tidak disarankan, karena kabel bertindak sebagai antena, membuat pengukuran lebih rentan terhadap interferensi elektromagnetik dan frekuensi radio. Biaya juga dapat menjadi masalah ketika berurusan dengan kabel ekstensi panjang, terutama yang dengan bahan eksotis (mis., Tipe R TC). Dalam kasus tertentu, kabel kompensasi yang terbuat dari bahan yang lebih murah dengan sifat EMF yang mirip dengan TC dapat digunakan.

RTD, di sisi lain, dapat dihubungkan dengan kabel standar untuk jarak yang lebih jauh; namun, mereka biasanya dibatasi oleh masalah yang terkait dengan kesalahan pemanasan sendiri. Dalam kedua kasus, kabel ekstensi harus terlindung dari kebisingan listrik di pabrik. Perhatikan bahwa kabel ekstensi TC lebih rentan terhadap noise daripada kabel RTD.

 

Lingkungan Pengukuran Suhu

Penginderaan suhu sering dilakukan di lingkungan yang “tidak ramah”, seperti atmosfer korosif, pengoksidasi, atau pereduksi, sering disertai dengan getaran parah dan kebisingan listrik. Saat memilih RTD atau TC, lingkungan harus diperhitungkan. Jika lingkungan proses memiliki tingkat risiko kegagalan sensor yang tinggi, sumur termo yang terbuat dari bahan yang sesuai untuk lingkungan proses harus dipertimbangkan.

Vibration-Wire-wound RTD paling rentan terhadap getaran. RTD wire-wound dapat gagal karena tekanan mekanis dalam aplikasi dengan getaran tinggi dan tidak boleh digunakan. RTD film tipis memiliki toleransi getaran yang lebih tinggi, tetapi tidak sebaik TC, yang memiliki ketahanan tertinggi terhadap getaran.

Kebisingan listrik-Seperti disebutkan di atas, kabel ekstensi untuk RTD dan TC rentan terhadap gangguan listrik. Di lingkungan dengan kebisingan tinggi, kabel ekstensi harus diselubungi, dilindungi, diarde, dan dijaga sependek mungkin. RTD adalah pilihan yang lebih baik di lingkungan dengan kebisingan tinggi.

Lingkungan yang keras-Saat berhadapan dengan lingkungan yang keras, periksa untuk melihat apakah produsen sensor RTD atau TC menawarkan perlindungan terhadap kondisi yang merugikan. RTD wire-wound dalam selubung pelindungnya cukup kokoh dan kebal terhadap sebagian besar masalah lingkungan. Untuk perlindungan tambahan, RTD dapat dilapisi dengan polytetrafluoroethylene perfluoroalkoxy (PFA) untuk digunakan dalam bak pelapis, sistem bertekanan tinggi, atau aplikasi serupa. Kabel ekstensi RTD tersedia dengan isolasi polivinil klorida, PFA, atau fiberglass untuk perlindungan.

TC, terutama yang memiliki casing logam, jauh lebih kokoh daripada RTD dan lebih mampu menangani atmosfer korosif atau pengoksidasi. Ketika sambungan TC terbuka digunakan, perhatian khusus harus diberikan di lingkungan yang keras.

 

TC diklasifikasikan menurut tipenya, yaitu Tipe E, J, K, N, T, S, R, dan B. Setiap tipe cocok untuk rentang suhu tertentu dari -201°C hingga 1700 °C, dan konstruksi masing-masing membuatnya cocok untuk digunakan di berbagai lingkungan:

Tipe E: cocok untuk vakum, inert, sedikit pengoksidasi, atau mengurangi atmosfer
Tipe J: dapat digunakan, terpapar atau tidak terpapar, di mana ada kekurangan oksigen bebas
Tipe K: biasanya membutuhkan perlindungan logam atau keramik
Tipe N: tahan oksidasi di mana ada belerang
Tipe T: dapat digunakan baik dalam atmosfer pengoksidasi atau pereduksi
Tipe S, R, B: harus selalu dilindungi dengan tabung keramik, tabung sekunder dari porselen, dan silikon karbida atau tabung luar logam sesuai persyaratan.

 

Pertimbangan Utama yang terlibat dalam memilih TC atau RTD

Rentang pengukuran: RTD dapat mengukur suhu hingga 1000 °C, tetapi sulit untuk mendapatkan pengukuran yang akurat dari RTD pada suhu di atas 400 °C. TC dapat mengukur hingga 1700 °C. Aturan yang diterima secara umum adalah: untuk suhu di bawah 850 °C, gunakan RTD untuk akurasi; untuk suhu di atas 850 °C, gunakan TC. Pengukuran industri biasanya 200 ° C hingga 400 ° C, jadi RTD mungkin merupakan pilihan terbaik dalam kisaran itu.

Waktu respons: Sementara kedua sensor merespons perubahan suhu dengan cepat, TC lebih cepat. Namun, dalam kasus tertentu, proses manufaktur memungkinkan produksi RTD film tipis dengan waktu respons yang jauh lebih baik.

Dimensi: Kedua sensor cukup kecil, dengan diameter sekitar 0,5 mm. Jika ruang menjadi masalah untuk memasang sensor, tanyakan kepada pemasok untuk opsi ukuran dan pemasangan.

Getaran: Secara umum, TC kurang rentan terhadap getaran dibandingkan RTD. Namun, dalam proses manufaktur tertentu RTD film tipis dapat diproduksi yang mampu menghasilkan ketahanan getaran yang jauh lebih besar daripada RTD standar.

 

Pemanasan sendiri: RTD terbuat dari kabel yang sangat halus atau lapisan yang sangat halus, dan memerlukan tegangan dari catu daya-TC tidak memerlukan daya. Meskipun daya yang dibutuhkan hanya 1 mA hingga 10 mA, hal ini dapat menyebabkan elemen platina di RTD “memanas”, sehingga mempengaruhi akurasi pengukuran. Jika kabel ekstensi panjang digunakan, lebih banyak daya mungkin diperlukan untuk mengatasi hambatan di kabel, sehingga meningkatkan masalah pemanasan sendiri.

Stabilitas: Stabilitas jangka panjang dari RTD sangat baik, artinya pembacaannya akan berulang dan stabil untuk waktu yang lama. TC, di sisi lain, cenderung melayang. EMF yang dihasilkan oleh TC dapat berubah seiring waktu karena oksidasi, korosi, dan perubahan lain dalam sifat metalurgi elemen penginderaan. Penyimpangan TC tidak dapat diubah, dan beberapa ketentuan diperlukan untuk mendeteksinya, seperti perangkat lunak atau pengujian untuk resistansi loop.

Akurasi: Sebagai aturan umum, RTD lebih akurat daripada TC. RTD dapat menghasilkan akurasi 0,1C, sedangkan TC biasanya hanya akurat hingga 1C.

Meskipun bukan masalah teknis, TC jauh lebih murah daripada RTD terutama karena biaya produksi yang lebih rendah. Tergantung pada jumlah sensor yang dibutuhkan untuk aplikasi tertentu, ini bisa menjadi faktor utama.

Pemilihan teknologi penginderaan suhu yang tepat sangat penting untuk memastikan kinerja, keandalan, dan efektivitas biaya terbaik. Pemasok yang menjual TC dan RTD sering kali merupakan sumber informasi yang baik saat memutuskan jenis sensor yang akan digunakan.

 

Mengapa memilih RTD daripada Termokopel?

Akurasi & Pengulangan yang Lebih Baik

– Sinyal RTD kurang rentan terhadap noise
– Linieritas yang lebih baik
– RTD dapat “dicocokkan” dengan pemancar (kesalahan Interchangeability dihilangkan)
– Kesalahan CJC yang melekat pada T/C; Kesalahan resistansi kawat timah RTD dapat dihilangkan

Stabilitas yang Lebih Baik

– Penyimpangan T/C tidak menentu dan tidak dapat diprediksi; Pergeseran RTD dapat diprediksi
– T/C tidak dapat dikalibrasi ulang

 

Fleksibilitas yang Lebih Besar

– Kabel ekstensi khusus tidak diperlukan
– Tidak perlu berhati-hati dengan persimpangan dingin

Mengapa memilih termokopel daripada RTD?

Aplikasi untuk Suhu Lebih Tinggi

• Di atas 1100 °F

Biaya Elemen Lebih Rendah

• Biaya sama ketika mempertimbangkan persyaratan kinerja titik suhu

Waktu respons lebih cepat

• Tidak signifikan dibandingkan dengan waktu respons untuk T-Well dan proses

Dianggap lebih kasar

• Teknik konstruksi Rosemount menghasilkan RTD yang sangat kokoh

 

Bagan Perbandingan RTD vs Termokopel

RTD vs Termokopel