Asyiknya dalam merangkai rangkaian elektronika untuk menjadi alat adalah ketersediaan banyak pilihan sensor, sehingga dapat membuat variasi input yang kita inginkan. Nah jika kamu ingin membuat suatu alat yang mengandalkan rangsangan suhu sebagai inputnya, penggunaan RTD adalah salah satu pilihan terbaik untukmu.
RTD ini masuk ke golongan transduser yang dapat mendeteksi perubahan suhu lingkungan di sekitar alat yang kamu buat atau pada objek tertentu yang kamu ukur. Aplikasinya pun beragam dan sudah diimplementasikan di banyak perangkat elektronik yang mungkin setiap haru kamu pakai. Nah agar lebih jelas silakan disimak penjelasan tentang RTD di tulisan ini.
Pengertian RTD
RTD adalah kependekan dari Resistance Temperature Detector. Komponen ini merupakan resistor yang peka terhadap suhu, di mana nilai resistansinya akan berubah sesuai dengan perubahan suhu. Karena itu, RTD termasuk komponen transduser yang dapat digunakan sebagai sensor dalam melakukan otomatisasi atau mengatur proses kontrol.
Pada tipe standar (wire-wound), RTD terbuat dari kawat yang tahan korosi. Kawat tersebut dililitkan pada bahan keramik atau kaca lalu ditutup oleh selubung probe yang terbuat dari logam Inconel sebagai pelindung. Inconel adalah logam yang dibuat dari paduan besi, krom dan nikel.
Inconel dipilih karena merupakan logam yang tahan korosi dan jika dimasukkan ke dalam medium cair atau gas, material ini cepat mencapai suhu medium tersebut.
Sedangkan material yang dipilih untuk kawat RTD adalah platina. Walau sering juga terbuat dari tembaga atau nikel. Namun platina lebih sering digunakan, karena tingkat akurasi dari material tersebut memang lebih baik dan rentang suhunya pun jauh lebih luas hingga 1500⁰ C.
Kawat RTD biasanya dipisahkan dari selubungnya oleh lapisan keramik (porselen isolator) agar tidak terjadi Korsleting alias atau hubung pendek antara kawat tersebut dengan selubung pelindung.
Prinsip kerja RTD
Seperti sudah dijelaskan di atas, RTD adalah komponen transduser yang peka terhadap suhu. Maka prinsip kerjanya sangat berhubungan dengan suhu. Resistansi dari RTD ini berbanding lurus dengan suhu logam yang menjadi material dari komponen tersebut. Ketika suhu meningkat resistansinya juga akan meningkat dan sebaliknya.
Biasanya Elemen RTD akan dipilih sesuai dengan resistansinya dalam ohm ketika suhu 0⁰ C. Misalkan ada RTD yang bernilai 100 Ω, itu artinya pada jika diukur nilai resistansinya pada suhu 0⁰ C maka komponen RTD tersebut harus menunjukkan nilai 100 Ω.
Berdasarkan bentuk material resistifnya, komponen RTD ini dapat dibagi menjadi dua jenis, yaitu
Wire-wound
Tipe ini sudah disinggung di atas, yaitu RTD yang tipe elemennya terdiri dari kumparan kawat logam yang dililitkan pada material keramik atau kaca, kemudian ditutupi oleh selubung probe sebagai pelindung. Jenis ini adalah RTD yang paling umum ditemukan.
Thin-film
Beda lagi dengan Thin-film, RTD jenis ini terdiri dari lapisan yang sangat tipis yang terbuat dari bahan resistif (umumnya platina) yang diletakkan pada substrat keramik. Lapisan tersebut kemudian dilapisi oleh epoxy atau kaca sebagai segel atau pelindungnya.
Jenis Konfigurasi Kabel RTD
Pengaplikaksian RTD pada instrumen lain, seperti transmitter, controller, PLC atau lainnya, maka dibutuhkan kabel penghubung pada RTD. Karena kabel juga berbahan metal yang artinya juga memiliki nilai tahanan, maka nilai tahanan tersebut harus masuk ke perhitungan ketika membuat RTD turut berpengaruh pada nilai tahanan RTD secara keseluruhan.
Nah, pertimbangan tersebut yang kemudian membuat RTD terbagi menjadi beberapa tipe berdasarkan pemakaian kabel, yaitu tipe 2 wire, 3 wire dan 4 wire. Apa bedanya?
1. RTD 2 Wire
RTD 2 wire ini tidak memiliki cara praktis untuk mengukur nilai resistansi kawat, sehingga mengurangi akurasi kita dalam pengukuran suhu objek oleh RTD. Rata-rata pengguna jenis ini menentukan nilai suhu dengan perkiraan berdasarkan nilai resistansi yang tertera. Akibatnya RTD 2 wire hanya digunakan untuk kebutuhan yang tidak memerlukan akurasi pengukuran suhu yang presisi.
2. RTD 3 Wire
RTD 3 wire adalah komponen RTD yang paling umum digunakan untuk keperluan industri. Berbeda dengan yang tipe 2 wire, resistansi kabel pada RTD 3 wire dapat terukur menggunakan metode rangkaian pengukuran jembatan wheatstone.
Pada RTD 3 wire, panjang kabel A dan kabel B harus sama. Panjang kabel ini sangat krusial karena metode pengukuran jembatan wheat stone bertujuan membuat impedansi dari kabel A dan B. Sedangkan Kabel C berfungsi untuk membawa arus yang sangat kecil.
3. RTD 4 Wire
RTD 4 Wire dikenal paling akurat dari konfigurasi yang lain. RTD 4 kabel ini mengkompensasi sepenuhnya resistansi kabel lebih praktis. Karena kamu tidak perlu memperhatikan secara khusus panjang masing – masing kabel.
Kelebihan dan Kekurangan RTD
Kelebihan Sensor RTD
Berikut beberapa kelebihan sensor suhu RTD sebagai pertimbangan:
- Akurasi pengukuran yang presisi. Jika dibandingkan sensor suhu lain, seperti termokopel. RTD memiliki akurasi yang lebih presisi. Akurasinya hingga 0,1⁰ C yang masih lebih akurat dibandingkan dengan thermocouple yang hanya 1⁰ C.
- Stabilitas sangat baik. Untuk penggunaan jangka panjang RTD punya stabilitas sangat baik. Hal ini menyebabkan pembacaan tidak berubah karena pengaruh oksidasi, korosi, dan perubahan lain. Angka yang dibaca oleh RTD sebagai sensor pun angka tetap sama di waktu awal penggunaan walau sudah lama digunakan.
- Ketahanan panas tinggi. Masih pada stabilitas pengukuran suhunya. Jika tadi RTD tetap stabil walau dipakai dalam durasi lama, komponen ini juga tetap menunjukkan angka pengukuran yang akurat di suhu yang tinggi. Hal ini karena penggunaan material platina yang memang punya ketahanan suhu yang tinggi.
Kekurangan Sensor RTD
Selain keunggulan, RTD juga punya kekurangan sebagai pendeteksi suhu, misalnya:
- Rentang pengukuran lebih sempit. Sebenarnya, RTD adalah salah satu sensor suhu dengan rentang pengukuran yang luas, hingga 1000⁰ C. Walaupun untuk pengukuran di atas 400⁰ C lebih sulit mendapatkan hasil pengukuran yang akurat. Jadi umumnya RTD digunakan untuk mengukur suhu dibawah 850⁰ C saja, sedangkan diatas 850⁰ C biasanya menggunakan termokopel yang memiliki rentang 1600⁰ C.
- Waktu respon lama. RTD mempunyai respon waktu terhadap suhu sedikit lama, yaitu 0,5 hingga 5 detik, tergantung pada kondisi penggunaannya.
- Terpengaruh oleh getaran. RTD sedikit rentan terhadap getaran atau goncangan. Jika kamu ingin menggunakan RTD yang lebih tahan pada gangguan berupa getaran, mungkin kamu dapat menggunakan jenis RTD thin-film.
- Self-heating. Self heating adalah kondisi komponen RTD yang memanas akibat dialiri arus. Masalah ini dapat mempengaruhi tingkat akurasi pengukuran. Apalagi jika menggunakan kabel ekstensi yang panjang.
- Harga yang sedikit lebih mahal. Bagian harga juga mungkin menjadi kekurangan, karena sensor suhu satu ini dibandrol sedikit lebih mahal dibanding yang lain.
Aplikasi RTD
RTD adalah komponen yang cukup umum diaplikasikan pada berbagai alat elektronik rumahan, berikut diantaranya alat-alat yang menggunakan RTD:
- Air conditioning dan sistem pendinginan
- Freezer Ice Cream
- Pengolahan Makanan
- Kompor dan Pemanggangan
- Produksi Tekstil
- Sistem pengolahan plastik
- Sistem pengolahan petrokimia
- Elektronik Mikro
- Alat ukur suhu udara, gas dan cairan
- Pengukuran suhu gas buang
Nah demikianlah penjelasan mengenai komponen Resistance Temperature Detector atau RTD. Intinya komponen ini adalah resistor yang nilai resistansinya dapat berubah oleh perubahan suhu sehingga bisa digunakan untuk menjadi sensor suhu. Semoga bermanfaat!
