MENERAPKAN PRINSIP PENGUKURAN SUHU Part 1

Program Studi             : ELECTRICAL AVIONIC (EA)

Standar Kompetensi   : ELECTRONIC INSTRUMENT SYSTEM (EIS)

Kompetensi Dasar       : 4. MENERAPKAN PRINSIP PENGUKURAN SUHU

Prinsip Pengukuran Suhu

Di beberapa lebih banyak bentuk dari pengukuran suhu, terdapat variasi dari beberapa substansi properti dengan suhu yang dimanfaatkan. Variasi ini dapat diringkas sebagai berikut:

1. Kebanyakan zat mengembang sebagai rekasi atas suhu yang meningkat, dengan demikian, ukuran suhu dapat diperoleh dengan mengambil jumlah yang sama dari ekspansi untuk menunjukkan kenaikan temperatur yang sama.

2. Banyak cairan, ketika mengalami kenaikan suhu, bahwa adanya gerak molekul seperti perubahan senyawa dari cair ke uap. Kenaikan suhu yang sama mungkin bisa diindikasikan dengan mengukur kenaikan yang sama dari tekanan uap.

3. Zat pun mengubah hambatan listrik mereka ketika mengalami suhu yang bervariasi, sehingga ukuran suhu dapat diperoleh dengan mengambil kenaikan yang sama dari perlawanan untuk menunjukkan kenaikan temperatur yang sama.

4. Logam yang berbeda ketika bergabung di ujungnya menghasilkan daya elektro (thermo-emf) tergantung pada perbedaan suhu antara persimpangan logam tersebut. Karena kenaikan suhu yang sama hanya diperlukan pada satu persimpangan, ukuran dari gaya gerak listrik yang dihasilkan akan menjadi ukuran suhu persimpangan.

5. Radiasi yang dipancarkan oleh tubuh setiap pada panjang gelombang apapun adalah fungsi dari suhu tubuh, dan apa yang disebut emisivitas nya.
Karena itu, jika radiasi diukur dan emisivitas diketahui, suhu tubuh dapat ditentukan, seperti teknik pengukuran yang dikenal sebagai pyrometry radiasi.

Sehubungan dengan instrumen mesin variasi no. 3 dan 4 diatas yang dimanfaatkan secara ekstensif dalam pengukuran sistem temperatur menunjukkan hal ini terbagi dalam dua kategori utama:

1. Resistansi variabel

2. Termoelektrik (Thermo - sistem emf)

Sistem resistansi variabel: Sistem terdiri dari unit sensor (umumnya disebut sebagai bohlam) dan indikator terhubung dalam konfigurasi seri dan diperlukan daya DC Unit sensor menggunakan kumparan perlawanan baik nikel atau kawat platinum. Indikator unit adalah tipe coil bergerak, memiliki sirkuit internal mereka diatur baik melalui dasar Bridge-Wheatstone atau konfigurasi ratiometer.

Gambar 1. Jembatan Bridge-Wheatstone

Gambar 2. Direct – Reading Air Temperature Indicator

Gambar 3. Air Temperature Indicators

Gambar 4. Total Air Temperature Indicator System

 

Gambar 5. Temperature Probe Sensor

 

Gambar 6. Schematic arrangement of a temperature sensor

Thermo-emf systems

Sistem ini memainkan peranan penting dalam memantau integritas struktural komponen penting dari mesin piston berpendingin udara dan mesin turbin ketika beroperasi pada suhu tinggi. Di bekas kelas mesin komponen yang bersangkutan adalah silinder, sedangkan pada mesin turbin mereka adalah rotor disc turbine dan blading. Sistem terdiri dari termokopel tipe sensor yang dijamin ke kepala silinder atau terkena gas buang dan indikator yang terhubung ke sensor dengan lead khusus.

Prinsip Thermocoupel: Thermo-emf Sytem yang tergantung pada operasi mereka pada energi listrik yang dihasilkan oleh konversi langsung energi panas pada sumber pengukuran.

 

Gambar 7. Bimetal Prinsip Thermocoupel

 

Gambar 8. Thermocouple pada Turbine Engine

Electrical temperature indicator system

•      Ohm Law = V/I=R,  IR=V,  I=V/R.

•      Resistances in series. Rt= R1+R2+R3. > RT = Rth + Rl + Ri.

•      Vt = IR1 + IR2 + IR3.

•      Resistances in Paralel . 1/Rt = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + 1/R4 + 1/R5 + 1/R6

•      1/Rt = 1/R X 6.   Rt = R/6.

•      Exm . ohm Resistance of 6 thermocouple (Rth) = 0.79 ohm> Rth = 0.79/6 = 0.131 ohm.

•      If the Lead Resistance (Rl) = 24.87ohm, Instrument resistance (Ri) = 23ohm.

•      RT = Rth+Rl+Ri > 0.131 + 24.87 + 23 = 48 ohm.

•      If voltage at 500 C = Vth = 20.64 mV. I = Vth/RT >= 20.64/48 = 0.43 mA.

Tabel 1. Kombinasi Thermocouple

Group	Metals and composition		Maximum temperature ⁰C (continuous)
	Positive wire	Negative wire		Application
Base metal	Copper (Cu)	Constantan (Ni, 40% ; Cu, 60%	400	Cylinder – head temperature measurement
	Iron (Fe)	Constantan (Ni, 40% ; Cu, 60%	850
	Chromel (Ni, 90% ; Cr. 10%)	Alumel (Ni, 90% ; Al, 2% + Si + Mn	1,100	Exhaust – gas temperature measurement
Rare metal	Platinum (Pt)	Rhodium – platinum (Rh, 13% ; Pt, 87%)	1,400	Not utilized in aircraft temperature indicating system

Type of thermocouple sensor:

(a) Surface contact

(b) immersion or probe

 

Gambar 9. Tipe Sensor Thermocuple

Direct Reading Pressure telah dijabarkan dalam pembahasan mengenai Pressure Measurement Devices.

Temperature Gauges and Temperature Indicating Systems

Suhu berbagai item harus diketahui untuk pesawat untuk dioperasikan dengan benar. Oli mesin, campuran karburator, inlet udara, udara bebas, mesin kepala silinder, saluran pemanas, dan suhu gas buang dari mesin turbin semua item membutuhkan pemantauan suhu. Banyak suhu yang lain juga harus diketahui. Berbagai jenis termometer digunakan untuk mengumpulkan dan menyajikan informasi suhu.

Indikator Suhu Non –Electric

Karakteristik fisik dari bahan adalah yang paling berubah bila terkena perubahan suhu. Perubahan tersebut konsisten, seperti ekspansi atau kontraksi padatan, cairan, dan gas. Koefisien ekspansi yang berbeda dari bahan bervariasi dan unik untuk setiap materi. Semua orang paling akrab dengan termometer merkuri cair. Ketika suhu merkuri meningkat, akan mengembang sampai membentuk sebuah lorong sempit yang memiliki skala lulus atasnya untuk membaca suhu terkait dengan perluasan itu.

Termometer Merkuri tidak memiliki aplikasi dalam penerbangan. Termometer bimetal sangat berguna dalam penerbangan. elemen penginderaan suhu termometer bimetal itu terbuat dari dua logam berbeda strip yang terikat bersama. Setiap logam mengembang dan kontrak pada tingkat yang berbeda ketika perubahan suhu. Salah satu ujung strip bimetal adalah tetap, ujung yang lain adalah melingkar.

Suatu pointer melekat ke ujung melingkar yang diatur dalam perumahan instrumen. Ketika bimetal Strip dipanaskan, dua logam akan berkembang. Karena  besar ekspansi mereka berbeda dan melekat satu sama lain, efeknya bahwa pada akhirnya akan mencoba untuk mengorak sebagai satu logam yang memperluas lebih cepat dari yang lain. Pointer ini bergerak di dial display instrumen. Ketika suhu turun , kontrak logam pada tingkat yang berbeda, yang cenderung untuk mengencangkan coil dan memindahkan penunjuk ke arah yang berlawanan.

Direct – Reading pengukur suhu bimetal sering digunakan dalam pesawat ringan untuk mengukur suhu udara bebas atau udara luar suhu (OAT). Dalam aplikasi ini, probe terlihat menonjol melalui kaca depan pesawat yang akan terkena ke udara atmosfer. Ujung strip bimetal melingkar di kepala instrumen hanya di dalam kaca depan di mana dapat dibaca oleh pilot.

Sebuah tabung Bourdon juga digunakan sebagai pembacaan langsung non – listrik pengukur suhu di sederhana, pesawat ringan. Dengan melakukan kalibrasi dial pada display pengukur Bourdon tube dengan suhu skala, yang bisa menunjukkan suhu. Dasar untuk operasi perluasan konsisten dari uap yang dihasilkan oleh volatil cair di daerah tertutup. Perubahan tekanan uap ini terjadi langsung dengan suhu.

Dengan mengisi bola lampu dengan penginderaan seperti cairan yang mudah menguap dan menghubungkannya ke Bourdon tube, tabung akan menyebabkan indikasi tekanan uap naik dan turun karena perubahan suhu. Kalibrasi dial derajat Fahrenheit atau Celcius, bukan psi, menyediakan pembacaan suhu. Dalam hal ini jenis gauge, bola penginderaan ditempatkan di daerah yang perlu memiliki suhu yang diukur. Sebuah tabung kapiler panjang menghubungkan bola lampu dengan Bourdon tube di tempat instrumen. Diameter kapiler tabung yang sempit memastikan bahwa cairan yang mudah menguap adalah ringan dan tetap terutama di bola sensor. Oil Temperature kadang-kadang diukur dengan cara ini .

 

Gambar 10. Bimetal Temperature Gauge

(Bersambung ke Part 2)

 
 Sumber:  Engel, Y.A. (2013). "Perangkat Kerja Guru: Program Pengalaman Lapangan (PPL), Pendidikan Profesi Guru Terintegrasi (PPGT), Universitas Negeri Jakarta". Jakarta: Pendidikan Profesi Guru Terintegrasi, Rintisan Program Pendidikan Profesi Guru SMK Kolaboratif Produktif, Direktorat Pendidik dan Tenaga Kependidikan, Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi, Kementrian Pendidikan dan Kebudayaan, bekerjasama Fakultas Teknik, Universitas Negeri Jakarta.