NOTA KULIAH 5

BAHAGIAN TEKNIK DAN VOKASIONAL
KEMENTERIAN PENDIDIKAN MALAYSIA
ARAS 5 & 6, BLOK E14, KOMPLEKS E,
PUSAT PENTADBIRAN KERAJAAN PERSEKUTUAN

62604 PUTRAJAYA

KOLEJ VOKASIONAL WAKAF TEMBESU

NOTA KULIAH 5

SEMESTER SEMESTER 3 SESI 2022/2023

JABATAN JABATAN TEKNOLOGI ELEKTRIK DAN ELEKTRONIK

PROGRAM DIPLOMA TEKNOLOGI ELEKTRONIK / DEB

KOD/KURSUS DEB 1223 MEASUREMENT AND INSTRUMENTATION

KOMPETENSI 05 TEMPERATURE MEASUREMENT TECHNIQUE

KOMPETENSI UNIT 5.1 Type of temperature Technique
5.1.1 Thermo Couple
5.1.2 Resistance Temperature Detector (RTD)

5.2 Circuit Connection
5.2.1 Explain circuit connection of Thermo Couple
5.2.2 Explain circuit connection of Temperature Detector (RTD)

KOMPETENSI Upon completion of the course, students will be able to:
PEMBELAJARAN
1. Use the measurement technique to measure current, voltage and
temperature (C3,PLO1)

2. Practice measurement technique using the suitable instrument.
(P3,PLO2)

3. Demonstrate measure the voltage, time and frequency for waveform.
(P4,PLO2)

NO KOD DEB 3142/K 05/NK
NO KOD JPK 01-05

MUKA : 01 DARIPADA 08

PENGENALAN
Pengesan/penderia/sensor merupakan komponen yang menukarkan satu bentuk
tenaga/isyarat kepada satu bentuk tenaga/isyarat yang lain. Contohnya menukarkan
tenaga/isyarat suhu kepada tenaga elektrik. Antara jenis penderia yang biasa digunakan
terdiri dari jenis cahaya, suhu, tekanan dan bunyi.
Definasi Penderia
Penderia merupakan gabungan transducer yang menghasilkan alat pengesan untuk
mengesan sesuatu fizikal dan menghasilkan data keluaran(output) dalam bentuk digital atau
analog.

Kepentingan Penderia
Penggunaan penderia di dalam sektor industri;

• Maklum balas pada penyempurnaan tugas atau proses kerja, contohnya mengisi air.
• Status maklumat pada proses yang dijalankan, contohnya suhu semasa proses

berjalan.
• Pemeriksaan dan pengukuran data, contohnya mengira bilangan produk.

PENDERIA SUHU
Alat yang digunakan untuk mengukur tenaga haba yang membolehkan kita mengesan
perubahan dalam suhu, menghasilkan keluaran digital atau analog yang dikenali sebagai
Penderia Suhu.

Kategori Penderia Suhu
Terdapat dua kategori penderia suhu iaitu:

1. Sentuh
Penderia suhu bersentuh secara fizikal dengan objek atau bahan. Mereka boleh
digunakan untuk mengukur suhu pepejal, cecair atau gas.

2. Tidak Bersentuh
Penderia suhu tidak bersentuh mengesan suhu dengan memintas sebahagian
daripada tenaga inframerah yang dipancarkan objek atau bahan, dan mengesan
kejituannya. Ia boleh digunakan untuk mengukur suhu hanya pepejal dan cecair. Ia
tidak mungkin digunakan pada gas kerana sifatnya yang telus.

Jenis-jenis Penderia Suhu
Terdapat banyak jenis penderia suhu yang berbeza dari alat on/off termostatik yang mengawal
sistem air panas domestik kepada jenis semikonduktor yang sangat sensitif yang boleh
mengawal proses tumbuhan yang kompleks. Kedua-dua kategori penderia suhu, sentuh dan
tidak bersentuh. Ianya diklasifikasikan lagi kepada sensor resistif, voltan, dan
elektromekanikal. Tiga sensor suhu yang paling biasa digunakan adalah;

• Thermistors,
• Pengesan suhu rintangan (RTD), dan
• Thermocouples

Penderia suhu ini berbeza antara satu sama lain dari segi kendaliannya. Untuk aplikasi
pelbagai suhu yang sederhana, sensor keadaan pepejal juga boleh didapati yang memberikan
kelebihan antara muka yang mudah dan keadaan binaan dalaman.
THERMOCOUPLES
Penderia suhu yang paling biasa digunakan adalah thermocouple kerana ia adalah tepat,
beroperasi pada julat suhu yang luas dari bawah -200 ° C hingga lebih daripada 2000 ° C,
dan agak murah.

Thermocouple wayar dan plug
Binaan dan Kendalian
Thermocouple dibuat dengan dua logam berbeza yang dikimpal bersama menghasilkan
perbezaan potensi kecil (mV) sebagai fungsi suhu. Satu persimpangan dikekalkan pada suhu
malar yang dipanggil persimpangan rujukan (sejuk), manakala yang lain adalah
persimpangan pengukuran (panas). Dengan perbezaan suhu antara kedua-dua
persimpangan, voltan dikembangkan di persimpangan yang digunakan untuk mengukur suhu.
Perbezaan voltan di antara dua persimpangan ini dipanggil “Seebeck effect”.

Binaan Thermocouple
Jika kedua-dua persimpangan berada pada suhu yang sama, potensi yang berbeza merentasi
persimpangan adalah sifar, iaitu V1 = V2. Walau bagaimanapun, apabila persimpangan
berada pada suhu yang berbeza yang disambungkan dalam litar, voltan keluaran relatif
kepada perbezaan suhu antara kedua-dua persimpangan, iaitu V1 - V2.

Jenis-jenis Thermocouples

Thermocouples boleh didapati dalam pelbagai suhu dan bahan-bahan yang berbeza; oleh itu
terdapat pelbagai jenis termocouple yang tersedia untuk aplikasi spesifik yang ditetapkan oleh
piawaian antarabangsa. Jenis J dan K adalah termocouple yang paling biasa digunakan.

Code Type Conductors (+/-) Sensitivity
-200 to 900 °C
E Nickel Chromium / Constantan
0 to 750 °C
J Iron / Constantan -200 to 1250 °C

K Nickel Chromium / Nickel Aluminium 0 to 1250 °C
-200 to 350 °C
N Nicrosil / Nisil 0 to 1450 °C

T Copper / Constantan
U Copper / Copper Nickel Compensating for “S” and “R”

Jenis-jenis thermocouple

Kelebihan Thermocouple
•  Julat suhu tinggi
•  Mengelak dan menahan kejutan dan getaran
•  Menyediakan tindak balas segera kepada perubahan suhu

Bagaimana Menggunakan Thermocouple?
Thermocouple menghasilkan voltan keluaran dalam beberapa volt milli untuk perubahan suhu
10 ° C. Oleh itu, penguat diperlukan untuk menguatkan voltan keluaran.

Penguat diperlukan untuk mendapatkan kestabilan yang baik untuk mencegah penderia tidak
dapat berfungsi dengan baik. Ini menjadikan penguat operasi lebih baik dalam
penggunaannya.
PENGESAN SUHU BERINTANGAN (RESISTANCE TEMPERATURE DETECTOR) - RTD
Pengesan Suhu Berintangan (RTD) adalah penderia suhu rintangan elektrik yang dibuat
daripada filem atau gegelung logam, seperti platinum yang rintangan elektriknya bertindak
kepada suhu.

Pengesan Suhu Berintangan (RTD)

RTD mempunyai pekali suhu positif (PTC) dan tidak seperti thermistors, ia memberikan
pengukuran suhu yang tepat kerana ia mempunyai keluaran yang linear. Walau
bagaimanapun, ia mempunyai kepekaan yang rendah yang menghasilkan perubahan
keluaran kecil, contohnya 1Ω / ° C untuk perubahan suhu. Pt100 adalah sensor paling umum
yang mempunyai nilai rintangan piawai 100Ω pada 0 ° C. Kelemahan utama adalah kos yang
tinggi.

Kelebihan RTD
• Julat suhu luas dari -200 hingga 650 ° C
• Memberi keluaran yang tinggi semasa kejatuhan arus
• Lebih linear berbanding dengan thermocouples dan thermistors

Bagaimana Menggunakan RTD

RTD adalah peranti perintang pasif seperti termistor dan arus yang dilalui melalui sensor untuk
mendapatkan voltan keluaran yang berkaitan secara linear dengan suhu. Walau
bagaimanapun, ralat boleh berlaku dalam bacaan kerana variasi ketahanan yang disebabkan
oleh pemanasan sendiri arus yang mengalir melalui dawai rintangan. Untuk mengatasi
masalah ini, RTD disambungkan ke dalam rangkaian jambatan rintangan dengan wayar
sambungan tambahan untuk pampasan plumbum dan / atau penambahan sumber arus yang
berterusan.

Thermistor

Thermistor ialah perintang sensitif suhu yang mengubah rintangan fizikalnya dengan
perubahan suhu. Secara amnya, termistor diperbuat daripada semikonduktor bahan seramik,
seperti cobalt, manganese or nickel oxides yang disalut dalam kaca. Ia dibentuk menjadi
cakera tertutup rapat yang ditekan kecil yang memberikan tindak balas yang agak pantas
kepada sebarang perubahan suhu.

NTC Type Thermistor (Epcos)

Oleh kerana sifat bahan semikonduktor, termistor mempunyai pekali suhu negatif (NTC), iaitu
rintangan berkurangan dengan peningkatan suhu. Walau bagaimanapun, terdapat juga
termistor yang tersedia dengan pekali suhu positif (PTC), rintangannya meningkat dengan
peningkatan suhu.

Kelebihan Thermistor

• Kelajuan tindak balas yang lebih baik kepada perubahan suhu, ketepatan dan
kebolehulangan.

• Murah berbanding RTD
• Rintangan yang lebih tinggi dalam julat 2,000 hingga 10,000 ohm
• Kepekaan yang jauh lebih tinggi (~200 Ω/°C) dalam julat suhu terhad sehingga 300

°C
Bagaimana untuk menggunakan Thermistor?

Thermistor dinilai oleh nilai rintangannya pada suhu bilik (250°C), pemalar masa, dan
penarafan kuasa. Thermistor ialah peranti perintang pasif, oleh itu, ia memerlukan arus
untuk menghasilkan voltan keluaran. Secara amnya, ia disambungkan secara bersiri dengan
perintang pincang yang sesuai membentuk rangkaian pembahagi yang berpotensi.

Penderia litar bersepadu (IC) boleh beroperasi dalam suhu -55 ° C sehingga + 150 ° C -
beberapa IC pengesan adalah sedia untuk beroperasi sekurang-kurangnya + 200 ° C.
Antara kelebihan penderia yang menggunakan IC adalah;

• pengunaan kuasa yang rendah.
• bersaiz kecil (0.8 mm x 0. 8 mm).
• kos yang rendah.

Jadual 1 menunjukkan kepada kekuatan / kelemahan setiap penderia suhu.

Jadual 1: RTD, thermocouple, thermistor dan IC sensor kelebihan relatif dan keburukan