Elektronikindo.com – √ Mengenal Thermocouple: Fungsi, Jenis dan Karakteristiknya. Thermocouple adalah salah satu alat pengukur suhu yang sering digunakan dalam berbagai aplikasi industri dan penelitian karena kemampuannya yang luas dalam rentang suhu dan kecepatan respon yang tinggi. Prinsip kerja thermocouple didasarkan pada efek termolistrik, yaitu fenomena di mana dua logam berbeda yang disambungkan pada dua titik menghasilkan tegangan listrik yang proporsional dengan perbedaan suhu di antara titik-titik tersebut. Dengan memanfaatkan prinsip ini, thermocouple dapat memberikan pembacaan suhu yang akurat dan dapat dikalianlkan dalam kondisi lingkungan yang ekstrem sekalipun.
Artikel ini akan membahas secara mendalam mengenai fungsi, jenis, dan karakteristik thermocouple. Kami akan mengulas berbagai jenis thermocouple yang umum digunakan, seperti tipe K, J, dan T, serta aplikasinya dalam industri dan laboratorium. Selain itu, akan dibahas juga faktor-faktor yang mempengaruhi pemilihan thermocouple yang tepat, termasuk material yang digunakan dan rentang suhu operasionalnya. Dengan pemahaman yang baik mengenai thermocouple, kalian dapat memilih dan memanfaatkan alat ini dengan lebih efektif sesuai dengan kebutuhan pengukuran suhu kalian.
Mengenal Thermocouple
Thermocouple adalah alat pengukur suhu yang memanfaatkan prinsip tegangan thermo-elektrik untuk mendeteksi perubahan suhu pada perangkat elektronik dan sistem industri. Alat ini terdiri dari dua jenis logam konduktor yang berbeda, yang disambungkan pada kedua ujungnya, membentuk apa yang disebut sebagai junction atau sambungan.
Ketika suhu di junction ini berubah, perbedaan suhu antara junction dan ujung-ujung logam lainnya menghasilkan tegangan listrik yang dapat diukur. Tegangan ini, yang dikenal sebagai tegangan thermo-elektrik, berkorelasi langsung dengan perbedaan suhu, memungkinkan thermocouple untuk memberikan pembacaan suhu yang akurat.
Thermocouple menawarkan sejumlah keunggulan, termasuk respons yang cepat terhadap perubahan suhu, kemudahan dalam pembacaan data, dan rentang pengukuran suhu yang sangat luas. Keunggulan ini menjadikannya alat yang sangat efektif dan fleksibel dalam berbagai aplikasi, mulai dari kontrol proses industri, pengukuran suhu dalam sistem pemanas, hingga pengujian perangkat elektronik. Penggunaan thermocouple yang meluas mencerminkan kemampuannya untuk berfungsi dengan baik dalam berbagai kondisi dan lingkungan, menjadikannya pilihan utama sebagai transduser suhu dalam banyak situasi.
Fungsi Thermocouple
Secara umum, fungsi thermocouple adalah untuk mengukur suhu dengan mendeteksi perubahan suhu pada suatu sistem atau perangkat. Thermocouple terdiri dari dua komponen logam yang berbeda, yang disambungkan pada titik tertentu yang disebut junction. Ketika suhu di junction berubah, perbedaan suhu antara junction dan ujung-ujung logam lainnya menghasilkan tegangan thermo-elektrik yang dapat diukur. Tegangan ini, yang proporsional dengan perbedaan suhu, memungkinkan thermocouple untuk memberikan pembacaan suhu yang akurat.
Thermocouple memiliki berbagai aplikasi praktis yang luas dan bervariasi. Dalam industri otomotif, thermocouple digunakan untuk memantau suhu mesin dan sistem pembuangan guna memastikan kinerja optimal dan menghindari kerusakan. Di rumah tangga, thermocouple sering digunakan dalam perangkat seperti penanak nasi dan lemari pendingin untuk mengatur suhu secara tepat. Di sektor industri, thermocouple digunakan dalam mesin cuci, oven industri, dan berbagai sistem pemanas dan pendingin.
Bahkan dalam teknologi tinggi, thermocouple diterapkan pada sensor di pesawat terbang untuk memantau suhu dalam sistem aviasi, memastikan keselamatan dan efisiensi operasional. Kemampuan thermocouple untuk berfungsi dalam berbagai kondisi dan lingkungan membuatnya menjadi alat ukur suhu yang sangat fleksibel dan hkalianl.
Cara Kerja Thermocouple
Cara kerja thermocouple cukup sederhana dan efisien. Alat ini terdiri dari dua logam yang berfungsi sebagai sensor suhu. Sensor ini bertugas mendeteksi dan mengukur perubahan suhu, termasuk penyerapan dan pelepasan panas pada suatu objek.
Dalam operasinya, dua kawat dari jenis logam yang berbeda dililitkan pada ujung thermocouple. Salah satu logam digunakan untuk mengukur suhu konstan, sementara logam lainnya berfungsi untuk mendeteksi perubahan suhu. Dengan konfigurasi ini, thermocouple dapat memberikan pembacaan suhu yang akurat. Untuk penjelasan lebih rinci, mari kita lihat gambar berikut ini:
Ketika junction atau ujung kawat pada thermocouple berada pada suhu yang sama, arus listrik yang mengalir melalui dua logam tersebut akan berada pada titik nol atau netral, tanpa adanya perbedaan tegangan. Namun, ketika suhu di junction berubah—misalnya karena adanya suhu panas dari perangkat elektronik—perubahan tersebut akan memicu terjadinya perbedaan tegangan yang dapat terdeteksi.
Thermocouple menghasilkan tegangan listrik dalam kisaran 1 µV hingga 70 µV setiap kali menerima panas. Untuk memudahkan pemahaman, tegangan ini biasanya dikonversikan ke dalam satuan suhu yang lebih dikenal, seperti derajat Celcius. Selain itu, thermocouple memiliki rentang pengukuran suhu yang sangat luas, mampu mengukur suhu dari -200 derajat Celcius hingga 1450 derajat Celcius, menjadikannya alat yang sangat fleksibel untuk berbagai aplikasi pengukuran suhu.
Instalasi Thermocouple
Untuk memahami lebih lanjut tentang alat sensor suhu ini, simak informasi lengkap mengenai instalasi thermocouple berikut:
1. Probe dan Seath
Probe dan sheath adalah bagian integral dari instalasi termokopel. Probe terdiri dari dua kabel yang berfungsi sebagai sensor suhu utama. Sedangkan sheath berfungsi untuk melindungi probe, terletak di bagian luar dan memberikan perlindungan terhadap lingkungan sekitar.
Probe, atau konduktor, adalah komponen utama termokopel yang terbuat dari bahan logam yang berbeda untuk setiap jenisnya. Ukuran probe bervariasi; semakin besar diameternya, semakin baik kemampuan alat dalam mengukur suhu. Namun, diameter yang lebih besar juga dapat memperlambat respons terhadap perubahan suhu. Oleh karena itu, pemilihan diameter probe harus dipertimbangkan dengan hati-hati untuk memastikan hasil pengukuran yang optimal.
2. Temperatur Indikator
Selain konduktor sebagai komponen utama, instalasi termokopel juga memerlukan alat yang disebut temperatur indikator. Temperatur indikator adalah perangkat yang berfungsi untuk membaca dan menampilkan hasil pengukuran suhu dari termokopel. Hasil pengukuran dari termokopel harus diteruskan ke alat ini agar dapat dibaca dengan jelas. Proses ini memerlukan kabel ekstensi, yang berfungsi sebagai media penghantar antara termokopel dan temperatur indikator. Kabel ekstensi ini penting untuk memastikan sinyal suhu dari termokopel dapat dikirimkan dengan akurat ke indikator.
3. PLC dan DCS
Untuk memantau dan mengelola hasil pengukuran suhu yang diperoleh dari termokopel, perangkat seperti PLC (Programmable Logic Controller) dan DCS (Distributed Control System) sangat diperlukan. PLC dan DCS memungkinkan integrasi data pengukuran dengan sistem kontrol yang lebih luas. Ada dua metode utama untuk mengirimkan hasil pengukuran ke PLC atau DCS. Pertama, kabel termokopel dapat langsung disambungkan ke modul input yang terdapat pada PLC atau DCS.
Metode kedua melibatkan penggunaan temperatur transmitter, di mana kabel termokopel disambungkan ke transmitter, yang kemudian mengirimkan data suhu ke PLC atau DCS dalam bentuk sinyal analog. Penggunaan temperatur transmitter ini membantu dalam konversi sinyal dan memastikan integrasi yang lebih mulus dengan sistem kontrol yang ada.
Jenis – jenis Thermocouple
Sebagai alat yang umum digunakan untuk mengukur suhu, termokopel tersedia dalam berbagai jenis. Berikut adalah beberapa jenis termokopel yang sering digunakan:
1. Thermocouple Tipe K
Jenis pertama adalah termokopel tipe K. Termokopel tipe ini terbuat dari kombinasi logam Nickel-aluminium dan Nickel-chromium. Karena sifat konduktor positif dan negatif dari Ni-Al dan Ni-Cr, material ini sangat cocok untuk pengukuran suhu.
Pada termokopel tipe K, terdapat dua kabel probe, dengan probe positif berwarna kuning dan probe negatif berwarna merah. Termokopel tipe K memiliki rentang suhu pengukuran dari -200°C hingga 1250°C. Alat ini sering digunakan dalam berbagai aplikasi seperti ruang bahan bakar, boiler, dan reformer.
2. Thermocouple Tipe J
Thermocouple tipe J adalah jenis termokopel yang terbuat dari kombinasi logam besi dan constantan. Jenis ini memiliki rentang suhu pengukuran yang relatif terbatas, biasanya berkisar antara -40°C hingga 750°C. Meskipun rentangnya tidak seluas beberapa tipe termokopel lainnya, tipe J sering digunakan dalam berbagai aplikasi industri dan laboratorium di mana suhu yang diukur berada dalam kisaran ini. Kelebihan dari thermocouple tipe J adalah kemampuannya untuk memberikan pembacaan suhu yang akurat dalam rentang suhu yang lebih rendah, menjadikannya pilihan yang baik untuk pengukuran suhu dalam proses yang tidak memerlukan rentang yang sangat luas.
3. Thermocouple Tipe E
Thermocouple tipe E memiliki konfigurasi logam yang berbeda, dengan bagian negatif terbuat dari constantan dan bagian positif dari nickel-chromium. Jenis ini menawarkan rentang suhu pengukuran yang lebih luas dibandingkan dengan tipe J, yakni dari -200°C hingga 900°C. Rentang yang lebih luas ini membuat tipe E sangat berguna dalam aplikasi yang memerlukan pengukuran suhu pada suhu rendah maupun tinggi. Kelebihan lain dari thermocouple tipe E adalah sensitivitasnya yang tinggi, sehingga dapat memberikan pembacaan suhu yang lebih akurat dalam berbagai kondisi operasional. Tipe ini sering digunakan dalam industri dan penelitian di mana akurasi dan fleksibilitas rentang suhu sangat penting.
4. Thermocouple Tipe N
Alat ukur suhu tipe N terbuat dari bahan nisil untuk bagian negatifnya dan nicrosil untuk bagian positifnya. Thermocouple tipe ini memiliki rentang suhu pengukuran mulai dari 0°C hingga 1250°C.
Thermocouple tipe N menawarkan beberapa kelebihan yang signifikan. Salah satu keunggulannya adalah kestabilan hasil pengukuran yang tinggi dan ketahanan yang baik terhadap oksidasi. Selain itu, tipe N juga mampu mengukur suhu tinggi dengan efektif, bahkan tanpa memerlukan platinum. Ini menjadikannya pilihan yang sangat baik untuk aplikasi yang memerlukan pengukuran suhu ekstrem dengan akurasi dan daya tahan yang optimal.
5. Thermocouple Tipe U
Thermocouple tipe U terdiri dari dua jenis logam, yaitu tembaga untuk bagian positif dan tembaga-nikel untuk bagian negatif. Jenis ini memiliki rentang suhu pengukuran yang relatif rendah, berkisar antara -200°C hingga 350°C. Meskipun rentangnya tidak seluas beberapa tipe lainnya, termokopel tipe U masih memiliki aplikasi yang relevan, terutama dalam situasi di mana rentang suhu yang lebih rendah cukup memadai. Tipe ini sering digunakan dalam laboratorium dan proses industri yang tidak memerlukan pengukuran suhu ekstrem. Kelebihan dari thermocouple tipe U adalah kemampuannya untuk memberikan pembacaan yang stabil dalam rentang suhu yang lebih terbatas.
6. Thermocouple Tipe T
Thermocouple tipe T terbuat dari kombinasi logam tembaga untuk bagian positif dan constantan untuk bagian negatif. Jenis ini menawarkan rentang suhu pengukuran yang cukup luas, mulai dari 0°C hingga 1450°C. Kemampuan untuk mengukur suhu pada rentang yang begitu luas menjadikannya alat yang sangat fleksibel dan berguna dalam berbagai aplikasi, baik di industri maupun laboratorium. Thermocouple tipe T terkenal karena kestabilan dan akurasinya, serta kemampuannya untuk bekerja dengan baik dalam suhu tinggi, menjadikannya pilihan yang populer untuk aplikasi yang memerlukan pengukuran suhu yang akurat dalam rentang yang lebar.
Karakteristik Thermocouple
Dibandingkan dengan alat ukur suhu lainnya, termokopel memiliki sejumlah karakteristik atau ciri khas yang membedakannya. Berikut adalah beberapa karakteristik utama dari termokopel:
- Dua Konduktor Sebagai Sensor Suhu: Termokopel terdiri dari dua konduktor yang berfungsi sebagai sensor suhu. Kedua konduktor ini bekerja bersama untuk mendeteksi perubahan suhu pada suatu objek.
- Material Logam Berbeda: Konduktor pada termokopel terbuat dari dua material logam yang berbeda. Kombinasi logam ini memungkinkan termokopel untuk memanfaatkan efek termoelektrik dalam mendeteksi suhu.
- Fungsi Logam yang Berbeda: Dalam termokopel, satu logam digunakan untuk mengukur suhu konstan, sementara logam lainnya berfungsi untuk mendeteksi perubahan panas. Ini menciptakan perbedaan tegangan yang dapat diukur untuk menentukan suhu.
- Variasi Tegangan Tergantung Alat Elektronik: Tegangan yang dihasilkan oleh termokopel bervariasi tergantung pada alat elektronik dan konfigurasi yang digunakan. Nilai tegangan ini akan berbeda berdasarkan jenis termokopel dan suhu yang diukur.
- Rentang Suhu Pengukuran: Termokopel memiliki rentang suhu pengukuran yang sangat luas, mulai dari -200°C hingga 1450°C. Rentang yang luas ini membuat termokopel cocok untuk berbagai aplikasi industri dan laboratorium yang memerlukan pengukuran suhu yang akurat dalam kondisi ekstrem.
Karakteristik-karakteristik ini menjadikan termokopel alat yang sangat fleksibel dan berguna dalam berbagai aplikasi pengukuran suhu, dari suhu rendah hingga suhu tinggi.
BACA JUGA :
- Pengertian dan Prinsip Kerja Thermocouple
- √ Kelebihan dan Kekurangan Transducer Paling Lengkap
- √ Mengenal Apa itu CDI? Fungsi, Komponen dan Cara Kerjanya
- Pengertian Termostat dan Prinsip Kerjanya
Penutup
Sebagai alat ukur suhu yang sangat serbaguna, termokopel menawarkan berbagai keunggulan dalam pengukuran suhu yang akurat dan kalianl. Dengan berbagai tipe yang tersedia, mulai dari tipe K hingga tipe T, termokopel dapat disesuaikan untuk berbagai aplikasi, baik dalam industri maupun laboratorium.
Karakteristik utama termokopel, seperti penggunaan dua konduktor logam yang berbeda dan rentang suhu pengukuran yang luas, menjadikannya pilihan yang ideal untuk situasi di mana presisi dan ketahanan terhadap kondisi ekstrem sangat penting.
Memahami berbagai jenis termokopel dan karakteristiknya akan membantu kalian dalam memilih alat yang tepat sesuai dengan kebutuhan spesifik aplikasi kalian.
Dengan pemahaman yang baik tentang cara kerja dan manfaat masing-masing tipe, kalian dapat memaksimalkan efektivitas termokopel dalam pengukuran suhu dan memastikan hasil yang optimal untuk berbagai aplikasi teknis.
Semoga artikel elektronikindo.com ini dapat memberikan wawasan yang berguna dan membantu kalian dalam mengenal lebih dalam tentang termokopel serta fungsinya dalam dunia pengukuran suhu.
