Pengertian Thermocouple: Fungsi, Jenis dan Prinsip Kerjanya

Baca Cepat Buka

Finoo.id – Pengertian Thermocouple: Fungsi, Jenis dan Prinsip Kerjanya. Termokopel, yang juga dikenal sebagai thermocouple dalam bahasa Inggris, adalah sebuah perangkat yang umumnya digunakan untuk mengukur perbedaan suhu pada perangkat elektronik.

Penggunaan termokopel dalam dunia elektronika telah menjadi populer. Untuk memahami lebih lanjut tentang alat pengukur ini, mari kita bahas secara detail apa itu termokopel. Kami akan mengulas pengertian, fungsi, karakteristik, dan prinsip kerjanya melalui pembahasan di bawah ini.

Sejarah Thermocouple

Pada tahun 1821, seorang ilmuwan Jerman bernama Thomas Johann Seebeck menemukan fenomena thermo-elektrik. Dalam penelitiannya, Thomas menggabungkan dua logam berbeda, yaitu besi dan tembaga, dalam sebuah rangkaian. Ia juga menempatkan sebuah jarum kompas pada perangkat tersebut.

Ketika rangkaian dipanaskan, jarum kompas mengalami pergerakan. Hal ini terjadi karena adanya aliran listrik pada logam yang memicu terjadinya medan magnet dan mempengaruhi pergerakan jarum kompas. Fenomena ini kemudian dikenal sebagai efek Seebeck.

Temuan ini menginspirasi Jean Charles Peltier untuk menciptakan alat pengukur suhu yang menggunakan dua jenis logam berbeda. Berdasarkan teori ini, berkembanglah alat yang dikenal sebagai termokopel. Termokopel menggunakan teknologi thermo-elektrik untuk mendeteksi perubahan suhu pada benda atau perangkat elektronik.

Pengertian Thermocouple

Termokopel adalah sebuah alat pengukur yang menggunakan tegangan thermo-elektrik untuk mendeteksi perubahan suhu pada perangkat elektronik.

Untuk beroperasi, termokopel menggunakan dua jenis logam konduktor yang berbeda sebagai bahan pembuatnya.

Logam-logam ini dihubungkan pada kedua ujungnya (junction). Ketika ada aliran listrik melalui junction, termokopel dapat mendeteksi penyerapan atau pelepasan panas yang terjadi.

Termokopel memiliki respons yang akurat, mudah dibaca, dan memiliki rentang pengukuran yang luas. Oleh karena itu, tidak mengherankan bahwa penggunaan termokopel sebagai transduser suhu semakin populer dan banyak digunakan saat ini, terutama pada berbagai jenis perangkat elektronik.

Fungsi Thermocouple

Secara keseluruhan, fungsi termokopel adalah sebagai alat pengukur suhu. Dengan menggunakan dua komponen logam yang menyusunnya, termokopel dapat mendeteksi perubahan suhu pada perangkat elektronik.

Termokopel banyak digunakan untuk berbagai keperluan aplikasi. Contohnya, termokopel digunakan dalam sensor otomotif, penanak nasi, lemari pendingin, mesin cuci, sensor pada pesawat terbang, dan sebagainya..

Cara Kerja Thermocouple

Cara kerja termokopel cukup sederhana. Pada alat ini, terdapat dua logam yang berperan sebagai sensor suhu. Sensor ini berfungsi untuk mendeteksi dan mengukur perubahan panas pada suatu benda.

Dua kawat dengan logam yang berbeda dililitkan pada ujung termokopel. Salah satu logam berfungsi untuk mengukur suhu referensi yang konstan, sedangkan logam lainnya digunakan untuk mendeteksi suhu panas. Untuk lebih jelasnya, dapat dilihat pada gambar berikut:

Ketika kedua ujung kawat yang dililitkan memiliki suhu yang sama, arus listrik yang melewati persimpangan kedua kawat tersebut akan berada pada titik netral atau nol.

Namun, jika suhu panas diterapkan pada persimpangan atau termokopel dihubungkan dengan perangkat elektronik, terjadi perubahan suhu yang akan dideteksi oleh alat tersebut.

Setiap kali menerima panas, termokopel akan menghasilkan tegangan listrik sekitar 1 µV – 70 µV. Namun, nilai tersebut akan dikonversikan ke dalam hasil pengukuran yang lebih dapat dimengerti, misalnya dalam satuan Celcius atau unit lainnya.

Rentang suhu operasional termokopel cukup luas. Alat ini mampu mengukur suhu mulai dari -200 derajat Celcius hingga 1450 derajat Celcius.

Instalasi Thermocouple

Untuk memperoleh pemahaman yang lebih mendalam mengenai instalasi termokopel, berikut ini adalah informasi lengkap mengenai hal tersebut:

1. Probe dan Seath

Probe dan seath merupakan bagian integral dari instalasi termokopel. Probe adalah dua kabel yang terdapat pada termokopel dan berfungsi sebagai sensor suhu utama. Sementara itu, seath adalah bagian yang bertugas melindungi dan melindungi probe. Seath biasanya terletak di luar probe untuk memberikan perlindungan tambahan.

Probe, juga dikenal sebagai konduktor, adalah komponen utama termokopel. Probe terbuat dari bahan logam dan terdiri dari dua jenis logam yang berbeda. Ukuran probe pada termokopel dapat bervariasi. Semakin besar diameter probe, semakin besar kemampuan termokopel untuk mengukur suhu.

Namun, perlu diperhatikan bahwa semakin besar diameter probe, waktu respons terhadap perubahan suhu juga akan semakin lambat. Oleh karena itu, pemilihan diameter probe harus dipertimbangkan dengan baik untuk memastikan hasil pengukuran yang optimal.

2. Temperatur Indikator

Selain konduktor sebagai komponen utama, instalasi termokopel juga membutuhkan temperatur indikator. Temperatur indikator berperan sebagai alat untuk membaca hasil pengukuran dari termokopel.

Hasil pengukuran suhu perlu disampaikan ke alat khusus agar dapat terbaca. Untuk menghubungkannya, alat tersebut membutuhkan kabel ekstensi sebagai media penghubung. Kabel ekstensi berfungsi untuk mengantarkan sinyal suhu dari termokopel ke temperatur indikator agar dapat ditampilkan dan dibaca dengan jelas.

3. PLC dan DCS

Untuk mendapatkan nilai hasil pengukuran dari termokopel, kalian memerlukan perangkat seperti PLC (Programmable Logic Controller) dan DCS (Distributed Control System). Ada dua cara untuk mengirimkan nilai hasil pengukuran ke DCS atau PLC ini.

Pertama, kalian dapat menghubungkan kabel termokopel ke modul input yang tersedia pada perangkat tersebut. Cara kedua adalah dengan menggunakan temperatur transmitter. kalian dapat mencabut kabel dari termokopel dan menghubungkannya ke temperatur transmitter. Kemudian, temperatur transmitter akan mengirimkan nilai pengukuran ke PLC dan DCS menggunakan sinyal analog.

Jenis – jenis Thermocouple

Sebagai alat pengukur suhu yang umum digunakan, termokopel memiliki berbagai jenis. Berikut ini adalah beberapa jenis termokopel yang umum ditemui:

1. Thermocouple Tipe K

Salah satu jenis termokopel adalah termokopel tipe K. Tipe ini terbuat dari nikel-alumunium (Ni-Al) dan nikel-kromium (Ni-Cr). Karena memiliki karakteristik positif dan negatif yang sesuai, Ni-Al dan Ni-Cr sering digunakan dalam pengukuran suhu.

Pada termokopel tipe K, terdapat dua kabel probe. Probe dengan sifat positif biasanya berwarna kuning, sedangkan probe dengan sifat negatif berwarna merah.

Termokopel tipe K memiliki rentang pengukuran suhu mulai dari -200° Celcius hingga 1250° Celcius. Aplikasi umum dari termokopel ini termasuk dalam pengukuran suhu ruang bahan bakar, boiler, reformer, dan sebagainya.

2. Thermocouple Tipe J

Termokopel tipe J adalah pengukur suhu yang terbuat dari besi dan konstantan. Alat pengukur ini memiliki rentang suhu pengukuran yang terbatas, yaitu sekitar -40° Celcius hingga 750° Celcius.

3. Thermocouple Tipe E

Termokopel tipe E terdiri dari bagian negatif yang terbuat dari konstantan, dan bagian positif yang terbuat dari nikel-kromium. Alat ukur ini memiliki rentang suhu pengukuran yang luas, umumnya mulai dari -200° Celcius hingga 900° Celcius.

4. Thermocouple Tipe N

Termokopel tipe N terbuat dari nisil untuk bagian negatifnya dan nicrosil untuk bagian positifnya. Alat pengukur suhu ini memiliki rentang pengukuran suhu mulai dari 0° Celcius hingga 1250° Celcius.

Termokopel tipe N memiliki beberapa kelebihan yang perlu dipertimbangkan. Salah satunya adalah hasil pengukurannya yang stabil dan tahan terhadap oksidasi. Selain itu, termokopel ini juga dapat digunakan untuk mengukur suhu tinggi tanpa perlu menggunakan platinum.

5. Thermocouple Tipe U

Termokopel tipe U memiliki bagian positif yang terbuat dari tembaga (Cooper) dan bagian negatif yang terbuat dari cupronickel (Cooper Nickel). Rentang suhu pengukuran termokopel ini relatif rendah, dimulai dari -200° Celcius hingga 350° Celcius.

6. Thermocouple Tipe T

Termokopel tipe T terbuat dari tembaga dan konstantan. Alat pengukur ini memiliki rentang suhu pengukuran yang luas, mulai dari 0°C hingga 1450°C.

Karakteristik Thermocouple

Dibandingkan dengan alat pengukur lainnya, termokopel memiliki karakteristik atau ciri khas yang unik. Beberapa karakteristik termokopel antara lain:

Terdiri dari dua konduktor yang berperan sebagai sensor suhu.
Konduktor terbuat dari dua jenis logam yang berbeda.
Salah satu logam digunakan sebagai pengukur suhu yang konstan, sedangkan logam lainnya digunakan untuk mendeteksi panas.
Tegangan yang dihasilkan oleh termokopel memiliki nilai yang berbeda-beda tergantung pada perangkat elektronik yang digunakan.
Rentang suhu pengukuran termokopel mencakup mulai dari -200°C hingga 1450°C.

Penutup

Kesimpulannya, pengertian thermocouple adalah alat yang digunakan untuk mengukur suhu dengan prinsip kerja berdasarkan efek Seebeck, yaitu fenomena listrik yang terjadi ketika ada perbedaan suhu antara dua bahan yang berbeda.

Keakuratan dan rentang pengukuran yang luas membuat thermocouple menjadi pilihan populer dalam berbagai aplikasi, dari industri hingga laboratorium.

Meski begitu, dalam memilih dan menggunakan thermocouple, kita harus mempertimbangkan berbagai aspek seperti material, tipe, dan lingkungan operasi untuk mendapatkan hasil pengukuran yang akurat dan efisien.

Semoga melalui artikel finoo.id ini, pemahaman kita tentang thermocouple menjadi lebih mendalam dan bisa digunakan sebagai referensi dalam penelitian atau pekerjaan sehari-hari yang membutuhkan pengukuran suhu.