Pengertian Termokopel (Thermocouple), Fungsi dan Prinsip Kerja Termokopel

Pengertian Termokopel (Thermocouple), Fungsi dan Prinsip Kerja Termokopel – Termokopel (Thermocouple) merupakan jenis sensor suhu yang digunakan untuk mendeteksi atau mengukur suhu melalui dua jenis logam konduktor berbeda yang digabungkan pada ujungnya sehingga menimbulkan efek “Thermo-electric“.

Efek Thermo-electric pada termokopel ini telah ditemukan pada tahun 1821 oleh seorang fisikawan Estonia yang bernama Thomas Johann Seebeck, dimana sebuah logam konduktor yang diberi perbedaan panas secara gradient akan menghasilkan tegangan listrik. Perbedaan tegangan listrik diantara dua persimpangan (junction) ini dinamakan dengan efek “Seebeck“

Termokopel ini merupakan jenis sensor suhu yang paling populer dan sering digunakan dalam berbagai rangkaian ataupun peralatan listrik elektronika yang berkaitan dengan suhu (temperature).

Beberapa kelebihan atau keunggulan termokopel yang membuatnya menjadi populer adalah responnya yang cepat terhadap perubahan suhu dan juga rentang suhu operasionalnya yang luas yaitu berkisar diantara -200˚C hingga 2000˚C. Selain respon yang cepat dan rentang suhu yang luas, termokopel juga tahan terhadap goncangan atau getaran dan mudah digunakan.

Baca juga : Pengertian Termostat (Thermostat) , Fungsi dan Prinsip Kerja Termostat

Prinsip Kerja Termokopel (Thermocouple)

Prinsip kerja dari termokopel sendiri sebenarnya cukup mudah dan sederhana. Pda dasarnya termokopel hanya terdiri dari 2 kawat loga konduktor yang berbeda jenis dan digabungkan ujungnya.

Satu jenis logam konduktor yang terdapat pada termokopel akan berfungsi sebagai referensi dengan suhu konstal (tetap) sedangkan yang satunya lagi sebagai logam konduktor yang mendeteksi suhu panas.

Untuk lebih jelasnya bisa lihat gambar di bawah ini :

Dar gambar di atas, ketika kedua persimpangan atau junction memiliki suhu yang sama, maka beda potensial atau tegangan listrik yang melalui dua persimpangan tersebut adalah “NOL” atau V1=V2.

Akan tetapi, ketika persimpangan yang terhubung dalam rangkaian diberikan suhu panas atau dihubungkan ke obyek pengukuran, maka akan terjadi perbedaan suhu diantara dua persimpangan tersebut yang kemudian menghasilkan tegangan listrik yang nilainya sebanding dengan suhu panas yang diterimanya atau V1-V2.

Tegangan listrik yang ditimbulkan ini pada umumnya sekitar1 µV – 70µV pada tiap derajat Celcius. Tegangan tersebut kemudian dikonversikan sesuai dengan tabel referensi yang telah ditetapkan sehingga menghasilkan pengukuran yang dapat dimengerti oleh kita.

Jenis-jenis Termokopel (Thermocouple)

Termokopel tersedia dalam berbagai macam rentang suhu dan jenis bahan. Pada dasarnya, gabungan jenis-jenis logam konduktor yang berbeda akan menghasilkan rentang suhu operasional yang berbeda pula.

Berikut jenis-jenis atau tipe termokopel yang umum digunakan berdasarkan standar Internasional.

1. Termokopel Tipe K

Tipe ini dibuat dari bahan Ni-CR (+) dan Ni-AL (-). Pada umumnya digunakan untuk ruang bakar seperti boiler, reformer hight temperature steam, dan lain sebagainya. Kabelnya memiliki warna kuning untuk positif (+) sedangkan merah untuk negative (-)  dengan rentang -260 degC sampai 1200 degC.

Baca juga : Pengertian Sensor dan Jenis-jenis Sensor

2. Termokopel  Tipe E

Tipe ini dibuat dari bahan Chromel dan Constantan (Cu-Ni alloy). Banyak digunakan untuk suhu rendah dengan output (68 µV/°C). Tipe E sendiri sebenarnya juga memiliki tipe lain yaitu non magnetic.

3. Termokopel  Tipe N

Tipe N dibuat dari Nicrosil (Ni-Cr-Si alloy) dan Nisil (Ni-Si alloy). Kelebihan yang dimiliki tipe ini adalah tetap stabil dengan ketahanan cukup baik terhadap oksidasi. Inilah yang menjadikan tipe N ini cocok sekali untuk mengukur suhu tinggi tanpa platinum.

Tipe ini bahkan mampu mengukur suhu di atas . Sedangkan untuk sensitifitasnya sekitar µV/°C pada 900 °C, lebih sedikit daripada tipe K.

4. Termokopel Tipe J

Tipe J bisa dibilang kurang populer jika dibandingkan dengan tipe K. Rentangnya memang sangat terbatas karena berada di kisaran -40 sampai 750°C.

5. Termokopel Tipe T

Tipe T akan sangat cocok jika digunakan pada suhu sekitar -200 sampai 350°C. Adapun bahan yang digunakan untuk konduktor positif yaitu tembaga, dan untuk yang negative dari constan. Sering digunakan untuk penelitian kawat tembaga. Adapun sensitifitasnya yaitu 43 µV/°C

6. Termokopel Tipe B (Platinum-with 30% Rhodium /Platinum-with 6% Rhodium)

Termokopel tipe B terdiri dari Rhodium dan platinum 30% pada sisi positif (Thermocouple Grade)  sedangkan sisi negatif negatif (Extension Grade) platinum. Cocok mengukur suhu di atas 1800 °C. Tipe B memberi output yang sama pada suhu 0 °C hingga 42 °C sehingga tidak dapat dipakai di bawah suhu 50 °C.

7. Termokopel Tipe R (Rhodium with Platinum  13%  / Platinum)

Termokopel tipe R terdiri dari  Rhodium dan platinum 13%  pada sisi positif (Thermocouple Grade) dan sisi negatif negatif (Extension Grade) Platinum. Cocok mengukur suhu di atas 1600 °C. sensitivitas rendah (10 µV/°C) dan biaya tinggi membuat mereka tidak cocok dipakai untuk tujuan umum.

8. Termokopel Tipe S (Platinum with 10% Rhodium/Platinum)

Termokopel tipe S terdiri dari  Rhodium dan platinum 10%  pada sisi positif (Thermocouple Grade) dan sisi negatif negatif (Extension Grade) nikel dan tembaga. Cocok mengukur suhu di atas 1600 °C. sensitivitas rendah (10 µV/°C) dan biaya tinggi membuat mereka tidak cocok dipakai untuk tujuan umum. Karena stabilitasnya yang tinggi Tipe S digunakan untuk standar pengukuran titik leleh emas (1064.43 °C).

Baca juga : Peralatan Kerja Pada Perakitan Elektronika

Pengaplikasian Termokopel (Thermocouple)

Berikut ini adalah pengaplikasian alat termokopel yang banyak dijumpai dalam kehidupan sehari-hari:

• Termokopel banyak digunakan sebagai sensor suhu pada termostat di rumah, kantor, kantor & bisnis, dan lain sebagainya.
• Termokopel banyak digunakan dalam dunia industri untuk memonitor suhu logam pada besi, alumunium, dan juga logam.
• Termokopel juga digunakan pada industri makanan untuk aplikasi cryogenic dan suhu rendah. Dalam hal ini termokopel berfungsi sebagai pompa panas untuk dapat melakukan pendinginan termoelektrik.
• Termokopel banyak digunakan untuk melakukan pengujian suhu di pabrik kimia dan pabrik minyak bumi.
• Termokopel juga digunakan pada mesin gas untuk dapat mendeteksi nyala percontohan.

Perbedaan Mendasar Termokopel Dengan Termistor

Termokopel :

• Penginderaan suhu yang luas (Tipe T = -200-350 ° C; Tipe J = 95-760 ° C; Tipe K = 95-1260 ° C; tipe lain pergi ke suhu yang lebih tinggi)
• Bisa sangat akurat
• Parameter penginderaan = tegangan yang dihasilkan oleh persimpangan pada suhu yang berbeda
• Tegangan termokopel relatif rendah (4.3mV untuk termokopel tipe T dengan satu ujung pada 0 C, lainnya pada 100 C, jadi itu 43uV / C tempco)
• Kebanyakan linier

Termistor :

• Rentang penginderaan yang lebih sempit (kualitas Z termistor pada -55 hingga +150 C)
• Parameter sensing = resistensi
• Biasanya sangat nonlinier
• Termistor NTC mengalami penurunan resistensi secara eksponensial dengan meningkatnya suhu
• Bagus untuk merasakan perubahan kecil dalam suhu (kecuali Anda berhati-hati dalam pengkondisian sinyal Anda, sulit untuk menggunakan termistor secara akurat dan dengan resolusi tinggi lebih dari kisaran 50 C).
• Rangkaian penginderaan tidak perlu amplifikasi & sangat sederhana (pembagi tegangan dengan resistor referensi terikat pada tegangan referensi biasanya sudah cukup).
• Akurasi biasanya sulit untuk menjadi lebih baik dari 1 ° C tanpa kalibrasi