Thermocouple, Prinsip Kerja Dan Jenis–Jenisnya

 

Thermocouples

Thermocouple atau termokopel adalah sebuah sensor suhu atau temperatur yang bekerja dengan cara mengubah energi panas yang dirasakannya menjadi sinyal berupa tegangan listrik. Dengan demikian, thermocouple juga termasuk dalam keluarga transducer input atau sensor. Tegangan listrik tersebut kemudian ditransmisikan ke sebuah kontroler dan diolah menjadi nilai temperatur dalam angka yang dapat dimengerti oleh kita.

 

Thermocouple pertama kali ditemukan pada tahun 1821 oleh seorang fisikawan bernama Thomas Johann Seebeck, dimana ketika kedua ujung dari sebuah kawat logam konduktor yang diberi perbedaan suhu maka akan menghasilkan perbedaan potensial listrik (tegangan). Perbedaan tegangan listrik diantara kedua ujung logam yang berbeda temperatur tersebut kemudian terkenanl dengan istilah “Seebeck Effect” atau efek seebeck.

 

Dalam aplikasinya dibidang instrumentasi elektrik, thermocouple merupakan salah satu jenis sensor suhu yang banyak digunakan dalam berbagai peralatan listrik, elektronika dan juga mesin-mesin industri dalam peran sistem kendali temperatur. Hal ini dikarenakan thermocouple memiliki beberapa kelebihan dibandingkan sensor suhu lainnya, seperti responnya yang cepat terhadap perubahaan suhu dan juga rentang suhu operasinya yang luas, yaitu berkisar diantara -200^OC hingga +2000^OC. Selain lain itu, dalam aspek mekanikal, thermocouple juga cenderung tahan terhadap goncangan dan getaran.

 

Prinsip Kerja Thermocouple

 

Thermocouple bekerja dengan adanya dua jenis kawat logam konduktor yang dihubungkan salah satu ujungnya menjadi satu junction, dan membiarkan kedua ujung lainnya terpisah. Bila junction dikenai sumber panas, maka pada kedua ujung lainnya, akibat perbedaan kemampuan hantar panas, akan terjadi perbedaan suhu, dan perbedaan suhu pada dua ujung logam tersebut akan menghasilkan tegangan listrik. Peristiwa ini sering disebut sebagai efek seebeck. Untuk mempermudah pemahaman, perhatikan gambar ilustrasi berikut ini.

 

Prinsip kerja thermocouples

Ketika titik junction dikenai sumber panas, maka ujung logam A dan ujung logam B akan memiliki perbedaan suhu, dan menimbulkan perbedaan nilai potensial, yaitu V_A dan V_B. Sedangkan beda potensial (voltage) antara logam A dan logam B adalah V = V_A – V_B. Nilai beda potensial ini berbanding lurus dengan perbedaan suhu dikedua titik tersebut, juga berbanding lurus dengan suhu pada titik junction. Sehingga sinyal berupa tegangan listrik yang dihasilkan dapat dikalibrasi secara linear dan dikonversi menjadi nilai temperatur yang terbaca pada titik junction sebagai probe atau titik pengukuran panas dengan hasil yang akurat.

 

Tegangan listrik yang ditimbulkan tersebut pada umumnya bernilai sekitar 1 µV – 70µV pada tiap perubahan derajat celcius. Tegangan tersebut kemudian dikonversikan sesuai dengan tabel referensi yang telah ditetapkan sehingga menghasilkan pengukuran yang dapat dimengerti oleh kita.

 

Jenis-Jenis Thermocouple

 

Thermocouple tersedia dalam berbagai macam jenis material yang digunakan dan rentang suhu operasi. Pada dasarnya, gabungan jenis-jenis logam konduktor yang berbeda akan menghasilkan rentang suhu operasional yang berbeda pula. Thermocouple yang ada dipasaran bermacam-macam dengan berbagai tipe, antara lain tipe T, J, E, K, N, S, R dan B. Berikut ini adalah Jenis-jenis atau tipe thermocouple yang umum digunakan berdasarkan standar internasional.

 

1. Thermocouple Tipe T

Terbuat dari campuran material tembaga (Cu) dan tembaga-nickel (CuNi), sehingga themocouple tipe T juga kerap disebut dengan thermocouple Cu-CuNi. Tipe ini dapat mengukur secara akurat hingga suhu maksimal 350 celcius, sedangkan kemampuan materialnya sendiri dapat mencapai suhu 400 celcius.

 

2. Thermocouple Tipe J

Terbuat dari campuran material besi (Fe) dan tembaga-nickel (CuNi), sehingga themocouple tipe J juga kerap disebut dengan thermocouple Fe-CuNi. Tipe ini dapat mengukur secara akurat hingga suhu maksimal 750 celcius, sedangkan kemampuan materialnya sendiri dapat mencapai suhu 1200 celcius.

 

3. Thermocouple Tipe E

Terbuat dari campuran material nickel-chrome (NiCr) dan tembaga-nickel (CuNi), sehingga themocouple tipe E juga kerap disebut dengan thermocouple NiCr-CuNi. Tipe ini dapat mengukur secara akurat hingga suhu maksimal 900 celcius, sedangkan kemampuan materialnya sendiri dapat mencapai suhu 1000 celcius.

 

4. Thermocouple Tipe K

Terbuat dari campuran material nickel-chrome (NiCr) dan nickel (Ni), sehingga themocouple tipe K juga kerap disebut dengan thermocouple NiCr-Ni. Tipe ini dapat mengukur secara akurat hingga suhu maksimal 1200 celcius, sedangkan kemampuan materialnya sendiri dapat mencapai suhu 1370 celcius.

 

5. Thermocouple Tipe N

Terbuat dari campuran material nickel-chrome-silikon (NiCrSi) dan nickel-silikon (NiSi), sehingga themocouple tipe N juga kerap disebut dengan thermocouple NiCrSi-NiSi. Tipe ini dapat mengukur secara akurat hingga suhu maksimal 1200 celcius, sedangkan kemampuan materialnya sendiri dapat mencapai suhu 1300 celcius.

 

6. Thermocouple Tipe S

Themocouple tipe S juga kerap disebut dengan thermocouple Pt10Rh-Pt, dengan material berupa platinum dan rhodium. Tipe ini dapat mengukur secara akurat hingga suhu maksimal 1600 celcius, sedangkan kemampuan materialnya sendiri dapat mencapai suhu 1760 celcius.

7. Thermocouple Tipe R

Themocouple tipe R juga kerap disebut dengan thermocouple Pt13Rh-Pt, dengan material berupa platinum dan rhodium. Tipe ini dapat mengukur secara akurat hingga suhu maksimal 1600 celcius, sedangkan kemampuan materialnya sendiri dapat mencapai suhu 1760 celcius. Sama dengan tipe S.

 

8. Thermocouple Tipe B

Themocouple tipe B juga kerap disebut dengan thermocouple Pt30Rh-Pt6Rh, dengan material berupa platinum dan rhodium. Tipe ini dapat mengukur secara akurat hingga suhu maksimal 1700 celcius, sedangkan kemampuan materialnya sendiri dapat mencapai suhu 1820 celcius.

Berikut adalah tabel ringkasan jenis-jenis thermocouple dan rentang temperatur kerjanya.

Jenis-Jenis Thermocouples dan rentang suhu kerjanya

Model-Model Thermocouples

Berikut adalah jenis jenis model thermocouples berdasarkan standard pabrikan. namun, setiap merek mungkin akan memiliki penamaan model yang berbeda beda, namun bentuknya tipikal akan mirip seperti contoh contoh berikut ini.

Thermocouples model 0, D, A, dan DK

Thermocouples model AM, DKM, B dan DL

Thermocouples model BM dan K

Thermocouples Model CD, KM, CDM dan L

Demikian pembahasan kami tentan thermocouple, prinsip kerja dan jenis-jenisnya. untuk diskusi lebih jauh silahkan tinggalkan komentar kalian. semoga bermanfaat.

Penulis : ER

Share this post