Cara Menggunakan Termokopel: Prinsip Kerja dan Jenisnya

Sensor Termokopel adalah salah satu alat yang paling umum digunakan untuk pengukuran suhu dalam berbagai aplikasi industri dan penelitian. 

Dengan kemampuan untuk memberikan pembacaan suhu yang akurat dan responsif, termokopel memainkan peran penting dalam berbagai sektor, termasuk otomotif, energi, dan manufaktur. 

Dalam artikel ini, kita akan membahas cara menggunakan termokopel, prinsip kerja, serta berbagai jenisnya.

Termokopel adalah sensor suhu yang terdiri dari dua jenis logam yang berbeda, yang dihubungkan pada satu ujung. Ketika ujung sambungan dipanaskan atau didinginkan, terjadilah perbedaan suhu yang menyebabkan timbulnya tegangan listrik.

Tegangan ini dapat diukur dan dikonversi menjadi pembacaan suhu. Termokopel dikenal karena daya tahannya dan kemampuannya untuk mengukur suhu dalam rentang yang luas.

Prinsip Kerja Termokopel

Efek Seebeck

Prinsip dasar kerja termokopel didasarkan pada efek Seebeck, yang menyatakan bahwa ketika dua konduktor berbeda dihubungkan pada dua titik dengan suhu yang berbeda, akan muncul tegangan listrik di antara kedua konduktor tersebut. Tegangan ini berbanding lurus dengan perbedaan suhu di antara dua sambungan.

Efek Seebeck adalah fenomena fisika yang terjadi ketika dua konduktor berbeda dihubungkan dan ditempatkan pada dua suhu yang berbeda, menghasilkan tegangan listrik. Ini adalah prinsip dasar yang mendasari kerja termokopel.

Ketika ujung sambungan dua logam yang berbeda dipanaskan, perbedaan suhu menyebabkan pergerakan pembawa muatan (seperti elektron) di dalam konduktor.

 Hal ini menghasilkan aliran arus listrik, yang dapat diukur sebagai tegangan. Besarnya tegangan yang dihasilkan berbanding lurus dengan perbedaan suhu antara kedua ujung sambungan.

Efek Seebeck digunakan dalam berbagai aplikasi, terutama dalam termokopel untuk pengukuran suhu, di mana perubahan suhu diterjemahkan menjadi sinyal listrik yang dapat dianalisis.

Diagram Kerja

Untuk memahami prinsip kerja termokopel, berikut adalah langkah-langkah yang terlibat:

• Pembuatan Sambungan: Dua jenis logam yang berbeda, misalnya tembaga dan konstantan, dihubungkan di satu ujung untuk membentuk sambungan. Ujung lainnya dibiarkan terbuka atau terhubung ke perangkat pengukur.
• Panas dan Dingin: Ketika ujung sambungan dipanaskan, terjadi perbedaan suhu antara sambungan dan ujung terbuka.
• Pembacaan Tegangan: Perbedaan suhu ini menghasilkan tegangan yang dapat diukur. Tegangan ini kemudian dikonversi menjadi pembacaan suhu dengan menggunakan tabel kalibrasi atau rumus tertentu.

Kalibrasi Termokopel

Agar termokopel dapat memberikan pembacaan suhu yang akurat, penting untuk mengkalibrasinya dengan benar. Proses kalibrasi melibatkan perbandingan pembacaan suhu dari termokopel dengan alat ukur suhu yang telah terkalibrasi, dan penyesuaian jika diperlukan.

Cara Menggunakan Termokopel

1. Pemilihan Tipe Termokopel

Sebelum menggunakan termokopel, pilihlah jenis yang sesuai dengan aplikasi Anda. Beberapa tipe termokopel yang umum digunakan adalah:

• Tipe K (Chromel-Alumel): Cocok untuk rentang suhu -200 hingga 1260°C. Sering digunakan dalam aplikasi umum.
• Tipe J (Iron-Constantan): Rentang suhu -40 hingga 750°C. Banyak digunakan dalam industri.
• Tipe T (Copper-Constantan): Rentang suhu -200 hingga 350°C. Ideal untuk aplikasi di lingkungan dingin.
• Tipe E (Chromel-Constantan): Rentang suhu -200 hingga 900°C. Memiliki sensitivitas tinggi.

2. Persiapan dan Pemasangan

Setelah memilih tipe termokopel yang sesuai, langkah-langkah selanjutnya adalah sebagai berikut:

• Persiapkan Termokopel: Pastikan termokopel dalam kondisi baik dan bebas dari kerusakan.
• Pemasangan: Tempatkan ujung termokopel di area yang ingin diukur suhu. Pastikan ujung sambungan kontak langsung dengan objek atau medium yang diukur untuk hasil yang akurat.
• Pengkabelan: Hubungkan kabel termokopel ke perangkat pembaca (misalnya, multimeter atau alat ukur suhu). Pastikan koneksi solid untuk menghindari pembacaan yang tidak akurat.

3. Pembacaan dan Interpretasi

Setelah termokopel terpasang dan terhubung, nyalakan perangkat pembaca. Tunggu beberapa saat hingga pembacaan stabil. Baca hasilnya pada layar perangkat.

Interpretasi Hasil: Hasil pembacaan dapat langsung dibaca dalam derajat Celsius atau Fahrenheit, tergantung pada pengaturan perangkat.

4. Perawatan dan Kalibrasi

Setelah penggunaan, penting untuk merawat termokopel agar tetap dalam kondisi baik:

• Bersihkan: Setelah digunakan, bersihkan ujung termokopel dari kotoran atau bahan lain yang mungkin menempel.
• Kalibrasi Berkala: Lakukan kalibrasi secara berkala untuk memastikan akurasi pembacaan suhu.

Jenis-Jenis Termokopel

1. Tipe K (Chromel-Alumel)

Tipe K adalah salah satu jenis termokopel yang terdiri dari dua logam berbeda, yaitu Chromel (aloi nikel-kromium) dan Alumel (aloi nikel-aluminium). Tipe ini sangat umum digunakan untuk pengukuran suhu dalam berbagai aplikasi industri.

Rentang Suhu

Tipe K memiliki rentang suhu yang luas, yaitu dari -200 hingga 1260°C, menjadikannya ideal untuk banyak kondisi operasional.

Kelebihan

• Stabilitas Tinggi: Tipe K menawarkan stabilitas yang baik pada suhu tinggi.
• Ketersediaan: Sangat umum dan mudah ditemukan di pasar.
• Akurasi: Memberikan pembacaan suhu yang cukup akurat untuk berbagai aplikasi.

Kekurangan

• Sensitivitas Terhadap Lingkungan: Tipe K bisa terpengaruh oleh oksidasi pada suhu tinggi, yang dapat mempengaruhi akurasinya.
• Kalibrasi: Perlu kalibrasi berkala untuk menjaga akurasi.

Aplikasi

Tipe K digunakan dalam berbagai aplikasi, termasuk pengukuran suhu di oven, furnaces, dan sistem pemanas, serta dalam penelitian laboratorium.

2. Tipe J (Iron-Constantan)

Tipe J adalah jenis termokopel yang terdiri dari dua logam berbeda: besi (Iron) dan Constantan (paduan tembaga-nikel). Tipe ini banyak digunakan untuk pengukuran suhu dalam berbagai aplikasi industri dan laboratorium.

Rentang Suhu

Tipe J memiliki rentang suhu dari -40 hingga 750°C, menjadikannya cocok untuk berbagai lingkungan dan aplikasi.

Kelebihan

• Akurasi Baik: Tipe J memberikan pembacaan suhu yang cukup akurat, terutama pada suhu rendah.
• Mudah Didapat: Tipe ini relatif mudah ditemukan dan terjangkau.

Kekurangan

• Oksidasi: Pada suhu tinggi, besi cenderung teroksidasi, yang dapat mempengaruhi kinerja dan akurasi.
• Rentang Terbatas: Tidak cocok untuk aplikasi dengan suhu ekstrem di atas 750°C.

Aplikasi

Tipe J sering digunakan dalam industri, seperti dalam pengukuran suhu pada mesin dan peralatan, serta dalam aplikasi laboratorium di mana suhu tidak terlalu tinggi.

3. Tipe T (Copper-Constantan)

Tipe T adalah jenis termokopel yang terdiri dari dua logam berbeda: tembaga (Copper) dan Constantan (paduan tembaga-nikel). Tipe ini dikenal karena akurasinya dalam pengukuran suhu rendah.

Rentang Suhu

Tipe T memiliki rentang suhu dari -200 hingga 350°C, menjadikannya ideal untuk aplikasi di lingkungan dingin.

Kelebihan

• Akurasi Tinggi: Tipe T memberikan pembacaan yang sangat akurat, terutama pada suhu rendah.
• Stabilitas: Termokopel ini stabil dan tidak terpengaruh oleh oksidasi pada suhu tinggi.
• Kecil dan Ringan: Memudahkan integrasi dalam aplikasi yang memerlukan ukuran kompak.

Kekurangan

• Rentang Suhu Terbatas: Meskipun sangat akurat pada suhu rendah, tipe T tidak cocok untuk aplikasi suhu tinggi.
• Keterbatasan Material: Tembaga dapat terpengaruh oleh kondisi lingkungan tertentu, seperti kelembapan.

Aplikasi

Tipe T banyak digunakan dalam aplikasi ilmiah dan industri, termasuk pengukuran suhu di laboratorium, cryogenics, dan sistem pendingin.

4. Tipe E (Chromel-Constantan)

Tipe E adalah jenis termokopel yang terdiri dari dua logam berbeda: Chromel (aloi nikel-kromium) dan Constantan (paduan tembaga-nikel). Tipe ini dikenal karena sensitivitasnya yang tinggi dan respons yang cepat terhadap perubahan suhu.

Rentang Suhu

Tipe E memiliki rentang suhu dari -200 hingga 900°C, menjadikannya cocok untuk berbagai aplikasi yang memerlukan pengukuran suhu yang akurat.

Kelebihan

• Sensitivitas Tinggi: Tipe E memberikan respons cepat terhadap perubahan suhu, membuatnya ideal untuk aplikasi dinamis.
• Akurasi Baik: Mampu memberikan pembacaan suhu yang cukup akurat dalam rentang operasionalnya.
• Stabilitas pada Suhu Tinggi: Stabil pada suhu tinggi dan tidak mudah teroksidasi.

Kekurangan

• Biaya: Tipe E biasanya lebih mahal dibandingkan beberapa jenis termokopel lainnya, seperti Tipe K atau J.
• Keterbatasan Lingkungan: Meskipun stabil, masih ada batasan dalam penggunaan di lingkungan yang sangat korosif.

Aplikasi

Tipe E banyak digunakan dalam aplikasi industri, penelitian laboratorium, dan proses pengukuran suhu yang memerlukan respons cepat dan akurasi tinggi, seperti dalam sistem pemanas dan pendingin.

5. Tipe N (Nicrosil-Nisil)

Tipe N adalah jenis termokopel yang terdiri dari dua paduan logam: Nicrosil (nikel-kromium-silicon) dan Nisil (nikel-silicon). Tipe ini dirancang untuk menawarkan stabilitas dan ketahanan yang lebih baik pada suhu tinggi dibandingkan dengan beberapa tipe termokopel lainnya.

Rentang Suhu

Tipe N memiliki rentang suhu dari -200 hingga 1300°C, menjadikannya sangat sesuai untuk aplikasi yang memerlukan pengukuran suhu ekstrem.

Kelebihan

• Stabilitas Tinggi: Tipe N menawarkan stabilitas yang baik pada suhu tinggi, bahkan dalam kondisi yang korosif.
• Ketahanan Terhadap Oksidasi: Paduan Nicrosil dan Nisil tidak mudah teroksidasi, sehingga meningkatkan umur pakai termokopel.
• Akurasi Baik: Memberikan pembacaan suhu yang akurat dalam rentang operasionalnya.

Kekurangan

• Biaya: Tipe N biasanya lebih mahal dibandingkan dengan termokopel yang lebih umum seperti Tipe K dan J.
• Ketersediaan: Mungkin tidak seumum jenis lain, sehingga lebih sulit ditemukan di pasaran.

Aplikasi

Tipe N sering digunakan dalam aplikasi industri berat, termasuk pembangkit listrik, furnace metalurgi, dan penelitian laboratorium yang memerlukan pengukuran suhu dalam kondisi ekstrem.

6. Tipe S (Platinum-Rhodium)

Tipe S adalah jenis termokopel yang terdiri dari paduan platinum dan rhodium. Ini adalah salah satu termokopel yang paling akurat dan stabil, sering digunakan dalam aplikasi laboratorium dan industri yang memerlukan pengukuran suhu tinggi.

Rentang Suhu

Tipe S memiliki rentang suhu dari 0 hingga 1600°C, menjadikannya ideal untuk pengukuran suhu tinggi.

Kelebihan

• Akurasi Tinggi: Tipe S memberikan pembacaan yang sangat akurat, membuatnya cocok untuk aplikasi yang memerlukan ketelitian tinggi.
• Stabilitas Luar Biasa: Termokopel ini sangat stabil pada suhu tinggi dan tidak mudah teroksidasi.
• Resistensi Terhadap Lingkungan Keras: Cocok untuk digunakan dalam lingkungan yang ekstrem dan korosif.

Kekurangan

• Biaya Tinggi: Tipe S biasanya lebih mahal dibandingkan dengan termokopel lainnya karena bahan yang digunakan (platinum dan rhodium).
• Ukuran Besar: Termokopel ini biasanya lebih besar dan berat, yang dapat menjadi pertimbangan dalam aplikasi tertentu.

Aplikasi

Tipe S banyak digunakan dalam industri kimia, farmasi, dan metalurgi, serta dalam penelitian laboratorium yang memerlukan pengukuran suhu yang sangat akurat dan stabil.

Kelebihan dan Kekurangan Termokopel

Kelebihan

• Rentang Suhu Luas: Termokopel dapat digunakan dalam berbagai rentang suhu, dari suhu rendah hingga tinggi.
• Ukuran Kecil: Memudahkan integrasi dalam aplikasi yang terbatas ruang.
• Daya Tahan: Termokopel tahan terhadap kondisi lingkungan yang ekstrem, seperti tekanan tinggi dan korosi.

Kekurangan

• Ketepatan: Meskipun cukup akurat, termokopel mungkin kurang akurat dibandingkan sensor suhu lain seperti RTD.
• Kalibrasi: Membutuhkan kalibrasi berkala untuk menjaga akurasi.
• Sensitivitas: Beberapa tipe termokopel dapat dipengaruhi oleh lingkungan sekitar, seperti kelembapan dan oksigen.

Kesimpulan

Termokopel adalah alat yang sangat berguna untuk pengukuran suhu dalam berbagai aplikasi. Dengan memahami cara menggunakan, prinsip kerja, serta jenis-jenisnya, kita dapat memanfaatkan teknologi ini secara efektif. 

Penting untuk memilih tipe termokopel yang tepat dan melakukan perawatan serta kalibrasi secara berkala agar hasil pengukuran tetap akurat dan dapat diandalkan. 

Dalam dunia industri yang terus berkembang, termokopel tetap menjadi pilihan utama untuk pengukuran suhu, berkat daya tahan dan kemampuannya yang luar biasa.

Aji Fitriyan Hidayat

Skill Comes From Within Yourself, Not Other Or Family, So Be Enthusiastic For Yourself.

Bagikan Artikel ini