Termokopel: Sensor Suhu yang Sederhana dan Serbaguna

Apa Itu Termokopel?

Termokopel adalah perangkat yang mengubah perbedaan suhu menjadi tegangan listrik, berdasarkan prinsip efek termoelektrik. Ini adalah jenis sensor yang dapat mengukur suhu pada titik atau lokasi tertentu. Termokopel banyak digunakan di berbagai bidang, seperti industri, rumah tangga, komersial, dan aplikasi ilmiah, karena kepraktisannya, ketahanan, biaya rendah, dan rentang suhu yang luas.

Apa Itu Efek Termoelektrik?

Efek termoelektrik adalah fenomena pembangkitan tegangan listrik listrik akibat perbedaan suhu antara dua logam atau paduan logam yang berbeda. Efek ini ditemukan oleh fisikawan Jerman Thomas Seebeck pada tahun 1821, yang mengamati bahwa medan magnet dibuat di sekitar loop tertutup dari dua logam yang berbeda ketika satu ujung dipanaskan dan ujung lainnya didinginkan.

Efek termoelektrik dapat dijelaskan dengan pergerakan elektron bebas dalam logam. Ketika satu ujung dipanaskan, elektron mendapatkan energi kinetik dan bergerak lebih cepat menuju ujung yang lebih dingin. Hal ini menciptakan perbedaan potensial antara kedua ujung, yang dapat diukur dengan voltmeter atau ammeter. Besarnya tegangan tergantung pada jenis logam yang digunakan dan perbedaan suhu antara kedua ujung.

Bagaimana Cara Kerja Termokopel?

Termokopel terdiri dari dua kawat yang terbuat dari logam atau paduan logam yang berbeda, disambungkan di kedua ujungnya untuk membentuk dua ujung. Ujung yang disebut ujung panas atau ujung pengukuran, diletakkan di lokasi tempat suhu akan diukur. Ujung lainnya, yang disebut ujung dingin atau ujung referensi, dipertahankan pada suhu konstan dan diketahui, biasanya pada suhu ruangan atau dalam bak es.

Ketika ada perbedaan suhu antara kedua ujung, tegangan listrik dihasilkan di seluruh rangkaian termokopel akibat efek termoelektrik. Tegangan ini dapat diukur dengan voltmeter atau ammeter yang terhubung ke rangkaian. Dengan menggunakan tabel kalibrasi atau rumus yang mengaitkan tegangan dengan suhu untuk jenis termokopel tertentu, suhu ujung panas dapat dihitung.

Diagram berikut menunjukkan prinsip kerja dasar termokopel:

Video berikut menjelaskan cara kerja termokopel secara lebih detail:

Apa Jenis-jenis Termokopel?

Ada banyak jenis termokopel yang tersedia, masing-masing memiliki karakteristik dan aplikasi yang berbeda. Jenis termokopel ditentukan oleh kombinasi logam atau paduan logam yang digunakan untuk kawat. Jenis termokopel paling umum ditandai dengan huruf (seperti K, J, T, E, dll.) sesuai standar internasional.

Tabel berikut merangkum beberapa jenis termokopel utama dan sifat-sifatnya:

| E | Nikel-krom (90% Ni, 10% Cr) | Konstantan (55% Cu, 45% Ni) | Ungu (+), Merah (-), Ungu (keseluruhan) | -200°C hingga +870°C (-328°F hingga +1598°F) | 68 µV/°C | ±1.7°C (0.5%) | Akurasi tinggi, rentang moderat, biaya rendah | | N | Nicrosil (84.1% Ni, 14.4% Cr, 1.4% Si, 0.1% Mg) | Nisil (95.5% Ni, 4.4% Si, 0.1% Mg) | Oranye (+), Merah (-), Oranye (keseluruhan) | -200°C hingga +1300°C (-328°F hingga +2372°F) | 39 µV/°C | ±2.2°C (0.75%) | Umum, rentang luas, stabil | | S | Platina-rodium (90% Pt, 10% Rh) | Platina (100% Pt) | Hitam (+), Merah (-), Hijau (keseluruhan) | 0°C hingga +1600°C (+32°F hingga +2912°F) | 10 µV/°C | ±1.5°C (0.25%) | Suhu tinggi, akurasi tinggi, mahal | | R | Platina-rodium (87% Pt, 13% Rh) | Platina (100% Pt) | Hitam (+), Merah (-), Hijau (keseluruhan) | 0°C hingga +1600°C (+32°F hingga +2912°F) | 10 µV/°C | ±1.5°C (0.25%) | Suhu tinggi, akurasi tinggi, mahal | | B | Platina-rodium (70% Pt, 30% Rh) | Platina-rodium (94% Pt, 6% Rh) | Abu-abu (+), Merah (-), Abu-abu (keseluruhan) | +600°C hingga +1700°C (+1112°F hingga +3092°F) | 9 µV/°C | ±0.5% dari pembacaan di atas +600°C (+1112°F) | Suhu sangat tinggi, sensitivitas rendah |

Apa Kelebihan dan Kekurangan Termokopel?

Termokopel memiliki banyak kelebihan dan kekurangan dibandingkan dengan sensor suhu lainnya, seperti RTD (