Termodiod: Sensor Suhu yang Mudah dan Versatile
Apakah Termodiod?
Termodiod adalah peranti yang menukar perbezaan suhu kepada voltan elektrik, berdasarkan prinsip kesan termoelektrik. Ia merupakan jenis sensor yang boleh mengukur suhu pada titik atau lokasi tertentu. Termodiod digunakan secara meluas dalam pelbagai bidang, seperti industri, domestik, komersial, dan aplikasi saintifik, kerana keunikannya, ketahanan, kos rendah, dan julat suhu yang luas.
Apakah Kesan Termoelektrik?
Kesan termoelektrik adalah fenomena penjanaan voltan elektrik akibat perbezaan suhu antara dua logam atau aloi logam yang berbeza. Kesannya ditemui oleh ahli fizik Jerman, Thomas Seebeck, pada tahun 1821, yang memperhatikan bahawa medan magnet dicipta di sekitar gelung tertutup dua logam yang berbeza apabila satu pertemuan dipanaskan, dan yang lain didinginkan.
Kesan termoelektrik boleh dijelaskan dengan pergerakan elektron bebas dalam logam. Apabila satu pertemuan dipanaskan, elektron mendapat tenaga kinetik dan bergerak lebih cepat ke pertemuan yang lebih sejuk. Ini mencipta perbezaan potensial antara kedua-dua pertemuan, yang boleh diukur dengan voltmeter atau ammeter. Magnitud voltan bergantung pada jenis logam yang digunakan dan perbezaan suhu antara pertemuan-pertemuan tersebut.
Bagaimana Cara Kerja Termodiod?
Termodiod terdiri daripada dua wayar yang dibuat daripada logam atau aloi logam yang berbeza, disambung bersama pada kedua-dua hujungnya untuk membentuk dua pertemuan. Satu pertemuan, yang dipanggil pertemuan panas atau pengukuran, diletakkan di lokasi di mana suhu hendak diukur. Pertemuan yang lain, yang dipanggil pertemuan sejuk atau rujukan, dikekalkan pada suhu malar dan diketahui, biasanya pada suhu bilik atau dalam mandi ais.
Apabila terdapat perbezaan suhu antara kedua-dua pertemuan, voltan elektrik dihasilkan di sepanjang litar termodiod akibat kesan termoelektrik. Voltan ini boleh diukur dengan voltmeter atau ammeter yang disambungkan ke litar. Dengan menggunakan jadual kalibrasi atau formula yang berkaitan voltan dengan suhu untuk jenis termodiod tertentu, suhu pertemuan panas boleh dikira.
Gambar rajah berikut menunjukkan prinsip asas cara kerja termodiod:
Video berikut menjelaskan bagaimana cara kerja termodiod dengan lebih terperinci:
Apakah Jenis-jenis Termodiod?
Terdapat banyak jenis termodiod yang tersedia, setiap jenis mempunyai ciri-ciri dan aplikasi yang berbeza. Jenis termodiod ditentukan oleh kombinasi logam atau aloi logam yang digunakan untuk wayar. Jenis termodiod yang paling biasa ditandai dengan huruf (seperti K, J, T, E, dll.) mengikut piawaian antarabangsa.
Jadual berikut merangkumi beberapa jenis termodiod utama dan sifat-sifat mereka:
| Jenis | Wayar Positif | Wayar Negatif | Kod Warna | Julat Suhu | Sensitiviti | Ketepatan | Aplikasi |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| K | Nikel-kromium (90% Ni, 10% Cr) | Nikel-aluminium (95% Ni, 2% Al, 2% Mn, 1% Si) | Kuning (+), Merah (-), Kuning (keseluruhan) | -200°C hingga +1260°C (-328°F hingga +2300°F) | 41 µV/°C | ±2.2°C (0.75%) | Tujuan umum, julat luas, kos rendah |
| J | Besi (99.5% Fe) | Constantan (55% Cu, 45% Ni) | Putih (+), Merah (-), Hitam (keseluruhan) | -210°C hingga +750°C (-346°F hingga +1400°F) | 50 µV/°C | ±2.2°C (0.75%) | Atmosfer oksidatif, julat terhad |
| T | Temper (99.9% Cu) | Constantan (55% Cu, 45% Ni) | Biru (+), Merah (-), Coklat (keseluruhan) | -200°C hingga +350°C (-328°F hingga +662°F) | 43 µV/°C | ±1°C (0.75%) | Suhu rendah, atmosfer oksidatif |
| E | Nikel-kromium (90% Ni, 10% Cr) | Constantan (55% Cu, 45% Ni) | Ungu (+), Merah (-), Ungu |
| E | Nikel-kromium (90% Ni, 10% Cr) | Constantan (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%) | Ketepatan tinggi, julat sederhana, kos 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) | Jingga (+), Merah (-), Jingga (keseluruhan) | -200°C hingga +1300°C (-328°F hingga +2372°F) | 39 µV/°C | ±2.2°C (0.75%) | Tujuan umum, julat 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, ketepatan 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, ketepatan tinggi, mahal | | B | Platina-rodium (70% Pt, 30% Rh) | Platina-rodium (94% Pt, 6% Rh) | Kelabu (+), Merah (-), Kelabu (keseluruhan) | +600°C hingga +1700°C (+1112°F hingga +3092°F) | 9 µV/°C | ±0.5% dari bacaan di atas +600°C (+1112°F) | Suhu sangat tinggi, sensitiviti rendah |
Apakah Kelebihan dan Kekurangan Termodiod?
Termodiod mempunyai banyak kelebihan dan kekurangan berbanding dengan sensor suhu lain, seperti RTD (Detektor Temperatur Berdasarkan Rintangan), thermistor, atau sensor inframerah.
Beberapa kelebihan termodiod adalah:
