Termometer Strip Bimetal: Cara Kerjanya dan Aplikasinya
Apa Itu Termometer Strip Bimetalka?
Termometer strip bimetalka adalah perangkat yang menggunakan prinsip ekspansi termal yang berbeda dari logam untuk mengukur suhu. Terdiri dari dua strip logam (misalnya, baja dan kuningan) dengan koefisien ekspansi termal yang berbeda, yang dipasangkan erat sepanjang panjangnya. Ketika strip bimetalka dipanaskan atau didinginkan, ia akan melengkung atau memutar karena ekspansi atau kontraksi yang tidak sama dari kedua logam tersebut. Jumlah lengkungan atau putaran proporsional terhadap perubahan suhu dan dapat ditunjukkan oleh penunjuk pada skala yang telah dikalibrasi.
Termometer strip bimetalka digunakan secara luas di berbagai industri dan aplikasi karena sederhananya, kekuatan, dan biaya rendah. Mereka dapat mengukur suhu dari di bawah -100 °C hingga lebih dari 500 °C, tergantung pada bahan dan desain strip bimetalka. Mereka juga merupakan perangkat mekanis sepenuhnya yang tidak memerlukan sumber daya listrik atau rangkaian listrik.
Bagaimana Cara Kerja Termometer Strip Bimetalka?
Struktur dasar dan prinsip termometer strip bimetalka ditunjukkan dalam gambar di bawah ini. Strip bimetalka terdiri dari dua strip logam dengan koefisien ekspansi termal yang berbeda, seperti baja dan kuningan. Strip baja memiliki koefisien ekspansi termal yang lebih rendah dibandingkan strip kuningan, yang berarti ia berekspansi atau berkontraksi lebih sedikit daripada strip kuningan untuk perubahan suhu yang sama.
Gambar: Struktur dan prinsip strip bimetalka
Ketika strip bimetalka dipanaskan, strip kuningan meregang lebih banyak daripada strip baja, menyebabkan strip bimetalka melengkung dengan sisi kuningan berada di luar kurva. Sebaliknya, ketika strip bimetalka didinginkan, strip kuningan berkontraksi lebih banyak daripada strip baja, menyebabkan strip bimetalka melengkung dengan sisi kuningan berada di dalam kurva.
Lengkungan atau putaran strip bimetalka dapat digunakan untuk menggerakkan penunjuk yang terpasang pada salah satu ujung strip, yang menunjukkan suhu pada skala yang telah dikalibrasi. Alternatifnya, lengkungan atau putaran strip bimetalka dapat digunakan untuk membuka atau menutup kontak listrik, yang dapat memicu sistem kontrol suhu atau perangkat keselamatan.
Jenis-jenis Termometer Strip Bimetalka
Ada dua jenis utama termometer strip bimetalka yang tersedia di pasaran: tipe spiral dan tipe helikal. Kedua jenis ini menggunakan strip bimetalka yang dililit untuk meningkatkan sensitivitas dan kompaknya perangkat.
Termometer Bimetalka Tipe Spiral
Termometer bimetalka tipe spiral menggunakan strip bimetalka yang dililit menjadi gulungan spiral datar. Ujung dalam gulungan diperbaiki pada housing, sementara ujung luar gulungan dihubungkan ke penunjuk. Seperti yang ditunjukkan dalam gambar di bawah ini, ketika suhu naik atau turun, gulungan memutar lebih banyak atau lebih sedikit, menyebabkan penunjuk bergerak sepanjang skala lingkaran.
Gambar: Termometer bimetalka (tipe spiral)
Termometer bimetalka tipe spiral sederhana dan murah untuk diproduksi dan dioperasikan. Namun, memiliki beberapa keterbatasan, seperti:
Dial dan sensor tidak dipisahkan satu sama lain, yang berarti seluruh perangkat harus terpapar pada media yang suhunya akan diukur.
Akurasi dan resolusi perangkat bergantung pada kualitas dan keuniforman strip bimetalka dan ikatannya.
Perangkat mungkin terpengaruh oleh guncangan mekanis atau getaran yang dapat menyebabkan kesalahan atau kerusakan.
Termometer Bimetalka Tipe Helikal
Termometer bimetalka tipe helikal menggunakan strip bimetalka yang dililit menjadi gulungan helikal, mirip dengan pegas. Ujung bawah gulungan diperbaiki pada poros, sementara ujung atas gulungan bebas bergerak. Seperti yang ditunjukkan dalam gambar di bawah ini, ketika suhu naik atau turun, gulungan meregang atau berkontraksi secara aksial, menyebabkan poros berputar. Putaran poros dapat ditransmisikan ke penunjuk melalui sistem gigi-lever, yang menunjukkan suhu pada skala linear.
Gambar: Termometer bimetalka (tipe helikal)
Termometer bimetalka tipe helikal memiliki beberapa keunggulan dibandingkan tipe spiral, seperti:
Dial dan sensor dapat dipisahkan satu sama lain dengan menggunakan tabung kapiler fleksibel, yang memungkinkan perangkat mengukur suhu di lokasi jauh atau tidak terjangkau.
Akurasi dan resolusi perangkat lebih tinggi dibandingkan tipe spiral karena perpindahan dan pengungkitan yang lebih besar dari gulungan helikal.
Perangkat kurang rentan terhadap guncangan mekanis atau getaran yang dapat mempengaruhi tipe spiral.
Aplikasi Termometer Strip Bimetalka
Termometer strip bimetalka memiliki berbagai aplikasi di berbagai bidang dan industri, seperti:
Perangkat kontrol suhu: Termometer strip bimetalka dapat digunakan untuk mengaktifkan atau menonaktifkan sistem pendingin atau pemanas ketika suhu mencapai nilai yang telah ditentukan. Misalnya, strip bimetalka dapat digunakan untuk mematikan ketel listrik saat air mendidih atau menghidupkan kipas angin ketika suhu ruangan terlalu tinggi.
Pengkondisian udara dan pendinginan: Termometer strip bimetalka dapat digunakan untuk mengukur dan mengatur suhu di saluran udara, lemari es, freezer, dan perangkat pendingin atau pemanas lainnya. Misalnya, termometer bimetalka tipe spiral dapat digunakan dalam termostat pengkondisian udara untuk menyesuaikan aliran udara sesuai dengan suhu yang diinginkan.
Proses industri: Termometer strip bimetalka dapat digunakan untuk memantau dan mengontrol suhu dalam berbagai proses industri, seperti penyulingan minyak, vulkanisasi ban, penyolderan panas, pemanasan kawat panas, dan lainnya. Misalnya, termometer bimetalka tipe helikal dapat digunakan dalam pembakar minyak untuk mengatur pasokan bahan bakar sesuai dengan suhu api.
Pengukuran dan indikasi suhu: Termometer strip bimetalka dapat digunakan untuk mengukur dan menampilkan suhu berbagai media, seperti cairan, gas, padatan, dan permukaan. Misalnya, termometer strip bimetalka dapat digunakan untuk mengukur suhu air di pipa pemanas atau suhu permukaan mesin.
Termometer strip bimetalka cocok untuk aplikasi-aplikasi ini karena mereka:
Sederhana dan murah: Termometer strip bimetalka memiliki struktur dan desain yang sederhana sehingga mudah diproduksi dan dioperasikan. Mereka tidak memerlukan sumber daya atau rangkaian listrik, yang mengurangi biaya dan perawatan perangkat.
Kuat dan tahan lama: Termometer strip bimetalka terbuat dari bahan logam yang tahan terhadap korosi, aus, dan guncangan. Mereka dapat menahan suhu dan tekanan tinggi tanpa kehilangan akurasi atau fungsionalitasnya.
Mekanis dan analog: Termometer strip bimetalka adalah perangkat mekanis yang menghasilkan output analog yang proporsional terhadap perubahan suhu. Mereka tidak memerlukan kalibrasi atau penyesuaian, dan tidak terpengaruh oleh gangguan elektromagnetik atau noise.
Kelebihan dan Kekurangan Termometer Strip Bimetalka
