Bengkeltv.id – Pengertian Termokopel (Thermocouple): Prinsip Kerja & Kelebihannya. Dalam dunia industri dan teknologi, alat pengukur suhu memegang peran yang sangat penting. Tanpa keakuratan dalam pengukuran suhu, banyak proses industri seperti pembuatan baja, pengolahan makanan, dan produksi energi tidak akan berjalan dengan efisien. Salah satu instrumen yang sering digunakan untuk mengukur suhu adalah Termokopel atau dalam Bahasa Inggris dikenal dengan Thermocouple.
Berkaitan dengan hal tersebut, artikel ini akan membahas tentang Pengertian Termokopel (Thermocouple) dan bagaimana prinsip kerjanya dalam membantu proses pengukuran suhu. Kami akan menyajikan penjelasan yang rinci dan mudah dipahami untuk membantu Kalian memahami lebih dalam tentang instrumen ini. Mari kita mulai dengan pengertian dasar Termokopel.
Pengertian Termokopel (Thermocouple)
Termokopel adalah sensor suhu yang digunakan untuk mendeteksi atau mengukur suhu melalui penggunaan dua jenis logam konduktor yang berbeda yang digabungkan pada ujungnya. Hal ini menghasilkan efek “Thermo-electric” di mana perbedaan panas antara logam-logam tersebut menghasilkan tegangan listrik.
Efek Thermo-electric pada Termokopel ini pertama kali ditemukan oleh fisikawan Estonia bernama Thomas Johann Seebeck pada tahun 1821. Perbedaan tegangan listrik di antara dua persimpangan tersebut dikenal sebagai Efek “Seebeck”.
Termokopel merupakan salah satu jenis sensor suhu yang sangat populer dan sering digunakan dalam berbagai rangkaian dan peralatan listrik serta elektronika yang berkaitan dengan suhu. Beberapa kelebihan Termokopel yang membuatnya populer adalah respons cepat terhadap perubahan suhu dan rentang suhu operasional yang luas, yaitu dari -200˚C hingga 2000˚C. Selain respons yang cepat dan rentang suhu yang luas, Termokopel juga tahan terhadap goncangan dan getaran serta mudah digunakan.
Sejarah Thermocouple
Pada tahun 1821, seorang ilmuwan asal Jerman bernama Thomas Johann Seebeck menemukan fenomena thermo-elektrik. Dalam penelitiannya, Thomas menggabungkan dua logam yang berbeda, yaitu besi dan tembaga, dalam sebuah rangkaian. Ia juga menempatkan jarum kompas pada alat tersebut.
Ketika rangkaian dipanaskan, jarum kompas mengalami gerakan. Hal ini disebabkan oleh adanya aliran listrik pada logam, yang mempengaruhi medan magnet dan menyebabkan gerakan pada jarum penunjuk. Fenomena ini kemudian dikenal sebagai efek Seebeck.
Temuan ini menginspirasi Jean Charles Peltier untuk menciptakan alat pengukur suhu yang memanfaatkan dua jenis logam yang berbeda. Berdasarkan teori ini, dikembangkanlah alat yang dikenal sebagai termokopel. Termokopel menggunakan teknologi thermo-elektrik untuk mendeteksi perubahan suhu pada benda atau perangkat elektronik.
Fungsi Thermocouple
Dalam bidang elektronika, termokopel mengalami perkembangan pesat sehingga memiliki fungsi yang semakin beragam. Namun, secara keseluruhan, alat ini tetap berperan sebagai pengukur suhu secara digital.
Hasil pengukuran suhu tersebut dapat digunakan sebagai indikator untuk mengendalikan suhu pada berbagai perangkat atau ruangan, seperti AC, oven, kulkas, freezer, mesin, dan sebagainya. Perangkat-perangkat tersebut akan beroperasi sesuai dengan indikasi yang diberikan oleh termokopel.
Selain itu, termokopel juga dapat digunakan untuk mengukur tegangan listrik karena bekerja berdasarkan suhu yang ada pada suatu objek. Dengan demikian, suhu listrik juga dapat diukur menggunakan alat ini.
Itulah beberapa fungsi utama dari termokopel. Namun, di masa depan, kemungkinan alat ini akan memiliki fungsi yang semakin beragam. Hal ini berkaitan dengan peralihan ke penggunaan perangkat listrik yang semakin meluas di zaman sekarang, yang tentunya membutuhkan alat pengukur suhu seperti termokopel.
Efek Termokopel
Untuk memahami prinsip kerja termokopel, tentu Kalian perlu mengetahui beberapa efek yang digunakan. Efek Seebeck, efek Peltier, dan efek Thomson adalah beberapa efek yang perlu dipahami. Berikut penjelasannya:
1. Efek Seebeck
Efek Seebeck terjadi ketika dua konduktor dengan muatan yang berbeda bertemu satu sama lain. Efek ini menciptakan perbedaan potensial listrik di antara kedua konduktor tersebut. Secara umum, efek Seebeck terjadi ketika muatan positif mengalir dari konduktor satu ke konduktor lain yang bermuatan negatif.
2. Efek Peltier
Efek Peltier adalah efek yang berlawanan dengan efek Seebeck. Efek ini terjadi akibat aliran muatan negatif dari konduktor satu ke konduktor lain yang bermuatan positif. Efek Peltier juga digunakan dalam alat pengukur suhu untuk menentukan suhu dengan akurat.
3. Efek Thomson
Efek Thomson berbeda dengan dua efek sebelumnya. Efek ini terkait dengan perubahan suhu yang menghasilkan perbedaan muatan listrik antara dua konduktor. Efek Thomson digunakan untuk menjaga keseimbangan muatan di antara kedua konduktor dan menghasilkan muatan listrik di dalamnya.
Prinsip Kerja Termokopel (Thermocouple)
Cara kerja Termokopel cukup sederhana. Pada dasarnya, Termokopel terdiri dari dua kawat logam konduktor yang berbeda jenis dan ujungnya digabungkan. Salah satu jenis logam konduktor berfungsi sebagai referensi dengan suhu yang konstan, sedangkan logam konduktor lainnya berfungsi untuk mendeteksi suhu panas.
Untuk memahami prinsip kerja Termokopel secara lebih jelas, mari kita lihat gambar di bawah ini:
Dari gambar di atas, ketika kedua persimpangan memiliki suhu yang sama, perbedaan potensial atau tegangan listrik yang melalui kedua persimpangan tersebut adalah “NOL” atau V1 = V2. Namun, ketika persimpangan yang terhubung dalam rangkaian diberikan suhu panas atau dihubungkan ke objek yang diukur, maka akan terjadi perbedaan suhu antara kedua persimpangan tersebut.
Perbedaan suhu ini kemudian menghasilkan tegangan listrik yang nilainya sebanding dengan suhu panas yang diterimanya, yaitu V1 – V2. Tegangan listrik yang dihasilkan biasanya berkisar antara 1 µV hingga 70 µV per derajat Celsius. Tegangan tersebut kemudian dikonversikan sesuai dengan tabel referensi yang telah ditetapkan sehingga menghasilkan pengukuran yang dapat kita pahami.
Jenis-jenis Termokopel (Thermocouple)
Termokopel memiliki variasi rentang suhu dan jenis bahan yang tersedia. Secara prinsipil, kombinasi logam konduktor yang berbeda akan menghasilkan rentang suhu operasional yang berbeda pula.
Berikut ini adalah beberapa jenis atau tipe Termokopel yang umum digunakan berdasarkan StKalianr Internasional.
1. Termokopel Tipe E
- Bahan Logam Konduktor Positif : Nickel-Chromium
- Bahan Logam Konduktor Negatif : Constantan
- Rentang Suhu : -200˚C – 900˚C
2. Termokopel Tipe J
- Bahan Logam Konduktor Positif : Iron (Besi)
- Bahan Logam Konduktor Negatif : Constantan
- Rentang Suhu : 0˚C – 750˚C
3. Termokopel Tipe K
- Bahan Logam Konduktor Positif : Nickel-Chromium
- Bahan Logam Konduktor Negatif : Nickel-Aluminium
- Rentang Suhu : -200˚C – 1250˚C
4. Termokopel Tipe N
- Bahan Logam Konduktor Positif : Nicrosil
- Bahan Logam Konduktor Negatif : Nisil
- Rentang Suhu : 0˚C – 1250˚C
5. Termokopel Tipe T
- Bahan Logam Konduktor Positif : Copper (Tembaga)
- Bahan Logam Konduktor Negatif : Constantan
- Rentang Suhu : -200˚C – 350˚C
6. Termokopel Tipe U (kompensasi Tipe S dan Tipe R)
- Bahan Logam Konduktor Positif : Copper (Tembaga)
- Bahan Logam Konduktor Negatif : Copper-Nickel
- Rentang Suhu : 0˚C – 1450˚C
Kelebihan dan Kekurangan Termokopel
Setelah memahami Pengertian Termokopel, langkah selanjutnya adalah mengevaluasi kelebihan dan kekurangannya. Termokopel adalah alat ukur yang populer, namun tentu saja memiliki kelebihan dan kekurangan tertentu.
Berikut adalah beberapa kelebihan dan kekurangan Termokopel:
1. Kelebihan Termokopel
Termokopel memiliki beberapa keunggulan utama yang tidak ditemukan pada alat pengukur suhu lainnya. Berikut ini adalah keunggulan-keunggulannya:
- Kemudahan penggunaan.
- Dilengkapi dengan layar yang kuat dan tahan lama.
- Tersedia berbagai pengaturan satuan suhu, seperti Celcius, Fahrenheit, Kelvin, dan lain-lain.
- Rentang pengukuran suhu yang luas, mulai dari -200°C hingga 1.800°C.
- Kekuatan dan ketahanan yang tinggi.
- Membutuhkan perawatan yang minimal.
- Respon terhadap perubahan suhu yang sangat cepat.
2. Kekurangan Termokopel
Walaupun ada banyak kelebihan yang ditawarkan oleh alat ini, namun terdapat beberapa kekurangan juga. Berikut adalah kekurangan yang dimiliki oleh termokopel:
- Memiliki proses kalibrasi yang rumit, membuat perawatan dan perbaikannya menjadi sulit.
- Sensitivitasnya rendah dalam mengukur suhu yang dingin.
- Akurasinya kurang memuaskan, dengan tingkat kesalahan sekitar 1°C atau 0,9°F.
- Stabilitasnya kurang baik ketika digunakan untuk mengukur suhu secara terus-menerus.
- Untuk dapat berfungsi, termokopel memerlukan referensi suhu lainnya.
Kesimpulan
Secara keseluruhan, pengertian termokopel dan fungsinya sangat penting dalam berbagai bidang industri, penelitian, dan kehidupan sehari-hari. Termokopel, sebagai alat yang mampu mengubah suhu menjadi tenaga listrik, berperan penting dalam kontrol suhu dan pengukuran, membantu memastikan konsistensi, efisiensi, dan keamanan dalam berbagai proses.
Menyelami dunia termokopel bisa jadi sangat kompleks, namun apresiasi atas keberadaan dan fungsi dari alat ini tak bisa diabaikan. Seperti yang telah dijelaskan dalam artikel ini, tanpa termokopel, banyak proses industri dan penelitian akan menjadi jauh lebih sulit dan kurang efisien.
Semoga artikel dari bengkeltv.id dapat membantu Kalian memahami pengertian dan fungsi termokopel. Dengan pengetahuan ini, kita dapat lebih menghargai keberadaan dan kontribusi termokopel dalam kehidupan kita sehari-hari dan proses industri penting lainnya. Di masa depan, kita mungkin akan melihat inovasi dan perkembangan lebih lanjut dalam teknologi termokopel yang akan membuka peluang baru dalam pengendalian dan pengukuran suhu.
