Termokopel adalah sensor suhu yang mengukur suhu melalui efek Seebeck, yaitu menghasilkan tegangan ketika dua logam berbeda disatukan di satu ujung dan terkena gradien suhu. Tegangan ini sebanding dengan perbedaan suhu antara kedua ujung termokopel. Termokopel banyak digunakan dalam aplikasi industri, ilmiah, dan komersial karena daya tahannya, rentang suhu yang luas, dan waktu respons yang cepat.
Cara Kerja Termokopel
- Dua Logam Berbeda: Termokopel terdiri dari dua kawat yang terbuat dari logam berbeda (misalnya, tembaga dan konstantan) yang disatukan di satu ujung, disebut sambungan pengukur (hot junction).
- Gradien Suhu: Ketika sambungan pengukur terkena panas, tegangan (gaya gerak listrik, EMF) dihasilkan karena perbedaan suhu antara sambungan panas dan sambungan referensi (cold junction).
- Pengukuran Tegangan: Tegangan diukur dan dikorelasikan dengan suhu menggunakan tabel referensi atau kurva kalibrasi.
Jenis-Jenis Termokopel
Termokopel diklasifikasikan berdasarkan jenis logam yang digunakan, yang menentukan rentang suhu, akurasi, dan aplikasinya. Jenis-jenis umum meliputi:
| Jenis | Logam yang Digunakan | Rentang Suhu | Aplikasi |
|---|---|---|---|
| Tipe K | Chromel (Ni-Cr) / Alumel (Ni-Al) | -200°C hingga 1260°C | Keperluan umum, banyak digunakan |
| Tipe J | Besi / Konstantan (Cu-Ni) | -40°C hingga 750°C | Industri, sistem lama |
| Tipe T | Tembaga / Konstantan (Cu-Ni) | -200°C hingga 350°C | Kriogenik, suhu rendah |
| Tipe E | Chromel (Ni-Cr) / Konstantan (Cu-Ni) | -200°C hingga 900°C | Output tinggi, suhu rendah |
| Tipe N | Nicrosil (Ni-Cr-Si) / Nisil (Ni-Si-Mg) | -200°C hingga 1300°C | Suhu tinggi, stabil |
| Tipe S | Platina-Rhodium (10% Rh) / Platina | 0°C hingga 1450°C | Suhu tinggi, presisi |
| Tipe R | Platina-Rhodium (13% Rh) / Platina | 0°C hingga 1450°C | Suhu tinggi, presisi |
| Tipe B | Platina-Rhodium (30% Rh) / Platina-Rhodium (6% Rh) | 0°C hingga 1700°C | Suhu sangat tinggi |
Kelebihan Termokopel
- Rentang Suhu Luas: Dapat mengukur dari suhu kriogenik hingga suhu sangat tinggi.
- Daya Tahan: Kuat dan cocok untuk lingkungan keras.
- Waktu Respons Cepat: Merespons perubahan suhu dengan cepat.
- Tidak Memerlukan Daya Eksternal: Menghasilkan tegangan sendiri.
- Hemat Biaya: Relatif murah dibandingkan sensor suhu lainnya.
Kekurangan Termokopel
- Akurasi Lebih Rendah: Dibandingkan dengan RTD (Resistance Temperature Detector) atau termistor.
- Output Non-Linear: Memerlukan kalibrasi atau linearisasi.
- Kompensasi Sambungan Referensi: Memerlukan kompensasi sambungan dingin untuk pengukuran yang akurat.
- Rentan terhadap Gangguan: Gangguan listrik dapat memengaruhi pembacaan.
Aplikasi Termokopel
- Proses industri (misalnya, tungku, kiln)
- Sistem HVAC
- Otomotif (misalnya, pemantauan suhu gas buang)
- Industri makanan (misalnya, pemantauan suhu dalam oven)
- Penelitian ilmiah
- Pembangkit listrik (misalnya, boiler, turbin)
Kompensasi Sambungan Dingin
Karena tegangan yang dihasilkan tergantung pada perbedaan suhu antara sambungan panas dan dingin, suhu sambungan dingin harus diketahui dan dikompensasi. Sistem termokopel modern menggunakan sirkuit elektronik atau perangkat lunak untuk secara otomatis mengkompensasi suhu sambungan dingin.
Perbandingan Termokopel dengan Sensor Suhu Lain
- RTD (Resistance Temperature Detector): Lebih akurat tetapi lebih lambat dan terbatas pada suhu yang lebih rendah.
- Termistor: Sangat sensitif tetapi terbatas pada rentang suhu sempit.
- Sensor Inframerah: Tanpa kontak tetapi kurang akurat untuk aplikasi tertentu.
Termokopel adalah pilihan serbaguna dan andal untuk banyak tugas pengukuran suhu, terutama dalam lingkungan bersuhu tinggi atau keras.