TERMOKOPEL SEBAGAI SENSOR PENGUKUR SUHU

                        Pada tahun 1822, Seebeck melakukan percobaan dengan menghubungkan plat bismut diantara kawat-kawat tembaga. Hubungan tersebut diberi suhu yang berbeda. Ternyata pada rangkaian tersebut akan mucul arus listrik. Muculnya arus listrik mengindikasikan adanya beda potensial antara ujung-ujung kedua sambungan. Dari percobaan Seebeck tersebut dapat diambil kesimpulan bahwa adanya perbedaan suhu antara kedua sambungan logam tersebut akan menyebabkan munculnya gaya gerak listrik antara ujung-ujung sambungan. Gaya gerak listrik yang muncul ini disebut dengan gaya listrik termo dan sumbernya disebut termokopel. Termokopel merupakan sambungan (junction) dua jenis logam atau campuran yang salah satu sambungan logam tadi diberi perlakuan suhu yang berbeda dengan sambungan lainnya. 

                      Sambungan logam pada termokopel terdiri dari dua sambungan, yaitu : 

• Reference junction ( cold junction ), merupakan sambungan acuan yang suhunya dijaga konstan dan   biasanya diberi suhu yang dingin.

 • Measuring junction ( hot junction ), merupakan sambungan yang dipakai untuk mengukur suhu. 

                    Pada dunia elektronika, termokopel adalah sensor suhu yang banyak digunakan untuk mengubah perbedaan suhu dalam benda menjadi perubahan tegangan listrik (voltase). Termokopel yang sederhana dapat dipasang, dan memiliki jenis konektor standar yang sama, serta dapat mengukur temperatur dalam jangkauan suhu yang cukup besar dengan batas kesalahan pengukuran kurang dari 1 °C. Pada banyak aplikasi, salah satu sambungan (sambungan yang dingin) dijaga sebagai temperatur referensi, sedang yang lain dihubungkan pada objek pengukuran. contoh, pada gambar di atas, hubungan dingin akan ditempatkan pada tembaga pada papan sirkuit. Sensor suhu yang lain akan mengukur suhu pada titik ini, sehingga suhu pada ujung benda yang diperiksa dapat dihitung. Termokopel dapat dihubungkan secara seri satu sama lain untuk membuat termopile, dimana tiap sambungan yang panas diarahkan ke suhu yang lebih tinggi dan semua sambungan dingin ke suhu yang lebih rendah. Dengan begitu, tegangan pada setiap termokopel menjadi naik, yang memungkinkan untuk digunakan pada tegangan yang lebih tinggi.

                     Dengan adanya suhu tetapan pada sambungan dingin, yang berguna untuk pengukuran di laboratorium, secara sederhana termokopel tidak mudah dipakai untuk kebanyakan indikasi sambungan lansung dan instrumen kontrol. Mereka menambahkan sambungan dingin tiruan ke sirkuit mereka yaitu peralatan lain yang sensitif terhadap suhu (seperti termistor atau dioda) untuk mengukur suhu sambungan input pada peralatan, dengan tujuan khusus untuk mengurangi gradiasi suhu di antara ujung-ujungnya. Di sini, tegangan yang berasal dari hubungan dingin yang diketahui dapat disimulasikan, dan koreksi yang baik dapat diaplikasikan. Hal ini dikenal dengan kompensasi hubungan dingin. Biasanya termokopel dihubungkan dengan alat indikasi oleh kawat yang disebut kabel ekstensi atau kompensasi. Tujuannya sudah jelas. Kabel ekstensi menggunakan kawat-kawat dengan jumlah yang sama dengan kondoktur yang dipakai pada Termokopel itu sendiri. Kabel-kabel ini lebih murah daripada kabel termokopel, walaupun tidak terlalu murah, dan biasanya diproduksi pada bentuk yang tepat untuk pengangkutan jarak jauh - umumnya sebagai kawat tertutup fleksibel atau kabel multi inti. Kabel-kabel ini biasanya memiliki spesifikasi untuk rentang suhu yang lebih besar dari kabel termokopel. Kabel ini direkomendasikan untuk keakuratan tinggi. Kabel kompensasi pada sisi lain, kurang presisi, tetapi murah. Mereka memakai perbedaan kecil, biasanya campuran material konduktor yang murah yang memiliki koefisien termoelektrik yang sama dengan termokopel (bekerja pada rentang suhu terbatas), dengan hasil yang tidak seakurat kabel ekstensi. Kombinasi ini menghasilkan output yang mirip dengan termokopel, tetapi operasi rentang suhu pada kabel kompensasi dibatasi untuk menjaga agar kesalahan yang diperoleh kecil. Kabel ekstensi atau kompensasi harus dipilih sesuai kebutuhan termokopel. Pemilihan ini menghasilkan tegangan yang proporsional terhadap beda suhu antara sambungan panas dan dingin, dan kutub harus dihubungkan dengan benar sehingga tegangan tambahan ditambahkan pada tegangan termokopel, menggantikan perbedaan suhu antara sambungan panas dan dingin. 

  Tersedia beberapa jenis termokopel, tergantung aplikasi penggunaannya

·         Tipe K (Chromel (Ni-Cr alloy) / Alumel (Ni-Al alloy))

Termokopel untuk tujuan umum. Lebih murah. Tersedia untuk rentang suhu −200 °C hingga +1200 °C.

·         Tipe E (Chromel / Constantan (Cu-Ni alloy))

Tipe E memiliki output yang besar (68 µV/°C) membuatnya cocok digunakan pada temperatur rendah. Properti lainnya tipe E adalah tipe non magnetik.

·         Tipe J (Iron / Constantan)

Rentangnya terbatas (−40 hingga +750 °C) membuatnya kurang populer dibanding tipe K Tipe J memiliki sensitivitas sekitar ~52 µV/°C

·         Tipe N (Nicrosil (Ni-Cr-Si alloy) / Nisil (Ni-Si alloy))

Stabil dan tahanan yang tinggi terhadap oksidasi membuat tipe N cocok untuk pengukuran suhu yang tinggi tanpa platinum. Dapat mengukur suhu di atas 1200 °C. Sensitifitasnya sekitar 39 µV/°C pada 900 °C, sedikit di bawah tipe K. Tipe N merupakan perbaikan tipe K

Termokopel tipe B, R, dan S adalah termokopel logam mulia yang memiliki karakteristik yang hampir sama. Mereka adalah termokopel yang paling stabil, tetapi karena sensitifitasnya rendah (sekitar 10 µV/°C) mereka biasanya hanya digunakan untuk mengukur temperatur tinggi (>300 °C).

·         Type B (Platinum-Rhodium/Pt-Rh)

Cocok mengukur suhu di atas 1800 °C. Tipe B memberi output yang sama pada suhu 0 °C hingga 42 °C sehingga tidak dapat dipakai di bawah suhu 50 °C.

·         Type R (Platinum /Platinum with 7% Rhodium)

Cocok mengukur suhu di atas 1600 °C. sensitivitas rendah (10 µV/°C) dan biaya tinggi membuat mereka tidak cocok dipakai untuk tujuan umum.

·         Type S (Platinum /Platinum with 10% Rhodium)

Cocok mengukur suhu di atas 1600 °C. sensitivitas rendah (10 µV/°C) dan biaya tinggi membuat mereka tidak cocok dipakai untuk tujuan umum. Karena stabilitasnya yang tinggi Tipe S digunakan untuk standar pengukuran titik leleh emas (1064.43 °C).

·         Type T (Copper / Constantan)

Cocok untuk pengukuran antara −200 to 350 °C. Konduktor positif terbuat dari tembaga, dan yang negatif terbuat dari constantan. Sering dipakai sebagai alat pengukur alternatif sejak penelitian kawat tembaga. Type T memiliki sensitifitas ~43 µV/°C

Karakteristik Thermocouple

 Karakteristik serbaguna termokopel dikombinasikan dengan sifat mereka yang relatif murah membuat mereka ideal untuk digunakan dalam aplikasi industri, terutama pada suhu ekstrim di mana menggunakan peralatan yang lebih sensitif dapat menyebabkan merusak sensor yang lebih kompleks dan berharga. Sebuah platinum rhodium termokopel, misalnya, memiliki kapasitas untuk mengambil pembacaan jangka pendek dalam suhu -58 derajat mulai dari Fahrenheitto 3092 derajat Fahrenheit, membuat ini bahkan alat praktis untuk mengukur suhu logam cair untuk keperluan analisis metalurgi. Bahkan termokopel dibangun dari bahan eksotis kurang memiliki kemampuan untuk mengambil bacaan akurat dalam lingkungan suhu yang lebih umum.

Konstruksi Bahan    
Bahan yang digunakan dalam pembangunan setiap elemen termal adalah sangat penting dengan akurasi dan daya tahan dari probe sensor termokopel. Bahan juga harus ditambah berpasangan dengan daya tahan yang sama, karena jika elemen termal memiliki titik leleh sangat berbeda poin kegunaan keseluruhan probe berkurang. Elemen termal tidak perlu menjadi unsur murni; mereka sering dibangun dari bahan paduan, seperti tembaga kelas umum dan tembaga nikel paduan gaya probe yang digunakan dalam eksperimen panas rendah. Bahan elemen termal 'juga memainkan peran dalam apa yang rentang temperatur dapat dibaca secara akurat, misalnya, platinum rhodium termokopel tidak terlalu efektif untuk mengukur suhu di bawah nol, sedangkan tembaga yang rendah hati dan tembaga nikel paduan termokopel melakukan mengagumkan dalam peran ini dan mampu secara akurat mengukur suhu rendah ketika dalam konfigurasi penyelidikan yang cocok.

Kalibrasi dan Mempertahankan sebuah Thermocouple 
    Kalibrasi termokopel Hanya membutuhkan pengguna mengambil serangkaian pembacaan yang membentuk dasar untuk suhu bahan yang dikenal menggunakan perangkat pengukuran sekunder seperti termometer kaca. Setelah pengukuran sekunder telah diambil, membandingkan hasil pembacaan terhadap bahwa Anda yang sebenarnya termokopel. Menggunakan data, Anda kemudian dapat mengubah persamaan aljabar Anda untuk melawan setiap perbedaan yang disebabkan oleh kerusakan probe sampai titik tertentu. Sayangnya, semua probe akhirnya menurunkan dalam hal akurasi sebagai isolasi dan setiap kawat setiap elemen termal menurunkan. Sebuah termokopel jelas terdegradasi seluruhnya harus diganti untuk mempertahankan hasil yang akurat.

Tabel komposisi dan kisaran suhu pengukuran

Tipe	Bahan	Kisaran Normal
J T K E S R	Iron-konstantan Copper-kostantan Chromel-alumel Chromel-konstantan 90% platinum+10% rhodium-platinum 87% platinum + 13% rhodium - platinum	-190 – 760 oC -200 – 371 oC -190 – 1260 oC -100 – 1260 oC 0 -1482 oC 0 -1482 oC

Termokopel Type K                          

Kategori                      : Peralatan Uji
Kabel Isolasi               : Poli-Vinyl Chloride (PVC)
Panjang Kabel             : 48,000 "(1219.20mm)
Penggunaan                 : Air, Gas
Tips - Air Jenis            : Dikurung
Plug                             :Warna Kuning
Plug Tipe                     :Sub-Mini (Plug Termokopel)
Probe Panjang             :8,450 "(214.63mm)
Probe Bahan                :Stainless Steel
Probe Rentang Suhu   :-320 ° F ~ 1500 (-196 ~ 815 ° C)
RoHS Status               :RoHS Compliant
Nama Lain                  :6374

         Umumnya, termokopel digunakan untuk mengukur temperatur berdasarkan perubahan temperatur menjadi sinyal listrik. Bila antara titik referensi dan titik ukur terdapat perbedaan temperatur, maka akan timbul GGL yang menyebabkan adanya arus pada rangkaian. Bila titik referensi ditutup dengan cara menghubungkannya dengan sebuah alat pencatat maka penunjukan alat ukur akan sebanding dengan selisih temperatur antara ujung panas (titik ukur) dan ujung dingin (titik referensi).

Kelebihan dan Kelemahan

Kelemahan:           Termokopel tidak dapat mengukur suhu awal dari suatu termometer pada suhu awal dari suatu termometer pada umumnya karena alat ini tidak dapat dikalibrasi. Sehinnga ketika termokopel pada posisi ON, langsung muncul suhu ruangan.

Kelebihan :            Termokopel paling cocok digunakan untuk mampu mengukur suhu yang sangat tinggi dan juga suhu rendah dari -200 hingga 1800⁰C.

Semoga bermanfaat untuk semua, instrumentasi memang penting bagi bidang kelautan. ayo tingkatkan instrumentasi kelautan.....

Salam anak Laut,

Juli setiawan