Termokopel atau penulisan bahasa Inggrisnya Thermocouple adalah komponen berupa sensor suhu yang dapat digunakan untuk mengukur temperatur dengan memanfaatkan efek thermo-electric yang dihasilkan dari dua jenis logam konduktor berbeda yang digabung pada ujungnya. Kurang lebih seperti itu pengertian thermocouple.
Efek Thermoelektrik yang diterapkan untuk membuat Termokopel ini pertama dicetuskan Tahun 1821 oleh seorang fisikawan Estonia bernama Thomas Johann Seebeck. Efek tersebut pun dinamakan Efek Seebeck, yaitu Perbedaan Tegangan listrik yang dihasilkan ketika dua logam konduktor diberi perbedaan panas secara gradient.
Termokopel ini cukup populer digunakan. Fungsi termokopel yang mendeteksi suhu membuatnya dibutuhkan di berbagai rangkaian ataupun peralatan listrik. Diantara kelebihan thermocouple yang membuatnya sangat diminati adalah kecepatan respon komponen ini terhadap perubahan suhu yang cukup tinggi dan juga memiliki rentang suhu operasional yang luas yaitu dari -200˚C hingga 2000˚C.
Banyak lagi kelebihan dari Thermokopel yang membuatnya begitu populer digunakan. Namun sebelum membahas kelebihannya, kami akan mulai dulu pembahasan tentang Thermocouple ini dari menjelaskan prinsip kerjanya.
Prinsip Kerja Thermocouple
Tak sulit untuk memahami prinsip kerja thermocouple, karena komponen ini bekerja dengan cukup sederhana. Seperti sudah disinggung di atas, termokopel terdiri dari dua kawat konduktor yang terbuat dari dua logam berbeda jenis yang digabungkan ujungnya.
Salah satu dari kedua logam konduktor tersebut akan berfungsi sebagai referensi dengan suhu konstan (tetap) sedangkan logam yang lainnya akan berfungsi sebagai logam konduktor yang mendeteksi suhu panas. Agar faham lebih baik prinsip cara kerja rangkaian thermocouple, kamu dapat melihat gambar konstruksi dari termokopel dibawah ini.
Bisa kamu lihat pada gambar di atas, ketika suhu di kedua persimpangan (Junction) sama, tidak akan ada beda potensial atau tegangan listrik yang mengalir di kedua persimpangan tersebut atau V1 = V2.
Namun, ketika persimpangan atau junction di V1 dihubungkan dengan objek ukur dan mendapatkan suhu panas, sehingga terjadi perbedaan suhu diantara dua persimpangan, maka akan muncul beda potensial alias tegangan listrik. Besar tegangan listrik tersebut sebanding dengan suhu panas yang diterima atau V1 – V2.
Baca juga sensor suhu lainnya: Pengertian RTD, Prinsip Kerja, Konfigurasi Dan Aplikasinya
Pada umumnya, tegangan Listrik yang muncul sekitar 1 µV – 70µV setiap derajat Celcius panas yang diterima. Nah, tegangan tersebutlah yang kemudian diolah untuk ditampilkan dalam bentuk hasil pengukuran yang kita mengerti. Konversi tegangan listrik ke suhu tersebut menggunakan tabel referensi yang telah ditetapkan. Berikut tabel referensi yang sering digunakan.
Jenis-Jenis Thermocouple
Tak hanya satu, termokopel tersedia dalam berbagai jenis bahan konduktor yang otomatis membuat rentang suhunya pun bervariasi. Perpaduan jenis-jenis logam konduktor yang berbeda, memang pada dasarnya akan menghasilkan rentang suhu operasional yang berbeda pula. Berikut ini adalah Jenis-jenis atau tipe Termokapel beserta bahan dan rentang suhunya.
| Jenis Thermocouple | Bahan Logam Konduktor Positif | Bahan Logam Konduktor Negatif | Rentang Suhu |
| Tipe E | Nickel-Chromium | Constantan | -200˚C – 900˚C |
| Tipe J | Iron (Besi) | Constantan | 0˚C – 750˚C |
| Tipe K | Nickel-Chromium | Nickel-Aluminium | -200˚C – 1250˚C |
| Tipe N | Nicrosil | Nisil | 0˚C – 1250˚C |
| Tipe T | Copper (Tembaga) | Constantan | -200˚C – 350˚C |
| Tipe U (kompensasi Tipe S dan Tipe R) | Copper (Tembaga) | Copper-Nickel | 0˚C – 1450˚C |
Aplikasi dan Fungsi Thermocouple
Termokopel digunakan di banyak aplikasi, mulai dari peralatan rumah tangga hingga proses industri seperti pembangkit tenaga listrik, monitor dan kontrol tungku pembakaran, pemrosesan makanan dan minuman, sensor otomotif, mesin pesawat terbang, roket, satelit, bahkan pada pesawat ruang angkasa.
Saat perlu sensor suhu yang dapat mengukur suhu tinggi, berukuran kecil, memiliki respon cepat, tahan dengan getaran tinggi atau shock, maka thermocouple bisa menjadi pilihan. Berikut beberapa fungsi thermocouple yang terletak pada beberapa aplikasi:
- Thermocouple digunakan di berbagai aplikasi dalam industri makanan dan minuman seperti kontrol oven, kontrol suhu dan ketel uap.
- Aplikasi thermocouple untuk proses manufaktur seperti pada proses ekstruksi yang memerlukan suhu dan tekanan tinggi.
- Untuk aplikasi bersuhu rendah, thermocouple tipe E, K, T dan N digunakan untuk mengukur suhu hingga -200 °C. Namun, pemilihan termokopel harus dipilih secara khusus agar akurasi nya bisa maksimal.
- Termokopel pada tungku pembakaran
- Fungsi thermocouple dalam proses pencairan logam dengan suhu yang amat tinggi. Karena itu, termokopel logam dasar bertipe K dan N dan Tipe R, S dan B platinum adalah pilihan tepat.
Kelebihan dan Kelemahan Thermocouple
Komponen sensor suhu sendiri tidak hanya thermocouple, ada beberapa komponen lain yang juga dapat digunakan untuk mendeteksi atau mengukur suhu. Namun, Thermocouple adalah salah satu yang paling sering digunakan di dunia elektronika, namun bukan berarti komponen ini tidak memiliki kekurangan.
Berikut adalah beberapa kelebihan dan kekurangan dari komponen termokopel:
Kelebihan Termokopel
- Dibekali layar yang tidak mudah keruh dan skala yang jelas sehingga nilai suhu pada komponen ini mudah dibaca
- Self powered
- Range pengukuran yang luas, yaitu -200˚C hingga 2000˚C
- Respon terhadap perubahan suhu yang cepat
- Masih bekerja baik di jarak pengukuran kurang dari 1 cm
- Awet, tidak mudah rusak
- Tingkat repeatability yang cukup baik
Kekurangan Termokopel
- Memerlukan kalibrasi yang terbilang cukup sulit
- Sensitivitas yang tidak terlalu tinggi, umumnya 50 μV/°C (28 μV/°F) atau lebih rendah
- Membutuhkan semacam acuan temperatur, umumnya temperature air es 0°C (32°F). Beberapa Thermocouple model terbaru mengacu pada acuan yang dibuat secara elektris.
- Memiliki akurasi yang tidak cukup tinggi, yaitu pada 0.5 °C (0.9°F)
- Kurang stabil
- Hanya dapat digunakan untuk mengukur perbedaan suhu
- Hubungan temperature dan tegangan tidak sepenuhnya linear
Demikianlah penjelasan kami tentang salah satu sensor suhu yang sering digunakan, yaitu Thermocouple. Walau memiliki beberapa kekurangan, komponen ini juga punya banyak kelebihan yang menyebabkannya sering digunakan oleh banyak orang.
