Pengertian dan Penjelasan tentang Termokopel (Thermocouple)

Termokopel merupakan alat ukur yang digunakan untuk mendeteksi atau mengukur suhu melalui dua jenis logam konduktor berbeda yang pada bagian ujungnya digabungkan sehingga menimbulkan efek “thermo-electric” agar bisa dimanfaatkan untuk mendeteksi terjadinya perubahan suhu pada sebuah perangkat elektronik. Logam akan didesain menyatu pada kedua ujungnya (junction) agar bisa beroperasi. Selanjutnya, ketika tegangan listrik merambat melalui kawat logam, maka alat pun akan mendeteksi jika terjadi peristiwa penyerapan atau pun pelepasan panas. 

 

Termokopel sering digunakan dalam berbagai rangkaian atau pun peralatan listrik dan elektronika yang berkaitan dengan suhu. Ada beberapa kelebihan yang dimiliki oleh termokopel sehingga membuatnya menjadi populer, yaitu respon yang cepat terhadap perubahan suhu dan rentang suhu operasionalnya luas dengan kisaran antara -200°C hingga 2000°C. Selain kedua kelebihan di atas, termokopel juga tahan terhadap goncangan atau getaran dan mudah digunakan. 

 

Sejarah Termokopel

 

Pada tahun 1821, efek thermo-electric ditemukan oleh seorang fisikawan yang berasal dari negara Jerman bernama Thomas Johann Seebeck. Di dalam penelitian tersebut Thomas menggabungkan dua buah logam yang berbeda, yaitu besi dan tembaga dalam sebuah rangkaian. Selain itu, Thomas juga meletakkan jarum kompas pada alat tersebut. Pada saat rangkaian dipanaskan, maka jarum kompas akan mengalami proses gerak. Hal ini dikarenakan adanya aliran listrik pada logam. Kemudian memicu terjadinya reaksi medan magnet dan menimbulkan reaksi pada jarum penunjuk. Perbedaan tegangan listrik diantara dua persimpangan disebut dengan efek “Seebeck”. 

 

Baca juga : Sensor Suhu : Pengertian dan Jenis – jenisnya 

 

Berdasarkan temuan tersebut, maka menginspirasi Jean Charles Peltier untuk menciptakan alat ukur suhu dengan memanfaatkan dua jenis logam yang berbeda. Dasar teori inilah yang kemudian menjadi cikal bakal pengembangan alat yang bernama termokopel. Termokopel yaitu alat yang menggunakan teknologi thermo-electric untuk bisa mendeteksi perubahan suhu pada suatu benda atau pun perangkat elektronik. 

 

Fungsi Termokopel

 

Pada umumnya, termokopel berfungsi sebagai alat ukur untuk mendeteksi suhu. Jadi dengan memanfaatkan dua komponen logam penyusunnya tersebut, termokopel akan mendeteksi jika terjadi perubahan suhu pada sebuah alat elektronik. Termokopel sering digunakan untuk berbagai keperluan seperti digunakan pada sensor otomotif, kulkas, mesin cuci, rice cooker, sensor pada pesawat terbang dan lain sebagainya. 

 

Cara Kerja Termokopel

 

Cara kerja termokopel cukup mudah dan sederhana. Pada dasarnya, termokopel terdiri dari dua kawat logam yang berbeda dan ujungnya digabungkan. Dua kawat logam tersebut yang akan berfungsi untuk mendeteksi dan mengukur ketika terjadi penyerapan dan pelepasan panas pada suatu benda nantinya. Satu logam berfungsi untuk mengukur suhu konstan dan satunya lagi berfungsi untuk mendeteksi adanya suhu panas. 

 

 

 

Jika ujung kawat yang dililitkan memiliki suhu yang sama, maka arus listrik yang melewati dua persimpangan tersebut akan berada pada titik nol atau netral. Namun, jika pada ujung kawat tersebut dialiri dengan suhu panas atau dihubungkan pada perangkat elektronik, maka perubahan suhu akan terjadi dan akan terdeteksi pada perangkat. 

 

Jenis – jenis Termokopel

 

1. Termokopel Tipe K

 

Termokopel tipe K terbuat dari Nickel-aluminium dan Nikel-chromium. Ni-al dan Ni-cr dianggap sangat sesuai dijadikan sebagai alat untuk mengukur suhu karena memiliki sifat positif dan negatif. Untuk pengukur suhu ini, kita akan menemukan dua buah kabel probe. Probe positif merupakan kabel berwarna kuning dan probe negatif dengan kabel warna merah. Termokopel tipe K memiliki rentang suhu pengukuran mulai dari -200°C hingga 1250°C. Untuk pengaplikasiannya, alat tersebut sering digunakan untuk ruang bahan bakar, reformer, boiler dan lain sebagainya. 

 

2. Termokopel Tipe J

 

Termokopel tipe J merupakan pengukur suhu yang terbuat dari besi dan constantan. Termokopel ini memiliki rentang suhu ukur yang terbatas, yaitu hanya sekitar -40°C hingga 750°C saja.

 

3. Termokopel Tipe E

 

Termokopel tipe E bagian negatifnya terbuat dari constantan, sedangkan bagian positifnya yaitu Nickel-chromium. Alat ukur ini memiliki rentang suhu ukur yang cukup luas, yaitu mulai dari -200°C hingga 900°C. 

 

4. Termokopel Tipe N

 

Bagian negatif pada termokopel tipe N ini terbuat dari bahan nisil. Sedangkan bagian positifnya yaitu Nicrosil. Termokopel tipe ini memiliki rentang suhu mulai dari 0°C hingga 1250°C.

 

5. Termokopel Tipe U

 

Bagian positif pada termokopel tipe U yaitu Cooper atau tembaga. Sedangkan bagian negatifnya terbuat dari Cooper Nickel. Termokopel tipe ini memiliki rentang suhu yang cukup rendah, yaitu mulai dari -200°C hingga 350°C. 

 

6. Termokopel Tipe T

 

Termokopel tipe T terbuat dari bahan tembaga dan constantan. Alat ukur ini memiliki rentang suhu yang terbilang cukup luas, yaitu bisa mengukur suhu dari 0°C hingga 1450°C. 

 

Karakteristik Termokopel

 

Jika dibandingkan dengan alat ukur lainnya, termokopel memiliki karakteristik atau ciri khas tersendiri. Adapun karakteristik dari alat ukur tersebut antara lain :

 

• Termokopel terdiri dari dua konduktor yang berfungsi sebagai sensor suhu.

 

• Kedua logam yang digunakan untuk konduktor terbuat dari dua material yang berbeda.

 

• Pada termokopel, satu logam digunakan untuk mengukur suhu konstan dan satunya lagi digunakan untuk mendeteksi suhu panas.

 

• Tegangan yang dihasilkan oleh alat tersebut memiliki nilai yang berbeda, tergantung alat elektronik yang digunakan. 

 

• Rentang suhu pengukuran pada termokopel berkisar -200°C hingga 1450°C. 

 

Kelebihan Termokopel

 

• Alat ukur yang murah dengan hasil yang akurat.

 

• Memiliki tingkat repeatability yang cukup tinggi.

 

• Memiliki skala jelas.

 

• Hasil pengukurannya mudah untuk dibaca.

 

• Jika terjadi perubahan suhu responnya cepat.

 

• Memiliki akurasi yang tepat.

 

• Memiliki range pengukuran yang luas yaitu mulai dari -200°C hingga 1450°C. 

 

• Termokopel tidak mudah rusak.

 

• Bisa bekerja dengan baik pada jarak < 1 cm.

 

• Self powered.

 

Kekurangan Termokopel

 

• Untuk bisa digunakan, termokopel memerlukan peralatan tambahan dan harga peralatan tambahan tersebut cukup mahal. 

 

• Alat ukur tersebut susah dikalibrasi.

 

• Ketika melakukan pengukuran awal, termokopel memerlukan acuan suhu terlebih dahulu.

 

• Memiliki tingkat sensitivitas yang rendah. 

 

• Alat ukur tersebut kurang stabil.

 

• Termokopel hanya bisa digunakan untuk mengukur suhu saja.

 

• Akurasinya tidak terlalu tinggi, yaitu hanya sekitar 0,5°C saja.