Pengertian dan cara kerja Termokopel Thermocouple

Pengertian Termokopel (Thermocouple)

Termokopel adalah sensor panas dan kontrol suhu yang digunakan untuk mengukur suhu dalam berbagai aplikasi industri, komersial, dan perumahan.

Termokopel, sering disebut probe suhu atau sensor suhu , terdiri dari dua bahan logam berbeda yang dihubungkan pada dua titik.

Rakitan sensor termokopel adalah jenis bisnis manufaktur sensor suhu yang digunakan dalam mesin, proses, peralatan pemanas, dan peralatan elektronik mereka. Dengan perangkat ini, teknisi memeriksa suhu aplikasi sebelum, selama, dan setelah proses.

Selain itu, sekelompok besar fisikawan mengklaim bahwa mereka dapat menggunakan jenis sensor suhu ini untuk mengatur dan mengukur suhu dan gradien suhu juga.

Termokopel digunakan dalam teknik mesin, kedirgantaraan, penerbangan, otomotif, HVAC, pencucian komersial dan industri, pembangkit listrik, minyak dan gas, farmasi, peralatan listrik dan rumah, dan pemrosesan makanan komersial.

Termokopel menawarkan pilihan aplikasi yang unik dan luas yang tidak selalu ditawarkan oleh jenis sensor suhu lainnya.

Beberapa aplikasi yang paling umum di mana sistem ini dipasang termasuk kompor gas otomatis (untuk api pilot), peralatan pemanas ( pemanas air ), kendaraan, kompor induksi, AC ,pesawat ruang angkasa dan pesawat, sistem katup gas, kapal selam, dan kontrol aliran -Produk-produk terkait.

Untuk keperluan industri, rakitan termokopel suhu tinggi dapat digunakan di kiln, oven , mesin ekstrusi plastik, ruang tekanan , tangki air, penukar panas, pencuci suku cadang, dan banyak prosesor lainnya. Akhirnya, termostat dan sakelar suhu perumahan dan komersial juga biasa menggunakan termokopel.

Sejarah Termokopel (Thermocouple)

Termokopel ditemukan setelah Thomas Seebeck menemukan "efek Seebeck" pada tahun 1821. Dia belajar bahwa ketika Anda menempatkan dua jenis logam yang berbeda bersama-sama di kedua ujungnya dan menerapkan panas di mana mereka bertemu, arus listrik kecil akan mengalir melalui sirkuit.

Kira-kira delapan tahun kemudian, seorang fisikawan Italia bernama Leopoldo Nobili berkolaborasi dengan fisikawan Italia lainnya, Macedonio Melloni, untuk membuat baterai termoelektrik.

Mereka menyebutnya baterai thermo-multiplication (juga dikenal sebagai thermo-multiplier). Termokopel modern akhirnya datang dari penemuan ini. Untuk alasan itu, beberapa orang memuji Nobili sebagai bapak termokopel.

Yang lain menawarkan gelar "bapak termokopel" kepada pria lain: Henry Le Chatelier. Chatelier bekerja pada thermocoupling di akhir 1800-an. Dia adalah orang pertama yang membangun termokopel rhodium-platinum dan kawat platinum. Pada saat yang sama, insinyur dan ahli kimia Amerika di Amerika Serikat juga bereksperimen dengan bahan termokopel.

Produsen mulai memproduksi termokopel pada awal 1900-an. Hari ini, mereka terus memproduksi lebih banyak termokopel daripada sebelumnya, karena teknologi dunia modern telah membuatnya semakin relevan.

Desain dan Kustomisasi termokopel (Thermocouple)

Instrumen termokopel memiliki konstruksi dasar yang terdiri dari dua kabel logam berpasangan yang dihubungkan di dasar dengan manik di ujungnya.

Termokopel bekerja sesuai dengan prinsip efek termoelektrik Seebeck. Ini menyatakan bahwa tegangan termoelektrik selalu dibuat antara dua logam yang berbeda dan tegangan ini berubah sebanding dengan perubahan suhu eksterior.

Menurut teori ini, jika dua sambungan memiliki suhu yang berbeda, maka arus listrik akan mengalir dengan lancar dalam rangkaian tertutup dari logam yang berbeda.

Ketika kedua persimpangan memiliki suhu yang sama, aliran arus akan ditolak dan tidak akan ada arus di sirkuit termokopel. Karena variasi suhu, tegangan yang dihasilkan oleh mekanisme akan berbeda.

Anda dapat menghubungkan konduktor termo dengan kabel tembaga atau dengan membuat terminal. Dengan cara ini, Anda dapat menghasilkan tegangan termal. Kedua terminal atau koneksi ini harus umum secara termal. Seperti namanya, ada dua kabel yang terbuat dari logam yang berbeda.

Kaki-kaki kabel logam dilas menjadi satu pada salah satu ujungnya. Ini dilakukan untuk membuat persimpangan. Persimpangan adalah di mana suhu termal menghasilkan. Perubahan suhu diterjemahkan menjadi tegangan, yang digunakan untuk mengukur suhu.

Pabrikan biasanya membuat sambungan suhu rendah melalui penyolderan atau pematrian . Untuk sambungan bersuhu tinggi, sambungan tersebut sering kali terlihat dilas atau dikerutkan menggunakan bahan yang tahan lama. Kedua persimpangan memiliki muatan negatif atau positif.

Persimpangan pertama diberi label sebagai persimpangan dingin atau persimpangan referensi. Persimpangan kedua harus diubah atau dibuat sebagai titik sambungan. Titik koneksi ini akan memiliki suhu terminal, yang dapat Anda ukur dan atur sesuai dengan preferensi Anda.

Titik koneksi juga memungkinkan Anda untuk mengetahui suhu di persimpangan. Insinyur menggunakan formula khusus untuk memeriksa suhu terminal atau persimpangan.

Selain itu, sebagian besar rakitan termokopel dilapisi atau ditutupi dengan selungkup pelindung dan isolator. Kandang ini biasanya terbuat dari logam yang kuat seperti stainless steel .

Ada tiga kemungkinan jenis sambungan termokopel: dibumikan, tidak ditanahkan, dan terbuka. Dalam termokopel terbuka, ujungnya menonjol keluar di luar selubung, memaparkannya langsung ke lingkungan sekitarnya.

Ini memastikan respons yang cepat terhadap setiap perubahan suhu dan memberikan pembacaan suhu, tetapi jenis pembacaan ini terbatas pada situasi non-korosif dan non-bertekanan.

Tergantung pada kisaran suhu yang diperlukan dan lingkungan yang diinginkan, termokopel dapat dibuat dengan berbagai kombinasi logam dan kalibrasi.

Untuk menjadi bahan termokopel yang dapat diterima, logam harus memiliki nilai pertukaran yang sesuai untuk mendukung persyaratan produksi massal pabrik.

Contoh logam thermocoupling termasuk paduan nikel seperti chromel-constantan, paduan tungsten/renium, paduan platinum/rhodium, emas-platinum, dan platinum-platinum.

Saat merancang dan menyesuaikan termokopel, produsen tidak hanya memikirkan komposisi material tetapi juga diameternya. Diameter kawat termokopel biasanya digunakan untuk menentukan kisaran suhu di mana termokopel bekerja, meskipun kalibrasi termokopel juga dapat menentukan kisaran penuh

 Misalnya, termokopel dengan kawat yang sangat tipis tidak akan memiliki kapasitas rentang suhu seluas termokopel dengan kawat yang lebih tebal.

Penggunaan Termokopel (Thermocouple)

Untuk menggunakan termokopel, Anda harus melakukan pembacaan pada titik sambungan. Jika termokopel Anda adalah bagian dari sistem pengukuran atau akuisisi data yang lebih besar, Anda akan dibantu oleh sifatnya yang terkomputerisasi dan/atau otomatis.

Ini akan mengumpulkan informasi dari satu atau lebih input sinyal atau sumber sensor dan mengubah info ini menjadi bentuk digital untuk analisis lebih lanjut.

Cara Menonaktifkan Termokopel (Thermocouple)

Laboratorium dasar dan aplikasi industri menggunakan mekanisme termokopel dengan satu sambungan pengukur. Kadang-kadang, suhu terminal bisa menjadi tidak stabil.

Dalam keadaan seperti itu, penting bagi Anda untuk membatalkan atau menghentikan mekanisme termokopel. Prosedur untuk menonaktifkan termokopel adalah sebagai berikut:

1. Ambil pembacaan suhu terminal yang tepat.
2. Cari dan posisikan attachment yang dikontrol secara termal.
3. Gunakan kawat termokopel untuk menghentikan atau mengontrol suhu.

Cara kerja Termokopel (Thermocouple)

Termokopel cukup mudah dan sederhana. Pada dasarnya Termokopel hanya terdiri dari dua kawat logam konduktor yang berbeda jenis dan digabungkan ujungnya.

Satu jenis logam konduktor yang terdapat pada Termokopel akan berfungsi sebagai referensi dengan suhu konstan (tetap) sedangkan yang satunya lagi sebagai logam konduktor yang mendeteksi suhu panas

www.kliklistrik.my.id

ketika kedua persimpangan atau Junction memiliki suhu yang sama, maka beda potensial atau tegangan listrik yang melalui dua persimpangan tersebut adalah “NOL” atau V1 = V2.

Akan tetapi, ketika persimpangan yang terhubung dalam rangkaian diberikan suhu panas atau dihubungkan ke obyek pengukuran, maka akan terjadi perbedaan suhu diantara dua persimpangan tersebut yang kemudian menghasilkan tegangan listrik yang nilainya sebanding dengan suhu panas yang diterimanya atau V1 – V2.

Tegangan Listrik yang ditimbulkan ini pada umumnya sekitar 1 µV – 70µV pada tiap derajat Celcius. Tegangan tersebut kemudian dikonversikan sesuai dengan Tabel referensi yang telah ditetapkan sehingga menghasilkan pengukuran yang dapat dimengerti oleh kit

Keuntungan Menggunakan Termokopel (Thermocouple)

Meskipun ada alternatif untuk termokopel, termokopel adalah alat pengukur suhu paling populer karena biayanya yang rendah, konstruksinya yang sederhana, dan kemudahan pemasangannya.

Kebanyakan termokopel memiliki rentang suhu yang lebar, pengulangan yang baik, dan waktu respons yang singkat. RTD (alternatif untuk termokopel) cenderung mengukur dengan akurasi yang lebih ketat daripada termokopel, tetapi mereka tidak memiliki kapasitas panas yang hampir setinggi dan lebih mahal.

Keuntungan lain dari termokopel termasuk kemampuan pengukuran suhu yang beragam, kecepatannya, desain probe cerdasnya, dan presisinya.

Pengukuran suhu Thermocouple

Pabrikan membuat berbagai macam termokopel, yang semuanya mampu mengukur rentang suhu yang berbeda. Misalnya, beberapa sensor dapat membaca lebih dari 2.000 derajat, sementara banyak yang digunakan untuk rentang suhu 50 hingga 500 derajat.

Beberapa produsen rakitan termokopel juga memiliki sensor yang cocok untuk evaluasi rentang suhu tertentu (seperti 0 hingga 100 derajat).

Manajemen waktu yang tepat sangat penting untuk bisnis. Penundaan produksi bisa mahal. Banyak produsen termokopel telah datang dengan versi modern dari probe termokopel, yang dengannya para insinyur dapat melakukan pengukuran suhu dengan segera.

Mengambil pembacaan suhu waktu nyata dapat dilakukan dengan rakitan termokopel zaman baru ini. Kecepatan sistem termokopel berhubungan langsung dengan ukuran sensor atau probenya. Semakin panjang ukurannya, semakin banyak waktu yang dibutuhkan untuk memberikan sinyal keluaran.

Desain Probe Thermocouple

Termokopel canggih dibangun di atas desain cerdas yang terdiri dari dua sambungan terhubung yang ditempatkan secara strategis. Sambungan ini terbuat dari logam yang berbeda, yang dipilih berdasarkan jenis aplikasi.

Termokopel generasi sekarang lebih maju daripada jenis sensor suhu lainnya. Garis besar beberapa sistem termokopel menggunakan dua kabel pengukur halus (dari logam yang berbeda).

Kabel kecil dan tipis biasanya digunakan pada probe kecil, sedangkan kabel datar ideal untuk sistem termokopel yang digunakan pada permukaan aplikasi. Kabel tebal dan berat dipilih untuk aplikasi di lingkungan suhu ekstrem.

presisi Thermocouple

Termokopel memungkinkan Anda mendapatkan pembacaan suhu yang tepat. Sampai dekade terakhir, tidak mungkin bagi para insinyur untuk memiliki pengukuran suhu yang akurat. Penggunaan kawat termokopel kelas khusus dan sensor pintar dalam rakitan termokopel telah memungkinkan hal ini.

Aksesoris Termokopel (Thermocouple)

Aksesori yang mungkin Anda pertimbangkan untuk membeli termokopel Anda termasuk termokopel, kabel termokopel, blok isotermal, konektor termokopel, dan pemancar suhu. 

Termowelldan kabel termokopel (dikenal dalam pengaturan tertentu sebagai kabel ekstensi) adalah aksesori termokopel yang digunakan untuk mengisolasi perangkat dari sumber panas yang merusak dan untuk memperluas jangkauannya.

Blok isotermal adalah penutup khusus yang ditempatkan di dalam selungkup.Mereka memastikan bahwa persimpangan yang seharusnya memiliki suhu berbeda tetap pada suhu yang sesuai.

Konektor termokopel adalah alternatif yang lebih cepat dan lebih efisien untuk pemutusan tradisional. Pemancar suhu membantu membuat penggunaan rakitan termokopel paling efisien; itu melepaskan sinyal yang tepat ke instrumen penginderaan jauh melalui kabel tembaga dengan panjang yang sesuai.

Merawat Termokopel

Meskipun perangkat ini cerdas dan tahan lama, beberapa faktor dapat mempengaruhi stabilitas, keandalan, dan daya tahan instrumen termokopel,Hati-hati dengan jebakan ini saat merawat termokopel Anda:

Korosi dan Kontaminasi

Kontaminasi mempengaruhi keakuratan termokopel. Itu bisa berasal dari benda asing, seperti polutan, atau korosi dan oksidasi. Polutan benda asing pada permukaan sensor dapat menyebabkannya salah membaca suhu.

Polutan bereaksi dengan kabel paduan logam dan mengubahnya menjadi sesuatu yang lain. Ini dapat mempengaruhi akurasi dan stabilitas rakitan termokopel. Kontaminasi dapat merusak mekanisme termokopel yang tidak dapat diperbaiki. Untuk menghentikan hal ini terjadi, Anda perlu mengawasi sistem Anda.

Efek Pembusukan Hijau

Ketika rakitan Tipe K digunakan hingga batas ekstrem, kemungkinan menghasilkan tegangan termoelektrik meningkat. Jika rakitan mengalami suhu yang terlalu ekstrem, bagian kromiumnya akan teroksidasi dan berubah bentuk.

Ikatan termokopel hancur sebagai hasilnya. Ini menghasilkan tekstur hijau pada kawat (disebut sebagai Green Rotting Effect). Oksidasi kromium memiliki dampak langsung pada stabilitas dan keandalan output. Hindari ini dengan hanya membiarkan termokopel Anda berada di sekitar suhu pembuatannya.

Poin yang Perlu Dipertimbangkan Saat Memilih Termokopel

Saat menentukan pilihan terbaik untuk jenis termokopel, ada sejumlah faktor yang perlu dipertimbangkan.

Ini termasuk kapasitas penanganan suhu yang diperlukan, proyeksi paparan bahan kimia, proyeksi getaran mekanis, dan proyeksi abrasi. Termokopel yang akan dipasang di sistem yang sudah ada dan perlu dirancang atau disesuaikan untuk kompatibilitas.

Salah satu keputusan terpenting yang Anda buat selama pencarian termokopel Anda adalah pemilihan pabrikan termokopel Anda.

Adalah penting bahwa penyedia layanan yang bermitra dengan Anda berdedikasi untuk kesuksesan Anda, bersemangat tentang keahlian mereka, dan terbukti mampu dan memiliki reputasi baik. Temukan yang tepat untuk Anda dengan menelusuri daftar produsen hebat kami di halaman ini.

Jenis Termokopel (Thermocouple)

Ada tiga kelas fungsional rakitan termokopel berdasarkan logam yang digunakan. Termokopel logam dasar (Tipe T dan J) bagus untuk mengukur suhu di bawah 1000 derajat. Termokopel logam mulia, termasuk tipe K, N, R, dan S, berukuran hingga sekitar 2000 derajat. Termokopel logam tahan api tipe C dapat menangani hingga 2600 derajat.

Termokopel Tipe K

Sistem termokopel terbuat dari pasangan logam Nikel-Kromium atau Nikel-Alumel. Termokopel Tipe K adalah jenis termokopel yang paling umum, berkat harganya yang murah dan fakta bahwa termokopel ini memberikan pembacaan yang akurat bahkan dalam aplikasi suhu tinggi.

Termokopel Tipe T

Terbuat dari pasangan tembaga dan konstantan. Mereka dikenal karena stabilitas dan kemampuannya untuk bekerja di lingkungan bersuhu sangat rendah. Seringkali, termokopel T digunakan dalam cryogenics atau freezer suhu sangat rendah.

Thermocouple J

Sistem termokopel populer yang terbuat dari pasangan besi dan konstantan. Jenis termokopel ini paling mendukung aplikasi suhu rendah. Ini juga dapat digunakan untuk aplikasi suhu tinggi untuk waktu yang singkat.

Termokopel Tipe E

Dipasangkan dari Nickel-Chromium dan Nickel-Constantan. Jenis termokopel ini digunakan ketika ada kebutuhan untuk akurasi yang lebih tinggi.

Termokopel Tipe S

Terbuat dari platinum dan 10% rhodium. Termokopel tipe S berkinerja sangat baik dalam aplikasi suhu tinggi dan juga dikenal memberikan akurasi tinggi dan peningkatan stabilitas. Mekanisme ini terutama digunakan dalam bioteknologi dan industri farmasi. Namun, ini juga dapat digunakan untuk aplikasi yang bekerja pada suhu rendah dan menengah.

Sistem Termokopel Tipe R

Dibentuk menggunakan kombinasi platina dan rhodium. Jenis termokopel ini, bagaimanapun, adalah 13% rhodium.

RTD (Detektor Suhu Resistansi)

Sejauh ini jenis sensor suhu paling akurat, menawarkan akurasi +0,5 persen. Termometer resistensi platinum, bahan RTD yang paling umum, dapat mengukur suhu secara akurat antara -200 dan 800 derajat. RTD adalah alternatif untuk termokopel dan menggunakan prinsip-prinsip hambatan listrik logam tertentu, yang bervariasi dengan suhu.

Termistor

Bekerja mirip dengan RTD (dan juga merupakan alternatif termokopel), tetapi terbuat dari oksida logam, yang memiliki ketahanan terbalik terhadap peningkatan suhu. Saat suhu naik, resistansi termistor turun, sehingga menimbulkan nama samaran "koefisien suhu negatif", atau sensor NTC.

Berbeda dengan RTD, termistor hanya dapat mengukur secara akurat hingga 200 derajat. Ini membatasi aplikasi mereka untuk mereka yang tidak memerlukan pembacaan suhu tinggi. Termistor lebih sederhana dan lebih hemat biaya daripada kebanyakan RTD atau termokopel dengan waktu respons yang cepat. Dalam aplikasi suhu menengah ke rendah, RTD, termokopel, dan termistor sering digunakan secara bergantian.

Istilah termokopel Thermocouple

• Suhu Sekitar
• Suhu udara di sekitar peralatan.
• Logam dasar
• Setiap logam selain logam mulia, seperti tembaga, aluminium, timah, nikel, dan timah.
• BTU (Unit Termal Inggris)

Satuan untuk mengukur kuantitas panas. 1 Btu adalah jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu 1 pon air 1°F.

• Kalibrasi

Penyesuaian peralatan sehingga pembacaan dan pengukuran yang diterima berkorelasi.

• Celcius (Celcius)

Skala suhu yang ditentukan oleh 0 °C pada titik es dan 100 °C pada titik didih air (di permukaan laut).

Kode warna Thermocouple

Didirikan oleh ANSI untuk membedakan kabel untuk termokopel.

Paduan Kompensasi

Panduan dengan sifat termoelektrik yang mirip dengan paduan dalam termokopel. Mereka digunakan untuk menghubungkan termokopel ke instrumen.

• Deviasi

Selisih antara nilai variabel yang dikendalikan dan nilai di mana variabel itu dikendalikan.

• Fahrenheit

Skala suhu ditentukan oleh 32° pada titik es dan 212° pada titik didih air (di permukaan laut).

• Joule

Satuan energi panas.

• Persimpangan jalan
• Dimana dua logam yang berbeda bergabung dalam termokopel.
• Panas laten

Jumlah panas yang dibutuhkan (diserap) untuk mengubah satu pon air mendidih menjadi satu pon uap. Dinyatakan dalam Btu per pon.

Logam mulia

Logam dengan ketahanan tinggi terhadap efek kimia, terutama terhadap korosi dan larutan oleh asam organik. Kadang-kadang disebut logam mulia.

Istilah umum yang digunakan untuk menggambarkan berbagai jenis sensor suhu.

• Logam tahan api Logam yang mengandung bahan pelapis dengan titik leleh yang tinggi. Digunakan dalam perangkat termokopel kapasitas suhu tinggi.
• radiasi Transmisi energi oleh gelombang elektromagnetik. Dapat menjadi energi panas ketika diserap dan meningkatkan suhu tubuh penyerap.
• RTD Detektor Suhu Resistansi. Mereka adalah alternatif untuk termokopel.

Kepekaan Thermocouple

Perubahan minimum dalam variabel fisik yang dapat ditanggapi oleh instrumen.

• Siklus Sterling Siklus termodinamika biasanya digunakan untuk mendinginkan detektor termografik.
• Satuan panas Pengukuran panas sama dengan 100.000 Btu.
• Termokopel Mengukur perbedaan potensial yang dibuat di persimpangan dua kabel logam berbeda yang diumpankan dari alat ukur.
• Termopil Banyak termokopel dikelompokkan bersama dalam satu rangkaian untuk meningkatkan keluaran termoelektrik.