Keuntungan dan Kerugian Menggunakan Termokopel

Termokopel adalah sensor suhu sederhana yang digunakan di seluruh sains dan industri. Mereka terdiri dari dua kabel dari logam berbeda yang disatukan pada satu titik atau sambungan, yang biasanya dilas untuk kekasaran dan keandalan.

Di ujung sirkuit terbuka kabel ini, termokopel menghasilkan tegangan sebagai respons terhadap persimpangan suhu, hasil dari fenomena yang disebut efek Seebeck, ditemukan pada tahun 1821 oleh fisikawan Jerman Thomas Seebeck.

Setiap dua kabel dari logam yang berbeda dalam kontak akan menghasilkan tegangan ketika dipanaskan; namun, kombinasi paduan tertentu adalah standar karena tingkat keluaran, stabilitas, dan karakteristik kimianya.

Yang paling umum adalah termokopel "logam dasar", dibuat dengan besi atau paduan nikel dan elemen lainnya, dan dikenal sebagai Tipe J, K, T, E dan N, tergantung pada komposisinya.

Termokopel “logam mulia”, terbuat dari kawat platinum-rhodium dan platinum untuk penggunaan suhu yang lebih tinggi, dikenal sebagai Tipe R, S dan B. Tergantung pada jenisnya, termokopel dapat mengukur suhu dari sekitar -270 derajat Celcius hingga 1.700 C atau lebih tinggi (sekitar -454 derajat Fahrenheit hingga 3.100 F atau lebih tinggi).

Keuntungan dan kerugian termokopel tergantung pada situasinya, dan penting untuk terlebih dahulu memahami keterbatasannya. Output dari termokopel sangat kecil, biasanya hanya sekitar 0,001 volt pada suhu kamar, meningkat seiring dengan kenaikan suhu. Setiap jenis memiliki persamaan sendiri untuk mengubah tegangan menjadi suhu. Hubungannya bukan garis lurus, jadi persamaan ini agak rumit, dengan banyak suku. Meski begitu, termokopel terbatas pada akurasi sekitar 1 C, atau sekitar 2 F, paling banter.

Untuk mendapatkan hasil yang dikalibrasi, tegangan termokopel harus dibandingkan dengan nilai referensi, yang dulunya adalah termokopel lain yang direndam dalam penangas air es. Peralatan ini menciptakan "persimpangan dingin" pada 0 C, atau 32 F, tetapi jelas canggung dan tidak nyaman. Sirkuit referensi titik es elektronik modern telah menggantikan air es secara universal dan memungkinkan penggunaan termokopel dalam aplikasi portabel.

Karena termokopel memerlukan kontak dua logam yang berbeda, maka termokopel dapat mengalami korosi, yang dapat mempengaruhi kalibrasi dan akurasinya. Di lingkungan yang keras, sambungan biasanya dilindungi dalam selubung baja, yang mencegah kelembaban atau bahan kimia merusak kabel. Namun demikian, perawatan dan pemeliharaan termokopel diperlukan untuk kinerja jangka panjang yang baik.

Termokopel sederhana, kasar, mudah dibuat dan relatif murah. Mereka dapat dibuat dengan kawat yang sangat halus untuk mengukur suhu benda-benda kecil seperti serangga. Termokopel berguna pada rentang suhu yang sangat luas dan dapat dimasukkan di lokasi yang sulit seperti rongga tubuh atau lingkungan yang kasar seperti reaktor nuklir.

Untuk semua keuntungan ini, kerugian termokopel harus dipertimbangkan sebelum menerapkannya. Output level milivolt membutuhkan kompleksitas tambahan dari elektronik yang dirancang dengan hati-hati, baik untuk referensi titik es dan penguatan sinyal kecil.

Selain itu, respon tegangan rendah rentan terhadap kebisingan dan gangguan dari perangkat listrik di sekitarnya. Termokopel mungkin memerlukan pelindung yang diarde untuk hasil yang baik. Akurasi terbatas pada sekitar 1 C (sekitar 2 F) dan selanjutnya dapat dikurangi dengan korosi pada sambungan atau kabel.

Keuntungan termokopel telah menyebabkan penggabungannya dalam berbagai situasi, mulai dari mengendalikan oven rumah tangga hingga memantau suhu pesawat terbang, pesawat ruang angkasa, dan satelit. Kiln dan otoklaf menggunakan termokopel, seperti halnya pengepres dan cetakan untuk manufaktur.

Banyak termokopel dapat dihubungkan bersama secara seri untuk membuat termokopel, yang menghasilkan tegangan lebih besar sebagai respons terhadap suhu daripada termokopel tunggal. Thermopiles digunakan untuk membuat perangkat sensitif untuk mendeteksi radiasi inframerah. Termopil juga dapat menghasilkan daya untuk pesawat luar angkasa dari panas peluruhan radioaktif dalam generator termoelektrik radioisotop.