• Tidak ada hasil yang ditemukan

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.8 Model Termokopel

Sensor termokopel dapat dibeli sebagai unit yang terpisah dalam berbagai macam tipe dan model. Pada tingkat dasar ada termokopel kawat terbuka dengan sambungan yang dilas seperti diterangkan sebelumnya

ini adalah termokopel yang digunakan pada

Termokopel ini dapat dilapisi sesuai kebutuhan penggunaan, mulai dari PVC sampai keramik. Kadangkala, konduktor termokopel dimasukkan ke dalam suatu probe yang tertutup salah satu ujungnya, atau thermowell yang dibuat dari campuran logam yang tahan panas a

Tersedia berbagai macam ukuran dan model untuk berbagai aplikasi.

Ukurannya mulai dari sub

miniatur, sampai standar (sekitar 6 mm) dan lebih (lebih dari 20 mm)

akan diletakkan dekat dengan lokasi yang akan diukur dan alat ini mendekati ideal

2.8 Model Termokopel

Sensor termokopel dapat dibeli sebagai unit yang terpisah dalam berbagai macam tipe dan model. Pada tingkat dasar ada termokopel kawat terbuka dengan dilas seperti diterangkan sebelumnya. Pada gambar 2.6 dibawah ini adalah termokopel yang digunakan pada industri

Gambar 2.6 Industrial Termokopel

Termokopel ini dapat dilapisi sesuai kebutuhan penggunaan, mulai dari PVC sampai keramik. Kadangkala, konduktor termokopel dimasukkan ke dalam suatu probe yang tertutup salah satu ujungnya, atau thermowell yang dibuat dari campuran logam yang tahan panas atau material refraktori (gambar 2.7)

Tersedia berbagai macam ukuran dan model untuk berbagai aplikasi.

Ukurannya mulai dari sub-miniatur (diameter sekitar 0,25 mm - dengan pelapis), miniatur, sampai standar (sekitar 6 mm) dan lebih (lebih dari 20 mm)

yang akan diukur dan alat ini mendekati ideal

Sensor termokopel dapat dibeli sebagai unit yang terpisah dalam berbagai macam tipe dan model. Pada tingkat dasar ada termokopel kawat terbuka dengan ada gambar 2.6 dibawah

Termokopel ini dapat dilapisi sesuai kebutuhan penggunaan, mulai dari PVC sampai keramik. Kadangkala, konduktor termokopel dimasukkan ke dalam suatu probe yang tertutup salah satu ujungnya, atau thermowell yang dibuat dari

)

Tersedia berbagai macam ukuran dan model untuk berbagai aplikasi.

dengan pelapis),

Gambar 2

Gambar 2

Untuk modelnya, ada alat pengukur serbaguna dengan pelapis (

purpose welded sheath), termokopel model baut, termokopel yang dipegang oleh tangan, termokopel permukaan yang dapat dipasang langsung pada pipa dengan berbagai ukuran, termokopel yang dirancang untuk mengetahui suatu titik atau permukaan bergerak, dan sistem yang bisa dilepa

Gambar 2.7 Enclosed Thermocouple Probe and Heat

Gambar 2.8 Hand-held Probe and Pipe Probe

Untuk modelnya, ada alat pengukur serbaguna dengan pelapis (

), termokopel model baut, termokopel yang dipegang oleh tangan, termokopel permukaan yang dapat dipasang langsung pada pipa dengan berbagai ukuran, termokopel yang dirancang untuk mengetahui suatu titik atau permukaan bergerak, dan sistem yang bisa dilepas, dan sebagainya dimana

Enclosed Thermocouple Probe and Heat

Untuk modelnya, ada alat pengukur serbaguna dengan pelapis (general ), termokopel model baut, termokopel yang dipegang oleh tangan, termokopel permukaan yang dapat dipasang langsung pada pipa dengan berbagai ukuran, termokopel yang dirancang untuk mengetahui suatu titik atau s, dan sebagainya dimana

17

semuanya dilindungi oleh bahan in tanpa grounded sheaths

Selain itu, tersedia probe terlindung untuk pengukuran suhu auotclave (yang ditambah flexible stainless steel conduit

termokopel tipe bayonet dan kompresi (untuk plastik dan industri lainnya) dan termokopel dengan pelindung untuk pekerjaan be

dengan pilihan seperti extension pieces.

Gambar 2.9 Duty Industrial Metal Sheated and High Temperature Ceramic Sheated Thermocouples With Terminal Head Assemblies

Secara umum, pemasok telah berhati konduktor telah diproduksi dengan benar, dan

dalam kondisi terkendali. Sehingga, besar perubahan yang dialami oleh bagian yang terpanaskan pada termokopel selama pemakaian dapat diminimalkan. Hal ini sangat penting, karena unit ini akan selalu berada pada daerah denga

suhu yang tinggi, dan akan berpengaruh terhadap tegangan output.

semuanya dilindungi oleh bahan insulator dan pelapis (gambar 2.8) dengan atau

Selain itu, tersedia probe terlindung untuk pengukuran suhu auotclave flexible stainless steel conduit dan pressure entry glands), termokopel tipe bayonet dan kompresi (untuk plastik dan industri lainnya) dan termokopel dengan pelindung untuk pekerjaan berat dan suhu tinggi (Gambar 2.

dengan pilihan seperti head-mounting terminal assemblies dan thermowell

Duty Industrial Metal Sheated and High Temperature Ceramic ed Thermocouples With Terminal Head Assemblies

Secara umum, pemasok telah berhati-hati dalam memastikan bahwa konduktor telah diproduksi dengan benar, dan dimasukkan ke dalam rumah sensor dalam kondisi terkendali. Sehingga, besar perubahan yang dialami oleh bagian yang terpanaskan pada termokopel selama pemakaian dapat diminimalkan. Hal ini sangat penting, karena unit ini akan selalu berada pada daerah dengan perbedaan suhu yang tinggi, dan akan berpengaruh terhadap tegangan output.

) dengan atau

Selain itu, tersedia probe terlindung untuk pengukuran suhu auotclave pressure entry glands), termokopel tipe bayonet dan kompresi (untuk plastik dan industri lainnya) dan rat dan suhu tinggi (Gambar 2.9) mounting terminal assemblies dan thermowell

Duty Industrial Metal Sheated and High Temperature Ceramic

hati dalam memastikan bahwa dimasukkan ke dalam rumah sensor dalam kondisi terkendali. Sehingga, besar perubahan yang dialami oleh bagian yang terpanaskan pada termokopel selama pemakaian dapat diminimalkan. Hal ini n perbedaan

Bentuk konstruksi alternatif menggunakan kabel mineral dengan pelapis (MI-mineral insulated), dimana konduktor termokopel dimasukkan ke dalam bubuk logam yang dipadatkan,

stainless steel atau campuran nikel) untuk membentuk sambungan yang kedap udara. Bentuk ini tersedia mulai dari ukuran 0,25 mm sampai 10,8 mm, sementara panjangnya mulai dari beberapa milimeter sampai sepuluh mete

Untuk penggunaan tertentu, dimana tanggapan sangat cepat perlu diberikan, sangat menguntungkan bagi termokopel MI untuk diproduksi dengan sambungan yang terbuka. Tetapi jenis ini memerlukan keahlian dari penggunaannya.

Gambar 2

Sensor termokopel sering dilengkapi dengan penghubung ke kotak terminal yang mempermudah sambungan dengan sirkuit lainnya. Sebagai alternatif, dapat dipasang plug khusus, dimana pin penghubung dibuat dari bahan thermoelectric yang sesuai (

Bentuk konstruksi alternatif menggunakan kabel mineral dengan pelapis ), dimana konduktor termokopel dimasukkan ke dalam bubuk logam yang dipadatkan, dan dilindungi oleh pelapis logam (seperti stainless steel atau campuran nikel) untuk membentuk sambungan yang kedap udara. Bentuk ini tersedia mulai dari ukuran 0,25 mm sampai 10,8 mm, sementara panjangnya mulai dari beberapa milimeter sampai sepuluh meter dan lebih.

Untuk penggunaan tertentu, dimana tanggapan sangat cepat perlu diberikan, sangat menguntungkan bagi termokopel MI untuk diproduksi dengan sambungan yang terbuka. Tetapi jenis ini memerlukan keahlian dari

Gambar 2-10 Therrmocouple Connecctors

Sensor termokopel sering dilengkapi dengan penghubung ke kotak terminal yang mempermudah sambungan dengan sirkuit lainnya. Sebagai alternatif, dapat dipasang plug khusus, dimana pin penghubung dibuat dari bahan

yang sesuai ( Gambar 2.10).

Bentuk konstruksi alternatif menggunakan kabel mineral dengan pelapis ), dimana konduktor termokopel dimasukkan ke dalam dan dilindungi oleh pelapis logam (seperti stainless steel atau campuran nikel) untuk membentuk sambungan yang kedap udara. Bentuk ini tersedia mulai dari ukuran 0,25 mm sampai 10,8 mm, sementara

r dan lebih.

Untuk penggunaan tertentu, dimana tanggapan sangat cepat perlu diberikan, sangat menguntungkan bagi termokopel MI untuk diproduksi dengan sambungan yang terbuka. Tetapi jenis ini memerlukan keahlian dari

Sensor termokopel sering dilengkapi dengan penghubung ke kotak terminal yang mempermudah sambungan dengan sirkuit lainnya. Sebagai alternatif, dapat dipasang plug khusus, dimana pin penghubung dibuat dari bahan

19

BAB III

PERANCANGAN SISTEM

3.1 Blok Diagram Sistem

Gambar 3.1 dibawah ini merupakan blok diagram dari sistem yang akan dibuat, pada sistem ini kita merancang suatu alat yang dapat mengetahui perbandingan antara panas dengan tegangan yang dihasilkan termokopel. Pada sistem ini menggunakan beberapa komponen alat antara lain:

1. Termometer 2. Kotak Alumunium 3. Voltmeter

4. Termokopel 5. Op-Amp Penguat

Voltmeter

Termometer Termokopel

Gambar 3.1. Blok Diagram Sistem

Termometer digunakan sebagai alat untuk mengukur suhu pada kotak alumunium, dimana suhu pada kotak akan mengalami perubahan akibat panas yang diterima kotak tersebut

Kotak alumunium digunkan untuk menyerap panas matahari kotak tersebut dicat berwarna hitam sehingga dapat lebih bagus dalam penyerapan panas matahari, dalam perancanganya akan dibuat 2 kotak yang memiliki dimensi yang berbeda-beda untuk mengetahui perbedaan suhu yang diserap berdasarkan dimensi kotaknya. Kotak pertama (1) memiliki ukuran 15 x 15 x 15 cm sedangkan kotak kedua (2) memiliki ukuran 25 x 25 x25 cm. Kotak pertama memiliki

KOTAK PENAMPUNG PANAS

volume 3375 cm3 dengan berat 0.7 kg sedangkan kotak kedua memiliki volume 15625 cm3 dengan berat 2.1 kg dapat dilihat pada Gambar 3.2 di bawah ini

Gambar 3.2 Kotak alumunium pada sistem

Termokopel digunakan sebagai sensor suhu pada perancangan sistem ini hasil keluaran termokopel adalah berupa tegangan yang berubah dengan perubahan suhu yang diterima. Berikut ini spesifikasi termokopel yang digunakan

Tipe : K (Chromel-Alumel)

Kabel Isolasi : Poli-Vinyl Chloride (PVC) Panjang Kabel : (2 meter)

Penggunaan : Air, Gas Probe Panjang :(200mm) Probe Bahan :Stainless Steel Probe Rentang Suhu :-(-196 ~ 600 ° C)

21

Dapat dilihat pada Gambar 3.3 sensor termokopel yang digunakan dibawah ini:

Gamabar 3.3 Termokopel yang digunakan pada sistem

Op-Amp digunakan untuk menguatkan tegangan output dari termokopel karena keluran tegangan dari termokopel kecil maka digunakan penguat untuk menaikan tegangan sehingga tegangan dapat terukur oleh voltmeter. Dapat dilihat pada gambar 3.4 dibawah ini :

Termokopel Op-amp Voltmeter

Gambar 3.4 Rangkaian Termokopel dengan Penguat

Untuk mengetahui nilai resistansi pada termokopel maka digunakan potensiometer. Dapat dilihat pada gambar 3.5 dibawah ini:

Termokopel

Potensiometer

Gambar 3.5 Rangkaian Termokopel Dengan Potensiometer

3.2 Cara kerja sistem

Prinsip kerja dari sistem ini adalah mengukur perbandingan suhu dan tegangan yang dihasilkan oleh termokopel. Pada perancangan ini kita membuat sebuah kotak alumunium yang dicat berwarna hitam kotak ini berfungsi untuk menerima panas matahari dan api kompor kotak ini terdapat dua ukuran yang berbeda yaitu memiliki lebar dan panjang berbeda. Pada kotak tersebut kita menempatkan thermometer dan termokopel, thermometer berfungsi untuk mengukur suhu yang diterima oleh kotak alumunium tersebut dan suhu tersebut digunakan sebagai input panas dari termokopel.

Panas yang diterima oleh termokopel berubah menjadi tegangan pada keluran termokopel.. Kemudian kita mengamati setiap perubahan suhu yang terjadi dengan tegangan yang dihasilkan oleh termokopel, data tersebuat kemudian kita kumpulkan dan catat. Sehingga dari data yang didapat kita dapat menganalisa perbandingan antara suhu dan tegangan pada termokopel. Serta dimensi dari kotak yang digunakan terhadap pengaruh penyerapan panas pada termokopel.

23

BAB IV

DATA DAN ANALISA

4.1 Data Pengukuran

Hasil pengukuran perbandingan suhu dan tegangan sumber panas matahari pada kotak 1 permukaan halus dapat dilihat pada Tabel 4.1 :

Tabel 4.1 Hasil pengukuran pada kotak 1 sumber panas matahari Suhu

Hasil pengukuran perbandingan suhu dan tegangan sumber panas matahari pada kotak 2 permukaan halus dapat dilihat pada table 4.2:

Tabel 4.2 Hasil pengukuran pada kotak 2 sumber panas matahari

Suhu

Hasil pengukuran perbandingan suhu dan tegangan sumber panas api kompor pada kotak 1 permukaan halus dapat dilihat pada Tabel 4.3 :

Tabel 4.3 Hasil pengukuran pada kotak 1 sumber panas api kompor Suhu

Hasil pengukuran perbandingan suhu dan tegangan sumber panas api kompor pada kotak 25x 25x25 cm permukaan halus dapat dilihat pada table 4.4:

Tabel 4.4 Hasil pengukuran pada kotak 2 sumber panas api kompor Suhu

Hasil pengukuran perbandingan suhu dan tegangan sumber panas api kompor pada kotak 1 permukaan kasar dapat dilihat pada Tabel 4.5 :

Tabel 4.5 Hasil pengukuran pada kotak 1 permukaan kasar sumber panas api kompor

Hasil pengukuran perbandingan suhu dan tegangan sumber panas api kompor pada kotak 2 permukaan kasar dapat dilihat pada table 4.6:

Tabel 4.6 Hasil pengukuran pada kotak 1 permukaan kasar sumber panas api kompor

Hasil pengukuran pada kotak 1 dengan menyusun secara seri dua termokopel pada permukaan kotak kasar sumber panas api kompor dapat dilihat pada table 4.7

Tabel 4.7 Hasil pengukuran pada kotak 1 permukaan kasar sumber panas api kompor termokopel disusun seri

Hasil pengukuran pada kotak 1 dengan menyusun secara seri dua termokopel pada permukaan kotak kasar sumber panas matahari dapat dilihat pada table 4.8

Tabel 4.8 Hasil pengukuran pada kotak 1 permukaan kasar sumber panas matahari termokopel disusun seri

4.2 Analisa Data

Besar resistansi pada termokopel yang terukur dengan menggunkan potensiometer adalah 14 Ω, arus (I) = V/R dan daya listrik adalah (P)= V. I

Pada kotak 1 panas maksimum yang dihasilkan dari sumber panas matahari sebesar 58oC dengan tegangan termokopel yang dihasilkan 1.2 mV maka I=V/R = 0.0012 V / 14 Ω = 8.57 x 10-5 A

P= V. I = 0.0012 V x 8.57 x 10-5 A = 1.03 x 10-7 Watt

Pada kotak 2 panas maksimum sebesar 52oC dengan tegangan termokopel yang dihasilkan 0,9 mV maka

I=V/R = 0.0009 V / 14 Ω = 6.42 x 10-5 A

P= V. I = 0.0009 V x 6.42 x 10-5 A = 0.58 x 10-7 Watt

Pada kotak 1 panas maksimum yang dihasilkan dari sumber panas api kompor sebesar 120oC dengan tegangan termokopel yang dihasilkan 5 mV maka I=V/R = 0.005 V / 14 Ω = 3.57 x 10-4 A

P= V. I = 0.005 V x 3.57 x 10-4 A = 1.78 x 10-6 Watt

Pada kotak 2 sebesar 80oC dengan tegangan termokopel yang dihasilkan 2,8 mV maka

I=V/R = 0.0028 V / 14 Ω = 2 x 10-4 A

P= V. I = 0.0028 V x 2 x 10-4 A = 5.6 x 10-7 Watt

Besar resistansi pada termokopel yang disusun secara seri dengan menggunakan potensiometer 19Ω

Pada kotak 1 panas maksimum yang dihasilkan dari sumber panas matahari sebesar 58oC dengan tegangan termokopel yang dihasilkan 2.4 mV maka I=V/R = 0.0024 V / 19 Ω = 1.26 x 10-4 A

Dari analisa tersebut dapat dilihat pada kotak 1 sumber panas api kompor daya yang dihasilkan dengan menggunakan 1 termokopel sebesar 1.78 x 10-6 Watt sedangkan dengan menggunakan 2 termokopel yang dirangkai secara seri daya yang dihasilkan sebesar 6.13 x 10-6 Watt

Grafik perbandingan suhu dan tegangan pada kotak 1 dan 2 sumber panas matahari pada Gambar 4.1

Gambar 4.1 Grafik suhu dan tegangan kotak 1 dan 2 sumber panas matahari 0

Grafik perbandingan kalor dan Suhu kotak 1 dan 2 sumber panas matahari dapat dilihat pada gambar 4.2

Gambar 4.2 Grafik kalor dan suhu kotak 1 dan 2 sumber panas matahari

Grafik perbandingan Kalor dan Tegangan kotak 1 dan 2 sumber panas matahari dapat dilihat pada Gambar 4.3

Gambar 4.3 Grafik kalor dan tegangan kotak 1 dan 2 sumber panas matahari

Grafik perbandingan suhu dan tegangan pada kotak 1 sumber panas api kompor dapat dilihat pada Gambar 4.4

Gambar 4.4 Grafik suhu dan tegangan kotak 1 sumber panas api kompor

Grafik perbandingan suhu dan tegangan pada kotak 2 sumber panas api kompor dapat dilihat pada gambar 4.5

Gambar 4.5 Grafik suhu dan tegangan kotak 2 sumber panas api kompor 0

Grafik perbandingan suhu dan tegangan pada kotak 1 sumber panas api kompor permukaan kotak kasar pada Gambar 4.6

Gambar 4.6 Grafik suhu dan tegangan kotak 1 sumber panas api kompor permukaan kotak kasar

Grafik perbandingan suhu dan tegangan pada kotak 2 sumber panas api kompor permukaan kotak kasar pada Gambar 4.7

Gambar 4.7 Grafik suhu dan tegangan kotak 2 sumber panas api kompor permukaan kotak kasar

BAB V KESIMPULAN

Berdasarkan data dan analisa dapat ditarik beberapa kesimpulan sebagai berikut:

1. Volume kotak berpengaruh pada tegangan keluaran termokopel, volume kotak yang lebih kecil menghasilkan tegangan keluaran termokopel lebih besar dibandingkan kotak bervolume besar.

2. Daya yang dihasilkan dengan menggunakan 1 termokopel sebesar 1.78 x 10-6 Watt sedangkan dengan menggunakan 2 termokopel yang dirangkai secara seri daya yang dihasilkan sebesar 6.13 x 10-6 Watt

3. Untuk Mendapatkan daya yang lebih besar dapat dilakukan dengan cara menghubungkan secara seri keluaran dari termokopel tipe K

DAFTAR PUSTAKA

1. Karim Saeful dan Sunardi Penentuan Elektromotansi Termal Beberapa Jenis Termokopel Dengan Pasangan Logam Yang Bervariasi. Jurusan Pendidikan Fisika Fakultas Pendidikan Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Pendidikan Indonesia. 2003

2. Artono Koestoer Raldi, PENGUKURAN TEKNIK. Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Indonesia. Nopember 2004

3. Joko Prasetio W, Kiswanta, Edy Sumarno, Ainur Rosidi, Ismu Handoyo, Khrisna. TEKNIK PERBAIKAN SAMBUNGAN TERMOKOPEL TEMPERATUR TINGGI PADA HEATING-01. Pusat Teknologi Reaktor dan Keselamatan Nuklir – BATAN. Jurusan Teknik Mesin, Universitas Ibn Khaldun Bogor

4. Nandy Putra, Raldi Artono Koestoer, M. Adhitya, Ardian Roekettino, dan Bayu Trianto. Potensi Pembangkit Daya Thermoelektrik untuk Kendaraan hybrid. Fakultas Teknik, Universitas Indonesia, Depok. Nopember 2009 5. http://id.wikipedia.org/wiki/Termokopel Diakses pada tanggal 20

maret 2011

6. http://www.msm.cam.ac.uk/utc/thermocouple/pages/ThermocouplesOpe ratingPrinciples.html diakses pada tanggal 1 desember 2011

7. http://www.ikpm.gontor.ac.id/konten/hubungan-antara-kalor-dengan-energi-listrik diakses padaa tanggal 18 desember 2011

Dokumen terkait