BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Sensor suhu merupakan komponen penting dalam berbagai aplikasi industri, ilmiah, dan teknik, terutama dalam pengukuran dan pengendalian suhu.
Salah satu sensor suhu yang paling umum digunakan adalah termokopel, yang bekerja berdasarkan efek Seebeck. Prinsip kerja ini menyatakan bahwa jika dua logam berbeda disambungkan pada dua titik dengan suhu berbeda, maka akan timbul tegangan listrik yang sebanding dengan perbedaan suhu tersebut.
Termokopel memiliki beberapa karakteristik utama yang membuatnya unggul dibandingkan sensor suhu lainnya. Sensor ini mampu bekerja dalam rentang suhu yang sangat luas, mulai dari suhu yang sangat rendah hingga suhu tinggi, tergantung pada jenis logam yang digunakan. Selain itu, termokopel dikenal memiliki daya tahan yang baik terhadap kondisi lingkungan ekstrem, seperti tekanan tinggi, atmosfer korosif, dan medan elektromagnetik yang kuat. Hal ini menjadikannya pilihan yang sangat baik untuk aplikasi industri, seperti manufaktur, pembangkit listrik, dan proses kimia.
Ketepatan pengukuran suhu dengan termokopel bergantung pada koefisien Seebeck dari pasangan logam yang digunakan. Beberapa jenis termokopel, seperti tipe K (Ni-Cr/Ni-Al), tipe J (Fe/Constanta), dan tipe T (Cu/Constanta), memiliki karakteristik berbeda dalam hal sensitivitas dan jangkauan suhu. Meskipun sebagian besar termokopel menunjukkan hubungan linear antara tegangan dan suhu, beberapa jenis memerlukan kalibrasi tambahan karena sifat non-linearnya.
Selain itu, waktu respon sensor ini juga dipengaruhi oleh diameter kawat dan jenis perlindungan yang digunakan.
Dengan berbagai keunggulan yang dimilikinya, termokopel menjadi salah satu sensor suhu yang paling banyak digunakan di berbagai bidang. Pemahaman terhadap karakteristiknya sangat penting agar dapat memilih jenis termokopel yang sesuai dengan kebutuhan aplikasi tertentu, sehingga pengukuran suhu dapat dilakukan dengan akurat dan andal.
B. Tujuan Praktikum
Tujuan yang ingin dicapai dari kegiatan II ini agar mar mahasiswa:
1. Mampu memahami prinsip kerja Termokopel dan Termistor sebagai sensor suhu.
2. Menggambarkan dan menginterpretasikan kurva karakteristik Termokopel dan Termistor.
3. Menentukan sensitivitas Termokopel dan Termistor.
C. Manfaat Praktikum
Manfaat praktikum terdiri atas manfaat teoritis dan manfaat praktis yaitu:
1. Manfaat Teoritis
a) Mahasiswa mampu memahami prinsip kerja Termokopel dan Termistor sebagai sensor suhu.
b) Mahasiswa dapat menggambarkan dan menginterpretasikan kurva karakteristik Termokopel dan Termistor.
c) Mahasiswa dapat menentukan sensitivitas Termokopel dan Termistor.
2. Manfaat Praktis
Termokopel digunakan dalam sistem pendinginan dan pemanas, seperti pada industri makanan dan farmasi, untuk memastikan suhu tetap stabil dan sesuai standar keamanan. Dengan mengetahui bagaimana termokopel bekerja dan bagaimana faktor seperti sensitivitas serta respons waktu mempengaruhi pengukuran suhu, para teknisi dapat meningkatkan efisiensi dan keamanan dalam berbagai aplikasi industri. Dalam kehidupan sehari-hari, pemahaman tentang karakteristik termokopel juga bermanfaat dalam penggunaan peralatan rumah tangga yang memerlukan kontrol suhu, seperti oven, pemanas air, atau sistem pendingin pada kulkas dan AC. Selain itu, dalam bidang medis, sensor suhu berbasis termokopel digunakan dalam alat-alat kesehatan seperti inkubator bayi dan sterilisasi peralatan medis. Bahkan dalam hobi dan aktivitas sehari-hari, seperti memasak dengan suhu presisi atau merakit sistem pemanas otomatis, pengetahuan mengenai termokopel dapat membantu seseorang dalam memilih dan menggunakan sensor suhu dengan lebih efektif.
BAB II
LANDASAN TEORI
Sensor suhu adalah jenis sensor elektronik yang digunakan untuk mengukur suhu dalam suatu sistem atau lingkungan. Mereka bekerja dengan mendeteksi perubahan karakteristik fisik yang terkait dengan suhu, seperti resistansi atau tegangan, dan mengubahnya menjadi sinyal listrik yang dapat diukur atau diinterpretasikan. Sensor suhu dapat memberikan informasi penting dalam berbagai aplikasi, mulai dari pemantauan suhu industri hingga kontrol suhu dalam peralatan medis (Mukhtar, 2023).
Sensor suhu banyak di implementasikan dalam berbagai bidang seperti industri, pertanian, pendidikan dan lain sebagainya. Pada bidang industri, pengontrolan dan monitoring suhu sangat penting dilakukan karena dapat mempengaruhi kelangsungan produksi. Salah satu contoh produksi yang membutuhkan pengontrolan suhu dan monitoring yaitu produksi listrik, produksi semen, proses casting logam, pembuatan pupuk dan lain sebagainya (Hadi, 2022).
Termokopel adalah alat ukur suhu berupa sensor termoelektrik yang bisa mengukur suhu. Ketika dikonfigurasi dengan benar termokopel dapat melakukan pengukuran suhu pada rentang yang luas. Satuan Suhu dapat diukur ke dalam empat satuan, yaitu celcius, fahrenheit, kelvin, dan reamur. Berikut penjelasannya:
Celcius Celcius adalah skala pengukuran suhu yang paling sering digunakan di seluruh dunia. Celcius memiliki satuan derajat celcius (°C) (Zikri, 2021).
Termokopel adalah sensor suhu yang terdiri dari dua listrik yang berbeda.
Kabel yang melakukan yang berbagi dua persimpangan penghubung.Persimpangan penghubung dikenal sebagai Persimpangan Referensi (persimpangan dingin) dan persimpangan pengukuran (persimpangan panas) (Kee, 2020).
Seperti umumnya sensor ini dapat digunakan sebagai masukan ke sistem kontrol. Selain membaca perubahan suhu, sensor termokopel juga berfungsi sebagai input analog ke sistem kendali. Termokopel merupakan jenis transduser suhu aktif yang terbuat dari dua logam berbeda, dengan titik pengukuran di persimpangan titik keluaran di titik lainnya. Ini adalah jenis sensor yang banyak digunakan untuk
pengukuran suhu karena relatif murah, akurat, dan dapat beroperasi pada suhu tinggi atau rendah (Sragarta, 2024).
Gambar 1. Termokopel tipe-s Sumber; Sragarta, 2024
Termokopel merupakan sensor suhu yang dibentuk dari 2 jenis logam yang berbeda dan ujung dari 2 logam tersebut direkatkan bersamaan. Pada termokopel dikenal istilah hot-junction dan cold junction. Hot-junction berfungsi sebagai titik pengukuran, sedangkan cold-junction berfungsi sebagai titik referensi. Cold- junction dapat dihubungkan dengan sumber panas dengan suhu 0°C atau dihubungkan dengan rangkaian elektronika untuk mengkompensasi suhu 0°C tersebut. Apabila pada sambungan termokopel terkena panas, maka akan timbul tegangan Seebeck yang merupakan fungsi hubungan antara suhu dan komposisi kedua logam (Jiwatami, 2022).
Jika dua buah semikonduktor a dan b disambungkan pada suatu titik panas dan perbedaan suhu Δ𝑇 dipertahankan antara titik panas dengan titik dingin yang ditunjukkan pada Gambar 2, maka tegangan sirkuit terbuka Δ𝑉 akan berkembang di antara kabel di titik dingin.
Gambar 2. Proses efek seebeck pada termokopel Sumber: Majdi, 2024
Efek tersebut yang dikenal dengan Efek Seebeck (Seebeck Effect) dengan penemuan T. J. Seebeck (1770 - 1831), yang dapat dinyatakan secara matematis dengan Persamaan 1.
ΔV=αsΔT …(1)
Keterangan:
∆𝑉: Beda potensial (V) 𝛼𝑠 : Koefisien seebeck (V/K) 𝛥𝑇 : Perubahan temperatur (K)
Di mana alpha adalah koefisien Seebeck yang lebih umum dinyatakan dalam 𝜇𝑉 /K (Majdi, 2024).
Ada beberapa jenis termokopel yang diklasifikasikan menurut bahan metal yang menyusunnya dan lebar jangkauan temperatur yang dapat dideteksi. Salah satu contoh tipe termokopel adalah tipe K yang dibentuk dari bahan Chromel dan Alumel dengan lebar jangkauan suhu yang dapat dideteksi adalah -200°C sampai dengan 1200°C (Jiwatami, 2022).
Termokopel (Thermocouple) adalah jenis sensor suhu yang digunakan untuk mendeteksi atau mengukur suhu melalui dua jenis logam konduktor berbeda yang digabung pada ujungnya sehingga menimbulkan efek “Thermo-electric”.
Thermocuple Type K terbuat dari nickerl chromium sebagai konduktor positif dan nickel aluminium sebagai konduktor negatif dengan rentang suhu pengukuran 0- 400 ˚C dan standar akurasi ±0,5 ˚C. Gambar 4 merupakan gambar sensor thermocouple type k yang digunakan pada alat (Pokhrel, 2024).
Gambar 3. Thermocouple Type K Sumber : Pokhrel, 2024
DAFTAR PUSTAKA
Hadi, S., Putra, R., Davi Labib, M., & Diptya Widayaka, P. (2022). Perbandingan Akurasi Pengukuran Sensor Lm35 Dan Sensor Dht11 Untuk Monitoring Suhu Berbasis Internet of Things. STRING (Satuan Tulisan Riset Dan Inovasi Teknologi), 6(3), 6–47.
Jiwatami, A. M. A. (2022). Aplikasi Termokopel untuk Pengukuran Suhu Autoklaf.
Lontar Physics Today, 1(1), 38–44. https://doi.org/10.26877/lpt.v1i1.10695 Kee, Y. Y., Asako, Y., Ken, T. L., & Sidik, N. A. C. (2020). Uncertainty of
temperature measured by thermocouple. Journal of Advanced Research in Fluid Mechanics and Thermal Sciences, 68(1), 54–62.
https://doi.org/10.37934/ARFMTS.68.1.5462
Majdi, L. M., Kumendong, I. M., Muhammad, I. H., & Aziz, F. A. (2024).
Pemanfaatan Termokopel sebagai Sensor Suhu untuk Analisis Kelarutan Zat Terlarut. 5(2), 85–92.
Mukhtar, A., Hermana, R., Burhanudin, A., & Setyoadi, Y. (2023). Sensor Dan Aktuator: Konsep Dasar Dan Aplikasi. Cv Widina Media Utama, 1.
Pokhrel, S. (2024). No TitleΕΛΕΝΗ. Αγαη, 15(1), 37–48.
Sragarta, K. R. (2024). Efektivitas Kendali PID Suhu Furnace Menggunakan Sensor Termokopel Tipe-S untuk Pemanasan Baja. 6, 225–233.
Zikri Noer & Indri Dayana. (2021). Fisika Lingkungan. Guepedia The First On Publisher in Indinesia, 20.
