BAB II
LANDASAN TEORI
Seiring Dengan berkembangnya teknologi cerdas, kemajuan dalam bidang elektronika, digital, dan otomasi industri semakin pesat, sehingga pemanfaatan sensor menjadi lebih luas dan banyak diterapkan dalam berbagai rangkaian elektronik. Dalam sistem pengukuran atau instrumentasi, sensor berperan sebagai elemen utama yang berinteraksi langsung dengan proses pengukuran suatu variabel.
Sensor menghasilkan keluaran dalam bentuk tertentu sesuai dengan variabel masukan, yang kemudian dapat digunakan oleh bagian lain dalam sistem pengukuran untuk menentukan nilai variabel tersebut. Sensor berfungsi untuk mengubah suatu bentuk energi menjadi bentuk energi lainnya. Komponen ini mampu mengonversi besaran tertentu menjadi sinyal analog sehingga dapat diproses oleh rangkaian elektronik (Khoeri, 2021: 1-2).
Termokopel merupakan salah satu jenis sensor suhu yang aplikasinya sangat sering ditemui di industri. Prinsip kerja dari sensor jenis thermocouple adalah mengubah perbedaan suhu menjadi perubahan tegangan pleh karena adanya perbedaan kerapatan yang dimiliki oleh masing-masing logam yang bergantung pada massa jenis logam. Terdapat beberapa tipe termokopel seperti tipe J, tipe K, dan lain-lainnya. Perbedaan mendasar dari perbedaa n tipe tersebut adalah perbedaan material logam penyusunnya, sehingga setiap tipe memiliki suhu berbeda-beda (Pradipta, 2022: 3).
Saat ini, sensor telah dikembangkan dalam ukuran yang sangat kecil hingga skala nanometer, sehingga lebih praktis dan hemat energi.Sensor suhu memiliki peran penting dalam mendeteksi suhu dan energi panas serta mengubahnya menjadi sinyal listrik, baik dalam bentuk tegangan maupun arus. Dalam industri, sensor suhu digunakan untuk memantau perubahan suhu mesin atau zat yang mendukung proses produksi secara real-time dan kontinu. Prinsip kerja sensor suhu secara umum adalah dengan mengonversi suhu lingkungan menjadi sinyal listrik. Sinyal listrik yang dihasilkan biasanya berupa sinyal 4–20 mA, 1–5 V, atau 0–10 V, yang selanjutnya diproses oleh sebuah kontroler agar dapat ditampilkan pada layar tampilan (display). Dalam dunia industri, terdapat beberapa jenis sensor suhu yang
umum digunakan, seperti RTD (Resistance Temperature Detectors), termokopel (thermocouple), thermistors, dan sensor suhu semikonduktor (Khoeri, 2021: 3-6).
Termokopel adalah sensor suhu yang terdiri dari dua jenis logam berbeda yang ujungnya disambungkan menjadi satu. Dalam termokopel, terdapat dua bagian utama, yaitu hot-junction dan cold-junction. Hot-junction berfungsi sebagai titik pengukuran suhu, sedangkan cold-junction digunakan sebagai titik referensi. Cold- junction dapat dikondisikan dengan sumber panas bersuhu 0°C atau dihubungkan dengan rangkaian elektronik untuk mengompensasi suhu tersebut. Ketika sambungan termokopel mengalami perubahan suhu, maka akan muncul tegangan Seebeck, yang merupakan hasil dari hubungan antara suhu dan komposisi kedua logam. Jika terdapat perubahan suhu yang kecil antara kedua logam tersebut, tegangan Seebeck memiliki hubungan linear dengan suhu (Jiwatami, 2022: 1).
Gambar 2.1 Pengukuran suhu menggunakan Termokopel (Sumber : jiwatami, 2022: 2).
Prinsip kerja termokopel tergolong sederhana dan mudah dipahami. Secara umum, termokopel terdiri dari dua kawat logam konduktor berbeda yang ujungnya disambungkan. Salah satu logam konduktor berperan sebagai referensi dengan suhu yang dijaga tetap, sedangkan logam konduktor lainnya berfungsi untuk mendeteksi suhu panas. Untuk memahami prinsip kerja termokopel lebih lanjut, dapat diperhatikan melalui gambar di bawah ini. Berdasarkan Gambar dibawah, ketika kedua persimpangan atau Junction memiliki temperatur 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 temperatur panas atau dihubungkan ke obyek pengukuran, maka akan terjadi perbedaan temperatur diantara dua persimpangan tersebut yang kemudian menghasilkan tegangan listrik yang nilainya sebanding dengan temperatur 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 pengukur (Setiyo, 2020: 146-147).
Gambar 2.2 Prinsip Kerja Termokopel (Sumber : Setiyo, 2020)
Termokopel adalah salah satu alat pengukur temperatur yang sangat penting dari beberapa metode pengukuran temperatur, karena termokopel yang paling umum digunakan untuk mengukur temperatur di industri-industri. Termokopel dibuat dari berbagai kombinasi dari logam dasar tembaga dan besi, panduan dasar logam alumel, chromel, konstantan, nicrosil, dan nisil, logam platinum dan tungsten dan paduan logam platinum dan tungsten. Hanya kombinasi berbagai logam tersebut yang digunakan sebagai termokopel dan setiap kombinasi standar dikenal jenis termokopel yang diakui secara internasional. Biasanya termokopel tipe K adalah dari material chromel-alumel. Rangkaian termokopel dasar ditunjukkan pada gambar 2.3, yang dapat digunakan untuk mengukur perbedaan antara dua temperatur, yaitu T1 dan T2. Secara pengukuran praktisnya, salah satu sambungan ini menjadi sambungan referensi dan dijaga dalam keadaan konstan yang dinamakan dengan T2. Sambungan yang satu lagi kemudian menjadi sambungan pengukuran. Sambungan emf yang ada di sirkuit memberikan indikasi langsir dari pengukuran temperatur pada sambungan T. Penggunaan sirkuit termokopel untuk mengukur temperatur didasarkan pada perilakuyang diamati dari material termokopel dan rangkaiannya. Hukum-hukum berikut memberikan dasar yang diperlukan untuk mengukuran temperatur dengan (Rizal, 2020: 115-118).
Gambar 2.3 Rangkaian dasar termokopel pada pengukuran temperatur (Sumber : Rizal, 2020)
