Prinsip Kerja Termokopel, Pirometer dan Termometer Hambatan Listrik

Prinsip Kerja Termokopel, Pirometer dan Termometer Hambatan Listrik

a.    Termokopel

Termokopel adalah sensor suhu yang banyak digunakan untuk mengubah perbedaan suhu dalam benda menjadi perubahan tegangan listrik (voltase). Termokopel yang sederhana dapat dipasang, dan memiliki jenis konektor standar yang sama, serta dapat mengukur temperatur dalam jangkauan suhu yang cukup antara -200^oC sampai 1800^oC dengan batas kesalahan pengukuran kurang dari 1 °C.

Prinsip kerja termokopel secara sederhana berupa dua buah kabel dari jenis logam yang berbeda ujungnya, hanya ujungnya saja, disatukan (dilas). Titik penyatuan ini disebut hot junction. Prinsip kerjanya memanfaatkan karakteristik hubungan antara tegangan (volt) dengan temperatur. Setiap jenis logam, pada temperatur tertentu memiliki tegangan tertentu pula. Pada temperatur yang sama, logam A memiliki tegangan yang berbeda dengan logam B, terjadilah perbedaan tegangan (kecil sekali, miliVolt) yang dapat dideteksi.

Jika sebuah batang logam dipanaskan pada salah satu ujungnya maka pada ujung tersebut elektron-elektron dalam logam akan bergerak semakin aktif dan akan menempati ruang yang semakin luas, elektron-elektron saling desak dan bergerak ke arah ujung batang yang tidak dipanaskan. Dengan demikian pada ujung batang yang dipanaskan akan terjadi muatan positif.

Kerapatan electron untuk setiap bahan logam berbeda tergantung dari jenis logam. Jika dua batang logam disatukan salah satu ujungnya, dan kemudian dipanaskan, maka elektron dari batang logam yang memiliki kepadatan tinggi akan bergerak ke batang yang kepadatan elektronnya rendah, dengan demikian terjadilah perbedaan tegangan diantara ujung kedua batang logam yang tidak disatukan atau dipanaskan. Besarnya termolistrik atau gem ( gaya electromagnet ) mengalir dari titik hot-juction ke cold-junction atau sebaliknya. Setelah terdeteksi perbedaan tegangan (volt). Beda tegangan ini linear dengan perubahan arus, sehingga nilai arus ini bisa dikonversi kedalam bentuk tampilan display. Sebelum dikonversi, nilai arus di komparasi dengan nilai acuan dan nilai offset di bagian komparator, fungsinya untuk menerjemahkan setiap satuan amper ke dalam satuan volt kemudian dijadikan besaran temperatur yang ditampilkan melalui layar/monitor berupa seven segmen yang menunjukkan temperatur yang dideteksi oleh termokopel.

b. Pirometer

Pirometer adalah sebuah termometer yang sangat akurat yang mengukur suhu benda dengan jalan mengukur besarnya radiasi total atau radiasi pada salah satu panjang gelombang. Pirometer dapat mengukur suhu yang sangat tinggi (kira-kira 500^oC – 3000^oC). Secara teori, suatu benda yang panas akan memancarkan radiasi dan cahaya disekelilingnya, semakin tinggi suhu benda tersebut maka makin besar radiasi dan intensitas cahaya yang dipancarkan. Besarnya radiasi dan intensitas cahaya ini tergantung dari suhu benda dan dari warna atau panjang gelombang sinar yang dipancarkan. Dengan mengukur radiasi total atau radiasi pada salah satu panjang gelombang maka temperature benda akan dapat ditentukan tanpa menyentuh benda tersebut, bahkan jika Anda berdiri agak jauh dari benda tersebut.

Pirometer dibagi menjadi 2, yaitu:

1. Pirometer Radiasi.

Prinsip kerja pirometer ini yaitu dengan mengukur radiasi total yang dipancarkan oleh benda yang diukur. Pengukuran radiasinya dilakukan dengan menggunakan sensor panas seperti termokopel, radiasi yang datang diubah menjadi panas dan akan menaikkan temperature sensor atau sebuah sel peka cahaya mengubah energy cahaya menjadi besaran listrik.

2. Pirometer Optik.

Prinsip kerja pirometer ini yaitu dengan mengukur radiasi pada salah satu warna (panjang gelombang). Pirometer optic bekerja berdasarkan pengukuran radiasi pada suatu panjang gelombang tertentu. Radiasi ini dinyatakan oleh terang benda tersebut pada warna yang sesuai dengan panjang gelombang. Pengukuran terang benda ini dilakukan dengan cara membandingkan dengan suatu lampu standard yang terangnya dapat diatur. Dengan mengatur arus yang melalui lampu, filamen dari lampu dapat dibuat sama terang dengan benda yang akan diukur suhunya. Bila terang filament dan benda telah sama maka keduanya akan terlihat baur menjadi satu. Bila suhu salah satu lebih tinggi maka akan terlihat berbeda. Besarnya arus yang melalui filamen lampu dapat langsung dikalibrasi menjadi temperature dari benda tersebut.

Faktor yang mempengaruhi ketelitian pengukuran :

· Jarak dan ukuran dari target area.

· Penyerapan radiasi oleh media udara, lensa dan lain-lain.

· Sensivitas dari mata dalam membedakan terang.

c. Termometer Hambatan Listrik

Termometer Hambatan Listrik adalah sebuah sensor suhu yang merasakan suhu dengan perubahan besarnya arus, tegangan dan elemen hambatan listrik yang bervariasi pada benda yang diukur. Termometer Hambatan Listrik digunakan untuk membuat pengukuran suhu yang akurat. Termometer Hambatan Listrik menggunakan logam karena Logam akan bertambah besar hambatannya terhadap arus listrik jika panasnya bertambah. Logam dapat dikatakan sebagai muatan positif yang berada di dalam elektron yang bergerak bebas. Jika suhu bertambah, elektron-elektron tersebut akan bergetar dan getarannya semakin besar seiring dengan naiknya suhu. Dengan besarnya getaran tersebut, maka gerakan elektron akan terhambat dan menyebabkan nilai hambatan dari logam tersebut bertambah. Platinum adalah logam yang paling sering digunakan untuk Termometer Hambatan Listrik karena stabilitasnya dan daya yang tidak berubah drastis dengan tegangan.

Hambatan listrik dari logam akan bertambah apabila suhu logam naik. Sifat ini yang dipakai sebagai dasar kerja termometer hambatan listrik. Jika termometer hambatan listrik berbentuk kawat halus yang panjang, biasanya kawat itu dililitkan pada kerangka tipis untuk menghindari regangan berlebihan ketika kawat mengerut pada waktu dingin. Dalam keadaan khusus, kawat itu dapat dililitkan pada atau dimasukkan dalam bahan yang suhunya akan diukur. Dalam kisaran suhu rendah, termometer hambatan sering kali terdiri atas hambatan radio dan terbuat dari komposisi karbon dan kristal germanium yang didoping dengan arsenik dan dimasukkan dalam kapsul tertutup berisi helium.

Termometer ini lalu ditempelkan pada permukaan zat yang suhunya akan diukur. Biasanya hambatan diukur dengan mempertahankan arus tetap yang besarnya diketahui dalam termometer itu dan mengukur beda potensial kedua ujung hambatan dengan pertolongan potensiometer yang sangat peka.