Thermocouple dan aplikasinya




1. Tujuan
a) Untuk mengetahui apa itu thermocouple
b) Untuk mengetahui bagaimana prinsip kerja dari  thermocouple
c) Untuk mempelajari aplikasi dari  thermocouple
d) Untuk mempelajari simulasi rangkaian sensor  thermocouple dengan menggunakan aplikasi proteus
 [kembali]
 
2. Alat dan bahan

1. Op-Amp
Penguat operasional (Op-Amp) adalah suatu blok penguat yang mempunyai dua masukan dan satu keluaran. Penguat operasional (Op-Amp) dikemas dalam suatu  rangkaian terpadu (integrated circuit-IC).



2. Sensor Thermocouple 
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”.



 3. Resistor  
Resistor adalah komponen elektronika yang berfungsi untuk menghambat atau membatasi aliran listrik yang mengalir dalam suatu rangkain elektronika.



 4. Potensiometer Potensiometer adalah sebuah jenis resistor yang mengatur sebuah tahanan atau hambatan secara linier atau Komponen resistif tiga kawat yang bertindak sebagai pembagi tegangan yang menghasilkan sinyal output tegangan variabel kontinu yang sebanding dengan posisi fisik wiper di sepanjang trek.



5. Motor DC Motor Listrik DC atau DC Motor adalah suatu perangkat yang mengubah energi listrik menjadi energi kinetik atau gerakan (motion). Motor DC ini juga dapat disebut sebagai Motor Arus Searah.




 [kembali]
 
3. Materi
Termokopel
Termokopel adalah jenis tranduser yang digunakan untuk mengubah besaran mekanis, magnetis, panas, sinar, dan kimia menjadi tegangan dan arus listrik. Sensor sering digunakan untuk pendeteksian pada saat melakukan pengukuran atau pengendalian. Sensor sering digunakan untuk pendeteksian pada saat melakukan pengukuran atau pengendalian.
Thermocouple merupakan sensor yang mengubah besaran suhu menjadi tegangan, dimana sensor ini dibuat dari sambungan dua bahan metallic yang berlainan jenis. Sambungan ini dikomposisikan dengan campuran kimia tertentu, sehingga dihasilkan beda potensial antar sambungan yang akan berubah terhadap suhu yang dideteksi.
Thermocouple didasarkan pada efek Seebeck, sebuah fenomena di mana tegangan yang sebanding dengan suhu dapat dihasilkan dari rangkaian yang terdiri dari dua kawat logam yang berbeda.
  Prinsip Kerja
Prinsip kerja dari thermocouple menggunakan efek seebeck ( Efek Seebeck adalah konversi energi panas menjadi energi listrik).
Berdasarkan Gambar diatas, ketika kedua persimpangan atau Junction memiliki suhu yang sama, maka beda potensial atau tegangan listrik yang melalui dua persimpangan tersebut adalah “0” atau V1 = V2. Akan tetapi, ketika persimpangan yang terhubung dalam rangkaian diberikan suhu panas atau dihubungkan ke obyek pengukuran, maka akan terjadi perbedaan suhu diantara dua persimpangan tersebut yang kemudian menghasilkan tegangan listrik yang nilainya sebanding dengan suhu panas yang diterimanya atau V1 – V2. Tegangan Listrik yang ditimbulkan ini pada umumnya sekitar 1 µV – 70µV pada tiap derajat Celcius,dan kemudian akan dikonversikan sesuai dengan  reference table yang telah ada (table ini sesuai dengan tipe dari thermocoupe yang dipakai).

Efek Seebeck:

Sebuah rangkaian termokopel sederhana dibentuk oleh 2 buah penghantar yang berbeda jenis (besi dan konstantan), dililit bersama-sama. Salah satu ujung T merupakan measuring junction dan ujung yang lain sebagai reference junction. Reference junction dijaga pada suhu konstan 320F (00C atau 680F (200C). Bila ujung T dipanasi hingga terjadi perbedaan suhu terhadap ujung Tr, maka pada kedua ujung penghantar besi dan konstantan pada pangkal Tr terbangkit beda potensial (electro motive force/emf) sehingga mengalir arus listrik pada rangkaian tersebut.

Kombinasi jenis logam penghantar yang digunakan menentukan karakteristik linier suhu terhadap tegangan.

Tipe-tipe kombinasi logam penghantar thermokopel:

  1. Tipe E (kromel-konstantan)
  2. Tipe J (besi-konstantan)
  3. Tipe K (kromel-alumel)
  4. Tipe R-S (platinum-platinum rhodium)
  5. Tipe T (tembaga-konstantan)

Tegangan keluaran emf (elektro motive force) thermokopel masih sangat rendah, hanya beberapa milivolt. Thermokopel bekerja berdasarkan perbedaan pengukuran. Oleh karena itu jika ukntuk mengukur suhu yang tidak diketahui, terlebih dulu harus diketahui tegangan Vc pada suhu referensi (reference temperature). Bila thermokopel digunakan untuk mengukur suhu yang tinggi makaa akan muncul tegangan sebesar Vh. Tegangan sesungguhnya adalah selisih antara Vc dan Vh yang disebut net voltage (Vnet).

Besarnya Vnet ditentukan dengan rumus:

Vnet = Vh - Vc
Keterangan :
Vnet = tegangan keluaran thermokopel
Vh = tegangan yang diukur pada suhu tinggi
Vc = tegangan referensi
Gambar grafik tegangan terhadap suhu pada thermokopel tipe E, J, K dan R :

Grafik thermokopel

Rumus mencari tegangan keluaran op-amp:



Kelebihan dan Kekurangan Termokopel
Kelebihan :
·   Mudah dibaca karena memiliki layar yang tidak mudah keruh dan skala yang jelas.
·   Respon cepat untuk setiap perubahan suhu.
·   Akurasi yang tepat dalam pengukuran suhu.
·   Baik untuk pengukuran variasi suhu dengan jarak kurang dari 1cm.
·   Tidak mudah rusak dan tahan lama.
Kekurangan :
·   Hubungan temperature dan tegangan tidak linear penuh.
·  Sensitivitas rendah, umumnya 50 μV/°C (28 μV/°F) atau lebih rendah (tegangan rendah rentan dengan noise.
·  Accuracy pada umumnya tidak lebih baik dari pada 0.5 °C (0.9°F), tidak cukup tinggi untuk beberapa aplikasi.
·   Memerlukan suatu acuan temperatur yang dikenal, umumnya temperature air es 0°C (32°F).
·   Hanya dapat digunakan untuk mengukur perbedaan suhu.
·  Kalibrasi yang sulit,saat thermocouples dinyalakan suhun yang tertera adalah suhu pada ruangan tersebut.
[kembali]
4. Simulasi Rangkaian



[kembali]
5. video




[kembali]

6. link download
Dwonload Rangkaian disini
Dwonload Video disini
Dwonload Datasheet disini

1 komentar:

Langganan: Postingan (Atom)