SENSOR SUHU: THERMOCOUPLE

Mengenal Thermocouple
Thermocouple terdiri dari 2 kata, Thermo dan couple. Thermo adalah kepanjangan dari thermometer atau alat yang digunakan untuk mengukur suhu sesuatu. Sedangkan couple sendiri dikarenakan sensor thermocouple terdiri dari dua kabel yang berlainan jenis yang disatukan di salah satu ujungnya. Kedua kabel ini akan menghasilkan beda potensial ketika mengalami kenaikan maupun penurunan suhu. Perbedaan potensial inilah yang nantinya akan dibaca sebagai nilai dari thermocouple itu sendiri.
sumber: https://www.automationdirect.com


Menurut situs https://www.thermocoupleinfo.com/, pengertian thermocouple adalah sebuah sensor yang digunakan untuk mengukur suhu, thermocouple terdiri dari dua kabel yang terbuat dari logam yang berlainan jenis. Kedua kabel tersebut kemudian disatukan di salah satu ujungnya membentuk sebuah simpul (junction). Ketika simpul tersebut mengalami perbedaan suhu, sebuah energi voltase akan terbentuk. Voltase ini kemudian dicocokan dengan tabel standar voltase untuk mengetahui seberapa suhu yang dialaminya.
Prinsip Kerja Thermocouple
Prinsip kerja thermocouple pada bedasarkan pada 3 hukum; Hukum Seebeck, Hukum Peltier, dan Hukum Thomson.

  • Hukum Seebeck
Hukum Seebeck menyatakan bahwa ketika dua metal yang berlainan disatukan dalam dua ujungnya, maka ia akan menimbulkan gaya electromotive (emf). Gaya yang dihasilkan akan berbeda antara metal jenis yang satu dengan jenis lainnya.
  • Hukum Peltier 
Hukum Peltier menyatakan bahwa ketika dua metal yang berlainan jenisnya disatukan, ia akan menghasilkan gaya EMF tergantung dari suhu yang dialami oleh kedua ujung yang disatukan.
  • Hukum Thompson
Hukum Thompson menyebutkan bahwa ketika dua metal yang berlainan jenisnya disatukan maka ia akan menghasilkan gaya EMF tergantung dari gradien suhu dan panjang konduktor dari dua metal tersebut.

Dari ketiga hukum tersebut dapat ditarik kesimpulan bahwa prinsip kerja thermocouple adalah dengan menyatukan dua metal (kabel) yang memiliki material pembentuk yang berbeda dimana ketika metal ini disatukan di salah satu ujung, ia akan membangkitkan EMF yang dapat disesuaikan dengan standar tergantung dengan jenis metal, suhu yang diterimanya serta panjang metal dari ujung sensor ke alat ukurnya.


Jenis-jenis Thermocouple dan Range Ukurnya
Ada banyak jenis thermocouple. Saya hanya akan menyebutkan 3 yang paling umum digunakan. Untuk info dan jenis kabel thermocouple lainnya dapat merujuk ke link berikut: https://www.thermocoupleinfo.com/thermocouple-types.htm

  • Type J
Thermocouple tipe J adalah thermocouple yang paling banyak digunakan di industri petrokimia. Hal ini disebabkan range ukurnya yang pendek dan paling umum yakni di -210 degC  hingga 760 degC. Thermocouple type J sangat cocok digunakan untuk mengukur suhu air, suhu udara normal, suhu atmosfer, suhu low temperature steam, suhu condensate dan sebagainya. Ciri umum kabel thermocouple type J adalah kabel positif berwarna putih dan kabel negatifnya berwarna merah. Bahan pembentuk kabel thermocouple type J adalah Fe (+) dan Cu-Ni (-). Meski begitu, kabel thermocouple type J tidak terlalu bagus untuk mengukur suhu tinggi semacam high temperature steam sebab daya tahan kabelnya tidak bagus jika digunakan untuk suhu tinggi.

Untuk tabel referensi type J dapat merujuk ke link berikut: https://www.thermocoupleinfo.com/pdf/type-j-thermocouple-reference-table.pdf
  • Type K
Thermocouple type K adalah thermocouple lain yang banyak juga dipakai di industri petrokimia. Biasanya thermocouple jenis ini dipakai untuk mengukur ruang bakar seperti di boiler, reformer, super heater dan high temperature steam. Warna kabel thermocouple type K pada umumnya berwarna kuning untuk kabel positif dan merah untuk kabel negatif dengan range ukur -260 degC sampai 1200 degC. Bahan kabel thermocouple adalah Ni-Cr (+) dan Ni-Al (-)

Untuk tabel referensi type K dapat merujuk ke link berikut: https://www.thermocoupleinfo.com/pdf/type-k-thermocouple-reference-table.pdf
  • Type T
Thermocouple type T biasanya digunakan untuk mengukur suhu yang sangat dingin. Bahan pembuatnya adalah Cu (+) dan Cu-Ni (-). Range ukurnya berkisar -270 degC hingga 370 degC. Warna kabel type T adalah biru - merah.

Tabel referensi type T:

Untuk ringkasan tabel referensi milivolt temperature dapat dilihat di grafik berikut ini.


Ringkasan batas ukur thermocouple dapat dilihat di tabel berikut ini

sumber : https://www.thermocoupleinfo.com

Berikut ringkasan standar kode warna kabel thermocouple



Instalasi Thermocouple

  • Probe dan Sheath
Sensor thermocouple terdiri dari probe dan sheath. Probe adalah dua kabel thermocouple yang berbeda jenisnya yang salah satu ujungnya disatukan. Biasanya probe ini membutuhkan pelindung, nah pelindung inilah yang dinamakan sheath. Semakin besar diameter probe maka semakin besar pula suhu yang dapat diukur oleh thermocouple tersebut. Namun semakin besar diameter probe, maka semakin lambat respon waktu sensor terhadap suhu. Oleh karena itu harus dipilih ukuran yang benar-benar pas agar kinerjanya bisa maksimal.

  • Temperature Indicator
EMF atau voltase yang dihasilkan oleh thermocouple selanjutnya dihantarkan ke alat bacanya menggunakan kabel ekstensi. Perlu diketahui bahwa kabel ekstensi sebaiknya adalah kabel thermocouple itu sendiri. Sebab jika menggunakan kabel biasa pada umumnya, akan menyebabkan pembacaan suhu tidak akurat. Hal ini dikarenakan akan ada error yang disebabkan oleh perbedaan bahan kabel antara kabel sensor dan ekstensinya. Kabel ekstensi dapat ditarik ke alat yang dapat membaca suhu yang diterima oleh sensor seperti temperature transmitter, temperature indicator atau multimeter khusus yang dapat membaca thermocouple.
  • PLC dan DCS
Nilai pembacaan dari thermocouple dapat dikirimkan ke PLC atau DCS dengan setidaknya dua macam cara. Cara pertama adalah dengan menarik langsung kabel thermocouple ke module input thermocouple di DCS atau PLC. Cara kedua adalah dengan menarik kabel sensor ke temperature transmitter baru kemudian dikirimkan ke DCS menggunakan sinyal analog. 



Masalah dan Troubleshooting
Beberapa masalah yang terjadi ketika instalasi termocouple di antaranya

  • Nilai pembacaan palsu, bergoyang atau hunting
Nilai pembacaan suhu suatu zat seharusnya cenderung stabil dan tidak mungkin terjadi goncangan yang sangat cepat atau dalam bahasa orang teknik disebut hunting. Misalnya nilai temperature air tidak mungkin naik-turun antara 30 hingga 40 degC dalam waktu satu detik saja. Oleh karenanya, ketika nilai pembacaan temperature menjadi goyang-goyang atau hunting, basanya terjadi masalah pada sensornya seperti:
- Terminal thermocouple dan ekstension yang mulai kotor dan berkarat
- Terjadi perubahan kimia pada sensor. Biasanya terjadi pada sensor suhu tinggi.
- Terminal thermocouple yang tergenang air
- Terjadi short di luar junction tip

Jika terminal thermocouple kotor dan berkarat atau kemasukan air, cukup bersihkan terminalnya dan kabel yang terhubung padanya. Jangan lupa yakinkan pula suhu yang seharusnya terukur dengan alat ukur temperature seperti Fluke 714. Tidak disarankan menggunakan thermogun sebab sering terjadi perbedaan suhu yang terukur. 

Untuk kasus perubahan kimia pada sensor, bisanya kasus ini terjadi di area pembakaran yang suhunya mencapai 1000 degC. Suhu yang sangat panas ini biasanya dapat mengubah material penyusun sensor thermocouple tersebut sehingga pembacaan tidak akurat lagi.
  • Nilai pembacaan error atau over
Untuk kasus ini biasanya sensor atau kabel ekstensi telah putus. Perbaikan dapat dilakukan dengan menyambung kembali kabel atau sensor yang putus atau dengan menggantinya bila diperlukan.


Sekian dan terima kasih. Bila ada kritik, saran atau masukan jangan lupa tinggalkan di komentar ya. Salam.

2 comments:

  1. Distributor Industrial Heater | Jual Industrial Heater
    Selama lebih dari 30 tahun, PT. Win Electroindo Heat sebagai Distributor Industrial Heater Jual Industrial Heater yang sangat berorientasi kepada pelanggan. Seluruh Tim PT. Win Electroindo Heat dengan bangga menjadi Distributor Industrial Heater dengan dedikasi kami selama bertahun-tahun dalam Jual Industrial Heater. Perusahaan kami berkomitmen terhadap kualitas dan nilai dalam setiap produk kami. Dedikasi PT. Win Electroindo Heat untuk Jual Industrial Heater yang berkualitas tidak tertandingi dalam industri ini. Sebagai Perusahaan Jual Industrial Heater Kami adalah perusahaan yang fleksibel dan bersedia untuk memenuhi setiap tantangan aplikasi di pasar.
    http://www.winelectro.com/product/kabel-thermocouple-p610299.aspx

    ReplyDelete
  2. Hi.whats is difference between thermocouple cable table and thermocouple cable?

    ReplyDelete