Apa itu termokopel
Termokopel mengukur suhu dengan membangkitkan tegangannya sendiri. Dua logam yang tidak sejenis dan dipertemukan pada satu titik menghasilkan beda potensial kecil ketika sambungan itu berada pada suhu yang berbeda dari ujung kabel yang lain, dan besar tegangan itu mengikuti kurva terbitan untuk pasangan logam yang dipakai. Tidak ada sesuatu pun yang harus dicatukan ke sensor agar ia bekerja, dan sifat itulah yang menentukan di mana termokopel dipakai: di ujung atas rentang suhu, pada titik ukur terkecil, dan pada mesin tempat elemen resistansi tidak akan bertahan.
Tipe huruf adalah singkatannya untuk pasangan logam itu. Tipe K adalah pasangan serbaguna yang menjadi andalan pada rentang moderat sampai tinggi, tipe J melayani peralatan lama, tipe T mencakup suhu rendah dan pendinginan, tipe E menawarkan sensitivitas tertinggi di antara pasangan logam dasar, tipe N dikembangkan untuk stabilitas yang lebih baik pada suhu tinggi, dan tipe R, S, dan B memakai platina serta rodium untuk rentang tertinggi dan tugas yang paling menuntut. Pilihan di antara semuanya itu adalah pilihan rentang, sensitivitas, atmosfer, dan biaya, dan pilihan itu menetapkan apa yang harus disetel pada instrumen penerima.
Pembeli mengambil termokopel dalam dua situasi yang tampak berbeda tetapi merupakan masalah yang sama. Yang pertama adalah suhu di luar batas yang mampu ditahan elemen resistansi, biasanya di atas 500 °C dan pasti di atas 850 °C. Yang kedua adalah titik ukur yang terlalu kecil, terlalu cepat, atau terlalu sulit dijangkau untuk probe yang dimasukkan: barel cetak suntik, pita pemanas, dudukan bantalan, saluran gas buang, atau permukaan kaca maupun keramik. Pada keduanya, faktor penentu biasanya mekanisme, bukan elemennya.
Yang memisahkan satu rakitan termokopel dari rakitan lainnya jarang terletak pada hurufnya. Yang memisahkan adalah bentuk sambungan, material dan diameter selubung, bagaimana probe dijepitkan pada proses, dan bagaimana sambungan dingin di ujung jauh ditangani. Empat keputusan itulah yang mengatur waktu respons, umur, dan kesalahan pengukuran yang sesungguhnya, dan itulah yang layak ditetapkan sebelum harga dibahas.
Cara termokopel mengukur
Efek itu dinamai menurut Seebeck. Pada tempat dua logam tidak sejenis bertemu, beda suhu antara sambungan itu dan ujung-ujung kabel yang lain mendorong arus kecil, dan tegangan yang timbul kira-kira sebanding dengan beda suhu pada rentang yang terbatas. Hubungan itu tidak sebanding di seluruh rentang, itulah sebabnya tiap tipe huruf mempunyai polinomialnya sendiri dan sebabnya instrumen harus diberi tahu tipe mana yang sedang dibacanya. Sinyal termokopel juga kecil: beberapa puluh mikrovolt per derajat untuk tipe logam dasar yang umum, dan hanya beberapa mikrovolt per derajat untuk tipe platina.
Karena tegangan dibangkitkan antara sambungan ukur dan terminal tempat kabel bermuara, suhu pada terminal tersebut adalah bagian dari pengukuran. Obatnya adalah kompensasi sambungan dingin: instrumen mengukur suhu pada terminalnya sendiri dan menambahkan kembali tegangan yang bersesuaian, sehingga nilai baca mencerminkan sambungan ukur saja. Kompensasi bukan pilihan dan bukan pula kehalusan tambahan. Tanpanya, termokopel melaporkan beda antara dua suhu, dan hanya salah satunya yang dikehendaki.
Prinsip yang sama mengekang pengawatannya. Setiap tempat kabel termokopel bertemu tembaga adalah satu sambungan termokopel, sehingga rangkaian harus disusun dari kabel termokopel yang cocok dan, bila diperpanjang, dengan kabel kompensasi atau kabel ekstensi dari tipe yang sama serta dengan konektor dari lega yang sama. Blok terminal tembaga antara probe dan instrumen tidak begitu merusak pengukuran seperti menyisipkan dua sambungan lagi yang suhunya tidak diketahui, dan kesalahan yang mereka hadirkan bersifat tetap serta mudah dikira drift sensor.
Dua konsekuensi mengikuti untuk sambungannya sendiri. Sambungan tertanah memulas titik ukur ke selubung, yang memberi respons cepat karena panas dan arus keduanya lewat dengan mudah, tetapi juga menghubungkan rangkaian ukur dengan apa pun yang disentuh selubung; pada logam bertanah, jalur itu dapat menjadi sumber derau atau sumber arus berlingkar. Sambungan tak tertanah mengisolasi titik ukur di dalam selubung, yang mengisolasi rangkaian dengan mengorbankan waktu respons. Sambungan terbuka lebih cepat lagi dan dipakai ketika mediumnya tidak korosif dan tidak perlu dihalangi.
Pilihan konfigurasi
Sebagian besar spesifikasi ditetapkan oleh keputusan-keputusan ini, bukan oleh kelas akurasi. Masing-masing membatasi berikutnya, sehingga semuanya diselesaikan berurutan.
| Keputusan | Pilihan yang perlu ditetapkan | Yang benar-benar menetapkan jawabannya |
| Jenis kalibrasi | K, J, T, E, N, R, S, atau B, dan kabel ekstensi yang bersesuaian | Rentang yang dapat dipakai, sensitivitas dalam mikrovolt per derajat, atmosfer yang mampu ditahan pasangan itu, dan apa yang harus disetel pada instrumen penerima. Itulah satu-satunya keputusan yang membuat nilai baca tidak berlaku sama sekali bila salah. |
| Bentuk sambungan | Tertanah, tak tertanah, atau terbuka; dan sambungannya dapat berupa hasil las atau bagian dari kontak berpegas | Waktu respons, isolasi listrik antara rangkaian ukur dan mesin, dan seberapa besar sambungan terlindungi dari medium. |
| Selubung dan diameter | Baja tahan karat, Inconel, keramik, atau kabel berisolasi mineral berselubung anyaman, dengan diameter dari di bawah satu milimeter sampai beberapa milimeter | Seberapa cepat rakitan itu merespons dan apa yang mampu ditahannya. Selubung berat dari lega tahan korosi bertahan lama, dan rakitan itu merespons seperti selubungnya, bukan seperti sambungan di dalamnya. |
| Bagaimana probe dipegang | Klem berpegas, kepala berulir, sambungan kompresi, bantalan las, atau ujung polos yang ditekan pada permukaan | Tekanan kontak dan kedalaman perendaman, yang bersama-sama menetapkan apakah sambungan melihat suhu proses atau suhu dudukan yang memegangnya. |
| Penanganan sambungan dingin | Kepala terminal pada probe, transmitter yang dipasang pada probe, atau kabel kompensasi yang ditarik kembali ke instrumen | Di mana kompensasi terjadi dan berapa harga lintasannya. Mengubah sinyal di probe mengubah tegangan kecil itu menjadi sinyal rangkaian sebelum sempat memetik interferensi. |
| Jumlah titik ukur | Satu probe untuk setiap kanal, atau kartu masukan yang dimultiplex | Apakah setiap titik membutuhkan kanal instrumennya sendiri dan kompensasinya sendiri, yang pada mesin bertitik banyak sering merupakan bagian biaya yang lebih besar. |
Cara memilih termokopel
| Faktor | Cara menetapkannya | Mengapa hal itu menetapkan jawabannya |
| Ujung atas rentang suhu | Ambil suhu kerja normal dan tambahkan suhu lewat yang benar-benar dihasilkan proses, bukan suhu lewat yang seharusnya dihasilkan rangkaian kontrol. | Tipe huruf dan material selubung keduanya mengikuti hal itu. Pasangan logam dasar yang dipilih karena hemat berhenti menjadi jawaban yang benar jauh di bawah rentang yang dicetak untuknya, begitu atmosfer diperhitungkan. |
| Atmosfer | Nyatakan probe berada di dalam apa: udara, gas asap, logam lebur, vakum, lingkungan reduksi atau oksidasi, atau permukaan panas dalam udara tenang. | Tipe K rawan drift pada atmosfer reduksi dan pada efek tatanan jarak pendek di sekitar 250 sampai 550 °C; tipe N dikembangkan sebagian untuk menjawab hal itu. Tipe platina adalah jawabannya pada suhu tinggi tetapi tidak kebal terhadap kontaminasi. |
| Waktu respons yang dibutuhkan | Tetapkan apakah nilai baca harus mengikuti proses yang berubah atau hanyalah nilai keadaan tunak semata. | Selubung halus, sambungan tertanah atau terbuka, dan massa kecil di ujung semuanya memperpendek respons, dan masing-masing menukar perlindungan atau isolasi dengan kecepatan. Rakitan lambat yang membaca proses bersiklus melaporkan rata-rata yang tidak diminta siapa pun. |
| Lingkungan listrik | Katakan apakah probe dipautkan pada logam bertanah, dan apakah penggerak kecepatan variabel atau pemanas berada di dekatnya. | Sinyal mikrovolt memetik interferensi yang diabaikan begitu saja oleh rangkaian 4-20 mA. Kabel berpelindung atau beranyam serta sambungan tak tertanah adalah jawaban yang lazim, dan mengubah sinyal di probe adalah jawaban yang lebih lengkap. |
| Jarak ke instrumen | Ukur lintasannya, lalu tetapkan di mana sambungan dingin sebaiknya berada. | Kabel kompensasi lebih mahal daripada tembaga dan mempunyai toleransinya sendiri, sehingga lintasan panjang biasanya lebih baik dilayani oleh transmitter di probe daripada oleh kabel kompensasi panjang kembali ke ruang kontrol. |
| Apakah nilai baca harus dapat diverifikasi | Tanyakan apakah nilainya akan dicetak, diaudit, atau dipakai untuk melepas suatu batch. | Termokopel polos tidak membawa kalibrasi yang dapat ditelusuri kecuali satu disediakan bersamanya. Ketika angka itu harus dipertahankan, rakitannya membutuhkan toleransi terdokumentasi dan jalur untuk verifikasi ulang. |
Alternatif terdekat
Ini adalah tipe yang biasanya menjadi inti permintaan untuk termokopel, dan titik di mana pilihannya benar-benar ditentukan.
| Alternatif terdekat | Apa yang membedakannya dari termokopel |
| Termokopel tipe K | Satu tipe huruf dan bukan seluruh keluarga. Layak dipilih ketika pasangan serbaguna mencakup rentang dan atmosfernya, dan layak dihindari ketika proses berada di dalam rentang tatanan atau bersuasana reduksi. |
| Sensor suhu RTD | Mengukur resistansi dan bukan membangkitkan tegangan, sehingga membutuhkan arus eksitasi dan memberi sinyal yang lebih lambat, lebih besar, dan lebih konsisten. Ketika suhunya berada di dalam rentang elemen platina dan nilai baca harus sepakat antar instrumen, RTD adalah instrumen yang lebih baik dan termokopel bukan padanannya. |
| Detektor suhu resistansi | Elemen resistansi polos atau komponen sensor, dipasok sebagai bagian berkaki dan bukan sebagai rakitan terpasang dengan sambungan proses. Dipilih ketika housing dan sambungannya adalah milik pembeli sendiri. |
| Transmitter suhu | Tidak mengukur apa pun dengan sendirinya. Ia membaca termokopel dan mengubah tegangan kecil itu menjadi sinyal rangkaian sebelum sinyal itu berjalan, dan itulah cara termokopel biasanya dihubungkan ketika instrumen berada lebih dari beberapa meter jauhnya. |
| Termometer inframerah | Membaca permukaan tanpa kontak, sehingga mampu mengukur sasaran bergerak atau tak terjangkau yang tidak dapat disentuh probe mana pun. Ia mengukur permukaan dan bukan bagian dalam, dan emisivitas harus diketahui, sehingga ia melengkapi termokopel dan bukan menggantikannya. |
| Controller suhu | Menerima sinyal termokopel dan menggerakkan pemanas atau pendingin menuju suatu titik setel. Dialah instrumen tempat probe dihubungkan pada suatu mesin, dan dialah bagian yang harus disetel ke tipe huruf yang sama. |
Tipe huruf adalah hal yang lebih dulu disebut sebuah pertanyaan harga dan yang paling sedikit menentukan. Bentuk sambungan, selubung, dan bagaimana probe dipeganglah yang menentukan apakah pengukuran itu berhasil.
Yang perlu disertakan dalam permintaan
Balasan pertama dapat berupa penawaran harga, bukan kumpulan pertanyaan, bila permintaan memuat rinciannya. Bila suatu angka tidak diketahui, kirimkan uraian tugas pengukurannya dan kami akan mengonfirmasi konsekuensinya.
- Jenis kalibrasi yang dibutuhkan, atau rentang suhu dan atmosfer bila jenisnya masih terbuka
- Suhu kerja normal dan ekskursi tertinggi yang dicapai
- Atmosfer atau medium yang dihadapi probe, dan apakah bersifat korosif atau reduktif
- Bagaimana probe dipegang: klem berpegas, ulir, sambungan kompresi, atau kontak permukaan
- Diameter, panjang, dan kedalaman pemasukan probe, serta ruang yang tersedia di titik ukur
- Bentuk sambungan, tertanah atau tak tertanah, dengan alasannya bila salah satunya ditentukan
- Panjang kabel atau kabel ekstensi, dan jenis kabel yang sudah dipakai
- Seberapa jauh instrumennya, dan apakah diperlukan transmitter atau kepala terminal
- Waktu respons yang dibutuhkan aplikasi
- kuantitas, pelabuhan tujuan, dan tanggal kirim yang diminta