Sensor Thermocouple dan Aplikasi

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

Mendeteksi Temperatur Pada Pipa Boiler

DAFTAR ISI

1. Tujuan

2. Alat dan Bahan

3. Dasar Teori

4. Prinsip Kerja

5. Rangkaian Simulasi

6. Video

7. Link Download

1. Tujuan [kembali]

1. Mengetahui pengertian sensor thermocouple

2. Mengetahui prinsip kerja sensor thermocouple

3. Mengetahui aplikasi dari sensor thermocouple

2. Alat dan Bahan [kembali]

Alat dan bahan yang digunakan dalam rangkaian simulasi pada proteus yaitu:

    1. TCB( thermokopel )

    2. Op07 ( non-inverting)

    3. Res  ( resistor )

    4. 1N5991B (dioda zener )

    5. Capasitor(kapasitor)

    6. Pot- HG (potensiometer)

    7. Power Supply DC

    8. Voltmeter DC

    9. Gnd(ground)

3. Dasar Teori [kembali]  
                                                  SENSOR THERMOCOUPLE

A. Pengertian 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”. Dimana sebuah logam konduktor yang diberi perbedaan panas secara gradient akan menghasilkan tegangan listrik. Perbedaan Tegangan listrik diantara dua persimpangan (junction) ini dinamakan dengan Efek “Seeback”.

    Kelebihan Termokopel adalah responnya yang cepat terhadap perubahaan suhu dan juga rentang suhu operasionalnya yang luas yaitu berkisar diantara -200˚C hingga 2000˚C. Selain respon yang cepat dan rentang suhu yang luas, Termokopel juga tahan terhadap goncangan/getaran dan mudah digunakan.
   

Besarnya tegangan keluaran pada termokopel ditentukan dengan rumus:

Vout = Vh – Vc

Keterangan :

Vout = tegangan keluaran thermokopel

Vh = tegangan yang diukur pada suhu tinggi

Vc = tegangan referensi

B. Karakteristik Thermocouple

Grafik karakteristik sensor thermocouple terhadap tahanan dan temperatur

 

Grafik karakteristik sensor thermocouple terhadap tegangan dan temperatur

 

4. Prinsip Kerja [kembali]

     Pada dasarnya Termokopel hanya terdiri dari dua kawat logam konduktor yang berbeda jenis dan digabungkan ujungnya. Satu jenis logam konduktor yang terdapat pada Termokopel akan berfungsi sebagai referensi dengan suhu konstan (tetap) sedangkan yang satunya lagi sebagai logam konduktor yang mendeteksi suhu panas.

    
     Rangkaian pengkondisi sinyal berfungsi untuk mengolah sinyal dari transduser termokopel berupa tegangan yang cukup kecil menjadi tegangan yang lebih besar, sehingga output dari rangkaian ini dapat dibaca oleh untai Analog Digital Converter (ADC).

Rangkaian signal conditioning terbagi dalam 3 blok fungsi:

a) Low pass Filter

    Pertama termocouple akan diatur pada suhu tertentu. Termokopel yang terlalu panjang bisa menangkap sinyal liar layaknya sebuah antenna, karena output dari termokopel merupakan sinyal berfrekuensi rendah, perlu dipasang sebuah filter untuk menghilangkan sinyal frekuensi tinggi yang tidak lain adalah noise. R1, R3, C1, dan C2 adalah komponen penyusun low pass filter yang memiliki frekuensi cut off sekitar 3Hz. Diode zener D1 dan D2 digunakan untuk membatasi input yang masuk ke rangkaian. Resistor pull up 1MΩ berfungsi sebagai pengaman pada saat termokopel putus / tidak terhubung, karena saat termokopel tidak terhubung input rangkaian signal conditioning menjadi besar sehingga pemanas tidak akan menyala bila alat ini digunakan sebagai pengendali suhu.

b) Penguat tingkat I

    Penguat Tingkat I adalah rangkaian non Inverting OP-AMP menggunakan IC OP 07. Alasan memilih penguat jenis non inverting dengan pertimbangan penguat non Inverting memiliki impedansi masukan yang sangat tinggi dan impedansi keluaran yang rendah, selain itu sinyal input dari termokopel sebanding dengan kenaikan suhu. Didalam rangkaian ini terdapat 2 buah potensiometer. RV1 sebagai Zero adjustment, berfungsi untuk mengatur besar kecilnya tegangan offset keluaran. Tegangan offset adalah tegangan yang timbul pada keluaran saat nilai inputannya nol. Tegangan ini digunakan untuk menentukan suhu terendah yang bisa dibaca alat ukur ini. RV2 sebagai Gain Adjustment, berfungsi untuk mengatur besar penguatan pada tingkat ini, dengan menganggap tegangan offset = 0V

c) Penguat tingkat II

     Penguat tingkat II juga menggunakan penguat Non Inverting sama seperti menguat tingkat I. Op Amp yang digunakan adalah Op 07 serta R7 dan R8 pengatur tegangan output. Maka setelah rangkaian dinyalakan dengan mengatur suhu termocouple sebesar 157 derjat, maka saat temperatur pada pipa boiler menyentuh suhu tersebut maka akan ditandai dengan hidupnya lampu led sebagai tanda peringatan.

5. Rangkaian Simulasi [kembali]
Rangkaian  thermocuple sebelum dijalankan:

 Rangkaian  thermocuple sesudah dijalankan:

6. Video [kembali]  

7.  Link Download [kembali]

Rangkaian Sensor Thermocouple di sini
Video sensor thermocouple di sini
Datasheet Thermocouple di sini