Apa Itu Thermocouple? Fungsi, Cara Kerja, Jenis, dan Penggunaannya

Thermocouple adalah sensor temperatur yang banyak digunakan untuk mengukur suhu pada mesin, furnace, oven, tangki, pipa, sistem pemanas, serta berbagai proses industri.

Sensor ini bekerja menggunakan dua jenis konduktor berbeda yang membentuk junction atau titik pengukuran. Perbedaan temperatur menghasilkan tegangan termoelektrik dalam nilai yang sangat kecil. Tegangan tersebut kemudian dibaca oleh perangkat seperti temperature controller, transmitter, PLC, atau sistem instrumentasi lainnya sebagai informasi temperatur.

Konstruksinya yang relatif sederhana membuat thermocouple dapat digunakan pada berbagai kondisi industri. Pilihan tipe sensor, material sheath, diameter probe, panjang, kabel, protection tube, koneksi proses, serta bentuk pemasangan dapat disesuaikan dengan kebutuhan aplikasi.

Selatama menyediakan berbagai pilihan thermocouple industri dengan konfigurasi standar maupun custom untuk kebutuhan pengukuran temperatur pada mesin serta proses produksi.

Cara Kerja Thermocouple

Thermocouple bekerja berdasarkan efek termoelektrik yang terjadi ketika dua material konduktor berbeda membentuk sebuah rangkaian dengan perbedaan temperatur.

Titik tempat dua konduktor bertemu disebut measuring junction atau hot junction. Temperatur pada titik tersebut akan memengaruhi tegangan termoelektrik yang dihasilkan sensor.

Secara sederhana, proses kerjanya dapat dijelaskan melalui beberapa tahapan.

1. Measuring Junction Mendeteksi Temperatur

Bagian ujung thermocouple ditempatkan pada area yang ingin diukur temperaturnya.

Area tersebut dapat berupa furnace, oven, mold, tangki, pipa, mesin extrusion, barrel mesin, maupun bagian mesin lainnya.

2. Terjadi Perbedaan Temperatur

Temperatur pada measuring junction berbeda dengan temperatur pada reference junction.

Perbedaan temperatur tersebut menghasilkan electromotive force atau EMF pada pasangan material thermocouple.

3. Thermocouple Menghasilkan Tegangan

Output thermocouple berbentuk tegangan listrik yang sangat kecil.

Hubungan antara temperatur dengan tegangan berbeda pada setiap tipe thermocouple karena material konduktor yang digunakan juga berbeda.

National Institute of Standards and Technology atau NIST menyediakan reference functions dan tables temperatur terhadap electromotive force untuk delapan tipe thermocouple standar, yaitu B, E, J, K, N, R, S, serta T.

4. Instrument Membaca Sinyal Thermocouple

Sinyal dari thermocouple diteruskan menuju temperature controller, transmitter, data acquisition system, PLC, atau perangkat instrumentasi lainnya.

Perangkat tersebut menginterpretasikan tegangan berdasarkan karakteristik tipe thermocouple yang digunakan.

5. Temperatur Digunakan untuk Monitoring atau Control

Nilai temperatur selanjutnya dapat digunakan untuk monitoring proses atau sebagai input sistem kontrol.

Pada sistem pemanasan, temperature controller dapat menggunakan informasi tersebut guna mengatur suplai daya menuju electric heater industri.

Alurnya dapat digambarkan secara sederhana sebagai berikut:

Temperatur proses → Thermocouple → Temperature Controller → Heater Control → Temperatur proses

Fungsi Thermocouple pada Sistem Industri

Fungsi utama thermocouple adalah memberikan informasi temperatur kepada operator maupun sistem kontrol.

Data tersebut dapat digunakan untuk berbagai kebutuhan seperti:

• monitoring temperatur mesin
• mengontrol sistem pemanas
• mengatur temperatur oven
• mengawasi temperatur furnace
• monitoring tangki pemanas
• mengontrol proses extrusion
• monitoring injection molding
• memberikan alarm ketika temperatur melewati batas
• membantu menjaga kestabilan proses produksi
• menjadi input sistem otomatisasi
• mendukung proses heat treatment
• membantu monitoring temperatur pada boiler serta steam system

Kualitas pembacaan tidak hanya dipengaruhi oleh tipe sensor. Lokasi pemasangan, kedalaman probe, kondisi wiring, material protection tube, koneksi, serta karakteristik proses juga perlu diperhatikan.

Jenis Thermocouple Berdasarkan Tipe Sensor

Thermocouple tersedia dalam beberapa tipe yang mempunyai karakteristik hubungan temperatur terhadap tegangan berbeda.

NIST menyediakan reference functions untuk delapan letter-designated thermocouple types, yaitu Type B, E, J, K, N, R, S, serta T.

Pemilihan tipe sebaiknya tidak hanya berdasarkan temperatur maksimum. Kondisi atmosfer, material sheath, akurasi yang dibutuhkan, konstruksi sensor, diameter wire, sistem instrumentasi, serta karakteristik aplikasi juga perlu dipertimbangkan.

Thermocouple Type K

Type K merupakan salah satu tipe thermocouple yang banyak digunakan pada aplikasi industri umum.

Tipe ini dapat ditemukan pada mesin produksi, oven, heating system, injection molding, extrusion, serta berbagai aplikasi pengukuran temperatur lainnya.

Type K sering dipilih karena cakupan aplikasinya luas.

Thermocouple Type J

Type J banyak digunakan pada berbagai mesin serta proses industri.

Pemilihannya perlu mempertimbangkan temperatur, kondisi lingkungan, konstruksi probe, serta material yang digunakan pada sensor.

Thermocouple Type T

Type T dapat digunakan pada aplikasi temperatur lebih rendah maupun kondisi tertentu yang sesuai dengan karakteristik sensornya.

Tipe ini menjadi salah satu letter-designated thermocouple yang mempunyai reference data standar.

Thermocouple Type E

Type E merupakan salah satu base-metal thermocouple.

Karakteristik output temperatur terhadap tegangan berbeda dengan Type J, K, maupun T sehingga instrument yang digunakan harus dikonfigurasi sesuai tipe sensornya.

Thermocouple Type N

Type N merupakan base-metal thermocouple yang dapat digunakan pada berbagai kebutuhan pengukuran temperatur industri.

Beberapa konfigurasi Head Thermocouple Selatama juga tersedia menggunakan Type N berdasarkan kebutuhan aplikasi.

Thermocouple Type R

Type R termasuk dalam kelompok noble-metal thermocouple.

Jenis ini dapat digunakan pada aplikasi temperatur tinggi sesuai konstruksi sensor, material protection, serta kondisi proses.

Thermocouple Type S

Type S juga termasuk noble-metal thermocouple yang banyak dikaitkan dengan kebutuhan pengukuran temperatur tinggi.

Aplikasinya dapat ditemukan pada furnace maupun proses temperatur tinggi tertentu.

Thermocouple Type B

Type B merupakan noble-metal thermocouple lainnya yang dapat digunakan pada aplikasi temperatur tinggi.

Pemilihan Type B perlu mempertimbangkan sistem instrumentasi, temperatur, protection material, proses, serta desain sensor yang digunakan.

Perbandingan Jenis Thermocouple

Tabel tersebut merupakan gambaran umum. Spesifikasi sensor tetap perlu disesuaikan dengan temperatur kerja, konstruksi, sheath, atmosphere, proses, serta instrument yang digunakan.

Bentuk dan Konstruksi Thermocouple

Selain dibedakan berdasarkan tipe sensor, thermocouple juga tersedia dalam berbagai bentuk konstruksi.

Pemilihan konstruksi berkaitan dengan cara pemasangan serta kondisi area pengukuran.

Probe Thermocouple

Probe thermocouple menggunakan probe atau sheath yang melindungi bagian sensor.

Probe dapat dimasukkan ke area proses seperti tangki, pipa, oven, mold, mesin, maupun bagian tertentu pada sistem produksi.

Diameter, panjang, material sheath, koneksi, serta bentuk ujung probe dapat disesuaikan dengan kebutuhan.

Selatama menyediakan thermocouple industri dengan beberapa pilihan material sheath serta dimensi custom.

Bayonet Thermocouple

Bayonet thermocouple menggunakan mekanisme pemasangan bayonet sehingga posisi sensor dapat disesuaikan pada area tertentu.

Jenis ini banyak digunakan pada mesin yang membutuhkan pemasangan sensor pada permukaan maupun lubang dengan sistem mounting tertentu.

Cable Thermocouple

Cable thermocouple menggunakan konstruksi sensor yang terhubung langsung dengan kabel.

Jenis kabel, panjang kabel, insulation, connector, probe, serta tipe sensor perlu dipilih berdasarkan kondisi instalasi.

Head Thermocouple

Head thermocouple menggunakan connection head sebagai tempat terminasi kabel sensor.

Konstruksi tersebut banyak digunakan pada instalasi proses industri seperti furnace, oven, tank, pipa, serta sistem pemanasan.

Head Thermocouple dapat menggunakan material sheath maupun protection tube berdasarkan temperatur serta kondisi proses.

Beberapa konfigurasi Thermocouple Selatama dapat menggunakan SS304, SS316, SS310S, Inconel 600, maupun Ceramic Tube sebagai protection material berdasarkan kebutuhan aplikasi.

Ring dan Surface Thermocouple

Ring thermocouple serta surface thermocouple digunakan pada aplikasi yang membutuhkan pengukuran temperatur permukaan.

Bentuk sensor perlu menyesuaikan lokasi mounting supaya kontak dengan area pengukuran berlangsung sesuai kebutuhan.

Thermocouple dengan Protection Tube

Protection tube digunakan untuk memberikan perlindungan tambahan terhadap sensor pada lingkungan tertentu.

Kebutuhan protection tube dapat ditemukan pada furnace, kiln, heat treatment, metal processing, maupun aplikasi temperatur tinggi lainnya.

Material protection tube perlu disesuaikan dengan temperatur, atmosfer, kondisi mekanis, serta proses.

Ceramic Tube industri dapat menjadi salah satu pilihan protection material pada aplikasi temperatur tinggi tertentu.

Thermowell

Thermowell merupakan komponen pelindung yang memisahkan sensor temperatur dari media proses.

Penggunaan thermowell memungkinkan sensor ditempatkan pada proses tanpa membuat elemen sensor bersentuhan langsung dengan media tertentu.

Material, panjang, diameter, koneksi proses, tekanan, temperatur, serta karakteristik media perlu dipertimbangkan saat memilih thermowell.

Material Sheath Thermocouple

Sheath berfungsi melindungi bagian internal sensor dari kondisi lingkungan proses.

Material yang digunakan perlu dipilih berdasarkan temperatur, media, korosi, atmosphere, serta kondisi mekanis.

Beberapa material yang tersedia pada konfigurasi Thermocouple Selatama meliputi:

• SS304
• SS316
• SS310S
• Inconel 600

Material tersebut tidak digunakan secara otomatis pada semua aplikasi. Pemilihannya perlu disesuaikan dengan kondisi aktual proses.

Aplikasi temperatur tinggi tertentu dapat membutuhkan protection material berbeda, termasuk Ceramic Tube.

Penggunaan Thermocouple pada Industri

Thermocouple digunakan pada banyak sektor karena monitoring temperatur merupakan bagian penting dalam proses industri.

Industrial Furnace dan Oven

Furnace serta oven membutuhkan monitoring temperatur agar proses dapat berjalan sesuai kondisi yang direncanakan.

Thermocouple ditempatkan pada area tertentu guna membaca temperatur chamber maupun bagian proses.

Furnace temperatur tinggi juga dapat menggunakan heating element industri seperti SiC maupun MoSi₂ berdasarkan kebutuhan sistem pemanas.

Boiler dan Steam System

Thermocouple dapat digunakan pada titik pengukuran temperatur tertentu dalam sistem boiler maupun steam system.

Jenis sensor, material, pemasangan, serta protection perlu disesuaikan dengan kondisi operasi.

Tank dan Process Heating

Tangki yang menggunakan sistem pemanas membutuhkan sensor guna memonitor temperatur media.

Thermocouple dapat menjadi bagian dari sistem kontrol yang mengatur kerja electric heater berdasarkan temperatur yang terukur.

Plastic dan Extrusion Machine

Mesin injection molding maupun extrusion membutuhkan pengaturan temperatur pada beberapa bagian proses.

Thermocouple dapat dipasang pada barrel, mold, dies, nozzle, atau titik lainnya sesuai desain mesin.

Metal Heat Treatment

Proses heat treatment membutuhkan monitoring temperatur pada furnace atau area proses.

Pemilihan thermocouple harus mempertimbangkan temperatur, atmosphere furnace, material protection, serta konstruksi sensor.

Manufacturing dan Automation

Thermocouple juga dapat digunakan pada:

• packaging machine
• sealing equipment
• drying system
• production line
• process equipment
• laboratory equipment
• food processing equipment
• manufacturing automation

Jenis sensor tetap harus disesuaikan dengan karakteristik masing-masing aplikasi.

Hubungan Thermocouple dengan Electric Heater

Thermocouple memiliki hubungan erat dengan sistem electric heating.

Electric heater menghasilkan panas, sedangkan thermocouple memberikan informasi temperatur yang telah dicapai proses.

Temperature controller menggunakan informasi dari sensor sebagai acuan untuk mengontrol sistem pemanas.

Alurnya dapat digambarkan sebagai berikut:

Electric Heater → Menghasilkan Panas

Thermocouple → Mengukur Temperatur

Temperature Controller → Membandingkan Temperatur dengan Setpoint

Control Output → Mengatur Heater

Sistem tersebut membantu proses pemanasan bekerja lebih terkontrol sesuai desain mesin.

Komponen resistance wire juga dapat digunakan sebagai material elemen pemanas pada beberapa konstruksi heating system, sedangkan thermocouple bekerja sebagai sensor temperaturnya.

Thermocouple dan RTD PT100

Thermocouple serta RTD PT100 sama-sama digunakan untuk mengukur temperatur, tetapi prinsip kerja keduanya berbeda.

Thermocouple menghasilkan tegangan termoelektrik akibat perbedaan temperatur pada pasangan material konduktor.

RTD bekerja berdasarkan perubahan resistansi elemen sensor terhadap temperatur.

Perbedaan tersebut menyebabkan karakteristik sensor, wiring, range aplikasi, response, instrumentasi, serta penggunaannya tidak selalu sama.

Pemilihan Thermocouple atau PT100 perlu mempertimbangkan:

• temperatur kerja
• akurasi yang dibutuhkan
• response time
• kondisi lingkungan
• panjang kabel
• sistem instrumentasi
• konstruksi sensor
• proses industri

Beberapa konfigurasi produk Thermocouple Selatama juga menyediakan opsi RTD PT100 sehingga pemilihan sensor dapat disesuaikan dengan kebutuhan sistem.

Cara Memilih Thermocouple Industri

Pemilihan thermocouple sebaiknya dilakukan berdasarkan kondisi aplikasi, bukan hanya tipe sensornya.

Beberapa informasi berikut perlu diketahui.

Temperatur Kerja

Temperatur normal serta temperatur maksimum proses menjadi parameter utama.

Informasi tersebut membantu menentukan tipe thermocouple, sheath, protection material, kabel, serta konstruksi sensor.

Tipe Thermocouple

Pilih Type K, J, T, E, N, R, S, B, atau sensor lain berdasarkan kebutuhan proses serta instrumentasi.

Temperature controller harus dikonfigurasi sesuai tipe sensor yang digunakan.

Diameter Probe

Diameter probe memengaruhi konstruksi sensor, kekuatan mekanis, pemasangan, serta response.

Ukuran harus menyesuaikan ruang pemasangan pada mesin.

Panjang Probe

Probe perlu mencapai posisi pengukuran yang sesuai.

Probe terlalu pendek dapat menyebabkan titik pengukuran tidak berada pada area yang diinginkan.

Material Sheath

Material sheath perlu menyesuaikan temperatur, media, lingkungan, potensi korosi, serta karakteristik proses.

Jenis Kabel

Kabel thermocouple perlu sesuai dengan sistem sensor serta kondisi lingkungan.

Panjang, insulation, fleksibilitas, temperatur lingkungan, serta routing kabel perlu diperhatikan.

Connection dan Mounting

Thermocouple dapat menggunakan:

• threaded connection
• bayonet mounting
• compression fitting
• flange
• connection head
• connector
• ring terminal
• konfigurasi custom lainnya

Mounting dipilih berdasarkan desain mesin.

Kondisi Lingkungan

Perhatikan kemungkinan:

• getaran
• temperatur tinggi
• kelembapan
• chemical exposure
• tekanan
• mechanical impact
• electromagnetic interference

Kondisi tersebut dapat memengaruhi pilihan konstruksi sensor.

Media yang Diukur

Informasikan apakah sensor digunakan pada:

• udara
• gas
• cairan
• furnace
• mold
• barrel
• tangki
• pipa
• permukaan
• material proses lainnya

Data aplikasi yang lengkap membantu menentukan konfigurasi sensor.

Faktor yang Dapat Memengaruhi Pembacaan Thermocouple

Hasil pengukuran tidak hanya bergantung pada tipe thermocouple.

Beberapa kondisi pemasangan juga dapat memengaruhi pembacaan.

Posisi Sensor

Sensor sebaiknya ditempatkan pada titik yang benar-benar merepresentasikan temperatur yang ingin dimonitor.

Kedalaman Pemasangan

Probe yang tidak mencapai area proses dapat membaca temperatur berbeda dari kondisi aktual pada titik yang ingin diketahui.

Kondisi Kabel

Kabel rusak, koneksi longgar, atau konfigurasi kabel yang tidak sesuai dapat mengganggu sistem pengukuran.

Setting Temperature Controller

Temperature controller harus dikonfigurasi dengan input sensor yang sesuai.

Type K tidak seharusnya dibaca menggunakan konfigurasi Type J atau tipe lain.

Protection Tube

Protection tube membantu melindungi sensor tetapi konstruksinya juga memengaruhi response time.

Pemilihan protection material harus mempertimbangkan kebutuhan perlindungan serta karakteristik proses.

Thermocouple Custom untuk Mesin Industri

Tidak semua mesin menggunakan ukuran thermocouple standar.

Thermocouple custom dapat dibuat berdasarkan:

• tipe sensor
• temperatur kerja
• diameter probe
• panjang probe
• material sheath
• panjang kabel
• jenis insulation
• mounting
• thread
• connector
• connection head
• protection tube
• thermowell
• bentuk khusus

Sampel sensor lama, foto, nameplate, drawing, serta ukuran aktual dapat membantu proses identifikasi spesifikasi.

Informasi yang Perlu Disiapkan Saat Memesan Thermocouple

Beberapa informasi sebaiknya disiapkan sebelum konsultasi.

1. Tipe sensor

Contohnya Type K, J, T, N, R, S, B, atau PT100.

2. Temperatur kerja

Informasikan temperatur normal serta maksimum.

3. Diameter probe

Cantumkan ukuran apabila diketahui.

4. Panjang probe

Ukur bagian probe yang masuk ke area proses.

5. Material sheath

Informasikan material lama apabila tersedia.

6. Panjang kabel

Sesuaikan dengan jarak sensor menuju controller atau junction.

7. Jenis mounting

Contohnya thread, bayonet, compression fitting, head, ring, atau konstruksi lainnya.

8. Kondisi aplikasi

Jelaskan apakah sensor digunakan pada oven, furnace, tank, extrusion, mold, boiler, pipa, atau aplikasi lainnya.

9. Foto atau drawing

Foto unit lama, drawing, nameplate, serta detail ukuran akan membantu proses identifikasi.

Solusi Thermocouple Industri Selatama

PT Selatama Indo Abadi menyediakan berbagai jenis thermocouple untuk kebutuhan pengukuran temperatur pada mesin serta proses industri.

Pilihan konfigurasi mencakup:

• Bayonet Thermocouple
• Cable Thermocouple
• Head Thermocouple
• Probe Thermocouple
• Thermowell
• pilihan RTD PT100 pada konfigurasi tertentu
• material sheath sesuai kebutuhan
• dimensi custom
• panjang kabel custom
• connection serta mounting sesuai aplikasi

Spesifikasi dapat disesuaikan berdasarkan tipe sensor, temperatur kerja, material sheath, diameter probe, panjang probe, kabel, koneksi proses, serta kondisi pemasangan.

Lihat pilihan serta spesifikasi produk melalui halaman Thermocouple Industri Selatama.

Pertanyaan Seputar Thermocouple

Apa fungsi thermocouple?

Thermocouple digunakan untuk mengukur temperatur pada mesin atau proses. Nilai temperatur dapat digunakan untuk monitoring, alarm, data logging, maupun sebagai input sistem kontrol.

Bagaimana cara kerja thermocouple?

Thermocouple menggunakan dua material konduktor berbeda. Perbedaan temperatur menghasilkan tegangan termoelektrik yang kemudian diinterpretasikan oleh perangkat instrumentasi menjadi nilai temperatur.

Apa tipe thermocouple yang umum digunakan?

Beberapa letter-designated thermocouple meliputi Type B, E, J, K, N, R, S, serta T. Pemilihan tipe perlu disesuaikan dengan temperatur, kondisi proses, konstruksi sensor, serta sistem instrumentasi.

Apa perbedaan Thermocouple Type K dan Type J?

Keduanya menggunakan kombinasi material serta karakteristik temperatur terhadap tegangan yang berbeda. Temperature controller perlu dikonfigurasi berdasarkan tipe sensor yang digunakan.

Apa perbedaan thermocouple dan PT100?

Thermocouple menghasilkan tegangan termoelektrik akibat perbedaan temperatur. PT100 merupakan RTD yang bekerja berdasarkan perubahan resistansi sensor terhadap temperatur.

Apakah thermocouple bisa dibuat custom?

Thermocouple dapat dibuat berdasarkan tipe sensor, diameter, panjang, material sheath, kabel, mounting, connection, protection tube, serta temperatur kerja yang dibutuhkan.

Apakah thermocouple dapat digunakan bersama electric heater?

Thermocouple banyak digunakan sebagai sensor temperatur pada sistem electric heating. Sensor memberikan data temperatur kepada controller sehingga sistem pemanas dapat dikontrol berdasarkan setpoint.

Butuh Thermocouple dengan Spesifikasi Custom?

Kebutuhan thermocouple dapat berbeda berdasarkan temperatur, mesin, lingkungan proses, serta metode pemasangannya.

Konsultasikan tipe sensor, material sheath, diameter probe, panjang, kabel, mounting, protection tube, connection, serta kondisi aplikasi bersama tim Selatama.

Lihat Thermocouple Industri Selatama

Tautkan ke: /thermocouple/

Konsultasi Thermocouple Custom via WhatsApp

Gunakan tombol WhatsApp Thermocouple Selatama yang sudah tersedia pada halaman produk.

Referensi Teknis

National Institute of Standards and Technology, NIST ITS-90 Thermocouple Database, reference functions serta tables untuk thermocouple Type B, E, J, K, N, R, S, dan T.