Umumnya bila suatu aliran dipanaskan maka volumenya akan bertambah menurut hubungan :
Vt = Vo + 1 + β Δt Keterangan : Vt = Volume pada termometer t
Vo = Volume mula Β = Koefisien muai volume dari cairan
Δt = Perubahan temperatur
II.2.2. Termometer Bimetal
Dua buah logam dengan koefisien muai panjang berbeda diletakkan sejajar, karena satu logam mempunyai koefisien muai panjang yang lebih besar,
maka kenaikan temperatur akan ditunjukkan oleh penyimpangan defleksi dari bimetal. Penurunan temperatur akan disertai dengan gerakan pada arah yang
berlawanan. Umumnya bila suatu batang dipanaskan maka akan terjadi pertambahan panjang.
Lt = Lo 1 + α Δt Keterangan : Lt
= Panjang mula α
= Koefsien muai panjang Δt
= Perubahan temperatur Lt
= Panjang pada temperatur Suatu batang bimetal yang mula-mula lurus pada temperatur To, akan
melengkung bila temperatur diubah menjadi T. Jari-jari lengkungan akan mengikuti rumus empiris lihat Gambar 2.2.
Universitas Sumatera Utara
t 3 1 + m
2
+ 1 + m m
2
+ 1 mn 6
α
A
-
α
B
T – T
o
1 + m Keterangan :
2
R t
m n
α
A
dan
α
T
B
To =
= =
= =
=
= Jari-jari lengkungan yang terjadi
Tebal total pelat Perbandingan tebal pelat terhadap A
Perbandingan modulus elastisitas bahan A terhadap B Masing-masing koefisien muai panjang bahan A dan B
Temperatur pada waktu terjadi pelengkugan temperatur yang diukur ditunjukkan
o
Temperatur pada waktu kedua pelat diletakkan C
pada waktu pelat tidak melengkung Untuk mendapatkan sensitivitas yang lebih besar, diusahakan agar metal B
mempunyai
α
C
A
Bimetal ini selain pengukur pengukur temperatur, sering pula digunakan sebagai elemen control pada sistem pengontrol temperatur pada kontroler jenis
on-off. yang sekecil mungkin dan metal A yang sebesar mungkin.
Contohnya : invar campuran besi-nikel dengan koefisien muai kecil, paduan kuningan atau nikel dengan koefisien muai besar.
r =
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.2. Temometer Bimetal
Konstruksi antara lain : −
Spiral −
Bentuk U −
Washer −
Helik −
Helik Ganda
II.2.3. Thermocouple
Thermocouple terdiri dari sambungan junction dari dua logam yang
berbeda. Pada sambungan ini terdapat tegangan listrik yang nilainya dipengaruhi oleh temperature junction. Perubahan temperatur akan memberikan harga
tegangan yang berubah pula.
Universitas Sumatera Utara
Pada thermocouple terdapat 3 efek yang saling berkaitan yaitu : 1. Efek Seebeck
Bila dua logam yang berbeda dan dihubungkan maka akan timbul tegangan listrik antara kedua terminal yang besarnya tergantung pada temperatur pada
junction nya temperatur pada titik hubung antara kedua logam tersebut.
2. Efek Peltier Bila pada junction tersebut mengalir arus listrik maka tegangan listrik yang
terjadi tadi akan berubah naik atau turun tergantung dari arah arus listrik yang mengalir pada junction tersebut.
3. Efek Thomson Bila sepanjang logam tersebut terdapat gradient temperatur, maka besarnya
tegangan juga akan berubah. Jika dipasang volt meter kita dapat membaca beda potensial listriknya.
Rangkaian dasar thermocouple dapat dilihat seperti Gambar 2.3 sebagai berikut :
Tem per at ur e r ecor der C
Gambar 2.3. Rangkaian Dasar Thermocouple
Wayar penghubung antara simpul tersebut biasanya tembaga, sedangkan wayar konstanta dipilih diantara jenis-jenis logam.
Universitas Sumatera Utara
Adapun tipe dari thermocouple adalah sebagai berikut : 1. Tipe K Chromel Ni-Cr alloy Alumel Ni-Al alloy.
Thermocouple type K merupakan thermocouple yang paling umum digunakan.
Thermocouple ini menggunakan type base metal, tersedia untuk rentang suhu
−200 °C hingga +1200 °C dan diperpanjang hingga 1300 °C untuk pembacaan pendek. Thermocouple ini tahan terhadap oksidasi atmosfer tetapi dipengaruhi
oleh penurunan dan sulfur yang berisi gas pada temperatur yang tinggi. 2. Tipe E ChromelConstanta Cu-Ni alloy.
Tipe E memiliki output yang besar membuatnya cocok untuk digunakan pada temperatur rendah. Tipe E memiliki e.m.f paling tinggi dari semua metal
thermocouple , memilki range aplikasi dari –270 °C hingga 800 °C. Untuk
pembacaan pendek dalam kondisi oksidasi temperature hingga 1100 °C dapat ditolerasi. Properti lainnya tipe E adalah tipe non magnetik.
3. Tipe J IronConstanta. Rentangnya terbatas
−40 °C hingga +750 °C membuatnya kurang populer dibanding tipe K. Terkenal dengan harga yang rendah yang memiliki e.m.f
yang tinggi dan resistansi yang baik untuk oksidasi dan penurunan atmosfer. Bisa dipakai hingga 1000 °C. Thermocouple ini perlu dilindungi dari abu,
oksigen dan sulvur yang berisi gas. Range thermocouple ini adalah -200 °C hingga 850 °C dan untuk pembacaan pendek hingga 1200 °C.
4. Tipe N {Nicrosil Ni-Cr-Si alloy} Nisil Ni-Si alloy.
Universitas Sumatera Utara
Thermocouple ini memiliki pengukuran stabil dan tahanannya yang tinggi
terhadap oksidasi membuat tipe N cocok untuk pengukuran suhu yang tinggi tanpa platinum. Dapat mengukur suhu di atas 1200 °C. Tipe N merupakan
perbaikan tipe K. 5. Tipe B Platinum-RhodiumPt-Rh.
Cocok untuk mengukur suhu di atas 1800 °C. Tipe B memberi output yang sama pada suhu 0°C hingga 42°C sehingga tidak dapat dipakai di bawah suhu
50°C. Type B memiliki beberapa keuntungan dibandingkan dengan tipe S, perbandingannya sebagai berikut :
− Range temperatur yang lebih tinggi, hingga 1800 °C. − Resistansi terhadap bahan-bahan kimia yang lebih tinggi.
− Ketidakmurnian metal mempengaruhi kalibrasinya terhadap jumlah yang lebih kecil.
− Difusi Rh dari kawat positif ke negatif diproses secara lebih lambat. − Dalam range temperature hingga sekitar 100 °C, e.m.f dapat diabaikan
sehingga tidak ada stabilisasi temperatur referensi yang dibutuhkan. 6. Tipe R Platinum Platinum with 7 Rhodium.
Cocok mengukur suhu di atas 1600 °C. Biaya tinggi membuat mereka tidak cocok dipakai untuk tujuan umum.
Universitas Sumatera Utara
7. Tipe S PlatinumPlatinum with 10 Rhodium. Merupakan thermocouple yang paling umum dari semua rare metal. Cocok
untuk mengukur suhu di atas 1600 °C. Karena stabilitasnya yang tinggi tipe S digunakan untuk standard pengukuran titik leleh emas 1064.43 °C. Karena
strukturnya memberikan resistansi yang tinggi terhadap korosi, kawat yang agak tipis mungkin dipakai, untuk menghasilkan biaya yang murah dan inersia
thermal yang rendah daripada thermocouple tersebut. Thermocouple tipe B, R, dan S adalah thermocouple logam mulia yang memiliki karakteristik yang
hampir sama. Mereka adalah thermocouple yang paling stabil, tetapi mereka biasanya hanya digunakan untuk mengukur temperatur tinggi 300 °C.
8. Tipe T Copper Constanta. Thermocouple
ini dibuat untuk pemakaian yang kontiniu dengan range temperatur
−200 °C sampai 400 °C untuk pembacaan pendek hingga 500 °C. Konduktor positif terbuat dari tembaga, dan yang negatif terbuat dari
konstanta. Sering dipakai sebagai alat pengukur alternatif sejak penelitian kawat tembaga. Type T memiliki spesifikasi yang sama dengan thermocouple
tipe U.
II.3. Komponen Rangkaian Elektronik II.3.1. Resistor
