## BERKALA FISIKA INDONESIA
Jurnal Ilmiah Fisika, Pembelajaran dan Aplikasinya http://journal.uad.ac.id/index.php/BFI/index 2085-0409 (Print) │ 2550-0465 (online)

## Termometer sederhana berbasis pada hubungan Suhu – Intensitas

## Efi Kurniasari*, Moh. Toifur, Yuni Latifah
Magister Pendidikan Fisika, Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan, Universitas Ahmad Dahlan, Indonesia Email: efi1400007068@webmail.uad.ac.id * * Penulis korespondensi

## Informasi artikel ABSTRAK
Sejarah artikel: Dikirim Revisi Diterima 29/09/21 29/01/21 29/01/21 Di masyarakat, termometer yang biasa digunakan untuk mengukur suhu berbasis air raksa atau  alkohol.  Namun,  ada  beberapa  kelemahan  termometer  air  raksa  atau  alkohol.
Termometer  alkohol  memiliki  kelemahan  yaitu  dinding  kaca  menjadi  sedikit  basah,  sulit membaca suhu yang diukur, dan alkohol tidak berwarna. Oleh kerena itu dibuat termometer sederhana yang memiliki keunggulan seperti pembacaan suhu yang lebih teliti, lebih aman digunakan dan bahan-bahan dalam pembuatan termometer lebih sederhana. Penelitian ini dilakukan dengan cara memvariasikan setiap lilitan kawat untuk melihat perubahan yang terjadi. Data yang diperoleh dari penelitian di Logger pro dalam bentuk grafik dan nilai yang terukur. Setalah data diperoleh data di pindahkan ke MS excel yaitu nilai t waktu, nilai dari T suhu dan I Intensitas. Hasilnya Rentang suhu yang paling baik untuk melihat kemiringan kurva adalah pada suhu 38 - 100 ºC. Pada saat rentang suhu tersebut terjadi perubahan nilai yang  cukup  baik  sehingga bisa  diperoleh  nilai  konsistensi  yang  paling  baik  adalah  pada kawat dengan 150 lilitan, nilai R 2 = 0,99 dengan persamaan y = -5.5246 x + 4174,5.
This is an open access article under the CC–BY-SA license
Kata kunci: Suhu Intensitas Sensor Suhu

## ABSTRACT
Keywords: Temperature Intensity Temperature Sensor
Simple  thermometer  based  on  Temperature – Intensity  relationship. In  society, thermometers commonly used to measure temperature are based on mercury or alcohol. However,  there  are  some  drawbacks  to  a  mercury  or  alcohol  thermometer.  Alcohol thermometers have the disadvantage that the glass wall becomes slightly wet, it is difficult to read the measured temperature, and alcohol is colorless. Therefore, a simple thermometer was made which has advantages such as more accurate temperature readings, safer to use and simpler materials in making thermometers. This research was conducted by varying each winding of the wire to see the changes that occurred. The data obtained from research in Logger pro is in the form of graphs and measured values. After the data is obtained, the data is transferred to MC excel, namely the value of t time, the value of T temperature and I intensity.  The  result  is  the  best  temperature  range  to  see  the  slope  of  the  curve  is  at  a temperature  of  38  -100  ºC.  When  the  temperature  is  susceptible  to  change,  the  value changes quite well so that the best consistency value can be obtained on a wire with 150 turns, the value of R 2 = 0.99 with the equation y = -5.5246 x + 4174,5 .
How to Cite:
Kurniasari, E., Toifur, M., & Latifah, Y. (2022). Termometer sederhana berbasis pada hubungan Suhu – Intensitas. Berkala  Fisika  Indonesia :  Jurnal  Ilmiah  Fisika,  Pembelajaran dan  Aplikasinya , 13 (1),  1 – 7. https://doi.org/10.12928/bfi-jifpa.v13i1.21854.
p-ISSN 2085-0409
e-ISSN 2550-0465

## Pendahuluan
Di  lingkungan  masyarakat  termometer  yang  biasa  digunakan  untuk  mengukur  suhu  berbasis pada air raksa atau alkohol. Namun ada beberapa kekurangan yang dimiliki oleh termometer air raksa atau alkohol. Termometer alkohol memiliki kelemahan dinding kaca yang mudah basah sehingga lebih sulit untuk membaca suhu yang terukur dan karena alkohol tidak berwarna, jadi  perlu pewarna terlebih dahulu  untuk  membuatnya  menonjol  (Camuffo  &  Valle,  2016).  Selanjutnya  termometer  air  raksa memiliki kekurangan diantaranya tidak bisa ngukur suhu < 40 ºC selain itu air raksa merupakan zat beracun sehingga bisa berbahaya jika tabung pecah (Kou et al., 2017).
Berdasarkan kelemahan-kelemahan tersebut, termometer berbasis air raksa atau alkohol memiliki keterbatasan dalam hal kurang ketelitian dalam mengukur suhu dan memiliki tingkat keamanan yang baik. Penelitian yang dilakukan oleh Wahyu (2002) tentang perancangan dan pembuatan termometer digital,  menunjukan  bahwa  pembuatan  termometer  harus  memiliki  kelinearan  dan  sensitivitas  yang lebih tinggi agar bisa mendapatkan hasil yang lebih akurat (Camila, 2002). Penelitian lainnya dilakukan oleh  Pramudani  (2016)  meneliti  tentang  pembuatan  alat  ukur  temperature  digital  dengan menggunakan sensor termokopel. Hasil penelitian menunjukan bahwa nilai temperature termometer sama dengan termokopel. Namun dalam penelitian ini masih memiliki kekurangan yaitu alat-alat yang digunakan belum tersusun dengan baik dan belum sederhana sehingga perlu disusun Kembali alat- alat yang digunakan dalam pembuatan termometer ini (Pramudani & Hartono, 2016).
Berdasarkan  kajian-kajian  tersebut  maka  peneliti  akan  melakukan  pembuatan  termometer sederhana yang memiliki keunggulan seperti pembacaan suhu yang lebih teliti, lebih aman digunakan dan  bahan-bahan  dalam  pembuatan  termometer  lebih  sederhana.  Termometer  sederhana  dibuat berbasis sensor. Sensor bisa disebut sebagai sebuah alat pengukur suhu sesuai dengan kegunaannya.
Sensor juga merupakan suatu perangkat yang memiliki fungsi untuk mendeteksi sinyal yang berasal dari  suatu  perubahan  tertentu  menjadi  besaran  listrik  (Ida,  2020).  Bahan  yang  digunakan  dalam pembuatan sensor menggunakan bahan yang memiliki kemampuan lebih sensitif.
Konduktivitas  listrik  suatu  bahan  dipengaruhi  oleh  suhu.  Salah  satu  komponen  yang  sangat penting dalam pendistribusian daya listrik adalah penghantar listrik. Kualitas suatu penghantar listrik dan hambatannya memiliki pengaruh yang signifikan terhadap kemampuannya menghantarkan daya listrik  (Tran  et  al.,  2018).  Konduktor  dan  resistansinya  akan  dipengaruhi  oleh  keadaan  lingkungan dengan suhu yang bervariasi (Rahman et al., 2019). Mengetahui pengaruh suhu pada konduktor akan membantu  dalam  memilih  konduktor  berdasarkan  area  kerja  konduktor  listrik.  Kualitas  penghantar, bahan isolator, dan hambatan semuanya berperan dalam kemampuan penghantar kabel listrik dalam menyalurkan daya listrik (Dewi & Yulinda, 2019).
Pada bahan jenis logam semakin tinggi suhu semakin besar hambatannya. Besarnya hambatan ini tergantung pada tingkat keteraturan susunan atom-atom bahan. Jika suhu  dinaikkan atom-atom
pada konduktor akan bergetar. Semakin tinggi suhu semakin besar frekuensi getarnya. Jika pada bahan ini dialiri arus listrik maka terdapat interaksi antara elektron-elektron yang mengalir (elektron konduksi) dengan atom-atom yang bergetar. Semakin tinggi suhu semakin besar terjadi tumbukan antara elektron konduksi  dengan  atom.  Oleh  karena  itu  tahanan  menjadi  semakin  besar  (Firmansyah,  Bagaskara, Kurdyanto, 2018). Kondisi ini dapat dimanfaatkan sebagai sensor suhu. Pada logam seperti tembaga, restivitasnya  hampir  sebanding  dengan  suhu  (Indratno  &  Toifur,  2015).  Koefisien  kesebandingan dinyatakan  dengan  koefisien  suhu-tahanan.  Ketika  suhu  meningkat,  maka  resistansi  material  akan meningkat. Untuk paduan seperti konstantan dan manganin, resistansi cukup rendah pada kisaran suhu tertentu (Dewi & Yulinda, 2019)
Pada penelitian ini dimanfaatkan kawat tembaga sebagai sensor suhu. Panjang kawat divariasi dan kawat didesain dalam bentuk lilitan. Sebagai indikator suhu digunakan lampu yang tersusun seri dengan kawat sensor dan intensitasnya akan dipengaruhi oleh besarnya hambatan pada kawat. Oleh karena  itu  desain  ini  merupakan  sensor  suhu  menggunakan  kawat  tembaga  dengan  output  berupa intensitas cahaya lampu. Daya yang dipancarkan oleh sumber cahaya dalam arah tertentu per satuan sudut dinyatakan dengan intensitas cahaya. Candela adalah satuan intensitas cahaya (Cd). Light meter , illuminance meter , lux meter , dan perangkat lain dapat digunakan untuk mengukur intensitas cahaya (Camuffo & Valle, 2016).

## Metode
Metode penelitian yang digunakan adalah metode ekperimen. Selanjutnya alat dan bahan yang digunakan  dalam  penelitian  ini  adalah  kawat  tembaga  dengan  diameter  0,5  dengan  lilitan  masing- masing  300  lilitan,  250  lilitan,  200  lilitan,  150  lilitan,  dan  100  lilitan  sebagai  bahan  sensor.  Bila  pada konduktor berpenampang A sepanjang l dan resistivitas  dialiri arus listrik maka besarnya hambatan kawat dinyatakan oleh persamaan (1)
l R A  = (1)
Dengan R = Tahanan listrik,  = Tahanan spesifik/jenis, l = Panjang konduktor, dan A = Luas penampang konduktor
Hubungan antara resistivitas konduktor terhadap suhu dinyatakan oleh persamaan (2)
0 1 ( ) o T T    = + −     (2)
dimana ρ adalah resistivitas pada suhu T (dalam derajat Celcius),  0 adalah resistivitas pada suhu acuan T 0 , dan α adalah koefisien suhu. Dari persamaan (2) dapat diperoleh koefisien suhu dari resistivitas yaitu
0 1
T     =  (3)
4 Berkala Fisika Indonesia : Jurnal Ilmiah Fisika, Pembelajaran dan Aplikasinya Vol. 13 No. 1, Januari 2022 | 1 – 7 p-ISSN 2085-0409
e-ISSN 2550-0465
Besaran  sangat penting untuk menentukan tingkat kepekaan sensor suhu. Semakin besar  semakin peka  sensor  suhu  tersebut.  Dengan  mempertimbangkan  hubungan  antara R dan  sebagaimana diungkap pada pers. (1) maka pers. (2) dapat dinyatakan juga dengan
0 1 ( ) o R R T T  = + −     (4)
Bahan lain yang digunakan adalah lampu 100 watt sebagai pemanas sensor, lampu 3 watt sebagai indikator  intensitas  cahaya,  kabel  penghubung,  adaptor  penyearah  arus, voltage  regulator untuk memvariasi  arus  yang  mengalir  pada  sensor,  sensor  suhu  sebagai  kalibrator,  sensor  cahaya  untuk mengukur intensitas, dan PC sebagai penampung dan pengolah data. Aplikasi yang digunakan adalah Logger pro . Susunan rangkaian seperti pada Gambar 1.
Gambar 1. Skema perangkat eksperimen
  ( ) ( ) ( ) k l k l k l V V V I R T R T IR T IR = + = + = + (5)
Besarnya V tetap  dan  besarnya V k sebanding  dengan T .  Jika V k naik  maka V l turun  sehingga diperoleh kurva V l ~1/ T . Suhu medium di sekitar sensor kawat kumparan diatur dengan mengalirkan arus listrik melalui pengaturan regulator mulai dari 0 sampai 150 V. Pengambilan data dilakukan dengan cara  menyambungkan Logger  pro dengan  sensor  suhu  dan  sensor  cahaya.  Kemudian  lampu  yang digunakan untuk memanaskan lilitan tembaga disambungkan pada voltage regulator dengan tegangan yang divariasikan dan lampu sebagai sumber cahaya disambungakan dengan adaptor pada tegangan 3  volt.  Selanjutnya  pengambilan  data  dimulai  dengan  mengaktifkan  data logger  pro .  Data  yang diperoleh  dari  penelitian  di Logger  pro dalam  bentuk  grafik  dan  nilai  yang  terukur.  Setelah  data diperoleh data di pindahkan ke MS excel yaitu nilai t waktu, nilai dari T suhu dan I Intensitas.

## Hasil dan Pembahasan
Sensor suhu adalah perangkat yang menerima dan merespon sinyal atau stimulus (Mehmood et al., 2018). Salah satu material yang dapat digunakan untuk membuat sensor suhu adalah material yang memiliki daya hambat yang bervariasi terhadap arus listrik seiring dengan perubahan suhu (Fu et al., 2021; Liu et al., 2018). Perubahan suhu dapat memberikan pengaruh yang cukup signifikan terhadap proses ataupun material pada tingkat molekul  (Kou et al., 2017). Pembuatan termometer sederhana berbasis pada kurva hubungan suhu dengan intensitas ditampilkan dalam Gambar 2.
Gambar 2. Nilai suhu terhadap intensitas cahaya
Gambar 2 memperlihatkan grafik hubungan antara perubahan suhu yang dibaca menggunakan termokopel dengan perubahan intensitas cahaya.  Daya yang dipancarkan oleh  sumber cahaya pada arah tertentu per satuan sudut disebut  intensitas  cahaya  (Lu et al., 2021). Dari  grafik  terlihat bahwa perubahan  suhu  mempengaruhi  intensitas.    Hal  ini  disimpulkan  bahwa  rangkaian  sensor  berkerja dengan baik dalam merespon suhu.
Tabel 1. Hasil pencocokan data pada kawat tembaga
Lilitan Persamaan R 2 300 y = -3.2846 x + 3139,8 0,93 250 y = -32514 x + 3309,5 0,97 200 y = -2.9413 x + 3857,6 0,85 150 y = -5.5246 x + 4174,5 0,99 100 y = -3.2136 x + 4173,2 0,94
Tabel 1. memperlihatkan hasil pencocokan data pada masing-masing kurva. Salah satu ukuran sensor dikatakan baik dapat dilihat dari nilai kelinearannya (Liu et al., 2019). Jika respon sensor linier, sensitivitas  akan  tetap  konstan  sesuai  dengan  rentang  sensor  dan  sama  dengan  tingkat  kemiringan grafik (Mo et al., 2021). Namun, jika respon sensor tidak linier, sensitivitasnya akan bervariasi sesuai dengan rentang sensor (Liu et al., 2020).
p-ISSN 2085-0409
e-ISSN 2550-0465
Penelitian yang dilakukan oleh Toifur dan Indratno (2014) memperoleh hasil dengan diameter kawat yang digunakan adalah 0,2 mm dengan panjang kawat 700 cm. Koil bisa diaplikasikan sebagai sensor suhu rendah dengan menggunakan konfigurasi RTD-C. Namun rekam jejak pengaruh kenaikan suhu terhadap tegangan rangkaian masih dilakukan secara manual. Selanjutnya penelitian oleh peneliti memperoleh hasil dengan m asing-masing lilitan memiliki kelinearan yang berbeda-beda. Rentang suhu yang paling baik untuk melihat kemiringan kurva adalah pada suhu  38 o C -100 o C. Pada saat rentang suhu tersebut terjadi perubahan nilai yang cukup baik sehingga bisa diperoleh nilai konsistensi yang paling  baik  adalah  pada  kawat  dengan  150  lilitan  dan  diameter  kawat  0,5  nilai R 2 =  0,99    dengan persamaan y = -5.5246 x + 4174,5

## Simpulan
Salah satu ukuran sensor dikatakan baik dapat dilihat dari nilai kelinearannya dan j ika respon sensor linier, sensitivitas akan tetap konstan sesuai dengan rentang sensor dan sama dengan tingkat kemiringan grafik. Berdasarkan hasil yang diperoleh pada r entang suhu yang paling baik untuk melihat kemiringan kurva adalah pada suhu 38 o C -100 o C. Rentang suhu tersebut terjadi perubahan nilai yang cukup baik sehingga bisa diperoleh nilai konsistensi yang paling baik pada kawat dengan 150 lilitan, dan dengan nilai R 2 = 0,99 dengan persamaan y = -5.5246 x + 4174,5.

## Referensi
Camuffo, D., & Valle, A. della. (2016). A summer temperature bias in early alcohol thermometers. Climatic Change , 138 (3 – 4), 633 – 640. https://doi.org/10.1007/s10584-016-1760-8
Dewi, K. R., & Yuninda, N. H. (2019). Pengaruh peningkatan suhu dan besaran arus terhadap tahanan penghantar kabel listrik tegangan rendah jenis NYM. Journal of Electrical Vocational Education and Technology , 4 (1), 35- 40.
Fu, X., Ran, R., Li, Q., Zhang, R., Li, D., Fu, G., Jin, W., Bi, W., Qi, Y., & Hu, Q. (2021). A sensitivity-enhanced temperature sensor  with  end-coated  PDMS  in  few  mode  fiber  based  on  vernier  effect. Optics  Communications , 497 , 127173. https://doi.org/10.1016/j.optcom.2021.127173
Ida,  N.  (2020).  Sensors,  Actuators,  and  Their  Interfaces:  A  multidisciplinary  introduction.  In The  Institution  of Engineering  and  Technology (2nd  ed.).  The  Institution  of  Engineering  and  Technology. https://doi.org/10.1049/pbce127e
Indratno, T. K., & Toifur, M. (2015). Optimasi diameter dan panjang kawat koil sebagai kandidat sensor suhu semen sapi berbasis RTD-C. Omega, Jurnal Fisika Dan Pendidikan FIsika , 1 (2), 45 – 49.
Kou, H., Zhao, Y., Ren, K., Chen, X., Lu, Y., & Wang, D. (2017). Automated measurement of cattle surface temperature and its correlation with rectal temperature. PLOS ONE , 12 (4), e0175377. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0175377
Liu, C., Yang, Y., Ding, Y., Xu, J., Liu, X., Zhang, B., Yao, J., Hayat, T., Alsaedi, A., & Dai, S. (2018). High-efficiency and UV-stable  planar  perovskite  solar  cells  using  a  low-temperature,  solution-processed  electron-transport layer. ChemSusChem , 11 (7), 1232 – 1237. https://doi.org/10.1002/cssc.201702248
Liu, Q., Yao, J., Wang, Y., Sun, Y., & Ding, G. (2019). Temperature dependent response/recovery characteristics of Pd/Ni  thin  film  based  hydrogen  sensor. Sensors  and  Actuators  B:  Chemical , 290 ,  544 – 550. https://doi.org/10.1016/j.snb.2019.04.024
Liu, Z., Tian, B., Fan, X., Liu, J., Zhang, Z., Luo, Y., Zhao, L., Lin, Q., Han, F., & Jiang, Z. (2020). A temperature sensor based  on  flexible  substrate  with  ultra-high  sensitivity  for  low  temperature  measurement. Sensors  and Actuators A: Physical , 315 , 112341. https://doi.org/10.1016/j.sna.2020.112341
Lu, C., Qiu, J., Zhao, W., Sakai, E., Zhang, G., Nobe, R., Kudo, M., & Komiyama, T. (2021). Low-temperature adaptive conductive  hydrogel  based  on  ice  structuring  proteins/CaCl 2 anti-freeze  system  as  wearable  strain  and temperature  sensor. International  Journal  of  Biological  Macromolecules , 188 ,  534 – 541. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2021.08.060
Mehmood, Z., Mansoor, M., Haneef, I., Ali, S. Z., & Udrea, F. (2018). Evaluation of thin film p-type single crystal silicon for use as a CMOS Resistance Temperature Detector (RTD). Sensors and Actuators A: Physical , 283 , 159 – 168. https://doi.org/10.1016/j.sna.2018.09.062
Mo,  S.,  Wei,  R.,  Zeng,  Z.,  &  He,  M.  (2021).  A  multiple-sensitivity  hall  sensor  featuring  a  low-cost  temperature compensation circuit. Microelectronics Journal , 113 , 105067. https://doi.org/10.1016/j.mejo.2021.105067 Pramudani,  A.,  &  Hartono,  R.  (2016). Pembuatan  alat  ukur  temperatur  digital  dengan  menggunakan  sensor termokopel . Universitas Pasundan.
Rahman, M. T., Cheng, C.-Y., Karagoz, B., Renn, M., Schrandt, M., Gellman, A., & Panat, R. (2019). High performance flexible  temperature  sensors  via  nanoparticle  printing. ACS  Applied  Nano  Materials , 2 (5),  3280 – 3291. https://doi.org/10.1021/acsanm.9b00628
Rifqi Firmansyah, Satria Bagaskara, Rachmat Agus Kurdyanto, M. N. F. M. (2018). Penerapan modul RF 433 dalam pengukuran intensitas cahaya menggunakan sensor LDR berbasis arduino. Jurnal INAJEEE , 01 (01).
Tran, A. V., Zhang, X., & Zhu, B. (2018). Mechanical structural design of a piezoresistive pressure sensor for low- pressure measurement: A computational analysis by increases in the sensor sensitivity. Sensors (Switzerland) ,
8 (2023), 1 – 15. https://doi.org/doi.org/10.3390/s18072023 Wahyu C. A. (2002). Perancangan dan pembuatan termometer digital . Universitas Jember.