Perancangan Kulkas Mini Menggunakan Peltier Super Cooler Berbasis Mikrokontroller Atmega32

(1)

Lampiran 1. Konfigurasi Program Menghitung Data Komputer (Assembly)

/******************************************************* This program was created by the

CodeWizardAVR V2.60 Standard Automatic Program Generator

Project : Version : Date : Author : Company : Comments:

Chip type : ATmega32 Program type : Application

AVR Core Clock frequency: 16.000000 MHz Memory model : Small

External RAM size : 0 Data Stack size : 128

*******************************************************/ #include <mega32.h>

#include <delay.h> #define led PORTC.7 #define peltier PORTC.6

// Declare your global variables here unsigned char fc_l, fc_h;

// Standard Input/Output functions #include <stdio.h>

(2)

// Timer1 overflow interrupt service routine interrupt [TIM1_OVF] void timer1_ovf_isr(void) {

// Reinitialize Timer1 value TCNT1H=0x9E58 >> 8; TCNT1L=0x9E58 & 0xff; // Place your code here led = ! led; }

#define ADC_VREF_TYPE ((1<<REFS1) | (1<<REFS0) | (0<<ADLAR))

// Read the AD conversion result

unsigned int read_adc(unsigned char adc_input) {

ADMUX=adc_input | ADC_VREF_TYPE;

// Delay needed for the stabilization of the ADC input voltage delay_us(10);

// Start the AD conversion ADCSRA|=(1<<ADSC);

// Wait for the AD conversion to complete while ((ADCSRA & (1<<ADIF))==0); ADCSRA|=(1<<ADIF);

return ADCW; }

unsigned int channel_0 (void) {

float v_ch_0; unsigned char idx; v_ch_0 = 0;

for (idx = 0; idx < 150; idx ++) {

(3)

v_ch_0 = v_ch_0 + read_adc(0); }

v_ch_0 = v_ch_0/150; return v_ch_0; }

void main(void) {

// Declare your local variables here unsigned int v_0, v_1;

// Input/Output Ports initialization // Port A initialization

// Function: Bit7=In Bit6=In Bit5=In Bit4=In Bit3=In Bit2=In Bit1=In Bit0=In DDRA=(0<<DDA7) | (0<<DDA6) | (0<<DDA5) | (0<<DDA4) | (0<<DDA3) | (0<<DDA2) | (0<<DDA1) | (0<<DDA0);

// Port B initialization

// Function: Bit7=In Bit6=In Bit5=In Bit4=In Bit3=In Bit2=In Bit1=In Bit0=In DDRB=(0<<DDB7) | (0<<DDB6) | (0<<DDB5) | (0<<DDB4) | (0<<DDB3) | (0<<DDB2) | (0<<DDB1) | (0<<DDB0);

// Port C initialization

// Function: Bit7=Out Bit6=In Bit5=In Bit4=In Bit3=In Bit2=In Bit1=In Bit0=In DDRC=(1<<DDC7) | (0<<DDC6) | (0<<DDC5) | (0<<DDC4) | (0<<DDC3) | (0<<DDC2) | (0<<DDC1) | (0<<DDC0);

(4)

// Port D initialization

// Function: Bit7=In Bit6=In Bit5=In Bit4=In Bit3=In Bit2=In Bit1=In Bit0=In DDRD=(0<<DDD7) | (0<<DDD6) | (0<<DDD5) | (0<<DDD4) | (0<<DDD3) | (0<<DDD2) | (0<<DDD1) | (0<<DDD0);

// Timer/Counter 0 initialization // Clock source: System Clock // Clock value: Timer 0 Stopped // Mode: Normal top=0xFF // OC0 output: Disconnected

TCCR0=(0<<WGM00) | (0<<COM01) | (0<<COM00) | (0<<WGM01) | (0<<CS02) | (0<<CS01) | (0<<CS00);

TCNT0=0x00; OCR0=0x00;

// Timer/Counter 1 initialization // Clock source: System Clock // Clock value: 250.000 kHz // Mode: Normal top=0xFFFF // OC1A output: Disconnected // OC1B output: Disconnected // Noise Canceler: Off

// Input Capture on Falling Edge // Timer Period: 0.1 s

// Timer1 Overflow Interrupt: On // Input Capture Interrupt: Off // Compare A Match Interrupt: Off

(5)

// Compare B Match Interrupt: Off

TCCR1B=(0<<ICNC1) | (0<<ICES1) | (0<<WGM13) | (0<<WGM12) | (0<<CS12) | (1<<CS11) | (1<<CS10);

TCNT1H=0x9E; TCNT1L=0x58; ICR1H=0x00; ICR1L=0x00; OCR1AH=0x00; OCR1AL=0x00; OCR1BH=0x00; OCR1BL=0x00;

// Timer/Counter 2 initialization // Clock source: System Clock // Clock value: Timer2 Stopped // Mode: Normal top=0xFF // OC2 output: Disconnected ASSR=0<<AS2;

TCCR2=(0<<WGM20) | (0<<COM21) | (0<<COM20) | (0<<WGM21) | (0<<CS22) | (0<<CS21) | (0<<CS20);

TCNT2=0x00; OCR2=0x00;

// Timer(s)/Counter(s) Interrupt(s) initialization

// External Interrupt(s) initialization // INT0: Off

// INT1: Off // INT2: Off

(6)

MCUCR=(0<<ISC11) | (0<<ISC10) | (0<<ISC01) | (0<<ISC00); MCUCSR=(0<<ISC2);

// USART initialization

// Communication Parameters: 8 Data, 1 Stop, No Parity // USART Receiver: On

// USART Transmitter: On // USART Mode: Asynchronous // USART Baud Rate: 9600

UCSRA=(0<<RXC) | (0<<TXC) | (0<<UDRE) | (0<<FE) | (0<<DOR) | (0<<UPE) | (0<<U2X) | (0<<MPCM);

UBRRH=0x00; UBRRL=0x67;

// Analog Comparator initialization // Analog Comparator: Off

// ADC initialization

// ADC Clock frequency: 125.000 kHz

// ADC Voltage Reference: Int., cap. on AREF // ADC High Speed Mode: Off

// ADC Auto Trigger Source: ADC Stopped ADMUX=ADC_VREF_TYPE;

(7)

// SPI initialization // SPI disabled

// TWI initialization // TWI disabled

TWCR=(0<<TWEA) | (0<<TWSTA) | (0<<TWSTO) | (0<<TWEN) | (0<<TWIE); // Global enable interrupts

#asm("sei")

while (1) {

// Place your code here v_0 = channel_0(); v_0 = (v_0 * 9)/7;

addr_0 = '0'; // v_0 = 256; hi_0 = v_0 >> 8; lo_0 = v_0 & 0x00ff; putchar(addr_0); putchar(lo_0); putchar(hi_0);

delay_ms(25); }

(8)

Lampiran 2. Konfigurasi Program Menghitung Data Komputer (Visual Basic)

Private Sub Command1_Click()

MSComm1.PortOpen = False Close intHandle

End End Sub

Private Sub Command3_Click()

Print #intHandle, "There will be a new line after this!" Print #intHandle, "Last line in file!"; '<- Notice semicolon. End Sub

Private Sub Form_Load()

If MSComm1.PortOpen = False Then MSComm1.PortOpen = True

MSComm1.RThreshold = 3 MSComm1.NullDiscard = False

MSComm1.InputMode = comInputModeText End If

End Sub

Private Sub MSComm1_OnComm()

Dim vkar, cmd As String ' Dim cmd As Byte

Dim arus, tegangan As Byte

If MSComm1.CommEvent = 2 Then vkar = MSComm1.Input

cmd = Mid$(vkar, 1, 1) If cmd = "0" Then

v1 = Asc(Mid$(vkar, 2, 1)) ' T dalam refrigerator End If

(9)

End If End Sub

Private Sub Timer1_Timer()

Dim intHandle As Integer intHandle = FreeFile

Text3.Text = Time$() ' catat untuk waktu

Open "C:\Users\wahyuni\refri.txt" For Append As intHandle Print #intHandle, Text1.Text, Text3.Text, Chr(13), Chr(10) Close intHandle

(10)

(11)

Lampiran 3. Konfigurasi Operasi Mikrokontroller

/*******************************************************

This program was created by the

CodeWizardAVR V2.60 Standard

Automatic Program Generator

© Copyright 1998-2012 Pavel Haiduc, HP InfoTech s.r.l.

http://www.hpinfotech.com

Chip type : ATmega32

Program type : Application

AVR Core Clock frequency: 16.000000 MHz

Memory model : Small

External RAM size : 0

Data Stack size : 128

*******************************************************/

#include <mega32.h>

#include <delay.h>

#define led PORTC.7

#define peltier PORTC.6

// Declare your global variables here

unsigned char fc_l, fc_h;

(12)

// Standard Input/Output functions

#include <stdio.h>

// Timer1 overflow interrupt service routine

interrupt [TIM1_OVF] void timer1_ovf_isr(void)

{

// Reinitialize Timer1 value

TCNT1H=0x9E58 >> 8;

TCNT1L=0x9E58 & 0xff;

// Place your code here

led = ! led;

}

#define ADC_VREF_TYPE ((1<<REFS1) | (1<<REFS0) |

(0<<ADLAR))

// Read the AD conversion result

unsigned int read_adc(unsigned char adc_input)

{

ADMUX=adc_input | ADC_VREF_TYPE;

// Delay needed for the stabilization of the ADC input voltage

delay_us(10);

// Start the AD conversion

ADCSRA|=(1<<ADSC);

// Wait for the AD conversion to complete

while ((ADCSRA & (1<<ADIF))==0);

ADCSRA|=(1<<ADIF);

(13)

return ADCW;

}

unsigned int channel_0 (void)

{

float v_ch_0;

unsigned char idx;

v_ch_0 = 0;

for (idx = 0; idx < 150; idx ++)

{

v_ch_0 = v_ch_0 + read_adc(0);

}

v_ch_0 = v_ch_0/150;

return v_ch_0;

}

void main(void)

{

// Declare your local variables here

unsigned int v_0, v_1;

// Input/Output Ports initialization

// Port A initialization

// Function: Bit7=In Bit6=In Bit5=In Bit4=In Bit3=In Bit2=In Bit1=In

Bit0=In

(14)

DDRA=(0<<DDA7) | (0<<DDA6) | (0<<DDA5) | (0<<DDA4) |

(0<<DDA3) | (0<<DDA2) | (0<<DDA1) | (0<<DDA0);

// State: Bit7=T Bit6=T Bit5=T Bit4=T Bit3=T Bit2=T Bit1=T Bit0=T

PORTA=(0<<PORTA7) | (0<<PORTA6) | (0<<PORTA5) |

(0<<PORTA4) | (0<<PORTA3) | (0<<PORTA2) | (0<<PORTA1) |

(0<<PORTA0);

// Port B initialization

// Function: Bit7=In Bit6=In Bit5=In Bit4=In Bit3=In Bit2=In Bit1=In

Bit0=In

DDRB=(0<<DDB7) | (0<<DDB6) | (0<<DDB5) | (0<<DDB4) |

(0<<DDB3) | (0<<DDB2) | (0<<DDB1) | (0<<DDB0);

// State: Bit7=T Bit6=T Bit5=T Bit4=T Bit3=T Bit2=T Bit1=T Bit0=T

PORTB=(0<<PORTB7) | (0<<PORTB6) | (0<<PORTB5) |

(0<<PORTB4) | (0<<PORTB3) | (0<<PORTB2) | (0<<PORTB1) |

(0<<PORTB0);

// Port C initialization

// Function: Bit7=Out Bit6=In Bit5=In Bit4=In Bit3=In Bit2=In Bit1=In

Bit0=In

DDRC=(1<<DDC7) | (0<<DDC6) | (0<<DDC5) | (0<<DDC4) |

(0<<DDC3) | (0<<DDC2) | (0<<DDC1) | (0<<DDC0);

// State: Bit7=0 Bit6=T Bit5=T Bit4=T Bit3=T Bit2=T Bit1=T Bit0=T

PORTC=(0<<PORTC7) | (0<<PORTC6) | (0<<PORTC5) |

(0<<PORTC4) | (0<<PORTC3) | (0<<PORTC2) | (0<<PORTC1) |

(0<<PORTC0);

// Port D initialization

// Function: Bit7=In Bit6=In Bit5=In Bit4=In Bit3=In Bit2=In Bit1=In

Bit0=In

(15)

DDRD=(0<<DDD7) | (0<<DDD6) | (0<<DDD5) | (0<<DDD4) |

(0<<DDD3) | (0<<DDD2) | (0<<DDD1) | (0<<DDD0);

// State: Bit7=T Bit6=T Bit5=T Bit4=T Bit3=T Bit2=T Bit1=T Bit0=T

PORTD=(0<<PORTD7) | (0<<PORTD6) | (0<<PORTD5) |

(0<<PORTD4) | (0<<PORTD3) | (0<<PORTD2) | (0<<PORTD1) |

(0<<PORTD0);

// Timer/Counter 0 initialization

// Clock source: System Clock

// Clock value: Timer 0 Stopped

// Mode: Normal top=0xFF

// OC0 output: Disconnected

TCCR0=(0<<WGM00) | (0<<COM01) | (0<<COM00) | (0<<WGM01) |

(0<<CS02) | (0<<CS01) | (0<<CS00);

TCNT0=0x00;

OCR0=0x00;

// Timer/Counter 1 initialization

// Clock source: System Clock

// Clock value: 250.000 kHz

// Mode: Normal top=0xFFFF

// OC1A output: Disconnected

// OC1B output: Disconnected

// Noise Canceler: Off

// Input Capture on Falling Edge

// Timer Period: 0.1 s

// Timer1 Overflow Interrupt: On

// Input Capture Interrupt: Off

(16)

// Compare A Match Interrupt: Off

// Compare B Match Interrupt: Off

TCCR1A=(0<<COM1A1) | (0<<COM1A0) | (0<<COM1B1) |

(0<<COM1B0) | (0<<WGM11) | (0<<WGM10);

TCCR1B=(0<<ICNC1) | (0<<ICES1) | (0<<WGM13) | (0<<WGM12) |

(0<<CS12) | (1<<CS11) | (1<<CS10);

TCNT1H=0x9E;

TCNT1L=0x58;

ICR1H=0x00;

ICR1L=0x00;

OCR1AH=0x00;

OCR1AL=0x00;

OCR1BH=0x00;

OCR1BL=0x00;

// Timer/Counter 2 initialization

// Clock source: System Clock

// Clock value: Timer2 Stopped

// Mode: Normal top=0xFF

// OC2 output: Disconnected

ASSR=0<<AS2;

TCCR2=(0<<WGM20) | (0<<COM21) | (0<<COM20) | (0<<WGM21) |

(0<<CS22) | (0<<CS21) | (0<<CS20);

TCNT2=0x00;

OCR2=0x00;

(17)

TIMSK=(0<<OCIE2) | (0<<TOIE2) | (0<<TICIE1) | (0<<OCIE1A) |

(0<<OCIE1B) | (1<<TOIE1) | (0<<OCIE0) | (0<<TOIE0);

// External Interrupt(s) initialization

// INT0: Off

// INT1: Off

// INT2: Off

MCUCR=(0<<ISC11) | (0<<ISC10) | (0<<ISC01) | (0<<ISC00);

MCUCSR=(0<<ISC2);

// USART initialization

// Communication Parameters: 8 Data, 1 Stop, No Parity

// USART Receiver: On

// USART Transmitter: On

// USART Mode: Asynchronous

// USART Baud Rate: 9600

UCSRA=(0<<RXC) | (0<<TXC) | (0<<UDRE) | (0<<FE) | (0<<DOR) |

(0<<UPE) | (0<<U2X) | (0<<MPCM);

UCSRB=(0<<RXCIE) | (0<<TXCIE) | (0<<UDRIE) | (1<<RXEN) |

(1<<TXEN) | (0<<UCSZ2) | (0<<RXB8) | (0<<TXB8);

UCSRC=(1<<URSEL) | (0<<UMSEL) | (0<<UPM1) | (0<<UPM0) |

(0<<USBS) | (1<<UCSZ1) | (1<<UCSZ0) | (0<<UCPOL);

UBRRH=0x00;

UBRRL=0x67;

// Analog Comparator initialization

// Analog Comparator: Off

(18)

ACSR=(1<<ACD) | (0<<ACBG) | (0<<ACO) | (0<<ACI) | (0<<ACIE) |

(0<<ACIC) | (0<<ACIS1) | (0<<ACIS0);

// ADC initialization

// ADC Clock frequency: 125.000 kHz

// ADC Voltage Reference: Int., cap. on AREF

// ADC High Speed Mode: Off

// ADC Auto Trigger Source: ADC Stopped

ADMUX=ADC_VREF_TYPE;

ADCSRA=(1<<ADEN) | (0<<ADSC) | (0<<ADATE) | (0<<ADIF) |

(0<<ADIE) | (1<<ADPS2) | (1<<ADPS1) | (1<<ADPS0);

SFIOR=(1<<ADHSM) | (0<<ADTS2) | (0<<ADTS1) | (0<<ADTS0);

// SPI initialization

// SPI disabled

SPCR=(0<<SPIE) | (0<<SPE) | (0<<DORD) | (0<<MSTR) | (0<<CPOL) |

(0<<CPHA) | (0<<SPR1) | (0<<SPR0);

// TWI initialization

// TWI disabled

TWCR=(0<<TWEA) | (0<<TWSTA) | (0<<TWSTO) | (0<<TWEN) |

(0<<TWIE);

// Global enable interrupts

#asm("sei")

while (1)

{

(19)

// Place your code here

v_0 = channel_0();

v_0 = (v_0 * 9)/7;

addr_0 = '0';

// v_0 = 256;

hi_0 = v_0 >> 8;

lo_0 = v_0 & 0x00ff;

putchar(addr_0);

putchar(lo_0);

putchar(hi_0);

delay_ms(25);

}

(20)

Lampiran 4. Data Pengukuran Suhu

1. Tabel pengukuran dengan beban 1 liter air

Waktu (s) Suhu(teori) Suhu(Praktek)

0 21 21

120 20,6 20,92

240 20,36 20,73

360 20,04 20,4

480 19,72 20,3

600 19,4 20,24

720 19,08 20,1

840 18,76 20

960 18,44 19,8

1080 18,5 19,71

1200 18,12 19,53

1320 17,8 19,31

1440 17,48 19,2 1560 17,16 19,1 1680 16,84 18,98 1800 16,52 18,72

1920 16,2 18,54

2040 15,88 18,32 2160 15,56 17,91 2280 15,24 17,62 2400 14,92 17,3

2520 14,6 17,1

2640 14,28 16,9 2760 13,96 16,54 2880 13,64 16,42 3000 13,32 16,04

3120 13 15,89

3240 12,68 15,62 3360 12,36 15,4 3480 12,04 15,1

3600 11,72 15

3720 11,4 14,9

3840 11,08 14,8 3960 10,76 14,63 4080 10,44 14,14 4200 10,12 14,31

(21)

4320 9,8 14,2

4440 9,48 14

4560 9,16 13,84

4680 8,84 13,52

4800 8,52 13,3

4920 8,2 13

5040 7,88 12,85

5160 7,56 12,68

5280 7,24 12,2

5400 6,92 11,9

5520 6,6 11,68

5640 6,28 11,52

5760 5,96 11,1

5880 5,64 10,83

6000 5,32 10,4

6120 5 10

6240 4,68 9,92

6360 4,36 9,6

6480 3,72 9,32

6600 3,4 8,91

6720 3,08 8,68

6840 2,76 8,2

6960 2,44 7,92

7080 2,12 7,8

7200 1,8 7,54

7320 1,48 7,1

7440 1,16 6,94

7560 0,84 6,85

7680 0,52 6,66

7800 0,2 6,2

7920 -0,12 5,96 8040 -0,44 5,46

8160 -0,76 5

8280 -1,08 4,8

(22)

2. Tabel pengukuran dengan beban 2 liter air Suhu (S) T (Teori) T (Praktek)

0 21 21

200 20,74 20,91 400 20,48 20,78 600 20,22 20,71 800 19,96 20,68 1000 19,7 20,67 1200 19,44 20,54 1400 19,18 20,4 1600 18,92 20,24 1800 18,66 20,2 2000 18,4 20,1 2200 18,14 19,8 2400 17,88 19,74 2600 17,62 19,5 2800 17,36 19,36 3000 17,1 19,3 3200 16,84 19,2 3400 16,58 19,03 3600 16,32 19 3800 16,06 19,18 4000 15,8 19,06 4200 15,54 18,94 4400 15,25 18,82 4600 15,02 18,7 4800 14,76 18,58 5000 14,5 18,46 5200 14,24 18,26 5400 13,98 18,09 5600 13,72 17,9 5800 13,46 17,85 6000 13,2 17,76 6200 12,94 17,67 6400 12,68 17,58 6600 12,42 17,49 6800 12,16 17,4 7000 11,9 17,31 7200 11,64 17,22

(23)

7400 11,38 17,14 7600 11,12 17 7800 10,86 16,92 8000 10,6 16,8 8200 10,24 16,68 8400 10,08 16,56 8600 9,82 16,44 8800 9,56 16,32 9000 9,3 16,2 9200 9,04 16,08 9400 8,78 15,96 9600 8,52 15,84 9800 8,26 15,72 10000 8 15,6 10200 7,74 15,43 10400 7,48 15,14 10600 7,22 14,96 10800 6,96 14,8 11000 6,7 14,68 11200 6,44 14,32 11400 6,18 14,1 11600 5,92 13,9 11800 5,66 13,82 12000 5,4 13,54 12200 5,14 13,2 12400 4,88 12,95 12600 4,62 12,8 12800 4,36 12,54 13000 4,1 12,3 13200 3,84 12 13400 3,58 11,82 13600 3,32 11,6 13800 3,06 11,34 14000 2,8 11,01 14200 2,54 10,93 14400 2,28 10,8 14600 2,02 10,58 14800 1,76 10,34 15000 1,5 10 15200 1,24 9,9 15400 0,98 9,78 15600 0,72 9,5

(24)

15800 0,46 9,32 16000 0,2 8,98 16200 -0,06 8,84 16400 -0,32 8,58 16600 -0,58 8,43 16800 -0,84 8,18 17000 -1,1 7,94 17200 -1,36 7,7 17400 -1,62 7,42 17600 -1,88 7,06 17800 -2,14 6,82 18000 -2,4 6,56 18200 -2,66 6,12 18400 -2,92 5,94 18600 -3,18 5,68 18800 -3,44 5,4 19000 -3,7 5,22 19200 -3,96 5 19400 -4,22 4,82 19600 -4,48 4,6

(25)

3. Tabel pengukuran dengan beban 3 liter air

Waktu (S) T (Teori) T (Praktek)

0 21 21

400 20,65 20,82 800 20,3 20,6 1200 19,95 20,23 1600 19,6 20,1 2000 19,25 19,88 2400 18,9 19,64 2800 18,55 19,5 3200 18,2 19,3 3600 17,85 19,14

4000 17,5 19

4400 17,15 18,9 4800 16,8 18,78 5200 16,45 18,56 5600 16,1 18,35 6000 15,75 18,18 6400 15,4 17,96 6800 15,05 17,7 7200 14,7 17,56 7600 14,35 17,35

8000 14 17,1

8400 13,65 16,86 8800 13,3 16,7 9200 12,95 16,52 9600 12,6 16,3 10000 12,25 16,12 10400 11,9 16 10800 11,55 15,81 11200 11,2 15,6 11600 10,85 15,45 12000 10,5 15,28 12400 10,15 15,02 12800 9,8 14,8 13200 9,45 14,65 13600 9,1 14,38 14000 8,75 14,2 14400 8,4 14,05

(26)

14800 8,05 13,9 15200 7,7 13,6 15600 7,35 13,46

16000 7 13,29

16400 6,65 13,19 16800 6,3 13,1 17200 5,95 12,9 17600 5,6 12,8 18000 5,25 12,58 18400 4,9 12,3 18800 4,55 12,09 19200 4,2 11,95 19600 3,85 11,7 20000 3,5 11,54 20400 3,15 11,3 20800 2,8 11,02 21200 2,45 10,8 21600 2,1 10,68 22000 1,75 10,5 22400 1,4 10,38 22800 1,05 10,2 23200 0,7 9,8 23600 0,35 9,69

24000 0 9,5

24400 -0,35 9,37 24800 -0,7 9,11 25200 -1,05 9 25600 -1,4 8,9 26000 -1,75 8,76 26400 -2,1 8,58 26800 -2,45 8,4 27200 -2,8 8,12 27600 -3,15 8 28000 -3,5 7,88 28400 -3,85 7,68 28800 -4,2 7,5 29200 -4,55 7,4 29600 -4,9 7,12 30000 -5,25 6,9 30400 -5,6 6,78 30800 -5,95 6,6 31200 -6,3 6,43

(27)

31600 -6,65 6,2

32000 -7 5,98

32400 -7,35 5,7 32800 -7,7 5,45 33200 -8,05 5,3 33600 -8,4 5,06 34000 -8,75 4,84 34400 -9,1 4,7

(28)

Lampiran 5. Gambar Kulkas Mini

(29)

(30)

DAFTAR PUSTAKA

Giancoli, Douglas C. 2001. FISIKA. Jakarta :Erlangga

Giancoli, Douglas C. 1998. FISIKA. Edition Empat. Jakarta: Erlangga.

Holman J.P. 1984. HEAT TRANSFER. Fifth Edition. Diterjemahkan oleh Ir. E.Jasfi, M.Sc. Jakarta: Erlangga

Kreith Frank. 1985. PRICIPLES OF HEAT TRANFER. Third edition University Of Colorado. USA. Diterjemahkan oleh. Arko Prijono M.Sc. Jakarta: Erlangga. Young & Freedman. 2002. FISIKA UNIVERSITAS. Jakarta: Erlangga.

Zemansky dan Sears. 1999. FISIKA. Jakarta: Trimitha Madiri Hendi. 05 Februari 2015. THERMOELECTRIK.

http://wwwenerton-inc.com/enerton-resurce/pdf/thermoelektrik-cooling-basic.pdf.

Shepta DH. 05 Februari 2015. RANCANG BANGUN SISTEM PENGUKUR EFISIENSI SEL PELTIER BERBASIS MIKROKONTROLLER.

http://www.lib.ui.ac.id/file%3Ffile%3Dpdf/abstrak-2035317.pdf

Zulfikar Ali Akbar. 10 Maret 2015. THERMOELECTRIK GENERATOR STOVE SEBAGAI ALTERNATIVE LISTRIK DALAM RUMAH.

(31)

BAB III

PERANCANGAN DAN CARA KERJA SISTEM

3.1. DIAGRAM BLOK SISTEM

Sistem ini dirancang dengan menggunakan teknologi termoelektrik. Dimana teknologi ini diterapkan untuk memanfaatkan energi listrik yang terhubung oleh mesin. Sistem ini menggunakan peltier yang akan dimanfaatkan sebagai penghasil energi listrik. Peltier berkerja ketika terjadi perbedaan temperatur diantara ujung-ujung sel dan menghasilkan arus listrik. Sistem mekanik dapat dilihat pada blok diagram dibawah ini.

(32)

Blok diagram yang ditunjukkan pada gambar 3.1 merupakan gambaran umum perancangan hardware aplikasi termoelektrik cooler sebagai pendingin. Setiap blok mempunyai fungsi masing-masing yaitu:

 Elemen peltier

Berfungsi sebagai pedingin

 Ruang pendingin

Berfungsi sebagai ruang yang akan didinginkan

 Sensor suhu

Berfungsi untuk membaca atau mengukur suhu didalam ruang pendingin dan meneruskan kemikrokontroler untuk diproses ditampilkan di LCD

 Mikrokontroller

Berfungsi sebagai memproses masukan dari sensor dan mengirim keLCD, mengendalikan driver

 LCD

Berfungsi menampilkan suhu yang terbaca diruang pendingin

 Setting suhu

Berfungsi sebagai input data atau suhu referensi

 Driver Relay

Berfungsi untuk mengendalikan pendingin yang diatur oleh mikrokontroller

Adapun sistem kerja diagram blok diatas adalah saat sistem dipacu dengan tegangan DC 12 Volt yang diambil dari sumber tegangan maka peltier akan berkerja yang artinya salah satu sisi peltier akan dingin dan sebaliknya sisi yang lain akan menghasilkan Panas, kemudian sisi dingin akan mendinginkan ruang pendingin sementara panas dari sisi lain akan dibuang dengan memanfaatkan kipas sebagai pembuang panas.

Sensor suhu akan mengukur temperature pada ruang pendingin dan hasilnya akan dikirim kemikrokontroller. Selanjutnya mikrokontroller mengubah kedata digital dan diteruskan keLCD untuk ditampilkan. Setting suhu digunakan untuk mengatur beberapa besar suhu yang diinginkan. Mikrokontroller juga akan mengontrol kipas yang berkerja pada pembuangan penas melalui driver. Kipas yang digunakan pada ruang pendinginakan homogen juga dikontrol oleh mikrokontroller melalui driver.

(33)

1.2. PERANCANGAN RANGKAIAN TIAP BLOK

3.2.1. RANGKAIAN DRIVER ON/OFF PELTIER

Jika Port C7 = 0 maka elemen peltier transistor FET tidak berkerja, sehingga arus tidak mengalir melalui elemen peltier sehingga pendingin berhenti. Jika Port C7 = 1 maka transistor FET akan ON dan elemen peltier mendapat arus dan proses pendinginan akan terjadi.

Gambar 3.2 Blok Rangkaian Driver ON/OFF Peltier

Dalam sistem ini termoelektrik yang digunakan adalah peltier 12706. Peltier dengan tegangan 12 Volt dan arus 6 Ampere, yang berarti daya yang dihasilkan dapat mencapai +72 Watt. Peltier yang dialiri arus oleh listrik akan menimbulkan perbedaan suhu pada kedua sisinya.

Peltie 12706 berkerja pada tegangan 12 Volt sampai 15 Volt dan arus 5 Ampere sampai 7 Ampere. Apabila tegangan melebihi kapasitas maka sistem pada rangkian ini tidak dapat berkerja.

(34)

3.2.2. RANGKAIAN MIKROKONTROLER

Rangkain mikrokontroler yang digunakan dalam sistem ini adalah Atmega32, yang berfungsi sebagai kontrol dari semua rangkain pada sistem diantaranya menggendalikan driver, memproses hasil sensor suhu menjadi data digital, mengirim suhu ke LCD, dan mengirim data ke PC. Atmega32 diprogram dengan bahasa C melalui software AVR.

Gambar 3.3 Rangkaian Minimum Mikrokontroler ATMega 32

Sensor LM35 dihubungkan dengan port A, yang mengubah data analog menjadi digital sehingga bisa dibaca mikrokontroler. LCD dihubungkan dengan port B.

3.2.3. RANGKAIAN POWER SUPPLAY

Rangkaian elektronika membutuhkan power supplay sebagai sumber tegangan. Rangkaian power supply berfungsi untuk mensupplay arus dan tegangan keseluruh rangkaian yang ada. Rangkaian Power Supply adalah rangkaian yang berfungsi menyuplay tegangan listrik secara langsung dari sumber tegangan listrik ke tegangan listrik yang lainnya.

(35)

Gambar. 3.4 Rangkaian Power Suplay

 Trafo 10A

 Diode penyearah dengan kemampuan 20A  Transistor TIP36 mampu dialiri arus 15A

Pada gambar diatas menggunakan trafo 10A dan dioda penyearah dengann kemampuan 20A. Sehingga transistor TIP 36 mampu dialiri arus l5A yg berfungsi menguatkan arus. Sedangkan IC 7812 sebagai pengatur tegangan baterai. Kapasitor diatas berfungsi untuk menyimpan muatan listrik.

Peltier yang digunakan adalah jenis 12706, menyerap arus maximum 6 A jadi power supply dapat memberikan arus sebanyak yang dibutuhkan.

3.2.4. RANGKAIAN SENSOR SUHU

Sensor yang digunakan pada sistem ini adalah sensor LM35, Sensor LM35 mempunyai keunggulan dapat mengukur suhu mulai -55OC sampai dengan 150OC. Sesuai dengan suhu yang akan diukur pada kulkas mini yaitu 5OC. Rangkaian sensor suhu menggunakan Sensor LM35 kemudian menghubungkannya ke ground.

Q1 TIP36 BR1 20A R1 100ohm TR1 Trafo 10A VI

1 _VO 3

G N D 2 U2 7812 C1 1000mF D1 D2 C2 1mF C3 2200mF (+) (-) 220V

(36)

Gambar 3.5 Rangkaian Sensor Suhu

4ºC = Nilai ADC 40 mV

ADC 10 bit 1 bit = 1

1023 x 5 Volt 1 bit = 5000

1023 = 4.88 mV T = 40 mV = 40 m V

4,88 mV T = 8 mV

(37)

3.2.5 PERANCANGAN TOMBOL SETTING

Gambar 3.6 Perancangan Tombol Setting

Perancangan tombol setting dilakukan agar suhu yang diinginkan dapat diatur. Jika tombol tidak ditekan maka bernilai 1 karena rangkaian langsung terhubung ke mikrokontroller, sedangkan jika tombol ditekan maka akan bernilai 0 karena rangkaian tidak terhubung ke mikrokontroller.

3.2.6 RANGKAIAN MINIMUM DRIVER REGULATOR ARUS

Power suplay yang digunakan dalam sistem ini memiliki keluaran tegangan 34 Volt, Sementara tegangan input yang dibutuhkan pada peltier adalah 12 Volt. Pada regulator arus ini digunakan IC LM350, regulator tegangan positif yang dapat menyediakan lebih dari 3 Ampere dengan output variabel dari 1,2 Volt hinga 33 Volt. Cara setting batas minimal dan maksimal tegangan output rangkaian powern supplay dengan IC LM350 adalah dengan menentukan nilai R1 dan R2 sehingga untuk mendapatkan tegangan DC variabel sesuai dengan yang diinginkan.

VCC

R1 10k

Mikrokontroler

C1 100nF

(38)

Gambar 3.7 Rangkain Minimum Driver Regulator Arus

Rs =V ref

I ref , I ref = 1,25

V out = ( R1

240 + 1) 1,25 Volt Jika R1 diberikan 2 KΩ: V out = ( 2000

240 + 1) 1,25 Volt V out = 11,67 Volt

Daya yang dibutuhkan pada sistem adalah 72 Watt, dengan menggunakan hubungan P = V.I diperoleh I = 6 Ampere.

Untuk menentukan besar hambatan Rs digunakan persamaan Rs = V ref

I ref, diperoleh RS = 0,0975 atau 0,1 Ohm. Sementara itu I max yang dapat dicatu oleh rangkain jika diberikan Rs 0,1 Ohm:

I max = 1,25 V

0,1 Ohm adalah 12,5 Ampere, maka daya yang dapat dihasilkan rangkain adalah:

P = V.I

= 11,67 V.6 A = 70,2 Watt

(39)

3.3 DIAGRAM ALIR SISTEM

Tidak

Gambar 3.8 Diagram Alir Sistem

Mulai

Setting suhu permintaan 5°C

Peltier mendinginkan ruangan pendingin

Tampilkan nilai suhu kulkas

Suhu minimum

5°C

Peltier berhenti mendinginkan ruangan pendingin

Apakah suhu

(40)

BAB IV

PENGUJIAN DAN HASIL

4.1 POWER SUPPLAY

Power supplay yang digunakan pada sistem ini mampu mencatu arus sampai 10 Ampere. Kapasitor yang digunakan 2200 µF digunakan sebagai penyimpan muatan listrik.

Gambar 4.1 Power Suppay

Adapun tegangan keluaran dari power suppay ini: V = V rms. √2

= 12 V x 1,41 = 16,92 Volt

Q1 TIP36 BR1 20A R1 100ohm TR1 Trafo 10A VI

1 _VO 3

G N D 2 U2 7812 C1 1000mF D1 D2 C2 1mF C3 2200mF (+) (-) 220V

(41)

Peltier yang digunakan adalah jenis 12706, dengan menyerap arus maksimal 6 Ampere jadi power suppay dapat memberikan arus sebanyak yang diinginkan.

Tabel 4.1 Hubungan Tegangan Terhadap Arus

V in I beban

13.40 1 A

13.35 2 A

13.30 3 A

13.25 4 A

13.20 5 A

13.10 6 A

4.2 DAYA TERPASANG

Pengujian daya yang masuk kedalam peltier diperoleh dengan mengukur besar arus, Sementara tegangan 220 Volt dari jala-jala PLN distabilkan dengan stabilizer.

Gambar 4.2 Skema Daya Terpasang Tabel 4.2 Daya Terpasang

V (Volt) I (Ampere) Beban

220 0,75 165

220 0,76 167,2

(42)

4.3 PENGUKURAN TEMPERATUR

Pengujian sistem pendingin dilakukan secara bertahap mulai dari 1 liter air, 2 liter air, dan 3 liter air secara berturut-turut. Beban didinginkan sampai mencapai suhu 5°C .

Gambar 4.3 Skema Pengukuran

Sensor LM35 mengirim data kemikrokontroller yang akan diubah menjadi data digital, selanjutnya mikrokontroller mengirim data ke PC. Data hasil pengukuran dapat dicatat di PC. Suhu Awal air adalah 21°C sementara suhu minimum dibatasi sampai 5°C. PC hanya digunkan untuk pengambilan data, setelah data diperoleh PC dilepas. Data yang diperoleh (dilampirkan) kemudian diolah untuk mendapatkan grafik penurunan suhu, yaitu sebagai berikut:

4.3.1. Beban 1 Liter Air

Gambar 4.4 Garafik Penurunan Suhu Dengan Beban 1 Liter Air

-5 0 5 10 15 20 25

0 500 1000 1500 2000

suhu (Teori) Suhu ( Praktek)

(43)

Dari gambar 4.4 garis biru pada gambar merupakan gradien penurunan suhu yang dihitung secara teori, sementara garis merah merupakan hasil pengukuran penurunan suhu yang diperoleh dari sistem. Suhu awal air adala 21°C dan suhu minimum adalah 5°C. Pada perhitungan secara teori waktu yang dibutuhakan untuk mencapai suhu 5°C adalah 6120 detik sementara pada sistem mebutuhkan 8280 detik.

4.3.2 Beban 2 Liter Air

Gambar 4.5 Grafik Penurunan Suhu Dengan Beban 2 Liter Air

Dari gambar 4.5 garis biru pada grafik merupakan gradien penurunan suhu yang dihitung secara teori, sementara garis merah merupakan hasil pengukuran penurunan suhu yang diperoleh dari sistem. Suhu awal air adalah 21°C sementara suhu minimum dibatasi sampai 5°C. Pada perhitungan secara teori waktu yang dibutuhkan untuk mencapai suhu 5°C adalah 12200 detik sementara pada sistem membutuhkan 19200 detik.

-10 -5 0 5 10 15 20 25

0 1000 2000 3000 4000

suhu (Teori) Suhu ( Praktek)

(44)

4.3.3 Beban 3 Liter Air

Gambar 4.6 Grafik Penurunan Suhu Dengan Beban 3 Liter Air

Dari gambar 4.6 garis biru pada grafik merupakan gradien penurunan suhu yang dihitung secara teori, sementara garis merah merupakan hasil pengukuran penurunan suhu yang diperoleh dari sistem. Suhu awal air adalah 5°C. Pada perhitungan secara teori waktu yang dibutuhkan untuk mencapai suhu 5°C adalah 18400 detik sementara pada sistem membutuhkan 33600 detik.

-15 -10 -5 0 5 10 15 20 25

0 10000 20000 30000 40000

T (Teori) T (Praktek)

(45)

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. KESIMPULAN

Berdasarkan pengujian sistem dan data hasil penelitian maka dapat ditarikbeberapa kesimpulan bahwa:

1. Dengan memanfaatkan peltier sebagai pendingin dengan ukuran minimalis sehingga dapat memungkinkan untuk dibawa saat berpergian

2. Waktu penurunan suhu pada pendingin peltier berbanding lurus dengan beban yang didinginkan, dimana semakin besar volume air yang didinginkan semakin banyak waktu yang dibutuhkan untuk mencapai suhu minimum. Pada saat beban 1 liter untuk mencapai suhu 5°C dibutuhkan waktu 8280 sekon, pada saat beban 2 liter untuk mencapai suhu 5°C dibutuhkan waktu 19200 sekon, dan pada saat beban 3 liter untuk mencapai suhu 5°C dibutuhkan waktu 33600 sekon.

5.2SARAN

1. Untuk mendapatkan hasil pengukuran suhu yang maksimal diharapkan untuk menghindari kebocoran dinding sehingga udara dari luar tidak dapat masuk keruang pendingin

2. Pada sisi panas peltier, sebaiknya digunakan heatsink yang dapat menyerap semua panas yang dihasilkan oleh peltier, sehingga panas tidak menyebar kesisi dingin.

(46)

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1THERMOELEKTRIK

2.1.1. PENGERTIAN THERMOELEKTRIK

Fenomena termoelektrik pertama kali ditemukan tahun l82l oleh ilmuan Jerman Thomas johan seebeck. Ia menghubungkan tembaga dan besi dalam sebuah rangkaian. Diantara kedua logam tersebut lalu diberikan jarum kompas. Ketika sisi logam tersebut dipanaskan jarum kompas ternyata bergerak. Belakang diketahui hal ini terjadi karena aliran listrik yang terjadi pada logam menimbulkan medan magnet. Medan magnet ini yang mengerakkan jarum kompas.

Teknologi termoelektrik berkerja dengan mengkonversi energi panas menjadi listrik secara langsung (generator termoelektrik), atau sebaliknya dari listrik menghasilkan dingin (pending termoelektrik). Untuk menghasilkan listrik, material termoelektrik cukup diletakkan sedemikian rupa dalam rangkaian yang menghubungkan sumber panas dan dingin. Dari rangkaian itu akan dihasilkan sejumlah listrik sesuai dengan jenis bahan yang dipakai.

(47)

2.2 PENDINGIN THERMOELEKTRIK

2.2.1 EFEK SEEBECK

Penemuan pertama kali terkait dengan Thermoelektrik terjadi pada tahun 1821, seorang fisikawan jerman yang bernama Thomas Johan Seebeck melakukan ekperimen dengan menggunakan dua material logam yang berbeda yaitu tembaga dan besi. Kedua logam itu dirangkai menjadi sebuah sambungan dimana salah satu sisi logam dipanaskan dan satu sisi logam yang lainnya tetap dijaga pada suhu konstan sehingga arus akan mengalir pada rangkaian tersebut. Arus listrik yang mengalir akan mengindikasikan adanya beda potensial antara ujung-ujung kedua sambungan. Jarum kompas yang sebelumnya telah diletakkan diantara dua plat tersebut ternyata mengalami penyimpangan atau bergerak hal ini disebabkan adanya medan magnet yang dihasilkan dari proses induksi elektromagnetik yaitu medan magnet yang timbul karena adanya arus listrik pada logam.

2.2.2 EEEK PELTIER

Pada tahun 1834 seorang fisikawan bemama Jean Charle Athanase Peltier, menyelidiki kembali ekperimen dari efek seebeck. Peltier menemukan kebalikan dari fenomena seebeck yaitu ketika arus listrik mengalir pada suatu rangkaian dari material logam yang berbeda terjadi penyerapan panas pada sambungan kedua logam tersebut dan pelepasan panas pada sambungan yang lainya. Pelepasan panas dan penyerapan panas bersesuaian dengan arah arus listrik pada logam. Hal ini dikenal dengan efek peltier.

2.2.3 SEL PELTIER

Pada abad ke-19 tahun 1834 Jeans Charles Athanase Peltier menemukan efek pendingin. Dimana ketika listrik mengalir pada dua bahan konduktor yang berbeda yang menyebabkan adanya penyerapan dan pelepasan panas. Namun Peltier gagal karena penjelasan penomena fisika lemah hal ini tidak memenuhi hukum Ohm. Tahun

(48)

1909 dan 1911 ilmuwan lainnya yaitu Attenkirch menunjukan bahwa bahan-bahan termoelektrik pendingin membutuhkan koefisien seebeck yang tinggi. (Hendi. 2011)

Gambar 2.1 Skematik Sel Peltier

Konsep dasar dari sel feltier yaitu efek seebech dan efek feltier, dimana sel feltier semikonduktor merupakan bahan setengah penghantar listrik yang disebabkan perbedaan gaya atom-atom, ion-ion, atau molekul-molekul. (Zulfikar A. Akbar, 2 013)

Gambar 2.2 Sel Peltier

Semua ikatan zat padat atau bahan padat yang lainya disebabkan adanya gayalistrik dan tergantung pada jumlah electron keluar pada struktur atom. Bahan padat yang dimaksut adalah bahan padat seperti konduktor, isolator, semikonduktor, ataupun super konduktor. Untuk penyusun dari bahan padat terbagi menjadi dua bagian yaitu bahan padat kristal dan bahan padat amorf. Bahan padat Kristal merupakan suatu bahan padat dengan struktur partikelnya disusun secara keteraturan yang panjang dan berulang secara periodik contohnya silicon, germanium, gallium,

(49)

arsenid, dan lain sebagainya. Sedangkan bahan padat Amorf setruktur partikelnya disusun dengan keteraturan yang pendek dan tidak berulang secara periodic.

Table 2.1 Tabel Priodik Untuk Elemen Semikonduktor

KOLOM III KOLOM IV KOLOM V

5 B BORON

10,82

6 C CARBON

12,01

7 N NITROGEN

14,008 13 AL

ALUMINIUM 26,97

14 Si SILICON

28,09

15 P PHOSPHORUS

31,02 31 Ga

GALLIUM 69,72

32 Ge GERMANIUM

72,60

33 As ARSENIK

74,91 49 In

INDIUM 112,8

5 Sn TIN

118,7

5 Sn ANTIMONY

121,8

Semikonduktor terbagi menjadi dua yaitu semikondultor intrinsik (murni) dan semikonduktor ektrinsik (tidak murni). Semikonduktor instrinsik merupakan jenis semikonduktor yang murni dengan electron valensi empat, misalnya silicon dan germanium, keduanya terletak pada kolom empat pada table periodik. Silikon dan germanium dibentuk oleh tetrahedral dimana setiap atom akan menggunakan beberapaatom electron valensi dengan atom-atom tetangganya. Gambar dibawah ini menunjukkan adanya ikatan valensi dan electron valensi. (Shepta DH, 2012)

(50)

Gambar 2.3 Ikatan Valensi (Piranti Semikonduktor)

2.3 PENDINGIN

Kita dapat membayangkan pendingin (refrigerator) sebagai sebuah mesin kalor yang beroperasi secara terbalik. Sebuah mesin kalor menarik panas dari tempat panas dan melepaskan panas ketempat yang lebih dingin. Sebuah pendingin melakukan sebaliknya, menarik panas dari tempat yang dingin (didalam pendingin) dan melepaskan panas ketempat yang lebih hangat (biasanya udara dalam ruangan dimana pendingin ditempatkan). Sebuah mesin kalor memiliki selisih keluaran berupa kerja mekanik, pendingin membutuhkan selisih masukan berupa kerja mekanik. Dengan ketentuan untuk pendingin. Qc adalah positif tetapi baik W maupun QH adalah negatif, maka untuk proses siklus:

QH + Qc – W = 0, atau – QH = Qc – W (2.1) Oleh karena QH maupun W negative

lQHl = Qc + W (2.2) Keterangan:

Qc :Kalor disisi dingin QH :Kalor disisi Panas W :Kerja

(51)

Dari sudut pandang ekonomi, siklus pendingin terbaik adalah yang memindahkan jumlah kalor Qc terbanyak dari dalam pendingin dengan kerja mekanik W sedikit mungkin. (Young &Freedman, 2002).

2.4 KALOR JENIS

Jika kalor diberikan pada suatu benda, temperaturnya naik. Pada abad kedelapan belas, orang-orang yang melakukan percobaan ini telah melihat bahwa besar kalor Q yang dibutuhkan untuk merubah temperatur zat tertentu sebanding dengan massa m zat tersebut dan dengan perubahan temperatur ∆T, dinyatakan dalam persamaan:

Q = m.c.∆T (2.3)

Dimana c adalah besaran karakteristik dari zat tersebut, yang disebut kalor

jenis. Karena c = Q/m. ∆T, kalor jenis dinyatakan dalam satuan J/kgC0

. Untuk air pada 150C dan tekanan konstan 1 atm, c =1,00 kkal/kgC0 dari defenisi kal dan joule, diperlukan 1kkal kalor untuk menaikan temperature 1 kg air sebesar 10C.(giancoli, 2001)

2.5 HUBUNGAN KALOR DENGAN ENERGI LISTRIK

Berdasarkan hukum kekekalan energi bahwa energi tidak diciptakan dan tidak dapat dimusnakan. Energi hanya dapat diubah bentuknya. Seperti misalnya energi listrik dapat berubah menjadi energi kalor. Contohnya oven atau Mikrowave. Besar energi listrik yang diubah atau diserap sama dengan besar kalor yang dihasilkan. (Lia Saputri, 2010)

Sehingga secara matematis dapat dirumuskan.

(52)

Untuk menghitung energi listrik digunakan persamaan sebagai berikut:

W = P.t (2.5)

Keterangan:

W : Energi listrik (J) P : Daya listrik (W)

T : Wakru yang diperlukan (s)

Jika rumus kalor yang digunakan adalah Q = m.c.∆T maka diperlukan persamaan:

P.t = m.c.∆T (2.6)

Sehingga jika dihitung secara teori waktu yang dibutuhkan untuk mendinginkan beban sampai 50C, diberikan pada perhitungan dibawah:

A. Mendinginkan udara

Diberikan suhu awal = 270C

Volume = 5 liter (p=m/v→ m=1,2kg/m3x 0,005m3→0,00kg) Kalor jenis udara = l000J/kg0C

Massa jenis udara = l,2kg/m3 Kalor Jenis air = 4186 J/kg0C Kalor Jenis es = 2100 J/kg0C Kalor laten air = 3,33 x 105J/kg

Maka untuk mencari jumlah kalor yang dibutuhkan : Q = m.c udara (27 – 0)0C + m.L air + m Ces (5-0) Q = (0,06kg) (1000J/kg0C)

(270C)+(0,06kg)(3,33x105J/kg)+(0,06kg)(2100J/kg0C)(50C) Q = 1620J + 19.980 J + 630 J

(53)

Dari persamaan W=Q maka: W = P.t

t = W/P t = 22.2302kg /s2

72m2_{kg /s}2

t = 308,75 s

B. Mendinginkan air

Diberikan suhu awal = 250C

Volume air = 1 liter (p=m/v→m=1000/m3x 0,001m3→1kg) Kalor jenis air = 4186 J/kg0C

Kalor jenis es = 2100 J/kg0C Kalor laten air = 3,33x l05J/kg

Maka:

Q = m.c air (25–0)0C + m.L air + m Ces (5-0)

Q = (1kg) (4186J/kg0C) (250C)+(1)(3,33x105J/kg)+(1kg)(2100J/kg0C)(50C) Q = 104.650J + 333.000 J + 10.500 J

Q = 448.150 Joule

Dari persamaan W=Q maka: W = P.t

t = W/P

t = 448.1502kg /s2

72m2_{kg /s}2

t = 6.224,3 s t = 103,73 menit

(54)

Table 2.2 Hubungan Massa Dengan Waktu Secara Teori

Volume air (liter) Waktu (menit)

2 207,46

3 311,19

4 414,92

5 518,65

2.6 PERPINDAHAN PANAS

Perpindahan kalor merupakan ilmu yang meramalkan perpindahan energi karena perbedaan suhu diantara benda atau material. Ilmu pengetahuan kalor tidak hanya mencoba menjelaskan bagaimana energi kalor itu berpindah dari satu benda kebenda lain, tetapi juga meramalkan laju perpindahan yang terjadi pada kondisi tertentu. Ilmu perpindahan kalor melengkapi hukum pertama dan hukum kedua thermoelektrik. (HolmaJ.P, 1984).

Perkembangan ilmu fisika dari ilmuan Count rumford (1753-1814), Massa Chusetts, dan James Prescolt Joule (1818-1819) melakukan percobaan bahwa aliran panas merupakan perpindahan energi dari sistem dan lingkungan. Apabila perpindahan energi terjadi pada perbedaan suhu maka hal ini disebut pengaliran panas. (Zemensky dan Sears, 1999).

2.6.1 KONDUKSI

Konduksi (hantaran) merupakan perpindahan panas pada benda padat yang terjadi apabila benda tersebut berada pada suhu tinggi kesuhu yang lebih rendah. Suhu tinggi akan melepaskan kalor sedangkan suhu rendah akan menerima kalor dan terjadi kesetimbangan temal. Perpindahan panas yang diusulkan oleh ilmuan prancis J.B.JFourie (1882) yaitu laju aliran panas dengan cara konduksi dalam suatu bahan sama dengan hasil kali dari tiga buah besaran yaitu:

(55)

1. K, konduksi termal

2. A, luas penampang melalui panas yang mengalir dengan cara konduksi, yang harus diukur tegak

3. dT/dx, Gradien suhu pada penampang yaitu perubahan suhu T terhadap jarak dalam aliran panas X

Untuk menuliskan persamaan matematika maka harus melihat tanda (positif dan negatif). Arah x ditetapkan merupalan arah aliran positif. Menurut hukum thermodinamika panas akan mengalir secara otomatis dari suhu tinggi kesuhu yang lebih rendah, maka aliran panas akan menjadi positif apabila gradient garisnya negative. (Krelth Frank 1985)

Maka dari persamaaan diatas hubungn konduktipitas dapat ditulis sebagai berikut:

Q= -KA dt

dx (2.7)

Keterangan :

Q : Laju perpindahan kalor (J atau J/detik)

K : Konduktivitas atau kehantaran termal (Watt/meter)

dx : perubahan suhu terhadap perubhan posisi (

C/m atau K/m) A : Luas penampang (m2)

2.1KONVEKSI

Istilah konveksi merupakan perpindahan panas dari suatu tempat ketempat lain akibat perpindahan bahannya sendiri. Proses konveksi adalah ketika bahan yang dipanaskan mengalir akibat perpindahan rapat massa. Konveksi yang dipaksa ketika bahan yang dipanaskan dipaksa perpindahan panas antara suatu permukaan dari suatu fluida sehingga menurut ilmuan inggris Isaac Newton (1701) perpindahan panas secara konveksi dapat menggunakan persamaan berikut :

(56)

Qc = hcA∆T = hcA(Ts - T∞) (2.8)

Keterangan:

Qc : Laju perubahan panas dengan cara konveksi (j/s) A : Luas perpindahan panas (m2)

∆T : Beda antara suhu permukaan Ts dan suhu fluida (K)

hc : Permukaan perpindahan panas ata koefisien perpindahan panas (watt/m2)

Dari persamaan 2.8 koefisien konveksi (hc) tergantung pada viskositas fluida,

kecepatan, kapasitas kalor, gradient rapat massa fluida dan bentuk permukaan. (Holman J.P 1984)

2.6.3 RADIASI

Pancaran (emisi) energi terus menerus dari permukaan semua benda, energi ini dinamakan energi radian dan dalam bentuk gelombang elektromagnetik. Gelombang ini bergerak secepat cahaya dan dapat melewati ruang hampa serta melalui udara. Energi radian yang dipancarkan oleh suatu permukaan, persatuan waktu dan persatuan luas, bergantung pada sifat permukaan serta suhu. Pada suhu rendah banyaknya radiasi dan panjang gelombangnya relatif panjang. Sedangkan jika suhu naik banyaknya radiasi akan meningkat dengan cepat dan sebanding dengan suhu mutlak pangkat empat (Zamansky dan Sears 1999)

Fisikawan yang berasal dari Austria pada tahun 1884, J. Stefan dan L. Boltzmann menyatakan bahwa suatu benda manapun diatas suhu nol mutlak meradiasikan energi dengan laju yang sebanding dengan suhu mutlak pangkat empat. Walaupun laju pancaran (rate of emission) tidak tergantung pada kondisi sekitar, perpindahan bersih (netto) panas radiasi memerlukan adanya perbedaan suhu permukaan antara dua benda diantara pertukaran panas berlangsung. (Kreith Frank, l985)

(57)

Qr = oA (T41- T42) (2.9)

Keterangan :

Qr : Laju perpindahan panas secara radiasi (joule/sekon)

ϭ : Konstanta stefen boltman (5,67 x 10-8)w

m 2 K

A : Luas permukaan (m2)

T1- T2 : Perubahan suhu dari suhu 1 dan suhu 2 (K)

Dari persamaan 2.9 disebut hukum stefen Boltzmann tentang radiasi termal. Dan berlaku hanya untuk benda hitam. Untuk radiasi elektromagnetik persamaan tidak sederhana ini. Fenomena aliran radiasi disebut dengan fenomena yang rumit hal ini dikarenakan perhitungannya jangan menggunakan persamaan yang sederhana namun untuk sementara ini hanya menemukan adanya perbedaan mekanisme fisik antara perpindahan kalor radiasi dengan sistem perpindahan kalor secara konduksi dan konveksi. (Holman J.P, 1984).

2.7 SENSOR LM35

Sensor suhu Ic LM35 merupakan chip Ic produksinational semikonduktor yang berfungsi untuk mengetahui temperatur suatu objek atau ruang dalam bentuk besaran elektrik, atau dapat juga didefenisikan sebagai komponen elektronika yang berfungsi untuk mengubah perubahan temperature yang menerima dalam besaran elektrik. Sensor suhu LM35 dapat mengubah perubahan temperature menjadi perubahan tegangan pada bagian outputnya. Sensor suhu Ic LM35 mernbutuhkan sumber tegangan DC +5 Volt dan konsumsi arus DC sebesar 60 µA dalam beroperasi. Bentuk fisik sensor suhu LM35 merupakan chip IC dengan kemasan yang berpariasi, pada umumnya kemasan sensor suhu LM 35 adalah kemasan TO-92 seperti terlihat pada gambar dibawah ini.

(58)

Gambar 2.4 Sensor LM35

Dari gambar diatas dapat diketahui bahwa sensor suhu IC LM 35 pada dasarnya memiliki 3 pin yang berfungsi sebagai sumber supplay tegangan DC +5 Volt, sebagai pin output hasil penginderaan dalam bentuk perubahan tegangan DC pada volt dan pin untuk ground.

Karakteristik sensor suhu IC LM35 adalah:

1. Memiliki sensitivitas suhu, dengan factor skala linier antara tegangan dan suhu10 mvolt/oC, sehingga dapat dikalibrasi langsung dalam celcius.

2. Memiliki ketetapan atau akurasi kalibrasi yaitu 0,5 oC pada suhu 25 oC 3. Memiliki jangkauan maksimal operasi suhu antara -55oC sampai +150oC 4. Berkerja pada tegangan 4 sampai 30 volt

5. Memiliki arus rendah yaitu kurang dari 60µA

6. Memiliki pemanasan sendiri yang rendah (low-heating) yaitu kurang dari 0,1 oC pada udara diam.

7. Memiliki impedasi keluruhan yang rendah yaitu 0,1 W untuk beban 1 mA. 8. Memiliki ketidak lineran hanya sekitar + ¼ oC

(59)

Sensor suhu IC LM35 memiliki keakuratan tinggi dan mudah dalam perancangan jika dibanding dengan sensor suhu yang lain, Sensor suhu LM35 juga mempunyai keluaran impedansi yang rendah dan linieritas yang tinggi sehingga dapat dengan mudah dihubungkan dengan rangkaian control khusus serta tidak memerlukan setting tarnbahan karena output dan sensor suhu LM35 memiliki karakter yang linier dengan perubahan l0mV/t. Sensor suhu LM35 memiliki jangkauan pngukuran -55

Chingga +150 oC dengan akurasi + 0,5 oC. Tegangan output sensor suhu IC Lm 35 dapat diformulasikan Vout LM35 = Temperatur o x 10 mV.

Sensor suhu IC LM35 terdapat dalam beberapa varian sebagai berikut:

1. LM35, LM35A memiiiki range pengukuran temperature -55 oC hingga + 150 oC 2. LM35C, LM35CA memiliki range pengukuran temperature -40oC hingga +l l0 oC 3. LM35D memiliki range pengukuran temperature 0oC hingga + 100 oC LM35

Kelebihan dari sensor suhu IC LM35 antara lain adalah: l. Rentang suhu yang jauh, antara -55 sampai + 150oC. 2. Low self-heating, sebesar 0,08 oC

3. Beroperasi pada tegangan 4 sampai 30 volt. 4. Rangkaian menjadi sederhana.

5. Tidak memerlukan pengkondisi sinyal.

2.8 DAYA LISTRIK

Energi listrik merupakan bentuk energi yang dihasilkan dari adanya beda potensial antara dua titik. sehingga membentuk sebuah arus listrik dan mendapatkan kerjalistrik. Energi listrik dinyatakan sebagai arus listrik yang bermuatan listrik negatif atau electron karena adanya perbedaan beda potensial. Pada tahun 1787-1854 Geong Simon Ohm menemukan dan melakukan ekperimen bahwa arus I pada logam sebanding dengan beda potensial V. Kemudian jika pada logam atau kawat diberikan hambatan R terhadap arus maka electron-elektron diperlambat karena adanya interaksi dengan atom-atom. Sehingga semankin tinggi hambatan semakin kecil arus I pada suatu tegangan V. Hal inidikenal dengan hukum OHM, akan tetapi banyak fisikawan menyatakan ini bukan merupakan hukum melainkan defenisi hambatan.

(60)

Pernyataan hukum OHM apabila arus yang melalui konduktor logam sebanding dengan tegangan, akan tetapi R konstan. (Giancoli Dauglas C 1998).

Hubungan antara arus, tegangan dan hambatan dapat dinyatakan sebagai berikut:

I= V

R (2.10)

Keterangan :

R : Hambatan (Ω) V : Tegangan (Volt) I : Arus (A)

Energi listrik yang diubah menjadi energi panas atau cahaya akan menjadi banyak tumbukan electron yang bergerak dan atom pada kawat sehingga menyebabkan arus menjadi besar. Pada kawat setiap tumbukan, sehingga energi electron ditransfer keatom yang ditumbukan akibat energi kinetic atom bertambah dengan demikian temperatur elemen kawat bertambah. Energi panas yang bertambah dapat ditransfer sebagai kalor dengan perpindahan panas secara konduksi dan konveksi.

Daya merupakan suatu besaran yang penting dalam rangkaian listrik. Daya merupakan kecepatan energi. Untuk mencari daya yang diubah kelistrik maka energi yang diubah merupakan muatan Q yang bergerak melintasi beda potensial sebesar V sehingga perubahan tersebut ditulis Q. Jadi persamaan dalam menghitung daya (P) adalah:

P = QV

t (2.11)

Muatan yang mengalir perdetik Q

t yang merupakan I. Jika suatu tegangan V

dikenakan pada unsur dimana didalamnya mengalir arus (A), sehingga daya P dapat ditulis dengan persamaan berikut ini:

(61)

P = IV (2.12) Keterangan :

P : Daya listrik (Watt atau J/det) I : Arus listrik (Ampere)

V : Beda potensial (Volt)

Untuk menghitung daya pada hambatan (R) dapat ditulis dengan hukum OHM pada persamam (2.11), sehingga daya listrik juga dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut ini:

P = V2 (2.13) R

Keterangan :

P : Daya listrik (watt atau J/det) I : Arus listrik (Ampere)

R : Hambatan (Ω)

2.9 MIKROKONTROLLER ATMEGA32

Atmega32 adalah mikrokontroller 8 bit dari keluaran AVR dengan kapasitas penyimpanan programmable plash sebesar 32 KB. Atmega32 merupakan salah satu produk IC mikrokontroller terkemuka ATMEL. Nama AVR sendiri konon merupakan singkatan dari Alf and vegard'srish Processor. Nama Alf dan Vegard,s diambil dari nama perancang arsitekturnya Alf-Egil Bogen dan Vegard Wollan. Sedangkan kata Risc Processor menandakan mikrokontroller ini termasuk jenis mikrokontroller dengan kontruksi set terbatas atau reducedintruction set Computer (RISC).

Mikrokontroller AVR dikelompokkan menjadi beberapa jenis, yaitu TinyAVR, MegaAVR, xmega AVR, AVR 32 UC3, dan AVR32 AV7. Pengelompokan ini didasarkan pada ukuran fisik, jumlah memori, peripheral dan fiturnya. TinyAVR merupakan kelompok terendah sedangkan AVR32 AP7 merupakan jenis tertinggi. Kelompok MegaAVR merupakan yang paling populer dikalangan komunitas mikrokontroller diindonesia. Contoh mikrokontroller yang

(62)

termasuk kedalam Mega AVR adalah Atmega8, Atmega8535, Atmegal6, Atmega32, dan Atmega328P.

Gambar 2.5 Bentuk fisik Mikrokontroller AVR Atmega32

Atmega32 merupakan penerus dari generasi Atmega8 dan Atmega 16. Sebagai generasi terbaru Atmega32 tentu memiliki fitur yang lebih canggih dibanding dengan generasi sebelumnya. Atmega32 memiliki kapasitas memori programmable flash sekitar 32 KB dua kali lebih besar dari Atmegal6. Selain itu Atmega32 juga memiliki EEPROM dan Ram dua kali lebih besar dari Atmega 16 yakni EEPPOM sebesar 1 KB dan SRAM sebesar 2 KB.

Fitur lengkap Atmega32 adalah:

1. High-perforrnance, Low-power Atmel @AVR@ 8 -bit Mikrokontroller 2. Advance RISC Architecture

- 131 Powerful Instructions-Most Single-Clock Cycle Execution - 32x8 General Purpose Working Registers

- Fully Static Operation

- UP to 16 MIPS Throughput at 6MHz - On-Chip 2-Cycle Multipl

(63)

3. High Endurance Non-Volatile Memory Segments

- 32 kbytes of In - system self-programmable Flash program memory - 1024 Bytes EEPROM

- 2 Kbytes Internal SRAM

- Writel/Erase Cycle: 10,000Flash/ 100,000 EEPROM - Data retention: 20 years at 85oC/100 years at 25oC (1)

- Optional Boot Code Section With lndependent Lock Bits ln-System Programming by On-Chip boot program True Read-Whille-Write Operation 4. JTAG (IEEE std. 1149.1Compliant) lnterface

- Boundary-scan Capabilities According to the JTAGstandard - Extensive On-chip Debug Support

5. Peripheral Features

- Two 8-bit Timer/Counters With Separate Prescalersand Compure Modes - One16-bittimer/Counter With Separate Prescaler, Compare Mode, and Capture

Mode

- Real Time Conter With Seprate Oscillator - Four PWM Channels

- 8- Channel, 10- bit ADC 8 single-ended channels in TQFP package Only 2 Differential Channel with programmable gain at 1 x. 10 x. or 200 x

- Byte-oriented two-wire serial interface - Progammable serialUSART

- Mater/slave SPI Serial Interface

- Programmable watchdog timer with sparateon-chip Oscillator - On-chip analog comparator

6. Special Mikrokontroller Features

- Power-on reset and programmable Brown-out detection - Internal Calibrated RC Oscilator

- Extemal and Internal Interrupt Sources

- Six Sleep Modes: Idle, ADC Noise reduction, power-save, power-down, standby, and extended standby

7. l/O and Packages

- 32 Programmeble I/O Lines

(64)

8. OperatingVoltages

- 2.7 v -5.5v for ATMega32 L - 4.5 v - 5.5 v for ATMega32 9. Speed Grades

- 0-8 MHz for ATMega32 L - 0-16 MHz for ATMega32

10. Power Consumplation at 1MHZ, 3V,25OC - Active: 1.1 mA

- Idle Mode: 0.35 mA - Power-down Mode:< 1µA

IC Atmega32 memiliki32 pin GPIO (General Purpose Input Output). Ketiga puluh dua pin ini bisa deprogram dalam berbagai fungsi seperti ADC, UART, INTERRUPT dan TIMER. Proses Download program plash memori melalui sistem ISP (In system Programming) juga dilakukan melalui GPIO ini.

Secara fisiK, Mikrokontroller Atmega32 dikemas dalam dua model, yaitu PDIP40 pin dan TQFP 44 pin. Kemasan PDIP atau singkatan dari plastic dual In Line Package adalah yang umum kita pakai yaitu dengan kemasan dua buah kaki berjajar masing-masing 20 pin. Sedangkan kemasan TQFP atau singkatan dari Thin Quadplat Pack adalahkemasan model SMD (Surface Mount Device) yang umum dipakai pada produk pabrik.

(65)

(66)

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 LATAR BELAKANG

Pemanasan global adalah proses peningkatan suhu rata-rata atmosfer laut dan daratan bumi. Menurut berbagai penelitian, pada saat ini suhu dipemukaan bumi sudah menunjukan peningkatan yang sangat derastis yaitu sekitar 0,6ºC yang terjadi dalam satu abad terakhir. Peningkatan yang terbilang sangat kecil, namun dampak pemanasan globat sangat besar bagi bumi dan kehidupan dibumi.

Menurut para ahli, bahwa pemanasan permukaan bumi terjadi karena meningkatnya gas rumah kaca diatmosfer yang merangkap panas. Efek rumah kaca terjadi akibat panas yang dipantulkan kepermukaan bumi terperangkap oleh gas-gas diatmosfer, sehingga tidak dapat diteruskan keruang angkasa melainkan dipantulkan kembali kepermukaan bumi. Gas yang paling berperan adalah karbon dioksida (CO2).

Penggunaan CFC yang tidak terkontrol. CFC atau Cloro Flour Carbon adalah bahan kimia yang digabung menjadi sebuah bahan untuk memproduksi peralatan terkhusus paa peralatan rumah tangga. CFC terdapat pada kulkas dan AC. Berdasarkan mentri perindustrian (2007), Preon memiliki harga indek Global Warming Potensial (GWP) 510 kali lebih bsar dari pada karbon dioksida (CO2), yakni sebesar 4.800 yang artinya

bilangan 1 Kg Freon (R-22) terlepas keudara maka akan menimbulkan efek pemanasan global setara dengan terbuangnya 4.800 Kg gas CO2, Freonpun memiliki

ALT (Amosfer Life Time) yang sangat besr yaitu 1, artinya gas Freon pada kulkas akan bertahan 15 tahun diatmosfer sebelum terurai.

Dalam mengatasi masalah tersebut banyak peneliti berlomba-lomba untuk mengurangi pemanasan global, salah satu solusi yang dapat dilakukan adalah dengan

(67)

membuat lemari pendingin (kulkas) tanpa Freon mengunakan peltier coller yang ramah lingkungan.

Pada tahun 1821 Thomas Johann Sebeck melakukan sebuah ekperimen dengan menggunakan tembaga dan besi. Kedua logam itu dirangkai menjadi sebuah sambungan dimana salah satu sisi logam dipanaskan sedangkan satu sisi logam yang lainnya tetap dijaga pada suhu konstan. Jarum kompas yang sebelumnya telah diletakkan diantara kedua plat tersebut ternyata mengalami penyimpangan/bergerak. Menurut Ampere terdeteksinya jarum kompas tersebut tentu disebabkan adanya medan magnet yang dihasilkan oleh plat logam yang dipanaskan. Dalam kondisi tersebut, medan magnet hanya bisa dihasilkan dari proses induksi elektromagnetik yaitu medan magnet yang timbul karena adanya arus listrik pada logam.

Namun demikian, pada saat itu Seebeck belum mengetahui secara menyeluruh hasil ekperimen yang telah ia peroleh. Baru pada periode berikutnya penemuan Seebeck ini dikaji lebih lanjut oleh Jean Charles Peltier. Terdorong dari rasa ingin taunya yang sangat tinggi, Peltier mencoba merancang sebuah ekperimen yang diharapkan dapat memberikan hasil yang berkebalikan dengan apa yang diperoleh Seebeck. Peltier mengalirkan listrik pada kedua logam yang direkatkan dalam sebuah rangkaian. Ketika arus listrik mengalir, terjadi penyerapan panas pada sambungan kedua logam tersebut dan pelepasan panas pada sambungan yang lainnya. Pelepasan dan penyerapan panas ini bersesuaian dengan arah arus listrik yang diberikan pada logam. Penemuan yang terjadi pada tahun 1834 ini kemudian dikenal dengan Efek Peltier. Penemuan Seebeck dan Peltier inilah yang kemudian menjadi dasar pengembangan teknologi yang dapat mengubah panas menjadi energi listrik yang lajim disebut sebagai generator thermoelektrik.

Selain diuntungkan dengan berkurangnya pemanasan global teknologi ini juga memiliki keunggulan tersendiri yaitu, ukuran yang kecil dan bentuk yang pleksibel tidak sensitif pada guncangan. Dengan memanfaatkan teknologi thermoelektrik, maka dipokuskan untuk membuat penelitan dengan judul

“PERANCANGAN KULKAS MINI MENGGUNAKAN PELTIER SUPER

(68)

1.2 RUMUSAN MASALAH

Berdasarkan latar belakang yang telah dikemukakan diatas maka dapat dirumuskan beberapa permasalahan yang akan diselesaikan, yaitu sebagai berikut:

1. Bagaimana menjaga makanan tetap segar saat perpergian

2. Bagaimana membuat pendingin makanan tanpa ketergantungan dengan PLN 3. Bagaimana membuat pendingin yang berukuran mini

1.3. BATASAN MASALAH

Adapun permasalahan ini dibatasi pada: 1. Pendingin makanan yang berukuran 5 liter

2. Menggunakan power supplay 12 Volt sebagai sumber tegangan 3. Membuat sistem mekanik untuk temperatur dingin

4. Menggunakan peltier 12706

1.4. TUJUAN PENELITIAN

Adapun tujuan yang ingin dicapai dalam penelitian ini adalah: 1. Untuk membuat alat pendingin degan ukuran 5 liter

2. Untuk mengukur laju pendingin yang dihasilkan peltier dan menghitung besarnya energi listrik

1.5. MANFAAT

Keberhasilan dalam proyek ini dapat memberikan berbagai manfaat, diantaranya: 1. Untuk menjaga mutu makanan dalam perjalanan

2. Untuk memungkinkan membuat produksi massal dalam memenuhi kebutuhan anak-anak kos

(69)

1.6. SISTEMATIKA PENULISAN

Untuk mempermudah pembahasan dan pemahaman, penulis membuat sistematika pembahasan bagai mana sebenarnya perinsip kerja dari ”Perancangan kulkas mini menggunakan peltier super coller berbasis mikrokontroller ATMega32”. Oleh karena itu, penulis menulis laporan ini sebagai berikut:

BAB 1 Pendahuluan

Dalam bab ini berisikan mengenai latar belakang, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan penulisan, manfaat, dan sistematika penulisan

BAB 2 Landasan Teori

Dalam bab ini dijelaskan tentang teori pendukung yang digunakan untuk pembahasan dan cara kerja dari rangkaian.

BAB 3 Perancangan Alat

Pada bagian ini akan dibahas perancangan dari alat, yaitu diagram blok dari rangkain, sistematik dari masing-masing rangkaian dan fungsi dari masing-masing rangkaian.

BAB 4 Pengujian Dan Hasil

Pada bagian ini akan dibahas rangkaian dan hasil dari pengujian.

BAB 5 Kesimpulan Dan saran

Bab ini merupakan penutupan yang meliputi tentang kesimpulan dari pembahasan yang dilakukan dari skripsi ini serta saran bagai mana rangkaian ini bisa dibuat lebih baik.

(70)

ABSTRAK

Telah dibuat dan dianalisis thermoelektrik cooler sebagai lemari pendingin mini berkapasitas 5 liter. Mengunakan peltier super cooler tipe 12706. Berkerja dengan memanfaatkan efek feltier, dimana saat peltier dialiri arus listrik terjadi penyerapan pada satu sisi dan pelepasan panas pada sisi lainnya. Sisi dingin dimanfaatkan untuk mendinginkan ruangan pendingin,yang suhunya akan dibaca dengan LM35. Beban yang didinginkan berupa air yang volumenya divariasikan mulai dari 1 liter, 2 liter, dan 3 liter. Waktu yang dibutuhkan untuk mencapai suhu 5 ºC secara berturut-turut mulai 1 liter sampai 3 liter adalah 8.280 detik, 19.200 detik, dan 33.600 detik.

(71)

DESIGNING SUPER MINI REFRIGENERATOR USES PELTIER COOLER BASED MICROCONTROLLER ATMEGA32

ABSTRACT

Was created and analyzed thermoelectrically cooler as refrigeration mini capacity of 5 liters .Using super peltier cooler type of 12706. It works by utilizing feltiereffect , whereby when the peltier electrified occur on one side of the absorption and release of heat on the other side . Cold side is used to cool the refrigerator , where the temperature will be read with the LM35 . In the form of water -cooled load the volume varied from 1 liter , 2 liter and 3 liter . The time needed to reach a temperature of 5 ° C respectively from 1 liter to 3 -liter is 8,280 seconds, 19.200 seconds and 33,600 seconds

(72)

PERANCANGAN KULKAS MINI MENGGUNAKAN PELTIER

SUPER COOLER BERBASIS MIKROKONTROLLER

ATMEGA32

SKRIPSI

SRI MAHYUNI

130821016

DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

(73)

PERANCANGAN KULKAS MINI MENGGUNAKAN PELTIER SUPER COOLER BERBASIS MIKROKONTROLLER ATMEGA32

SKRIPSI

Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi pencapaian gelar Sarjana Sains

SRI MAHYUNI 130821016

DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

(74)

PERSETUAN

Judul : PERANCANGAN KULKAS MINI MENGGUNAKAN PELTIER SUPER COOLER BERBASIS

MIKROKONTROLLER ATMEGA32

Katagori : SKRIPSI

Nama : SRI MAHYUNI

Nomor Induk Mahasiswa : 130821016

Program Studi : SARJANA (S1) FISIKA Departemen : FISIKA

Fakultas : MIPA

Diluluskan di Medan, 29 Januari 2016

Diketahui/Disetujui Oleh

Departemen Fisika FMIPA USU

Ketua Pembimbing

Dr. Marhaposan Situmorang, M. Si Drs. Kurnia Brahmana, M.Si Nip: 195510301980031003 Nip: 196009301986011001

(75)

PERNYATAAN

PERANCANGAN KULKAS MINI MENGGUNAKAN PELTIER SUPER COOLER BERBASIS MIKROKONTROLLER ATMEGA32

SKRIPSI

Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.

Medan, 29 Januari 2016

SRI MAHYUNI 130821016

(76)

PENGHARGAAN

Alhamdulillahirobbil’alamin, segala puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas segala rahmat, berkah, dan karunia-nya. Dan tak lupa juga penulis panjatkan salam dan shalawat bagi junjungan kita nabi besar Muhammad SAW beserta segenap keluarga dan para sahabatnya. Serta Do’a restu dan dorongan dari berbagai pihak dan akhirnya penulis dapat menyelesaikan skripsi ini yang berjudul

“Perancanga Kulkas Mini Menggunakan Peltier Super Cooler Berbasis

Mikrokontroller Atmega32”.

Penulisan skripsi ini untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Sains, Departemen Fisika, Program studi Fisika Instrumentasi pada Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam,Unuversitas Sumatera Utara. Dalam menyelesaikan skripsi ini, berbagai pihak telah memberikan bantuan, bimbingan, doa yang tulus, dan masukan baik secara langsung maupun tidak langsung. Untuk itu, pada kesempatan ini penulis mengucapkan banyak terimah kasih yang sebesar-besarnya kepada, Kepada Ayah handa tercinta yang selalu memberiakn Do’a dan selalu memberiakn dukungan mental dan materi dari awal kuliah sampai skripsi selesai. Drs. Kurnia Brahmana, M.Si selaku pembimbing yang telah memberikan kemajuan dalam berpikir, petunjuk, nasehat-nasehat dalam perangcangan hardware dan software serta menyediakan waktunya. Dr. Marhaposan Situmorang, M.Si selaku ketua Program Fisika. Dosen penguji dan dosen yang telah mengajar selama perkuliahan berlangsung. Kepada saudara-saudara saya yang selalu memberikan Do’a dukungan dan selalu mensupport saya hingga selesai. Kepada seluruh pegawai dan seluruh civitas akademi FMIPA Universitas Sumatera Utara. Teman-teman seperjuangan S1 Ektensi Fisik Instrumentasi 2013yang telah memberikan support dan

Do’anya. Penulis menyadari masih banyak kekurangan dalam menyelesaikan Skripsi

ini, maka ada peribahasa “Tak ada gading yang tak retak”. Oleh karena itu,ada baiknya pembaca memberikan kritik dan saran yang sagat membantu dalam menulis karya ilmia selanjutnya. Besar hapan penulis, semoga penulisan ilmia ini memberikan kontribusi positif dan bermanfaat untuk senantiasa berguna bagi masyarakat umum agar terus memperoleh wawasan dan ilmu pengetahuan dalam bidang teknologi yang ada serta bisa dimanfaatkan kembali.

Medan, Januari 2016

(77)

ABSTRAK

(78)

DESIGNING SUPER MINI REFRIGENERATOR USES PELTIER COOLER BASED MICROCONTROLLER ATMEGA32

ABSTRACT

(79)

DAFTAR ISI

Halaman

Persetujuan ii

Pernyataan iii

Penghargaan iv

Abstrak v

Abstract vi

Daftar isi vii

Daftar Tabel ix

Daftar Gambar x

BAB 1 PENDAHULUAN 1

1.1 Latar Belakang 1

1.2 Rumusan Masalah 3

1.3 Batasan Masalah 3

1.4 Tujuan Penelitian 3

1.5 Manfaat 3

1.6 Sistematika Penulisan 4

BAB 2 TEORI DASAR 5

2.1 Thermoelektrik 5

2.1.1 Pengertian Thermoelektrik 5

2.2 Pendingin Thermoelektrik 6

2.2.1 Efek Seebeck 6

2.2.2 Efek Peltier 6

2.2.3 Sel Peltier 6

2.3 Pendingin 9

2.4 Kalor Jenis 10

2.5 Hubungan Kalor Dengan Energi Listrik 10

2.6 Perpindahan Panas 13

2.6.1 Konduksi 13

2.6.2 Konveksi 14

2.6.3 Radiasi 15

2.7 Sensor Lm35 16

2.8 Daya Listrik 18

2.9 Mikrokontroller Atmega32 20

BAB 3 PERANCANGAN DAN CARA KERJA SISTEM 25

3.1 Diagram Blok Sistem 25

3.2 Perancangan Rangkaian Tiap Blok 27 3.2.1 Rangkaian Driver On/Off Peltier 27 3.2.2 Rangkaian Mikrokontroller 28

(80)

3.2.3 Rangkaian Power Supplay 28

3.2.4 Rangkain Sensor Suhu 29

3.2.5 Rangkaian Tombol Setting 31

3.2.6 Rangkaian Minimum Driver Regulator Arus 31

3.3 Diagram Alir 33

BAB 4 PENGUJUAN DAN HASIL 34

4.1 Power Supplay 34

4.2 Daya Terpasang 35

4.3 Pengukuran Temperatur 36

4.3.1 Beban 1 Liter Air 36

4.3.2 Beban 2 Liter Air 37

4.3.3 Beban 3 Liter Air 38

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 39

5.1 Kesimpulan 39

5.2 Saran 39

DAFTAR REFERENSI 40

(81)

DAFTAR TABEL

Halaman Tebel 2.1 Tabel Periodik Untuk Elemen Semikonduktor 8 Tabel 2.2 Hubungan Massa Dengan Waktu Secara Teori 13 Tabel 4.1 Hubungan Tegangan Terhadap Arus 35

(82)

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1 Skema Sel peltier 7

Gambar 2.2 Sel Peltier 7

Gambar 2.3 Ikatan Valensi (piranti semikonduktor) 9

Gambar 2.4 Sensor LM35 17

Gambar 2.5 Bentuk Fisik Mikrokontroller AVR ATMega 32 21 Gambar 2.6 Konfigurasi Pin Dari IC ATMega32 24

Gambar 3.1 Blok Diagram Sistem 25

Gambar 3.2 Blok Rangkaian Driver On/Off Peltier 27

Gambar 3.3 Rangkain Minimum Mikrokontroller Atmega32 28

Gambar 3.4 Rangkain Power Supplay 29

Gambar 3.5 Rangkain Sensor T 30

Gambar 3.6 Rangkain Tombol Setting 31

Gambar 3.7 Rangkain minimum Driver Regulator Arus 32

Gambar 3.8 Diagram Alir Sistem 33

Gambar 4.1 Power Supplay 34

Gambar 4.2 Skema Daya Terpasang 35

Gambar 4.3 Skema Pengukuran 36

Gambar 4.4 Grafik Penurunan Suhu Dengan Beban 1 Liter Air 36 Gambar 4.5 Grafik Penurunan Suhu Dengan Beban 2 Liter Air 37 Gambar 4.6 Grafik Penurunan Suhu Dengan Beban 3 Liter Air 38

(1)

ABSTRAK

Kata kunci: thermoelektrik, peltie 12706, efek peltier.

(2)

DESIGNING SUPER MINI REFRIGENERATOR USES PELTIER COOLER BASED MICROCONTROLLER ATMEGA32

ABSTRACT

(3)

DAFTAR ISI

Halaman

Persetujuan ii

Pernyataan iii

Penghargaan iv

Abstrak v

Abstract vi

Daftar isi vii

Daftar Tabel ix

Daftar Gambar x

BAB 1 PENDAHULUAN 1

1.1 Latar Belakang 1

1.2 Rumusan Masalah 3

1.3 Batasan Masalah 3

1.4 Tujuan Penelitian 3

1.5 Manfaat 3

1.6 Sistematika Penulisan 4

BAB 2 TEORI DASAR 5

2.1 Thermoelektrik 5

2.1.1 Pengertian Thermoelektrik 5

2.2 Pendingin Thermoelektrik 6

2.2.1 Efek Seebeck 6

2.2.2 Efek Peltier 6

2.2.3 Sel Peltier 6

2.3 Pendingin 9

2.4 Kalor Jenis 10

2.5 Hubungan Kalor Dengan Energi Listrik 10

2.6 Perpindahan Panas 13

2.6.1 Konduksi 13

2.6.2 Konveksi 14

2.6.3 Radiasi 15

2.7 Sensor Lm35 16

2.8 Daya Listrik 18

2.9 Mikrokontroller Atmega32 20

BAB 3 PERANCANGAN DAN CARA KERJA SISTEM 25

3.1 Diagram Blok Sistem 25

3.2 Perancangan Rangkaian Tiap Blok 27

3.2.1 Rangkaian Driver On/Off Peltier 27

3.2.2 Rangkaian Mikrokontroller 28

(4)

3.2.4 Rangkain Sensor Suhu 29

3.2.5 Rangkaian Tombol Setting 31

3.2.6 Rangkaian Minimum Driver Regulator Arus 31

3.3 Diagram Alir 33

BAB 4 PENGUJUAN DAN HASIL 34

4.1 Power Supplay 34

4.2 Daya Terpasang 35

4.3 Pengukuran Temperatur 36

4.3.1 Beban 1 Liter Air 36

4.3.2 Beban 2 Liter Air 37

4.3.3 Beban 3 Liter Air 38

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 39

5.1 Kesimpulan 39

5.2 Saran 39

DAFTAR REFERENSI 40

(5)

DAFTAR TABEL

Halaman Tebel 2.1 Tabel Periodik Untuk Elemen Semikonduktor 8 Tabel 2.2 Hubungan Massa Dengan Waktu Secara Teori 13

Tabel 4.1 Hubungan Tegangan Terhadap Arus 35

Tabel 4.2 Daya Terpsang 35

(6)

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1 Skema Sel peltier 7

Gambar 2.2 Sel Peltier 7

Gambar 2.3 Ikatan Valensi (piranti semikonduktor) 9

Gambar 2.4 Sensor LM35 17

Gambar 2.5 Bentuk Fisik Mikrokontroller AVR ATMega 32 21 Gambar 2.6 Konfigurasi Pin Dari IC ATMega32 24

Gambar 3.1 Blok Diagram Sistem 25

Gambar 3.2 Blok Rangkaian Driver On/Off Peltier 27

Gambar 3.3 Rangkain Minimum Mikrokontroller Atmega32 28

Gambar 3.4 Rangkain Power Supplay 29

Gambar 3.5 Rangkain Sensor T 30

Gambar 3.6 Rangkain Tombol Setting 31

Gambar 3.7 Rangkain minimum Driver Regulator Arus 32

Gambar 3.8 Diagram Alir Sistem 33

Gambar 4.1 Power Supplay 34

Gambar 4.2 Skema Daya Terpasang 35

Gambar 4.3 Skema Pengukuran 36

Gambar 4.4 Grafik Penurunan Suhu Dengan Beban 1 Liter Air 36 Gambar 4.5 Grafik Penurunan Suhu Dengan Beban 2 Liter Air 37 Gambar 4.6 Grafik Penurunan Suhu Dengan Beban 3 Liter Air 38