T1__BAB IV Institutional Repository | Satya Wacana Christian University: Alat Peraga Sistem Pemantauan Energi Menggunakan TEG (Thermo Electric Generator) dan TEC (Thermo Electric Cooler). T1 BAB IV
BAB IV
PENGUJIAN DAN ANALISIS
Bab ini akan dijelaskan mengenai pengujian alat, dan kemudian dilakukan
analisis dari hasil pengujian tersebut. Pengujian tersebut bertujuan untuk
mengetahui bagaimana alat bekerja, serta untuk mengetahui tingkat keberhasilan
alat yang bekerja sesuai dengan spesifikasi yang telah ditentukan.
4.1. Pengujian Pemanas Sistem
Pada pengujian pemanas sistem, pemanas sistem akan diatur pada suhu 30ᵒC
hingga 100ᵒC dengan kenaikan 10ᵒC disetiap pengujian. Pada percobaan ini akan
dilakukan selama 2 kali percobaan dengan menggunakan 2 sensor suhu yang
berbeda.
Tabel 4.1 Data Percobaan I Pemanas Sistem
Percobaan I
T
(ᵒC)
Ralat
(%)
t
TA
TB
(Detik)
(ᵒC)
(ᵒC)
40
61
39,6
40,3
1,75
50
51
49,4
50,13
1,46
60
90
60,6
60,4
0,3
70
91
70
69,39
0,8
80
24
80,1
80,37
0,33
90
73
90,35
90,19
0,18
100,36
95,83
4,53
100
90
27
Tabel 4.2 Data Percobaan II Pemanas Sistem
T
(ᵒC)
t
Percobaan II
TA
Ralat
TB
(%)
(detik)
(ᵒC)
(ᵒC)
40
51
40,1
40,19
0,02
50
86
49,8
50,3
1
60
77
61
60,19
1,35
70
93
70,6
70,5
0,14
80
37
80,5
80,56
0,07
90
78
90
89,27
0,81
100
87
102
96,44
5,56
Keterangan tabel :
TA
= Pengukuran menggunakan Sensor Suhu bertipe NTC pada
Thermostat (ᵒC).
TB
= Pengukuran menggunakan Sensor Suhu DS18B20 (ᵒC).
T
= Suhu
t
= waktu yang diperlukan untuk mencapai kenaikan sebesar 10ᵒC ( Detik ).
(ᵒC).
Percobaan ini dilakukan 2 kali pengukuran dengan 2 alat ukur yang
berbeda, pengukuran menggunakan sensor suhu DS18B20 menjadi acuan
pembacaan suhu, hal ini bertujuan untuk mengetahui ralat pengukuran. Dari hasil
percobaan DS18B20 dengan sensor suhu bertipe NTC pada Thermostat memiliki
selisih antara 0,02% hingga 4,53%. Dari data yang didapat, diketahui sistem
pemanas memiliki rerata ralat sebesar 1% dan rerata waktu yang dibutuhkan untuk
mencapai kenaikan sebesar 10ᵒC yaitu 70 detik.
28
4.2. Pengujian Pendingin Sistem
Pada pengujian pendingin sistem, pendingin sistem akan diset pada suhu
30ᵒC hingga 10ᵒC dengan penurunan 5ᵒC disetiap pengujian. Pada percobaan ini
akan dilakukan selama 2 kali percobaan dengan menggunakan 2 sensor suhu yang
berbeda.
Tabel 4.3 Data Percobaan I Pendingin Sistem
T
(ᵒC)
t
Percobaan I
TA
TB
Ralat
(%)
(detik)
(ᵒC)
(ᵒC)
30
0
29,6
30,06
1,5
25
21
25,4
25,94
2,61
20
44
20,6
21,06
2,3
15
34
15,1
15,94
5,6
10
177
10,3
10
3
Tabel 4.4 Data Percobaan II Pendingin Sistem
T
(ᵒC)
t
Percobaan II
TA
Ralat
TB
(%)
(detik)
(ᵒC)
(ᵒC)
30
0
30
29,37
2,1
25
22
25
25,56
2,2
20
40
19,8
21,19
6,9
15
41
15,1
15,75
4,3
10
186
10,6
10,06
5,4
Keterangan tabel :
TA
= Pengukuran menggunakan Sensor Suhu bertipe NTC pada
Thermostat (ᵒC).
TB
= Pengukuran menggunakan Sensor Suhu DS18B20 (ᵒC).
T
= Suhu
t
= waktu yang diperlukan untuk mencapai kenaikan sebesar 10ᵒC ( Detik ).
(ᵒC).
29
Dari data yang didapat dalam percobaan sensor suhu DS18B20 dengan
sensor suhu bertipe NTC pada Thermostat memiliki selisih antara 1,5% hingga
6,9%. Maka diketahui sistem pemanas memiliki rerata ralat sebesar 3% dan rerata
waktu yang dibutuhkan untuk mencapai kenaikan sebesar 5ᵒC yaitu 56,5 detik.
4.3. Pengujian Keseluruhan Perangkat Keras
Pengujian keseluruhan dilakukan dengan menggabungkan keseluruhan
modul, sistem pemanas dan sistem pendingin berfungsi sebagai sumber gradien
temperatur. Pada pengujian keseluruhan alat ini, dilakukan pengambilan data
berupa output tegangan yang dihasilkan modul TEG dan TEC secara bergantian,
gradien temperatur (∆T) akan dimasukan dari 0ᵒC – 90ᵒC sehingga dapat
menghasilkan tegangan yang beragam. Percobaan ini akan dilakukan sebanyak 3
kali disetiap modul.
4.3.1. Pengujian Keseluruhan perangkat keras menggunakan Modul TEG
Tabel 4.5 Data Percobaan I Modul TEG
TA
(ᵒC)
TB
(ᵒC)
∆T
(ᵒC)
∆V
(V)
Ralat
(%)
30
30
0
0
0
0
0
30
20
10
0,08
0,08
0
0
40
20
20
0,26
0,25
0,01
3,8
40
10
30
0,42
0,40
0,02
4,7
50
10
40
0,43
0,43
0
0
60
10
50
0,50
0,56
0,04
8
70
10
60
0,72
0,73
0,01
1,3
80
10
70
0,94
0,95
0,01
1,06
90
10
80
1,20
1,16
0,04
3,3
100
10
90
1,24
1,25
0,01
0,8
PERCOBAAN I
TEGANGAN
(V)
VA
VB
30
Tabel 4.6 Data Percobaan II Modul TEG
TA
(ᵒC)
TB
(ᵒC)
∆T
(ᵒC)
PERCOBAAN II
TEGANGAN (V)
VA
VB
∆V
(V)
Ralat
(%)
30
30
0
0
0
0
0
30
20
10
0,06
0,06
0
0
40
20
20
0,20
0,19
0,01
5
40
10
30
0,42
0,39
0,03
7,14
50
10
40
0,46
0,47
0,01
2,1
60
10
50
0,55
0,54
0,01
1,81
70
10
60
0,69
0,69
0
0
80
10
70
0,82
0,81
0,01
1,21
90
10
80
1,01
1,02
0,01
1
100
10
90
1,20
1,22
0,02
1,6
Tabel 4.7 Data Percobaan III Modul TEG
TA
(ᵒC)
TB
(ᵒC)
∆T
(ᵒC)
PERCOBAAN III
TEGANGAN (V)
VA
VB
∆V
(V)
Ralat
(%)
30
30
0
0
0
0
0
30
20
10
0,06
0,06
0
0
40
20
20
0,2
0,19
0,01
5
40
10
30
0,42
0,39
0,03
7,1
50
10
40
0,55
0,54
0,01
1,8
60
10
50
0,66
0,66
0
0
70
10
60
0,69
0,69
0
0
80
10
70
0,82
0,81
0,01
1,2
90
10
80
1,01
1,02
0,01
0,9
100
10
90
1,2
1,21
0,01
0,8
31
Keterangan :
TA
= Suhu sistem pemanas (ᵒC).
TB
= Suhu sistem pendingin (ᵒC).
∆T
= Gradien suhu TA dan TB (ᵒC).
VA
= Pengukuran menggunakan Multimeter True RMS (V).
VB
= Pengukuran menggunakan Sensor Tegangan pada Arduino (V).
∆V
= Selisih Pengukuran VA dan VB (V).
Percobaan ini dilakukan 3 kali pengukuran dengan 2 alat ukur yang
berbeda, hal ini bertujuan untuk mengetahui besar tegangan yang dihasilkan oleh
modul TEG, apabila modul diberi masukan gradien temperatur sebesar 0ᵒC hingga
90ᵒC. Dari hasil percobaan sensor tegangan pada Arduino dan Multimeter True
RMS
memiliki selisih perhitungan antara 0,8% hingga 8%. Dari data yang
didapat, diketahui rerata ralat pengukuran sebesar 1,36%. Dapat dilihat pula dari 3
kali percobaan yang dilakukan tegangan yang dihasilkan dari setiap gradien suhu
memiliki output
yang cukup stabil dengan rerata perbedaan 0,05V setiap
pengukuran dalam gradien temperatur yang sama.
4.3.2. Pengujian Keseluruhan perangkat keras menggunakan Modul TEC
Tabel 4.8 Data Percobaan I Modul TEC
TA
(ᵒC)
TB
(ᵒC)
∆T
(ᵒC)
PERCOBAAN I
TEGANGAN (V)
VA
VB
∆V
(V)
Ralat
(%)
30
30
0
0
0
0
0
30
20
10
0,09
0,08
0,01
11
40
20
20
0,23
0,22
0,01
4,3
40
10
30
0,30
0,33
0,03
10
50
10
40
0,30
0,33
0,03
10
60
10
50
0,53
0,51
0,02
3,7
70
10
60
0,70
0,73
0,03
4,2
80
10
70
0,81
0,84
0,03
3,7
90
10
80
0,85
0,91
0,06
7
100
10
90
0,98
0,98
0
0
32
Tabel 4.9 Data Percobaan II Modul TEC
TA
(ᵒC)
TB
(ᵒC)
∆T
(ᵒC)
PERCOBAAN II
TEGANGAN (V)
VA
VB
∆V
(V)
Ralat
(%)
30
30
0
0
0
0
0
30
20
10
0,08
0,07
0,01
12,5
40
20
20
0,27
0,28
0,01
3,7
40
10
30
0,34
0,38
0,04
11,7
50
10
40
0,39
0,41
0,02
5,1
60
10
50
0,48
0,48
0
0
70
10
60
0,66
0,64
0,02
3
80
10
70
0,71
0,78
0,07
9,8
90
10
80
0,81
0,82
0,01
1,2
100
10
90
0,98
0,95
0,03
3
Tabel 4.10 Data Percobaan III Modul TEC
TA
(ᵒC)
TB
(ᵒC)
∆T
(ᵒC)
PERCOBAAN III
TEGANGAN (V)
VA
VB
∆V
(V)
Ralat
(%)
30
30
0
0
0
0
0
30
20
10
0,07
0,07
0
0
40
20
20
0,27
0,26
0,01
3,8
40
10
30
0,30
0,34
0,04
13
50
10
40
0,32
0,33
0,01
3,1
60
10
50
0,56
0,57
0,01
1,7
70
10
60
0,69
0,65
0,04
5,7
80
10
70
0,82
0,81
0,01
1,2
90
10
80
0,87
0,83
0,04
4,5
100
10
90
1,01
0,95
0,06
5,9
33
Keterangan :
TA
= Suhu sistem pemanas (ᵒC).
TB
= Suhu sistem pendingin (ᵒC).
∆T
= Gradien suhu TA dan TB (ᵒC).
VA
= Pengukuran menggunakan Multimeter True RMS (V).
VB
= Pengukuran menggunakan Sensor Tegangan pada Arduino (V).
∆V
= Selisih Pengukuran VA dan VB (V).
Percobaan ini dilakukan 3 kali pengukuran dengan 2 alat ukur yang
berbeda, hal ini bertujuan untuk mengetahui besar tegangan yang dihasilkan oleh
modul TEC, apabila modul diberi masukan gradien temperatur sebesar 0ᵒC hingga
90ᵒC. Hal ini bertujuan pula untuk mengetahui ralat pengukuran. Dari hasil
percobaan Sensor Tegangan pada Arduino dan Multimeter True RMS memiliki
selisih perhitungan antara 1,2% hingga 13%. Dari data yang didapat, diketahui
rerata ralat pengukuran sebesar 4,4%. Dapat dilihat pula dari 3 kali percobaan
yang dilakukan tegangan yang dihasilkan dari setiap gradien suhu memiliki output
yang cukup stabil dengan rerata perbedaan 0,05V setiap pengukuran dalam
gradien temperatur yang sama.
4.4.
Pengujian Perangkat Lunak Sistem
Pada data yang dihasilkan oleh TEG dan TEC didapatkan hasil tegangan
yang sangat kecil yaitu 0,06V hingga 1,25V, maka dari itu pengambilan data
berupa arus listrik dengan menggunakan sensor arus dan pemasangan beban
secara fleksible tidak dapat dilakukan, karena sensor arus yang terdapat di pasaran
memiliki karakteristik seperti tabel di bawah.
Tabel 4.11 Karakteristik Sensor arus[24]
Part Number
Ta (°C)
Jangkauan (A)
Sensitivitas ( mV/A)
ACS712ELCTR-20A-T
–40 s.d. +85
±20
100
ACS712ELCTR-30A-T
–40 s.d. +85
±30
66
34
Gambar 4.1. Grafik tegangan keluaran sensor ACS712
terhadap arus listrik[24].
Dari Gambar 4.1 dapat diketahui bahwa saat tidak ada beban atau arus
bernilai 0A maka keluaran tegangan yang dihasilkan oleh sensor arus ACS712
yaitu 2,5 V. Dari rumus dibawah dapat diketahui keluaran arus yang dibaca oleh
ACS712[24]:
���� =
����− ,5
(4.1)
,
Untuk membuktikan karakteristik sensor arus ACS712 maka di lakukan
sebuah percobaan dan perhitungan untuk menguji keluaran sensor ACS712
terhadap tegangan sumber yang kecil.
Tabel 4.12 Karakteristik Sensor arus
Tegangan
sumber (V)
R = 1 ohm
R = 50 ohm
R = 100 ohm
Vacs (V)
I (A)
Vacs (V)
I (A)
Vacs (V)
I (A)
0,06
2,49
0,01
2,49
0,01
2,49
0,01
0,2
2,49
0,01
2,49
0,01
2,49
0,01
0,42
2,49
0,01
2,49
0,01
2,49
0,01
0,55
2,47
0,03
2,49
0,01
2,49
0,01
0,66
2,47
0,03
2,49
0,01
2,49
0,01
0,69
2,46
0,03
2,49
0,01
2,49
0,01
0,82
2,46
0,03
2,49
0,01
2,49
0,01
1,2
2,47
0,03
2,49
0,01
2,49
0,01
35
Dari tabel diatas diketahui bahwa dengan pemberian tegangan dan beban
yang bervariasi, arus yang dibaca oleh ACS712 tidak mengalami perubahan hal
ini dikarenakan tegangan input yang digunakan hanya berkisar 0,06V hingga
1,25V. Dengan spesifikasi yang ada pada sensor arus tersebut, sensor arus tidak
efisien untuk membaca tegangan yang dihasilkan oleh modul TEG dan TEC.
Sehingga pada skripsi ini nilai beban dimasukkan secara manual melalui program
perhitungan pada Arduino. Berikut adalah contoh potongan program yang
digunakan untuk memasukkan nilai beban secara manual :
void amper()
{
resistor =10;
adcVolt
= Volt/resistor;
}
Variable resistor merupakan variable penampung nilai beban yang dapat
dimasukan secara manual, pada potongan program diatas arti dari “resistor = 10”
yaitu beban yang dimasukan secara manual sebesar 10 Ohm.
Pada pengujian perangkat lunak sistem akan dilakukan pengujian terhadap
User interface yang digunakan. User interface akan menampilkan nilai tegangan,
nilai arus, dan nilai daya, dalam bentuk grafik sedangkan nilai temperatur sistem
pemanas, nilai temperatur sistem pendingin, dan gradien temperatur kedua sistem
tersebut, dalam bentuk nilai itu sendiri. Data yang telah ditampilkan pada User
interface akan disimpan dalam bentuk .txt.
Perangkat keras sistem digunakan pula dalam pengujian perangkat lunak
sistem ini. Sistem pemanas dan sistem pendingin akan menjadi masukan
perbedaan suhu sebesar ±50ᵒC dan beban yang digunakan dalam pengujian ini
yaitu 10 ohm, 50 ohm, dan 100 ohm. Gambar di bawah adalah hasil pengujian
tampilan User interface dan data yang telah disimpan dalam bentuk .txt.
36
Gambar 4.2. Tampilan User interface pengujian
modul TEG dengan beban 10 ohm
Gambar 4.3. Data pembacaan modul TEG
dengan beban 10 ohm dalam bentuk .txt
37
Gambar 4.4. Tampilan User interface pengujian
modul TEG dengan beban 50 ohm
Gambar 4.5. Data pembacaan modul TEG
dengan beban 50 ohm dalam bentuk .txt
38
Gambar 4.6. Tampilan User interface pengujian
modul TEG dengan beban 100 ohm
Gambar 4.7. Data pembacaan modul TEG
dengan beban 100 ohm dalam bentuk .txt
39
Gambar 4.8. Tampilan User interface pengujian
modul TEC dengan beban 10 ohm
Gambar 4.9. Data pembacaan modul TEC
dengan beban 10 ohm dalam bentuk .txt
40
Gambar 4.10. Tampilan User interface pengujian
modul TEC dengan beban 50 ohm
Gambar 4.11. Data pembacaan modul TEC
dengan beban 50 ohm dalam bentuk .txt
41
Gambar 4.12. Tampilan User interface pengujian
modul TEC dengan beban 100 ohm
Gambar 4.13. Data pembacaan modul TEC
dengan beban 100 ohm dalam bentuk .txt
42
Percobaan ini dilakukan pada modul TEG dan TEC dengan pemberian
beban sebesar 10 ohm, 50 ohm, dan 100 ohm. Berdasarkan data yang didapat
menunjukkan nilai yang ditampilkan pada User interface sama dengan nilai yang
tersimpan dalam bentuk .txt.
4.5. Hasil Perbandingan Sistem
Skripsi ini nantinya akan digunakan sebagai modul praktikum, oleh sebab itu
dilakukan perbandingan dengan modul praktikum yang telah digunakan
sebelumnya. Pada praktikum sebelumnya pemberian gradien temperatur pada
TEG dan TEC menggunakan nyala lilin sebagai sumber suhu panas dan coldsink
sebagai sumber suhu dingin. Modul praktikum sebelumnya dapat dilihat pada
Gambar 4.14 di bawah.
Gambar 4.14. Modul Praktikum Pembanding
Pada modul ini tegangan yang dihasilkan oleh TEG dan TEC hanya dibaca
menggunakan
Multimeter
True
RMS.
Sebagai
pembanding
dilakukan
pengambilan data sebanyak 2 kali pada modul TEG dan TEC secara bergantian
selama 3 menit dengan pembacaan data setiap 30 detik, hasil pembacaan dapat
dilihat pada Tabel 4.13 dan Tabel 4.14 di bawah.
43
Tabel 4.13 Data Percobaan Modul TEG Pembanding
Waktu
(Detik)
Percobaan I
Percobaan II
Suhu
Tegangan
Suhu
Tegangan
(ᵒC)
(V)
(ᵒC)
(V)
30
40
0,5
40
0,7
60
52
0,9
60
0,86
90
60
1,2
90
1,22
120
81
0,6
98
0,3
150
94
0,22
100
0,2
180
100
0,2
110
0,4
Tabel 4.14 Data Percobaan Modul TEC Pembanding
Waktu
(Detik)
Percobaan I
Percobaan II
Suhu
Tegangan
Suhu
Tegangan
(ᵒC)
(V)
(ᵒC)
(V)
30
40
0,02
40
0,5
60
53
0,79
47
0,55
90
60
0,9
70
0,3
120
68
0,5
81
0,21
150
81
0,4
90
0,1
180
100
0,45
100
0,06
Dari data yang didapat, diketahui nilai keluaran yang dihasilkan dari
modul dengan pemberian waktu yang sama, menghasilkan nilai yang berubah ubah, dikarenakan suhu pada coldsink yang merupakan sumber suhu dingin
berubah -ubah pula terpengaruh dengan suhu panas dari lilin.
44
4.6. Hasil Pengujian Alat Peraga Sistem dengan Metode Angket
Pada pengujian alat peraga sistem ini dilakukan dengan metode angket. Pada
metode angket ini menggunakan responden sebanyak 10 mahasiswa yang terbagi
atas 5 mahasiswa yang sedang mengambil matakuliah Energi Baru dan
Terbarukan, dan 5 mahasiswa yang telah mengambil matakuliah Energi Baru dan
Terbarukan. Pada pengujian ini 10 responden diberi waktu selama 10 menit untuk
memahami
Handout
penggunaan
alat
yang
berisi
penjelasan
modul
Thermoelektrik juga cara penggunaan alat tersebut. Selanjutnya responden satu persatu diminta untuk mencoba alat peraga dengan mengikuti langkah – langkah
yang telah di paparkan pada Handout tersebut. Setelah dilakukan percobaan alat
peraga sistem oleh responden, responden diminta untuk mengisi sebuah angket
yang terdiri dari 10 aspek yang dapat dilihat pada Lampiran C.
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
BAIK
CUKUP
BURUK
Tabel diatas merupakan hasil dari angket yang diisi oleh responden. Nilai
yang didapatkan dari responden tersebut di jumlahkan untuk setiap pilihan “Baik”,
“Cukup”, dan “Buruk”. Dan hasil dari angket menunjukan bahwa alat peraga
sistem tersebut berhasil atau baik.
45
PENGUJIAN DAN ANALISIS
Bab ini akan dijelaskan mengenai pengujian alat, dan kemudian dilakukan
analisis dari hasil pengujian tersebut. Pengujian tersebut bertujuan untuk
mengetahui bagaimana alat bekerja, serta untuk mengetahui tingkat keberhasilan
alat yang bekerja sesuai dengan spesifikasi yang telah ditentukan.
4.1. Pengujian Pemanas Sistem
Pada pengujian pemanas sistem, pemanas sistem akan diatur pada suhu 30ᵒC
hingga 100ᵒC dengan kenaikan 10ᵒC disetiap pengujian. Pada percobaan ini akan
dilakukan selama 2 kali percobaan dengan menggunakan 2 sensor suhu yang
berbeda.
Tabel 4.1 Data Percobaan I Pemanas Sistem
Percobaan I
T
(ᵒC)
Ralat
(%)
t
TA
TB
(Detik)
(ᵒC)
(ᵒC)
40
61
39,6
40,3
1,75
50
51
49,4
50,13
1,46
60
90
60,6
60,4
0,3
70
91
70
69,39
0,8
80
24
80,1
80,37
0,33
90
73
90,35
90,19
0,18
100,36
95,83
4,53
100
90
27
Tabel 4.2 Data Percobaan II Pemanas Sistem
T
(ᵒC)
t
Percobaan II
TA
Ralat
TB
(%)
(detik)
(ᵒC)
(ᵒC)
40
51
40,1
40,19
0,02
50
86
49,8
50,3
1
60
77
61
60,19
1,35
70
93
70,6
70,5
0,14
80
37
80,5
80,56
0,07
90
78
90
89,27
0,81
100
87
102
96,44
5,56
Keterangan tabel :
TA
= Pengukuran menggunakan Sensor Suhu bertipe NTC pada
Thermostat (ᵒC).
TB
= Pengukuran menggunakan Sensor Suhu DS18B20 (ᵒC).
T
= Suhu
t
= waktu yang diperlukan untuk mencapai kenaikan sebesar 10ᵒC ( Detik ).
(ᵒC).
Percobaan ini dilakukan 2 kali pengukuran dengan 2 alat ukur yang
berbeda, pengukuran menggunakan sensor suhu DS18B20 menjadi acuan
pembacaan suhu, hal ini bertujuan untuk mengetahui ralat pengukuran. Dari hasil
percobaan DS18B20 dengan sensor suhu bertipe NTC pada Thermostat memiliki
selisih antara 0,02% hingga 4,53%. Dari data yang didapat, diketahui sistem
pemanas memiliki rerata ralat sebesar 1% dan rerata waktu yang dibutuhkan untuk
mencapai kenaikan sebesar 10ᵒC yaitu 70 detik.
28
4.2. Pengujian Pendingin Sistem
Pada pengujian pendingin sistem, pendingin sistem akan diset pada suhu
30ᵒC hingga 10ᵒC dengan penurunan 5ᵒC disetiap pengujian. Pada percobaan ini
akan dilakukan selama 2 kali percobaan dengan menggunakan 2 sensor suhu yang
berbeda.
Tabel 4.3 Data Percobaan I Pendingin Sistem
T
(ᵒC)
t
Percobaan I
TA
TB
Ralat
(%)
(detik)
(ᵒC)
(ᵒC)
30
0
29,6
30,06
1,5
25
21
25,4
25,94
2,61
20
44
20,6
21,06
2,3
15
34
15,1
15,94
5,6
10
177
10,3
10
3
Tabel 4.4 Data Percobaan II Pendingin Sistem
T
(ᵒC)
t
Percobaan II
TA
Ralat
TB
(%)
(detik)
(ᵒC)
(ᵒC)
30
0
30
29,37
2,1
25
22
25
25,56
2,2
20
40
19,8
21,19
6,9
15
41
15,1
15,75
4,3
10
186
10,6
10,06
5,4
Keterangan tabel :
TA
= Pengukuran menggunakan Sensor Suhu bertipe NTC pada
Thermostat (ᵒC).
TB
= Pengukuran menggunakan Sensor Suhu DS18B20 (ᵒC).
T
= Suhu
t
= waktu yang diperlukan untuk mencapai kenaikan sebesar 10ᵒC ( Detik ).
(ᵒC).
29
Dari data yang didapat dalam percobaan sensor suhu DS18B20 dengan
sensor suhu bertipe NTC pada Thermostat memiliki selisih antara 1,5% hingga
6,9%. Maka diketahui sistem pemanas memiliki rerata ralat sebesar 3% dan rerata
waktu yang dibutuhkan untuk mencapai kenaikan sebesar 5ᵒC yaitu 56,5 detik.
4.3. Pengujian Keseluruhan Perangkat Keras
Pengujian keseluruhan dilakukan dengan menggabungkan keseluruhan
modul, sistem pemanas dan sistem pendingin berfungsi sebagai sumber gradien
temperatur. Pada pengujian keseluruhan alat ini, dilakukan pengambilan data
berupa output tegangan yang dihasilkan modul TEG dan TEC secara bergantian,
gradien temperatur (∆T) akan dimasukan dari 0ᵒC – 90ᵒC sehingga dapat
menghasilkan tegangan yang beragam. Percobaan ini akan dilakukan sebanyak 3
kali disetiap modul.
4.3.1. Pengujian Keseluruhan perangkat keras menggunakan Modul TEG
Tabel 4.5 Data Percobaan I Modul TEG
TA
(ᵒC)
TB
(ᵒC)
∆T
(ᵒC)
∆V
(V)
Ralat
(%)
30
30
0
0
0
0
0
30
20
10
0,08
0,08
0
0
40
20
20
0,26
0,25
0,01
3,8
40
10
30
0,42
0,40
0,02
4,7
50
10
40
0,43
0,43
0
0
60
10
50
0,50
0,56
0,04
8
70
10
60
0,72
0,73
0,01
1,3
80
10
70
0,94
0,95
0,01
1,06
90
10
80
1,20
1,16
0,04
3,3
100
10
90
1,24
1,25
0,01
0,8
PERCOBAAN I
TEGANGAN
(V)
VA
VB
30
Tabel 4.6 Data Percobaan II Modul TEG
TA
(ᵒC)
TB
(ᵒC)
∆T
(ᵒC)
PERCOBAAN II
TEGANGAN (V)
VA
VB
∆V
(V)
Ralat
(%)
30
30
0
0
0
0
0
30
20
10
0,06
0,06
0
0
40
20
20
0,20
0,19
0,01
5
40
10
30
0,42
0,39
0,03
7,14
50
10
40
0,46
0,47
0,01
2,1
60
10
50
0,55
0,54
0,01
1,81
70
10
60
0,69
0,69
0
0
80
10
70
0,82
0,81
0,01
1,21
90
10
80
1,01
1,02
0,01
1
100
10
90
1,20
1,22
0,02
1,6
Tabel 4.7 Data Percobaan III Modul TEG
TA
(ᵒC)
TB
(ᵒC)
∆T
(ᵒC)
PERCOBAAN III
TEGANGAN (V)
VA
VB
∆V
(V)
Ralat
(%)
30
30
0
0
0
0
0
30
20
10
0,06
0,06
0
0
40
20
20
0,2
0,19
0,01
5
40
10
30
0,42
0,39
0,03
7,1
50
10
40
0,55
0,54
0,01
1,8
60
10
50
0,66
0,66
0
0
70
10
60
0,69
0,69
0
0
80
10
70
0,82
0,81
0,01
1,2
90
10
80
1,01
1,02
0,01
0,9
100
10
90
1,2
1,21
0,01
0,8
31
Keterangan :
TA
= Suhu sistem pemanas (ᵒC).
TB
= Suhu sistem pendingin (ᵒC).
∆T
= Gradien suhu TA dan TB (ᵒC).
VA
= Pengukuran menggunakan Multimeter True RMS (V).
VB
= Pengukuran menggunakan Sensor Tegangan pada Arduino (V).
∆V
= Selisih Pengukuran VA dan VB (V).
Percobaan ini dilakukan 3 kali pengukuran dengan 2 alat ukur yang
berbeda, hal ini bertujuan untuk mengetahui besar tegangan yang dihasilkan oleh
modul TEG, apabila modul diberi masukan gradien temperatur sebesar 0ᵒC hingga
90ᵒC. Dari hasil percobaan sensor tegangan pada Arduino dan Multimeter True
RMS
memiliki selisih perhitungan antara 0,8% hingga 8%. Dari data yang
didapat, diketahui rerata ralat pengukuran sebesar 1,36%. Dapat dilihat pula dari 3
kali percobaan yang dilakukan tegangan yang dihasilkan dari setiap gradien suhu
memiliki output
yang cukup stabil dengan rerata perbedaan 0,05V setiap
pengukuran dalam gradien temperatur yang sama.
4.3.2. Pengujian Keseluruhan perangkat keras menggunakan Modul TEC
Tabel 4.8 Data Percobaan I Modul TEC
TA
(ᵒC)
TB
(ᵒC)
∆T
(ᵒC)
PERCOBAAN I
TEGANGAN (V)
VA
VB
∆V
(V)
Ralat
(%)
30
30
0
0
0
0
0
30
20
10
0,09
0,08
0,01
11
40
20
20
0,23
0,22
0,01
4,3
40
10
30
0,30
0,33
0,03
10
50
10
40
0,30
0,33
0,03
10
60
10
50
0,53
0,51
0,02
3,7
70
10
60
0,70
0,73
0,03
4,2
80
10
70
0,81
0,84
0,03
3,7
90
10
80
0,85
0,91
0,06
7
100
10
90
0,98
0,98
0
0
32
Tabel 4.9 Data Percobaan II Modul TEC
TA
(ᵒC)
TB
(ᵒC)
∆T
(ᵒC)
PERCOBAAN II
TEGANGAN (V)
VA
VB
∆V
(V)
Ralat
(%)
30
30
0
0
0
0
0
30
20
10
0,08
0,07
0,01
12,5
40
20
20
0,27
0,28
0,01
3,7
40
10
30
0,34
0,38
0,04
11,7
50
10
40
0,39
0,41
0,02
5,1
60
10
50
0,48
0,48
0
0
70
10
60
0,66
0,64
0,02
3
80
10
70
0,71
0,78
0,07
9,8
90
10
80
0,81
0,82
0,01
1,2
100
10
90
0,98
0,95
0,03
3
Tabel 4.10 Data Percobaan III Modul TEC
TA
(ᵒC)
TB
(ᵒC)
∆T
(ᵒC)
PERCOBAAN III
TEGANGAN (V)
VA
VB
∆V
(V)
Ralat
(%)
30
30
0
0
0
0
0
30
20
10
0,07
0,07
0
0
40
20
20
0,27
0,26
0,01
3,8
40
10
30
0,30
0,34
0,04
13
50
10
40
0,32
0,33
0,01
3,1
60
10
50
0,56
0,57
0,01
1,7
70
10
60
0,69
0,65
0,04
5,7
80
10
70
0,82
0,81
0,01
1,2
90
10
80
0,87
0,83
0,04
4,5
100
10
90
1,01
0,95
0,06
5,9
33
Keterangan :
TA
= Suhu sistem pemanas (ᵒC).
TB
= Suhu sistem pendingin (ᵒC).
∆T
= Gradien suhu TA dan TB (ᵒC).
VA
= Pengukuran menggunakan Multimeter True RMS (V).
VB
= Pengukuran menggunakan Sensor Tegangan pada Arduino (V).
∆V
= Selisih Pengukuran VA dan VB (V).
Percobaan ini dilakukan 3 kali pengukuran dengan 2 alat ukur yang
berbeda, hal ini bertujuan untuk mengetahui besar tegangan yang dihasilkan oleh
modul TEC, apabila modul diberi masukan gradien temperatur sebesar 0ᵒC hingga
90ᵒC. Hal ini bertujuan pula untuk mengetahui ralat pengukuran. Dari hasil
percobaan Sensor Tegangan pada Arduino dan Multimeter True RMS memiliki
selisih perhitungan antara 1,2% hingga 13%. Dari data yang didapat, diketahui
rerata ralat pengukuran sebesar 4,4%. Dapat dilihat pula dari 3 kali percobaan
yang dilakukan tegangan yang dihasilkan dari setiap gradien suhu memiliki output
yang cukup stabil dengan rerata perbedaan 0,05V setiap pengukuran dalam
gradien temperatur yang sama.
4.4.
Pengujian Perangkat Lunak Sistem
Pada data yang dihasilkan oleh TEG dan TEC didapatkan hasil tegangan
yang sangat kecil yaitu 0,06V hingga 1,25V, maka dari itu pengambilan data
berupa arus listrik dengan menggunakan sensor arus dan pemasangan beban
secara fleksible tidak dapat dilakukan, karena sensor arus yang terdapat di pasaran
memiliki karakteristik seperti tabel di bawah.
Tabel 4.11 Karakteristik Sensor arus[24]
Part Number
Ta (°C)
Jangkauan (A)
Sensitivitas ( mV/A)
ACS712ELCTR-20A-T
–40 s.d. +85
±20
100
ACS712ELCTR-30A-T
–40 s.d. +85
±30
66
34
Gambar 4.1. Grafik tegangan keluaran sensor ACS712
terhadap arus listrik[24].
Dari Gambar 4.1 dapat diketahui bahwa saat tidak ada beban atau arus
bernilai 0A maka keluaran tegangan yang dihasilkan oleh sensor arus ACS712
yaitu 2,5 V. Dari rumus dibawah dapat diketahui keluaran arus yang dibaca oleh
ACS712[24]:
���� =
����− ,5
(4.1)
,
Untuk membuktikan karakteristik sensor arus ACS712 maka di lakukan
sebuah percobaan dan perhitungan untuk menguji keluaran sensor ACS712
terhadap tegangan sumber yang kecil.
Tabel 4.12 Karakteristik Sensor arus
Tegangan
sumber (V)
R = 1 ohm
R = 50 ohm
R = 100 ohm
Vacs (V)
I (A)
Vacs (V)
I (A)
Vacs (V)
I (A)
0,06
2,49
0,01
2,49
0,01
2,49
0,01
0,2
2,49
0,01
2,49
0,01
2,49
0,01
0,42
2,49
0,01
2,49
0,01
2,49
0,01
0,55
2,47
0,03
2,49
0,01
2,49
0,01
0,66
2,47
0,03
2,49
0,01
2,49
0,01
0,69
2,46
0,03
2,49
0,01
2,49
0,01
0,82
2,46
0,03
2,49
0,01
2,49
0,01
1,2
2,47
0,03
2,49
0,01
2,49
0,01
35
Dari tabel diatas diketahui bahwa dengan pemberian tegangan dan beban
yang bervariasi, arus yang dibaca oleh ACS712 tidak mengalami perubahan hal
ini dikarenakan tegangan input yang digunakan hanya berkisar 0,06V hingga
1,25V. Dengan spesifikasi yang ada pada sensor arus tersebut, sensor arus tidak
efisien untuk membaca tegangan yang dihasilkan oleh modul TEG dan TEC.
Sehingga pada skripsi ini nilai beban dimasukkan secara manual melalui program
perhitungan pada Arduino. Berikut adalah contoh potongan program yang
digunakan untuk memasukkan nilai beban secara manual :
void amper()
{
resistor =10;
adcVolt
= Volt/resistor;
}
Variable resistor merupakan variable penampung nilai beban yang dapat
dimasukan secara manual, pada potongan program diatas arti dari “resistor = 10”
yaitu beban yang dimasukan secara manual sebesar 10 Ohm.
Pada pengujian perangkat lunak sistem akan dilakukan pengujian terhadap
User interface yang digunakan. User interface akan menampilkan nilai tegangan,
nilai arus, dan nilai daya, dalam bentuk grafik sedangkan nilai temperatur sistem
pemanas, nilai temperatur sistem pendingin, dan gradien temperatur kedua sistem
tersebut, dalam bentuk nilai itu sendiri. Data yang telah ditampilkan pada User
interface akan disimpan dalam bentuk .txt.
Perangkat keras sistem digunakan pula dalam pengujian perangkat lunak
sistem ini. Sistem pemanas dan sistem pendingin akan menjadi masukan
perbedaan suhu sebesar ±50ᵒC dan beban yang digunakan dalam pengujian ini
yaitu 10 ohm, 50 ohm, dan 100 ohm. Gambar di bawah adalah hasil pengujian
tampilan User interface dan data yang telah disimpan dalam bentuk .txt.
36
Gambar 4.2. Tampilan User interface pengujian
modul TEG dengan beban 10 ohm
Gambar 4.3. Data pembacaan modul TEG
dengan beban 10 ohm dalam bentuk .txt
37
Gambar 4.4. Tampilan User interface pengujian
modul TEG dengan beban 50 ohm
Gambar 4.5. Data pembacaan modul TEG
dengan beban 50 ohm dalam bentuk .txt
38
Gambar 4.6. Tampilan User interface pengujian
modul TEG dengan beban 100 ohm
Gambar 4.7. Data pembacaan modul TEG
dengan beban 100 ohm dalam bentuk .txt
39
Gambar 4.8. Tampilan User interface pengujian
modul TEC dengan beban 10 ohm
Gambar 4.9. Data pembacaan modul TEC
dengan beban 10 ohm dalam bentuk .txt
40
Gambar 4.10. Tampilan User interface pengujian
modul TEC dengan beban 50 ohm
Gambar 4.11. Data pembacaan modul TEC
dengan beban 50 ohm dalam bentuk .txt
41
Gambar 4.12. Tampilan User interface pengujian
modul TEC dengan beban 100 ohm
Gambar 4.13. Data pembacaan modul TEC
dengan beban 100 ohm dalam bentuk .txt
42
Percobaan ini dilakukan pada modul TEG dan TEC dengan pemberian
beban sebesar 10 ohm, 50 ohm, dan 100 ohm. Berdasarkan data yang didapat
menunjukkan nilai yang ditampilkan pada User interface sama dengan nilai yang
tersimpan dalam bentuk .txt.
4.5. Hasil Perbandingan Sistem
Skripsi ini nantinya akan digunakan sebagai modul praktikum, oleh sebab itu
dilakukan perbandingan dengan modul praktikum yang telah digunakan
sebelumnya. Pada praktikum sebelumnya pemberian gradien temperatur pada
TEG dan TEC menggunakan nyala lilin sebagai sumber suhu panas dan coldsink
sebagai sumber suhu dingin. Modul praktikum sebelumnya dapat dilihat pada
Gambar 4.14 di bawah.
Gambar 4.14. Modul Praktikum Pembanding
Pada modul ini tegangan yang dihasilkan oleh TEG dan TEC hanya dibaca
menggunakan
Multimeter
True
RMS.
Sebagai
pembanding
dilakukan
pengambilan data sebanyak 2 kali pada modul TEG dan TEC secara bergantian
selama 3 menit dengan pembacaan data setiap 30 detik, hasil pembacaan dapat
dilihat pada Tabel 4.13 dan Tabel 4.14 di bawah.
43
Tabel 4.13 Data Percobaan Modul TEG Pembanding
Waktu
(Detik)
Percobaan I
Percobaan II
Suhu
Tegangan
Suhu
Tegangan
(ᵒC)
(V)
(ᵒC)
(V)
30
40
0,5
40
0,7
60
52
0,9
60
0,86
90
60
1,2
90
1,22
120
81
0,6
98
0,3
150
94
0,22
100
0,2
180
100
0,2
110
0,4
Tabel 4.14 Data Percobaan Modul TEC Pembanding
Waktu
(Detik)
Percobaan I
Percobaan II
Suhu
Tegangan
Suhu
Tegangan
(ᵒC)
(V)
(ᵒC)
(V)
30
40
0,02
40
0,5
60
53
0,79
47
0,55
90
60
0,9
70
0,3
120
68
0,5
81
0,21
150
81
0,4
90
0,1
180
100
0,45
100
0,06
Dari data yang didapat, diketahui nilai keluaran yang dihasilkan dari
modul dengan pemberian waktu yang sama, menghasilkan nilai yang berubah ubah, dikarenakan suhu pada coldsink yang merupakan sumber suhu dingin
berubah -ubah pula terpengaruh dengan suhu panas dari lilin.
44
4.6. Hasil Pengujian Alat Peraga Sistem dengan Metode Angket
Pada pengujian alat peraga sistem ini dilakukan dengan metode angket. Pada
metode angket ini menggunakan responden sebanyak 10 mahasiswa yang terbagi
atas 5 mahasiswa yang sedang mengambil matakuliah Energi Baru dan
Terbarukan, dan 5 mahasiswa yang telah mengambil matakuliah Energi Baru dan
Terbarukan. Pada pengujian ini 10 responden diberi waktu selama 10 menit untuk
memahami
Handout
penggunaan
alat
yang
berisi
penjelasan
modul
Thermoelektrik juga cara penggunaan alat tersebut. Selanjutnya responden satu persatu diminta untuk mencoba alat peraga dengan mengikuti langkah – langkah
yang telah di paparkan pada Handout tersebut. Setelah dilakukan percobaan alat
peraga sistem oleh responden, responden diminta untuk mengisi sebuah angket
yang terdiri dari 10 aspek yang dapat dilihat pada Lampiran C.
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
BAIK
CUKUP
BURUK
Tabel diatas merupakan hasil dari angket yang diisi oleh responden. Nilai
yang didapatkan dari responden tersebut di jumlahkan untuk setiap pilihan “Baik”,
“Cukup”, dan “Buruk”. Dan hasil dari angket menunjukan bahwa alat peraga
sistem tersebut berhasil atau baik.
45