Perancangan Inkubator Memanfaatkan Sisi Panas Dari Elemen Peltier Berbasis Mikrokontroller Atmega 8535 Chapter III V

30

BAB III
PERANCANGAN SISTEM

3.1 Perancangan Diagram Blok Sistem

Adapun diagram blok dari sistem yang dirancang adalah seperti yang
diperlihatkan pada gambar 3.1 berikut ini :

Driver relay

DRIVER
REG. ARUS

INKUBATOR
LCD
ELEMEN PELTIER

Pembuangan Dingin

Sisi Panas

Sisi Dingin

Siklus
Pemanas

Mikrokontroler

buzzer

Setting suhu

Ruang Pemanas
Sensor Suhu

RS 232

PC

Gambar 3.1 Desain Blok Diagram Sistem

Diagram blok pada gambar 3.1 dapat diuraikan sebagai berikput :
1. LCD (Liquid Crystal Display) berfungsi seabagai tampilan penunjuk suhu
di dalam ruangan pemanas.
2. Buzzer berfungsi sebagai indikator permintaan suhu.
3. Mikrokontroler berfungsi sebagai pemproses masukan dari sensor suhu
pada masing-masing pemanas dan membandingkannya, menampilkan
pembacaan suhu di dalam kabinet pemanas melalui LCD, mengendalikan

Universitas Sumatera Utara

31

kerja elemen peltier dan kipas DC berdasarkan perintah-perintah yang
telah diprogram sebelumnya pada mikrokontroler.
4. Sensor suhu berfungsi untuk mengukur/ membaca suhu ruangan pada
masing-masing pemanas dan mengirimkannya pada mikrokontroler.
5. Driver relay berfungsi sebagai rangkaian kopel untuk mengendalikan aktif
tidaknya DC kipas yang dipicu dari sinyal output Mikrokontroler.

6. PC berfungsi untuk menginterface semua data yang masuk ke
mikrokontroler yang dikomunikasikan lewat RS-232.
7.

Driver regulator arus berfungsi sebagai pengontrol arus.

3.2 Perancangan Rangkaian Tiap Blok
3.2.1

Perancangan Inkubator Pemanas Termoelektrik

Pemanas termoelektrik menggunakan kotak incubator 150 watt yang
sudah rusak. Kotak pemanas incubator tersebut di rangkai menjadi sebuah
incubator yang bagus menggunakan termoelektrik. Alat ini dikondisikan
pemanas dengan menggunakan unit pemanas pada termoelektrik, tempat
penetasan telur yang didinginkan, heat sink dan ukuran dimensi bagian dalam
incubator pemanas termolektrik yang dianalisis adalah sebagai berikut :
Panjang x lebar x tinggi

= 30cm x 30cm x 30 cm

Temperatur dingin dan panas

= 250C - 500C

Temperatur lingkungan

= 27 0c = 300 0K

Kapasitas inkubator

= 10 Butir Telur

Daya yang diperlukan peltier pada incubator adalah 100 watt dan kapasitas
volume adalah 270 m3 dan dengan menggunakan rumus arus listrik V = P / I maka
dapat diperoleh:
�
�
100
=

5
�=

= 20 ����

Universitas Sumatera Utara

32

Struktur bahan yang digunakan pada inkubator ini dilapisi aluminium dibagian
bawah ruangan incubator pemanas sebagai penyalur panas dari termoelektrik dengan
ketebalan 0,1 cm (0,001 m). Bahan kedua menggunakan solid plastic di bagian atas
inkubator pemanas yang bertujuan untuk meminimalisir aliran panas dari termoelektrik.

3.2.2 Perancangan Peltier Dengan Heatsink

Dalam sistem ini termoelektrik yang digunakan adalah peltier super cooler
TEC1-12706, adapun heatsink yang digunakan pada ruangan pemanas adalah
untuk menyerap dingin yang dihasilkan peltier dan diteruskan oleh kipas ke
seluruh ruangan sehingga suhu seluruh ruang homogen.

Untuk menentukan luas permukaan heatsink yang digunakan digunakan
persamaan perpindahan kalor konduksi, dengan mengasumsikan heat sink
seluruhnya adalah aluminium. Dalam hal ini laju perpindahan panas (P) sebesar
146 watt, beda tempetatur (ΔT) bernilai 480C, ketebalan aluminium (x) sebesar
0.05 meter dan konduktivitas panas (k) untuk aluminium sebesar 200 Watt/m 0C.
Jika waktu pendinginan (t) dilakukan selama 1 jam atau 3600 detik, maka dapat
diperoleh luas heatsink yang diperlukan sesuai dengan rumus berikut :
Q=

���
�

A=

��� � = � × �, Maka dapat diperoleh

���
� × � × ∆�
=�×� →�=

� × ∆�
�
146 ��3600 � � 0.05 �
�

200 �� � 48 �

Sehingga luas permukaan heatsink yang dibutuhkan untuk pendinginan 3600
detik atau 1 jam adalah seluas 2,628 m2.

3.2.3

LCD (Liquid Crystal Display)

LCD digunakan untuk menampilkan hasil pengolahan data pada
mikrokontroler dalam bentuk tulisan. Pada alat ini, mode pemrogram LCD yang
digunakan adalah mode pemrograman 4 bit. Dengan demikian, pin data LCD yang

Universitas Sumatera Utara

33

dihubungkan ke mikrokontroler hanya pin D4, D5, D6, dan D7. Sedangkan untuk
jalur kontrolnya, pin LCD yang dihubungkan adalah pin RS dan E. LCD pada alat
ini hanya digunakan sebagai penampil, sehingga pin R/W nya dihubungkan ke
ground.

LCD (Liquid Crystal Display) berfungsi untuk menampilkan besar suhu
yang diukur oleh sensor dan juga waktu yang dibutuhkan sistem untuk mencapai
besar suhu yang telah ditentukan. Jenis LCD (Liquid Crystal Display) yang
digunakan adalah ukuran 2 x 16 karakter, dan LCD (Liquid Crystal Display) ini
dicatu dengan 5 volt tegangan DC.

Gambar 3.2 dibawah ini menjelaskan

Rangakaian minimum LCD (Liquid Crystal Display):
Vcc

Vcc

LCD 2x16
1

2 3

4

5

6

11 12 13 14 15 16

1
2
3
4
5
6
7

8

Vcc

R

PORTB 1-8

Gambar 3.2 Rangkaian LCD karakter 2x16

Dari gambar tersebut dapat dilihat bahwa LCD 16×2 mempunya 16 pin.
sedangkan pengkabelanya adalah sebagai berikut :
1. Kaki 2 dan 16 terhubung dengan Ground (GND)
2. Kaki 1 dan 15 terhubung dengan VCC (+5V)
3. Kaki 3 dari LCD 16×2 adalah pin yang digunakan untuk mengatur kontras
kecerahan LCD. Jadi kita bisa memasangkan sebuah trimpot 103 untuk
mengatur kecerahanya. Pemasanganya seperti terlihat pada rangkaian
tersebut. Karena LCD akan berubah kecerahanya jika tegangan pada pin 3
ini di turunkan atau dinaikan.
4. Pin 4 (RS) dihubungkan dengan pin mikrokontroler.

Universitas Sumatera Utara

34

5. Pin 5 (RW) dihubungkan dengan GND.
6. Pin 6 (E) dihubungkan dengan pin mikrokontroler.
7. Sedangkan pin 11 hingga 14 dihubungkan dengan pin mikrokontroler
sebagai jalur datanya.

3.2.4

Rangkaian Power Supply (PSA)

Rangkaian ini berfungsi untuk mensupplay tegangan ke seluruh rangkaian
yang ada. Rangkaian PSA yang dibuat yaitu PSA 34 volt. Berikut merupakan
rangkaian power supplay yang ditunjukkan pada gambar 3.3 berikut :

220 V

12 V

D60A
Vo
17600uF/50V

Gambar 3.3 Rangkaian Power Supply

Trafo yang digunakan merupakan trafo stepdown yang berfungsi untuk
menurunkan tegangan dari 220 volt AC menjadi 12 volt AC. Kemudian 12 volt
AC akan disearahkan dengan menggunakan empat buah dioda, selanjutnya 12 volt
DC akan diteruskan kepada kapasitor 2200 µF sebanyak 8 buah yang disusun
paralel, sehingga mempunyai kapasitas total 17600 µF. Berdasarkan rumus
mencari tegangan efektik dan tegangan maksimum pada arus bolak-balik (AC)
dapat dihitung besar tegangan yang dikeluarkan oleh PSA. Pada penelitian ini
perhitungan tegangan maksimum yang dikeluarkan oleh PSA adalah sebagai
berikut.
� = ���� × √2

= 12 × 1.4142

V = 16,97 ����

Universitas Sumatera Utara

35

Sehingga dengan perhitungan diatas, besar tegangan yang dihasilkan oleh PSA
adalah sebesar 16,97 volt.

3.2.5

Rangkaian Rangkaian Driver Regulator Arus

Rangkaian regulator arus ini berfungsi untuk mengatur tegangan dan arus
yang masuk dari PSA. Rangkaian PSA yang dibuat memiliki keluaran 16,97 volt
digunakan untuk mensupplay tegangan ke seluruh rangkaian. Regulator arus
(LM350) digunakan agar keluaran yang dihasilkan tetap 12 volt walaupun terjadi
perubahan pada tegangan masukannya. Transistor PNP SA2120 disini berfungsi
untuk memasok arus apabila terjadi kekurangan arus pada rangkaian, sehingga
regulator tegangan tidak akan panas ketika rangkaian butuh arus yang cukup
besar. Rangkaian power supplay dapat ditunjukkan pada gambar 3.4 seperti
dibawah ini.

SA 2120
LM350

LM350

5A

5A

LM317

Vout

22 Ohm
R2

LM350

240 Ohm

5A
R1
2200uF

10uF

10uF

Rs= 0,33 Ohm

Gambar 3.4 Rangkaian driver regulator arus

3.2.6

Rangkaian Sensor Suhu

IC LM35 sebagai sensor suhu yang teliti dan terkemas dalam bentuk
Integrated Circuit (IC), dimana output tegangan keluaran sangat linear berpadanan
dengan perubahan suhu. Sensor ini berfungsi sebagai pengubah dari besaran fisis
suhu ke besaran tegangan yang memiliki koefisien sebesar 10 mV /°C yang berarti
bahwa kenaikan suhu 1°C maka akan terjadi kenaikan tegangan sebesar 10mV.

Universitas Sumatera Utara

36

Berikut adalah gambar 3.5 dan gambar 3.6 rangkaian pengukur suhu :
Vcc

dt0

PA0

Lm35

dt1

PA1

D1

D2

0,7 Volt

0,7 Volt

Gambar 3.5 Rangkaian
Sensor Suhu Pada Peltier

Vcc

PA2

PA3

dt2

Lm35

dt3
D1

D2

0,7 Volt

0,7 Volt

Gambar 3.6 Rangkaian Sensor Suhu Pada Peltier Konvensional

IC LM35 ini tidak memerlukan pengkalibrasian atau penyetelan dari luar
karena ketelitiannya sampai lebih kurang seperempat derajat celcius pada
temperature ruang. Jangka sensor mulai dari 25°C sampai dengan 50°C, IC LM35
penggunaannya sangat mudah, difungsikan sebagai kontrol dari indikator tampilan
catu daya terbelah. IC LM35 dapat dialiri arus 60mA dari supplay sehingga panas
yang ditimbulkan sendiri sangat rendah kurang dari 0°C didalam suhu ruangan.
Adapun dioda yang dipakai adalah dioda silikon yang memiliki tegangan 0,7 volt.

Universitas Sumatera Utara

37

3.2.7

Rangkaian Komunikasi RS-232

Pada perancangan ini menggunakan port serial sebagai jalur komunikasi.
Salah satu standart komunikasi serial yang digunakan

adalah RS 232 dan

diperlukan IC MAX232 sebagai driver yang berfungsi untuk mensinkronkan
tegangan antara mikrokontroler dengan PC baik dari serial menjadi digital
ataupun sebaliknya sehingga data dapat dibaca. Komunikasi yang digunakan
untuk menghubungkan PC ke IC MAX232 adalah konektor DB9. Rangkaian
driver RS 232 terdiri dari IC MAX232 dan 4 buah elektrolit kapasitor 10uF/25V.
IC mAX232 ini mempunyai 16 pin dan memiliki fungsi yang mengubah level
tegangan TTL.

5V

DB-9

Mikrokontroler

16
11

13

3

12

14

2
10uF/
25V

3

10 uF/
25V

PD1

5

6

GDN

TXD

4

MAX 232

1

5

RXD PD0

2

8

5V

Gambar 3.7 Rangkaian MAX-232

Pada gambar 3.7 diatas ada beberapa pin IC MAX232 ini dikoneksikan
dengan mikrokontroler dan juga DB9. Pin Tx dan Pin Rx dihubungkan pada pin
Port D0 dan Port D1 mikrokontroler.

3.2.8

Rangkaian MOSFET

Universitas Sumatera Utara

38

Metal Oxide Semiconductor FET (MOSFET) adalah suatu jenis FET yang
mempunyai satu Drain, satu Source dan satu atau dua Gate. MOSFET mempunyai
input impedance yang sangat tinggi. Pada penelitian ini, driver mosfet yang
digunakan yaitu IRFZ 260, dimana komponen ini memiliki keunggulan yaitu
tahan arus sampai 30A dan juga continiu. Tegangan masukan pada mosfet adalah
12 Volt yang diberi hambbatan R sebesar 2K ohm. Prinsip kerja dari pada
rangkaian ini adalah ketika Led hidup, maka peltier akan mati (tidak dialiri arus)
dan sebaliknya ketika Led mati maka Peltier akan hidup (dapat dialiri arus).
Mosfet

akan

bekerja

seperti

relay

dan

memberikan

keluaran

kepda

mikrokontroler. Berikut adalah gambar 3.8 skema rangkaian mosfet.

Vcc

Peltier TEC-12706

LED

Mikrokontroler
IRFZ 260

2K

2K

Gambar 3.8 Rangkaian Mosfet

3.2.9

Rangkain Sistem Keseluruhan Mikrokontroler ATMEGA8535

Universitas Sumatera Utara

39

Rangkaian sistem minimum mikrokontroler ATMEGA 8535 dapat dilihat
pada gambar 3.9 di bawah ini
Vcc

Vcc

1

PB0 (XCK)

PA0 (ADC0)

40

2

PB1 (T1)

PA1 (ADC1)

39

3

PB2 (INT2

PA2 (ADC2)

38

4

PB3 (OC0)

PA3 (ADC3)

37

5

PB4 (SS)

PA4 (ADC4)

36

D1

6

PB5 ( MOSI)

PA5 (ADC5)

35

D2

7

PB6 ( MISO)

PA6 (ADC6)

34

8

PB7 (SCK)

PA7 (ADC7)

33

9

RESET

AREF

32

GND

31

AVCC

30

PC7( TOSC2)

29

PC6( TOSC1)

28

PC5

27

PD1 (TXD)

PC4

26

16

PD2 (INT0)

PC3

25

17

PD3 (INT1)

PC2

24

18

PD4 (OC1B)

PC1(SDA)

23

19

PD5 (OC1A)

PC0(SCL)

22

20

PD6 (ICP1)

PD7(OC2)

21

11

GND

12

XTAL2

13

XTAL1

11

14

PD0 (RXD)

12

15

4

5V

16
13

3

14

2
10uF/
25V

3

MAX 232

1

5

6

GDN

VCC

10 uF/
25V

5
2

8

dt3
0,7 V
0,7 V

ATEMEGA 8535

10

DB-9

Vcc
dt2 Lm35

Peltier TEC

5V

IRFZ 260

2K

Gambar 3.9 Rangkain Sistem Keeluruhan Mikrokontroler ATMEGA 8535

Rangkaian ini berfungsi sebagai pusat kendali dari seluruh system yang
ada. Komponen utama dari rangkaian ini adalah IC Mikrokontroler ATMega
8535. Semua program diisikan pada memori dari IC ini sehingga rangkaian dapat
berjalan sesuai dengan yang dikehendaki. Pin 12 dan 13 dihubungkan ke XTAL 4
MHz. XTAL ini akan mempengaruhi kecepatan mikrokontroler ATMega8535
dalam mengeksekusi setiap perintah dalam program.

Universitas Sumatera Utara

40

3.3 Diagram Alir Sistem

Mulai

Inisialisasi Port
&
Setting Suhu 38 oC

Sensor Membaca
Suhu Inkubator

Tampilan ke LCD

If Suhu >
38oC

Ya

Peltier mati

Tidak
Peltier Hidup

Selesai

Universitas Sumatera Utara

41

BAB IV
PENGUJIAN DAN ANALISIS DATA

Setelah proses perancangan system selesai, kemudian dilakukan pengujian
pada sistem. Tujuan pengujian ini adalah untuk mendapatkan data-data yang
diperlukan, seperti tegangan dan arus masukan dan juga perubahan suhu dalam
Inkubator serta waktu yang dibutuhkan dalam penurunan suhu yang ditentukan.

4.1 Komponen Pengujiandan Parameter yang Diukur

Untuk mendapatkan data-data yang akurat, maka diperlukan peralatan–
peralatan yang menunjang dalam pengukuran. Adapun peralatan ukur yang
digunakan adalah sebagai berikut:
1. Sensor suhu LM35, digunakan untuk mencatat besarnya penurunan suhu
tiap menitnya. Dalam penelitian ini sensor suhu yang digunakan untuk
mengukur suhu dalam pemanas peltier dan untuk mengukur suhu pada
Inkubator.
2. Amperemeter, digunakan untuk mencatat arus yang masuk system
pemanas.
3. Voltmeter, digunakan untuk mencatat tegangan power supply. Dari hasil
pengukuran arus dan tegangan ini, nilai daya masukan bisa dihitung.

4.2 Pengujian Power Supply (PSA)

Pengujian power supply ini dilakukan dengan cara mengukur nilai arus
dengan menggunakan amperemeter dan juga mengukur nilai tegangan dengan
menggunakan voltmeter. Beban yang dipakai untuk melakukan pegujian ini
adalah lampu mobil depan 45 Watt sampai 180 Watt. Berikut ini adalah skema
pegujian power suplly.

Universitas Sumatera Utara

42

Voltage
Current
A
LM317

LM350

22 Ohm

Beban

R1=2K Ohm

Rs 0,1 Ohm

V

Gambar 4.1 Skema Pengujian PSA

Adapun data tabel yang diperoleh dari hasil pengujian ini adalah sebagai berikut :

Tabel 4.1 Hasil Pengujian Power Supply Dengan Menggunakan Lampu Mobil
Tegangan

Arus

Beban

Keterangan

(Volt)

(Ampere)

(Watt)

11,7

3,8

45

1 bola lampu

11,7

7,7

90

2 bola lampu

11,6

11,4

135

3 bola lampu

11,6

15,5

180

4 bola lampu

Universitas Sumatera Utara

43

4.3 Pengujian Daya Terpasang Pada Sistem

Besarnya daya yang terpasang pada komponen peltier dalam penelitian ini
adalah dilakukan dengan penstabilisasian system yang menstabilkan tegangan
arus listrik yang tidak konstan atau tidak stabil, seperti pada skema sebagai
berikut:

A
Stabilizer
220 V

sistem
V

Gambar 4.2 Skema Pengujian Daya Terpasang Pada Sistem

Adapun data tabel yang diperoleh dari hasil pengujian ini adalah sebagai
berikut :

Tabel 4.2 Hasil Pengujian Daya Terpasang Pada Komponen Peltier
Tegangan

Arus

Beban

(Volt)

(Ampere)

(Watt)

220

0,75

165

220

0,76

167,2

220

0,74

162,8

4.4 Pengujian Driver Regulator Arus
Rangkaian regulator arus ini berfungsi untuk mengatur tegangan dan arus
yang masuk dari PSA. Regulatoer arus ini menggunakan LM350, dimana arus
maksimum yang dapat dilewati komponen ini adalah 5 A. Karena arus yang akan
dilewatkan oleh PSA adalah sebesar 12 volt, maka LM350 diparalelkan sebayak

Universitas Sumatera Utara

44

3 buah seperti pada gambar 3.4 berikut adalah pengujian atau perhitungan arus
dan juga tegangan pada penelitian ini :
�� =

� ���
1,25
1,25 �
→ � ��� =
=
= 3,787 �
� ���
��
0,33 �ℎ�

Jadi besararus I Reg = 3,787 A, maka total arus untuk 3 Rangkaian paralel LM350
adalah sebesar 11,36 A.
Sehingga untuk daya 150 Watt dapat diperoleh tengan sebagai berikut:
P = V x I tot
150 = Vout x 11,36 A
V Tot = 13,204 Volt
Dan dengan nilai R 1 = 2,2 kΏ maka didapat,
2200

Vout = (

240

+ 1) × 1,25 ����

Vout = 12,708 Volt.

Sehingga Daya output yang dihasilkan adalah :
P=VxI
= 12,708 Volt x 11,36 A
= 144,362 Watt

4.5 Perhitungan Beban Pemanas
4.5.1

Beban Panas dari Luar

Beban panas dari luar adalah panas yang mengalir karena adanya
perbedaan temperature udara luar dan dalam Inkubantor itu sendiri. Oleh karena
itu diguanakan insulsi guna meminimalisir aliran panas. Seperti dijelaskan
sebelumnya, bahan yang digunakan pada kotak pemanas peltier ini menggunakan
Alumunium sebagai penghantar panas, dan solid plastic sebagai insulasi untuk
bagian dinding atas, dan polyurethane sebagai insulasi semua bagian dindingnya
selain bagian atap. Untuk bagian atap atas sendiri menggunakan kain yang dilapisi
bahan kain plastic sebagai bagian untuk membuka dan menutup pemanas peltier.

Universitas Sumatera Utara

45

Persamaan yang digunakan untuk menghitung perpindahan panas dari luar
adalah menggunakan persamaan (2.14), sebagai berikut:
Diketahui:
Faktor k solid plastic = 0,281 Watt/ m2.0C ; Faktor k polyurethane = 0,02 Watt/
m2.0C; Faktor k kain plastik =

0,036 Watt/ m2.0C ; Koefisien lapisan udara

bagian dalam= 9,37 Watt/ m2.0C ; Koefisien lapisan udara bagian luar = 22,7
Watt/ m2.0C.
Dengan menggunakan persamaan (2.14) di atas, maka diperloeh U sebagai
berikut:
U=

1
1
0,002 0,0117 0,002
1
9,37+ 0,281+ 0,02 + 0,036+22,7

=
=

1
0,8

4.5.2

1
0,106 + 0,0071 + 0,59 + 0,06 + 0,044

= 1,25 Watt/ m2.0C

Beban Panas dari Beban

Pada analisis ini, beban yang akan dipanaskan adalah Telur. Terdiri dari 10
butir telur. Suhu pada kondisi normal sama dengan suhu kamar, yaitu 25 0C. Suhu
yang dicapai oleh pemanas peltier adalah 50 0 C. Maka untuk menghitung beban
panas dari produk adalah menggunakan persamaan (2.15) sebagai berikut:
Diketahui: ∆T = 50-25 = 250C ;m = 10 kg; c = 1,2 kj/kg. 0 C;
Q

= m x c x ∆T
= 10Kg x 1,2kj/Kg0C x 250C =300kj
Dengan waktu pemanasan selama 360 Menit = 21600 detik, maka dari

rumus Q = W dapat dihitung daya akan diperoleh sebagai berikut.
Q = P.t
P = 300 kJ / 21600 detik = 10 Watt

Universitas Sumatera Utara

46

4.6 Pengujian Awal

Pengukuran suhu dilakukan dengan menggunakan sensor suhu LM35.
Sensor Suhu yang dibuat dalam pemanas yang menggunakan Peltier maupun
sensor suhu yang dibuat didalam pemanas inkubator akan mengukur besar suhu
yang ada dalam pemanas tersebut dan diteruskannya kemikrokontroler. Kemudian
mikrokontroler akan mengirim atau menginterface data suhu yang terukur pada
pemanas tersebut ke PC melalui komunikasi data RS232. Setelah itu PC akan
menampilkan data-data suhu yang terukur untuk selang waktu yang telah
diprogram sebelumnya pada mikrokontoler. Adapun alur atau skema pengukuran
suhu yang dilakukan pada gambar 4.3 sebagai berikut.

Pemanas
Peltier

Driver

Suhu (T)

Mikrokontroller

RS 232

PC

Gambar 4.3 Skema Penguujian Awal

Universitas Sumatera Utara

47

4.7 Pengujian Waktu Pemanas
4.7.1

Pengujian Waktu Pemanasan Pada Inkubator

Dalam perancangan ini, untuk memperoleh suhu yang diinginkan, maka
terlebih dahulu dilakukan mendinginkan udara pada Inkubator. Hal ini dilakukan
agar suhu Inkubator menjadi homogen. Dalam hal ini untuk mendingiinkan udara
maupun Inkubator membutuhkan kalor yang dapat dicari seperti rumus berikut.
Q = m. . c. ∆T

(3.1)

Jika diberikan suhu awal ruangan adalah 250C, dengan volume kotak
pemanas sebesar 10 Butir, dalam hal ini konstanta massa jenis udara adalah 1,2
Kg/m3 sehingga didapat massa m = 12x10 -3 Kg. Beberapa konstanta juga diketahui
seperti : kalor jenis udara = 1000J/Kg0C, Maka untuk mencari jumlah kalor yang
dibutuhkan :
Q = m . c. ∆T
Q = 12x10-3.1000. 50-25
Q = 0.0012 . 1000 . 25
Q = 30 J
Sehingga dari persamaan Q = W. Untuk daya P = 100 watt (daya memanaskan
peltier), maka Q = P.t
t = Q/P
t=

30 �

100 ����

= 0,3detik

t = 0,005 menit

Jadi, besar waktu yang dibutuhkan untuk memanaskan Inkubator adalah
0,005 menit.

Universitas Sumatera Utara

48

60

Suhu (C)

50

1,5; 50
1,3; 45
1,0; 40
0,77; 35
0,5; 30
0,33; 25

40
30
20

Suhu Awal (oC)

10
0
0

2

4

6

8

Waktu (t)

Gambar 4.1 Grafik Suhu VS Waktu Pemanas Ruangan Tanpa Beban

Dari grafik 4.1 diatas dapat dianalisis bahwa waktu yang dibutuhkan untuk
memanaskan ruangan tanpa beban dengan suhu awal 25oC hingga suhu teori 50oC
adalah 0,005 menit.

4.7.2

Pengujian Waktu Pemanasan Beban

Dalam penelitian ini, beban yang digunakan adalah Telur. Banyaknya
beban yang digunakan untuk pengujian alat ini adalah 10 butir telur. Dalam hal ini
suhu awal 250C, dalam hal ini konstanta massa jenis adalah 100g sehingga didapat
massa m = 0,01 Kg. Beberapa konstanta juga diketahui seperti : kalor jenis= 1200
J/Kg0C. Maka untuk mencari jumlah kalor yang dibutuhkan :
Q = m .c . ∆T
= 100 g . 1200J/Kg0C .250C
= 300 J
Maka untuk daya P=100 Watt (daya pemanas peltier) diperoleh :
t = Q/P
t=

300 �

100 ����

=3s

t = 0,05 menit

Universitas Sumatera Utara

49

Jadi, besar waktu yang dibutuhkan pemanas peltier untuk memanaskan
beban telur yang bersuhu awal 250C adalah 0,05 menit. Banyaknya waktu yang
diperlukan untuk pemanasan telur sebanyak 10 butir sama halnya dengan
menghitung waktu pendinginan 1 butir telur. Berikut adalah data table
perhitungan waktu pemanas terhadap massa telur.

Tabel 4.3 Hubungan Antara Waktu Pemanas Peltier Terhadap Massa Telur
Volume Telur

Massa Telur

Waktu Pemanas

(Butir)

(Gram)

Peltier
(menit)

1

100

0,5

2

150

0,72

3

200

2,64

4

250

5

5

300

11,16

6

400

17,92

7

450

23,76

8

500

35

9

550

43,56

10

650

64,22

4.8 Pengukuran Penaikan Suhu
4.8.1 Penaikan Suhu Dengan Beban Talur
Untuk menaikankan suhu 10C dengan beban 1 butir dan suhu awal 250 C
dapat diperoleh berdasarkan perhitungan sebagai berikut.

1. Daya 150 Watt (Daya pemanas peltier)
Q = m.c . ΔT
Q = 100. 1,2 .250C
Q = 3000 Joule

Universitas Sumatera Utara

50

Maka untuk daya 100 Watt (Daya pemanas peltier) dapat diperoleh waktu
penaikan suhu untuk 250C adalah :
t = Q/P = 3000 J/100 Watt
t = 30 detik
t = 0,5 menit
Maka waktu total yang dibutuhkan Pemanas Peltier untuk memenaskan 1 butir
telur hingga suhu 250C adalah 0,5 menit.

Dari hasil perhitungan diatas dapat diperoleh hasil penaikan suhu secara
teori pemanasan Peltier. Dari data

dapat diperoleh grafik suhu pemanasan

terhadap Waktu.

800
700
Massa (Gram)

600
500
400
300

( T. Praktek (oC) )

200

Massa(gram)

100
0

Waktu (menit)

Gambar 4.2 Grafik Waktu Vs Suhu Pemanas Peltier Dengan Beban Telur

Dari grafik 4.2 diatas dapat dianalisis bahwa telur yang dipanaskan
membutuhkan waktu yang lebih lama untuk menaikkan suhu sampai 25 0C.
Waktu yang dibutuhkan pemanas peltier untuk mencapai suhu 25 0C adalah 0,5
menit.

Universitas Sumatera Utara

51

4.9 Pengujian Pengukuran Menggunakan Komputer

Sensor Suhu yang dibuat dalam pemanas yang menggunakan Peltier
maupun sensor suhu yang dibuat didalam pemanas inkubator akan mengukur
besar suhu yang ada dalam pemanas tersebut dan diteruskannya kemikrokontroler.
Kemudian mikrokontroler akan mengirim atau menginterface data suhu yang
terukur pada pemanas tersebut ke PC melalui komunikasi data RS232.

Tabel 4.4 Pengujian Pengukuran Suhu
No

Waktu ( t )

Temperature ( T )

1

09 : 39 : 15

25 oC

2

09 : 39 : 29

26 oC

3

09 : 42 : 02

28 oC

4

09 : 47 : 05

30 oC

5

09 : 58 : 21

31 oC

6

10 : 16 : 53

32 oC

7

10 : 40 : 09

33 oC

8

11 : 15 : 11

35 oC

9

11 : 59 : 07

36 oC

10

13 : 03 : 30

38 oC

Dari table diatas diperoleh kenaikan suhu dari 25 oC hingga 38 oC dengan
membutuhkan waktu yang cukup lama, karena dalam pengukuran ini diperlukan
waktu untuk memanaskan dinding inkubator dan komponen-komponen yang
digunakan pada inkubator.

Universitas Sumatera Utara

52

BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Dari hasil perancangan alat hingga pengujian dan analisis system maka
penulis dapat menarik kesimpulan, antara lain :
1. Telah dirancang dan dianalisis sebuah alat pemanas berbasiskan termoelektrik
dengan menggunakan tipe TEC1-12706 untuk mencapai suhu maksimum
380C pada masing-masing diberi beban mulai dari 100 Gram sampai 650
gram dan diberi suhu mulai dari 25 °C sampai 38°C, maka dapat diartikan
bahwa semakin banyak beban yang dipanaskan maka semakin lama pula
kenaikan suhu praktek yang diinginkan.

2. Dari data yang diperoleh dapat disimpulkan waktu yang dibutuhkan pemanas
peltier berbanding lurus dengan beban, dimana semakin besar beban yang
dipanaskan semakin banyak waktu yang dibutuhkan untuk mencapai suhu
maksimum. Pada saat beban 100 liter untuk mencapai suhu 25°C dibutuhkan
waktu 0,5 menit, pada saat beban 650 gram untuk mencapai suhu maksimum
38°C dibutuhkan waktu 64,22 menit.

5.2 Saran
Setelah melakukan penelitian, diperoleh beberapa hal yang dapat dijadikan
saran untuk dilakukan penelitian lebih lanjut yaitu :
1. Alat Inkubator Pemanas menggunakan Termoelektrik merupakan
teknologi masa kini yang sangat menjanjikan dalam pemasaran sehingga
harus terus menerus dikembangkan.

Universitas Sumatera Utara

53

2. Untuk membuat pemanas yang menggunakan peltier pastikan tidak ada
kecoboran dalam dinding Inkubator tersebut karena akan mengurangi
tingkat keefisiennya alat pemanas tersebut.

3. Sebaiknya untuk penelitian selanjutnya lebih memperhatikan penurunan
atau kenaikan suhu dan juga waktu yang

diperoleh dalam penelitian

tersebut.

Universitas Sumatera Utara