Perancangan Inkubator Memanfaatkan Sisi Panas Dari Elemen Peltier Berbasis Mikrokontroller Atmega 8535
1
PERANCANGAN INKUBATOR MEMANFAATKAN SISI PANAS DARI
ELEMEN PELTIER BERBASIS MIKROKONTROLLER ATMEGA 8535
SKRIPSI
PUTRI PUSPITA SARI
140821030
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2016
Universitas Sumatera Utara
2
PERANCANGAN INKUBATOR MEMANFAATKAN SISI PANAS DARI
ELEMEN PELTIER BERBASIS MIKROKONTROLLER ATMEGA 8535
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas akhri dan memenuhi syarat memperoleh gelar Sarjana Sains
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2016
Universitas Sumatera Utara
3
PERSETUJUAN
Judul
: PERANCANGAN INKUBATOR MEMANFAATKAN
SISI PANAS DARI ELEMEN PELTIER BERBASIS
MIKROKONTROLLER ATMEGA 8535
Kategori
: SKRIPSI
Nama
: PUTRI PUSPITA SARI
No IndukMahasiswa : 140821030
Program Studi
: FISIKA EKSTENSI
Departement
: FISIKA
Fakultas
: MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Disetujui di
Medan,
Agustus 2016
Ketua Departemen Fisika
Pembimbing
Dr. Marhaposan Situmorang
NIP. 195510301180031003
Drs. Kurnia Brahmana, M. Si
NIP.196009301986011001
Universitas Sumatera Utara
4
PERNYATAAN
PERANCANGAN INKUBATOR MEMANFAATKAN SISI PANAS DARI
ELEMEN PELTIER BERBASIS MIKROKONTROLLER ATMEGA 8535
SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerya saya sendiri, kecuali
beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan,
Agustus 2016
PUTRI PUSPITA SARI
140821030
i
Universitas Sumatera Utara
5
PENGHARGAAN
Alhamdulillahirobbila’lamin, Puji syukur penulis ucapkan kehadiran Allah
SWT Tuhan Yang Maha Kuasa, karena atas limpahan Rahmat, Taufik dan
Hidayahnya yang senantiasa selalu memberikan kekuatan sehingga penulis dapat
menyelesaikan tugas akhir ini.
Dalam penyusunan tugas akhir ini, penulis banyak mendapatkan
bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak baik secara moril maupun material.
Untuk itu penulis mengucapkan terimakasih yang sebesar besarnya kepada :
1.
Orang tua penulis, ayahnda tercinta H. Muhlis M Sitepu, SH dan ibunda
tercinta Hj. Manisen Br Bangun saya ucapkan banyak terima kasih yang
senantiasa membimbing, mendukung dan selalu memberikan penulis motivasi
– motivasi yang sangat berguna dan membangun untuk penulis dapat
menyelesaikan penulisan skripsi ini dengan cepat. Dan terima kasih juga
penulis ucapkan untuk setiap doa – doa yang diberikan kepada penulis.
2.
Drs. Kurnia Brahmana,M.si, selaku dosen pembimbing penulis yang telah
memberikan bimbingan dan arahan kepada penulis selama pengerjaan skripsi
ini. Terima kasih atas kesabaran, dukungan dan nasehat yang diberikan
kepada penulis.
3.
Dr. Marhaposan Situmorang dan Drs. Syahrul Humaidi, M.Sc selaku ketua
dan sekretaris Departemen FISIKA, serta seluruh staf pengajar dan pegawai
Departemen FISIKA yang selalu memperhatikan penulis terutama dalam
proses perkuliahan di Departemen FISIKA FMIPA USU.
4.
Kakak saya Muharromatunnisa, S.Kep, Ns, Abang saya Muhammad Syamsir
Alam, dan adik – adik saya Atiqah Amliah, Fatimah Nurul Muhlis yang tak
jemu-jemu selalu memberikan doa dan semangat bagi penulis dalam
menyelesaikan skripsi.
5.
Sahabat – sahabat seperjuangan saya Muhammad Abral, Prima Ayuni, Junita
Sinambela, yang selalu setia membantu dan menemani penulis dalam
menyusun skripsi ini.
ii
Universitas Sumatera Utara
6
6.
Sahabat karibku tercinta Nanda Ahitya Kalo, SH, Dessy Putri AL, SE, Aulia
Adam, S.IP dan yang terkasih abang Sudianto Sembiring, S.STP yang tak
henti-henti memberikan semangat dan dukungan untuk menyelesaikan
penulisan skripsi ini.
7.
Teman-teman sejawat, Abang kakak Alumni dan adik – adikku stambuk
2013, 2014, dan juga adik – adikku stambuk 2015, yang telah memberikan
dukungan dan motivasi yang luar biasa sehingga penulis lebih bersemangat
lagi untuk menyelsaikan penulisan skripsi ini.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna, untuk itu
penulis mengharapkan saran dan kritik yang menbangun demi penyempurnaan isi
dan analisa yang disajikan. Akhir kata, semoga tulisan ini dapat bermanfaat bagi
yang membutuhkannya.
Medan,
Agustus 2016
Putri Puspita Sari
140821030
iii
Universitas Sumatera Utara
7
PERANCANGAN INKUBATOR MEMANFAATKAN SISI PANAS
DARI ELEMEN PELTIER BERBASIS MIKROKONTROLLER
ATMEGA 8535
ABSTRAK
Telah dirancang dan dianalisis alat inkubator dengan memanfaatkan sisi panas
elemen Peltier. Penelitian ini menggunakan Peltier TEC1-12706. Penelitian ini
menganalisis dan berkerja dengan memanfaatkan efek Seebeck pada Peltier,
dimana saat peltier dialiri arus listrik terjadi penyerapan dingin pada satu sisi dan
pelepasan panas pada sisi lainnya. Sisi panas dimanfaatkan untuk memanaskan
ruangan inkubator, yang suhunya dideteksi dengan sensor LM35. Nilai
temperature indicator di baca pada LCD. Beban yang dipanaskan berupa telur
yang volumenya divariasikan mulai dari 100 gram, 150 gram, 200 gram, 250
gram, 300 gram, 400 gram, 450 gram, 500 gram, 550 gram, 650 gram. Waktu
yang dibutuhkan untuk mencapai suhu masing-masing 0,5 menit, 0,72 menit, 2,64
menit, 5 menit, 11,16 menit, 17,92 menit, 23,76 menit, 35 menit, 43,56 menit,
64,22 menit. 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.
Kata Kunci : Termoelektrik, Peltier TEC1-17206, Inkubator.
iv
Universitas Sumatera Utara
8
PERANCANGAN INKUBATOR MEMANFAATKAN SISI PANAS
DARI ELEMEN PELTIER BERBASIS MIKROKONTROLLER
ATMEGA 8535
ABSTRACT
It has been designed and analyzed utilizing the tool incubator with Peltier element
hot side. This study uses a Peltier TEC1-12706. This study analyzes and works by
utilizing the Peltier Seebeck effect, which is currently electrified peltier cooler
absorption occurs on one side and the release of heat on the other side. Hot side
incubator is used to heat the room, where the temperature detected by sensor
LM35. Temperature values read on the LCD indicator. Expenses are heated in the
form of egg volume varied from 100 grams, 150 grams, 200 grams, 250 grams,
300 grams, 400 grams, 450 grams, 500 grams, 550 grams, 650 grams. The time
needed to reach the temperature of each 0.5 minutes, 0.72 minutes, 2.64 minutes,
5 minutes, 11.16 minutes, 17.92 minutes, 23.76 minutes, 35 minutes, 43.56
minutes, 64.22 minutes. From the data obtained can be concluded peltier heating
time required is directly proportional to the load, where the greater the burden that
is heated the more time it takes to reach maximum temperature. When the load of
100 liters to reach 25 ° C takes 0.5 minutes, when the load of 650 grams to
achieve a maximum temperature of 38 ° C takes 64.22 minutes.
Keywords: Thermoelectric, Peltier TEC1-17206 Incubator.
v
Universitas Sumatera Utara
9
PERANCANGAN INKUBATOR MEMANFAATKAN SISI PANAS
DARI ELEMEN PELTIER BERBASIS MIKROKONTROLLER
ATMEGA 8535
ABSTRACT
It has been designed and analyzed by utilizing the tools incubator hot side of the
Peltier element. This study used a Peltier TEC1-12706. This study analyzes and It
works by utilizing the Peltier Seebeck effect, which is currently electrified peltier
cooler absorption occurs on one side and the release of heat on the other side. Hot
side Incubator utilized to heat the room, where the temperature will be read by the
sensor LM35. Load the heated form of egg volume varied from 100 grams, 150
grams, 200 grams, 250 grams, 300 grams, 400 grams, 450 grams, 500 grams, 550
grams, 650 grams. The time needed to reach the temperature of each 0.5 minutes,
0.72 minutes, 2.64 minutes, 5 minutes, 11.16 minutes, 17.92 minutes, 23.76
minutes, 35 minutes, 43.56 minutes, 64.22 minutes.
Keywords : Thermoelectric, Peltier TEC1-17206, Incubator.
vi
Universitas Sumatera Utara
10
DAFTAR ISI
Halaman
i
ii
iii
v
vi
vii
ix
x
Persetujuan
Pernyataan
Penghargaan
Abstrak
Abstract
Daftar Isi
Daftar Gambar
Daftar Tabel
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
Latar Belakang
Rumusan Masalah
Batasan Masalah
Tujuan Penelitian
Manfaat Penelitian
Metodologi Penelitian
Sistematika Penulisan
1
2
2
3
3
3
4
BAB 2 LANDASAN TEORI
2.1 Termoelektrik
2.1.1 Sejarah Singkat Termoelektrik
2.2 Efek-efek Pendingin Termoelektrik
2.2.1 Efek Seebeck
2.2.2 Efek Joule
2.2.3 Efek Konduksi
2.2.4 Efek Peltier
2.2.5 Efek Thomson
2.3 Elemen Termoelektrik Peltier
2.4 Prinsip Kerja Termoelektrik
2.4.1 Prinsip Kerja Termoelektrik Sebagai Pendingin
2.4.2 Parameter Penggunaan Modul Termoelektrik
2.5 Perhitungan Pendingan Sistem Termoelektrik
2.6 Efek-efek Perpindahan Panas Termoelektrik
2.6.1 Perpindahan Panas
2.6.2 Perpindahan Panas Konduksi
2.6.3 Beban Panas Dari Luar
2.6.4 Beban panas Dari Dalam
2.7 Mikrokontroller Atmega 8535
2.8 Interface MAX-232
2.8.1 Program Code-Vision AVR
2.8.2 Cara MenjalankanCode-Vision AVR
2.9 Sensor Suhu IC LM35
vii
6
6
6
6
8
8
8
8
10
11
11
13
13
14
14
16
18
19
19
20
28
29
23
Universitas Sumatera Utara
11
2.10Liquid Crystal Display (LCD)
2.11Mosfet
2.11.1 wilayah Cut-Off (Mosfet-OFF)
2.11.2 Wilayah Saturasi (Mosfet-ON)
24
27
27
28
BAB 3 PERANCANGANSISTEM
3.1 Perancangan Diagram Blok Sistem
3.2 Perancangan Rangkaian Tiap Blok
3.2.1 Perancangan Inkubator Pemanasan Termoelektrik
3.2.2 Perancangan Peltier Dengan Heatsink
3.2.3 LCD (Liquid Crystal Display)
3.2.4 Rangkaian Power Supply (PSA)
3.2.5 Rangkaian Driver Regulator Arus
3.2.6 Rangkaian Sensor Suhu
3.2.7 Rangkaian Komunikasi RS-232
3.2.8 Rangkaian Mosfet
3.2.9 Rangkaian Sederhana Mikrokontroller ATmega 8535
3.3 Flow Chart
30
31
31
32
32
34
35
35
37
38
39
40
BAB 4 PENGUJIAN DAN ANALISA
4.1
4.2
4.3
4.4
4.5
4.6
4.7
4.8
4.9
Komponen Pengujian dan Parameter yang Diukur
Pengujian Power Supply (PSA)
Pengujian Daya Terpasang Pada Sistem
Pengujian Driver Regulator Arus
Perhitungan Beban Pemanas
4.5.1 Beban Panas Dari Luar
4.5.2 Beban Panas Dari Beban
Pengujian Awal
Pengujian Waktu Pemanas
4.7.1 Pengujian Waktu Pemanas Pada Inkubator
4.7.2 Pengujian Waktu Pemanas Beban
Pengukuran Penaikan Suhu
4.8.1 Penaikan Suhu Dengan Beban 1 Butir
Pengukuran Menggunakan Komputer
41
41
43
43
44
44
45
46
47
47
48
49
49
50
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
5.2 Saran
Daftar Pustaka
Lampiran
53
53
54
viii
Universitas Sumatera Utara
12
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Skema Efek Seebeck Pada Suatu Bahan
Gambar 2.2 Penampang Termoelektrik
Gambar 2.3 Semikondduktor Tipe N dan Tipe P
Gambar 2.4 LM 35 Basic Temperature Sensor
Gambar 2.5 LCD M1632
Gambar 2.6 Kurva Karakteristik Mosfet
Gambar 2.7 Rangkaian Mosfet Sebagai Saklar Pada Kondisi Cut-Off
Gambar 2.8 Rangkaian Mosfet Sebagai Saklar Pada Kondisi Saturasi
Gambar 3.1 Desain Blok Diagram Sistem
Gambar 3.2 Rangkaian LCD Karakter 2x16
Gambar 3.3 Rangkaian Power Supply
Gambar 3.4 Rangkaian Driver Regulator Arus
Gambar 3.5 Rangkaian Sensor Suhu Pada Pendingin Peltier
Gambar 3.6 Rangkaian Sensor Suhu Pada Pendingin Peltier Konvensional
Gambar 3.7 Rangkaian MAX-232
Gambar 3.8 Rangkaian Mosfet
Gambar 3.9 Rangkaian Mikrokontroller ATMega 8535
Gambar 4.1 Skema Pengujian PSA
Gambar 4.2 Skema Pengujian Daya Terpasang Pada Sistem
Gambar 4.3 Skema Pengujian Awal
Gambar 4.4 Grafik Suhu VS Waktu Pemanas Ruangan Tanpa Beban
Gambar 4.5 Grafik Waktu VS Suhu Pemanas Peltier dengan Beban Telur
ix
7
11
12
23
25
27
28
29
30
33
34
35
36
36
37
38
39
42
43
46
48
50
Universitas Sumatera Utara
13
DAFTAR TABEL
Table 2.1 Fungsi Pin-Pin Pada Liquid Crystal Dis
25
Table 4.1 Hasil Pengujian Power Supply dengan Menggunakan Lampu Mobil 42
Table 4.2 Hasil Pengujian Daya Terpasang Pada Komponen Peltier
43
Table 4.3 Hubungan Antara Waktu Pemanas Peltier Terhadap Massa Telur 49
Table 4.4 Pengujian Pengukuran Suhu Menggunakan Komputer
51
x
Universitas Sumatera Utara
PERANCANGAN INKUBATOR MEMANFAATKAN SISI PANAS DARI
ELEMEN PELTIER BERBASIS MIKROKONTROLLER ATMEGA 8535
SKRIPSI
PUTRI PUSPITA SARI
140821030
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2016
Universitas Sumatera Utara
2
PERANCANGAN INKUBATOR MEMANFAATKAN SISI PANAS DARI
ELEMEN PELTIER BERBASIS MIKROKONTROLLER ATMEGA 8535
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas akhri dan memenuhi syarat memperoleh gelar Sarjana Sains
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2016
Universitas Sumatera Utara
3
PERSETUJUAN
Judul
: PERANCANGAN INKUBATOR MEMANFAATKAN
SISI PANAS DARI ELEMEN PELTIER BERBASIS
MIKROKONTROLLER ATMEGA 8535
Kategori
: SKRIPSI
Nama
: PUTRI PUSPITA SARI
No IndukMahasiswa : 140821030
Program Studi
: FISIKA EKSTENSI
Departement
: FISIKA
Fakultas
: MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Disetujui di
Medan,
Agustus 2016
Ketua Departemen Fisika
Pembimbing
Dr. Marhaposan Situmorang
NIP. 195510301180031003
Drs. Kurnia Brahmana, M. Si
NIP.196009301986011001
Universitas Sumatera Utara
4
PERNYATAAN
PERANCANGAN INKUBATOR MEMANFAATKAN SISI PANAS DARI
ELEMEN PELTIER BERBASIS MIKROKONTROLLER ATMEGA 8535
SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerya saya sendiri, kecuali
beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan,
Agustus 2016
PUTRI PUSPITA SARI
140821030
i
Universitas Sumatera Utara
5
PENGHARGAAN
Alhamdulillahirobbila’lamin, Puji syukur penulis ucapkan kehadiran Allah
SWT Tuhan Yang Maha Kuasa, karena atas limpahan Rahmat, Taufik dan
Hidayahnya yang senantiasa selalu memberikan kekuatan sehingga penulis dapat
menyelesaikan tugas akhir ini.
Dalam penyusunan tugas akhir ini, penulis banyak mendapatkan
bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak baik secara moril maupun material.
Untuk itu penulis mengucapkan terimakasih yang sebesar besarnya kepada :
1.
Orang tua penulis, ayahnda tercinta H. Muhlis M Sitepu, SH dan ibunda
tercinta Hj. Manisen Br Bangun saya ucapkan banyak terima kasih yang
senantiasa membimbing, mendukung dan selalu memberikan penulis motivasi
– motivasi yang sangat berguna dan membangun untuk penulis dapat
menyelesaikan penulisan skripsi ini dengan cepat. Dan terima kasih juga
penulis ucapkan untuk setiap doa – doa yang diberikan kepada penulis.
2.
Drs. Kurnia Brahmana,M.si, selaku dosen pembimbing penulis yang telah
memberikan bimbingan dan arahan kepada penulis selama pengerjaan skripsi
ini. Terima kasih atas kesabaran, dukungan dan nasehat yang diberikan
kepada penulis.
3.
Dr. Marhaposan Situmorang dan Drs. Syahrul Humaidi, M.Sc selaku ketua
dan sekretaris Departemen FISIKA, serta seluruh staf pengajar dan pegawai
Departemen FISIKA yang selalu memperhatikan penulis terutama dalam
proses perkuliahan di Departemen FISIKA FMIPA USU.
4.
Kakak saya Muharromatunnisa, S.Kep, Ns, Abang saya Muhammad Syamsir
Alam, dan adik – adik saya Atiqah Amliah, Fatimah Nurul Muhlis yang tak
jemu-jemu selalu memberikan doa dan semangat bagi penulis dalam
menyelesaikan skripsi.
5.
Sahabat – sahabat seperjuangan saya Muhammad Abral, Prima Ayuni, Junita
Sinambela, yang selalu setia membantu dan menemani penulis dalam
menyusun skripsi ini.
ii
Universitas Sumatera Utara
6
6.
Sahabat karibku tercinta Nanda Ahitya Kalo, SH, Dessy Putri AL, SE, Aulia
Adam, S.IP dan yang terkasih abang Sudianto Sembiring, S.STP yang tak
henti-henti memberikan semangat dan dukungan untuk menyelesaikan
penulisan skripsi ini.
7.
Teman-teman sejawat, Abang kakak Alumni dan adik – adikku stambuk
2013, 2014, dan juga adik – adikku stambuk 2015, yang telah memberikan
dukungan dan motivasi yang luar biasa sehingga penulis lebih bersemangat
lagi untuk menyelsaikan penulisan skripsi ini.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna, untuk itu
penulis mengharapkan saran dan kritik yang menbangun demi penyempurnaan isi
dan analisa yang disajikan. Akhir kata, semoga tulisan ini dapat bermanfaat bagi
yang membutuhkannya.
Medan,
Agustus 2016
Putri Puspita Sari
140821030
iii
Universitas Sumatera Utara
7
PERANCANGAN INKUBATOR MEMANFAATKAN SISI PANAS
DARI ELEMEN PELTIER BERBASIS MIKROKONTROLLER
ATMEGA 8535
ABSTRAK
Telah dirancang dan dianalisis alat inkubator dengan memanfaatkan sisi panas
elemen Peltier. Penelitian ini menggunakan Peltier TEC1-12706. Penelitian ini
menganalisis dan berkerja dengan memanfaatkan efek Seebeck pada Peltier,
dimana saat peltier dialiri arus listrik terjadi penyerapan dingin pada satu sisi dan
pelepasan panas pada sisi lainnya. Sisi panas dimanfaatkan untuk memanaskan
ruangan inkubator, yang suhunya dideteksi dengan sensor LM35. Nilai
temperature indicator di baca pada LCD. Beban yang dipanaskan berupa telur
yang volumenya divariasikan mulai dari 100 gram, 150 gram, 200 gram, 250
gram, 300 gram, 400 gram, 450 gram, 500 gram, 550 gram, 650 gram. Waktu
yang dibutuhkan untuk mencapai suhu masing-masing 0,5 menit, 0,72 menit, 2,64
menit, 5 menit, 11,16 menit, 17,92 menit, 23,76 menit, 35 menit, 43,56 menit,
64,22 menit. 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.
Kata Kunci : Termoelektrik, Peltier TEC1-17206, Inkubator.
iv
Universitas Sumatera Utara
8
PERANCANGAN INKUBATOR MEMANFAATKAN SISI PANAS
DARI ELEMEN PELTIER BERBASIS MIKROKONTROLLER
ATMEGA 8535
ABSTRACT
It has been designed and analyzed utilizing the tool incubator with Peltier element
hot side. This study uses a Peltier TEC1-12706. This study analyzes and works by
utilizing the Peltier Seebeck effect, which is currently electrified peltier cooler
absorption occurs on one side and the release of heat on the other side. Hot side
incubator is used to heat the room, where the temperature detected by sensor
LM35. Temperature values read on the LCD indicator. Expenses are heated in the
form of egg volume varied from 100 grams, 150 grams, 200 grams, 250 grams,
300 grams, 400 grams, 450 grams, 500 grams, 550 grams, 650 grams. The time
needed to reach the temperature of each 0.5 minutes, 0.72 minutes, 2.64 minutes,
5 minutes, 11.16 minutes, 17.92 minutes, 23.76 minutes, 35 minutes, 43.56
minutes, 64.22 minutes. From the data obtained can be concluded peltier heating
time required is directly proportional to the load, where the greater the burden that
is heated the more time it takes to reach maximum temperature. When the load of
100 liters to reach 25 ° C takes 0.5 minutes, when the load of 650 grams to
achieve a maximum temperature of 38 ° C takes 64.22 minutes.
Keywords: Thermoelectric, Peltier TEC1-17206 Incubator.
v
Universitas Sumatera Utara
9
PERANCANGAN INKUBATOR MEMANFAATKAN SISI PANAS
DARI ELEMEN PELTIER BERBASIS MIKROKONTROLLER
ATMEGA 8535
ABSTRACT
It has been designed and analyzed by utilizing the tools incubator hot side of the
Peltier element. This study used a Peltier TEC1-12706. This study analyzes and It
works by utilizing the Peltier Seebeck effect, which is currently electrified peltier
cooler absorption occurs on one side and the release of heat on the other side. Hot
side Incubator utilized to heat the room, where the temperature will be read by the
sensor LM35. Load the heated form of egg volume varied from 100 grams, 150
grams, 200 grams, 250 grams, 300 grams, 400 grams, 450 grams, 500 grams, 550
grams, 650 grams. The time needed to reach the temperature of each 0.5 minutes,
0.72 minutes, 2.64 minutes, 5 minutes, 11.16 minutes, 17.92 minutes, 23.76
minutes, 35 minutes, 43.56 minutes, 64.22 minutes.
Keywords : Thermoelectric, Peltier TEC1-17206, Incubator.
vi
Universitas Sumatera Utara
10
DAFTAR ISI
Halaman
i
ii
iii
v
vi
vii
ix
x
Persetujuan
Pernyataan
Penghargaan
Abstrak
Abstract
Daftar Isi
Daftar Gambar
Daftar Tabel
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
Latar Belakang
Rumusan Masalah
Batasan Masalah
Tujuan Penelitian
Manfaat Penelitian
Metodologi Penelitian
Sistematika Penulisan
1
2
2
3
3
3
4
BAB 2 LANDASAN TEORI
2.1 Termoelektrik
2.1.1 Sejarah Singkat Termoelektrik
2.2 Efek-efek Pendingin Termoelektrik
2.2.1 Efek Seebeck
2.2.2 Efek Joule
2.2.3 Efek Konduksi
2.2.4 Efek Peltier
2.2.5 Efek Thomson
2.3 Elemen Termoelektrik Peltier
2.4 Prinsip Kerja Termoelektrik
2.4.1 Prinsip Kerja Termoelektrik Sebagai Pendingin
2.4.2 Parameter Penggunaan Modul Termoelektrik
2.5 Perhitungan Pendingan Sistem Termoelektrik
2.6 Efek-efek Perpindahan Panas Termoelektrik
2.6.1 Perpindahan Panas
2.6.2 Perpindahan Panas Konduksi
2.6.3 Beban Panas Dari Luar
2.6.4 Beban panas Dari Dalam
2.7 Mikrokontroller Atmega 8535
2.8 Interface MAX-232
2.8.1 Program Code-Vision AVR
2.8.2 Cara MenjalankanCode-Vision AVR
2.9 Sensor Suhu IC LM35
vii
6
6
6
6
8
8
8
8
10
11
11
13
13
14
14
16
18
19
19
20
28
29
23
Universitas Sumatera Utara
11
2.10Liquid Crystal Display (LCD)
2.11Mosfet
2.11.1 wilayah Cut-Off (Mosfet-OFF)
2.11.2 Wilayah Saturasi (Mosfet-ON)
24
27
27
28
BAB 3 PERANCANGANSISTEM
3.1 Perancangan Diagram Blok Sistem
3.2 Perancangan Rangkaian Tiap Blok
3.2.1 Perancangan Inkubator Pemanasan Termoelektrik
3.2.2 Perancangan Peltier Dengan Heatsink
3.2.3 LCD (Liquid Crystal Display)
3.2.4 Rangkaian Power Supply (PSA)
3.2.5 Rangkaian Driver Regulator Arus
3.2.6 Rangkaian Sensor Suhu
3.2.7 Rangkaian Komunikasi RS-232
3.2.8 Rangkaian Mosfet
3.2.9 Rangkaian Sederhana Mikrokontroller ATmega 8535
3.3 Flow Chart
30
31
31
32
32
34
35
35
37
38
39
40
BAB 4 PENGUJIAN DAN ANALISA
4.1
4.2
4.3
4.4
4.5
4.6
4.7
4.8
4.9
Komponen Pengujian dan Parameter yang Diukur
Pengujian Power Supply (PSA)
Pengujian Daya Terpasang Pada Sistem
Pengujian Driver Regulator Arus
Perhitungan Beban Pemanas
4.5.1 Beban Panas Dari Luar
4.5.2 Beban Panas Dari Beban
Pengujian Awal
Pengujian Waktu Pemanas
4.7.1 Pengujian Waktu Pemanas Pada Inkubator
4.7.2 Pengujian Waktu Pemanas Beban
Pengukuran Penaikan Suhu
4.8.1 Penaikan Suhu Dengan Beban 1 Butir
Pengukuran Menggunakan Komputer
41
41
43
43
44
44
45
46
47
47
48
49
49
50
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
5.2 Saran
Daftar Pustaka
Lampiran
53
53
54
viii
Universitas Sumatera Utara
12
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Skema Efek Seebeck Pada Suatu Bahan
Gambar 2.2 Penampang Termoelektrik
Gambar 2.3 Semikondduktor Tipe N dan Tipe P
Gambar 2.4 LM 35 Basic Temperature Sensor
Gambar 2.5 LCD M1632
Gambar 2.6 Kurva Karakteristik Mosfet
Gambar 2.7 Rangkaian Mosfet Sebagai Saklar Pada Kondisi Cut-Off
Gambar 2.8 Rangkaian Mosfet Sebagai Saklar Pada Kondisi Saturasi
Gambar 3.1 Desain Blok Diagram Sistem
Gambar 3.2 Rangkaian LCD Karakter 2x16
Gambar 3.3 Rangkaian Power Supply
Gambar 3.4 Rangkaian Driver Regulator Arus
Gambar 3.5 Rangkaian Sensor Suhu Pada Pendingin Peltier
Gambar 3.6 Rangkaian Sensor Suhu Pada Pendingin Peltier Konvensional
Gambar 3.7 Rangkaian MAX-232
Gambar 3.8 Rangkaian Mosfet
Gambar 3.9 Rangkaian Mikrokontroller ATMega 8535
Gambar 4.1 Skema Pengujian PSA
Gambar 4.2 Skema Pengujian Daya Terpasang Pada Sistem
Gambar 4.3 Skema Pengujian Awal
Gambar 4.4 Grafik Suhu VS Waktu Pemanas Ruangan Tanpa Beban
Gambar 4.5 Grafik Waktu VS Suhu Pemanas Peltier dengan Beban Telur
ix
7
11
12
23
25
27
28
29
30
33
34
35
36
36
37
38
39
42
43
46
48
50
Universitas Sumatera Utara
13
DAFTAR TABEL
Table 2.1 Fungsi Pin-Pin Pada Liquid Crystal Dis
25
Table 4.1 Hasil Pengujian Power Supply dengan Menggunakan Lampu Mobil 42
Table 4.2 Hasil Pengujian Daya Terpasang Pada Komponen Peltier
43
Table 4.3 Hubungan Antara Waktu Pemanas Peltier Terhadap Massa Telur 49
Table 4.4 Pengujian Pengukuran Suhu Menggunakan Komputer
51
x
Universitas Sumatera Utara