T1__BAB III Institutional Repository | Satya Wacana Christian University: Alat Peraga Sistem Pemantauan Energi Menggunakan TEG (Thermo Electric Generator) dan TEC (Thermo Electric Cooler). T1 BAB III
BAB III
PERANCANGAN SISTEM
Bab ini akan dibahas mengenai perancangan dan realisasi sistem yang
dibuat. Gambaran sistem dan blok diagram alat yang dibuat secara keseluruhan
ditunjukkan oleh Gambar 3.1 dan Gambar 3.2 di bawah.
Gambar 3.1. Gambaran Sistem yang akan Dibuat.
Gambar 3.2. Diagram Blok Perangkat Keras Sistem.
14
Secara garis besar, modul TEG/TEC diberi perbedaan suhu (∆T), sehingga
modul TEG/TEC menghasilkan tegangan. Tegangan yang didapat dibaca oleh
sensor tegangan dan dikonversi oleh Arduino serta ditampilkan pada Processing.
3.1. Cara Kerja Alat
Proses kerja dari sistem ini adalah sebagai berikut:
a.
Modul TEG/TEC diberi perbedaan suhu sehingga dapat menghasilkan
tegangan.
b.
Perbedaan suhu dihasilkan dari elemen panas dan dingin yang terletak di
antara Modul TEG/TEC.
c.
Perbedaan suhu panas dan dingin dapat diatur menggunakan thermostat yang
sudah terintegrasi pada masing-masing elemen.
d.
Thermostat yang digunakan adalah thermostat digital yang memiliki 3 tombol
pengontrol sebagai pengaturan setpoint dan 7segmen sebagai indikator
setpoint.
e.
Suhu dapat diatur dari 30-100ᵒC untuk elemen panas dan 10-30ᵒC untuk
elemen dingin.
f.
Tegangan yang di hasilkan oleh Modul TEG/TEC yang di akibatkan dari
perbedaan suhu menjadi masukan untuk Arduino yang selanjutnya akan
dikonversi menjadi ADC pada Arduino.
g.
Nilai ADC yang di dapat, diolah menjadi tiga nilai yang berbeda yaitu nilai
tegangan terhadap waktu, nilai arus terhadap waktu, dan nilai daya terhadap
waktu yang ditampilkan pada serial monitor.
h.
Nilai–nilai yang terdapat pada serial monitor di olah pada Processing yang
akan menampilkannya dalam bentuk grafik.
15
3.2. Perancangan dan Realisasi Perangkat keras
Perancangan alat yang dibuat secara keseluruhan adalah seperti yang ditunjukkan
Gambar 3.3.
Gambar 3.3. Gambaran alat yang akan dibuat.
Penjelasan dari gambar 3.3. di atas adalah sebagai berikut :
1. Arduino
2. Sensor Tegangan
3.
Thermostat Pemanas sistem
4. Thermostat Pendingin sistem
5. Slot kabel
6. Slot Modul TEG/TEC
7. TEC Pendingin sistem
8. Coldsink Pendingin sistem
9. Heatsink pendingin sistem
10. Kipas pendingin sistem
11. Pemanas sistem
16
Gambar 3.4. Realisasi Perangkat Keras
Alat ini dibagi dalam beberapa bagian, yaitu modul sistem pemanas, modul
sistem pendingin, dan panel Arduino.
3.2.1. Sistem Pemanas
Bagian ini merupakan bagian yang akan mencatu temperatur panas pada
modul TEG/TEC. Temperatur panas dari sistem ini bersumber dari sebuah modul
elemen pemanas bertipe PTC yang memerlukan masukan tegangan sebesar 12V
dengan daya 30W, yang akan ditunjukkan Gambar 2.7.
Pada sistem pemanas terdapat pula kolektor panas yang merupakan
penyalur panas dari elemen pemanas menuju Modul TEG/TEC, kolektor dibuat dari
alumunium berukuran
× cm dengan tebal 1mm seperti ditunjukkan Gambar
3.5.a. di bawah. Pemilihan alumunium sebagai alas elemen pemanas dikarenakan
alumunium merupakan logam yang konduktivitas panasnya cukup baik serta
bersifat ringan dan kuat.
17
Sistem pemanas ini juga dilengkapi sebuah sensor suhu berjenis DS18B20
seperti yang ditunjukkan Gambar 2.5 berfungsi sebagai pembaca suhu panas pada
elemen pemanas. Nilai yang telah didapat dari sensor suhu tersebut akan dibaca
Arduino dan selanjutnya ditampilkan pada User Interface Processing. Sensor suhu
diletakkan sejajar dengan elemen pemanas yang permukannya terdapat alumunium.
Alumunium yang telah terintegrasi dengan sensor suhu dan elemen pemanas
ditempelkan pada acrilyc berukuran
×
cm dengan tebal 3mm yang ujung-
ujungnya terdapat sebuah Baut berukuran 3mm dengan tinggi 3cm seperti Gambar
3.5.b. di bawah berfungsi agar sistem pemanas dapat digerakkan secara fleksible
(naik dan turun). Dalam percobaan yang sudah dilakukan terhadap kaca, kayu dan
acrylic, acrylic dipilih karna bahan tersebut tidak terlalu banyak menyerap panas,
sehingga panas yang dihasilkan elemen pemanas dapat terpusat pada kolektor.
13 cm
5 cm
Gambar
A
4 cm
Gambar
B
15 cm
a
Gambar 3.5.a. Sistem Pemanas dan lempengan alumunium
Gambar 3.5.b. Acrylic
18
3.2.2. Sistem Pendingin
Bagian ini merupakan bagian yang akan mencatu temperatur dingin pada
modul TEG/TEC. Temperatur dingin dari sistem ini bersumber dari material TEC
bertipe TEC1-12706 seperti yang ditunjukkan Gambar 3.6 di bawah, modul TEC
yang digunakan sebagai pendingin ini merupakan TEC yang berbeda dengan tipe
yang sama dengan modul TEC yang digunakan sebagai penghasil tegangan, karena
sifat TEC yang dapat digunakan sebagai pendingin apabila diberi sumber tegangan
dan dapat menghasilkan tegangan apabila diberi perbedaan suhu pada kedua
sisinya.
TEC memerlukan masukan tegangan sebesar 12V 3A, dengan pemberian
tegangan tersebut TEC menghasilkan suhu dingin di salah satu sisi dan suhu panas
disisi lainnya. Sehingga pada bagian pendingin diberi cold sink berukuran × cm
dengan tebal 1 cm untuk memperluas permukaan pendingin, selain itu cold sink
juga digunakan sebagai tempat untuk sensor suhu berjenis DS18B20 seperti yang
ditunjukkan Gambar 2.5 berfungsi sebagai pembaca suhu dingin pada TEC.
Nilai yang telah didapat dari sensor suhu tersebut akan dibaca Arduino dan
selanjutnya ditampilkan pada User Interface Processing. Pada sisi bagian panas
ditambahkan penyerap panas berupa pasta thermal yang bagian bawahnya diberi
heat sink berukuran
×
cm dengan tebal 6cm seperti ditunjukkan Gambar 3.7
di bawah, agar suhu panas yang dihasilkan dapat teredam dengan cepat maka
ditambahkan sebuah kipas DC yang memerlukan tegangan sebesar 12V 0,42A.
gambar untuk sistem pendingin dapat dilihat pada Gambar 3.8 di bawah.
4 cm
4 cm
Gambar 3.6 Modul TEC 12706[19].
19
Gambar 3.7 Heat sink yang digunakan[20].
Gambar 3.8 Sistem pendingin
20
3.2.3. Panel Arduino
Panel Arduino ini terdapat beberapa perancangan yaitu perancangan sensor
tegangan, perancangan Thermostat dan perancangan Arduino Nano.
3.2.3.1. Sensor Tegangan
Sensor tegangan berfungsi untuk mendeteksi tegangan listrik (DC) yang
dihasilkan dari pengukuran yang telah dilakukan pada modul TEG/TEC. Nilai yang
dihasilkan berupa tegangan analog. Nilai yang didapat selanjutnya akan diolah
Arduino dan ditampilkan dalam bentuk grafik pada Processing. Modul sensor
tegangan yang digunakan pada tugas akhir ini dapat dilihat pada gambar di bawah.
Gambar 3.9 Sensor tegangan[21].
3.2.3.2. Thermostat
Modul Thermostat pada tugas akhir ini digunakan untuk mendeteksi suhu
dari sistem sehingga suhu sistem dapat dipertahankan mendekati setpoint yang
diinginkan. Modul thermostat ini bekerja menggunakan relay sebagai pengendali,
relay akan aktif atau nonaktif sesuai dengan suhu yang diset. Thermostat ini
memiliki probe sebagai sensor, sensor bertipe NTC yang berfungsi sebagai
pengukur suhu. Thermostat ini digunakan pada sistem pemanas dan sistem
pendingin, sehingga sensor tersebut terletak tepat menempel pada masing-masing
sistem. Thermostat dalam tugas akhir ini dapat dilihat pada Gambar 2.4.
21
3.2.3.3. Arduino Nano
Pada tugas akhir ini, Arduino berfungsi sebagai pengolah data yang di dapat
dari pengukuran sensor tegangan maupun sensor suhu. Nilai dari sensor tegangan
yang berupa analog akan di ubah melalui pin ADC(Analog Digital Converter ) pada
Arduino. Dari nilai tersebut akan di olah menjadi nilai tegangan, nilai arus dan nilai
daya. Sedangkan nilai yang didapat dari sensor suhu akan diolah Arduino menjadi
suhu panas, suhu dingin dan perbedaan suhu(∆T). Flowchart pada Arduino dapat
dilihat dalam Gambar 3.10 di bawah.
Tabel 3.1. Konfigurasi Pin Arduino nano
Nama Port
Fungsi
Digital 2
Sensor suhu panas
Digital 3
Sensor suhu dingin
Analog 1
Sensor tegangan
Gambar 3.10 Flowchart pada Arduino
22
Arduino Nano
Sensor
Tegangan
A0
D2
D3
Sensor Suhu
Pemanas
Sensor Suhu
Pendingin
Gambar 3.11 Block Diagram Sistem
3.3.
Perancangan Perangkat Lunak
Perangkat lunak pada tugas akhir ini berupa User Interface pada aplikasi
Prosesing. User Intarface berfungsi untuk menampilkan nilai tegangan, nilai arus
dan nilai daya dalam bentuk grafik. Sedangkan suhu panas, suhu dingin dan
perbedaan suhu dalam bentuk angka suhu tersebut.
Nilai - nilai yang digunakan pada Processing diimport dari Arduino,
selanjutnya Processing akan mengolah nilai-nilai tersebut dalam bentuk grafik dan
angka-angka yang selanjutnya ditampilkan sebagai User Interface tersebut. Selain
itu data yang telah didapat akan disimpan dalam bentuk .txt. Flowchart pada
Processing dapat dilihat dalam Gambar 3.12 di bawah
Gambar 3.12 Flowchart pada Processing
23
3.4.
Thermoelectric Cooler (TEC)
Modul TEC akan menghasilkan listrik ketika terdapat gradien temperatur
(�T) antara sisi panas dan sisi dingin dengan cara sisi panas diberi sumber panas
kemudian sisi dingin diberi sumber dingin. Modul TEC ini akan bekerja hingga
suhu 200˚C. Gambar modul TEC yang digunakan dalam tugas akhir ini dapat dilihat
pada Gambar 3.6 diatas. Berikut spesifikasi TEC tipe TEC-12706[21] yang
digunakan:
Tabel 3.2. Spesifikasi TEC1-12706 yang digunakan[21].
3.5.
Hot Side Temperature (ºC)
25
50
Qmax (watt)
50
57
Delta Tmax (ºC)
66
75
Imax (Amper)
6,4
6,4
Vmax (Volt)
14,4
16,4
Thermoelectric Generator (TEG)
Modul TEG akan menghasilkan listrik ketika terdapat gradien temperatur
(�T) antara sisi panas dan sisi dingin dengan cara sisi panas diberi sumber panas
kemudian sisi dingin diberi sumber dingin. Modul TEG yang terbuat dari Bi-Te ini
akan bekerja hingga suhu 330˚C.
Gambar 3.13 TEG tipe TE-MOD-5W5V-30S[22] yang digunakan.
24
Berikut spesifikasi TEG tipe TE-MOD-5W5V-30S[22] yang digunakan:
Tabel 3.3. spesifikasi TEG TE-MOD-5W5V-30S yang digunakan[22].
Temperatur sisi panas (˚C)
300
Temperatur sisi dingin (˚C)
30
Tegangan hubung buka (V)
10,8
Hambatan dalam (ohms)
5,4
Tegangan keluaran dengan beban (V)
5,4
Arus keluaran dengan beban (A)
1
Daya keluaran dengan beban (W)
5,4
Aliran panas yang melewati modul (W)
≈ 96
≈ 10,7
Kerapatan aliran panas (W cm-2)
Beban AC (ohms) di ukur di bawah 27˚C pada 1000 Hz
2,8 ~ 4,0
Gambar 3.14 grafik P OUT TE-MOD-5W5V-30S terhadap variasi suhu[22].
25
Dari grafik pada Gambar 3.14 dapat diketahui bahwa dengan �T sebesar
100°C, Thermoelectric generator ini mampu menghasilkan daya listrik sebesar
0,75W. Besarnya daya panas yang diubah menjadi daya listrik yaitu:
� =��
(3.1)
� = �� × �� ×
�=9 , �
, �cm ²
(3.2)
(3.3)
Dimana q adalah kerapatan aliran panas ( W cm ² )
A adalah luasan permukaan TEG (cm)
Dari persamaan di atas, modul TEG yang digunakan mempunyai efisiensi
sebesar:
�=
(3.4)
�=
0.
�=
,
(3.5)
9 ,3
%
(3.6)
26
PERANCANGAN SISTEM
Bab ini akan dibahas mengenai perancangan dan realisasi sistem yang
dibuat. Gambaran sistem dan blok diagram alat yang dibuat secara keseluruhan
ditunjukkan oleh Gambar 3.1 dan Gambar 3.2 di bawah.
Gambar 3.1. Gambaran Sistem yang akan Dibuat.
Gambar 3.2. Diagram Blok Perangkat Keras Sistem.
14
Secara garis besar, modul TEG/TEC diberi perbedaan suhu (∆T), sehingga
modul TEG/TEC menghasilkan tegangan. Tegangan yang didapat dibaca oleh
sensor tegangan dan dikonversi oleh Arduino serta ditampilkan pada Processing.
3.1. Cara Kerja Alat
Proses kerja dari sistem ini adalah sebagai berikut:
a.
Modul TEG/TEC diberi perbedaan suhu sehingga dapat menghasilkan
tegangan.
b.
Perbedaan suhu dihasilkan dari elemen panas dan dingin yang terletak di
antara Modul TEG/TEC.
c.
Perbedaan suhu panas dan dingin dapat diatur menggunakan thermostat yang
sudah terintegrasi pada masing-masing elemen.
d.
Thermostat yang digunakan adalah thermostat digital yang memiliki 3 tombol
pengontrol sebagai pengaturan setpoint dan 7segmen sebagai indikator
setpoint.
e.
Suhu dapat diatur dari 30-100ᵒC untuk elemen panas dan 10-30ᵒC untuk
elemen dingin.
f.
Tegangan yang di hasilkan oleh Modul TEG/TEC yang di akibatkan dari
perbedaan suhu menjadi masukan untuk Arduino yang selanjutnya akan
dikonversi menjadi ADC pada Arduino.
g.
Nilai ADC yang di dapat, diolah menjadi tiga nilai yang berbeda yaitu nilai
tegangan terhadap waktu, nilai arus terhadap waktu, dan nilai daya terhadap
waktu yang ditampilkan pada serial monitor.
h.
Nilai–nilai yang terdapat pada serial monitor di olah pada Processing yang
akan menampilkannya dalam bentuk grafik.
15
3.2. Perancangan dan Realisasi Perangkat keras
Perancangan alat yang dibuat secara keseluruhan adalah seperti yang ditunjukkan
Gambar 3.3.
Gambar 3.3. Gambaran alat yang akan dibuat.
Penjelasan dari gambar 3.3. di atas adalah sebagai berikut :
1. Arduino
2. Sensor Tegangan
3.
Thermostat Pemanas sistem
4. Thermostat Pendingin sistem
5. Slot kabel
6. Slot Modul TEG/TEC
7. TEC Pendingin sistem
8. Coldsink Pendingin sistem
9. Heatsink pendingin sistem
10. Kipas pendingin sistem
11. Pemanas sistem
16
Gambar 3.4. Realisasi Perangkat Keras
Alat ini dibagi dalam beberapa bagian, yaitu modul sistem pemanas, modul
sistem pendingin, dan panel Arduino.
3.2.1. Sistem Pemanas
Bagian ini merupakan bagian yang akan mencatu temperatur panas pada
modul TEG/TEC. Temperatur panas dari sistem ini bersumber dari sebuah modul
elemen pemanas bertipe PTC yang memerlukan masukan tegangan sebesar 12V
dengan daya 30W, yang akan ditunjukkan Gambar 2.7.
Pada sistem pemanas terdapat pula kolektor panas yang merupakan
penyalur panas dari elemen pemanas menuju Modul TEG/TEC, kolektor dibuat dari
alumunium berukuran
× cm dengan tebal 1mm seperti ditunjukkan Gambar
3.5.a. di bawah. Pemilihan alumunium sebagai alas elemen pemanas dikarenakan
alumunium merupakan logam yang konduktivitas panasnya cukup baik serta
bersifat ringan dan kuat.
17
Sistem pemanas ini juga dilengkapi sebuah sensor suhu berjenis DS18B20
seperti yang ditunjukkan Gambar 2.5 berfungsi sebagai pembaca suhu panas pada
elemen pemanas. Nilai yang telah didapat dari sensor suhu tersebut akan dibaca
Arduino dan selanjutnya ditampilkan pada User Interface Processing. Sensor suhu
diletakkan sejajar dengan elemen pemanas yang permukannya terdapat alumunium.
Alumunium yang telah terintegrasi dengan sensor suhu dan elemen pemanas
ditempelkan pada acrilyc berukuran
×
cm dengan tebal 3mm yang ujung-
ujungnya terdapat sebuah Baut berukuran 3mm dengan tinggi 3cm seperti Gambar
3.5.b. di bawah berfungsi agar sistem pemanas dapat digerakkan secara fleksible
(naik dan turun). Dalam percobaan yang sudah dilakukan terhadap kaca, kayu dan
acrylic, acrylic dipilih karna bahan tersebut tidak terlalu banyak menyerap panas,
sehingga panas yang dihasilkan elemen pemanas dapat terpusat pada kolektor.
13 cm
5 cm
Gambar
A
4 cm
Gambar
B
15 cm
a
Gambar 3.5.a. Sistem Pemanas dan lempengan alumunium
Gambar 3.5.b. Acrylic
18
3.2.2. Sistem Pendingin
Bagian ini merupakan bagian yang akan mencatu temperatur dingin pada
modul TEG/TEC. Temperatur dingin dari sistem ini bersumber dari material TEC
bertipe TEC1-12706 seperti yang ditunjukkan Gambar 3.6 di bawah, modul TEC
yang digunakan sebagai pendingin ini merupakan TEC yang berbeda dengan tipe
yang sama dengan modul TEC yang digunakan sebagai penghasil tegangan, karena
sifat TEC yang dapat digunakan sebagai pendingin apabila diberi sumber tegangan
dan dapat menghasilkan tegangan apabila diberi perbedaan suhu pada kedua
sisinya.
TEC memerlukan masukan tegangan sebesar 12V 3A, dengan pemberian
tegangan tersebut TEC menghasilkan suhu dingin di salah satu sisi dan suhu panas
disisi lainnya. Sehingga pada bagian pendingin diberi cold sink berukuran × cm
dengan tebal 1 cm untuk memperluas permukaan pendingin, selain itu cold sink
juga digunakan sebagai tempat untuk sensor suhu berjenis DS18B20 seperti yang
ditunjukkan Gambar 2.5 berfungsi sebagai pembaca suhu dingin pada TEC.
Nilai yang telah didapat dari sensor suhu tersebut akan dibaca Arduino dan
selanjutnya ditampilkan pada User Interface Processing. Pada sisi bagian panas
ditambahkan penyerap panas berupa pasta thermal yang bagian bawahnya diberi
heat sink berukuran
×
cm dengan tebal 6cm seperti ditunjukkan Gambar 3.7
di bawah, agar suhu panas yang dihasilkan dapat teredam dengan cepat maka
ditambahkan sebuah kipas DC yang memerlukan tegangan sebesar 12V 0,42A.
gambar untuk sistem pendingin dapat dilihat pada Gambar 3.8 di bawah.
4 cm
4 cm
Gambar 3.6 Modul TEC 12706[19].
19
Gambar 3.7 Heat sink yang digunakan[20].
Gambar 3.8 Sistem pendingin
20
3.2.3. Panel Arduino
Panel Arduino ini terdapat beberapa perancangan yaitu perancangan sensor
tegangan, perancangan Thermostat dan perancangan Arduino Nano.
3.2.3.1. Sensor Tegangan
Sensor tegangan berfungsi untuk mendeteksi tegangan listrik (DC) yang
dihasilkan dari pengukuran yang telah dilakukan pada modul TEG/TEC. Nilai yang
dihasilkan berupa tegangan analog. Nilai yang didapat selanjutnya akan diolah
Arduino dan ditampilkan dalam bentuk grafik pada Processing. Modul sensor
tegangan yang digunakan pada tugas akhir ini dapat dilihat pada gambar di bawah.
Gambar 3.9 Sensor tegangan[21].
3.2.3.2. Thermostat
Modul Thermostat pada tugas akhir ini digunakan untuk mendeteksi suhu
dari sistem sehingga suhu sistem dapat dipertahankan mendekati setpoint yang
diinginkan. Modul thermostat ini bekerja menggunakan relay sebagai pengendali,
relay akan aktif atau nonaktif sesuai dengan suhu yang diset. Thermostat ini
memiliki probe sebagai sensor, sensor bertipe NTC yang berfungsi sebagai
pengukur suhu. Thermostat ini digunakan pada sistem pemanas dan sistem
pendingin, sehingga sensor tersebut terletak tepat menempel pada masing-masing
sistem. Thermostat dalam tugas akhir ini dapat dilihat pada Gambar 2.4.
21
3.2.3.3. Arduino Nano
Pada tugas akhir ini, Arduino berfungsi sebagai pengolah data yang di dapat
dari pengukuran sensor tegangan maupun sensor suhu. Nilai dari sensor tegangan
yang berupa analog akan di ubah melalui pin ADC(Analog Digital Converter ) pada
Arduino. Dari nilai tersebut akan di olah menjadi nilai tegangan, nilai arus dan nilai
daya. Sedangkan nilai yang didapat dari sensor suhu akan diolah Arduino menjadi
suhu panas, suhu dingin dan perbedaan suhu(∆T). Flowchart pada Arduino dapat
dilihat dalam Gambar 3.10 di bawah.
Tabel 3.1. Konfigurasi Pin Arduino nano
Nama Port
Fungsi
Digital 2
Sensor suhu panas
Digital 3
Sensor suhu dingin
Analog 1
Sensor tegangan
Gambar 3.10 Flowchart pada Arduino
22
Arduino Nano
Sensor
Tegangan
A0
D2
D3
Sensor Suhu
Pemanas
Sensor Suhu
Pendingin
Gambar 3.11 Block Diagram Sistem
3.3.
Perancangan Perangkat Lunak
Perangkat lunak pada tugas akhir ini berupa User Interface pada aplikasi
Prosesing. User Intarface berfungsi untuk menampilkan nilai tegangan, nilai arus
dan nilai daya dalam bentuk grafik. Sedangkan suhu panas, suhu dingin dan
perbedaan suhu dalam bentuk angka suhu tersebut.
Nilai - nilai yang digunakan pada Processing diimport dari Arduino,
selanjutnya Processing akan mengolah nilai-nilai tersebut dalam bentuk grafik dan
angka-angka yang selanjutnya ditampilkan sebagai User Interface tersebut. Selain
itu data yang telah didapat akan disimpan dalam bentuk .txt. Flowchart pada
Processing dapat dilihat dalam Gambar 3.12 di bawah
Gambar 3.12 Flowchart pada Processing
23
3.4.
Thermoelectric Cooler (TEC)
Modul TEC akan menghasilkan listrik ketika terdapat gradien temperatur
(�T) antara sisi panas dan sisi dingin dengan cara sisi panas diberi sumber panas
kemudian sisi dingin diberi sumber dingin. Modul TEC ini akan bekerja hingga
suhu 200˚C. Gambar modul TEC yang digunakan dalam tugas akhir ini dapat dilihat
pada Gambar 3.6 diatas. Berikut spesifikasi TEC tipe TEC-12706[21] yang
digunakan:
Tabel 3.2. Spesifikasi TEC1-12706 yang digunakan[21].
3.5.
Hot Side Temperature (ºC)
25
50
Qmax (watt)
50
57
Delta Tmax (ºC)
66
75
Imax (Amper)
6,4
6,4
Vmax (Volt)
14,4
16,4
Thermoelectric Generator (TEG)
Modul TEG akan menghasilkan listrik ketika terdapat gradien temperatur
(�T) antara sisi panas dan sisi dingin dengan cara sisi panas diberi sumber panas
kemudian sisi dingin diberi sumber dingin. Modul TEG yang terbuat dari Bi-Te ini
akan bekerja hingga suhu 330˚C.
Gambar 3.13 TEG tipe TE-MOD-5W5V-30S[22] yang digunakan.
24
Berikut spesifikasi TEG tipe TE-MOD-5W5V-30S[22] yang digunakan:
Tabel 3.3. spesifikasi TEG TE-MOD-5W5V-30S yang digunakan[22].
Temperatur sisi panas (˚C)
300
Temperatur sisi dingin (˚C)
30
Tegangan hubung buka (V)
10,8
Hambatan dalam (ohms)
5,4
Tegangan keluaran dengan beban (V)
5,4
Arus keluaran dengan beban (A)
1
Daya keluaran dengan beban (W)
5,4
Aliran panas yang melewati modul (W)
≈ 96
≈ 10,7
Kerapatan aliran panas (W cm-2)
Beban AC (ohms) di ukur di bawah 27˚C pada 1000 Hz
2,8 ~ 4,0
Gambar 3.14 grafik P OUT TE-MOD-5W5V-30S terhadap variasi suhu[22].
25
Dari grafik pada Gambar 3.14 dapat diketahui bahwa dengan �T sebesar
100°C, Thermoelectric generator ini mampu menghasilkan daya listrik sebesar
0,75W. Besarnya daya panas yang diubah menjadi daya listrik yaitu:
� =��
(3.1)
� = �� × �� ×
�=9 , �
, �cm ²
(3.2)
(3.3)
Dimana q adalah kerapatan aliran panas ( W cm ² )
A adalah luasan permukaan TEG (cm)
Dari persamaan di atas, modul TEG yang digunakan mempunyai efisiensi
sebesar:
�=
(3.4)
�=
0.
�=
,
(3.5)
9 ,3
%
(3.6)
26