Rancang Bangun Inkubator Skala laboratorium dengan Sistem Pemanas Induksi (Induction Heating) Berbasis Mikrokontroler ATMega8535
RANCANG BANGUN INKUBATOR SKALA LABORATORIUM
DENGAN SISTEM PEMANAS INDUKSI (INDUCTION HEATING)
BERBASIS MIKROKONTROLLER ATMEGA 8535
SKRIPSI
WULAN TARI S. LUBIS
110801037
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2017
Universitas Sumatera Utara
PERSETUJUAN
Judul
: Rancang Bangun Inkubator Skala laboratorium
dengan Sistem Pemanas Induksi (Induction
Heating) Berbasis Mikrokontroler ATMega8535
Kategori
: Skripsi
Nama
: Wulan Tari Salim Lubis
Nomor Induk Mahasiswa : 110801037
Program Studi
: Sarjana (S1) Fisika
Departemen
: Fisika
Fakultas
: Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Sumatera Utara
Disetujui di
Medan, Januari 2017
Komisi Pembimbing:
Pembimbing 2,
(Drs.Kurnia Brahmana, M.Si )
NIP. 196009301986011001
Pembimbing 1,
(Prof. Dr. Marhaposan Situmorang)
NIP. 195510301980031003
Disetujui Oleh
Departemen Fisika FMIPA USU
Ketua,
(Dr. Marhaposan Situmorang)
NIP.195510301980031003
Universitas Sumatera Utara
PERNYATAAN
RANCANG BANGUN INKUBATOR SKALA LABORATORIUM
DENGAN SISTEM PEMANAS INDUKSI (INDUCTION HEATING)
BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA8535
SKRIPSI
Saya mengaku bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa
kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, Januari 2017
WULAN TARI SALIM LUBIS
110801037
Universitas Sumatera Utara
PENGHARGAAN
Alhamdulillah, puji syukur kehadirat Allah SWT, karena atas rahmat dan
nikmat-Nya penulis dapat menyelesaikan penelitian dan penyusunan skripsi
dengan judul Rancang Bangun Inkubator Dengan Sistem Pemanasan Induksi
(Induction Heating) Berbasis Mikrokontroler ATMega8535. Penulis menyadari
bahwa tanpa bantuan, bimbingan dan arahan dari berbagai pihak dari masa
perkuliahan hingga penyusunan skripsi, sangat sulit bagi penulis untuk
menyelesaikan skripsi ini. Oleh karena itu penulis mengucapkan terima kasih
kepada :
1. Dr. Marhaposan Situmorang selaku pembimbing I yang telah banyak
meluangkan waktu, pikiran, tenaga, dan saran – saran untuk membimbing
penulis menyelesaikan skripsi ini
2. Drs. Kurnia Brahmana, M.Si selaku pembimbing II yang telah banyak
meluangkan waktu dengan ikhlas dan sabar membimbing penulis
3. Dr. Marhaposan Situmorang, selaku Ketua Jurusan Fisika FMIPA USU.
4. Drs. Syahrul Humaidi, M.Sc selaku Sekretaris Jurusan Fisika FMIPA
USU.
5. Dekan dan Pembantu Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan
Alam Universitas Sumatera Utara.
6. Seluruh Staf dan Dosen Fisika FMIPA USU serta para pegawai
administrasi.
7. Ibuku tercinta (Deli Murni) yang telah melimpahkan segenap jiwa
raganya, mengucurkan doa dan berupaya sekuat mungkin untuk
membiayai pendidikan penulis serta kasih sayangnya yang tak tergantikan.
8. Kakakku tersayang (Rismala Lubis, S.pd.I) dan suami yang tiada lelah
memberikan masukan, motivasi dan bantuan materi meskipun berada jauh
terpisah dari penulis. Kedua keponakan jagoanku (Zhavir Satria dan
Syahir Satria) atas pengertiannya yang telah merelakan waktunya terbagi
agar penulis fokus menyelesaikan skripsi ini
Universitas Sumatera Utara
9. Untuk Abangku terkasih (Alm. Ramdan Arman Lubis, SH) ini adalah
pembuktian dan persembahanku untukmu. Semoga kita diperjumpakan
kembali disurga-Nya
10. Tanteku (Marlida) dan suami yang dengan tulus ikhlas membantu dalam
hal materi dan moril yang tak terlupakan. Semoga Allah SWT yang
membalasnya
11. Rekan-rekan stambuk 2011 dan teman-teman seperjuanganku Indah Utari,
Fakhrunniza dan Sri Juliyanti atas semangat dan dukungan moril yang tak
terlupakan
12. Adik-adik stambuk 2012/2013/2014
Penulis menyadari bahwa penulisan skripsi ini masih jauh dari sempurna
karena keterbatasan pengetahuan dan ilmu yang dimiliki penulis. Oleh karena itu,
penulis mengharapkan saran-saran dari pembaca guna penyempurnaan skripsi ini.
Semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi pembaca.
Medan, Januari 2017
Penulis,
(Wulan Tari Salim Lubis)
110801037
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Umumnya, inkubator bekerja menggunakan elemen pemanas yang terbuat
dari plat, dimana pemakaian daya listriknya yang besar apalagi saat pertama
dipanaskan membutuhkan waktu yang cukup lama hingga alat dapat dioperasikan.
Selain itu, perlu dipertimbangkan pula keseragaman suhu yang ada didalam
dengan memperhatikan pola penempatan elemen pemanas. Penggunaan inkubator
yang perlu dikalibrasi sebelum digunakan kembali juga menjadi salah satu
masalah keteledoran pengguna.
Metode pemanasan induksi dipilih karena memiliki tingkat suplai panas
yang terkendali dan waktu pemanasan yang cepat. Penggunaan arus induksi yang
timbul pada benda kerja (inkubator) membuat komponennya relatif tidak terjadi
peningkatan temperatur, sehingga masa pakainya menjadi lebih awet dan tidak
membutuhkan komponen yang mahal. Adapun pengoperasian inkubator metode
induksi ini dibuat secara otomatis dan perawatannya juga sangat mudah.
Dalam penelitian ini, pemanas induksi terdiri atas 3 rangkaian utama yaitu
rangkaian power supply dengan daya 240 Watt, rangkaian driver pembangkit arus
AC dan rangkaian pembangkit arus AC yang diatur secara otomatis oleh sistem
mikrokontroler Atmega 8535.
Proses transfer panas dari pengujian ini memanfaatkan transfer panas
secara konveksi dari dinding bahan inkubator. Dari hasil pengujian diperoleh
bahwa dalam waktu 500 detik, sistem pemanas induksi mampu menaikkan
temperatur ruang inkubator sebesar 99,60C.
Kata kunci : Pemanas Induksi, Mikrokontroller ATMega8535, Konveksi.
Universitas Sumatera Utara
ABSTRACT
In general, incubator works using heating elements made of plate, where a
large electrical power consumption especially when heated first takes quite a long
time until
the
tool can
be
operated.
In
addition, to
consider also the temperature uniformity inside the
pattern by
observing
the placement of the heating element. The use of incubators that needs to
be calibrated before being used again and
it
is also one of the
problems keteledoran users.
Induction heating
method was
chosen because
it
has a
controlled heat supply levels and the
rapid warming time. The
use
of induction currents that
arise on the
workpiece (incubator) to
make its
components relative increase in temperature does not occur, so that life becomes
more durable and does not require an expensive component. As for the operation
of incubator this induction method does automatics and her treatment is also very
easy.
Induction heater consists
of 3 main circuit power
supply circuit with
the power of 240 Watts, the driver sets the current generation AC and AC
generator circuit is set automatically by the system microcontroller Atmega 8535.
The process of transferring the heat from this testing utilizing heat
transfer by
convection from
the
wall material incubator. From the
test
results that were obtained within 500 seconds, induction heating systems capable
of raising the temperature of the incubator is 99, 6 0C.
Keywords: Induction Heating, Microcontroller ATMega8535, Convection.
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Halaman
Persetujuan ............................................................................................................ i
Pernyataan ........................................................................................................... ii
Penghargaan ........................................................................................................ iii
Abstrak ................................................................................................................ v
Abstract .............................................................................................................. vi
Daftar Isi ............................................................................................................. vii
Daftar Tabel.......................................................................................................... ix
Daftar Gambar ..................................................................................................... x
Daftar Lampiran ................................................................................................... xi
Bab 1.
Pendahuluan
1.1 Latar Belakang ............................................................................... 1
1.2 Perumusan Masalah ...................................................................... 2
1.3 Batasan Masalah ........................................................................... 2
1.4 Tujuan Penelitian .......................................................................... 2
1.5 Manfaat Penelitian ........................................................................ 2
1.6 Sistematika Penulisan .................................................................... 3
Bab 2. Tinjauan Pustaka
2.1 Dasar Pemanas Induksi .................................................................. 4
2.1.1 Definisi Pemanas Induksi ...................................................... 4
2.1.2 Prinsip Kerja Pemanas Induksi .............................................. 4
2.1.2.1 Arus Eddy.................................................................. 5
2.1.2.2 Rugi Histerisis ........................................................... 6
2.1.3 Elektromagnetisme ................................................................ 7
2.1.4 Kerapatan Fluks Magnet ........................................................ 8
2.1.5 Permeabilitas ......................................................................... 8
2.2 Kumparan Induksi......................................................................... 10
2.3 Efek Kulit dan Kedalaman Penetrasi Panas ................................... 11
2.4 Resistivitas dan Konduktivitas Listrik pada Material ..................... 13
2.5 IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) ..................................... 14
2.5.1 Definisi IGBT ...................................................................... 14
2.5.2 Karakteristik IGBT ............................................................... 14
2.5.3 Prinsip Kerja IGBT sebagai Saklar ....................................... 15
2.6 PWM (Pulse Width Modulation).................................................... 16
2.6.1 Perhitungan Duty Cycle PWM .............................................. 17
Bab 3. Metodologi Penelitian
3.1 Sistem secara Umum ..................................................................... 18
3.1.1 Cara Kerja Sistem................................................................. 19
Universitas Sumatera Utara
3.1.2 Komponen Sistem ................................................................ 19
3.2. Spesifikasi dan Perancangan Perangkat Keras ............................... 20
3.2.1 Perancangan Inkubator ......................................................... 20
3.2.1.1 Kapasitas Inkubator .................................................. 20
3.2.1.2 Kalor pada Inkubator ................................................ 21
3.2.2 Kumparan Kerja ................................................................... 23
3.2.2.1 Induksi magnetik dan Induksi Kumparan .................. 24
3.2.3 Rangkaian Power Supply ...................................................... 27
3.2.4 Rangkaian Penyearah ........................................................... 29
3.2.5 Rangkaian Kontrol ............................................................... 30
3.2.6 Rangkaian Mosfer dan Driver Mosfet ................................... 31
3.2.7 Rangkaian Kumparan Toroida .............................................. 32
3.2.8 Rangkaian Sistem Pemanas Induksi ...................................... 33
3.2.8.1 Rangkaian Induktor pada Kumparan Kerja................ 33
3.2.8.2 Rangkaian Pembangkit Arus AC ............................... 34
3.2.8.3 Rangkaian Driver Pembangkit Arus AC .................... 35
3.2.9 Rangkaian Sensor LM35 ...................................................... 36
3.2.10 Rangkaian LCD .................................................................. 37
3.3. Diagram Alir .................................................................................. 39
3.3.1 Diagram Alir Program Mikrokontroler .................................. 40
3.3.2 Diagram Alir Program Visual Basic V.6.0 ............................ 41
3.4. Gambar Rangkaian Alat secara Keseluruhan.................................... 42
Bab 4. Hasil dan Pembahasan
4.1 Pengujian Pemanas Induksi ........................................................... 43
4.2 Pengujian Inkubator....................................................................... 47
4.3 Perolehan Data dan Perhitungan Data dari Pengujian..................... 51
4.3.1. Rugi Arus Eddy Dan Rugi Histerisis.................................. 51
4.3.2. Efisiensi Daya Pemanas Induksi ........................................ 52
Bab 5. Kesimpulan dan Saran
5.1 Kesimpulan .................................................................................. 53
5.2 Saran ............................................................................................ 53
Daftar Pustaka
54
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Nomor
Judul
Halaman
Tabel
2.1
Jumlah Lilitan terhadap Kemampuan Hantar Arus
10
3.1
Nilai Resistivitas Beberapa Jenis Bahan
26
3.2
Diameter Kawat untuk Gulungan Primer dan Sekunder
28
4.1
Tabel Pengujian Pemanas Induksi
44
4.2
Tabel Pengujian Inkubator
47
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Nomor
Gambar
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
2.6
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
3.6
3.7
3.8
3.9
3.10
3.11
3.12
3.13
3.14
3.15
3.16
3.17
3.18
4.1.
4.2
4.3
Judul
Halaman
Arus Eddy pada Permukaan Bahan
Grafik Lingkar Histerisis
Pengaruh Frekuensi pada Pemanasan Induksi
Simbol IGBT dan Komponen IGBT
Rangkaian Inverter Sederhana
Skema Pembangkit Sinyal PWM
Diagram Blok Sistem
Rancangan Dimensi Inkubator
Bentuk Pipa Tembaga
Perancangan Lilitan Kumparan pada Inkubator
yang Dilapisi Bahan Kayu
Rangkaian Power Supply
Rangkaian Penyearah 1 fasa gelombang penuh
Sistem Minimum Mikrokontroler ATMega 8535
Rangkaian Mosfet IGBT
Rangkaian Transistor Driver Mosfet
Rangkaian Induktor pada Kumparan Kerja
Rangkaian Pembangkit Arus AC
Rangkaian Driver pada Pembangkit Arus AC
Bentuk dan Rangkaian Sensor LM35
Perancangan Antar muka Modul LCD
Diagram Alir Sistem
Diagram Alir Program Mikrokontroler
Diagram Alir Program Visual Basic
Gambar Alat secara Keseluruhan
Skema Pengukuran Temperatur
Grafik Analisa Pengujian Pemanas Induksi
Grafik Analisa Pengujian Inkubator
5
7
13
15
16
17
19
21
24
25
28
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
45
48
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR LAMPIRAN
Nomor
Lamp
1.
2.
3.
4.
5.
Judul
Halaman
Lampiran 1
Program Code Vision AVR
Program Visual Basic V.6.0
Data Sheet IGBT CT40KM-8H
Data Sheet ATmega 8535
1-3
-
Universitas Sumatera Utara
DENGAN SISTEM PEMANAS INDUKSI (INDUCTION HEATING)
BERBASIS MIKROKONTROLLER ATMEGA 8535
SKRIPSI
WULAN TARI S. LUBIS
110801037
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2017
Universitas Sumatera Utara
PERSETUJUAN
Judul
: Rancang Bangun Inkubator Skala laboratorium
dengan Sistem Pemanas Induksi (Induction
Heating) Berbasis Mikrokontroler ATMega8535
Kategori
: Skripsi
Nama
: Wulan Tari Salim Lubis
Nomor Induk Mahasiswa : 110801037
Program Studi
: Sarjana (S1) Fisika
Departemen
: Fisika
Fakultas
: Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Sumatera Utara
Disetujui di
Medan, Januari 2017
Komisi Pembimbing:
Pembimbing 2,
(Drs.Kurnia Brahmana, M.Si )
NIP. 196009301986011001
Pembimbing 1,
(Prof. Dr. Marhaposan Situmorang)
NIP. 195510301980031003
Disetujui Oleh
Departemen Fisika FMIPA USU
Ketua,
(Dr. Marhaposan Situmorang)
NIP.195510301980031003
Universitas Sumatera Utara
PERNYATAAN
RANCANG BANGUN INKUBATOR SKALA LABORATORIUM
DENGAN SISTEM PEMANAS INDUKSI (INDUCTION HEATING)
BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA8535
SKRIPSI
Saya mengaku bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa
kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, Januari 2017
WULAN TARI SALIM LUBIS
110801037
Universitas Sumatera Utara
PENGHARGAAN
Alhamdulillah, puji syukur kehadirat Allah SWT, karena atas rahmat dan
nikmat-Nya penulis dapat menyelesaikan penelitian dan penyusunan skripsi
dengan judul Rancang Bangun Inkubator Dengan Sistem Pemanasan Induksi
(Induction Heating) Berbasis Mikrokontroler ATMega8535. Penulis menyadari
bahwa tanpa bantuan, bimbingan dan arahan dari berbagai pihak dari masa
perkuliahan hingga penyusunan skripsi, sangat sulit bagi penulis untuk
menyelesaikan skripsi ini. Oleh karena itu penulis mengucapkan terima kasih
kepada :
1. Dr. Marhaposan Situmorang selaku pembimbing I yang telah banyak
meluangkan waktu, pikiran, tenaga, dan saran – saran untuk membimbing
penulis menyelesaikan skripsi ini
2. Drs. Kurnia Brahmana, M.Si selaku pembimbing II yang telah banyak
meluangkan waktu dengan ikhlas dan sabar membimbing penulis
3. Dr. Marhaposan Situmorang, selaku Ketua Jurusan Fisika FMIPA USU.
4. Drs. Syahrul Humaidi, M.Sc selaku Sekretaris Jurusan Fisika FMIPA
USU.
5. Dekan dan Pembantu Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan
Alam Universitas Sumatera Utara.
6. Seluruh Staf dan Dosen Fisika FMIPA USU serta para pegawai
administrasi.
7. Ibuku tercinta (Deli Murni) yang telah melimpahkan segenap jiwa
raganya, mengucurkan doa dan berupaya sekuat mungkin untuk
membiayai pendidikan penulis serta kasih sayangnya yang tak tergantikan.
8. Kakakku tersayang (Rismala Lubis, S.pd.I) dan suami yang tiada lelah
memberikan masukan, motivasi dan bantuan materi meskipun berada jauh
terpisah dari penulis. Kedua keponakan jagoanku (Zhavir Satria dan
Syahir Satria) atas pengertiannya yang telah merelakan waktunya terbagi
agar penulis fokus menyelesaikan skripsi ini
Universitas Sumatera Utara
9. Untuk Abangku terkasih (Alm. Ramdan Arman Lubis, SH) ini adalah
pembuktian dan persembahanku untukmu. Semoga kita diperjumpakan
kembali disurga-Nya
10. Tanteku (Marlida) dan suami yang dengan tulus ikhlas membantu dalam
hal materi dan moril yang tak terlupakan. Semoga Allah SWT yang
membalasnya
11. Rekan-rekan stambuk 2011 dan teman-teman seperjuanganku Indah Utari,
Fakhrunniza dan Sri Juliyanti atas semangat dan dukungan moril yang tak
terlupakan
12. Adik-adik stambuk 2012/2013/2014
Penulis menyadari bahwa penulisan skripsi ini masih jauh dari sempurna
karena keterbatasan pengetahuan dan ilmu yang dimiliki penulis. Oleh karena itu,
penulis mengharapkan saran-saran dari pembaca guna penyempurnaan skripsi ini.
Semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi pembaca.
Medan, Januari 2017
Penulis,
(Wulan Tari Salim Lubis)
110801037
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Umumnya, inkubator bekerja menggunakan elemen pemanas yang terbuat
dari plat, dimana pemakaian daya listriknya yang besar apalagi saat pertama
dipanaskan membutuhkan waktu yang cukup lama hingga alat dapat dioperasikan.
Selain itu, perlu dipertimbangkan pula keseragaman suhu yang ada didalam
dengan memperhatikan pola penempatan elemen pemanas. Penggunaan inkubator
yang perlu dikalibrasi sebelum digunakan kembali juga menjadi salah satu
masalah keteledoran pengguna.
Metode pemanasan induksi dipilih karena memiliki tingkat suplai panas
yang terkendali dan waktu pemanasan yang cepat. Penggunaan arus induksi yang
timbul pada benda kerja (inkubator) membuat komponennya relatif tidak terjadi
peningkatan temperatur, sehingga masa pakainya menjadi lebih awet dan tidak
membutuhkan komponen yang mahal. Adapun pengoperasian inkubator metode
induksi ini dibuat secara otomatis dan perawatannya juga sangat mudah.
Dalam penelitian ini, pemanas induksi terdiri atas 3 rangkaian utama yaitu
rangkaian power supply dengan daya 240 Watt, rangkaian driver pembangkit arus
AC dan rangkaian pembangkit arus AC yang diatur secara otomatis oleh sistem
mikrokontroler Atmega 8535.
Proses transfer panas dari pengujian ini memanfaatkan transfer panas
secara konveksi dari dinding bahan inkubator. Dari hasil pengujian diperoleh
bahwa dalam waktu 500 detik, sistem pemanas induksi mampu menaikkan
temperatur ruang inkubator sebesar 99,60C.
Kata kunci : Pemanas Induksi, Mikrokontroller ATMega8535, Konveksi.
Universitas Sumatera Utara
ABSTRACT
In general, incubator works using heating elements made of plate, where a
large electrical power consumption especially when heated first takes quite a long
time until
the
tool can
be
operated.
In
addition, to
consider also the temperature uniformity inside the
pattern by
observing
the placement of the heating element. The use of incubators that needs to
be calibrated before being used again and
it
is also one of the
problems keteledoran users.
Induction heating
method was
chosen because
it
has a
controlled heat supply levels and the
rapid warming time. The
use
of induction currents that
arise on the
workpiece (incubator) to
make its
components relative increase in temperature does not occur, so that life becomes
more durable and does not require an expensive component. As for the operation
of incubator this induction method does automatics and her treatment is also very
easy.
Induction heater consists
of 3 main circuit power
supply circuit with
the power of 240 Watts, the driver sets the current generation AC and AC
generator circuit is set automatically by the system microcontroller Atmega 8535.
The process of transferring the heat from this testing utilizing heat
transfer by
convection from
the
wall material incubator. From the
test
results that were obtained within 500 seconds, induction heating systems capable
of raising the temperature of the incubator is 99, 6 0C.
Keywords: Induction Heating, Microcontroller ATMega8535, Convection.
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Halaman
Persetujuan ............................................................................................................ i
Pernyataan ........................................................................................................... ii
Penghargaan ........................................................................................................ iii
Abstrak ................................................................................................................ v
Abstract .............................................................................................................. vi
Daftar Isi ............................................................................................................. vii
Daftar Tabel.......................................................................................................... ix
Daftar Gambar ..................................................................................................... x
Daftar Lampiran ................................................................................................... xi
Bab 1.
Pendahuluan
1.1 Latar Belakang ............................................................................... 1
1.2 Perumusan Masalah ...................................................................... 2
1.3 Batasan Masalah ........................................................................... 2
1.4 Tujuan Penelitian .......................................................................... 2
1.5 Manfaat Penelitian ........................................................................ 2
1.6 Sistematika Penulisan .................................................................... 3
Bab 2. Tinjauan Pustaka
2.1 Dasar Pemanas Induksi .................................................................. 4
2.1.1 Definisi Pemanas Induksi ...................................................... 4
2.1.2 Prinsip Kerja Pemanas Induksi .............................................. 4
2.1.2.1 Arus Eddy.................................................................. 5
2.1.2.2 Rugi Histerisis ........................................................... 6
2.1.3 Elektromagnetisme ................................................................ 7
2.1.4 Kerapatan Fluks Magnet ........................................................ 8
2.1.5 Permeabilitas ......................................................................... 8
2.2 Kumparan Induksi......................................................................... 10
2.3 Efek Kulit dan Kedalaman Penetrasi Panas ................................... 11
2.4 Resistivitas dan Konduktivitas Listrik pada Material ..................... 13
2.5 IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) ..................................... 14
2.5.1 Definisi IGBT ...................................................................... 14
2.5.2 Karakteristik IGBT ............................................................... 14
2.5.3 Prinsip Kerja IGBT sebagai Saklar ....................................... 15
2.6 PWM (Pulse Width Modulation).................................................... 16
2.6.1 Perhitungan Duty Cycle PWM .............................................. 17
Bab 3. Metodologi Penelitian
3.1 Sistem secara Umum ..................................................................... 18
3.1.1 Cara Kerja Sistem................................................................. 19
Universitas Sumatera Utara
3.1.2 Komponen Sistem ................................................................ 19
3.2. Spesifikasi dan Perancangan Perangkat Keras ............................... 20
3.2.1 Perancangan Inkubator ......................................................... 20
3.2.1.1 Kapasitas Inkubator .................................................. 20
3.2.1.2 Kalor pada Inkubator ................................................ 21
3.2.2 Kumparan Kerja ................................................................... 23
3.2.2.1 Induksi magnetik dan Induksi Kumparan .................. 24
3.2.3 Rangkaian Power Supply ...................................................... 27
3.2.4 Rangkaian Penyearah ........................................................... 29
3.2.5 Rangkaian Kontrol ............................................................... 30
3.2.6 Rangkaian Mosfer dan Driver Mosfet ................................... 31
3.2.7 Rangkaian Kumparan Toroida .............................................. 32
3.2.8 Rangkaian Sistem Pemanas Induksi ...................................... 33
3.2.8.1 Rangkaian Induktor pada Kumparan Kerja................ 33
3.2.8.2 Rangkaian Pembangkit Arus AC ............................... 34
3.2.8.3 Rangkaian Driver Pembangkit Arus AC .................... 35
3.2.9 Rangkaian Sensor LM35 ...................................................... 36
3.2.10 Rangkaian LCD .................................................................. 37
3.3. Diagram Alir .................................................................................. 39
3.3.1 Diagram Alir Program Mikrokontroler .................................. 40
3.3.2 Diagram Alir Program Visual Basic V.6.0 ............................ 41
3.4. Gambar Rangkaian Alat secara Keseluruhan.................................... 42
Bab 4. Hasil dan Pembahasan
4.1 Pengujian Pemanas Induksi ........................................................... 43
4.2 Pengujian Inkubator....................................................................... 47
4.3 Perolehan Data dan Perhitungan Data dari Pengujian..................... 51
4.3.1. Rugi Arus Eddy Dan Rugi Histerisis.................................. 51
4.3.2. Efisiensi Daya Pemanas Induksi ........................................ 52
Bab 5. Kesimpulan dan Saran
5.1 Kesimpulan .................................................................................. 53
5.2 Saran ............................................................................................ 53
Daftar Pustaka
54
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Nomor
Judul
Halaman
Tabel
2.1
Jumlah Lilitan terhadap Kemampuan Hantar Arus
10
3.1
Nilai Resistivitas Beberapa Jenis Bahan
26
3.2
Diameter Kawat untuk Gulungan Primer dan Sekunder
28
4.1
Tabel Pengujian Pemanas Induksi
44
4.2
Tabel Pengujian Inkubator
47
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Nomor
Gambar
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
2.6
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
3.6
3.7
3.8
3.9
3.10
3.11
3.12
3.13
3.14
3.15
3.16
3.17
3.18
4.1.
4.2
4.3
Judul
Halaman
Arus Eddy pada Permukaan Bahan
Grafik Lingkar Histerisis
Pengaruh Frekuensi pada Pemanasan Induksi
Simbol IGBT dan Komponen IGBT
Rangkaian Inverter Sederhana
Skema Pembangkit Sinyal PWM
Diagram Blok Sistem
Rancangan Dimensi Inkubator
Bentuk Pipa Tembaga
Perancangan Lilitan Kumparan pada Inkubator
yang Dilapisi Bahan Kayu
Rangkaian Power Supply
Rangkaian Penyearah 1 fasa gelombang penuh
Sistem Minimum Mikrokontroler ATMega 8535
Rangkaian Mosfet IGBT
Rangkaian Transistor Driver Mosfet
Rangkaian Induktor pada Kumparan Kerja
Rangkaian Pembangkit Arus AC
Rangkaian Driver pada Pembangkit Arus AC
Bentuk dan Rangkaian Sensor LM35
Perancangan Antar muka Modul LCD
Diagram Alir Sistem
Diagram Alir Program Mikrokontroler
Diagram Alir Program Visual Basic
Gambar Alat secara Keseluruhan
Skema Pengukuran Temperatur
Grafik Analisa Pengujian Pemanas Induksi
Grafik Analisa Pengujian Inkubator
5
7
13
15
16
17
19
21
24
25
28
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
45
48
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR LAMPIRAN
Nomor
Lamp
1.
2.
3.
4.
5.
Judul
Halaman
Lampiran 1
Program Code Vision AVR
Program Visual Basic V.6.0
Data Sheet IGBT CT40KM-8H
Data Sheet ATmega 8535
1-3
-
Universitas Sumatera Utara