Perancangan Kulkas Mini Menggunakan Peltier Super Cooler Berbasis Mikrokontroller Atmega32
i
PERANCANGAN KULKAS MINI MENGGUNAKAN PELTIER
SUPER COOLER BERBASIS MIKROKONTROLLER
ATMEGA32
SKRIPSI
SRI MAHYUNI
130821016
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
2016
Universitas Sumatera Utara
ii
PERANCANGAN KULKAS MINI MENGGUNAKAN PELTIER SUPER
COOLER BERBASIS MIKROKONTROLLER ATMEGA32
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi pencapaian gelar Sarjana
Sains
SRI MAHYUNI
130821016
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
2016
Universitas Sumatera Utara
i
PERSETUAN
Judul
: PERANCANGAN KULKAS MINI MENGGUNAKAN
PELTIER SUPER COOLER BERBASIS
MIKROKONTROLLER ATMEGA32
Katagori
: SKRIPSI
Nama
: SRI MAHYUNI
Nomor Induk Mahasiswa
: 130821016
Program Studi
: SARJANA (S1) FISIKA
Departemen
: FISIKA
Fakultas
: MIPA
Diluluskan di
Medan, 29 Januari 2016
Diketahui/Disetujui Oleh
Departemen Fisika FMIPA USU
Ketua
Pembimbing
Dr. Marhaposan Situmorang, M. Si
Drs. Kurnia Brahmana, M.Si
Nip: 195510301980031003
Nip: 196009301986011001
Universitas Sumatera Utara
ii
PERNYATAAN
PERANCANGAN KULKAS MINI MENGGUNAKAN PELTIER SUPER COOLER
BERBASIS MIKROKONTROLLER ATMEGA32
SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa
kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, 29 Januari 2016
SRI MAHYUNI
130821016
Universitas Sumatera Utara
iii
PENGHARGAAN
Alhamdulillahirobbil’alamin, segala puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah
SWT atas segala rahmat, berkah, dan karunia-nya. Dan tak lupa juga penulis
panjatkan salam dan shalawat bagi junjungan kita nabi besar Muhammad SAW
beserta segenap keluarga dan para sahabatnya. Serta Do’a restu dan dorongan dari
berbagai pihak dan akhirnya penulis dapat menyelesaikan skripsi ini yang berjudul
“Perancanga Kulkas Mini Menggunakan Peltier Super Cooler Berbasis
Mikrokontroller Atmega32”.
Penulisan skripsi ini untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh gelar
Sarjana Sains, Departemen Fisika, Program studi Fisika Instrumentasi pada Fakultas
Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam,Unuversitas Sumatera Utara. Dalam
menyelesaikan skripsi ini, berbagai pihak telah memberikan bantuan, bimbingan, doa
yang tulus, dan masukan baik secara langsung maupun tidak langsung. Untuk itu,
pada kesempatan ini penulis mengucapkan banyak terimah kasih yang sebesarbesarnya kepada, Kepada Ayah handa tercinta yang selalu memberiakn Do’a dan
selalu memberiakn dukungan mental dan materi dari awal kuliah sampai skripsi
selesai. Drs. Kurnia Brahmana, M.Si selaku pembimbing yang telah memberikan
kemajuan dalam berpikir, petunjuk, nasehat-nasehat dalam perangcangan hardware
dan software serta menyediakan waktunya. Dr. Marhaposan Situmorang, M.Si selaku
ketua Program Fisika. Dosen penguji dan dosen yang telah mengajar selama
perkuliahan berlangsung. Kepada saudara-saudara saya yang selalu memberikan Do’a
dukungan dan selalu mensupport saya hingga selesai. Kepada seluruh pegawai dan
seluruh civitas akademi FMIPA Universitas Sumatera Utara. Teman-teman
seperjuangan S1 Ektensi Fisik Instrumentasi 2013yang telah memberikan support dan
Do’anya. Penulis menyadari masih banyak kekurangan dalam menyelesaikan Skripsi
ini, maka ada peribahasa “Tak ada gading yang tak retak”. Oleh karena itu,ada
baiknya pembaca memberikan kritik dan saran yang sagat membantu dalam menulis
karya ilmia selanjutnya. Besar hapan penulis, semoga penulisan ilmia ini memberikan
kontribusi positif dan bermanfaat untuk senantiasa berguna bagi masyarakat umum
agar terus memperoleh wawasan dan ilmu pengetahuan dalam bidang teknologi yang
ada serta bisa dimanfaatkan kembali.
Medan, Januari 2016
Penulis
Universitas Sumatera Utara
iv
ABSTRAK
Telah dibuat dan dianalisis thermoelektrik cooler sebagai lemari pendingin mini
berkapasitas 5 liter. Mengunakan peltier super cooler tipe 12706. Berkerja dengan
memanfaatkan efek feltier, dimana saat peltier dialiri arus listrik terjadi penyerapan
pada satu sisi dan pelepasan panas pada sisi lainnya. Sisi dingin dimanfaatkan untuk
mendinginkan ruangan pendingin,yang suhunya akan dibaca dengan LM35. Beban
yang didinginkan berupa air yang volumenya divariasikan mulai dari 1 liter, 2 liter,
dan 3 liter. Waktu yang dibutuhkan untuk mencapai suhu 5 ºC secara berturut-turut
mulai 1 liter sampai 3 liter adalah 8.280 detik, 19.200 detik, dan 33.600 detik.
Kata kunci: thermoelektrik, peltie 12706, efek peltier.
Universitas Sumatera Utara
v
DESIGNING SUPER MINI REFRIGENERATOR USES PELTIER COOLER
BASED MICROCONTROLLER ATMEGA32
ABSTRACT
Was created and analyzed thermoelectrically cooler as refrigeration mini capacity of 5
liters .Using super peltier cooler type of 12706. It works by utilizing feltiereffect ,
whereby when the peltier electrified occur on one side of the absorption and release of
heat on the other side . Cold side is used to cool the refrigerator , where the
temperature will be read with the LM35 . In the form of water -cooled load the
volume varied from 1 liter , 2 liter and 3 liter . The time needed to reach a temperature
of 5 ° C respectively from 1 liter to 3 -liter is 8,280 seconds, 19.200 seconds and
33,600 seconds
Keywords: thermoelektrik, peltie 12706, efekpeltier.
Universitas Sumatera Utara
vi
DAFTAR ISI
Halaman
Persetujuan
Pernyataan
Penghargaan
Abstrak
Abstract
Daftar isi
Daftar Tabel
Daftar Gambar
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
1.2 Rumusan Masalah
1.3 Batasan Masalah
1.4 Tujuan Penelitian
1.5 Manfaat
1.6 Sistematika Penulisan
ii
iii
iv
v
vi
vii
ix
x
1
1
3
3
3
3
4
BAB 2 TEORI DASAR
2.1 Thermoelektrik
2.1.1 Pengertian Thermoelektrik
2.2 Pendingin Thermoelektrik
2.2.1 Efek Seebeck
2.2.2 Efek Peltier
2.2.3 Sel Peltier
2.3 Pendingin
2.4 Kalor Jenis
2.5 Hubungan Kalor Dengan Energi Listrik
2.6 Perpindahan Panas
2.6.1 Konduksi
2.6.2 Konveksi
2.6.3 Radiasi
2.7 Sensor Lm35
2.8 Daya Listrik
2.9 Mikrokontroller Atmega32
5
5
5
6
6
6
6
9
10
10
13
13
14
15
16
18
20
BAB 3 PERANCANGAN DAN CARA KERJA SISTEM
3.1 Diagram Blok Sistem
3.2 Perancangan Rangkaian Tiap Blok
3.2.1 Rangkaian Driver On/Off Peltier
3.2.2 Rangkaian Mikrokontroller
25
25
27
27
28
Universitas Sumatera Utara
vii
3.2.3 Rangkaian Power Supplay
3.2.4 Rangkain Sensor Suhu
3.2.5 Rangkaian Tombol Setting
3.2.6 Rangkaian Minimum Driver Regulator Arus
3.3 Diagram Alir
28
29
31
31
33
BAB 4 PENGUJUAN DAN HASIL
4.1 Power Supplay
4.2 Daya Terpasang
4.3 Pengukuran Temperatur
4.3.1 Beban 1 Liter Air
4.3.2 Beban 2 Liter Air
4.3.3 Beban 3 Liter Air
34
34
35
36
36
37
38
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
5.2 Saran
DAFTAR REFERENSI
LAMPIRAN
39
39
39
40
Universitas Sumatera Utara
viii
DAFTAR TABEL
Halaman
Tebel
Tabel
Tabel
Tabel
2.1
2.2
4.1
4.2
Tabel Periodik Untuk Elemen Semikonduktor
Hubungan Massa Dengan Waktu Secara Teori
Hubungan Tegangan Terhadap Arus
Daya Terpsang
8
13
35
35
Universitas Sumatera Utara
ix
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar
Gambar
Gambar
Gambar
Gambar
Gambar
Gambar
Gambar
Gambar
Gambar
Gambar
Gambar
Gambar
Gambar
Gambar
Gambar
Gambar
Gambar
Gambar
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
4.1
4.2
4.3
4.4
4.5
4.6
Skema Sel peltier
Sel Peltier
Ikatan Valensi (piranti semikonduktor)
Sensor LM35
Bentuk Fisik Mikrokontroller AVR ATMega 32
Konfigurasi Pin Dari IC ATMega32
Blok Diagram Sistem
Blok Rangkaian Driver On/Off Peltier
Rangkain Minimum Mikrokontroller Atmega32
Rangkain Power Supplay
Rangkain Sensor T
Rangkain Tombol Setting
Rangkain minimum Driver Regulator Arus
Diagram Alir Sistem
Power Supplay
Skema Daya Terpasang
Skema Pengukuran
Grafik Penurunan Suhu Dengan Beban 1 Liter Air
Grafik Penurunan Suhu Dengan Beban 2 Liter Air
Grafik Penurunan Suhu Dengan Beban 3 Liter Air
7
7
9
17
21
24
25
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
36
37
38
Universitas Sumatera Utara
PERANCANGAN KULKAS MINI MENGGUNAKAN PELTIER
SUPER COOLER BERBASIS MIKROKONTROLLER
ATMEGA32
SKRIPSI
SRI MAHYUNI
130821016
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
2016
Universitas Sumatera Utara
ii
PERANCANGAN KULKAS MINI MENGGUNAKAN PELTIER SUPER
COOLER BERBASIS MIKROKONTROLLER ATMEGA32
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi pencapaian gelar Sarjana
Sains
SRI MAHYUNI
130821016
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
2016
Universitas Sumatera Utara
i
PERSETUAN
Judul
: PERANCANGAN KULKAS MINI MENGGUNAKAN
PELTIER SUPER COOLER BERBASIS
MIKROKONTROLLER ATMEGA32
Katagori
: SKRIPSI
Nama
: SRI MAHYUNI
Nomor Induk Mahasiswa
: 130821016
Program Studi
: SARJANA (S1) FISIKA
Departemen
: FISIKA
Fakultas
: MIPA
Diluluskan di
Medan, 29 Januari 2016
Diketahui/Disetujui Oleh
Departemen Fisika FMIPA USU
Ketua
Pembimbing
Dr. Marhaposan Situmorang, M. Si
Drs. Kurnia Brahmana, M.Si
Nip: 195510301980031003
Nip: 196009301986011001
Universitas Sumatera Utara
ii
PERNYATAAN
PERANCANGAN KULKAS MINI MENGGUNAKAN PELTIER SUPER COOLER
BERBASIS MIKROKONTROLLER ATMEGA32
SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa
kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, 29 Januari 2016
SRI MAHYUNI
130821016
Universitas Sumatera Utara
iii
PENGHARGAAN
Alhamdulillahirobbil’alamin, segala puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah
SWT atas segala rahmat, berkah, dan karunia-nya. Dan tak lupa juga penulis
panjatkan salam dan shalawat bagi junjungan kita nabi besar Muhammad SAW
beserta segenap keluarga dan para sahabatnya. Serta Do’a restu dan dorongan dari
berbagai pihak dan akhirnya penulis dapat menyelesaikan skripsi ini yang berjudul
“Perancanga Kulkas Mini Menggunakan Peltier Super Cooler Berbasis
Mikrokontroller Atmega32”.
Penulisan skripsi ini untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh gelar
Sarjana Sains, Departemen Fisika, Program studi Fisika Instrumentasi pada Fakultas
Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam,Unuversitas Sumatera Utara. Dalam
menyelesaikan skripsi ini, berbagai pihak telah memberikan bantuan, bimbingan, doa
yang tulus, dan masukan baik secara langsung maupun tidak langsung. Untuk itu,
pada kesempatan ini penulis mengucapkan banyak terimah kasih yang sebesarbesarnya kepada, Kepada Ayah handa tercinta yang selalu memberiakn Do’a dan
selalu memberiakn dukungan mental dan materi dari awal kuliah sampai skripsi
selesai. Drs. Kurnia Brahmana, M.Si selaku pembimbing yang telah memberikan
kemajuan dalam berpikir, petunjuk, nasehat-nasehat dalam perangcangan hardware
dan software serta menyediakan waktunya. Dr. Marhaposan Situmorang, M.Si selaku
ketua Program Fisika. Dosen penguji dan dosen yang telah mengajar selama
perkuliahan berlangsung. Kepada saudara-saudara saya yang selalu memberikan Do’a
dukungan dan selalu mensupport saya hingga selesai. Kepada seluruh pegawai dan
seluruh civitas akademi FMIPA Universitas Sumatera Utara. Teman-teman
seperjuangan S1 Ektensi Fisik Instrumentasi 2013yang telah memberikan support dan
Do’anya. Penulis menyadari masih banyak kekurangan dalam menyelesaikan Skripsi
ini, maka ada peribahasa “Tak ada gading yang tak retak”. Oleh karena itu,ada
baiknya pembaca memberikan kritik dan saran yang sagat membantu dalam menulis
karya ilmia selanjutnya. Besar hapan penulis, semoga penulisan ilmia ini memberikan
kontribusi positif dan bermanfaat untuk senantiasa berguna bagi masyarakat umum
agar terus memperoleh wawasan dan ilmu pengetahuan dalam bidang teknologi yang
ada serta bisa dimanfaatkan kembali.
Medan, Januari 2016
Penulis
Universitas Sumatera Utara
iv
ABSTRAK
Telah dibuat dan dianalisis thermoelektrik cooler sebagai lemari pendingin mini
berkapasitas 5 liter. Mengunakan peltier super cooler tipe 12706. Berkerja dengan
memanfaatkan efek feltier, dimana saat peltier dialiri arus listrik terjadi penyerapan
pada satu sisi dan pelepasan panas pada sisi lainnya. Sisi dingin dimanfaatkan untuk
mendinginkan ruangan pendingin,yang suhunya akan dibaca dengan LM35. Beban
yang didinginkan berupa air yang volumenya divariasikan mulai dari 1 liter, 2 liter,
dan 3 liter. Waktu yang dibutuhkan untuk mencapai suhu 5 ºC secara berturut-turut
mulai 1 liter sampai 3 liter adalah 8.280 detik, 19.200 detik, dan 33.600 detik.
Kata kunci: thermoelektrik, peltie 12706, efek peltier.
Universitas Sumatera Utara
v
DESIGNING SUPER MINI REFRIGENERATOR USES PELTIER COOLER
BASED MICROCONTROLLER ATMEGA32
ABSTRACT
Was created and analyzed thermoelectrically cooler as refrigeration mini capacity of 5
liters .Using super peltier cooler type of 12706. It works by utilizing feltiereffect ,
whereby when the peltier electrified occur on one side of the absorption and release of
heat on the other side . Cold side is used to cool the refrigerator , where the
temperature will be read with the LM35 . In the form of water -cooled load the
volume varied from 1 liter , 2 liter and 3 liter . The time needed to reach a temperature
of 5 ° C respectively from 1 liter to 3 -liter is 8,280 seconds, 19.200 seconds and
33,600 seconds
Keywords: thermoelektrik, peltie 12706, efekpeltier.
Universitas Sumatera Utara
vi
DAFTAR ISI
Halaman
Persetujuan
Pernyataan
Penghargaan
Abstrak
Abstract
Daftar isi
Daftar Tabel
Daftar Gambar
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
1.2 Rumusan Masalah
1.3 Batasan Masalah
1.4 Tujuan Penelitian
1.5 Manfaat
1.6 Sistematika Penulisan
ii
iii
iv
v
vi
vii
ix
x
1
1
3
3
3
3
4
BAB 2 TEORI DASAR
2.1 Thermoelektrik
2.1.1 Pengertian Thermoelektrik
2.2 Pendingin Thermoelektrik
2.2.1 Efek Seebeck
2.2.2 Efek Peltier
2.2.3 Sel Peltier
2.3 Pendingin
2.4 Kalor Jenis
2.5 Hubungan Kalor Dengan Energi Listrik
2.6 Perpindahan Panas
2.6.1 Konduksi
2.6.2 Konveksi
2.6.3 Radiasi
2.7 Sensor Lm35
2.8 Daya Listrik
2.9 Mikrokontroller Atmega32
5
5
5
6
6
6
6
9
10
10
13
13
14
15
16
18
20
BAB 3 PERANCANGAN DAN CARA KERJA SISTEM
3.1 Diagram Blok Sistem
3.2 Perancangan Rangkaian Tiap Blok
3.2.1 Rangkaian Driver On/Off Peltier
3.2.2 Rangkaian Mikrokontroller
25
25
27
27
28
Universitas Sumatera Utara
vii
3.2.3 Rangkaian Power Supplay
3.2.4 Rangkain Sensor Suhu
3.2.5 Rangkaian Tombol Setting
3.2.6 Rangkaian Minimum Driver Regulator Arus
3.3 Diagram Alir
28
29
31
31
33
BAB 4 PENGUJUAN DAN HASIL
4.1 Power Supplay
4.2 Daya Terpasang
4.3 Pengukuran Temperatur
4.3.1 Beban 1 Liter Air
4.3.2 Beban 2 Liter Air
4.3.3 Beban 3 Liter Air
34
34
35
36
36
37
38
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
5.2 Saran
DAFTAR REFERENSI
LAMPIRAN
39
39
39
40
Universitas Sumatera Utara
viii
DAFTAR TABEL
Halaman
Tebel
Tabel
Tabel
Tabel
2.1
2.2
4.1
4.2
Tabel Periodik Untuk Elemen Semikonduktor
Hubungan Massa Dengan Waktu Secara Teori
Hubungan Tegangan Terhadap Arus
Daya Terpsang
8
13
35
35
Universitas Sumatera Utara
ix
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar
Gambar
Gambar
Gambar
Gambar
Gambar
Gambar
Gambar
Gambar
Gambar
Gambar
Gambar
Gambar
Gambar
Gambar
Gambar
Gambar
Gambar
Gambar
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
4.1
4.2
4.3
4.4
4.5
4.6
Skema Sel peltier
Sel Peltier
Ikatan Valensi (piranti semikonduktor)
Sensor LM35
Bentuk Fisik Mikrokontroller AVR ATMega 32
Konfigurasi Pin Dari IC ATMega32
Blok Diagram Sistem
Blok Rangkaian Driver On/Off Peltier
Rangkain Minimum Mikrokontroller Atmega32
Rangkain Power Supplay
Rangkain Sensor T
Rangkain Tombol Setting
Rangkain minimum Driver Regulator Arus
Diagram Alir Sistem
Power Supplay
Skema Daya Terpasang
Skema Pengukuran
Grafik Penurunan Suhu Dengan Beban 1 Liter Air
Grafik Penurunan Suhu Dengan Beban 2 Liter Air
Grafik Penurunan Suhu Dengan Beban 3 Liter Air
7
7
9
17
21
24
25
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
36
37
38
Universitas Sumatera Utara