TINJAUAN PUSTAKA
2. plat keramik dingin 3 plat keramik panas
2.11 Perpindahan panas
2.11.1 Perpindahan panas konduks
Perpindahan panas yang terjadi secara konduksi berarti perpindahan panas tanpa diikuti oleh perpindahan molekul benda tersebut. Konduksi juga dapat dikatakan sebagai transfer energi dari sebuah benda yang memiliki energi yang cukup besar menuju ke benda yang memiliki energi yang rendah. Persamaan yang digunakan untuk perpindahan panas konduksi dikenal dengan hukum Fourier.
�= −�.� �1∆�−�2 (2.5) Nilai minus (-) dalam persamaan di atas menunjukkan bahwa panas selalu perpindahan ke arah temperatur yang lebih rendah.
Jika suatu benda padat di susun berlapis dari material yang berbeda, maka untuk mengetahui nilai perpindahan panas yang terjadi dapat digunakan pendekatan sistem resistansi listrik. Besarnya tahanan termal yang terjadi adalah perbandingan selisih suhu di antara kedua permukaan (T1-T2) dengan laju aliran
panas q (J/s). Untuk mencari nilai tahanan termal dari suatu material padatan digunakan persamaan : �� = �1−�� 2= �∆�.�= ��.� (2.6) q = energi panas (W) k = konduktivitas termal (W/m.0C) A = luas permukaan (m2)
∆x = tebal penampang permukaan (m) T1 = temperatur yang lebih tinggi (0C) T2 = temperatur yang lebih rendah (0C) 2.11.2 Perpindahan panas konveksi
Perpindahan panas yang terjadi secara konveksi adalah perpindahan panas yang disertai gerakan molekul benda tersebut. Gerakan inilah yang menyebabkan adanya transfer panas. Misalkan pada pemanasan air, terlihat pada molekul air yang panas akan bergerak naik ke atas, sedangkan molekul air yang lebih dingin akan turun ke bawah, karena masa jenisnya lebih besar.Konveksi sendiri dapat dibagi menjadi dua, yaitu konveksi bebas (alami) dan konveksi paksa. Konveksi alami terjadi apabila pergerakan fluida di karenakan daya apung akibat perbedaan densitas/kerapatan fluida tersebut.
Perbedaan kerapatan itu sendiri bisa terjadi karena adanya perbedaan temperatur akibat proses pemanasan. Sedangkan pada konveksi paksa pergerakan fluida terjadi akibat gaya luar seperti kipas (fan) atau pompa.
Pada perpindahan panas konveksi berlaku hukum pendinginan newton, yaitu :
����� = h . A (�� - �∞) (2.7)
qconv = energi panas konveksi (W)
h = koefisien perpindahan panas konveksi (W/m2.0C) A = luas area permukaan (m2)
2.12 Heatsink
Heatsink adalah material yang dapat menyerap dan mendisipasi panas dari suatu tempat yang bersentuhan dengan sumber panas dan membuangnya seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.7. Teknologi pendingin ini ditemukan oleh Daniel L Thomas pada tahun 1982. Heatsink dapat diaplikasikan pada beberapa jenis pendingin sehingga performa dari heatsink sendiri berbeda-beda tergantung pada tambahan pendingin yang menyertainya.
Heat sink dapat digunakan tanpa penambahan peragkat pendingin lain seperti kipas dan air atau disebut dengan pasif cooling, pengunaan pasif cooling banyak diaplikasikan pada chipset mainboard, VGA, PWM dan chiset memory. Heatsink digunakan pada beberapa teknologi pendingin seperti refrijerasi, air conditioning, dan radiator pada mobil.
Gambar 2.7Jenis heatsink
Sebuah heatsink dirancang untuk meningkatkan luas kontak permukaan dengan fluida disekitarnya, seperti udara. Kecepatan udara pada lingkungan sekitar, pemilihan material, desain sirip (atau bentuk lainnya) dan surface treatment adalah beberapa faktor yang mempengaruhi tahanan thermal dari heatsink. Thermal adhesive (juga dikenal dengan thermal grease) ditambahkan pada dasar permukaan heatsink agar tidak ada udara yang terjebak di antara heatsink dengan bagian yang akan diserap panasnya.
Ada beberapa karakteristik heatsink :
1. Luas area heatsink akan menyebabkan dispasi panas menjadi lebih baik karena akan memperluas area pendinginan yang dapat mempercepat proses pendinginan yang dapat mempercepat proses pembuangan panas yang diserap oleh heatsink.
2. Bentuk aerodinamik yang baik dapat mempermudah aliran udara panas agar cepat dikeluarkan melalui sirip-sirip pendingin. Khususnya pada heatsink dengan jumlah sirip banyak tetapi dengan jarak antara sirip berdekatan akan membuat aliran udara tidak sempurna sehingga perlu ditambahkan sebuah kipas untuk memperlancar aliran udara pada jenis heatsink tersebut.
3. Transfer panas yang baik pada setiap heatsink juga akan mempermudah pelepasan panas dari sumber panas ke bagian sirip-sirip pendingin. Desain sirip yang tipis memiliki konduktivitas yang lebih baik.
4. Desain permukaan dasar heatsink sampai pada tingkat kedataran yang tinggi sehingga dapat menyentuh permukaan sumber panas lebih baik dan merata. Hal ini dapat menyebabkan penyerapan panas lebih baik,tetapi untuk menghindari resistansi dengan sumber panas heatsink tetap harus menggunakan suatu pasta atau thermal compound agar permukaan sentuh juga lebih merata.
Karena heatsink terdiri dari plat dasar dan sejumlah sirip,maka daya total yang mampu diserap heatsink dinyatakan dengan rumus :
P = h [ N.η Aƒ + (At – N. Aƒ )] ΔT (2.8) Dengan:
At = luas heatsink
A.ƒ = luas permukaan tiap sirip N = jumlah sirip
ΔT = beda suhu dasar dan lingkungan
h = koefisien konveksi
2.13 Coldsink
Coldsink menggunakan mekanisme yang sama dengan heatsink
namun yang membedakan seperti dalam penamaannya adalah bila heatsink berfungsi untuk memindahkan panas dari permukaan benda yang ingin didinginkan, maka coldsink berfungsi sebaliknya yaitu coldsink digunakan untuk memindahkan dingin (temperatur yang lebih rendah) dari sisi dingin Peltier untuk mendinginkan udara dalam kulkas, seperti Gambar 2.8.
. Gambar 2.8 coldsink aluminium
Sensor Suhu atau Temperature Sensors adalah suatu komponen yang dapat mengubah besaran panas menjadi besaran listrik sehingga dapat mendeteksi gejala perubahan suhu pada obyek tertentu. Sensor suhu melakukan pengukuran terhadap jumlah energi panas/dingin yang dihasilkan oleh suatu obyek sehingga memungkinkan kita untuk mengetahui atau mendeteksi gejala perubahan- perubahan suhu tersebut dalam bentuk output Analog maupun Digital. Sensor Suhu juga merupakan dari keluarga Transduser.
Material logam apabila panasnya meningkat akan menyebabkan meningkat pula besar hambatannya terhadap arus listrik. Logam bisa juga dibilang sebagai muatan positif yang ada di didalam elektron, dimana elektron ini dapat bergerak bebas. Bila suhu meningkat elektron-elektronnya menjadi bergetar, terus getarannya semakin bertambah besar sejalan dgn bertambahnya suhu yang ada.
Dalam kondisi besarnya getaran itu, membuat logam memiliki nilai hambatan yang bertambah karena gerakan elektron yang terhambat.
Bahan semikonduktor memiliki sifat yang sebaliknya atas logam, yaitu nilai hambatannya akan terus turun bila suhu bertambah besar. Kondisi ini disebabkan oleh karena keadaan yang lebih tinggi suhunya menyebabkan elektron dari material ini jadi pindah ketingkatan yang teratas dan membuatnya bisa bebas bergerak. Dengan terus terjadinya pertambahan suhu, maka semakin bertambah juga elektron dari semikonduktor ini yang bebas bergerak dan akibatnya adalah nilai hambatan akan terus berkurang.
2.14.1 Sensor LM35
Sensor suhu LM35 adalah komponen elektronika yang memiliki fungsi untuk mengubah besaran suhu menjadi besaran listrik dalam bentuk tegangan. Sensor Suhu LM35 yang dipakai dalam penelitian ini berupa komponen elektronika elektronika yang diproduksi oleh NationalSemiconductor. LM35 memiliki keakuratan tinggi dan kemudahan perancangan jika dibandingkan dengan sensor suhu yang lain, LM35 juga mempunyai keluaran impedansi yang rendah dan linieritas yang tinggi sehingga dapat dengan mudah dihubungkan dengan rangkaian kendali khusus serta tidak memerlukan penyetelan lanjutan.
Meskipun tegangan sensor ini dapat mencapai 30 volt akan tetapi yang diberikan kesensor adalah sebesar 5 volt, sehingga dapat digunakan dengan catu daya tunggal dengan ketentuan bahwa LM35 hanya membutuhkan arus sebesar 60 µA hal ini berarti LM35 mempunyai kemampuan menghasilkan panas (self- heating) dari sensor yang dapat menyebabkan kesalahan pembacaan yang rendah yaitu kurang dari 0,5 ºC pada suhu 25 ºC .