BAB III PERANCANGAN
4.2. Pengamatan Pendingin Kotak Obat
4.2.1. Suhu Dalam Tabung Dengan Rangkaian Terbuka ….… 34
Dari percobaan awal, langkah pertama yang diambil adalah menentukan nilai tegangan yang dikeluarkan oleh mikrokontroler dan waktu penggunaan alat. Sehingga digunakan rangkaian terbuka untuk memperoleh nilai suhu terbaik dengan variasi tegangan keluaran dari mikrokontroler yang dijadikan
tegangan masukan untuk termoelektrik dan variasi waktu penggunaan alat. Hasilnya ditunjukkan pada tabel 4.1, tabel 4.2 dan tabel 4.3 sedangkan grafik penggabungan dapat dilihat pada gambar 4.10.
Open Loop, jam 18.00 - 20.00
0 5 10 15 20 25 30 35 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105 110 115 waktu (menit) su h u ( cel ci u s) +6 V +7 V +8 V
Gambar 4.10. Grafik tegangan masukan termoelektrik +6 volt, +7 volt dan +8 volt
Untuk masing-masing tegangan, pengambilan data dilakukan tiga kali dengan waktu yang berbeda, yaitu pagi (jam 02.00 – jam 04.00), siang (jam 10.00 – jam 12.00) dan malam (jam 18.00- jam 20.00). Untuk grafik pengamatan masing-masing suhu dengan waktu yang berbeda dapat dilihat pada lampiran grafik suhu dengan rangkaian terbuka. Penggunaan alat yang dilakukan pada pagi, siang atau malam memiliki perbedaan sekitar satu derajat untuk masing-masing perubahan. Sedangkan untuk nilai tegangan yang dikeluarkan dari mikrokontroler sangat berpengaruh terhadap nilai perubahan.
Tabel 4.1. Tegangan +6 volt
Waktu Pengambilan Suhu Awal (0C) Suhu Akhir (0C) Perubahan (0C)
Jam 02.00 - 04.00 26 5,2 20,8
Jam 10.00 - 12.00 26,8 7,2 19,6
Jam 18.00 - 20.00 28,4 6,8 21,6
Tabel 4.2. Tegangan +7 volt
Waktu Pengambilan Suhu Awal (0C) Suhu Akhir (0C) Perubahan (0C)
Jam 02.00 - 04.00 26,8 2,8 24
Jam 10.00 - 12.00 28 3,6 24,4
Jam 18.00 - 20.00 27,6 4 23,6
Tabel 4.3. Tegangan +8 volt
Waktu Pengambilan Suhu Awal (0C) Suhu Akhir (0C) Perubahan (0C)
Jam 02.00 - 04.00 26,8 6,8 20
Jam 10.00 - 12.00 27,2 7,2 20
Jam 18.00 - 20.00 28,4 7,6 20,8
Dari hasil pengamatan rangkaian terbuka terlihat bahwa waktu penggunaan tidak terlalu mempengaruhi kinerja alat, hanya mempengaruhi suhu ruang pada kondisi awal. Dengan demikian menggunakan tegangan masukan pada termoelektrik sebesar +7 volt yang dianggap memiliki kinerja ideal.
4.2.2. Waktu Tempuh dan Suhu dengan Kendali On-Off Biasa
Yang diamati dari pendingin kotak obat adalah waktu dan suhu sehingga sesuai dengan set point. Beberapa pengamatan yang dilakukan berhubungan dengan suhu ruang bagian dalam tabung adalah:
1. Suhu set point = 8 ºC, saat jam 15.00 2. Suhu set point = 7 ºC, saat jam 22.00
3. Suhu set point = 6 ºC, saat jam 05.00 4. Suhu set point = 5 ºC, saat jam 23.00 5. Suhu set point = 4 ºC, saat jam 22.00 6. Suhu set point = 3 ºC, saat jam 08.30 7. Suhu set point = 2 ºC, saat jam 13.00
Proses yang dilakukan adalah mode on-off biasa. Termoelektrik aktif (on) saat suhu di dalam tabung sama dengan nilai suhu masukan dan non-aktif (off) saat suhu di dalam tabung melebihi nilai suhu masukan. Jarak setiap perubahan suhu sebesar 0,2 ºC dan waktu tunda untuk melakukan sekali proses sebesar 30 detik. Pengamatan untuk masing-masing set point adalah :
1. Suhu tabung saat keadaan awal 2. Suhu tabung saat keadaan akhir 3. Suhu air saat keadaan awal 4. Suhu air saat keadaan akhir
5. Waktu tempuh hingga keadaan stabil 6. Waktu tempuh hingga mencapai set point
Untuk mengukur suhu air saat keadaan awal hingga akhir digunakan alat pengukur suhu berupa termometer dengan media pendeteksi suhu berupa termokoupel.
4.2.2.1. Suhu set point 8 ºC
Data yang diperoleh dari pengamatan saat set point 8 ºC ada pada tabel 4.4 dan grafik suhu ada pada gambar 4.11. Toleransi untuk set point adalah sebesar 5%,
sehingga untuk set point 8 ºC nilai toleransinya antara 7,6 ºC sampai 8,4 ºC. Untuk mendapatkan nilai suhu tabung akhir adalah dengan cara rata-rata dari suhu saat stabil hingga suhu akhir saat pengambilan data telah selesai, dan hasil yang diperoleh adalah 8,2 ºC. Dengan membandingkan suhu ruang dalam tabung yang berada dalam nilai toleransi dan suhu air yang dicapai maka set point 8 ºC bekerja dengan baik.
Tabel 4.4. Suhu set point 8 ºC
Pengamatan Data
Suhu tabung awal (ºC) 30,4 Suhu tabung akhir (ºC) 8,2
Suhu air awal (ºC) 23
Suhu air akhir (ºC) 8
Ts (menit) 48,5
Tr (menit) 45,5
Gambar 4.12. Tr dan Ts saat set point 8 ºC
4.2.2.2. Suhu set point 7 ºC
Tabel 4.5. Suhu set point 7 ºC
Pengamatan Data
Suhu tabung awal (ºC) 28,2 Suhu tabung akhir (ºC) 7,2
Suhu air awal (ºC) 22
Suhu air akhir (ºC) 7
Ts (menit) 47
Tr (menit) 42.5
Gambar 4.14. Tr dan Ts saat set point 7 ºC
Data yang diperoleh dari pengamatan saat set point 7 ºC ada pada tabel 4.5 dan grafik suhu ada pada gambar 4.13. Toleransi untuk set point adalah sebesar 5%, sehingga untuk set point 7 ºC nilai toleransinya antara 6,7 ºC sampai 7,4 ºC. Untuk mendapatkan nilai suhu tabung akhir adalah dengan cara rata-rata dari suhu saat stabil hingga suhu akhir saat pengambilan data telah selesai, dan hasil yang diperoleh adalah 7,2 ºC. Dengan membandingkan suhu ruang dalam tabung yang berada dalam nilai toleransi dan suhu air yang dicapai maka set point 7 ºC bekerja dengan baik.
4.2.2.3. Suhu set point 6 ºC
Data yang diperoleh dari pengamatan saat set point 6 ºC ada pada tabel 4.6 dan grafik suhu ada pada gambar 4.15. Toleransi untuk set point adalah sebesar 5%, sehingga untuk set point 6 ºC nilai toleransinya antara 5,7 ºC sampai 6,3 ºC. Untuk mendapatkan nilai suhu tabung akhir adalah dengan cara rata-rata dari suhu saat stabil hingga suhu akhir saat pengambilan data telah selesai, dan hasil yang diperoleh adalah 6,2 ºC. Dengan membandingkan suhu ruang dalam
tabung yang berada dalam nilai toleransi dan suhu air yang dicapai maka set point 6 ºC bekerja dengan baik.
Tabel 4.6. Suhu set point 6 ºC
Pengamatan Data
Suhu tabung awal (ºC) 27,6 Suhu tabung akhir (ºC) 6,2
Suhu air awal (ºC) 22
Suhu air akhir (ºC) 6
Ts (menit) 52
Tr (menit) 44
Gambar 4.15. Grafik suhu dengan set point 6 ºC
4.2.2.4. Suhu set point 5 ºC
Tabel 4.7. Suhu set point 5 ºC
Pengamatan Data
Suhu tabung awal (ºC) 27,8 Suhu tabung akhir (ºC) 5,3
Suhu air awal (ºC) 21
Suhu air akhir (ºC) 5
Ts (menit) 50
Tr (menit) 46,5
Gambar 4.17. Grafik suhu dengan set point 5 ºC
Data yang diperoleh dari pengamatan saat set point 5 ºC ada pada tabel 4.7 dan grafik suhu ada pada gambar 4.17. Toleransi untuk set point adalah sebesar 5%, sehingga untuk set point 5 ºC nilai toleransinya antara 4,8 ºC sampai 5,3 ºC. Untuk mendapatkan nilai suhu tabung akhir adalah dengan cara rata-rata dari suhu saat stabil hingga suhu akhir saat pengambilan data telah selesai, dan hasil yang diperoleh adalah 5,3 ºC. Dengan membandingkan suhu ruang dalam tabung yang berada dalam nilai toleransi dan suhu air yang dicapai maka set point 5 ºC bekerja dengan baik.
4.2.2.5. Suhu set point 4 ºC
Tabel 4.8. Suhu set point 4 ºC
Pengamatan Data
Suhu tabung awal (ºC) 27,2 Suhu tabung akhir (ºC) 4,2
Suhu air awal (ºC) 23
Suhu air akhir (ºC) 4
Ts (menit) 63
Tr (menit) 53
Data yang diperoleh dari pengamatan saat set point 4 ºC ada pada tabel 4.8 dan grafik suhu ada pada gambar 4.19. Toleransi untuk set point adalah sebesar 5%, sehingga untuk set point 4 ºC nilai toleransinya antara 3,8 ºC sampai 4,2 ºC. Untuk mendapatkan nilai suhu tabung akhir adalah dengan cara rata-rata dari suhu saat stabil hingga suhu akhir saat pengambilan data telah selesai, dan hasil yang diperoleh adalah 4,2 ºC. Dengan membandingkan suhu ruang dalam
tabung yang berada dalam nilai toleransi dan suhu air yang dicapai maka set point 4 ºC bekerja dengan baik.
Gambar 4.19. Grafik suhu dengan set point 4 ºC
Gambar 4.20. Tr dan Ts saat set point 4 ºC
4.2.2.6. Suhu set point 3 ºC
Tabel 4.9. Suhu set point 3 ºC
Pengamatan Data
Suhu tabung awal (ºC) 26,4 Suhu tabung akhir (ºC) 3,5
Suhu air awal (ºC) 22
Suhu air akhir (ºC) 3
Ts (menit) 94
Gambar 4.21. Grafik suhu dengan set point 3 ºC
Gambar 4.22. Tr dan Ts saat set point 3 ºC
Data yang diperoleh dari pengamatan saat set point 3 ºC ada pada tabel 4.9 dan grafik suhu ada pada gambar 4.21. Toleransi untuk set point adalah sebesar 5%, sehingga untuk set point 3 ºC nilai toleransinya antara 2,9 ºC sampai 3,2 ºC. Untuk mendapatkan nilai suhu tabung akhir adalah dengan cara rata-rata dari suhu saat stabil hingga suhu akhir saat pengambilan data telah selesai, dan hasil yang diperoleh adalah 3,5 ºC. Bila membandingkan suhu ruang dalam tabung
dengan nilai toleransi maka error yang didapat sebesar 0,3 ºC dan suhu air sudah mencapai 3 ºC saat suhu ruang berada di sekitar suhu 4 ºC. Dari hasil yang dicapai maka set point 3 ºC tidak bekerja dengan baik.
4.2.2.7. Suhu set point 2 ºC
Data yang diperoleh dari pengamatan saat set point 2 ºC ada pada tabel 4.10 dan grafik suhu ada pada gambar 4.23. Toleransi untuk set point adalah sebesar 5%, sehingga untuk set point 2 ºC nilai toleransinya antara 1,9 ºC sampai 2,1 ºC. Untuk mendapatkan nilai suhu tabung akhir adalah dengan cara rata-rata dari suhu saat stabil hingga suhu akhir saat pengambilan data telah selesai, tetapi saat pengamatan set point 2 ºC tidak diperoleh suhu dengan nilai stabil. Sehingga nilai suhu tabung akhir adalah dengan cara rata-rata dari suhu pertama kali mencapai set point hingga suhu akhir saat pengambilan data telah selesai. Hasil yang diperoleh adalah 2,6 ºC. Bila membandingkan suhu ruang dalam tabung dengan nilai toleransi maka error yang didapat sebesar 0,5 ºC dan suhu air sudah mencapai 2 ºC saat suhu ruang belum mencapai setpoint. Dari hasil yang dicapai maka set point 2 ºC tidak bekerja dengan baik karena labil.
Tabel 4.10. Suhu set point 2 ºC
Pengamatan Data
Suhu tabung awal (ºC) 28,6 Suhu tabung akhir (ºC) 2,6
Suhu air awal (ºC) 22
Suhu air akhir (ºC) 2
Ts (menit) -
Gambar 4.23. Grafik suhu dengan set point 2 ºC
Gambar 4.24. Tr dan Ts saat set point 2 ºC
Data yang diperoleh adalah satu angka dibelakang koma. Perubahan nilai terkecil adalah 0,2 ºC dan waktu yang diperlukan untuk satu kali proses adalah 30 detik maka untuk perbandingan nilai set point dengan nilai toleransi saat suhu 6 ºC, 5 ºC dan 4 ºC sangat susah, sehingga angka dibelakang koma dapat dibulatkan ke atas. Sedangkan saat suhu 3 ºC dan 2 ºC tidak stabil maka berbeda jauh dengan nilai toleransi. Dengan penjelasan masing-masing set point
maka dapat diketahui bahwa untuk set point 8 ºC - 4 ºC stabil, sedangkan untuk
set point 3 ºC dan 2 ºC tidak stabil. Artinya alat ini bekerja dengan baik dan dapat digunakan untuk set point 8 ºC, 7 ºC, 6 ºC, 5 ºC dan 4 ºC. Untuk set point
3 ºC dan 2 ºC tidak dapat bekerja dengan baik.