T1__BAB IV Institutional Repository | Satya Wacana Christian University: Alat Peraga Sistem Pemantauan Energi Menggunakan TEG (Thermo Electric Generator) dan TEC (Thermo Electric Cooler). T1 BAB IV

(1)

27

BAB IV

PENGUJIAN DAN ANALISIS

Bab ini akan dijelaskan mengenai pengujian alat, dan kemudian dilakukan analisis dari hasil pengujian tersebut. Pengujian tersebut bertujuan untuk mengetahui bagaimana alat bekerja, serta untuk mengetahui tingkat keberhasilan alat yang bekerja sesuai dengan spesifikasi yang telah ditentukan.

4.1. Pengujian Pemanas Sistem

Pada pengujian pemanas sistem, pemanas sistem akan diatur pada suhu 30ᵒC hingga 100ᵒC dengan kenaikan 10ᵒC disetiap pengujian. Pada percobaan ini akan dilakukan selama 2 kali percobaan dengan menggunakan 2 sensor suhu yang berbeda.

Tabel 4.1 Data Percobaan I Pemanas Sistem

(2)

28

Tabel 4.2 Data Percobaan II Pemanas Sistem

Keterangan tabel :

TA = Pengukuran menggunakan Sensor Suhu bertipe NTC pada Thermostat (ᵒC).

TB = Pengukuran menggunakan Sensor Suhu DS18B20 (ᵒC). T = Suhu (ᵒC).

t = waktu yang diperlukan untuk mencapai kenaikan sebesar 10ᵒC ( Detik ).

Percobaan ini dilakukan 2 kali pengukuran dengan 2 alat ukur yang berbeda, pengukuran menggunakan sensor suhu DS18B20 menjadi acuan pembacaan suhu, hal ini bertujuan untuk mengetahui ralat pengukuran. Dari hasil percobaan DS18B20 dengan sensor suhu bertipe NTC pada Thermostat memiliki selisih antara 0,02% hingga 4,53%. Dari data yang didapat, diketahui sistem pemanas memiliki rerata ralat sebesar 1% dan rerata waktu yang dibutuhkan untuk mencapai kenaikan sebesar 10ᵒC yaitu 70 detik.

(3)

29 4.2. Pengujian Pendingin Sistem

Pada pengujian pendingin sistem, pendingin sistem akan diset pada suhu 30ᵒC hingga 10ᵒC dengan penurunan 5ᵒC disetiap pengujian. Pada percobaan ini akan dilakukan selama 2 kali percobaan dengan menggunakan 2 sensor suhu yang berbeda.

Tabel 4.3 Data Percobaan I Pendingin Sistem

Tabel 4.4 Data Percobaan II Pendingin Sistem

Keterangan tabel :

TA = Pengukuran menggunakan Sensor Suhu bertipe NTC pada Thermostat (ᵒC).

(4)

30

Dari data yang didapat dalam percobaan sensor suhu DS18B20 dengan sensor suhu bertipe NTC pada Thermostat memiliki selisih antara 1,5% hingga 6,9%. Maka diketahui sistem pemanas memiliki rerata ralat sebesar 3% dan rerata waktu yang dibutuhkan untuk mencapai kenaikan sebesar 5ᵒC yaitu 56,5 detik.

4.3. Pengujian Keseluruhan Perangkat Keras

Pengujian keseluruhan dilakukan dengan menggabungkan keseluruhan modul, sistem pemanas dan sistem pendingin berfungsi sebagai sumber gradien temperatur. Pada pengujian keseluruhan alat ini, dilakukan pengambilan data berupa output tegangan yang dihasilkan modul TEG dan TEC secara bergantian, gradien temperatur (∆T) akan dimasukan dari 0ᵒC – 90ᵒC sehingga dapat menghasilkan tegangan yang beragam. Percobaan ini akan dilakukan sebanyak 3 kali disetiap modul.

4.3.1. Pengujian Keseluruhan perangkat keras menggunakan Modul TEG

Tabel 4.5 Data Percobaan I Modul TEG

(5)

31

Tabel 4.6 Data Percobaan II Modul TEG

Tabel 4.7 Data Percobaan III Modul TEG

(6)

32 Keterangan :

TA = Suhu sistem pemanas (ᵒC).

TB = Suhu sistem pendingin (ᵒC).

∆T = Gradiensuhu TA dan TB (ᵒC).

VA = Pengukuran menggunakan Multimeter True RMS (V).

VB = Pengukuran menggunakan Sensor Tegangan pada Arduino (V).

∆V = Selisih Pengukuran VA dan VB (V).

Percobaan ini dilakukan 3 kali pengukuran dengan 2 alat ukur yang berbeda, hal ini bertujuan untuk mengetahui besar tegangan yang dihasilkan oleh modul TEG, apabila modul diberi masukan gradien temperatur sebesar 0ᵒC hingga 90ᵒC. Dari hasil percobaan sensor tegangan pada Arduino dan Multimeter True RMS memiliki selisih perhitungan antara 0,8% hingga 8%. Dari data yang didapat, diketahui rerata ralat pengukuran sebesar 1,36%. Dapat dilihat pula dari 3 kali percobaan yang dilakukan tegangan yang dihasilkan dari setiap gradien suhu memiliki output yang cukup stabil dengan rerata perbedaan 0,05V setiap pengukuran dalam gradien temperatur yang sama.

4.3.2. Pengujian Keseluruhan perangkat keras menggunakan Modul TEC Tabel 4.8 Data Percobaan I Modul TEC

(7)

33

Tabel 4.9 Data Percobaan II Modul TEC

Tabel 4.10 Data Percobaan III Modul TEC

(8)

34 Keterangan :

TA = Suhu sistem pemanas (ᵒC).

TB = Suhu sistem pendingin (ᵒC).

∆T = Gradiensuhu TA dan TB (ᵒC).

VA = Pengukuran menggunakan Multimeter True RMS (V).

VB = Pengukuran menggunakan Sensor Tegangan pada Arduino (V).

∆V = Selisih Pengukuran VA dan VB (V).

Percobaan ini dilakukan 3 kali pengukuran dengan 2 alat ukur yang berbeda, hal ini bertujuan untuk mengetahui besar tegangan yang dihasilkan oleh modul TEC, apabila modul diberi masukan gradien temperatur sebesar 0ᵒC hingga 90ᵒC. Hal ini bertujuan pula untuk mengetahui ralat pengukuran. Dari hasil percobaan Sensor Tegangan pada Arduino dan Multimeter True RMS memiliki selisih perhitungan antara 1,2% hingga 13%. Dari data yang didapat, diketahui rerata ralat pengukuran sebesar 4,4%. Dapat dilihat pula dari 3 kali percobaan yang dilakukan tegangan yang dihasilkan dari setiap gradien suhu memiliki output

yang cukup stabil dengan rerata perbedaan 0,05V setiap pengukuran dalam gradien temperatur yang sama.

4.4. Pengujian Perangkat Lunak Sistem

Pada data yang dihasilkan oleh TEG dan TEC didapatkan hasil tegangan yang sangat kecil yaitu 0,06V hingga 1,25V, maka dari itu pengambilan data berupa arus listrik dengan menggunakan sensor arus dan pemasangan beban secara fleksible tidak dapat dilakukan, karena sensor arus yang terdapat di pasaran memiliki karakteristik seperti tabel di bawah.

Tabel 4.11 Karakteristik Sensor arus[24]

Part Number Ta (°C) Jangkauan (A) Sensitivitas (mV/A)

ACS712ELCTR-20A-T –40 s.d. +85 ±20 100

(9)

35

Gambar 4.1. Grafik tegangan keluaran sensor ACS712 terhadap arus listrik[24].

Dari Gambar 4.1 dapat diketahui bahwa saat tidak ada beban atau arus bernilai 0A maka keluaran tegangan yang dihasilkan oleh sensor arus ACS712 yaitu 2,5 V. Dari rumus dibawah dapat diketahui keluaran arus yang dibaca oleh ACS712[24]:

�� = ��− ,5_, (4.1)

Untuk membuktikan karakteristik sensor arus ACS712 maka di lakukan sebuah percobaan dan perhitungan untuk menguji keluaran sensor ACS712 terhadap tegangan sumber yang kecil.

Tabel 4.12 Karakteristik Sensor arus

(10)

36

Dari tabel diatas diketahui bahwa dengan pemberian tegangan dan beban yang bervariasi, arus yang dibaca oleh ACS712 tidak mengalami perubahan hal ini dikarenakan tegangan input yang digunakan hanya berkisar 0,06V hingga 1,25V. Dengan spesifikasi yang ada pada sensor arus tersebut, sensor arus tidak efisien untuk membaca tegangan yang dihasilkan oleh modul TEG dan TEC. Sehingga pada skripsi ini nilai beban dimasukkan secara manual melalui program perhitungan pada Arduino. Berikut adalah contoh potongan program yang digunakan untuk memasukkan nilai beban secara manual :

void amper()

{

resistor =10;

adcVolt = Volt/resistor;

}

Variable resistor merupakan variable penampung nilai beban yang dapat dimasukan secara manual, pada potongan program diatas arti dari “resistor = 10” yaitu beban yang dimasukan secara manual sebesar 10 Ohm.

Pada pengujian perangkat lunak sistem akan dilakukan pengujian terhadap

User interface yang digunakan. User interface akan menampilkan nilai tegangan, nilai arus, dan nilai daya, dalam bentuk grafik sedangkan nilai temperatur sistem pemanas, nilai temperatur sistem pendingin, dan gradien temperatur kedua sistem tersebut, dalam bentuk nilai itu sendiri. Data yang telah ditampilkan pada User interface akan disimpan dalam bentuk .txt.

(11)

37

Gambar 4.2. Tampilan User interface pengujian modul TEG dengan beban 10 ohm

Gambar 4.3. Data pembacaan modul TEG

(12)

38

(13)

39

(14)

40

Gambar 4.8. Tampilan User interface pengujian modul TEC dengan beban 10 ohm

(15)

41

(16)

42

(17)

43

Percobaan ini dilakukan pada modul TEG dan TEC dengan pemberian beban sebesar 10 ohm, 50 ohm, dan 100 ohm. Berdasarkan data yang didapat menunjukkan nilai yang ditampilkan pada User interface sama dengan nilai yang tersimpan dalam bentuk .txt.

4.5. Hasil Perbandingan Sistem

Skripsi ini nantinya akan digunakan sebagai modul praktikum, oleh sebab itu dilakukan perbandingan dengan modul praktikum yang telah digunakan sebelumnya. Pada praktikum sebelumnya pemberian gradien temperatur pada TEG dan TEC menggunakan nyala lilin sebagai sumber suhu panas dan coldsink

sebagai sumber suhu dingin. Modul praktikum sebelumnya dapat dilihat pada Gambar 4.14 di bawah.

Gambar 4.14. Modul Praktikum Pembanding

(18)

44

Tabel 4.13 Data Percobaan Modul TEG Pembanding

Tabel 4.14 Data Percobaan Modul TEC Pembanding

Dari data yang didapat, diketahui nilai keluaran yang dihasilkan dari modul dengan pemberian waktu yang sama, menghasilkan nilai yang berubah - ubah, dikarenakan suhu pada coldsink yang merupakan sumber suhu dingin berubah -ubah pula terpengaruh dengan suhu panas dari lilin.

Waktu (Detik)

Percobaan I Percobaan II Suhu

(19)

45

4.6. Hasil Pengujian Alat Peraga Sistem dengan Metode Angket

Pada pengujian alat peraga sistem ini dilakukan dengan metode angket. Pada metode angket ini menggunakan responden sebanyak 10 mahasiswa yang terbagi atas 5 mahasiswa yang sedang mengambil matakuliah Energi Baru dan Terbarukan, dan 5 mahasiswa yang telah mengambil matakuliah Energi Baru dan Terbarukan. Pada pengujian ini 10 responden diberi waktu selama 10 menit untuk memahami Handout penggunaan alat yang berisi penjelasan modul Thermoelektrik juga cara penggunaan alat tersebut. Selanjutnya responden satu - persatu diminta untuk mencoba alat peraga dengan mengikuti langkah – langkah yang telah di paparkan pada Handout tersebut. Setelah dilakukan percobaan alat peraga sistem oleh responden, responden diminta untuk mengisi sebuah angket yang terdiri dari 10 aspek yang dapat dilihat pada Lampiran C.

Tabel diatas merupakan hasil dari angket yang diisi oleh responden. Nilai yang didapatkan dari responden tersebut di jumlahkan untuk setiap pilihan “Baik”, “Cukup”, dan “Buruk”. Dan hasil dari angket menunjukan bahwa alat peraga sistem tersebut berhasil atau baik.