RANCANG BANGUN ALAT SIKLUS TERMAL BERBASIS TERMOELEKTRIK MENGGUNAKAN ESP32 MIKROKONTROLER

(1)

RANCANG BANGUN ALAT SIKLUS TERMAL BERBASIS TERMOELEKTRIK MENGGUNAKAN ESP32

MIKROKONTROLER

SKRIPSI

Maulana Ramadhan Kusdianto

00000012101

PROGRAM STUDI TEKNIK KOMPUTER FAKULTAS TEKNIK DAN INFORMATIKA UNIVERSITAS MULTIMEDIA NUSANTARA

TANGERANG

2022

(2)

i

HALAMAN PERNYATAAN TIDAK PLAGIAT

Dengan ini saya,

Nama : Maulana Ramadhan Kusdianto Nomor Induk Mahasiswa : 00000012101

Program studi : Teknik Komputer Skripsi dengan judul:

RANCANG BANGUN ALAT SIKLUS TERMAL BERBASIS

TERMOELEKTRIK MENGGUNAKAN ESP32 MIKROKONTROLER

merupakan hasil karya saya sendiri bukan plagiat dari karya ilmiah yang ditulis oleh orang lain, dan semua sumber baik yang dikutip maupun dirujuk telah saya nyatakan dengan benar serta dicantumkan di Daftar Pustaka.

Jika di kemudian hari terbukti ditemukan kecurangan/ penyimpangan, baik dalam pelaksanaan skripsi maupun dalam penulisan laporan skripsi, saya bersedia menerima konsekuensi dinyatakan TIDAK LULUS untuk Tugas akhir yang telah saya tempuh.

Tangerang, 02 Januari 2022

(Maulana Ramadhan Kusdianto)

(3)

ii

HALAMAN PENGESAHAN SKRIPSI

RANCANG BANGUN ALAT SIKLUS TERMAL BERBASIS TERMOELEKTRIK MENGGUNAKAN ESP32

MIKROKONTROLER

Oleh

Nama : Maulana Ramadhan Kusdianto

NIM : 00000012101

Program Studi : Teknik Komputer

Fakultas : Teknik dan Informatika

Ketua sidang Dosen penguji

Samuel, M.T.I Dareen Halim, S.Kom., M.Eng.Sc.

Pembimbing

Nabila Husna Shabrina, S.T., M.T.

Disahkan Oleh,

Ketua Program Studi Teknik Komputer

Samuel, M.T.I

(4)

iii

KATA PENGANTAR

Puji syukur atas selesainya penulisan skripsi ini dengan judul: “RANCANG BANGUN ALAT SIKLUS TERMAL BERBASIS TERMOELEKTRIK MENGGUNAKAN ESP32 MIKROKONTROLER” dilakukan untuk memenuhi salah satu syarat untuk mencapai gelar Sarjana Teknik Jurusan Teknik Komputer pada Fakultas Teknik dan Informatika Universitas Multimedia Nusantara. Saya menyadari bahwa, tanpa bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak, dari masa perkuliahan sampai pada penyusunan tugas akhir ini, sangatlah sulit bagi saya untuk menyelesaikan tugas akhir ini. Oleh karena itu, saya mengucapkan terima kasih kepada:

1. Samuel, M.T.I., selaku Ketua Program Studi Teknik Komputer Universitas Multimedia Nusantara.

2. Nabila Husna Shabrina, S.T., M.T., selaku Dosen Pembimbing Skripsi.

3. Seluruh dosen Program Studi Teknik Komputer Universitas Multimedia Nusantara.

4. Kedua orang tua yang selalu memberikan semangat dan dukungan tanpa henti.

5. Teman baik sekaligus partner, Inka Anggraeni yang senantiasa membantu, menyemangati, dan mendukung penulis selama menjalankan skripsi.

6. Mami, Papi, Adik yang juga selalu membantu, mendukung, dan menyemangati tanpa henti.

7. Seluruh pihak yang tidak dapat disebutkan satu per satu yang telah membantu penulisan skripsi ini baik secara langsung maupun tidak langsung.

Semoga karya ilmiah ini bermanfaat, baik sebagai sumber informasi maupun sumber inspirasi, bagi para pembaca.

(5)

iv

Tangerang, 02 Januari 2022

Maulana Ramadhan Kusdianto

(6)

v

RANCANG BANGUN ALAT SIKLUS TERMAL BERBASIS TERMOELEKTRIK MENGGUNAKAN ESP32

MIKROKONTROLER

Maulana Ramadhan Kusdianto ABSTRAK

Perkembangan infrastruktur di Indonesia saat ini terus mengalami kemajuan seiring dengan perkembangan teknologi. Hal ini kemudian menghasilkan berbagai macam material dan teknologi pembangunan yang baru. Pengujian material baru membutuhkan simulasi yang dapat membentuk lingkungan sesuai dengan keadaan eksisting lingkungan terutama di Indonesia. Penyesuaian kondisi ini berfungsi agar material baru ini dapat bertahan dan sesuai dengan keadaan di Indonesia. Sehingga laboratorium simulasi ini harus mampu untuk membentuk siklus termal selama 24 jam untuk dapat membentuk kondisi perubahan suhu dari pagi hari ke malam hari.

Perancangan laboratorium simulasi ini menggunakan termoelektrik peltier yang dimana komponen tersebut dapat menghasilkan panas atau dingin dengan arus listrik. Untuk sistem kontrol digunakan NodeMCU ESP32, karena sudah memiliki modul Wi-Fi didalamnya. Hasil simulasi dari laboratorium memiliki kapasitas pendinginan sampai 14.75℃ dan pemanasan sampai dengan 35.13℃ dengan error rate pembacaan sensor +/- 3.70% dibandingkan dengan alat ukur berstandar. Untuk error rate pengujian siklus suhu daerah di Indonesia kurang dari sama dengan +/- 2.16% dibanding target temperatur yang sudah ditentukan.

Kata kunci: termoelektrik, peltier, ESP32, DS18B20

(7)

vi

DESIGN AND DEVELOPMENT OF THERMAL CYCLE EQUIPMENT BASED ON THERMOELECTRIC USING ESP32

MICROCONTROLLER

Maulana Ramadhan Kusdianto

ABSTRACT

The development of infrastructure in Indonesia is currently progressing along with technological developments. This in turn resulted in a wide variety of new construction materials and technologies. Testing new materials requires simulations that can shape the environment according to the existing environmental conditions, especially in Indonesia. This adjustment of conditions serves so that this new material can survive and be in accordance with the conditions in Indonesia. So this simulation laboratory must be able to form a thermal cycle for 24 hours to be able to shape the conditions of temperature changes from morning to night. The design of this simulation laboratory uses a Peltier thermoelectric in which these components can produce heat or cold with an electric current. For the control system, NodeMCU ESP32 is used, because it already has a Wi-Fi module in it. The simulation results from the laboratory have a cooling capacity of up to 14.75℃ and heating up to 35.13℃ with a sensor reading error rate of +/- 3.70% compared to standard measuring instruments. The error rate for testing the regional temperature cycle in Indonesia is less than +/- 2.16% compared to the predetermined temperature target.

Keywords: thermoelectric, peltier, ESP32, DS18B20

(8)

vii

DAFTAR ISI

HALAMAN PERNYATAAN TIDAK PLAGIAT ... i

HALAMAN PENGESAHAN SKRIPSI ... ii

KATA PENGANTAR ... iii

ABSTRAK ... v

DAFTAR ISI ... vii

DAFTAR TABEL ... x

DAFTAR GAMBAR ... xi

DAFTAR LAMPIRAN ... xiii

BAB I PENDAHULUAN... 1

1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Rumusan Masalah ... 3

1.3 Batasan Penelitian ... 3

1.4 Tujuan Penelitian ... 4

1.5 Manfaat Penelitian ... 4

1.6 Sistematika Penulisan... 4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 6

2.1 Penelitian Terdahulu ... 6

2.1.1 A Fuzzy Control of Peltier-Based Thermal Chamber for Reliability Tests [5] ... 6

2.1.2 Rancang Bangun Pengatur Suhu dan Sirkulasi Udara di Smoking Room [6] ... 7

2.1.3 Design of Thermal Systems Based on Combination of Thermoelectric and Vapor Chamber Technologies [7] ... 7

2.1.4 Automatic Room Temperature Control System Using Arduino Uno R3 And Dht11 Sensor [8] ... 8

2.1.5 Heat Sink Design of Thermoelectric Module for Cooling System [9] ... 9

(9)

viii

2.1.6 Design, Building and Study of a Small-size Portable Thermoelectric

Refrigerator for Vaccines [10] ... 9

2.2 Rangkuman ... 10

2.3 Perangkat Keras ... 11

2.3.1 NodeMCU ESP32 DOIT DEVKIT V1 ... 11

2.3.2 TEC1-12706 Peltier Module ... 12

2.3.3 DS18B20 ... 13

2.3.4 Power Supply 12V 30A S-360-12... 15

2.3.5 Relay Low Trigger 3.3V ... 16

2.3.6 Heatsink Peltier TEC1-12706 ... 17

2.3.7 Waterblock Peltier TEC1-12706 ... 18

2.3.8 Submersible Water Pump DC 12V ... 18

2.3.9 MP1584 Fixed Output Step Down 7-28V to 3.3V Module ... 19

2.3.10 DCFan 12V 9CM ... 20

2.3.11 Styrofoam Density 30 Lembaran (Expanded Polystyrene) [12] ... 20

2.4 Perangkat Lunak... 21

2.4.1 C++... 22

2.4.2 IFTTT ... 22

BAB III METODE PENELITIAN ... 23

3.1 Fitur dan Spesifikasi Penelitian ... 24

3.2 Perancangan Sistem ... 25

3.3 Implementasi dan Eksperimen ... 26

3.4 Perancangan Perangkat Lunak ... 34

3.4.1 Arduino IDE ... 35

3.4.2 IFTTT ... 39

BAB IV IMPLEMENTASI DAN PENGUJIAN SISTEM ... 45

4.1 Uji Coba Tes Stres ... 45

4.1.1 Uji Coba Perbandingan Dengan Alat Ukur Berstandar dan Analisis ... 45

(10)

ix

4.1.2 Uji Coba Tes Stres Pemanasan dan Analisis... 48

4.1.3 Uji Coba Tes Stres Pendinginan dan Analisis ... 49

4.2 Implementasi Sistem ... 51

4.2.1 Uji Coba Siklus Jakarta dan Analisis ... 52

4.2.2 Uji Coba Siklus Bandung dan Analisis ... 54

4.2.3 Uji Coba Siklus Ciwidey dan Analisis ... 56

BAB V SIMPULAN SARAN ... 59

5.1. Simpulan ... 59

5.2. Saran ... 59

DAFTAR PUSTAKA ... 61

LAMPIRAN ... 63

(11)

x

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Uji coba perbandingan dengan alat ukur berstandar ... 46

Tabel 4.2 Uji coba tes stres pemanasan ... 48

Tabel 4.3 Uji coba tes stres pendinginan ... 50

Tabel 4.4 Uji coba siklus suhu Jakarta ... 53

Tabel 4.5 Uji coba siklus suhu Bandung ... 55

Tabel 4.6 Uji coba siklus suhu Ciwidey... 57

(12)

xi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 NodeMCU ESP32 DOIT DEVKIT V1 ... 12

Gambar 2.2 Gambaran umum thermoelectric generator ... 13

Gambar 2.3 TEC1-12706 Thermoelectric... 13

Gambar 2.4 Sensor suhu Dallas DS18B20 ... 14

Gambar 2.5 Konfigurasi rangkaian sensor suhu DS18B20 ... 15

Gambar 2.6 Power supply 12V 30A S-360-12 ... 16

Gambar 2.7 Relay low trigger 3.3V dual channel ... 17

Gambar 2.8 Aluminium heatsink ... 17

Gambar 2.9 Waterblock termoelektrik peltier ... 18

Gambar 2.10 Submersible pump 12V DC ... 19

Gambar 2.11 Kipas DC 12V 9cm ... 20

Gambar 2.12 Styrofoam lembaran density 30 ... 21

Gambar 3.1 Diagram alir langkah langkah penelitian ... 24

Gambar 3.2 Diagram alir cara kerja sistem ... 26

Gambar 3.3 Diagram blok Versi 1.0 ... 27

Gambar 3.4 Fisik Versi 1.0 ... 28

Gambar 3.8 Komponen luar Versi 4.0 ... 32

(13)

xii

Gambar 3.9 Sisi depan Versi 4.0 ... 32

Gambar 3.10 Sisi belakang Versi 4.0 ... 33

Gambar 3.11 Sisi kanan Versi 4.0 ... 33

Gambar 3.12 Sisi kiri Versi 4.0 ... 34

Gambar 3.13 Diagram skematik perangkat keras Versi 4.0... 34

Gambar 3.14 Potongan kode Arduino IDE (Target Temperatur dan Skala Waktu) . ... 35

Gambar 3.15 Potongan kode Arduino IDE (Fungsi Pendinginan, Pemanasan, Stop/Idle) ... 36

Gambar 3.16 Potongan kode Arduino IDE (Fungsi update bacaan sensor ke Google Spreadsheet melalui IFTTT) ... 37

Gambar 3.17 Potongan kode Arduino IDE (Algoritma pengkondisian pendinginan atau pemanasan) ... 38

Gambar 3.18 Step 1 IFTTT ... 39

Gambar 4.1 Diagram garis uji coba perbandingan dengan alat ukur berstandar ... 46

Gambar 4.2 Diagram garis uji coba tes stres pemanasan ... 48

Gambar 4.3 Diagram garis uji coba tes stres pendinginan ... 50

Gambar 4.4 Diagram garis uji coba siklus suhu Jakarta ... 53

Gambar 4.5 Diagram garis uji coba siklus suhu Bandung ... 55

Gambar 4.6 Diagram garis uji coba siklus suhu Ciwidey ... 57

(14)

xiii

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran A Data yang diperoleh dari hasil pembacaan sensor dan dikirimkan ke Google Spreadsheet ... 63