RANCANG BANGUN PEMANAS INDUKSI BERDAYA RENDAH
DENGAN MENGGUNAKAN
SOLENOID COIL
BERBASIS
MIKROKONTROLER ATMEGA 8535
SKRIPSI
JEPRI WANDES NABABAN
110801024
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2015
RANCANG BANGUN PEMANAS INDUKSI BERDAYA RENDAH
DENGAN MENGGUNAKAN
SOLENOID COIL
BERBASIS
MIKROKONTROLER ATMEGA 8535
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains
JEPRI WANDES NABABAN 110801024
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2015
PERSETUJUAN
Judul :RANCANG BANGUN PEMANAS INDUKSI
BERDAYA RENDAH DENGAN MENGGUNAKAN
SOLENOID COIL BERBASIS MIKROKONTROLER
ATMEGA 8535 Kategori : SKRIPSI
Nama : JEPRI WANDES NABABAN Nomor Induk Siswa : 110801024
Program Studi : SARJANA (S1) FISIKA Departemen : FISIKA
Fakultas : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM (FMIPA) UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Diluluskan di
Medan, Oktober 2015 Komisi Pembimbing:
Pembimbing I Pembimbing II
(Drs.Kurnia Brahmana, M.Si ) (Drs.Takdir Tamba, M.Eng.Sc) NIP. 196009301986011001 NIP. 196006031986011002
Diketahui/ disetujui oleh : Departemen Fisika FMIPA USU
Ketua
(Dr. Marhaposan Situmorang) NIP.195510301980031003
PERNYATAAN
RANCANG BANGUN PEMANAS INDUKSI BERDAYA RENDAH DENGAN MENGGUNAKAN SOLENOID COIL BERBASIS MIKROKONTROLER
ATMEGA 8535
SKRIPSI
Saya mengaku bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa Kutipan dan ringkasan yang masing – masing disebutkan sumbernya.
Medan, Oktober 2015
JEPRI WANDES NABABAN 110801024
PENGHARGAAN
Penulis memanjatkan puji dan syukur atas berkat Allah di dalam nama Tuhan Yesus Kristus yang senantiasa melimpahkan Rahmat dan kasih KaruniaNya, sehingga penulis dapat menyelesaikan Skripsi ini dengan judul “Rancang Bangun Pemanas Induksi Berdaya Rendah Dengan Menggunakan Solenoid Coil Berbasis Mikrokontroler Atmega 8535” guna melengkapi persyaratan untuk memperoleh gelar Sarjana Fisika pada Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara Medan.
Dalam menyelesaikan skripsi ini penulis banyak mendapat bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak, baik dalam bentuk materi, ide, dorongan semangat serta doa yang tulus. Untuk itu penulis mengucapkan terima kasih sebesar-besarnya kepada :
1. Bapak Drs. Kurnia Brahmana, M.Si sebagai Dosen Pembimbing yang telah banyak meluangkan waktu, pikiran, tenaga, dan saran – saran untuk
membimbing penulis menyelesaikan skripsi ini.
2. Bapak Drs. Takdir Tamba, M.Eng.Sc. sebagai Dosen Pembimbing yang telah memberikan arahan dan saran kepada penulis untuk menyempurnakan skripsi ini.
3. Bapak Dr. Marhaposan Situmorang, sebagai dosen wali yang telah memberikan arahan dan saran kepada penulis.
4. Bapak Dr. Marhaposan Situmorang, sebagai Ketua Jurusan Fisika FMIPA USU. 5. Bapak Drs. Syahrul Humaidi, M.Sc sebagai Sekretaris Jurusan Fisika FMIPA
USU.
6. Dekan dan Pembantu Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.
7. Seluruh Bapak / Ibu staff pengajar Fisika USU serta para pegawai administrasi. 8. Ucapan terima kasih yang tulus penulis sampaikan kepada Bapak saya tersayang
Ramses Nababan & Mama saya tercinta Hotmauli br Sinaga, dan kakak saya (Betaria agustina Nababan) dan adik-adik saya (Mei Eriyanti Nababan), (Samuel
Valentino Nababan), dan (Wendi pranji nababan) serta keluarga yang telah memberikan dorongan baik moril maupun materi selama penulis kuliah sampai penyelesaian skripsi ini.
9. Teman - teman stambuk 2011
10. Adik – Adik stambuk 2012/2013/2014 : dkk
Penulis menyadari bahwa penulisan Skripsi ini masih jauh dari sempurna karena keterbatasan pengetahuan dan ilmu yang dimiliki penulis. Oleh karena itu, penulis mengharapkan saran- saran dari pembaca untuk menyempurnakan skripsi ini. Kiranya Skripsi ini dapat bermanfaat bagi pembaca.
Penulis,
(Jepri Wandes Nababan) Nim : 110801024
RANCANG BANGUN PEMANAS INDUKSI BERDAYA RENDAH DENGAN MENGGUNAKAN SOLENOIDE COIL BERBASIS MIKROKONTROLER
ATMEGA 8535
ABSTRAK
Telah dilakukan penelitian tentang pemanas induksi terhadap pengujian bahan dengan menggunakan solenoide coil, dimana pada pemanas induksi timbul panas pada beban yang terkena induksi medan magnet, hal ini disebabkan karena pada logam timbul arus eddy atau arus pusar yang arahnya melingkar akibat dari induksi magnet yang menimbulkan fluks magnetik, sehingga menimbulkan panas pada beban. Untuk membuat pemanas induksi diperlukan suatu alat yang mampu menghasilkan energi listrik yang besar. Alat ini menggunakan pada tegangan 24 Volt ,dimana kuat arus yang digunakan 40 Ampere. Rangkaian ini menggunakan power supply dan dirangkai menggunakan komponen-komponen utama yang terdiri atas transfomator,dioda, transistor mosfet, resistor,kapasitor, induktor dan alat ini dirancang berbasis mirokontroller ATMega 8535. Pemanas induksi ini dirancang pada resonansi Frekuensi 50Khz, selanjutnya diuji coba untuk melakukan proses perlakuan panas permukaan pada spesimen baja atau besi sehingga menimbulkan panas. Hasil pengujian yang diperoleh dapat digunakan untuk menghitung besarnya energi kalor dan efisiensi energi dari alat pemanas induksi.
INDUCTION HEATING DESIGN USING LOW POWERED WITH
SOLENOIDE COIL BASED MICROCONTROLLER ATMEGA 8535
ABSTRACT
Has done research on the induction heating of the test material by using solenoide coil, wherein the induction heaters generate heat in the load affected by the induction of the magnetic field, this is because the metal arising eddy current or eddy currents whose direction the circular as a result of magnetic induction causing flux magnetic, causing heat to the load.Induction heating required to make a tool that is capable of generating electrical energy. The tool is used at 24 Volts, where strong currents used 40 Ampere. This circuit uses the power supply and assembled using major components consisting of transfomator, diodes, MOSFET transistors, resistors, capacitors, inductors, and the tool is designed based mirokontroller ATMega 8535.Induction heating is designed in the resonance frequency of 50KHz, and then tested to make the process of heat treatment on the surface of the specimen steel or iron, causing heat. The test results obtained can be used to calculate the amount of heat energy and energy efficiency of induction heating devices.
DAFTAR ISI Halaman Persetujuan ... i Pernyataan ... ii Penghargaan ... iii Abstrak ...iv Abstract ... v
Daftar Isi ...vi
Daftar Tabel ... vii
Daftar Gambar ... viii
Daftar Lampiran ...ix
Bab 1. Pendahuluan 1.1 Latar Belakang ... 1 1.2 Perumusan Masalah ... 2 1.3 Batasan Masalah ... 2 1.4 Tujuan Penelitian ... 2 1.5 Manfaat Penelitian ... 2 1.6 Sistematika Penulisan ... 3
Bab 2. Tinjauan Pustaka 2.1 Defenisi Pemanas Induksi ... 4
... 2.2 Cara Kerja Pemanas Induksi ... 4
2.3 Arus Eddy (Eddy Curent) ... 7
2.5 Solenoide ... 11
2.6 Efek Histerisis ... 13
2.7 Desain Lilitan Pemanas ... 15
2.8 Ukuran Pemanasan Dari Pemanas Induksi ... 18
2.9 Mosfet ... 20
2.10 Termokopel ... 22
2.10.1 Termokopel Tipe N ... 23
2.10.2 Prinsip Kerja Termokopel ... 24
Bab 3. Metodologi Penelitian 3.1 Diagram Blok ... 25
3.2 Penentuan Spesifikasi Alat ... 26
3.2.1 Rangkaian Solenoide ... 28
3.2.2 Rangkaian Toroida ... 33
3.2.3 Rangkaian Power Supply ... 35
3.2.4 Rangkaian Driver... 39
3.2.5 Rangkaian Penyearah... 41
3.2.6 Rangkaian Daya ... 42
3.3. Diagram Alir ... 45
... 3.3.1 Diagram Alir Program Mikrokontroler... 45
3.3.2 Diagram Alir Program Visual Basic V.6.0 ... 46
Bab 4. Hasil dan Pembahasan 4.1 Pengujian Pemanas Induksi... 47
4.1.1 Pengujian beban 50 gram ... 49
4.1.1 Pengujian beban 100 gram ... 50
4.2 Perolehan Data Dan Perhitungan Data Dari Pengujian ... 51
4.2.1 Konstanta Histerisis ... 52 4.2 Perolehan Data Dan Perhitungan Data Dari Pengujian ... 52
Bab 5. Kesimpulan dan Saran
5.1 Kesimpulan ... 66 ... 5.2 Saran ... 67
...
DAFTAR TABEL
Nomor Judul Halaman
Tabel
3.1.1 Kabel vs Diameter Arus pada solenoide. 26
3.1.2 Kemampuan Hantar Arus 27
3.1.3 Hambatan jenis beberapa bahan 29 3.1.4 Tabel untuk lilitan primer & sekunder 34 4.3.1 Tabel pengujian beban 50 gram 48 4.3.2 Tabel pengujian beban 100 gram 49 4.3.3 Tabel pengujian beban 150 gram 51 4.3.4 Tabel pengujian beban 200gram 53 4.3.5 Tabel pengujian beban 250 gram 55 4.3.6 Tabel pengujian beban 300 gram 57
DAFTAR GAMBAR
Nomor Judul Halaman
Gambar
2.1 Lilitan Solenoide pada kawat 8 2.2 solenoide silinder panjang pada kumparan
Seperti pada kawat 11
2.3 Medan magnet pada titik P sejauh x dari sumbuh sebuah kawat lingkaran berarus listrik 11 2.4 Solenoide dengan banyaknya lilitan n 12 2.5 Medan magnet dalam suatu solenoide 12
2.6 Grafik lingkar Histerisis 15
2.7 Induktansi pada kurva histerisis 16 2.8 Rangkaian pemanas induksi dengan sumber AC 18 2.9 Struktur Mosfet depletion-mode 21 2.10 Penampang D-Mosfet( depletion-mode) 22 3.1 Diagram Blok pemanas induksi dengan metode
solenoide 24
3.2 Diagram Alir Sistem kerja keseluruhan alat pemanas induksi dengan Metode Solenoide 25
3.3 Gambar medan magnet pada solenoide 26
3.4 Tembaga berbentuk Pipa 26
3.5 Bentuk lilitan Solenoide 28
3.6 Rangkaian power supply 33
3.7 Konstruksi dan Symbol trafo 36
3.8 Rangkaian Mosfet 37
3.10 Rangkaian Driver 38
3.11 Rangkaian Daya 40 4.1 Grafik hubungan antara kenaikan Suhu dan
waktu pada massa beban yaitu 50 gram 49 4.2 Grafik hubungan antara kenaikan Suhu dan
waktu pada massa beban yaitu 100 gram 50 4.3 Grafik hubungan antara kenaikan Suhu dan
waktu pada massa beban yaitu 150 gram 52 4.4 Grafik hubungan antara kenaikan Suhu dan
waktu pada massa beban yaitu 200 gram 54 4.5 Grafik hubungan antara kenaikan Suhu dan
waktu pada massa beban yaitu 250 gram 57 4.6 Grafik hubungan antara kenaikan Suhu dan
DAFTAR LAMPIRAN
Nomor Judul Halaman Lamp
1. Gambar Alat percobaan -
2. Program Visual Basic V.6.0 - 3. Program Code vision AVR - 4. Data Sheet Mosfet IRFP 260 N -
