BAB II DASAR TEORI Keunggulan Solar Cell

5 BAB II DASAR TEORI

2.1 Solar Cell (Dika Putra, 2014 )

Solar cell atau panel surya adalah konversi cahaya sinar matahari menjadi listrik, baik secara langsung dengan menggunakan photovoltaic, atau tidak langsung dengan menggunakan tenaga surya terkonsentrasi sehingga menghasilakn tenaga listrik untuk rumah Anda atau untuk perusahaan Anda.

Solar panel Sebagai sistem tenaga surya yang lebih efisien dan lebih terjangkau untukmengambil keuntungan dari manfaat ekonomi dan lingkungan. Solar panel tidak hanyahanya digunakan di rumah-rumah, panel surya digunakan dalam kawasan dan daerah terpencil seperti lokasi sekolah yang kekurangan listrik,, masyarakat dan peralatantelekomunikasi dan pompa air.

Untuk mendapatkan hasil maksimal dari sistem panel surya Anda, itu layak menghabiskan beberapa waktu untuk meneliti sistem tenaga surya untuk memastikan Anda membuat keputusan terbaik saat membeli sebuah sistem solar panel.

2.1.1 Keunggulan Solar Cell

 Ramah lingkungan

 Pemasangan yang mudah

 Tidak memerlukan bahan bakar minyak

 Tahan lama

 Kapasitas daya listrik dapat di tambah sesuai dengan kebutuhan

 Harga solar panel murah atau terjangkau

6 2.1.2 Cara Kerja solar cell (Dika Putra, 2014 )

Panel surya berfungsi untuk melewati efek fotolistrik dimana bahan – bahan tertentu menciptakan aliran listrik saat matahari bersinar di atasnya.Panel surya sendiri terdiri dari Kristal silicon dimana setiap setengah didopin menjadi didopan yang berbeda untuk menghasilkan sebuah semikonduktor.Ketika matahri muncul di permukaan, panel surya menyediakan energy yang di butuhkan untuk semikonduktor untuk menghasilkan arus searah (DC).

Gambar 2.1 cara kerja sel surya

Sumber :http://panelsuryaindonesia.com/konsep-panel-surya/24-prinsip-kerja- energi-surya

Pada sel surya terdapat sambungan ( junction ) antara dua lapisan tipis yang terbuat dari bahan semikonduktor yang masing-masing diketahui sebagai semikonduktor jenis “P” ( positif ) dan semikonduktor jenis “N” ( negatif ).

Semikonduktor jenis-N dibuat dari kristal silikon dan terdapat juga sejumlah material lain ( umumnya posfor ) dalam batasan bahwa material tersebut dapat memberikan suatu kelebihan elektron bebas.

Elektron adalah partikel sub atom yang bermuatan negatif, sehingga silikon paduan dalam hal ini disebut sebagai semikonduktor jenis- N ( Negatif ). Semikonduktor jenis-P juga terbuat dari kristal silikon yang

7 didalamnya terdapat sejumlah kecil materi lain ( umumnya boron ) yang mana menyebabkan material tersebut kekurangan satu elektron bebas.

Kekurangan atau hilangnya elektron ini disebut lubang ( hole ). Karena tidak ada atau kurangnya elektron yang bermuatan listrik negatif maka silikon paduan dalam hal ini sebagai semikonduktor jenis-P ( Positif )

2.1.3 Bagian lapisan sel surya (Dika Putra, 2014)

1.Subtrat / Metal backing

Merupakan material yang menopang seluruh komponen sel surya.Material subtrat juga harus mempunyai konduktifitas listrik yang baik karena berfungsi juga sebagai kontak terminal positif sel surya.

2. Material semikonduktor

Merupakan bagian inti dari sel surya. Biasa mempunyai tebal sampai beberapa ratus mikrometer untuk generasi pertama(silicon) 1-3 micrometer untuk sel surya lapisan tipis. Semikonduktor berfungsi untuk menyerap sinar matahari.

3. Kontak metal

Selain subtrat sebagai kontak positif sebagian material semikonduktor di lapisi material metal sebagi kontak negatif

4. Lapisan anti reflektif

Merupakan lapisan tipis material dengan besar indeks refraktif optik antara semikondiktor dan udara yang menyebabkan cahaya di belokan ke arah semi konduktor sehingga cahaya yang di pantulkan kembali

5. Enkapsulasi / cover glass

Berfungsi sebagai enkapsulasi untuk melindungi modul surya dari hujan atau kotoran.

2.1.4 Spesifikasi Sel Surya

Pada tugas akhir ini penuis memilih sel surya dengan jenis photovoltaic dengan kapasitas 50wp model 156P-50.

8

Keterangan Nilai

Maximum power (Pmax) 50 W

Maximum power Voltage (Vmp) 16.5 V Maximum power Current (Imp) 3.34 A Open circuit Voltage (Voc) 21.1 V Short circuit Current (Isc) 4.23 A Nominal operating cell temp

(NOCT)

45 ± 2ºC

Maximum system Voltage 1000V

Maximum series Fuse 16 A

For field connection, use minimum No.12AWG cooper wires insulated for a minimum 90ºC

Weight 6.5 Kg

Dimension 775 x 680 x 28mm Standard Test Condition Temp = 25ºC AM = 1.5 IRRADIANCE = 1000W/m²

2.2 Termoelektrik (Tri Ayodha Ajiwiguna.2014)

Termoelektrik (thermoelectric) adalah suatu fenomena konversi dari perbedaan temperatur menjadi energy listrik atau sebaliknya.Fenomena ini telah di kembangkan menjadi suatu modul sehingga dapat digunakan sebagai pembangkit listrik atau perangkat pendingin / pemanas.

Modul termoelektrik dapat berupa sebuah kepping berbentuk persegi dengan ketebalan tertentu.seperti pada gambar.Jika terdapat perbedaan temperature antara sisi yang satu dengan yang lainnya. Maka akan timbul tegangan listrik searah yang keluar dari modul tersebut. Sebaliknya, jika teangan listrik searah diberikan ke modul tersebut.Sisi yang dingin dapat digunakan sebagai pendingin dan sisi yang panas dapat digunakan sebagai pemanas.

9 Dibandingkan dengan teknologi pendingin konvesional (berbasis refrigerant). Termoelektrik memiliki banyak kelebihan seperti : pemanas atau pendingin dapat di atur dengan mengubah arah arus listrik, sangat riingkas, tidak ada getaran, handal, tidaka ada perawatan khusus, dan tidak membutuhkan refrigerant. Namun kekurangan dari pendingin termoelektrik adalah koefisien kinerjanya relative sangat rendah.

Teknologi pendingin termoelektrik telah diterapkan di berbagai aplikasi seperti pendingin minuman dan pendingin elektronik.Selain itu juga termoelektrik diterapkan sebagai alat pengontrol temperature pada system tertentu.

2.2.1 Sejarah termoelektrik (Tri Ayodha Ajiwiguna, 2014)

Fenomena termoelektrik awalnya ditemukan oleh fisikawan dari Jerman bernama Thomas Johann Seebeck pada tahun 1821. Seebeck mengamati bahwa jika ada dua bahan berbeda yang disambungkan ujung – ujungnya.kemudian salah satu ujungnya di panaskan, maka akan ada arus listrik yang mengalir fenomena ini disebut dengan efek seebeck.

Pada tahun 1834, peristiwa sebaliknya ditemukan oleh Jean Charles Peltier. Ketika arus listrik mengalir pada sambungan dua konduktor yang berbeda akan terjadi peristiwa penyerapan kalor (pendinginan) atau pembuangan kalor (pemanasan). Peristiwa ini dinamakan efek Peltier.

Selain efek Seebeck dan efek Peltier,sebenarnya ada satu fenomena lagi yaitu efek Thompson. Fenomena merupakan peristiwa penyerapan atau pembuangan kalor ketika arus listrik mengalir pada material gradient temperature.Efek Thompson ini seri kali di abaikan karena sangat kecil di bandingkan dengan efek Seebeck dan efek Peltier.

10 2.2.2 Prinsip Kerja Termoelektrik

Elektron akan mengalir melalui arus DC berpindah secara bebas ke konduktor tembaga termoelektrik. Elektron akan masuk dari tembaga ke sisi panas tipe p. Pada semikondutor tipe-p, elektron akan bergerak memenuhi lubang untuk dapat berpindah kembali ke tembaga. Ketika elektron memenuhi lubang, elektron harus menurunkan tingkat energi ke energi yang lebih rendah. Pada proses ini, elektron akan melepas panas.

Elektron akan berpindah dari tipe-p kembali ke konduktor tembaga. Elektron kembali ditubruk ke tingkat energi yang lebih tinggi.

Pada proses ini, electron kembali menyerap panas. Elektron akan berpindah secara bebas melalui tembaga hingga mencapai semi konduktro tipe-n.

Elektron yang hendak masuk ke dalam tipen harus menaikkan tingkat energi untuk berpindah melalui semi konduktor. Panas diserap ketika peristiwa ini terjadi. Akhirnya, elektron akan meninggalkan panas dari tipe-n untuk berpindah secara bebas melalui tembaga. Pada fasa ini, energi akan diturunkan ke tingkat energi yang lebih rendah. Panas dilepas dalam proses ini.

Gambar 2.2 Arah aliran elektron dalam modul termoelektrik Sumber :(www.merittegroup.com)

Bagian elektron yang menyerap panas dan melepas panas akan disatukan dalam satu aliran. Hal ini membuat satu sisis akan panas akibat

11 adanya proses pelepasan energi secara terus menerus. Sedangkan satu sisi akan dingin akibat penyerapan panas secara terus menerus. Rangkaian tersebut akan tampak seperti dibawah ini:

Gambar 2.3 Material termoelektrik Sumber :(www.forum.indowebster.com)

2.2.3 Jenis dan Sepesifikasi Termoelektrik

Bebeprapa jenis dan spesifikasi termoelektrik yang berada di pasaran dapat dilihat pada Gambar 2.8 dan Tabel 2.1.

Gambar 2.4 Jenis jenis termoelektrik Sumber :(www.merittegroup.com)

12 Tabel 2.1 Spesifikasi Termoelektrik

Specifications Conditions

Imax 6.0 A Th = 30 ºC

Vmax 15.0 V Th = 30 ºC

Qcmax 54.1 W ∆T= 0, Th = 30 ºC

Tr -50̴100ºC

Wire 20AWG,Length: 150mm

Sumber : www.merittegroup.com

Pada pembuatan alat ini, penulis menggunakan termoelektrik tipe TEC1-12706, dikarenakan termoelektrik tipe ini merupakan yang paling mudah didapat dipasaran.

2.2.4 Perhitungan Performansi Pendingin Termoelektrik (Tri Ayodha Ajiwiiguna.2014)

Pada penulisan tugas akhir ini penulis menemukan rumus perhitungan termoelektrik sederhana yaitu sebagai berikut :

 Koefisien Seebeck ( α )

α =_Th^V ... (2.1)

Keterangan :

α = Koefisien Seebeck (V/K) V = Tegangan (V)

Th = Temperatur Hot / Panas (K)

13

 Hambatan Listrik ( R )

R =^V _I x ^{(Th−∆T )}_Th ... (2.2)

Keterangan :

R = Hambatan Listrik ( R ) V = Tegangan (V)

I = Arus (I)

Th = Temperatur Hot / Panas (K)

∆T = Beda Temperatur (K)

 Hambatan Termal (θ)

Ɵ =I max .V max^{∆T max} x _{(Th−∆Tmax)}^{2 (Th )} ... (2.3)

Keterangan :

θ = Hambatan Termal (K/w)

∆T = Beda Temperatur (K) I = Arus (A)

V = Tegangan (V)

Th = Temperatur Warm / Hot (K)

 Kalor yang di serap oleh sisi dingin termoelktrik ( qc )

qc= ( α.I.Tc ) – ( ∆T/ θ ) – ( I.R/2 ) ... (2.4)

= ( α.I.Tc ) – ((Th-Tc )/θ) – ( I .R/2 )

Keterangan :

qc = Kalor yang diserap (watt) I = Arus (A)

T c = Temperatur cold (K)

14 ∆T = Beda Temperatur (K)

Ɵ = Hambatan Thermal (K/W) R = Hambatan Listrik (Ohm) α =Efek Seebeck (K/V)

 Daya Termoelektrik (W)

W = V . I ... (2.5)

Keterangan :

W = Daya Termoelektrik (Watt)

V = Tegangan (Volt)

I = Arus (Ampere)

 Coeficien Of Performance Termoelktric

COP = qc₁ + qc₂ / W ... (2.6)

Keterangan :

qc = Kalor yang diserap sisi dingin termoelktrik (Watt) W = Daya Termoelektrik (Watt)

2.3 Battery Charge Regulator

Battery Charge Regulator (BCR) mempunyai dua fungsi utama. Fungsi utama sebagai titik pusat sambungan ke beban, modul sel surya dan beterai.

Fungsi yang kedua adalah sebagai pengatur system agar penggunaan listriknya aman dan efektif, sehingga semua komponen-komponen sistem aman dari bahaya perubahan level tegangan. BCR yang digunakan adalah BCR dengan kapasitas arus 200A, dan tegangan 24V.

15 Gambar 2.5 Battery Charge Regulator (BCR)

2.4 Baterai / Aki

2.4.1 Aki Basah (Setyo Utomo, 2014)

Aki jenis ini adalah yang paling umum dan sering di jumpai.

Umumnya aki basah menggunakan wadah yang semi transparan sehingga cairan yang terdapat didalamnya dapat terlihat dengan jelas.

Cairan elektrolit yang diisikan biasanya disebut air aki atau air zuur (untuk aki yang baru).Yang berfungsi untuk meredam sel – sel aki, volume air aki terssebut harus selalu berada diatas batas minimal agar dapat tetap meredam sel - sel yang berbeda di dalam wadah tersebut. Jika volume air kurang dari batas minimal maka sel penyimpanan arus akan teroksidasi dan berkarat.

Untuk menambah volume cairan tersebut cukup gunakan air destilasi, bukan air zuur perbedaan diantara keduanya dapat di lihat bberdasarkan warna tutup botolnya.Umumnya Air zuur dikemas dalam botol dengan tutup berwarna merah, sedangkan air destilasi dikemas dalam botol dengan tutup berwarna biru.

2.4.2 Aki Kering

Aki kering merupakan bentuk pengembangan dari aki basah yang penggunaannya semakin popular.Secara fisik, perbedaanya dapat dilihat dari wadahnya yang berwarna gelap atau tidak transparan.Selain itu aki kering juga tidak memiliki lubang – lubang untuk mengisi air aki.

Cairan yang terdapat di dalamnya berbentuk gel, yang digunaka sebagai pengganti cairan elektrolit. Tingkat penguapan gel ini sangat minim. Dan saat menguap,uap tersebut tidak dibuang keluar, tetapi tetap tertampung didalam wadah, sehingga volumenya tetap terjaga. Dengan

16 demikian, maka aki jenis ini tidak membutuhkan perhatian khusus atau umunya disebut Maintenance Free.

Kesimpulannya Aki basah membutuhkan perawatan , artinya perlu meluangkan waktu secara rutin untuk memeriksa ketinggian cairan tersebut tetap barada pada batas yang seharusya. Namun selain harganya yang lebih terjangkau, jika perawatan dilakukuan secara tepat dan teratur, aki basah cenderung memiliki umur yang lebih panjang jika di bandingkan dengan aki kering.

Di lian pihak, aki kering tidak membutuhkan perawatan khusus karena tidak dibutuhkannya penambahan cairan.Tetapi kepraktisan tersebut harus ditebus dengan harga yang lebih mahal dan umur pemakaian yang relatif singkat.

2.5 Pengertian Freezer

Freezer adalah bagian lemari es yang berfungsi untuk mengawetkan dan menyimpan makanan atau buah – buahan dalam jangka waktu yang panjang.

2.5.1 Jenis – jenis Freezer (Ubaidillah, 2014) 1) Chest Freeze

Chest freezer membekukan makanan dengan sirkulasi alami dari udara antara 20⁰ C sampai 30⁰C. Pembeku ini tidak digunakan sebagai secara luas karena laju pembekuannya yang lambat (3-72 jam)sehingga tidak efektif secara ekonomi dan merusak kualitas dari makanan.

2) Cold Stores

Cold stores digunakan untuk membekukan daging, menyimpan makanan yang telah dibekukan dengan metode lain, dan memperkeras es krim. Refrigeran yang digunakan adalah udara. Masalah yang sering terjadi pada cold stores ini adalah terbentuknya timbunan es pada dinding-dinding nya. Hal ini mengakibatkan berkurangnya efisiensi dari freezer.Energi yang seharusnya digunakan untuk membekukan bahan makanan, terpakai untuk membentuk es.Masalah ini dapat diatasi dengan mengurangi kelembaban

17 udara yang masuk sehingga es yang terbentuk berkurang, efisiensi bertambah dan ukuran cold stores berkurang.

3) Blast Freezer

Refrigerant yang digunakan pada blast freezer adalah udara. Udara yang digunakan disirkulasikan pada makanan pada temperature -30⁰C sampai 40⁰C dengan kecepatan 1,5 sampei 6 m/s. Udara yang mengalir dengan cepat inni menipiskan lapisan film dan meningkatkan koefisien perpindahan panas permukaan. Operasi pembekuan dapat dilakukan dengan dua metode, yaitu partaian dan kontinu.Pada metode partaian, makanan disimpan pada rak di dalam ruang pendingin.Pada metode kontinu, makanan bergerak pada conveyor belt melalui ruang yang diinsulasi.

Hembusan udara dapat parallel atau tegak lurus dengan bahan makanan dan diatur agar melewati setiap bagian dari makanan.Blast freezer relative cukup ekonomis dan fleksibel. Makanan dalam berbagai bentuk dan ukuran dapat dibekukan.Unit operasinya memiliki nilai investasi yang kecil namun tinggi kapasitasnya. Pada unit operasi ini juga dapat terjadi Pembentukan es di kumparannya karena kelembaban yang dibawa oleh udara pendingin sehingga dibutuhkan defrosting untuk menghilangkan es tersebut. Udara yang direcycle, bila volume nya besar, dapat mengakibatkan dehidrasi sampai 5 %, kebakaran freezer, dan perubahan oksidatif pada makanan yang tidak dikemas atau individually quick frozen food, IQF.Makanan IQF membeku lebih cepat, memungkinkan makanan yang telah dikemas untuk digunakan sebagian lalu dibekukan kembali. Makanan yang memiliki berat jenis rendah dan ruang kosong yang banyak, memiliki kemungkinan yang lebih besar untuk mengalami dehidrasi dan mengakibatkan kebakaran freezer

.

4) Belt Freezer (spiral freezer)

Belt freezer memiliki belt yang fleksibel dan bertautan satu sama lain dan membentuk deretan bertingkat berbentuk spiral dan membawa makanan melewati ruang pendingin. Udara dingin atau semprotan dari

18 nitrogen cair diarahkan langsung ke arah belt secara countercurrent (berlawanan arah) yang mengurangi kehilangan panas selama evaporasi.Spiral freezer memerlukan ruang yang relative kecil dan memiliki kapasitas yang besar. Keuntungan lain adalah pemuatan dan bongkar muat secara otomatis, biaya perawatan yang murah, dan mampu membekukan berbagai jenis bahan makanan.

5) Tunnel Freezer (Fluidized bed Freezer)

Fluidized bed freezer adalah belt freezer yang dimodifikasi. Udara yang dialirkan memiliki temperature antara 25⁰C – 35⁰C dan kecepatan 2-6 m/s. Bahan makanan yang akan dibekukan disusun sehingga memiliki ketebalan 2-13 cm pada baki atau conveyor belt. Pada beberapa desain, ada dua tahap pembekuan.Tahap pertama adalah pembekuan cepat untuk menghasilkan lapisan es yang baik pada permukaan bahan.Pada tahap ini, bahan makanan disusun membantuk lapisan tipis saja. Pada tahap kedua, makanan disusun membentuk lapisan dengan tebal 10-15 cm. Pembentukan lapisan ini baik untuk buah yang memiliki kecenderungan untuk menggumpal satu sama lain. Bentuk dan ukuran bahan mempengaruhi tebal lapisan fluidisasi dan kecepatan udara untuk melakukan fluidisasi. Makanan y ang dibekukan dengan fluidized bed freezer berkontak lebih baik dengan udara pendingin daripada pada blast freezer dan semua permukaannya beku secara bersamaan dan merata. Hal ini mengakibatkan koefisien perpindahan panas yang lebih tinggi, waktu pembekuan yang lebih pendek, laju produksi yang lebih tinggi, dan dehidrasi yang terjadi pada makanan tak dikemas lebiih kecil daripada blast freezer. Metode pembekan ini cocok untuk makanan yang berbentuk partikulat (butiran). Untuk makanan yang besar, digunakan through flow freezer.Alat ini melewatkan udara pada makanan namun tidak terjadi fluidisasi. Kedua peralatan ini praktis, memiliki kepasitas besar,dancocok untuk produksi makanan.

6) Immersion Freezer

Dalam immersion freezer, makanan yang dikemas dilewatkan ke propilen glikol, air asin, gliserol, atau kalsium klorida yang direfrigersi

19 menggunakan conveyor yang dilewatkan pada lubang sehingga bahan makanan tersebut ‘terendam’ dalam refrigerant. Perbedaan dengan cryogenic freezing, cairan tidak mengalami perubahan fasa.Metode ini memiliki laju perpindahan panas yang besar dan investasi yang kecil.

Metode ini digunakan untuk jus jeruk pekat dan untuk pembekuan tahap satu pada unggas yang dibungkus sebelum mengalami blast freezing.

7) Plate Freezing

Plate freezing terdiri dari beberapa plat berlubang dengan orientasi vertical atau horisontal.Lewat lubang-lubang ini refrigerant dengan temperature -40⁰C dipompakan.Operasinya bisa secara partaian, semi kontinu, dan kontinu. Makanan yang akan dibekukan umumnya makanan yang tipis atau berbentuk lembaran. Makanan ini ditempatkan diantara plat dan disusun sebagai lapisan tunggal. Lalu plat ini digerakan secara bersamaan sehingga dihasilkan sedikit tekanan untuk meningkatkan kontak antara permukaan makanan dan plat sehingga meningkatkan laju perpindahan panas. Keuntungan dari pembeku jenis ini adalah nilai ekonomi yang baik dan efisiensi tempat, biaya operasi yang rendah, dehidrasi rendah, defrosting terjadi pada tingkat yang minimal, dan perpindahan panas yang tinggi.Kekurangan dari metode ini adalah investasi yang tinggi dan bentuk makanan yang dibekukan harus tipis dan berbentuk lembaran.

8) Scraped surface Freezer

Metode ini digunakan untuk makanan yang berbentuk cairan atau semi cair. Alat nya memilliki desain yang mirip dengan alat evaporasi dan sterilisasi panas namun direfrigerasi oleh ammonia, air asin, atau refrigerant lain. Dalam industry es krim, rotor menggores makanan beku dari dinding freezer dan secara simultan mengalirkan udara ke dalam freezer.Sebagai alternative, udara dapat diinjeksikan ke produknya. Peningkatan volume produk dibandingkan dengan volume udara disebutoverrun. Keuntungan metode ini adalah pembekuan yang cepat, sampai dengan 50% air dibekukan dalam beberapa detik saja, Kristal es yang sangat kecil dan

20 memberikan tekstur yang lembut di mulut. Temperature diturunkan sampai - 4⁰C sampai -7⁰C dan campuran yang telah dibekukan dipompa untuk pendinginan lebih lanjut. Pendinginan lebih lanjut contohnya terjadi pada chest freezer.

9) Cryogenic freezers

Karakteristik freezer jenis ini adalah perubahan fasa dari refrigerant (cryogen) nya karena panas yang dipindahkan dari makanan.

Panas yang dipindahkan dari makanan digunakan sebagai panas laten penguapan cryogen. Cryogen berkontak langsung dengan makanan sehingga dapat menyerap panas dari permukaan bahan secara cepat dan memerlukan waktu yang singkat untuk membekukan bahan makanan.Dua jenis cryogen yang umum digunakan adalah nitrogen cair dan karbon dioksida padat atau cair. Selain itu, sering juga digunakan Freon 12 sebagai cryogen untuk bahan makanan yang strukturnya menggumpal, namun karena dampaknya yang buruk bagi ozon, Freon 12 tidak lagi digunakan.

2.6 Cooling Fan Motor

Dalam pembuatan tugas akhir ini, cooling fan motor digunakan selain sebagai pembuang panas, juga sebagai penghembus udara yang dingin masuk pada box pada saat alat ini bekerja. Cooling fan motor bekerja menggunakan motor listrik DC, motor listrik sendiri merupakan sebuah perangkat elektromagnetis yang mampu mengubah energi listrik menjadi energi gerak atau energi mekanik. Di dalam sebuah motor DC terdapat 2 macam kumparan, kumparan pertama yaitu kumparan yang disebut stator (bagian yang tidak berputar) dan yang kedua yaitu kumparan jangkar atau sering disebut rotor (bagian yang berputar).

21 Gambar 2.6 Cooling fan motor 9 x 9cm

2.7 Heatsink (Zudaskarios, 2011)

Heatsink adalah logam dengan design khusus yang terbuat dari alumuniun atau tembaga (bisa merupakan kombinasi kedua material tersebut) yang berfungsiuntuk memperluas proses transfer panas dari suatu benda yang diinginkan. Pada heatsink transfer panas terjadi menggunakan konveksi aliran udara (alami). Jadi metode pendinginan ini tidak cukup efektif, karena sangat tergantung pada aliran udara. Jika aliran udara terganggu, maka bisa dipastikan

panas yang terdapat pada heatsink tidak akan terbuang secara sempurna.

Gambar 2.7 Heatsink

Komponen penyusun heatsink diantaranya:

22 a) Silver atau perak dan emasmemiliki tingkat konduktivitas tertinggi tetapi dengan harga yang sangat mahal, maka tidak dimungkinkan para produsen untuk membuat dan memasarkan produk pendingin dengan bahan dasar ini.

b) Copper atau Tembaga memiliki konduktivitas tertinggi ke 2 sehingga penyerapan panasnya juga baik. Tembaga memiliki sifat menyerap panas dengan cepat tetapi tidak bisa melepaskan panas dengan cepat sehingga bisa terjadi penumpukan panas pada 1 tempat. Selain itu kekurangan yang menyertainya yaitu memiliki berat yang lebih besar dari pada aluminium, harga yang mahal, dan proses produksi yang rumit.

c) Aluminium memiliki tingkat konduktivitas di bawah tembaga sehingga penyerapanya kurang sempurna, tetapi memiliki kemampuan terbalik dengan tembaga yaitu memiliki kemampuan melepas atau mengurai panas dengan baik tetapi bahan aluminium kurang baik dalam penyerapan panas dan memiliki harga yang lebih rendah dengan berat yang ringan.

d) Penggabungan antara kedua material tersebut merupakan kombinasi yang sangat baik. Disatu sisi tembaga dapat menyerap panas dengan cepat dan dan di sisi lain aluminium dapat melepaskan panas yang diserap oleh tembaga.

Kombinasi ini digunakan oleh para produsen heatsink untuk memproduksi produk heatsink mereka dengan kombinasi 2 material pendingin ini.

Namun pada umumnya heatsink yang digunakan selalu dikombinasikan dengan menggunakan fan, atau biasa disebut heatsink fan (HSF) cara kerjanya mirip seperti pendingin menggunakan heatsink, akan tetapi seperti namanya HSF ditambahkan sebuah kipas/fan. Fan tersebut akan menyemburkan udara keseluruh bagian heatsink dan membuang seluruh panas yang ada pada sirip-sirip heatsink, sehingga proses transfer panasnya otomatis akan lebih cepat.

23 Gambar 2.8 Heatsink fan

Sumber :(www.aliexpress.com)

Spesifikasi dari heatsink fan yang digunakan pada penelitian pembuatan alat Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut:

 Connector : 3 Pin

 Fan Size : 70 mm

 Voltage : DC 12V

 Rated Current : 0.16±0.02 Amp

 Bearing : Alloy Bearing

 Fan Speed : 3300 RPm+-10%

 Noise Level : 19 Dba±10%

 Air Flow : 29.61 CFm

 Life : 30000 hours

 Dimension : 85.4x68.3x41.5mm

 Weight : 218 g Sumber : (www.aliexpress.com)

24 2.8 Power Supply (Junaedy, 2013)

Power supply adalah sebuah piranti elektronika yang berguna sebagai sumber daya untuk piranti lain terutama daya listrik. Dalam penelitian pembuatan alat Tugas Akhir ini digunakan power supply komputer sebagai alat bantu konverter tegangan yang dapat mengubah tegangan listrik yang memiliki arus AC ke arus DC, sehingga semua piranti yang membutuhkan tegangan listrik dalam alat berarus DC mendapatkan tegangan listrik yang secara langsung diberikan oleh power supply. Pemilihan power supply komputer sebagai alat bantu konverter tegangan didasari oleh beberapa hal diantaranya:

a. Termoelektrik membutuhkan arus yang tergolong besar untuk suatu alat yang menggunakan tegangan DC. mengacu pada tabel spesifikasi arus yang dibutuhkan satu module termoelektrik ±6 Amphere dengan suplai tegangan sebesar ±12Vollt DC. Namun dengan penggunaan power supply komputer hal tersebut bisa sedikit diatasi karena arus yang keluar dari power supply komputer ini cukup besar.

b. Design yang praktis dan mudah dalam pengoperasiannya dapat membantu penulis dalam pembuatan alat.

Gambar 2.9 Power supply ATX

Sumber :(www.junaedy-alamdesa.blogspot.com)

Menurut jenisnya, power supply komputer dibagi menjadi 2 (dua) jenis, yaitu power supply AT dan power supply ATX. Dimana power supply AT hanya

25 di gunakan pada awal-awal dibuatnya komputer dan hanya sampai ke komputer yang memiliki prosesor pentium 2, saat ini tidak digunakan lagi power supply AT karena power supply jenis ini tidak lagi mampu memberikan daya listrik yang cukup untuk komputer masa kini, serta sistem pengoperasiannya pun masih manual contohnya harus menekan tombol on atau off untuk mematikan dan menyalakannya, lain halnya dengan power supply berjenis ATX jenis ini merupakan power supply masa kini yang memiliki daya listrik yang tinggi untuk memenuhi standart komputer masa kini. (www.komponenelektronika.com)

Proses atau tahapan pengoprasian power supply komputer jenis ATX yang tergolong mudah namun harus tetap berhati-hati.

- Tahap pertama dengan menemukan konektor besar 24 pin yang dalam aplikasi semestinya digunakan untuk menghubungkan power supply ke motherboard.

- Selanjutnya siapkan potongan kabel pendek untuk mengubungkan kabel HIJAU dengan kabel HITAm, atau port 14 dan 15, seperti pada Gambar 2.15.

- Setelah itu hubungkan kabel power ke arus listrik 220V

Gambar 2.10 Cara pengoprasian power supply Sumber :(www.junaedy-alamdesa.blogspot.com)

Power supply yang baik apabila dilakukan proses pengukuran menggunakan multimeter hasilnya akan ebagai berikut:

26 - Merah =5V DC - Hijau = Power On

- Kuning = 12V DC - Hitam = Ground - Orange = 3,3V DC

- Biru = -12V DC - Putih = -5V DC - Ungu = 5V DC

2.9 Rangkaian listrik

2.9.1 Rangkaian Seri (Tipler, 2001)

Rangkaian seri dapat dilihat seperti Gambar 2.11. Penahan atau resistor yang disambung secara seri ialah jika ujung kaki belakang tahanan R₁ disambungkan pada ujung kaki depan tahanan R₂ dan ujung kaki belakang R₂ disambungkan pada ujung kaki depan tahanan R₃ hingga seterusnya.

Gambar 2.11 Tiga resistor terhubung secara seri di antara titik a dan d

Ketiga rangkaian resistor tersebut dapat diganti dengan satu resistor tanpa mengubah keadaan (baik arus maupun tegangan). Arus yang masuk pada rangkaian seri akan melewati tahanan R1, R2, dan R3, maka rangkaian seri memiliki arus yang sama disetiap masing-masing tahanan.

Sedangkan jumlah seluruh tegangan disetiap masing-masing tahanan sama dengan tegangan sumber. Sesuai dengan persamaan berikut:

V = Vab + Vbc + Vcd

Sedangkan V = I . R, maka:

V = I_ab . R₁ + I_bc . R₂ + I_cd . R₃

27 Arus yang melalui disetiap tahanan adalah sama, I = Iab = Ibc = Icd, maka:

V = I . ( R1 + R2 + R3 ) V = I . RT

Dapat diperoleh:

RT = R1 + R2 + R3

2.9.2 Rangkaian Paralel (Tipler, 2001)

Rangkaian paralel dapat dilihat seperti Gambar 1.3. Tahanan atau resistor yang dihubungkan secara paralel adalah jika semua ujung kaki depan tahanan R1, R2, dan R3 disambungkan atau disimpulkan pada satu titik dan semua ujung kaki belakangnya juga disambungkan atau disimpulkan pada satu titik.

Gambar 2.12 Tiga resistor terhubung secara paralel di antara titik a dan b

Arus yang masuk pada rangkaian tersebut akan terbagi di titik a, sebagian arus melalui R1 dan sebagiannya lagi melalui R2 serta sebagian lagi melalui R3. Besarnya arus yang melalui tiap tahanan akan berbeda sesuai dengan nilai tahanannya. Sedangkan beda potensialnya atau tegangan pada tiap masing-masing tahanan adalah sama dengan tegangan sumber.

Jika arus yang melalui tahanan R₁ dinyatakan dengan I₁, R₂ dinyatakan dengan I2, dan R3 dinyatakan dengan I3, maka:

28 I1 = ^V_R¹

1 , I2 = ^V_R²

2 , I3 = ^V_R³

3

Ketiga arus tersebut berasal dari arus yang masuk pada titik a, sehingga:

I = I1 +I2 + I3

atau, I = ^V1

R1+ ^V_R²

2+ ^V_R³

3

V RT = ^V_R¹

1+ ^V_R²

2+ ^V_R³

3

karena,

V = V1 = V2 = V3

maka,

1 RT = _R¹

1+ _R¹

2+ _R¹

3

Gambar 2.13 Dua resistor terhubung secara paralel di antara titik a dan b

Dapat diperoleh:

1 RT = _R¹

1+ _R¹

2

1

RT = ^R_R^{2 + R1}

1 . R2

RT = _R^{R1 . R2}

1 + R2

29 2.10 Hukum Kirchoff 1 (Tipler, 2001)

Di pertengahan abad 19 Gustav Robert Kirchoff (1824 – 1887) menemukan cara untuk menentukan arus listrik pada rangkaian bercabang yang kemudian di kenal dengan Hukum Kirchoff. Hukum kirchoff 1 berbunyi

“Jumlah kuat arus yang masuk dalam titik percabangan sama dengan jumlah kuat arus yang keluar dari titik percabangan”. Yang kemudian di kenal sebagai hukum Kirchoff I. Secara matematis dinyatakan :

Gambar. 2.14 rumus kirchoff1

Bila digambarkan dalam bentuk rangkaian bercabang maka akan diperoleh sebagai berikut:

Gambar. 2.15 rangkaian bercabang

2.11 Hukum Kirchoff 2

Hukum Kirchoff 2 untuk menentukan kuat arus yang mengalir pada rangkaian bercabang dalam keadaan tertutup (saklar dalam keadaan tertutup).

Perhatikan gambar berikut!

30 Gambar. 2.16 rangkaian kirchoff2

Hukum kirchoff 2 berbunyi: “Dalam rangkaian tertutup,jumlah aljabbar GGL (E) dan jumlah penurunan potensial sama dengan nol”. Maksud dari jumlah penurunan potensial sama dengan nol adalah tidak ada energi listrik yang hilang dalam rangkaian tersebut, atau dalam arti semua energy listrik bisa digunakan atau diserap.

2.12 Bunyi Hukum Ohm

Pada dasarnya, bunyi dari Hukum Ohm adalah :

“Besar arus listrik (I) yang mengalir melalui sebuah penghantar atau Konduktor akan berbanding lurus dengan beda potensial / tegangan (V) yang diterapkan kepadanya dan berbanding terbalik dengan hambatannya (R)”.

Secara Matematis, Hukum Ohm dapat dirumuskan menjadi persamaan seperti dibawah ini :

V = I x R

I = V / R

R = V / I

Dimana :

V = Voltage (Beda Potensial atau Tegangan yang satuan unitnya adalah Volt (V)) I = Current (Arus Listrik yang satuan unitnya adalah Ampere (A))

R = Resistance (Hambatan atau Resistansi yang satuan unitnya adalah Ohm (Ω))

31 2.13 Rumus Daya Listrik (Tipler, 2001)

Dalam rumus perhitungan, Daya listrik biasanya di lambangkan dengan huruf “P” yang merupakan singkatan dari power. Sedangkan Satuan Internasional (SI) Daya listrik adalah Watt yang disingkat dengan W. Watt adalah sama dengan satu joule per detik (Watt = Joule / detik) rumus umum yang digunakan untuk menghitung daya dalam sebuah Rangkaian Listrik adalah sebagai berikut :

P = V x I Atau

P = I² x R P = V² / R

Dimana :

P = Daya Listrik dengan satuan Watt (W) V = Tegangan Listrik dengan satuan Volt (V) I = Arus Listrik dengan satuan Ampere (A) R = Hambatan dengan satuan Ohm (Ω)