SIMULASI SISTEM KERJA COOLING TOWER BERBASIS MIKROKONTROLER ARDUINO.

(1)

Resa Maulana, 2013

Simulasi sistem kerja cooling tower berbasis mikrokontroler arduino

Universitas pendidikan indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu

LAPORAN TUGAS AKHIR

SIMULASI SISTEM KERJA COOLING TOWER BERBASIS MIKROKONTROLER

ARDUINO

Disusun sebagai salah satu tugas akhir pada semester VI

Disusun oleh : Resa Maulana NIM 1002508

PROGRAM STUDI D3 TEKNIK ELEKTRO

JURUSAN PENDIDIKAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS PENDIDIKAN TEKNOLOGI DAN KEJURUAN

UNIVERSITAS PENDIDIKAN INDONESIA

(2)

Universitas pendidikan indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu 2013

Simulasi Sistem Kerja Cooling Tower

Berbasis Mikrokontroler Arduino

Oleh Resa Maulana

Sebuah tugas akhir yang diajukan untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh gelar Ahli Madya pada prodi D3 Teknik Elektro Fakultas Pendidikan Teknologi dan Kejuruan

Oktober 2013

(3)

(4)

(5)

iii SIMULASI SISTEM KERJA COOLING TOWER BERBASIS MIKROKONTROLER

Oleh

Resa maulana

Abstrak

Tugas Akhir ini berjudul “Simulasi sistem kerja cooling tower berbasis mikrokontroler”. Tujuan Tugas Akhir ini untuk membuat sistem pengontrolan cooling tower dengan menggunakan mikrokontroler sebagai pengendali outputnya dan untuk mengetahui efektivitas sistem pendinginan pada cooling tower yang ada dipembagkit listrik tenaga panas bumi. Tugas Akhir ini menggunakan arduino atmega 2560. Sensor yang digunakan adalah sensor suhu LM35DZ berpungsi sebagai input simulasi cooling tower. Menggunakan rangkaian input dengan transistor sebagai sakelar lalu dari rangkaian input ini diteruskan ke arduino. Terdapat tiga blower dan tiga buah pompa air. Cara kerja simulasi

cooling tower ini pertama-tama sensor membaca suhu yang telah ditentukan yaitu 50o C pada simulasi cooling tower jika suhu kurang dari 50° C maka semua sistem berhenti bekerja menandakan air yang panas sudah menjadi dingin.

(6)

iv SIMULATION OF COOLING TOWER SYSTEM MICROCONTROLLER

by Resa maulana

ABSTRACT

Final project entitled " Simulation -based cooling tower system microcontroller work " . Final goal is to make the cooling tower control system using a microcontroller as the controller output and the effectiveness of the cooling system on the existing cooling tower dipembagkit geothermal power . Final project using arduino atmega 2560 . The sensor used is a function of the temperature sensor input LM35DZ simulated cooling tower . Using the input circuit of the transistor as the switch input circuit is routed to the Arduino . There are three blowers and three water pumps . The workings of the simulated cooling tower sensors read the first predetermined temperature is 50o C in simulated cooling tower if the temperature is less than 50 ° C then the system stops working all indicate that the hot water has to be cold .

(7)

iv

1.1. Latar Belakang ... 1

1.2. Rumusan Masalah ... 2

1.3. Tujuan Penulisan ... 2

1.4. Batasan Masalah ... 2

1.5. Sistematika Penulisan ... 3

BAB II ... 5

2.1. Teori Umum ... 5

2.1.1. Mikrokontroler Arduino ... 5

2.1.2. Catu Daya ... 6

2.1.3. Memory ... 8

2.1.4. Input dan Output ... 8

2.1.5. Perangkat Lunak (Arduino IDE) ... 9

2.2. Bahasa Pemograman Arduino Berbasis Bahasa C ... 14

2.3. Relay ... 20

(8)

v

2.4. Transistor ... 24

2.4.1 Pemberian Tegangan Pada Transistor ... 24

2.4.2. Transistor Sebagai Saklar ... 25

2.5. FAN/ Kipas pendingin ... 28

2.6. Water pump ... 29

2.7. Sensor Suhu LM35 ... 29

BAB III... 32

3.1. Perancangan ... 32

3.1.1. Tujuan Perancangan ... 32

3.2. Deskripsi Simulasi Cooling Tower ... 32

3.2.1 Spesifikasi Simulasi Cooling Tower ... 32

3.2.2. Sistem Kerja Simulasi Cooling Tower Berbasisi Mikrokontroler Arduino ... 33

3.3. Perancangan dan Pembuatan Simulasi Cooling Tower ... 36

3.3.1 Perancangan Model Miniature ... 36

3.3.2. Perancangan Rangkaian Driver Central Lock ... 37

3.3.3. Pengawatan Relay DPDT ( Double Pole Double Throw ) ... 37

3.4. Perancangan dan Pembuatan Program Arduino ... 38

BAB IV ... 42

4.1. Pengujian ... 42

4.1.1. Alat dan Bahan ... 42

4.1.2. Langkah Pengukuran dan Pengujian ... 42

4.2. Pengukuran ... 43

(9)

vi

4.2.2. Pengukuran Tegangan Sumber Listrik ... 44

4.2.3. Pegukuran Suhu ... 45

4.3. Pengujian ... 46

BAB V ... 48

5.1. Kesimpulan ... 48

5.2. Saran ... 49

(10)

1 dikonversi menjadi bentuk energi listrik melalui mekanisme putaran turbin uap yang dikopel dengan generator listrik. Di dalam turbin uap, uap akan mengalami ekspansi setelah melewati sudu-sudu turbin terebut. Ekspansi uap akan menimbulkan implikasi dengan penurunan tekanan sekaligus temperaturnya, sesuai dengan persamaan gas. Umumnya, uap keluar dari turbin dalam fase saturated mixture dan akan diubah menjadi cair oleh kondenser melalui sistem kontak langsung.

Pada Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi, air keluaran dari kondenser berada pada level sekitar 50˚ C. Dengan kondisi yang seperti ini, maka air tersebut tidak dapat serta-merta dimanfaatkan sebagai pendingin bagi komponen yang lain. Oleh karena itu diperlukan sistem pendingin lanjutan guna menjaga efesiensi pembangkitan listrik secara keseluruhan, seperti cooling tower.

(11)

2 sebagai pengolah data input maupun output selain harganya terjangkau arduino mampu mengatur input maupun output sebanyak 54. Manfaat dibuat alat ini agar kita dapat mengetahui sistem kerja cooling tower dan membuat sistem otomatisnya agar lebih mempermudah kendali pada sistem kerja cooling tower. 1.2. Rumusan Masalah

Laporan proyek ini membahas tentang perangkat lunak yang meliputi pemograman mikrokontroller arduino mega, dan prinsip kerja serta cara kerja sistem otomatis pada Cooling Tower berbasis mikrokontroler arduino mega. 1.3. Tujuan Penulisan

Adapun tujuan penulisan laporan proyek ini antara lain:

1. Untuk mengetahui efektivitas sistem pendinginan pada cooling tower 2. Untuk mempermudah setiap orang yang ingin mempelajari sistem

pendinginan pada setiap industri terutama pada pembangkit listrik tenaga panas bumi

3. Penulis ingin memberikan penjelasan dan cara kerja sistem otomatis pada cooling tower berbasis mikrokontroler arduino mega.

1.4. Batasan Masalah

Adapun batasan dari penulisan laporan proyek perancangan sistem otomatis pada Cooling Tower berbasis mikrokontroler arduino mega antara lain sebagai berikut:

1. Pembahasan hanya meliputi mikrokontroler arduino mega.

(12)

3 3. Pembahasan hanya meliputi penjelasan dan cara kerja sistem otomatis

pada cooling tower berbasis mikrokontroler arduino mega

1.5. Sistematika Penulisan

Adapun sistematika penulisan laporan ini untuk mempermudah dalam pembahasan dan pemahaman tentang bagaimana perancangan dan prinsip kerja cooling tower otomatis berbasis mikrokontroler arduino mega ini bekerja. Dalam hal ini penulis membagi sistematika penulisan antara lain sebagai berikut:

BAB I : PENDAHULUAN

Dalam bab ini menjelaskan tentang latar belakang, rumusan masalah, tujuan penulisan, batasan masalah, serta sistematika penulisan laporan.

BAB II : LANDASAN TEORI

(13)

4

BAB III : RANCANGAN SISTEM

Dalam bab ini menjelaskan tentang pembahasan perancangan alat, serta blok dari rangkaian, skematik dari masing-masing rangkaian serta diagram alir dari program yang dibuat didalam mikrokontroler arduino mega tersebut.

BAB IV : PENGUJIAN RANGKAIAN

Pada bab ini dijelaskan tentang pengujian setiap rangkaian dan hasil pengujian dari rangkaian serta program yang dibuat didalam mikrokontroler arduino mega.

BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN

(14)

32

BAB III

PERANCANGAN ALAT

3.1. Perancangan

Dalam pembuatan suatu alat perlu adanya suatu perancangan sebagai suatu acuan untuk mengurangi kesalahan yang dapat terjadi pada saat proses pembuatan alat dan menentukan bahan-bahan yang diperlukan.

3.1.1. Tujuan Perancangan

Tujuan dari perancangan alat ini adalah untuk membuat simulasi sistem kerja cooling tower berbasis mikrokontroler sebagai pengendalinya dan agar setiap orang yang tertarik untuk mempelajarinya tau bagaimana proses pendinginan yang terjadi diPLTU dan adapun tujuan lain diantaranya:

1. Untuk mengetahui efektivitas sistem pendinginan pada cooling tower. 2. Untuk mempermudah setiap orang yang ingin mempelajari sistem

pendinginan pada setiap industri terutama pada pembangkit listrik tenaga panas bumi.

3.2. Deskripsi Simulasi Cooling Tower

3.2.1 Spesifikasi Simulasi Cooling Tower

Spesifikasi menjadi batasan dan acuan dalam perancangan

(15)

33 2. Terdapat tiga buah pompa sebagai media untuk menyalurkan air. 3. Terdapat 3 buah sekat sebagai kolam penampung air dan untuk

acuan proses pada cooling tower.

4. Terdapat 3 buah fan 12v dc sebagai alat untuk mengkonveksi paksa udara yang ada diluar

5. Proses penggontrolan fan dilakukan oleh mikrokontroler arduino. 6. Rangka atau bahan yang digunakan terbuat dari akrilik

3.2.2. Sistem Kerja Simulasi Cooling Tower Berbasisi Mikrokontroler

Arduino

(16)

(17)

35 T

Y

Gambar 3.1 Flowchart sistem simulasi cooling tower

Blower dan Pompa

berjalan

Inisialisasi suhu

LM35

Suhu >

50°

Start

(18)

36

Gambar 3.2 Blok diagram simulasi cooling tower

3.3. Perancangan dan Pembuatan Simulasi Cooling Tower

3.3.1 Perancangan Model Miniature

Bahan yang digunakan adalah akrilik 3mm dengan ukuran panajng x lebar x tinggi = 73cm x 25cm x 25cm seperti pada gambar dibawah ini.

Gambar 3.3 miniatur cooling tower

Suhu Air

Mikrokontrroler Arduino Mega 2560

Blower dan Pompa bekerja

(19)

37 3.3.2. Perancangan Rangkaian Driver Central Lock

Komponen aktif pada rangkaian ini adalah ic optocoupler 4N35 dan dua buah transistor. Input dari mikrokontroler sebesar 5 V mengalir menuju kaki 1 optocoupler , LED infra merah menyala cahaya LED infra merah di terima oleh kaki basis fototransistor, sehingga fototransistor akan mengalirkan arus sebesar 5 Volt dari sumber menuju kaki kolektro menuju kaki emiter dan mengirimkan sinyal 5 Volt ke kaki basis transistor BC 547. Transistor ini berfungsi sebagai saklar elektronik yang akan mengalirkan arus jika terdapat arus bias pada kaki basisnya. Dari transistor BC 547 menuju transistor TIP31C untuk mengaktifkan relay 12 Volt jenis DPDT (Double Pole Double Throw).

Gambar 3.4 Skema Rangkaian Driver Central Lock

3.3.3. Pengawatan Relay DPDT ( Double Pole Double Throw )

(20)

38 awalnya kaki common (9, 12 ) terhubung dengan kaki NC (1,4 ) akan tertarik dan terhubung dengan kaki NO (5,8) . Sumber +12 Volt mengalir melalui relay 1 sedangkan relay 2 tidak dalam keadaan aktif sehingga tetap mendapat ground. Sumber +12 Volt mengalir melalui relay 1 - motor - relay 2 - ground. Sebaliknya jika relay 2 yang diberi input sehingga rangkaian dua buah relay dapat membalik polaritas supply untuk centrallock.

Gambar 3.5 Skema Pengawatan Dua Buah Relay

3.4. Perancangan dan Pembuatan Program Arduino

#define pinDataLM35 A3 float tempC;

int tempPin = A3;// sensor dihubungkan pada pin analog 3 int potPin1 = 0;// potensio dihubungkan pada pin 0

int potPin2 = 1;// potensio dihubungkan pada pin 1 int potPin3 = 2;// potensio dihubungkan pada pin 3

int transistorPin1 = 8; // blower 1 dihubungkan pin 8 PWM Relay 1

(21)

39 int transistorPin2 = 9; // blower 2 dihubungkan pin 9 PWM

int transistorPin3 = 10; // blower 3 dihubungkan pin 10 PWM int potValue1 = 0;// nilai dari potensiometer

int potValue2 = 1;// nilai dari potensiometer int potValue3 = 2;// nilai dari potensiometer int pompa1 = 11;// pengenalan pin untuk pompa 1 int pompa2 = 12;// pengenalan pin untuk pompa 2 int pompa3 = 13;// pengenalan pin untuk pompa 3

void setup() { Serial.begin(9600);

// set the transistor pin as output: pinMode(transistorPin1, OUTPUT);

Serial.print("Suhu Sementara = "); Serial.print(tempC);

(22)

40 // read the potentiometer, convert it to 0 - 255:

potValue1 = analogRead(potPin1) / 4; potValue2 = analogRead(potPin2) / 4; potValue3 = analogRead(potPin3) / 4; // use that to control the transistor: analogWrite(transistorPin1, potValue1); analogWrite(transistorPin2, potValue2); analogWrite(transistorPin3, potValue3);

if((potValue1 = 0) && (potValue2 = 0)){ digitalWrite(transistorPin1, LOW); digitalWrite(transistorPin2, LOW); digitalWrite(transistorPin3, LOW); }

else{

digitalWrite(transistorPin1, HIGH); digitalWrite(transistorPin2, HIGH); digitalWrite(transistorPin3, HIGH); }

tempC = analogRead(A3);

(23)

41 if (tempC > 50){

digitalWrite(11, HIGH); digitalWrite(12, HIGH); digitalWrite(13, HIGH);

digitalWrite(transistorPin1, HIGH); digitalWrite(transistorPin2, HIGH); digitalWrite(transistorPin3, HIGH); }

else{

digitalWrite(11, LOW); digitalWrite(12, LOW); digitalWrite(13, LOW);

digitalWrite(transistorPin1, LOW); digitalWrite(transistorPin2, LOW); digitalWrite(transistorPin3, LOW); }

(24)

Universitas pendidikan indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu 48

BAB V

PENUTUP

5.1. Kesimpulan

1. Dalam sistem kerja cooling tower lokasi penempatan cooling tower sangat berpengaruh pada efektifitas sistem kerja cooling tower. Semakin tinggi penempatanya semakin baik pula sistem pendinginan pada cooling tower karena udara disekitar sangat diperlukan untuk sistem pendinginan pada cooling tower ini.

2. Pada simulasi cooling tower ini dapat mendinginkan air dengan suhu 59o C menjadi 48,7o C dalam waktu 10 menit dengan penempatan alat diluar ruangan.

3. Fan sebagai alat untuk konveksi paksa udara sekitar agar dapat dihubungkan langsung dengan air sehingga terjadi perpindahan kalor. Perpindahan kalor yang terjadi pada cooling tower berlangsung dari air ke udara tak jenuh. Ada dua penyebab terjadinya perpindahan kalor yaitu perbedaan suhu dan perbedaan tekanan parsial antara air dan udara. Suhu pengembunan yang rendah pada cooling tower membuat sistem ini lebih hemat energi jika digunakan untuk system refrigerasi pada skala besar. 4. Arduino sebagai alat yang berfungsi sebagai pemproses data input dan

(25)

Universitas pendidikan indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu 49 5.2. Saran

Adapun masukan atau saran agar alat ini bekerja dengan baik, diantaranya: 1. Agar dapat menghasilkan sistem pendinginnan yang baik sebaiknya kipas

yang digunakan memililiki ukuran yang lebih besar.

2. Rangakain input sebaiknya menggunakan optocopler untuk menghindari jika ada konslet tidak akan memperngaruhi papan arduino.

3. Untuk pengembangan lebih lanjut fan dengan baling-baling yang dapat diatur tidak secara otomatis dapat digunakan diatas range yang cukup luas sebab fan dapat disesuaikan untuk mengirim aliran udara yang dikehendaki pada pemakaian tenaga terendah. Baling-baling yang dapat diatur secara otomatis dapat beragam aliran udaranya dalam rangka merespon perubahan kondisi beban.

(26)

50

DAFTAR PUSTAKA

Bodvarsson G.S. and whitherspoon P.A (1989): Geotermal Reservoir Church, Austin H., 1993, Pompa dan Blower Sentrifugal, Erlangga, Jakarta. Engineering, Geotherm. Sci & Tech., Volume 2(1) pp. 1-68.

Fanelli M (1990) : Small Geotermal Resources, A guide to Development and Utilization,UNITAR & UNDP Develovment and Utilisation, 262 pp.

http://elektronika.wapdale.com/elektronika/data/ic/4N35

Sains, I. (2011). Sensor Suhu dengan Arduino. [Online]. Tersedia: http://www.geraicerdas.com/viewpost/66.html [6 Mei 2013]

Team, Arduino. Arduino Mega 2560. [Online]. Tersedia: http://arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardMega2560 [23 Juni 2013]

Team, Arduino. Sweep. [Online]. Tersedia: