RANCANG BANGUN DAN ANALISIS TERMOELEKTRIK PELTIER COOLER UNTUK SISTEM PENDINGIN
SKRIPSI
MAHDIAN NASUTION
080801004
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
RANCANG BANGUN DAN ANALISIS TERMOELEKTRIK PELTIER COOLER UNTUK SISTEM PENDINGIN
SKRIPSI
Diajukan untuk memenuhi dan melengkapi syarat mencapai gelar sarjana sains
MAHDIAN NASUTION
080801004
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
PENGHARGAAN
Alhamdulillahirabbil’alamin,
Segala puji dan syukur bagi Allah Subhanahuwata’ala yang telah melimpahkan rahmat dan hidayah-Nya yang dianugerahkan kepada penulis demi kemudahan serta kelancaran hingga penulis dapat menyelesaikan Skripsi ini sesuai dengan waktu yang telah ditetapkan. Sholawat dan salam semoga senantiasa tercurahkan kepada Rasulullah Sallallahu’alaihiwassalam sang pembawa petunjuk dan selalu menjadi inspirasi dan teladan bagi penulis.
Penulis menyadari bahwa penyusunan Skripsi ini tak lepas dari do’a, perhatian, bimbingan, motivasi dan dukungan berbagai pihak, sehingga dengan keikhlasan dan kerendahan hati pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada Yth.:
1. Bapak Dr. Sutarman, selaku Dekan Fakultas Matematika dan IPA, serta Pembantu Dekan Fakultas Matematika dan IPA Universitas Sumatera Utara.
2. Bapak Dr. Marhaposan Situmorang, selaku Ketua Program Studi Fisika S1 Fakultas Matematika dan IPA Universitas Sumatera Utara sekaligus dosen pembimbing II penulis dalam menyelesaikan skripsi ini.
4. Bapak Drs. Kurnia Brahmana, M.Si. selaku dosen pembimbing I yang telah memberikan bimbingan, masukan, saran bahkan waktu yang senantiasa diberikan kepada penulis sampai pada akhir penyelesaian skripsi ini.
5. Bapak Drs. Achiruddin, M.S, selaku Kepala Laboratorium Fisika Atom yang telah memberikan sumbangsih materi dan ruangan untuk kelancaran penelitian di Laboratorium Fisika Atom Fakultas Matematika dan IPA Universitas Sumatera Utara.
6. Bapak Dr. Pauzi dan Bapak Dr. Kurnia Sembiring serta seluruh Dosen dan Karyawan di Departemen Program Studi Fisika S1, Fakultas Matematika dan IPA Universitas Sumatera Utara.
7. Kedua orang tua penulis Ayahanda Syahnan Nasution dan Ibunda Maryam Lubis serta saudara/i kandung penulis (Bang M. Yusuf, Kak Meliana, Bang Mukhlis, Bang Budi (Kohar), Kak Masnaimah, Kholijah, Sakinah, Anggina dan Afriansyah) atas dukungannya, doa, motivasi dan materi yang diberikan dari awal mulai perkuliahan sampai penulisan skripsi ini. 8. Abanganda Abdullah Amin Harahap selaku Abang Ipar penulis yang telah
banyak memberikan dukungan motivasi serta materi dalam menyelesaikan studi penulis.
Penulis menyadari sepenuhnya bahwa dalam pembuatan skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan, untuk itu penulis mengharapkan kritik dan saran dari pembaca yang bersifat membangun dalam penyempurnaan skripsi ini.
Semoga skripsi ini menjadi ibadah yang baik bagi penulis dan menjadi ilmu yang bermanfaat bagi pembaca.
Amin Yaa Rabbal’alamin
Medan, Desember 2013. Hormat Saya,
ABSTRAK
Telah dibuat dan dianalisis alat pendingin air berkapasitas 5 liter. Dengan memanfaatkan Peltier Cooler merupakan modul yang dapat menyerap panas menjadi dingin dengan menggunakan efek peltier sebagai dasar dari prinsip kerjanya, sensor HSM-20G untuk mendetek perubahan suhu di dalam ruang pendinginan, mikrokontroler untuk pemrosesan data dan pengontrolan juga LCD sebagai penampil data. Penelitian ini difokuskan pada pemanfaatan elemen peltier sebagai pendingin dengn kipas pada sisi pendingin dan sisi buangan panas dari modul termoelektrik peltier cooler dengan melakukan simulasi mendinginkan air yang diletakkan pada sisi ruang pendinginan pada modul termoelektrik peltier cooler. Dengan melakukan variasi volume sampel (tanpa beban, 1 liter, 2 liter, 3 liter, 4 liter dan 5 liter air) dibutuhkan waktu untuk mencapai suhu 9,3 0C (32 menit, 158 menit, 294 menit, 756 menit, 1096 menit dan 1588 menit) dengan gradian kecepatan v penurunan suhu tiap keadaan (2,92 , 1,85 , 1,89 , 1,59 , 1,64 dan 1,90) menit -1.
ABSTRACT
Was created and analyzed the water cooler with a capacity of 5 liters. By utilizing the Peltier Cooler is a module that can absorb heat to cool by using the Peltier effect as the basis of the principle works, HSM-20G sensor to detect temperature changes in the cooling chamber, a microcontroller for processing data and controlling the LCD as well as a data viewer. This study focused on the use of a Peltier element cooling fan on the side with less cooling and waste heat from the thermoelectric peltier cooler module to cool the water to simulate the cooling chamber is placed on the side of the peltier cooler thermoelectric module. By varying the volume of sample (no load, 1 liter, 2 liter, 3 liter, 4 liter and 5 liter of water) it takes time to reach the temperature of 9,3 0C (32 minutes, 158 minutes, 294 minutes, 756 minutes, 1096 minutes and 1588 minutes) with velocity gradian ν temperature drop each state (2,92, 1,85, 1,89, 1,59, 1,64 and 1,90) minute -1
.
2.1.2 Efek Seebeck 9
2.1.3 Efek Peltier 11
2.2 Elemen Termoelektrik Peltier 13 2.3 Prinsip Kerja Termoelektrik 17 2.3.1 Prinsip Kerja Termoelektrik Sebagai Pendingin 17 2.3.2 Parameter Elemen Termoelektrik Peltier Sebagai Pendingin 19 2.3.3 Komponen Dasar Sistem Pendingin Termoelektrik Peltier 20 2.4 Sensor Kelembaban dan Temperatur 22
2.5 Relay 25
BAB III PERANCANGAN SISTEM
3.1 Perancangan Blok Diagram Sistem 27 3.2 Perancangan Rangkaian Tiap Blok 29 3.2.1 Rangkaian LCD (Liquid Crystal Display) 29
3.2.2 Rangkaian Relay 30
3.2.3 Rangkaian dan Karakteristik HSM-20G (Sensor Kelembaban
dan Temperatur) 30
3.2.4 Rangkaian Microcontroler Unit (MCU) 32
3.3 Diagram Alir 33
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Pengujian LCD (Liquid Crystal Display) 35
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan 43
5.2 Saran 44
DAFTAR PUSTAKA 45
LAMPIRAN A : GAMBAR RANGKAIAN ALAT LAMPIRAN B : PROGRAM ALAT
DAFTAR GAMBAR
Halaman Gambar 2.1 Sirkuit termoelektrik yang terbuat dari semikonduktor
A dan B dengan temperetur junction T1 dan T2. Z adalah
koordinat sepanjang konduktor yang digabungkan ujung
a dan b dari voltmeter 10 Gambar 2.2 Ilustrasi sedehana untuk mengamati efek peltier 12 Gambar 2.3 Pergerakan ion-ion pada logam semikonduktor 14
Gambar 2.4 Elemen Peltier 15
Gambar 2.5 Struktur elemen peltier 15 Gambar 2.6 Ilustrasi aliran arus pada elemen peltier 16 Gambar 2.7 Skema aliran peltier 17 Gambar 2.8 Arah aliran elektron pada modul termoelektrik 19 Gambar 2.9 Temperatur modul termoelektrik (TEC) 20 Gambar 2.10 Susunan dasar system pendingin termoelektrik peltier 21 Gambar 2.11 Susunan sistem termoelektirk 22 Gambar 2.12 Sensor Humidity dan Temperatur 23
Gambar 2.13 Bentuk umum relay 25
Gambar 3.1 Desain blok diagram sistem 27
Gambar 3.2 Blok rangkaian LCD 29
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1 Pin sensor HSM-20G 25
Tabel 2.2 Keuntungan dan kerugian dalam pemakaian relay dibandingkan
DAFTAR GRAFIK
