BAB II PENDEKATAN PEMECAHAN MASALAH Pembatas

BAB II
PENDEKATAN PEMECAHAN MASALAH
Pembatas temperatur opersasi AC adalah sebuah alat yang digunakan untuk
membatasi temperatur ruangan secara otomatis. Sistem alat ini pada dasarnya
terdapat rangkaian-rangkaian yang mendukung kinerja alat ini, yaitu rangkaian
catu daya, rangkaian sensor suhu LM35 , rangkaian microcontroller ATmega 8,
rangkaian display dan rangkaian driver kompresor AC. Rangkaian-rangkaian
tersebut sebagian besar komponen-komponen elektronika digital. Oleh karena itu
dibutuhkan beberapa teori yang dapat digunakan untuk memecahkan masalah,
agar rangkaian yang dibuat dapat bekerja dengan maksimal.
A. Rangkaian Catu Daya
Catu daya tetap adalah rangkaian catu daya yang menghasilkan tegangan
keluaran yang tetap dan stabil. Untuk mendapatkan catu daya tetap dapat
menggunakan baterai kering atau rangkaian penyearah yang dilengkapi
dengan stabilisator. Catu daya pada rangkaian ini berfungsi untuk mengubah
tegangan AC 220 V menjadi tegangan DC 5 V dan DC 12 V. Catu daya
tersusun dari transformator step down, dioda penyearah, kapasitor elektrolit,
resistor, led dan IC regulator LM 7805 dan LM 7812. Gambar rangkaian catu
daya dapat dilihat sebagai berikut :
Gambar 2.1. Rangkaian Catu Daya
Catu daya atau sering disebut dengan power supply adalah rangkaian
yang merubah tegangan AC menjadi tegangan DC teregulasi. Catu Daya
dilihat dari rangkaiannya terdiri dari bermacam-macam jenis, akan tetapi
dilihat dari tegangan keluarannya terdiri dari 2 jenis, yaitu catu daya tetap dan
catu daya variable. (http://www.elektroindonesia.com)
Berdasarkan uraian dan gambar diatas komponen-komponen elektronik
yang mendukung rangkaian catu daya sebagai berikut :
1. Transformator
Transformator atau biasa dikenal dengan trafo berasal dari kata
transformatie yang berarti perubahan. Transformator adalah suatu alat listrik
yang dapat memindahkan dan mengubah energi listrik dari satu rangkaian
listrik
ke
rangkaian
listrik
lainnya
secara
induksi
elektromagnet.
Transformator juga dapat digunakan untuk menaikkan dan menurunkan
tegangan AC. Transformator mempunyai dua buah belitan yaitu lilitan primer
dan sekunder yang dililitkan pada sebuah inti yang saling terisolasi antara
satu dengan yang lain. Trafo satu fasa sama seperti trafo pada umumnya
hanya penggunaannya untuk kapasitas kecil.
Gambar 2.2. Tranformator dan Simbol Transformator
(http://pri82yogya.blogspot.com/2010/12/gaya-gerak-listrik-induksi-gglmedan.html#axzz1wHnwaJKx)
a. Prinsip Kerja Transformator Satu Fasa
Apabila
kumparan primer dihubungkan dengan tegangan
(sumber), maka akan mengalir arus bolak balik I1 pada kumparan
tersebut. Oleh karena kumparan mempunyai inti, arus I1 menimbulkan
fluks magnet yang juga berubah–ubah pada intinya. Akibat adanya
fluks magnet yang berubah–ubah, maka pada kumparan primer akan
timbul GGL induksi ep. Besarnya GGL pada kumparan primer adalah :
………………………………… (1)
Keterangan :
ep = gaya gerak listrik sisi primer (Volt)
Np = jumlah lilitan sisi primer (turn)
= perubahan fluks magnet (weber/sec)
Fluk magnet yang menginduksi GGL induksi ep juga dialami oleh
kumparan sekunder karena merupakan fluk bersama. Dengan demikian
fluk tersebut mengiduksi GGL induksi ep pada kumparan sekunder
adalah sebagai berikut :
………………………………… (2)
Keterangan :
es = gaya gerak listrik sisi sekunder (Volt)
Ns = jumlah lilitan sisi sekunder (turn)
= perubahan fluks magnet (weber/sec)
Dari persamaan (1) dan (2) didapatkan perbandingan lilitan (α)
berdasarkan GGL induksi yaitu :
…………………………………… (3)
Karena daya pada primer sama dengan daya sekunder, maka dibuat :
Pin = Pout
V1 I1 = V2 I2 ………………………………..….. (4)
Dari persamaan (3) dan (4) dapat diperoleh :
…...…………………..….……….. (5)
Keterangan :
Pin = daya primer (VA)
Pout = daya sekunder (VA)
V1 = tegangan sisi primer (volt)
V2 = tegangan sisi sekunder (volt)
N1 = jumlah lilitan sisi primer
N2 = jumlah lilitan sisi sekunder
I1
= arus sisi primer (ampere)
I2
= arus sisi sekunder (ampere)
b. Konstruksi Transformator
Konstruksi trafo secara umum terdiri dari:
1) Inti yang terbuat dari lembaran-lembaran plat besi lunak atau baja
silicon yang diklem jadi satu.
2) Belitan dibuat dari tembaga yang cara membelitkan pada inti dapat
konsentris maupun spiral.
3) Sistem pendingan pada trafo-trafo dengan daya yang cukup besar.
Jenis trafo berdasarkan letak kumparan :
1) Core type (jenis inti) yakni kumparan mengelilingi inti.
2) Shell type (jenis cangkang) yakni inti mengelilingi belitan.
Gambar 2.3. Trafo jenis inti dan trafo jenis cangkang
(http://pri82yogya.blogspot.com/2010/12/gaya-gerak-listrik-induksi-gglmedan.html#axzz1wHnwaJKx)
c. Efisiensi
Efisiensi transformator (η) adalah perbandingan antara daya
keluar (P out) dengan daya masuk (P in). untuk trafo ideal efisiensinya
adalah satu.
……………….……………(6)
2. IC Regulator Tegangan 78xx
IC regulator tegangan adalah suatu komponen elektronik yang bisa
mengubah tegangan input menjadi nilai yang tertera setelah angka 78 (mis
: 7805 berarti memiliki output +5V). Regulator jenis 78xx ada 9 macam
yaitu: 7805, 7806, 7808,7809, 7810, 7812, 7815,7818 dan 7824. Regulator
78xx memiliki konfigurasi kaki (pin) sebagai berikut:
Gambar 2.4. Bentuk Fisik IC LM 7805
(http://id.wikipedia.orgwiki78xx)
Regulator 79xx hampir sama dengan regulator 78xx hanya saja
tegangan yang diubah adalah tegangan negatif
Gambar 2.5. Penyambungan IC LM 7805
(http://id.wikipedia.orgwiki78xx)
IC regulator ini mempunyai kekurangan dan kelebihan. Diantaranya
sebagai berikut:
a. Kelebihan
1) Seri
78xx
tidak
memerlukan
komponen
tambahan untuk
meregulasi tegangan, sehingga mudah digunakan, ekonomis dan
hemat ruang. Regulator tegangan lain mungkin memerlukan
komponen tambahan untuk membantu peregulasian tegangan,
bahkan untuk regulator bersakelar, selain membutuhkan banyak
komponen, juga membutuhkan perencanaan yang rumit.
2) Seri 78xx memiliki rangkaian pengaman terhadap pembebanan
lebih, panas tinggi dan hubung singkat, membuatnya hampir tak
dapat dirusak. Kemampuan pembatasan arus peranti 78xx tidak
hanya melindunginya sendiri, tetapi juga melindungi rangkaian
yang ditopangnya.
b. Kekurangan
1) Tegangan masukan harus lebih tinggi dari tegangan keluaran
(biasanya 2-3 volt), ini membuatnya tidak tepat digunakan untuk
penggunaan tegangan rendah, misalnya regulasi 5 volt dari sumber
baterai 6 volt tidak akan bekerja dengan 7805.
2) Sebagaimana regulator linier lainnya, arus masukan sama dengan
arus keluaran, karena tegangan masukan lebih tinggi daripada
tegangan keluaran, berarti ada daya yang diboroskan sebagai
bahang. (http://id.wikipedia.orgwiki78xx)
Rangkaian catu daya pada sistem ini disetting dengan dua tegangan
keluaran yaitu DC 5 V dan DC 12 V. Tegangan DC 5 V difungsikan untuk
mensuplai rangkaian microcontroller ATmega 8, rangkaian display dan
rangkaian sensor suhu LM35, sedangkan tegangan DC 12 V difungsikan
untuk mensuplai rangkaian driver kompresor AC. IC regulator yang
digunakan untuk mendukung rangkaian catu daya ini adalah LM 7805 dan
LM 7812.
3. Dioda
Dioda merupakan jenis komponen pasif, yang memiliki dua kaki atau
kutub yaitu kaki anoda dan kaki katoda. Dioda terbuat dari bahan semi
konduktor tipe P dan semi konduktor tipe N yang disambungkan. Semi
konduktor tipe P berfungsi sebagai anoda dan semi konduktor tipe N
berfungsi sebagai katoda. Pada daerah sambungan, dua jenis semi
konduktor yang berlawanan ini akan muncul daerah deplesi yang akan
membentuk gaya barier.
Gaya barier dapat ditembus dengan tegangan + sebesar 0.7 volt yang
dinamakan sebagai break down voltage, yaitu tegangan minimum dimana
dioda akan bersifat sebagai konduktor atau penghantar arus listrik. Dioda
bersifat menghantarkan arus listrik hanya pada satu arah saja, yaitu jika
kutub anoda kita hubungkan pada tegangan (+) dan kutub katoda kita
hubungkan dengan tegangan (-) maka akan mengalir arus listrik dari anoda
ke katoda. Jika polaritasnya kita balik (bias mundur) maka arus yang
mengalir hampir nol atau dioda akan bersifat sebagai isulator.
Gambar 2.6. Simbol Umum Dioda
(Sumber : http://elektro.itenas.ac.id)
Dioda bagi rangkaian catu daya adalah komponen yang penting
karena berfungsi untuk menyearahkan tegangan yang keluar dari
transformator. Lebih jelasnya dapat dilihat gambar 2.7, yaitu tentang dioda
sebagai penyearah sebagai berikut :
Gambar 2.7. Dioda Sebagai Penyearah
4. Filter Kapasitor
Kapasitor adalah suatu komponen elektronika yang dapat menyimpan
muatan listrik dan sebagai filter untuk arus listrik AC. Dimana bentuk dan
nilai dari kapasitor ini bermacam–macam tergantung dari nilai yang
dikandung dalam suatu kapasitor. Berdasarkan kemampuan untuk
menyimpan muatan listrik kapasitor disebut dengan kapasitansi atau
kapasitas. Dalam bidang elektronika komponen kapasitor adakalanya
disebut kondensator. Nilai kapasitas listrik yang tersimpan dalam kapasitor
dinyatakan dalam satuan Farad.
Gambar 2.8. Struktur Kapasitor
Struktur sebuah kapasitor terbuat dari dua buah plat metal yang
dipisahkan oleh suatu bahan dielektrik. Bahannya dielektrik adalah isolator
yang diselipkan diantara keping kapasitor. Bahan-bahan dielektrik yang
umum digunakan misalnya udara vakum, keramik, gelas dan lain-lain.
Kapasitor dalam lambang rangkaian :
Gambar 2.9. Simbol-simbol Kapasitor
Macam-macam Kapasitor
a. Kapasitor Elektrolit
Elektrolit atau electrolytic sering disebut electrolit condenser
(elco) adalah kapasitor yang biasanya berbentuk tabung, mempunyai
dua kutub kaki berpolaritas positif (kaki yang panjang) dan negatif
(kaki yang pendek). Terdiri atas dua lembar kertas alumunium sebagai
konduktor dan alumunium oksida sebagai dielektrik.
Gambar 2.10. Simbol Kapasitor Elektrolit
(http://library.gunadarma.ac.id/repository/files/17201/10405795/bab-ii.pdf)
Gambar 2.11. Bentuk Fisik Kapasitor Elektrolit
(Sumber : //www.infoservicetv.com)
b. Kapasitor Tetap
Kapasitor tetap terdiri dari tiga macam bentuk:
1) Kapasitor keramik (Ceramic Capacitor): Bentuknya ada yang
bulat tipis, ada yang persegi empat berwarna merah, hijau,
coklat dan lain-lain. Merupakan kapasitor non-polar.
2) Kapasitor polyester : Bentuknya persegi empat seperti permen.
Biasanya
mempunyai
warna
merah,
hijau,
coklat
dan
sebagainya.
3) Kapasitor kertas: Tersusun atas dua lembar kertas timah (perak)
panjang sebagai konduktor yang digulung padasebuah silinder
yang diantaranya disisipi kertas tipisbsebagai dielektrik.
kapasitor kertas ini sering disebut juga kapasitor padder.
Gambar 2.12 .Simbol Kapasitor Non Polar
(http://library.gunadarma.ac.id/repository/files/17201/10405795/bab-ii.pdf)
c. Kapasitor Variabel
Kapasitor variabel dan trimmer adalah jenis kapasitor yang
kapasitasnya bisa diubah-ubah. Kapasitor ini dapat berubah
kapasitasnya karena secara fisik mempunyai poros yang dapat
diputar dengan menggunakan obeng. Pada umumnya kapasitor
variable hampir sama dengan resistor variable yaitu bertujuan agar
kita dapat menentukan nilai kapasitor yang kita gunakan sesuai
dengan keinginan kita.
Gambar 2.13. Simbol Varco
Kapasitansi diukur dalam farad, yang mana diambil dari nama
Michael Faraday (1791-1867) 1 coulomb sama dengan muatan
6.25 x 10 18 elktron. 1 Farad adalah kwantitas terbesar dari
kapasitansi. Persamaan matematika kapasitansi dapat ditulis:
C = Q/V……………………(8)
Dimana :
Q = muatan elektron dalam C (coulombs)
C = nilai kapasitansi dalam F (farads)
V = besar tegangan dalam V (volt)
Oleh karena itu, muatan elektrik yang disimpan dapat dihitung
menggunakan rumus:
Q = CV……………………(9)
Perbedaan tegangan atau potensial dari kapasitor dapat dihitung
menggunakan rumus :
V= Q/C……………………(10)
Karena kapasitor digunakan sebagai penyimpan muatan listrik
maka waktu pengisian dari kapasitor (charge) dan pengosongan
(discharge) sangat penting dalam sebuah analisa. Persamaan umum
dari pengisian dan pengosongan kapasitor adalah :
Vc(t) = Vc(0) + [Vc(~) – Vc(0)] [1 – e –t/τc] …………………(11)
τ=RxC
τ = konstanta waktu
Dari teori dasar diatas untuk mendukung rangkaian catu daya agar
bekerja secara maksimal, maka kapasitor yang dipakai adalah jenis
kapasitor elektrolit (elko). Kapasitor elektolit ini berfungsi sebagai filter
atau perata arus yang bergelombang, karena arus yang tidak rata dapat
mengakibatkan terganggunya sistem. Untuk mendapatkan penyearahan
yang lebih halus, digunakan kapasitor yang sifatnya menimbun muatan
sementara. Muatan tertimbun ini akan berangsur-angsur dikeluarkan lagi
jika potensial diluar lebih rendah.
Skema rangkaian kapasitor sebagi filter dapat dilihat seperti gambar
dibawah ini :
Gambar 2.14. Kapasitor Sebagai Filter
5. Resistor
Resistor atau tahanan adalah komponen elektronika yang berfungsi
untuk mengatur kuat arus yang mengalir. Dalam rangkaian catu daya
resistor difungsikan untuk menahan arus yang mengalir karena resistor
bersifat sebagai tahanan. Lambang untuk resistor dengan huruf R. Macammacamnya antara lain :
a. Resistor Tetap (fixed resistor)
Resistor tetap (fixed resistor) adalah hambatan yang nilai
hambatannya tetap. Ukuran hambatan resistor ada dua yaitu ukuran
besar ditandai dengan penulisan nilai langsung dibodi resistor,
sedangkan ukuran hambatan kecil ditandai dengan gelang-gelang
warna pada bodinya. Untuk mengetahui nilai tahanannya, pada bodi
resistor diberi cincin-cincin berwarna yang menyatakan nilai tahanan
resistor.
Gambar 2.15. Simbol Resistor dan Fisik Resistor
(Sumber : komponen2007.wordpress.com)
Tabel 2.1. Kode Warna Resistor
(sumber : http://komponen2007.wordpress.com/)
b. Resistor Tidak Tetap (Variable Resistor)
Resistor tidak tetap atau variabel resistor adalah resistor yang
nilainya dapat dirubah dengan cara menggeser atau memutar tuas yang
terpasang pada komponen.
c. Resistor NTC dan PTC.
NTC (Negatife Temperature Coefficient), yaitu resistor yang
nilainya akan bertambah kecil bila terkena suhu panas. Sedangkan
PTC (Positife Temperature Coefficient), yaitu resistor yang nilainya
akan bertambah besar bila terkena suhu panas.
d. Resistor LDR
LDR (Light Dependent Resistor) yaitu jenis resistor yang berubah
hambatannya karena pengaruh cahaya. Bila terkena cahaya gelap nilai
tahanannya semakin besar, sedangkan bila terkena cahaya terang
nilainya menjadi semakin kecil.
e. Potensiometer
Resistor yang nilai resistansinya dapat diubah-ubah dengan memutar
poros yang telah tersedia. Potensiometer pada dasarnya sama dengan
trimpot secara fungsional.
Gambar 2.16. Simbol Potensiometer dan Potensiometer
(Sumber : komponen2007.wordpress.com)
f. Trimpot
Resistor yang nilai resistansinya dapat diubah-ubah dengan cara
memutar porosnya dengan menggunakan obeng. Untuk mengetahui
nilai hambatan dari suatu trimpot dapat dilihat dari angka yang
tercantum pada badan trimpot tersebut. Simbol dan Komponen
Trimpot :
Gambar 2.17. Trimpot dan Simbol Trimpot
(Sumber : komponen2007.wordpress.com)
6. Led
Menurut (Albert P. Malvino,1985: 95) LED adalah singkatan dari
Light Emiting Dioda, merupakan komponen yang dapat mengeluarkan
emisi cahaya apabila diberi sumber tegangan. Led ini terbuat dari berbagai
material semikonduktor campuran seperti misalnya gallium arsenida
fosfida (GaAsP), gallium fosfida (GaP) dan gallium alumunium arsenida
(GaAsP), campuran inilah yang memberi warna berbeda dari LED. LED
ini dalam rangkaian catu daya difungsikan sebagai lampu indikator
tegangan keluaran.
Gambar 2.18. Bentuk Fisik LED dan Simbolnya
( http://doktertech.blogspot.com/2010/12/dioda.html )
B. Rangkaian Sensor Suhu LM35
Gambar 2.19. Rangkaian Sensor Suhu LM35
1. Sensor LM35
LM35 adalah komponen elektronika yang memiliki fungsi untuk
mengubah besaran suhu menjadi besaran listrik dalam bentuk tegangan.
Sensor suhu LM35 yang dipakai dalam penelitian ini berupa komponen
elektronika yang diproduksi oleh National Semiconductor. Sensor LM35
memiliki
keakuratan
tinggi
dan
kemudahan
perancangan
jika
dibandingkan dengan sensor suhu yang lain, LM35 juga mempunyai
keluaran impedansi yang rendah dan linieritas yang tinggi sehingga dapat
dengan mudah dihubungkan dengan rangkaian kendali khusus serta tidak
memerlukan penyetelan lanjutan.
Meskipun tegangan sensor ini dapat mencapai 30 volt akan tetapi yang
diberikan ke sensor adalah sebesar 5 volt, sehingga dapat digunakan
dengan catu daya tunggal dengan ketentuan bahwa LM35 hanya
membutuhkan arus sebesar 60 µA hal ini berarti LM35 mempunyai
kemampuan menghasilkan panas (self-heating) dari sensor yang dapat
menyebabkan kesalahan pembacaan yang rendah yaitu kurang dari 0,5 ºC
pada suhu 25 ºC .
Gambar 2.20. Bentuk Fisik LM 35 dan Konfigurasi Pin
(sumber : http://www.finger.de-web.cc/poel/lm35.pdf)
Gambar diatas menunjukkan bentuk dari LM35 tampak depan dan
tampak bawah. 3 pin LM35 menujukkan fungsi masing-masing pin
diantaranya, pin 1 berfungsi sebagai sumber tegangan kerja dari LM35,
pin 2 atau tengah digunakan sebagai tegangan keluaran atau V out dengan
jangkauan kerja dari 0 Volt sampai dengan 1,5 Volt dengan tegangan
operasi sensor LM35 yang dapat digunakan antar 4 Volt sampai 30 Volt.
Keluaran sensor ini akan naik sebesar 10 mV setiap derajad celcius
sehingga diperoleh persamaan sebagai berikut :
VLM35 = Suhu x 10 mV……………………(12)
(sumber : http//:www.shatomedia-online/lm35.html)
2. IC LM 358
Penguat operasional atau op-amp adalah rangkaian elektronik yang
dirancang dan dikemas secara khusus sehingga dengan menambahkan
komponen luar sedikit saja dapat dipakai untuk berbagai keperluan. Dalam
penulisan ini op-amp digunakan sebagai penguat tegangan dari sensor.
Pada dasarnya ada dua macam penguatan yaitu inverting dan non-inverting
dengan konfigurasi seperti pada gambar 2.21.
Gambar 2.21. Rangkaian penguat (a) inverting (b) non-inverting
(http://elib.unikom.ac.id/files/disk1/126/jbptunikompp-gdl-s1-2007-yusliharya6251-bab-ii.pdf)
Perasamaan pada gambar 2.21. adalah sebagai berikut :
Inverting
………………………………………..………………….(13)
Non-inverting
(
)
…………………….(14)
Pada rangkaian yang dibuat penulis menggunakan IC LM358 sebagai
penguat masukan dari sensor. Fungsi rangkaian penguat adalah untuk
memperbesar masukan dari sensor kerangkaian ADC.
Gambar 2.22. Konfigurasi Pin LM 358
(http://elib.unikom.ac.id/files/disk1/126/jbptunikompp-gdl-s1-2007yusliharya-6251-bab-ii.pdf)
Penguat LM358 mempunyai 2 rangkaian penguatan (gambar 2.23.).
Amplifier ini mempunyai beberapa keuntungan diatas tipe amplifier
standar dalam mode single supply diantaranya adalah : (1) Dapat
beroperasi pada tegangan 3V sampai 32V; (2) Mode masukan daya
(supply) ini termasuk negative supply, dengan demikian menghilangkan
eksternal bias dari komponen pada banyak aplikasi; (3) Cakupan voltase
keluaran juga
meliputi
voltase
negatif;
(4)
IC
LM358
dalam
pengoperasiannya dapat dilakukan secara single supply atau split supply
(gambar 2.23).
Gambar 2.23. Konfigurasi Power supply
(http://elib.unikom.ac.id/files/disk1/126/jbptunikompp-gdl-s1-2007-yusliharya
6251-bab-ii.pdf)
C. Rangkaian Microcontroller ATmega 8
Gambar 2.24. Rangkaian Sistem Minimum ATmega 8
1. Microcontroller
Microcontroller adalah sebuah chip yang berfungsi sebagai
pengontrol atau pengendali rangkaian elektronik dan umumnya dapat
menyimpan program di dalamnya (Widodo, “Interfacing Komputer dan
Microcontroller”, 2000 : 133).
Jika mikroprosesor dikombinasikan dengan I/O dan memori (baik
berupa RAM atau ROM) akan menghasilkan sebuah microkomputer. Pada
kenyataannya mengkombinasikan CPU dengan memori dan I/O dapat
dilakukan dalam level chip, yang akan menghasilkan SCM (Single Chip
Microcomputer), SCM ini untuk selanjutnya sering disebut dengan
microcontroller.
Microcontroller
ini
dapat
digunakan
untuk
mengendalikan suatu alat.
Dapat
dikatakan,
microcontroller
merupakan komputer mini.
Microcontroller terdiri atas CPU yang disertai dengan memori serta sarana
I/O. Microcontroller hampir menyerupai fungsi komputer. Sistem
microcontroller sendiri dalam aplikasinya tidak dapat berdiri sendiri tapi
juga terhubung ke antarmuka - antarmuka lain seperti keypad, LCD dan
lain - lain.
Microcontroller mempunyai perbedaan yang cukup penting dengan
mikroprosesor dan microcomputer. Suatu mikroprosesor merupakan
bagian dari CPU (Central Prosessing Unit) tanpa memori dan I/O
pendukung dari sebuah komputer, sedangkan microcontroller umumnya
terdiri atas CPU, memori, I/O tertentu dan unit - unit pendukung lainnya.
Perbedaan
yang
sangat
mencolok
antara
mikrokontroller
dan
mikroprosesor serta microcomputer yaitu pada aplikasinya karena
microcontroller hanya dapat digunakan pada aplikasi tertentu saja (hanya
satu program saja yang dapat disimpan). Kelebihan lainnya yaitu terletak
pada perbandingan RAM (Random Access Memory) dan ROM (Read Only
Memory). Sehingga ukuran board microcontroller menjadi sangat ringkas
atau kecil. Berdasarkan kelebihan yang ada, terdapat keuntungan
pemakaian microcontroller dibandingkan dengan mikroprosesor yaitu
microcontroller sudah terdapat RAM dan peralatan I/O pendukung
sehingga tidak perlu menambahnya lagi. Struktur dari mikroprosesor
memiliki kemiripan dengan microcontroller.
a. Microcontroller AVR ATmega 8
Microcontroller AVR (Alf Vegard`s Risc Processor) standar
memiliki arsitektur RISC 8 bit, dimana semua instruksi dikemas dalam
kode 16-bit (16-bits word) dan sebagian besar instruksi dieksekusi
dalam 1 (satu) siklus clock, berbeda dengan instruksi MCS51
berteknologi CISC (Complex Intruction Set Computing) yang
membutuhkan 12 siklus clock. Tentu saja itu terjadi karena kedua jenis
microcontroller tersebut memiliki arsitektur yang berbeda. AVR
berteknologi RISC (Reduced Instruction Set Computing). Secara
umum, AVR dapat dikelompokkan menjadi 4 kelas, yaitu keluarga
Attiny, keluarga AT90SXX, keluarga ATmega, dan AT86RFxx. Pada
dasarnya yang membedakan masing-masing kelas adalah memori,
peripheral, dan fungsinya.
b. Arsitektur Microcontroller
Gambar 2.25. Blog Diagram Microcontroller AVR ATmega 8
(sumber : http://www.atmel.com/images/doc2486.pdf)
Berdasarkan gambar 2.25. dapat dilihat bahwa microcontroller
AVR ATmega 8 memiliki bagian sebagai berikut :
1)
Saluran I/O sebanyak 23 buah, yaitu Port B, Port C, dan Port D
2)
ADC 10 bit sebanyak 8 saluran
3)
Tiga buah timer atau counter dengan kemampuan perbandingan
4)
CPU yang terdiri atas 32 buah register
5)
130 instruksi andal yang umumnya hanya membutuhkan 1 (satu)
siklus clock.
6)
Watchdog Timer dengan osilator internal
7)
2 buah time atau counter 8bit, 1 buah timer atau counter 16bit
8)
Tegangan operasi 4,5 V – 5,5 V pada ATmega 8
9)
SRAM sebesar 1K Byte
10) Memori Flash sebesar 8K Byte dengan kemampuan Read While
Write
11) Unit interupsi internal dan eksternal
12) Port antarmuka SPI
13) EEPROM sebesar 512 Byte yang dapat diprogram saat operasi
14) Antarmuka komparator analog
15) 3 saluran PWM
16) 32x8 general purpose register
17) Hampir mencapai 16 MIPS pada kristal 16 MHz
18) Port USART untuk komunikasi serial
c. Fitur Microcontroller
Kapabilitas detail dari microcontroller AVR ATmega 8 adalah
sebagai berikut :
1)
Sistem mikroprosesor 8 bit berbasis RISC dengan kecepatan
maksimal 16 MHz
2)
Kapabilitas memori flash 8K Byte, SRAM sebesar 1K Byte, dan
EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only
Memory) sebesar 512 Byte
3)
ADC internal dengan fidelitas 10 bit sebanyak 6 channel
4)
Portal komunikasi serial (USART) dengan kecepatan maksimal
2,5 Mbps
5)
Enam pilihan mode sleep menghemat penggunaan daya listrik
d. Konfigurasi Pin Microcontroller
Konfigurasi pin ATmega 8 dapat dijelaskan secara fungsional
sebagai berikut :
1)
VCC merupakan pin yang berfungsi sebagai pin masukan catu
daya
2)
GND merupakan pin ground
3)
Port B (PB0...PB7) merupakan pin I/O dua arah dan dapat
diprogram sebagai pin masukan ADC
4)
Port C (PC0...PC6) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi
khusus, yaitu timer atau counter, komparator analog, dan SPI
5)
Port D (PD0...PD7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi
khusus, yaitu komparator analog, interupsi eksternal, dan
komunikasi serial
6)
RESET
merupakan
pin
yang digunakan
untuk me-reset
microcontroller
7)
XTAL1 dan XTAL2 sebagai pin masukan clock eksternal
8)
AVCC merupakan pin masukan tegangan untuk ADC
9)
AREF merupakan pin masukan tegangan referensi ADC
(sumber : http://www.atmel.com)
Gambar 2.26. Konfigurasi Pin-Pin ATmega8.
(Sumber : http://www.atmel.com)
e. Status Register (SREG)
Status Register adalah register berisi status yang dihasilkan pada
setiap operasi yang dilakukan ketika suatu instruksi dieksekusi. SREG
merupakan bagian dari inti CPU microcontroller.
Gambar 2.27. Status Register AVR ATmega 8
(Sumber: Lingga wardhana:2006)
1)
Bit 7-1: Global Interrupt Enable
Bit harus diset untuk meng-enable interupsi. Setelah itu, anda
dapat mengaktifkan interupsi mana yang akan anda gunakan
dengan cara meng-enable bit kontrol register yang bersangkutan
secara individu. Bit akan di clear apabila terjadi suatu interupsi
yang dipicu oleh hardware, dan bit tidak akan mengizinkan
terjadinya interupsi, serta akan diset kembali oleh instruksi RETI.
2)
Bit 6-T: Bit Copy Storage
Instruksi BLD dan BST menggunakan bit-T sebagai sumber
atau tujuan dalam operasi bit. Suatu bit dalam sebuah register
GPR dapat disalin ke bit T menggunakan instruksi BST, dan
sebaliknya bit-T dapat disalin kembali ke suatu bit dalam register
GPR menggunakan instruksi BLD.
3)
Bit 5-H: Half Carry Flag
4)
Bit 4-S: Sign Bit
Bit-S merupakan hasil operasi EOR antara flag-N (negatif) dan
flag V (komplemen dua overflow).
5)
Bit 3 - V: Two's Complement Overflow Flag
Bit berguna untuk mendukung operasi aritmatika.
6)
Bit 2 - N: Negative Flag
Apabila suatu operasi menghasilkan bilangan negatif, maka flag-N
akan diset.
7)
Bit 1 - Z: Zero Flag
Bit akan diset bila hasil operasi yang diperoleh adalah nol.
2. LCD (Liquid Crystal Display)
LCD merupakan salah satu hardware yang digunakan sebagai display
pada rangkaian-rangkaian elektronik. LCD yang biasanya digunakan
adalah LCD dengan ukuran 2x16 (2 baris x 16 kolom). Pada LCD 2x16
terdapat Chip HD44780 yang berfungsi sebagai pengendali LCD yang
memiliki Character Generator Read Only Memory (CGROM), Character
Generator Random Access Memory (CGRAM), Display Data Random
Access Memory (DDRAM). LCD 2x16 sebagai berikut :
Gambar 2.28. Bentuk Fisik LCD 2x16
(http://www.skpang.co.uk/catalog/2x16-characters-stn-yelgrn-yelgrn-led-bl-5v-p138.html)
Gambar 2.29. Rangkaian Antarmuka LCD 2x16
(http://frankyoneza.wordpress.com/2009/08/05/aplikasi-lcd-pada-mikrokontroller/)
Aplikasi sebuah LCD cukup digemari pecinta elektronik karena
aplikasi pemrogramannya yang relatif lebih mudah dibandigkan dengan
pemrograman seven segment. Kongfigurasi LCD 2x16 sebagai berikut:
Tabel 2.2. Kongfigurasi Pin LCD
NO
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
Nama Pin
GND
VCC
VEE
RS
R/W
E
DB0
DB1
DB2
DB3
DB4
DB5
DB6
DB7
Anoda
Katoda
Deskripsi
0 Volt
5 Volt
LCD Contras Voltage
Register Select: 1=Data Input,0=Instruksi
1=Read, 0=Write
Enable Clock
Data Bus 0
Data Bus 1
Data Bus 2
Data Bus 3
Data Bus 4
Data Bus 5
Data Bus 6
Data Bus 7
Positif Backlight Voltage (4-4,2V;50-200mA)
Negatif Backlight Voltage (0V;GND)
(sumber : http://dea-yovita.yolasite.com/output-device.php)
3. Code Vision C Kompiler
CodeVision AVR merupakan sebuah cross-compiler C, Integrated
Development Environtment (IDE), dan Automatic Program Generator
yang
didesain
untuk
microcontroller
buatan
Atmel
seri
AVR.
CodeVisionAVR dapat dijalankan pada sistem operasi Windows 95, 98,
Me, NT4, 2000, dan XP. File object COFF hasil kompilasi dapat
digunakan untuk keperluan debugging pada tingkatan C, dengan
pengamatan variabel, menggunakan debugger Atmel AVR Studio.
Selain library standar C, CodeVisionAVR juga mempunyai library
tertentu untuk:
a.
Modul LCD alphanumeric
b.
Sensor Suhu LM75 dari National Semiconductor
c.
Real-Time Clock: PCF8563, PCF8583 dari Philips, DS1302 dan
DS1307 dari Maxim/Dallas Semiconductor
d.
Protokol 1-Wire dari Maxim/Dallas Semiconductor
e.
Sensor Suhu DS1820, DS18S20, dan DS18B20 dari Maxim/Dallas
Semiconductor
f.
Termometer/Termostat DS1621 dari Maxim/Dallas Semiconductor
g.
EEPROM DS2430 dan DS2433 dari Maxim/Dallas Semiconductor
h.
SPI
i.
Power Management
j.
Delay
CodeVision AVR juga mempunyai Automatic Program Generator
bernama CodeWizard AVR yang mengijinkan anda untuk menulis dalam
hitungan menit semua instruksi yang diperlukan untuk membuat fungsifungsi berikut:
a.
Set-up akses memori eksternal
b.
Identifikasi sumber reset untuk chip
c.
Inisialisasi port input atau output
d.
Inisialisasi interupsi eksternal
e.
Inisialisasi Timer atau Counter
f.
Inisialisasi UART (USART) dan komunikasi serial berbasis buffer
yang digerakkan oleh interupsi
g.
Inisialisasi Pembanding Analog
h.
Inisialisasi ADC
i.
Inisialisasi Antarmuka SPI
j.
Inisialisasi Antarmuka Two-Wire
(Sumber: http://student.eepis-its.edu/sekilas-codevisionAVR.pdf)
D. Rangkaian Driver Kompresor AC
Gambar 2.30. Rangkain Driver Kompresor AC
1. Transistor
Menurut (Albert P. Malvino,1985: 111) Transistor merupakan
komponen aktif yang dibuat dari bahan semikonduktor pada tahun 1951
ditemukan oleh seseorang yang bernama Shockley, bahan semi konduktor
ini mengubah industri elektronik begitu cepat. Transistor adalah
semikonduktor yang terdiri dari dua sambungan (junction). Sambungan itu
membentuk tipe PNP dan tipe NPN. Ujung-ujung terminalnya masingmasing disebut collector, base dan emitter. Transistor merupakan
komponen yang susunannya sederhana bila dibandingkan dengan IC
(Integrated Circuit).
Gambar 2.31. Lambang Transistor NPN dan PNP
( http://www.rizkyagung.com/komponen-dasar-transistor/ )
Gambar 2.32. Bentuk Fisik Transistor
( http://afrissmknpur.blogspot.com/2010/10/komponen-elektronika_08.html )
Penggunaan transistor umumnya terdapat tiga konfigurasi sambungan
transistor yaitu common colector, common basis, common emitor.
Transistor NPN secara umum digunakan dengan aplikasi sebagai saklar.
Menurut (Albert P. Malvino,1985: 128), pengaplikasian transistor sebagai
saklar berarti transistor dioperasikan pada salah satu titik saturasi atau titik
sumbat, tetapi tidak di tempat-tempat sepanjang garis beban. Transistor
berada dalam keadaan saturasi menyebabkan transistor seolah-olah
merupakan sebuah saklar tertutup dan apabila transistor tersumbat (cut
off), maka transistor ini berfungsi seperti sebuah saklar yang terbuka.
Gambar 2.33. Daerah Kerja Transistor
(Sumber : Malvino, 1985: 128)
a. Arus Emiter
Hukum Kirchhoff mengatakan bahwa jumlah arus yang masuk ke
satu titik akan sama jumlahnya dengan arus yang keluar. Teorema
tersebut diaplikasikan pada transistor, maka hukum itu menjelaskan
hubungan :
IE = IC + IB ……………..
(13)
Persamanaan (13) tersebut mengatakan arus emiter IE adalah
jumlah dari arus kolektor IC dengan arus base IB, karena arus IB
sangat kecil sekali atau disebutkan IB << IC, maka dapat di nyatakan :
IC ≈ IE ……………
(14)
b. Alpha (α)
Pada tabel data transistor (databook) sering dijumpai spesifikasi α
dc (alpha dc) yang tidak lain adalah :
α dc =
…………….
(15)
Defenisinya adalah perbandingan arus kolektor terhadap arus
emitor, karena besar arus kolektor umumnya hampir sama dengan
besar arus emiter maka idealnya besar α dc adalah = 1 (satu).
Transistor yang ada biasanya memiliki α dc kurang lebih antara 0.95
sampai 0.99.
c. Beta (β)
Defenisinya adalah perbandingan antara arus kolektor dengan
arus base.
β dc =
…………….
(16)
β adalah parameter yang menunjukkan kemampuan penguatan
arus (current gain) dari suatu transistor. Parameter ini ada tertera di
databook transistor dan sangat membantu para perancang rangkaian
elektronika dalam merencanakan rangkaiannya.
d. Common Emitter (CE)
Rangkaian CE adalah rangkaian yang paling sering digunakan
untuk berbagai aplikasi yang mengunakan transistor. Dinamakan
rangkaian CE, sebab titik ground atau titik tegangan 0 volt
dihubungkan pada titik emiter.
e. Kurva Base
Hubungan antara IB dan VBE tentu saja akan berupa kurva diode,
karena memang telah diketahui bahwa junction base-emitor tidak lain
adalah sebuah dioda. Hukum Ohm apabila diterapkan pada loop base
diketahui adalah :
IB = (VBB - VBE) / RB .........................
(17)
VBE adalah tegangan jepit dioda junction base-emitor. Arus hanya
akan mengalir jika tegangan antara base-emitor lebih besar dari VBE,
sehingga arus IB mulai aktif mengalir pada saat nilai VBE tertentu.
Di bawah ini merupakan gambar dari transistor BD 139 yang
dipakai untuk mendukung kinerja rangkaian drver kompresor AC.
Gambar 2.34. Bentuk Fisik dan Simbol Transistor BD 139
(Sumber : http://www.hobby-bastelecke.de/projekte/led_kette.htm)
2. Relai
Relai memiliki tegangan dan arus nominal yang harus dipenuhi
output rangkaian pendrivernya (pengemudinya). Arus yang digunakan
pada rangkaian adalah arus DC. Relai terdiri dari 3 bagian utama,
yaitu:
a. Koil
: Lilitan dari relai
b. Common
: Bagian yang tersambung dengan NC (dlm keadaan
normal)
c. Kontak
: Terdiri dari NC dan NO
Prinsip kerja dari relai adalah jika lilitan kawat mendapatkan arus,
inti besi lunak menghasilkan medan magnet dan menarik switch kontak.
Switch kontak mengalami gaya tarik magnet sehingga berpindah posisi
ke kontak lain atau dari kontak NC ke kontak NO, begitu juga
sebaliknya. Keadaan ini akan bertahan selama arus mengalir pada
kumparan relai, dan relai akan kembali ke posisi semula yaitu normallyoff, bila tidak ada lagi arus yag mengalir padanya. Posisi normal relai
tergantung pada jenis relai yang digunakan, dan pemakaian jenis relai
tergantung pada keadaan yang diinginkan dalam suatu rangkaian atau
sistem.
Susunan kontak pada relai adalah:
a. Normally Open
: Relai akan menutup bila coil dialiri arus
listrik.
b. Normally Close
: Relai akan membuka bila coil dialiri arus
listrik.
c. Changeover
: Relai ini memiliki kontak tengah yang
akan melepas diri dan membuat kontak
lainnya berhubungan.
Gambar 2.35. Bentuk Fisik Relai dan Simbol Relai
(http://meriwardana.blogspot.com/2011/11/prinsip-kerja-relay.html)
Dilihat dari kontruksi dan prinsip kerjanya, maka komponen relai
cocok untuk mendukung kinerja rangkaian driver kompresor AC. Relai
disini difungsikan untuk memutus dan menghubungkan arus kompresor
AC. Secara konstruksi relai terdapat kontak-kontak yang dijalankan
berdasarkan electromagnet, dimana kontak-kontaknya dapat ON dan
OFF jika kumparannya dilewati arus.
E. Efisiensi Energi Listrik
Konservasi energi sistem tata udara pada bangunan gedung di Indonesia
dimulai sejak tahun 1985 dengan diperkenanlkannya program DOE
(Departemen of Energy, USA) oleh Departemen Pekerjaan Umum.
Perkembangan selanjutnya nyaris tidak terdengar sampai tahun 1987. Tahun
1987, ASEAN bekerjasama dengan USAID sekaligus memperkenalkan
program ASEAM (A Simplified Energy Analysis Methode). Sejak itu mulailah
masalah konservasi energi terangkat kembali ke permukaan di Indonesia.
Dalam rangka lebih meningkatkan usaha konservasi energi, Direktorat
Pengembangan Energi, Departemen Pertambangan dan Energi mewakili
pemerintah, asosiasi profesi, perguruan tinggi, suplier, konsultan, kontraktor
dan pengelola bangunan gedung, bersama-sama menyusun beberapa buku
petunjuk teknis Konservasi Energi, diantaranya “Petunjuk Teknis Sistem Tata
Udara pada bangunan gedung“. Melihat perkembangannya, Petunjuk Teknis
ini selanjutnya disarikan menjadi “SNI Konservasi Energi tata udara pada
Bangunan Gedung“. Dengan demikian antara “SNI Konservasi Energi tata
udara pada Bangunan Gedung“ dan “Petunjuk Teknis Konservasi Energi
Sistem tata udara pada Bangunan Gedung“ merupakan satu kesatuan yang
tidak dapat dipisahkan.
Menurut Peraturan Pemerintah No. 70 Tahun 2009 tentang Konservasi
Energi, definisi konservasi energi adalah upaya sistematis, terencana, dan
terpadu guna melestarikan sumber daya energi dalam negeri serta
meningkatkan efisiensi pemanfaatannya. Pelaksanaan konservasi energi
mencakup seluruh aspek dalam pengelolaan energi yaitu:
5. Penyediaan Energi
6. Pengusahaan Energi
7. Pemanfaatan Energi
8. Konservasi Sumber Daya Energi
Efisiensi merupakan salah satu langkah dalam pelaksanaan konservasi
energi. Efisiensi energi adalah istilah umum yang mengacu pada penggunaan
energi lebih sedikit untuk menghasilkan jumlah layanan atau output berguna
yang sama. Di masyarakat umum kadang kala efisiensi energi diartikan juga
sebagai penghematan energi. (http://konservasienergiindonesia.info/energy)
Tabel 2.3. Standar Intensitas Konsumsi Energi Indonesia (IKE)
(sumber ; http://akuinginhijau.files.wordpress.com/2008/03/panduan-hemat-energihotel.pdf)
Indonesia adalah negara tropis dengan tingkat suhu dan kelembaban yang
tinggi. Melalui kemajuan teknologi, suhu dan kelembaban tinggi ini bisa
dimanipulasi melalui perbaikan perlengkapan ventilasi untuk mengontrol
sirkulasi udara yang alami, ataupun dengan pemakaian kipas angina tau AC
(Air Conditioner). Untuk mencapai titik kenyamanan ini, ada istilah yang
disebut thermal comfort (kenyamanan terhadap kondisi udara sekitar). Pada
titik ini, suhu udara, sirkulasi dan kebersihan udara tidak mengganggu kinerja
manusia. Standar thermal comfort untuk Negara-negara tropis berkisar
diantara 240-260C, dengan kelembaban udara 50-60%.
Persyaratan sistem tata udara, meliputi :
1. SNI 03-6390-2000 Konservasi energi sistem tata udarapada bangunan
gedung
2. SNI
03-6572-2001
Tata
cara
perancangan
sistemventilasi
pengkondisian udara pada bangunangedung, atau edisi terbaru
3. Inpres No. 9/1982 about Energy Conservation
4. Presidential Decree No. 43/1991 about Energy Conservation
dan
5. Presidential Instruction No. 10/2005 about Energy Saving
6. Ministerial Energy and Mineral Resources Regulation No. 0031/2005
7. about Operational Manual of Energy Saving
8. Master Plan of National Energy Conservation (RIKEN) year 1995 & 2005
9. Presidential Decree No. 5/2006 about National Energy Policy
10. Energy Law No. 30/2007
Table 2.4. Kriteria Tingkat Kenyamanan Ruang (SNI 03-6390-2000)
(Sumber : http://www.egeec.apec.org/www/UploadFile/EGEEC34_session economy
report_Indonesia.pdf)
Table 2.5. Air Conditioning System (SK SNI T-14-1993-030)
(Sumber :
http://www.egeec.apec.org/www/UploadFile/EGEEC34_session_economy
report_Indonesia.pdf)
F. Pendingin Udara (Air Conditioner)
1. Pengertian Air Conditioner (AC)
Air Conditioner merupakan sebuah alat yang mampu mengkondisikan
udara. Dengan kata lain, AC berfungsi sebagai penyejuk udara yang
diinginkan ( sejuk atau dingin ) dan nyaman bagi tubuh. AC lebih banyak
digunakan di wilayah yang beriklim tropis dengan kondisi temperatur
udara yang relatif tinggi (panas).
2. Cara Kerja Sistem Air Conditioner (AC)
Sistem dan mekanisme AC banyak dikembangkan oleh para ahli, dan
setiap perusahaan produsennya menawarkan berbagai keunggulan dalam
setiap sistem yang dipakai. Keunggulan yang ditawarkan biasanya dalam
hal pengoperasian dan energi yang digunakan baik sistem yang di luar
ruangan (outdoor) juga sistem di dalam ruang (indoor). Secara garis besar
prinsip kerja air conditioner adalah sebagai berikut:
Gambar 2.36. Sistem Kerja Air Conditioner (AC)
(Sumber : http://cvastro.com/cara-kerja-sistem-ac-ruangan.htm)
a. Udara di dalam ruangan dihisap oleh kipas sentrifugal yang ada dalam
evaporator dan udara bersentuhan dengan pipa coil yang berisi cairan
refrigerant. Dalam hal ini refrigerant akan menyerap panas udara
sehingga udara menjadi dingin dan refrigerant akan menguap dan
dikumpulkan dalam penampung uap.
b. Tekanan uap yang berasal dari evaporator disirkulasikan menuju
kondensor, selama proses kompresi berlangsung, temperatur dan
tekanan uap refrigerant menjadi naik dan ditekan masuk ke dalam
kondensor.
c. Untuk menurunkan tekanan cairan refrigerant yang bertekanan tinggi
digunakan katup ekspansi untuk mengatur laju aliran refrigerant yang
masuk dalam evaporator.
d. Pada saat udara keluar dari condensor udara menjadi panas. Uap
refrigerant memberikan panas kepada udara pendingin dalam
condensor menjadi embun pada pipa kapiler. Dalam mengeluarkan
panas pada condensor, dibantu oleh kipas propeller.
e. Pada sirkulasi udara dingin terus-menerus dalam ruangan, maka perlu
adanya thermostat untuk mengatur suhu dalam ruangan atau sesuai
dengan keinginan.
f. Udara dalam ruang menjadi lebih dingin dibanding diluar ruangan
sebab udara di dalam ruangan dihisap oleh sentrifugal yang terdapat
pada evaporator kemudian terjadi udara bersentuhan dengan pipa/coill
evaporator yang didalamnya terdapat gas pendingin (freon). Di sini
terjadi perpindahan panas sehingga suhu udara dalam ruangan relatif
dingin dari sebelumnya.
g. Suhu di luar ruangan lebih panas dibanding di dalam ruangan, sebab
udara yang di dalam ruangan yang dihisap oleh kipas sentrifugal dan
bersentuhan dengan evaporator, serta dibantu dengan komponen AC
lainnya, kemudian udara dalam ruangan dikeluarkan oleh kipas udara
kondensor. Dalam hal ini udara di luar ruangan dapat dihisap oleh
kipas sentrifugal dan masuknya udara melalui kisi-kisi yang terdapat
pada AC.
h. Gas refrigerant bersuhu tinggi saat akhir kompresi di condensor
dengan mudah dicairkan dengan udara pendingin pada sistem air
cooled atau uap refrigerant menyerap panas udara pendingin dalam
condensor sehingga mengembun dan menjadi cairan di luar pipa
evaporator.
i. Karena air atau udara pendingin menyerap panas dari refrigerant, maka
air atau udara tersebut menjadi panas pada waktu keluar dari
kondensor. Uap refrigerant yang sudah menjadi cair ini, kemudian
dialirkan ke dalam pipa evaporator melalui katup ekspansi. Kejadian
ini akan berulang kembali seperti di atas.
3. Sistem Kelistrikan Air Conditioner Split
Pada gambar 2.37 dibawah ini ditunjukkan gambar wiring diagram
kelistrikan pada unit Air Conditioner.
Gambar 2.37. Spilt Air Conditioner Wiring Diagram
(Sumber:http://hvactutorial.wordpress.com/air-conditioning-system/domestic-splitair-conditioning-system/split-air-conditioner-wiring-diagram/)
4. Komponen-komponen pada AC
Komponen AC dikelompokan menjadi 4 bagian, yaitu komponen
utama,
komponen
pendukung,
kelistrikan,
dan
bahan
pendingin
(refrigerant) komponen utama AC diantaranya:
a. Kompresor
Kompresor adalah sebuah alat yang berfungsi untuk menyalurkan gas
refrigerant ke seluruh sistem. Jika dianalogikan, cara kerja kompresor
AC layaknya seperti jantung di tubuh manusia. Kompresor memiliki 2
pipa, yaitu pipa hisap dan pipa tekan. Dan memiliki 2 daerah tekanan,
yaitu tekanan rendah dan tekanan tinggi. Ada tiga jenis kompresor,
yaitu : kompresor torak ( reciproacting ) kompresor sentrifugal, dan
kompresor rotary.
Gambar 2.38. Fisik Kompresor AC
(Sumber : http://arisandidelta75.blogspot.com/2011/01/ac-sentral.html)
b. Kondensor
Kondensor berfungsi sebagai alat penukar kalor, menurunkan
temperatur refrigerant, dan mengubah wujud refrigerant dari bentuk
gas menjadi cair. kondensor pada AC biasanya di simpan pada luar
ruangan (outdoor). Kondensor biasanya didinginkan oleh kipas (FAN),
fan ini berfungsi menghembuskan panas yang di hasilkan kondensor
pada saat pelepasan kalor yang di serap oleh gas refrigerant. Agar
proses pelepasan kalor bisa lebih cepat, pipa kondensor didesain
berliku dan dilengkapi dengan sirip.
Gambar 2.39. Fisik Kondensor
(Sumber : http://arisandidelta75.blogspot.com/2011/01/ac-sentral.html)
c. Pipa Kapiler
Pipa kapiler merupakan komponen utama yang berfungsi menurunkan
tekanan
refrigerant
dan
mengatur
aliran
refrigerant
menuju
evaporator. Fungsi utama pipa kapiler ini sangat vital karena
menghubungkan dua bagian tekanan berbeda, yaitu tekanan tinggi dan
tekanan rendah. refrigerant bertekanan tinggi sebelum melewati pipa
kapiler akan di ubah atau diturunkan tekananya. Akibat dari penurunan
tekanan refrigerant menyebabkan penurunan suhu. Pada bagian inilah
(pipa kapiler) refrigerant mencapai suhu terendah (terdingin). Pipa
kapiler terletak antara saringan (filter) dan Evaporator.
Gambar 2.40. Fisik Pipa Kapiler
(Sumber : http://arisandidelta75.blogspot.com/2011/01/ac-sentral.html)
d. Evaporator
Evaporator berfungsi menyerap dan mengalirkan panas dari udara ke
refrigerant. Akibatnya, wujud cair refrigerant setelah melewati pipa
kepiler akan berubah wujud menjadi gas. Secara sederhana, evaporator
bisa di katakan sebagai alat penukar panas. Udara panas di sekitar
reuangan ber-AC diserap oleh evaporator dan masuk melewati siripsirip pipa sehingga suhu udara yang keluar dari sirip-sirip menjadi
lebih rendah dari kondisi semua atau dingi. Sirkulasi udara ruangan
ber-AC diatur oleh blower indoor. Biasanya evaporator ditempatkan
pada dalam ruangan.
Gambar 2.41. Fisik Evaporator
(Sumber : http://arisandidelta75.blogspot.com/2011/01/ac-sentral.html)
Komponen pendukung AC diantaranya :
1) Strainer Atau Saringan
Strainer atau saringan berfungsi menyaring kotoran yang terbawa
oleh refrigerant di dalam sistem AC, kotoran yang lolos dari
saringan karena strainer rusak dapat menyebabkan penyumbatan
pipa kapiler. Akibatnya, sirkulasi refrigerant menjadi terganggung.
Biasanya, kotoran yang menjadi penyumbat sistem pendingn,
seperti karat dan serpihan logam.
2) Accumulator
Accumulator berfungsi sebagai penampung sementara refrigerant
cair bertemperatur rendah dan campuran minyak pelumas
evaporator. Selain itu, accumulator berfungsi mengatur sirkulasi
aliran bahan refrigerant agar bisa keluar-masuk melalui saluran
isap kompresor. Untuk mencegah agar refrigerant cair tidak
mengalir ke kompresor, accumulator mengkondisikan wujud
refrigerant tetap dalam wujud gas. Sebab, ketika wujud refrigerant
berbentuk gas akan lebih mudah masuk ke dalam kompresor dan
tidak merusak bagian dalam kompresor.
3) Minyak Pelumas Kompresor
Minyak pelumas atau oli kompresor pada sistem AC berguna untuk
melumasi bagian-bagian kompresor agar tidak cepat aus karena
gesekan. Selain itu, minyak pelumas berfungsi meredam panas di
bagian-bagian kompresor. Sebagian kecil dari oli kompresor
bercampur dengan refrigerant, kemudian ikut bersirkulasi di dalam
sistem pendingin melewati kondensor dan evaporator. Oleh sebab
itu, oli kompresor harus memiliki persyaratan khusus, yaitu bersifat
melumasi, tahan terhadap temperatur kompresor yang tinggi,
memiliki titik beku yang renndah, dan tidak menimbulkan efek
negatif pada sifat refrigerant serta komponen AC yang dilewatinya.
4) Kipas ( fan atau blower )
Pada komponen AC, blower terletak di bagian indoor yang
berfungsi menghembuskan udara dingin yang di hasilkan
evaporator. Fan atau kipas terletak pada bagian outdoor yang
berfungsi mendinginkan refrigerant pada kondensor serta untuk
membantu pelepasan panas pada kondensor.
Gambar 2.42. Kipas Outdoor dan Indoor AC
(Sumber : http://www.alibaba.com/product)
Komponen kelistrikan pada AC :
a) Thermistor
Thermistor adalah alat pengatur temperatur. Dengan begitu,
thermistor mampu mengatur kerja kompresor secara otomatis
berdasarkan perubahan temperatur. Thermistor dirancang agar
memiliki tahanan yang nilainya semakin mengecil ketika
temperatur bertambah. Pada unit AC, ada dua jenis thermistor,
yaitu thermistor temperatur ruangan dan thermistor pipa
evaporator. Thermistor temperatur ruangan berfungsi menerima
respon perubahan temperatur dan hembusan evaporator.
Thermistor pipa berfungsi menerima perubahan temperatur pada
pipa evaporator
b) PCB Kontrol
PCB Kontrol merupakan alat mengatur kerja keseluruhan Unit
AC. Jika di analogika, fungsi PCB kontrol menyerupai fungsi
otak manusia. Di dalam komponen PCB Kontrol terdiri dari
bermacam-macamalatelektronik,sperti
:
thermistor,
sensor,
kapasitor, IC, trafo, fuse, saklar, relai, dan alat elektronik
lainnya. Fungsinya pun beragam, mulai dari mengontrol
kecepatan
blower
indoor,
pergerakan
swing,
mengatur
temperatur, lama pengoperasian (timer), sampai menyalakan
atau menonaktifkan AC.
c) Kapasitor
Kapasitor merupakan alat elektronik yang berfungsi sebagai
penyimpanan muatan listrik sementara. Dikatakan sementara,
kapasitor akan melepaskan semua muatan listrik yang
terkandung secara tiba-tiba dalam waktu yang sangat singkat.
Besarnya muatan yang bisa ditampung tergantung dari kapasitas
kapasitor. Satuan dari kapasitas kapasitor adalah Farad (F).
Kapasitor difungsikan sebagai penggerak pada saat start
kompresor pertama kali atau starting capasitor. Pada unit AC,
biasanya terdapat dua starting kapasitor, yaitu sebagai
penggerak kompresor dan motor kipas (fan). pada kompresor
AC bertenaga 0.5 – 2 PK memiliki start kapasitor berukuran 1550 nF. Pada motor kipas (fan indoor atau outdoor) memiliki
start kapasitor berukuran 1-4 nF.
Gambar 2.43. Fisik Kapasitor
(Sumber : http://www.alibaba.com/product)
d) Overload Motor Protector (OMP)
Overload Motor Protector (OMP) merupakan alat pengaman
motor listrik kompresor (biasanya terdapat pada jenis kompresor
hermetik). Kerja OMP dikendalikan oleh sensor panas yang
terbuat dari campuran bahan logam dan bukan logam (bimetal).
Batang bimetal inilah yang membuka dan menutup arus listrik
secara otomatis ke motor listrik. Ketika bimetal dilewati arus
listrik tinggi secara terus menerus atau kondisi kompresor yang
terlalu panas, bimetal akan membuka sehingga arus listrik
menuju kompresor akan putus. Begitu juga sebaliknya, ketika
suhu kompresor turun, bimetal akan menutup, arus listik akan
mengalir menuju kompresor sehingga kompresor akan kembali
bekerja. Penempatan OMP pada kompresor hermetik ada dua
macam, yaitu external OMP (diletakan di luar body kompresor)
dan internal OMP (diletakan di dalam kompresor). External
OMP digunakan untuk mesin compresor AC yang tidak terlalu
besar(0,5-1 PK), sedangkan internal OMP banyak terdapat pada
mesin kompresor AC yang besar (1,5-2PK).
Gambar 2.44. Overload Motor Protector (OMP)
(Sumber : http://guna-1blog.blogspot.com/2011/11/teori-dasar-mesin-cucipakaian.html)
e) Motor Listrik
Motor listrik berfungsi untuk menggerakan kipas (outdoor) dan
blower (indoor). Bentuk dan ukuran motor listrik indoor dan
outdoor berbeda. Untuk membantu memaksimalkan putaran,
baik pada motor listrik indoor maupun outdoor, dibutuhkan start
kapasitor yang berfungsi menggerakan motor listrik pertama kali
sampai mencapai putaran penuh. Selanjutnya, fungsi start
capasitor akan digantikan oleh arus listrik PLN untuk memutar
kedua motor listrik tersebut.
Gambar 2.45. Motor Listrik
(Sumber : http://guna-1blog.blogspot.com/2011/11/teori-dasar-mesin-cucipakaian.html)
f) Motor Kompresor
Motor kompresor berfungsi menggerakan mesin kompressor.
Ketika motor bekerja, kompresor akan berfungsi sebagai
sirkulator bahan pendingin menuju ke seluruh bagian sistem
pendingin. Umumnya, motor kompresor dikemas menjadi satu
unti dengan kompresornya. Serupa dengan motor kipas, untuk
start awal motor kompresor juga menggunakan bantuan start
kapasitor.