(base transceiver station) menggunakan teknologi termoelektrik

PENGUKURAN SUHU &
TEKNOLOGI TERMOELEKTRIK
JOESSIANTO EKO POETRO
0906578346
SUHU
• Secara kualitatif, suhu adalah sensasi panas,
dingin atau hangat sebuah benda ketika disentuh
• Secara kuantitatif, nilainya dapat diketahui
dengan menggunakan termometer.
• Termometer adalah alat yang digunakan untuk
mengukur suhu (temperatur)
• Termometer :
– Termometer kontak
– Termometer non kontak (infra merah)
Pengukuran Suhu
• Sensor Mekanik: prinsip pemuaian bahan
– Air raksa
– Termokopel
• Sensor Elektrik: prinsip resistor & semikonduktor
– Termistor
– RTDs
• Sensor Optik: prinsip penyamaan warna temperatur
– Memanfaatkan infra merah yang dipancarkan objek
– Sistem pengukurannya tidak terkontaminasi
– Obyek tidak bisa dicapai atau bergerak, temperatur
terlalu tinggi, dibawah pengaruh listrik.
– Kamera Infra Merah
PERPINDAHAN KALOR
• Kalor adalah energi yang mengalir (pindah) dari suhu
tinggi ke suhu rendah, akibat adanya perbedaan
suhu (ΔT) atau perubahan wujud zat
• Kandungan energi dari sebuah benda atau sistem
bisa dilihat dari indikasi suhunya.
• Kalor = Usaha, hanya muncul juka terjadi
perpindahan energi antara sistem dan lingkungan .
• Cara Perpindahan kalor:
– Konduksi (hantaran) → media padat & fluida
– Konveksi (aliran) → media fluida
– Radiasi (sinaran/pancaran) → tanpa media
4
Konduksi
• Perpindahan kalor tanpa dikuti oleh perpindahan
molekol benda (media) tersebut → diam
• Hukum Fourier tentang konduksi kalor:
• Energi dihantarkan dengan cara: → k
– Tumbukan molekol2 yang bergetar → energi kinetik
– Angkutan elektron bebas: → peranan lebih besar
• Membawa muatan listrik → beda potensial (tegangan)
• Membawa energi termal → beda suhu
5
Konveksi
• Perpindahan kalor yang disertai perpindahan
molekol benda (media) tersebut → bergerak
• Hukum pendinginan Newton:
• Energi terbawa/terangkut serta oleh media yang
berpindah tersebut
• Koefisien konveksi (h) tergantung pada viskositas,
kecepatan, kapasitas kalor, gradien suhu, rapat
massa fluida, bentuk permukaan kontak
6
Radiasi
• Proses perpindahan kalor melalui gelombang
elektromagnet (infra merah) atau sejumlah paket
energi (foton).
• Hukum radiasi Stefan-Boltzmann:
σ = konstanta Stefan-Boltzmann = 5,67 10-8 W/m2 K4
• Penyerap kalor yang baik = Peradiasi kalor yang
baik → benda hitam (emisivitas, ϵ = 1)
7
TERMOELEKTRIK
• Termoelektrik merupakan salah satu solid staste
technology yang bisa menjadi alternatif:
– Sistem pendingin (TEC) selain sistem kompresi uap
uap yang masih menggunakan refrigeran → global
warming
– Pembangkit listrik (TEG) seperti photo voltaic (sel
surya) → 24 jam
• Teknologi Termoelektrik relatif lebih ramah
lingkungan, tahan lama, dan bisa digunakan
dalam skala besar
• Bahan Semikonduktor yang digunakan umumnya
Bismuth Telluride (Bi2 Te3)
Efek Seebeck
• 1821, ilmuwan Thomas Johann Seebeck,
menghubungkan tembaga dan besi dalam
sebuah rangkaian, dimana salah satu ujung
logam tersebut dipanaskan dan yang lainnya
didinginkan, menyebabkan adanya aliran listrik.
• Thermoelectric Generator (TEG)
– Termokopel: pengukuran suhu
– Beda Temperatur → Beda Tegangan
– Aliran Kalor → Arus Listrik Searah
– Reversible
Efek Peltier
• 1834, fisikawan Jean Charles Athanase Peltier,
menemukan fenomena kebalikan efek Seebeck. Jika
arus listrik searah dialirkan pada suatu rangkaian
tertutup yang terdiri dari sambungan dua logam
yang berbeda, maka terjadi penyerapan kalor
(dingin) pada sambungan yang satu dan pelepasan
kalor (panas) pada sambungan yang lainnya
• Thermoelectric Cooler (TEC)
–
–
–
–
Elemen Peltier
Beda Tegangan → Beda Temperatur
Arus Listrik Searah → Aliran Kalor
Reversible
Prinsip Kerja Termoelektrik
TEC
TEG
Susunan Semikonduktor
Susunan TEC
TEC (Elemen Peltier)
SPESIFIKASI TEC
TEC Bertingkat
Susunan Dasar Sistem TEC
Jenis Susunan Sistem TEC
Profil Temperatur Sistem TEC
Instalasi & Cara Kerja Pendingin Ruangan
21
Kompresi Vs Termoelektrik
No. Kompresi
Termoelektrik
1
Evaporator
Heatsink sisi dingin
2
Kompresor
-
3
Kondensor
Heatsink sisi panas
4
Katup ekspansi
-
5
Refrigeran
Arus listrik searah
Desain DC Cooler
Bentuk DC Cooler
Pengujian DC Cooler
Cabin Baterei 70x70x70 cm
25
Komponen Pengujian
•
•
•
•
•
•
Microlite data logger temperature
Amperemeter
Voltmeter
DC Power Supply
Kabin Baterai
Lampu pijar 60 watt
26
Parameter yang Diukur
•
•
•
•
•
Tegangan arus listrik searah (V)
Arus listrik searah (I)
Suhu dalam ruangan kabin (Tin)
Suhu luar ruangan kabin (Tout)
Waktu (menit)
27
Prosedur Pengukuran
1. Memasang dc-cooler pada tutup/pintu kabin baterai
2. Dihubungkan ke dc power supply melalui amperemeter & setup tegangan dengan voltmeter
3. Set-up terhadap Microlite data logger temperature.
4. Menempatkan Microlite data logger pada titik-titik uji yang
ditentukan, yaitu dalam dan luar kabin
5. Pintu kabin ditutup dengan rapat.
6. Pengambilan data temperatur dilakukan dengan kondisi awal
sistem mati selama lima menit (data logger hidup).
7. Pengambilan data dilakukan selama satu jam ditambah lima
menit kondisi awal tersebut.
8. Bila sudah selesai, power supply dimatikan.
9. Data yang tercatat dalam Microlite data logger temperature
dipindahkan dan disimpan ke komputer.
10. Mengulangi prosedur 1 s/dan 9 untuk melakukan pengujian
28
dengan variasi sistem pendingin yang lain.
Variasi Fan & Casing Sisi Panas
7
6
5
4
ΔTh:LongCasing+BigFan
ΔTh:LongCasing-SmallFan
3
ΔTh:ShortCasing+BigFan
ΔTh:ShortCasing+SmallFan
2
1
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32
29
-1
Hasil Pengujian DC Cooler
PENGUJIAN KARAKTERISTIK TEC
60
50
40
30
20
10
0
00:00.0 02:52.8 05:45.6 08:38.4 11:31.2 14:24.0 17:16.8 20:09.6 23:02.4 25:55.2
•
•
•
•
Th = 46oC
Tc = 10oC
ΔT = 46 – 10 = 36oC
t = 8 menit
V = 12 V
I=4A
dingin
panas
THERMOELECTRIC AIR CONDITIONER
Aplikasi Lain
• Termokopel
• Baterai Charger:
– Jam tangan
– Mobil hybrid
• Kulkas mikro: Cooler & Heater
• Kotak penyimpan vaksin, darah
• dll
Terima Kasih