PEMBATAS TEMPERATUR OPERASI AIR CONDITIONER PROYEK AKHIR

Transkripsi

1 PEMBATAS TEMPERATUR OPERASI AIR CONDITIONER PROYEK AKHIR Diajukan kepada Fakultas Teknik Universitas Negeri Yogyakarta untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan Guna Memperoleh Gelar Ahli Madya Oleh : FIRDYAN DWI SASMITO JURUSAN PENDIDIKAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA 2012

2 PERSETUJUAN Proyek Akhir berjudul Pembatas Temperatur Operasi Air Cconditioner ini telah disetujui oleh pembimbing untuk diujikan. Yogyakarta, Juni 2012 Dosen Pemimbing Djoko Laras Budyo Taruno, M.Pd NIP

3

4

5 MOTTO Tiga kunci dalam meraih kesuksesan : ikhtiar, do a dan tawakal Tidak ada harga atas waktu, tapi waktu sangat berharga. Memiliki waktu tidak menjadikan kita kaya, tetapi menggunakannya dengan baik adalah sumber dari semua kekayaan Tugas kita bukanlah untuk berhasil. Tugas kita adalah untuk mencoba, karena didalam mencoba itulah kita menemukan dan belajar membangun kesempatan untuk berhasil Hidup adalah perjuangan tiada henti, tetap berjuang hingga ajal menjelang. Menunda awal dari kegagalan dan menyegerakan awal dari kesuksesan Sesungguhnya sesudah kesulitan pasti ada kemudahan (QS. Alam Nasyrah : 6).

6 PERSEMBAHAN Rasa syukur yang sebesar-besar nya kepada Allah SWT atas segala rahmat dan hidayah yang berlimpah. Kupersembahkan karya sederhana ini sebagai wujud dan baktiku selalu teruntuk Bapak, Ibu dan Kakaku tercinta atas dorongan, motivasi, kasih sayang dan do a yang telah dicurahkan selama ini serta segenap keluarga atas dukungan dan semangatnya. Bapak Djoko Laras BT, M.Pd selaku pembimbing dan motivator dalam kehidupan dalam dunia pendidikan, dunia kerja dan sehari-hari. Terimaksih atas doa, bantuan, dukungan dan cambukan-cambukan untuk maju. Bapak Mashuri Ihsan, Bapak Puji Raharjo, Bapak Mukharom, Bapak Mardianto, mbak Eny dan masih banyak lagi. Terimakasih karena selama ini telah banyak berkontribusi dalam pembuatan proyek akhir ini. Teman-teman Markas 88, High Voltage Team, Keluarga besar GLS, Keluarga besar Utilindo Perkasa dan Teman-teman seangkatan 07 yang tidak bisa saya sebutkan satu persatu. Terimakasih atas doa, bantuan, dukungan, dan keceriaan selama ini. Seluruh mahasiswa Jurusan Pendidikan Teknik Elektro, semoga karya ini bermanfaat Almamaterku Universitas Negeri Yogyakarta Fakultas Teknik Jurusan Teknik Elektro.

7 PEMBATAS TEMPERATUR OPERASI AIR CONDITIONER Firdyan Dwi Sasmito ABSTRAK Tujuan pembuatan Proyek Akhir yang berjudul Pembatas Temperatur Operasi Air Conditioner adalah untuk mengetahui (1) perancangan dari unit pembatas temperatur operasi AC; (2) layout dari unit pembatas temperatur operasi AC; (3) unjuk kerja unit pembatas temperatur operasi AC; (4) besar efisiensi energi pada sistem AC setelah menggunakan unit pembatas temperatur operasi AC. Metode yang digunakan dalam pembuatan pembatas temperatur operasi Air Conditioner (AC) ini yaitu dengan langkah-langkah sebagai berikut: pengumpulan informasi, perancangan alat, pembuatan alat, pengujian alat dan penulisan laporan proyek akhir. Perancangan sistem ini terdiri dari empat bagian, yaitu: rangkaian catu daya, rangkaian microcontroller ATmega 8 yang mengendalikan seluruh sistem, rangkaian sensor suhu LM35, rangkaian display dan rangkaian driver kompresor AC yang terdiri dari rangkaian driver relai serta rangkaian transistor sebagai saklar. Tampilan depan alat pembatas temperatur operasi Air Conditioner berupa tampilan temperatur menggunakan LCD 2x16 yang menampilkan temperatur ruang dengan satuan derajat celsius. Tingkat efisiensi penggunaan alat pembatas temperatur operasi Air Conditioner (AC) ini diperoleh dengan membandingkan hasil pengukuran real energy dengan dua kondisi yang berbeda (tanpa pemasangan alat dan pemasangan alat) Berdasarkan pengujian dan unjuk kerja dari pembatas temperatur operasi Air Conditioner (AC), alat ini telah menunjukan hasil yang sesuai dengan perencanaan. Hasil pengukuran selama 6 jam dengan batasan temperatur saat kompresor OFF sebesar 24 0 C dan saat kompresor ON sebesar 28 0 C menunjukkan bahwa, tingkat efisiensi energi menggunakan alat pembatas temperatur operasi Air Conditioner (AC) ini sebesar 20,13% di ruang 1 (ruang dosen 10) dan sebesar 48,57% di ruang Prof. Djemari Mardapi, Ph.D. Berdasarkan hasil pengujian tersebut, dapat disimpulkan bahwa alat pembatas temperatur operasi AC ini layak digunakan sebagai salah satu upaya peningkatkan penghematan energi dibidang tata udara. Kata Kunci: pembatas temperatur operasi AC, efisiensi energi, real power

8 KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan akan kehadirat Allah SWT Yang Maha Kuasa lagi Maha Mengetahui yang telah melimpahkan rahmat, nikmat dan anugerah-nya sehingga dapat melaksanakan dan menyelesaikan laporan tugas akhir dengan judul Pembatas Temperatur Operasi Air Conditioner ini dengan baik. Terselesaikannya proyek akhir beserta laporannya tidaklah lepas dari bantuan-bantuan pihak lain. Oleh karena itu pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1. Rasa syukur yang sebesar-besarnya kepada Allah SWT sehingga penulis dapat menyelesaikan proyek akhir dengan baik. 2. Kedua orang tua penulis atas dukungan baik moril maupun materiil selama pelaksanaan proyek akhir. 3. Bapak Dr. Moch. Bruri Triyono selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Negeri Yogyakarta. 4. Bapak Ketuk Ima Ismara, M.Pd, M.Kes selaku Ketua Jurusan Pendidikan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Negeri Yogyakarta. 5. Bapak Muhammad Ali, M.T selaku Ketua Program Pendidikan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Negeri Yogyakarta. 6. Bapak Sigit Yatmono, M.T selaku Kordinator Proyek Akhir D3 Pendidikan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Negeri Yogyakarta. 7. Bapak Djoko Laras Budyo Taruno, M.Pd selaku Dosen Pembimbing dalam pembuatan Proyek Akhir.

9 8. Bapak Mashuri Ihsan dan Bapak Puji Raharjo selaku teknisi bengkel jurusan Pendidikan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Negeri Yogyakarta. 9. Para Dosen, Teknisi dan Staf Jurusan Pendidikan Teknik Elektro yang telah banyak memberikan ilmu pengetahuan, pengalaman dan bantuannya selama ini sehingga dapat terselesaikannya pembuatan proyek akhir ini. 10. Teman-teman tim pengembang instalasi listrik dan High Voltage Team yang senantiasa membantu selama perkuliahan dan selalu memberi semangat. 11. Teman-teman kelas C angkatan 2007 yang senantiasa memberikan kebersamaan. 12. Teman-teman se almamater Jurusan Pendidikan Teknik Elektro UNY angkatan 2005 sampai dengan 2010 terima kasih atas bantuan dan informasi nya dalam penyelesaian urusan kampus. 13. Semua pihak terkait yang tidak bisa saya sebutkan satu persatu yang telah banyak memberikan bantuan baik materi maupun semangat. Semoga kebaikan kalian menjadi amal ibadah.

10 Penulis berharap semoga laporan proyek akhir ini dapat bermanfaat bagi diri sendiri dan semua pihak. Kritik dan saran yang membangun sangat penulis harapkan untuk perbaikan di masa yang akan datang. Yogyakarta, Juni 2012 Hormat saya, Penulis

11 DAFTAR ISI Halaman HALAMAN JUDUL... HALAMAN PERSETUJUAN... HALAMAN PENGESAHAN... HALAMAN PERNYATAAN... MOTTO... PERSEMBAHAN... ABSTRAK... KATA PENGANTAR... DAFTAR ISI... DAFTAR GAMBAR... DAFTAR TABEL... i ii iii iv v vi vii viii xi xv xx BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Masalah... 1 B. Identifikasi Masalah... 5 C. Pembatasan Masalah... 6 D. Rumusan Masalah... 6 E. Tujuan Pembuatan... 7 F. Manfaat Pembuatan... 7 G. Keaslian Gagasan... 7 BAB II PENDEKATAN PEMECAHAN MASALAH A. Rangkaian Catu Daya... 8

12 1. Transformator IC Regulator Tegangan 78xx Diode Filter Kapasitor Resistor Led B. Rangkaian Sesor Suhu LM Sensor LM Integrated Circuit (IC) LM C. Rangkaian Microcontroller Atmega Microcontroller a. Microcontroller AVR Atmega b. Arsitektur Microcontroller c. Fitur Microcontroller d. Konfigurasi Pin Microcontroller e. Status Register (SREG) LCD (Liquid Crystal Display) Code Vision C Kompiler D. Rangkaian Driver Kompresor AC Transistor Relai Efisiensi Energi Listrik Pendingin Udara (Air Conditioner)... 48

13 BAB III KONSEP RANCANGAN ALAT A. Identifikasi Kebutuhan B. Analisis Kebutuhan C. Perancangan Sistem Perancangan Rangkaian Elektronik Perancangan Software Perancangan Sistem Mekanik Perencanaan Pemasangan Alat Unjuk Kerja Alat D. Perencanaan Pengujian Alat Uji Teknis Uji Fungsi dan Unjuk Kerja BAB IV PROSES PENGUJIAN, HASIL DAN PEMBAHASAN A. Pengujian Uji Teknis Uji Fungsi dan Unjuk Kerja B. Pembahasan Pembahasan Uji Teknis Pembahasan Uji fungsi dan Unjuk kerja BAB V KESIMPULAN DAN SARAN A. Kesimpulan B. Keterbatasan C. Saran

14 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

15 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1. Rangkaian Catu Daya... 9 Gambar 2.2. Tranformator dan Simbol Transformator Gambar 2.3. Trafo Jenis Inti dan Trafo Jenis Cangkang Gambar 2.4. Bentuk Fisik IC LM Gambar 2.5. Penyambungan IC LM Gambar 2.6. Simbol Umum Dioda Gambar 2.7. Dioda Sebagai Penyearah Gambar 2.8. Struktur Kapasitor Gambar 2.9. Simbol-simbol Kapasitor Gambar Simbol Kapasitor Elektrolit Gambar Bentuk Fisik Kapasitor Elektrolit Gambar Simbol Kapasitor Non Polar Gambar Simbol Varco Gambar Kapasitor Sebagai Filter Gambar Simbol Resistor dan Fisik Resistor Gambar Simbol Potensiometer dan Potensiometer Gambar Trimpot dan Simbol Trimpot Gambar Bentuk Fisik LED dan Simbolnya Gambar Rangkaian Sensor Suhu LM Gambar Bentuk Fisik LM 35 dan Konfigurasi Pin Gambar Rangkaian penguat (a) inverting (b) non-inverting... 26

16 Gambar Konfigurasi Pin LM Gambar Konfigurasi Power supply Gambar Rangkaian Sistem Minimum Atmega Gambar Blog Diagram Microcontroller AVR ATMega Gambar Konfigurasi Pin-Pin Atmega Gambar Status Register AVR Atmega Gambar Bentuk Fisik LCD 2x Gambar Rangkaian Antarmuka LCD 2x Gambar Rangkain Driver Kompresor AC Gambar Lambang Transistor NPN dan PNP Gambar Bentuk Fisik Transistor Gambar Daerah Kerja Transistor Gambar Bentuk Fisik dan Simbol Transistor BD Gambar Bentuk Fisik Relai dan Simbol Relai Gambar Sistem Kerja Air Conditioner (AC) Gambar Spilt Air Conditioner Wiring Diagram Gambar Fisik Kompresor AC Gambar Fisik Kondensor Gambar Fisik Pipa Kapiler Gambar Fisik Evaporator Gambar Kipas Outdoor dan Indoor AC Gambar Fisik Kapasitor Gambar Overload Motor Protector (OMP)... 60

17 Gambar Motor Listrik Gambar 3.1. Blok Diagram Pembatas Temperatur Operasi AC Gambar 3.2. Rangkaian Pembatas Temperatur Operasi AC Gambar 3.3. Rangkaian Catu Daya Gambar 3.4. Rangkaian Sistem Minimum ATmega Gambar 3.5. Rangkaian Antar Muka LCD ke ATmega Gambar 3.6. Rangkaian Sensor Suhu LM Gambar 3.7. Rangkain Driver Kompresor AC Gambar 3.8. Layout PCB Sistem Minimum Atmega 8 dan Driver Relai Gambar 3.9. Layout PCB Catu Daya Gambar Layout PCB Display LCD Gambar Perencanaan Flowchart Software Gambar Perencanaan Sisi Atas dan Bawah Gambar Perencanaan Sisi Depan dan Belak Gambar Perencanaan Sisi Kanan dan Kiri Gambar Detail Desain Tempat/Box Gambar Pemasangan Alat Pembatas Temperatur Operasi AC Gambar Detail Terminal Pemasangan Alat Gambar 4.1. Grafik Daya Nyata (W) Gambar 4.2. Grafik Pemakaian Energi (Wh)) Gambar 4.3. Grafik Daya Nyata (W) Gambar 4.4. Grafik Pemakaian Energi (Wh) Gambar 4.5. Grafik Perbandingan Pemakaian Energi (Wh)

18 Gambar 4.6. Grafik Daya Nyata (W) Gambar 4.7. Grafik Pemakaian Energi (Wh) Gambar 4.8. Grafik Daya Nyata (W) Gambar 4.9. Grafik Pemakaiian Energi (Wh) Gambar Grafik Daya Nyata (W) Gambar Grafik Pemakaian Energi (Wh) Gambar Grafik Karakteristik Tegangan Ruang 1 (V) Gambar Grafik Selisih Pemakaian Energi (Wh) Gambar Grafik Karakteristik Tegangan Ruang 2 (V) Gambar Grafik Selisih Pemakaian Energi (Wh)

19 DAFTAR TABEL Tabel 1.1. Standar Intensitas Konsumsi Energi Indonesia (IKE)... 3 Tabel 2.1. Kode Warna Resistor Tabel 2.2. Kongfigurasi Pin LCD Tabel 2.3. Standar Intensitas Konsumsi Energi Indonesia (IKE) Tabel 2.4. Kriteria Tingkat Kenyamanan Ruang (SNI ) Tabel 2.5. Air Conditioning System (SK SNI T ) Tabel 3.1. Daftar Kebutuhan Bahan Tabel 3.2. Daftar Kebutuhan Alat Tabel 3.3. Data pengujian uji teknis Tabel 3.4. Kriteria pengujian uji teknis Tabel 3.5. Pengujian Perbandingan tampilan Sensor Suhu LM35 dengan Alat Ukur Thermometer Digital Tabel 3.6. Pengujian dan Pengamatan Siklus Kompresor AC Keadaan ON atau OFF Tabel 3.7. Hasil Pengukuran Tegangan, Arus dan Frekuensi Tabel 3.8. Hasil Pengukuran Daya Reaktif, Daya Nyata dan Daya Semu Tabel 3.9. Hasil Pengukuran Pemakaian Energi Tabel Hasil Pengukuran Tegangan, Arus dan Frekuensi Tabel Hasil Pengukuran Daya Reaktif, Daya Nyata dan Daya Semu Tabel Hasil Pengukuran Pemakaian Energi Tabel Hasil Pengukuran Tegangan, Arus dan Frekuensi... 87

20 Tabel Hasil Pengukuran Daya Reaktif, Daya Nyata dan Daya Semu Tabel Hasil Pengukuran Pemakaian Energi Tabel Hasil Pengukuran Tegangan, Arus dan Frekuensi Tabel Hasil Pengukuran Daya Reaktif, Daya Nyata dan Daya Semu Tabel Hasil Pengukuran Pemakaian Energi Tabel Hasil Pengukuran Tegangan, Arus dan Frekuensi Tabel Hasil Pengukuran Daya Reaktif, Daya Nyata dan Daya Semu Tabel Hasil Pengukuran Pemakaian Energi Tabel Hasil Pengukuran Tegangan, Arus dan Frekuensi Tabel Hasil Pengukuran Daya Reaktif, Daya Nyata dan Daya Semu Tabel Hasil Perbandingan Pemakaian Energi Tabel 4.1. Data Pengujian Uji Teknis Tabel 4.2. Kriteria Pengujian Uji Teknis Tabel 4.3. Pengujian Perbandingan Tampilan Sensor Suhu Alat dengan Alat Ukur Thermometer Digital Tabel 4.4. Pengujian dan Pengamatan Siklus Kompresor AC keadaan ON atau OFF Tabel 4.5. Hasil Pengukuran Tegangan, Arus dan Frekuensi Tabel 4.6. Hasil Pengukuran Daya Reaktif, Daya Nyata dan Daya Semu Tabel 4.7. Hasil Pengukuran Pemakaian Energi Tabel 4.8. Hasil Pengukuran Tegangan, Arus dan Frekuensi Tabel 4.9. Hasil Pengukuran Daya Reaktif, Daya Nyata dan Daya Semu 100

21 Tabel Hasil Pengukuran Pemakaian Energi. 100 Tabel Hasil Pengukuran Tegangan, Arus dan Frekuensi Tabel Hasil Pengukuran Daya Reaktif, Daya Nyata dan Daya Semu 102 Tabel Hasil Pengukuran Pemakaian Energi Tabel Hasil Pengukuran Tegangan, Arus dan Frekuensi Tabel Hasil Pengukuran Daya Reaktif, Daya Nyata dan Daya Semu 103 Tabel Hasil Pengukuran Pemakaian Energi Tabel Hasil Pengukuran Tegangan, Arus dan Frekuensi Tabel Hasil Pengukuran Daya Reaktif, Daya Nyata dan Daya Semu 105 Tabel Hasil Pengukuran Pemakaian Energi Tabel Hasil Pengukuran Tegangan, Arus dan Frekuensi Tabel Hasil Pengukuran Daya Reaktif, Daya Nyata dan Daya Semu. 107 Tabel Hasil Pengukuran Pemakaian Energi Tabel Pengujian Perbandingan Tampilan Sensor Suhu LM35 dengan Alat Ukur Thermometer Digital Tabel Hasil Pengukuran Tegangan, Arus dan Frekuensi Tabel Hasil Pengukuran Daya Reaktif, Daya Nyata dan Daya Semu 115 Tabel Hasil Pengukuran Pemakaian Energi 115 Tabel Hasil Pengukuran Tegangan, Arus dan Frekuensi Tabel Hasil Pengukuran Daya Reaktif, Daya Nyata dan Daya Semu Tabel Hasil Pengukuran Pemakaian Energi Tabel Rata-rata dan Selisih Arus di Ruang Tabel Hasil Pengukuran Karakteristik Tegangan

22 Tabel Hasil Pengukuran Daya Nyata dan Daya Semu Tabel Hasil Pengukuran Pemakaian Energi (Real Energy) Tabel Hasil Pengukuran Tegangan, Arus dan Frekuensi Tabel Hasil Pengukuran Daya Reaktif, Daya Nyata dan Daya Semu Tabel Hasil Pengukuran Pemakaian Energi Tabel Hasil Pengukuran Tegangan, Arus dan Frekuensi Tabel Hasil Pengukuran Daya Reaktif, Daya Nyata dan Daya Semu Tabel Hasil Pengukuran Pemakaian Energi Tabel Rata-rata dan Selisih Arus di Ruang Tabel Hasil Pengukuran Karakteristik Tegangan Tabel Hasil Pengukuran Daya Nyata (Real Power) Tabel Hasil Pengukuran Pemakaian Energi (Real Energy)