LAMPIRAN A. PEDOMAN PENGGUNAAN Alat Peraga Sistem Pemantauan Energi Menggunakan TEG (Thermo Electric Generator) dan TEC (Thermo Electric Cooler)

Transkripsi

1 LAMPIRAN A PEDOMAN PENGGUNAAN Alat Peraga Sistem Pemantauan Energi Menggunakan TEG (Thermo Electric Generator) dan TEC (Thermo Electric Cooler) 50

2 PEDOMAN PENGGUNAAN Alat Peraga Sistem Pemantauan Energi Menggunakan TEG (Thermo Electric Generator) dan TEC (Thermo Electric Cooler) 1. Tujuan a. Melatih praktikan agar dapat melakukan pemantauan energi. b. Memantau pemanenan energi listrik yang ramah lingkungan yang dihasilkan dari TEG (Thermo Electric Generator) dan TEC (Thermo Electric Cooler) dalam bentuk grafik. 2. Dasar Teori Konsep energi terbarukan mulai dikenal pada tahun 1970-an. Energi terbarukan adalah sumber energi yang dapat dengan cepat dipulihkan kembali secara alami, dan prosesnya berkelanjutan. Energi yang di hasilkan dari gradien temperatur adalah salah satu contoh dari energi terbarukan tersebut. TEG (Thermo Electric Generator) dan TEC (Thermo Electric Cooler) merupakan modul yang dapat digunakan dalam pemanenan energi dengan menggunakan prinsip pemanenenan gradient temperature tersebut. Untuk menghasilkan tegangan dari gradient temperatur menggunakan modul TEG /TEC yaitu dengan cara menempatkan kedua sisi permukanan TEG/TEC tersebut di 2 temperatur yang berbeda, dengan begitu maka akan dihasilkan tegangan. a. Thermoelectric Generator Thermoelectric generator didasarkan pada efek Seebeck. Jika panas diterapkan pada rangkaian di persambungan dari dua konduktor yang berbeda, arus listrik akan dihasilkan. Ini adalah perangkat solid state, tidak seperti dinamo yang mempunyai bagian bergerak sehingga tidak menimbulkan suara saat bekerja[7]. 51

3 Thermoelectric generator sederhana terdiri dari thermocouple yang terdiri dari tipe n (bahan dengan kelebihan elektron) dan tipe p (bahan dengan kekurangan elektron) elemen yang terhubung listrik secara seri dan panas secara paralel. Masukan panas dari satu sisi dan ditolak dari sisi yang lain, menghasilkan tegangan di seluruh pasangan thermoelectric. Besarnya tegangan yang dihasilkan sebanding dengan gradient temperatur [8]. Gambar 2.1. Konstruksi elemen TEG [9]. b. Thermoelectric Cooling Perangkat thermoelectric cooling didasarkan pada efek Peltier. Jika arus listrik melewati rangkaian dari dua konduktor yang tidak sama, maka akan terjadi kenaikan atau penurunan temperatur di persambungan tergantung dari arah aliran arus listrik. Lenz menyimpulkan bahwa arah dari aliran arus listrik menentukan apakah panas diserap atau dihasilkan pada persambungan. Ketika masukan listrik diterapkan pada thermocouple, elektron bergerak dari bahan tipe p ke bahan tipe n menyerap energi panas pada persambungan dingin. Elektron elektron membuang kelebihan energi pada persambungan panas karena elektron mengalir dari tipe n kembali ke bahan tipe p melalui konektor listrik. Membuang panas dari sisi panas akan menurunkan temperatur pada sisi dingin dengan cepat, besarnya penurunan bergantung dari arus lisrik yang diberikan [8]. 52

4 Gambar 2.2 Cara kerja TEC berdasar efek Peliter [10]. 3. Praktikum Pada praktikum kali ini akan dilaksanakan secara 2 tahap. Tahap yang pertama penulisan program yang bertujuan untuk pengambilan data dan membuat User Interface berupa grafik untuk menampilkan hasil dari pembacaan modul TEG/TEC. Dan yang ke2 yaitu pengaturan perangkat keras. Langsung saja kita mulai tahap 1 : a. Buka program ARDUINO, klik ( ) b. Lalu klik New Project ( ) atau klik FILE New Project, maka akan tampil seperti ini: 53

5 c. Lalu ketik program di bawah ini pada lembar yang sudah tersedia: #include <Wire.h> #include <OneWire.h> #include <DallasTemperature.h> #define ONE_WIRE_BUS 2 #define ONE_WIRE_BUS 3 OneWire onewire(one_wire_bus); OneWire onewire2(one_wire_bus); DallasTemperature sensorsuhu(&onewire); DallasTemperature sensorsuhu2(&onewire); float suhusekarang; float suhutepat; float suhusekarang2; float suhutepat2; double temp_amp = 0.0; float temps, adcvolt, cal_value; float Volt1; float Volt; float dayatotal; float ampere; float deltat; float resistor; void setup() Serial.begin(9600); sensorsuhu.begin(); sensorsuhu2.begin(); void loop() volt(); amper(); daya(); suhu(); AT(); tampil(); void volt() unsigned int datav[100]; float volt2 =0; for(int i=0 ;i<100; i++) datav[i]= analogread(1); delay(10); volt2 = volt2 + datav[i]; volt2= volt2/100; Volt=((volt2* )*5); 1 void amper() resistor =10; adcvolt = Volt/resistor; void daya() dayatotal = Volt * adcvolt; void suhu() suhusekarang = ambilsuhu(); suhutepat = suhusekarang; suhusekarang2 = ambilsuhu2(); suhutepat2 = suhusekarang2; float ambilsuhu() sensorsuhu.requesttemperatures(); float suhu= sensorsuhu.gettempcbyindex(0); return suhu; float ambilsuhu2() sensorsuhu2.requesttemperatures(); float suhu2 =sensorsuhu2.gettempcbyindex(1); return suhu2; void AT() deltat = suhutepat - suhutepat2; void tampil() Serial.print(Volt); Serial.print(" "); Serial.print(adcVolt); Serial.print(" "); Serial.print(dayatotal); Serial.print(" "); Serial.print(suhuTepat); Serial.print(" "); Serial.print(suhuTepat2); Serial.print(" "); Serial.println(deltaT); 2 54

6 d. Pada program arduino ini, nilai pada variable yang bernama resistor dapat di ubah-ubah nilainya dari range ohm. Nilai variable resistor merupakan nilai beban yang diinginkan sehingga nilai arus dan daya dapat ditampilkan dalam grafik. Program dibawah adalah program untuk mengubah nilai resistor : void amper() resistor =10; adcvolt = Volt/resistor; e. Sambungkan USB Arduino dengan komputer, lalu atur alamat Com Arduino yang digunakan. Klik TOOLS PORT Pilih COM yang digunakan OK f. Lalu klik Upload ( ) untuk menjalankan program yang telah di tulis. g. Bila program sudah di upload dan tidak terjadi error selanjutnya buka serial monitor pada Arduino. Klik TOOLS SERIAL MONITOR OK. Atau klik ( melihat serial monitor. Maka tampilan akan seperti ini: ) untuk Gambar 3.1 Gambar Serial Monitor h. Selanjutnya Buka program PROCESSING. Klik simbol ( ) untuk masuk pada lembar Processing, maka tampilan akan seperti ini: 55

7 i. Lalu ketik program di bawah ini pada lembar yang sudah tersedia: import processing.serial.*; Serial myport; PrintWriter output; String val; float inbytesdaya,inbytevalue; int xposdaya = 500; int lastheightdaya =500; int xposlastdaya = 500; PFont f,f; float w = 900; float h = 690; float w1 = 900; float h1 = 690; float inbytevoltage1; String instringvoltage; float inbytevoltage; int xposvoltage = 40; float lastheightvoltage =40; float xposlastvoltage = 40; String instringcurrent; float inbytecurrent; int xposcurrent = 500; int lastheightcurrent =500; int xposlastcurrent = 500; String instringdaya; String instringsuhuhot; String instringsuhucold; float inbytesuhuhot, inbytesuhucold; String instringsuhucold; String instringsuhuat; float inbytesuhuat; float MAX_OF_VOLTAGE_INPUT = 1.5; float MAX_OF_CURRENT_INPUT = ; float MAX_OF_DAYA_INPUT = 0.125; void setup() size(900,690); myport = new Serial(this,"COM18",9600); output = createwriter( F:/arduino_project_2017data.txt" ); // alamat simpan file myport.bufferuntil('\n'); f = createfont("arial",12,true); F = createfont("arial",18,true); stroke(127,34,255); background(70); void draw() stroke(127,34,255); tampil(); suhuhot(); suhucold(); suhuat(); drawtablevoltage(); drawtablecurrent(); drawtabledaya(); void serialevent (Serial myport) stroke(127,34,255); if(myport.available() > 0) String instring = myport.readstringuntil('\n'); if (instring!= null) String[]inStringValue = splittokens(instring," "); instringvoltage = instringvalue[0]; instringcurrent = instringvalue[1]; instringdaya = instringvalue[2]; instringsuhuhot = instringvalue[3]; instringsuhucold = instringvalue[4]; instringsuhuat = instringvalue[5]; instringvoltage = trim(instringvoltage); instringcurrent = trim(instringcurrent); instringdaya = trim(instringdaya); instringsuhuhot = trim(instringsuhuhot); instringsuhucold = trim(instringsuhucold); instringsuhuat = trim(instringsuhuat); inbytevoltage = float(instringvoltage); inbytecurrent = float(instringcurrent); inbytesuhuhot = float(instringsuhuhot); inbytesuhucold = float(instringsuhucold); inbytesuhuat = float(instringsuhuat); inbytesdaya = float(instringdaya); inbytevoltage = map(inbytevoltage, 0, MAX_OF_VOLTAGE_INPUT, 140, height - 300); inbytecurrent = map(inbytecurrent, 0,MAX_OF_CURRENT_INPUT, 140,height -300 ); inbytesdaya = map(inbytesdaya, 0,MAX_OF_DAYA_INPUT, 0,height ); void drawtablevoltage() stroke(127, 34, 255); stroke(175); line(40,height-40,40,380); stroke(175); line(40,height-40,width-500,h-40); textfont(f); fill(255); text("voltage (mv)",110,370); text("^",44,392); text(">",400,657); //(sumbu y, sumbu x) text("time (m/s)",270,670); fill(240); textfont(f); text(" ",40,3925); text("1.25 -",40,437.2); text("1.00 -",40,480.4); text(" ",40,523.4);

8 text("0.50 -",40,566.6); text("0.25 -",40,609.8); text("0.00 -",40,653); line(xposlastvoltage, lastheightvoltage, xposvoltage, height - inbytevoltage + 100); xposlastvoltage = xposvoltage; lastheightvoltage= height-inbytevoltage + 100; println("last voltage :" + lastheightvoltage ); if (xposvoltage >= width - 500) xposvoltage = 40; xposlastvoltage = 40; stroke(127,34,255); background(70); else stroke(127,34,255); xposvoltage++; void drawtablecurrent() stroke(175); line(500,h-310,500,648); stroke(175); line(500,h-40,850,h-40); textfont(f); fill(255); text("current (ma)",550,370); text("^",504,392); //(sumbu y, sumbu x) text(">",850,657); //(sumbu y, sumbu x) text("time (m/s)",750,670); fill(240); textfont(f); text(" ",500,394); text("125 -",500,437.2); text("100 -",500,480.4); text("75 ---",500,523.4); text("50 -",500,566.6); text("25 ---",500,609.8); text(" ",500,653); stroke(127,200,255); line(xposlastcurrent, lastheightcurrent, xposcurrent,height-inbytecurrent + 100); println("lst cusrrent :" +lastheightcurrent); xposlastcurrent = xposcurrent; lastheightcurrent= int(heightinbytecurrent + 100); if (xposcurrent >= width - 40) xposcurrent = 500; xposlastcurrent = 500; stroke(127,34,255); background(70); else stroke(127, 34, 255); xposcurrent++; void drawtabledaya() stroke(127, 34, 255); stroke(175); line(500,height-350,500,15); stroke(175); line(500,height-350,850,height- 350); textfont(f); fill(255); text("daya (mw)",480,20); text("^",504,30); text(">",851,347); text("time (m/s)",750,360); fill(240); textfont(f); text(" ",500,30); text("175 --",500,106.5); text(" ",500,187); text("25 --",500,263); text(" ",500,344); stroke(127,1200,255); line(xposlastdaya, lastheightdaya, xposdaya, height - inbytesdaya ); xposlastdaya= xposdaya; lastheightdaya= int( height - inbytesdaya - 350); if (xposdaya >= width - 40) xposdaya = 500; xposlastdaya = 500; background(70); else xposdaya++;

9 void tampil() textfont(f); fill(255); text("trainer ENERGI BARU DAN TERBARUKAN",400,100); void suhuhot() textfont(f); fill(255); text("suhu PANAS",150,150); text("=",200,150); text(inbytesuhuhot + " ᵒC",300,150); 5 void suhucold() textfont(f); fill(255); text("suhu DINGIN",152,200); text("=",200,200); text(inbytesuhucold + " ᵒC",300,200); void suhuat() textfont(f); fill(255); text("suhu T",110,250); text("=",200,250); text(inbytesuhuat + " ᵒC",300,250); 6 j. Agar program Arduino yang telah kita tulis sebelumnya dapat diakses oleh Processing, maka kita harus menyamakan alamat Com yang terdapat pada Arduino dan Processing. Potongan program dibawah adalah program untuk menyamakan Com kedua Aplikasi: myport = new Serial(this,"COM18",9600); COM18 adalah alamat Arduino. k. Lalu klik RUN( ) untuk menjalankan program yang telah di tulis. Maka akan tertampil User Interface seperti ini: Gambar 3.2 Gambar User Interface 58

10 l. Pada Processing ini selain menampilkannya dalam bentuk grafik, nilai akan tersimpan pula dalam bentuk.txt, potongan program di bawah merupakan program yang digunakan untuk menunjuk lokasi dan nama file yang akan digunakan sebagai penyimpanan file: output=createwriter( F:/arduino_project_2017/data.txt" ); pada program diatas menunjukan bawa file akan disimpan dengan nama data.txt yang terletak pada folder bernama arduino_project_2017 yang berlokasi di F. Sehingga lokasi dan nama file dapat diubah- ubah sesuai kebutuhan. Selanjutnya kita mulai pada tahap 2 : Pada tahap 2 ini kita akan mengatur setpoint pada pemanas sistem dan pendingin sistem. Gambar di bawah adalah bagian perangkat keras yang telah direalisasikan Gambar 3.3 Gambar Perangkat Keras Sistem dan keterangan Keterangan Gambar : 1. Bagian pemanas sistem. 2. Slot modul TEG/TEC. 3. Bagian pendingin sistem. 4. Bagian Modul Thermostat pemanas sistem. 5. Bagian Modul Thermostat pendingin sistem. 6. Bagian panel Arduino 7. Panel input. 59

11 Langkah untuk praktikum : 1. Naikan bagian pemanas sistem, kencangkan dengan baut yang telah tersedian. 2. Atur setpoint suhu yang diinginkan pada Thermostat pemanas dan pendingin. Cara mengatur setpoint pada modul themostat : a. Tekan tombol Set untuk dapat mengatur suhu, tampilan akan berkedip. b. Selanjutnya tekan tombol naik + atau turun untuk menambah atau menguranggi suhu sesuai dengan kebutuhan. c. Apabila suhu telah sesuai dengan yang diinginkan tekan tombol Set untuk menyimpan suhu yang telah diset. 3. Selanjutnya buka kembali User interface pada Processing. Apabila pembacaan suhu pada User Interface Processing telah menunjukan nilai setpoint yang dimasukan sebelumnya pada kedua sistem. Masukan modul TEG/TEC pada slot yang telah tersedia. 4. Turunkan kembali pemanas sistem. Kencangkan baut yang terdapat pada pemanas sistem, pastikan pemanas sistem, modul TEG/TEC, dan pendingin sistem telah menempel dengan baik. 5. Sambungkan kedua kaki modul TEG/TEC kepanel input yang sudah tersedia. 6. Amati nilai outputan yang tergambar pada grafik. 60

12 LAMPIRAN B Angket Pengujian 61

13 ANGKET Alat Peraga Sistem Pemantauan Energi Menggunakan TEG (Thermo Electric Generator) dan TEC (Thermo Electric Cooler). Berilah tanda check list ( )pada kotak penilaian yang sesuai dengan kenyataan yang ada. No. Aspek yang di opservasi Penilaian Baik Cukup Buruk 1. Apakah alat peraga sistem ini mudah digunakan? 2. Apakah alat peraga sistem ini bekerja dengan baik? 3. Apakah alat peraga sistem ini membantu anda dalam mengerjakan praktikum? 4. Apakah alat peraga sistem ini membantu anda dalam memahami cara kerja Thermocopel? 5. Apakah alat peraga sistem ini membantu anda dalam memahami karakteristik Thermocopel? 6. Apakah pedoman penggunaan alat peraga sistem ini mudah dimengerti? 7. Apakah pedoman penggunaan alat peraga sistem ini membantu dalam menggunakan alat peraga sistem ini? 8. Apakah alat peraga sistem ini lebih efektif dari alat peraga yang digunakan sebelumnya? 9. Apakah hasil percobaan yang dihasilkan alat peraga sistem ini lebih mudah dipahami dari alat peraga yang digunakan sebelumnya? 10. Apakah alat peraga sistem ini lebih memudahkan anda dalam mendapat hasil praktikum? 62

14 LAMPIRAN C DATA SHEET TEC SP

15 64

16 65

17 LAMPIRAN D DATA SHEET TEG TE-MOD-5W5V-30S[22] 66

18 67

19 68

20 69