RANCANG BANGUN PEMANAS INDUKSI BERDAYA RENDAH DENGAN MENGGUNAKAN SOLENOID COIL BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA 8535 SKRIPSI

Transkripsi

1 1 RANCANG BANGUN PEMANAS INDUKSI BERDAYA RENDAH DENGAN MENGGUNAKAN SOLENOID COIL BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA 8535 SKRIPSI JEPRI WANDES NABABAN DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2015

2 2 RANCANG BANGUN PEMANAS INDUKSI BERDAYA RENDAH DENGAN MENGGUNAKAN SOLENOID COIL BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA 8535 SKRIPSI Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains JEPRI WANDES NABABAN DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2015

3 3 PERSETUJUAN Judul :RANCANG BANGUN PEMANAS INDUKSI BERDAYA RENDAH DENGAN MENGGUNAKAN SOLENOID COIL BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA 8535 Kategori : SKRIPSI Nama : JEPRI WANDES NABABAN Nomor Induk Siswa : Program Studi : SARJANA (S1) FISIKA Departemen : FISIKA Fakultas : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM (FMIPA) UNIVERSITAS SUMATERA UTARA Komisi Pembimbing: Diluluskan di Medan, Oktober 2015 Pembimbing I Pembimbing II (Drs.Kurnia Brahmana, M.Si ) (Drs.Takdir Tamba, M.Eng.Sc) NIP NIP Diketahui/ disetujui oleh : Departemen Fisika FMIPA USU Ketua (Dr. Marhaposan Situmorang) NIP

4 4 PERNYATAAN RANCANG BANGUN PEMANAS INDUKSI BERDAYA RENDAH DENGAN MENGGUNAKAN SOLENOID COIL BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA 8535 SKRIPSI Saya mengaku bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa Kutipan dan ringkasan yang masing masing disebutkan sumbernya. Medan, Oktober 2015 JEPRI WANDES NABABAN

5 5 PENGHARGAAN Penulis memanjatkan puji dan syukur atas berkat Allah di dalam nama Tuhan Yesus Kristus yang senantiasa melimpahkan Rahmat dan kasih KaruniaNya, sehingga penulis dapat menyelesaikan Skripsi ini dengan judul Rancang Bangun Pemanas Induksi Berdaya Rendah Dengan Menggunakan Solenoid Coil Berbasis Mikrokontroler Atmega 8535 guna melengkapi persyaratan untuk memperoleh gelar Sarjana Fisika pada Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara Medan. Dalam menyelesaikan skripsi ini penulis banyak mendapat bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak, baik dalam bentuk materi, ide, dorongan semangat serta doa yang tulus. Untuk itu penulis mengucapkan terima kasih sebesar-besarnya kepada : 1. Bapak Drs. Kurnia Brahmana, M.Si sebagai Dosen Pembimbing yang telah banyak meluangkan waktu, pikiran, tenaga, dan saran saran untuk membimbing penulis menyelesaikan skripsi ini. 2. Bapak Drs. Takdir Tamba, M.Eng.Sc. sebagai Dosen Pembimbing yang telah memberikan arahan dan saran kepada penulis untuk menyempurnakan skripsi ini. 3. Bapak Dr. Marhaposan Situmorang, sebagai dosen wali yang telah memberikan arahan dan saran kepada penulis. 4. Bapak Dr. Marhaposan Situmorang, sebagai Ketua Jurusan Fisika FMIPA USU. 5. Bapak Drs. Syahrul Humaidi, M.Sc sebagai Sekretaris Jurusan Fisika FMIPA USU. 6. Dekan dan Pembantu Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara. 7. Seluruh Bapak / Ibu staff pengajar Fisika USU serta para pegawai administrasi. 8. Ucapan terima kasih yang tulus penulis sampaikan kepada Bapak saya tersayang Ramses Nababan & Mama saya tercinta Hotmauli br Sinaga, dan kakak saya (Betaria agustina Nababan) dan adik-adik saya (Mei Eriyanti Nababan), (Samuel

6 6 Valentino Nababan), dan (Wendi pranji nababan) serta keluarga yang telah memberikan dorongan baik moril maupun materi selama penulis kuliah sampai penyelesaian skripsi ini. 9. Teman - teman stambuk Adik Adik stambuk 2012/2013/2014 : dkk Penulis menyadari bahwa penulisan Skripsi ini masih jauh dari sempurna karena keterbatasan pengetahuan dan ilmu yang dimiliki penulis. Oleh karena itu, penulis mengharapkan saran- saran dari pembaca untuk menyempurnakan skripsi ini. Kiranya Skripsi ini dapat bermanfaat bagi pembaca. Penulis, (Jepri Wandes Nababan) Nim :

7 7 RANCANG BANGUN PEMANAS INDUKSI BERDAYA RENDAH DENGAN MENGGUNAKAN SOLENOIDE COIL BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA 8535 ABSTRAK Telah dilakukan penelitian tentang pemanas induksi terhadap pengujian bahan dengan menggunakan solenoide coil, dimana pada pemanas induksi timbul panas pada beban yang terkena induksi medan magnet, hal ini disebabkan karena pada logam timbul arus eddy atau arus pusar yang arahnya melingkar akibat dari induksi magnet yang menimbulkan fluks magnetik, sehingga menimbulkan panas pada beban. Untuk membuat pemanas induksi diperlukan suatu alat yang mampu menghasilkan energi listrik yang besar. Alat ini menggunakan pada tegangan 24 Volt,dimana kuat arus yang digunakan 40 Ampere. Rangkaian ini menggunakan power supply dan dirangkai menggunakan komponen-komponen utama yang terdiri atas transfomator,dioda, transistor mosfet, resistor,kapasitor, induktor dan alat ini dirancang berbasis mirokontroller ATMega Pemanas induksi ini dirancang pada resonansi Frekuensi 50Khz, selanjutnya diuji coba untuk melakukan proses perlakuan panas permukaan pada spesimen baja atau besi sehingga menimbulkan panas. Hasil pengujian yang diperoleh dapat digunakan untuk menghitung besarnya energi kalor dan efisiensi energi dari alat pemanas induksi. Kata kunci : Pemanas Induksi, Solenoide, ATMega8535.

8 8 INDUCTION HEATING DESIGN USING LOW POWERED WITH SOLENOIDE COIL BASED MICROCONTROLLER ATMEGA 8535 ABSTRACT Has done research on the induction heating of the test material by using solenoide coil, wherein the induction heaters generate heat in the load affected by the induction of the magnetic field, this is because the metal arising eddy current or eddy currents whose direction the circular as a result of magnetic induction causing flux magnetic, causing heat to the load.induction heating required to make a tool that is capable of generating electrical energy. The tool is used at 24 Volts, where strong currents used 40 Ampere. This circuit uses the power supply and assembled using major components consisting of transfomator, diodes, MOSFET transistors, resistors, capacitors, inductors, and the tool is designed based mirokontroller ATMega 8535.Induction heating is designed in the resonance frequency of 50KHz, and then tested to make the process of heat treatment on the surface of the specimen steel or iron, causing heat. The test results obtained can be used to calculate the amount of heat energy and energy efficiency of induction heating devices. Keywords: Induction Heating, solenoide, ATMega8535.

9 9 DAFTAR ISI Halaman Persetujuan... i Pernyataan... ii Penghargaan... iii Abstrak...iv Abstract... v Daftar Isi...vi Daftar Tabel... vii Daftar Gambar... viii Daftar Lampiran...ix Bab 1. Pendahuluan 1.1 Latar Belakang Perumusan Masalah Batasan Masalah Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian Sistematika Penulisan... 3 Bab 2. Tinjauan Pustaka 2.1 Defenisi Pemanas Induksi Cara Kerja Pemanas Induksi Arus Eddy (Eddy Curent) Induksi Magnet Pada Solenoide... 9

10 Solenoide Efek Histerisis Desain Lilitan Pemanas Ukuran Pemanasan Dari Pemanas Induksi Mosfet Termokopel Termokopel Tipe N Prinsip Kerja Termokopel Bab 3. Metodologi Penelitian 3.1 Diagram Blok Penentuan Spesifikasi Alat Rangkaian Solenoide Rangkaian Toroida Rangkaian Power Supply Rangkaian Driver Rangkaian Penyearah Rangkaian Daya Diagram Alir Diagram Alir Program Mikrokontroler Diagram Alir Program Visual Basic V Bab 4. Hasil dan Pembahasan 4.1 Pengujian Pemanas Induksi Pengujian beban 50 gram Pengujian beban 100 gram Perolehan Data Dan Perhitungan Data Dari Pengujian Konstanta Eddy... 51

11 Konstanta Histerisis Perolehan Data Dan Perhitungan Data Dari Pengujian Bab 5. Kesimpulan dan Saran 5.1 Kesimpulan Saran Daftar Pustaka

12 12 DAFTAR TABEL Nomor Judul Halaman Tabel Kabel vs Diameter Arus pada solenoide Kemampuan Hantar Arus Hambatan jenis beberapa bahan Tabel untuk lilitan primer & sekunder Tabel pengujian beban 50 gram Tabel pengujian beban 100 gram Tabel pengujian beban 150 gram Tabel pengujian beban 200gram Tabel pengujian beban 250 gram Tabel pengujian beban 300 gram 57

13 13 DAFTAR GAMBAR Nomor Judul Halaman Gambar 2.1 Lilitan Solenoide pada kawat solenoide silinder panjang pada kumparan Seperti pada kawat Medan magnet pada titik P sejauh x dari sumbuh sebuah kawat lingkaran berarus listrik Solenoide dengan banyaknya lilitan n Medan magnet dalam suatu solenoide Grafik lingkar Histerisis Induktansi pada kurva histerisis Rangkaian pemanas induksi dengan sumber AC Struktur Mosfet depletion-mode Penampang D-Mosfet( depletion-mode) Diagram Blok pemanas induksi dengan metode solenoide Diagram Alir Sistem kerja keseluruhan alat pemanas induksi dengan Metode Solenoide Gambar medan magnet pada solenoide Tembaga berbentuk Pipa Bentuk lilitan Solenoide Rangkaian power supply Konstruksi dan Symbol trafo Rangkaian Mosfet Rangkaian Driver Penyearah 1fasa gelombang penuh dengan kapasitor 39

14 Rangkaian Daya Grafik hubungan antara kenaikan Suhu dan waktu pada massa beban yaitu 50 gram Grafik hubungan antara kenaikan Suhu dan waktu pada massa beban yaitu 100 gram Grafik hubungan antara kenaikan Suhu dan waktu pada massa beban yaitu 150 gram Grafik hubungan antara kenaikan Suhu dan waktu pada massa beban yaitu 200 gram Grafik hubungan antara kenaikan Suhu dan waktu pada massa beban yaitu 250 gram Grafik hubungan antara kenaikan Suhu dan waktu pada massa beban yaitu 300 gram 60

15 15 DAFTAR LAMPIRAN Nomor Judul Halaman Lamp 1. Gambar Alat percobaan - 2. Program Visual Basic V Program Code vision AVR - 4. Data Sheet Mosfet IRFP 260 N - 5. Data Sheet Atmega