TUGAS AKHIR PERANCANGAN DAN PEMBUATAN MODEL HUMIDIFIER Diajukan guna melengkapi sebagian syarat dalam mencapai gelar Sarjana Strata Satu ( S1 ) Disusun Oleh : Nama : Heri Setiawan NIM : 41409110066 Program Studi : Teknik Elektro PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MERCU BUANA JAKARTA 2011
LEMBAR PENGESAHAN Perancangan dan Pembuatan Model Humidifier Disusun Oleh : Nama : Heri Setiawan NIM : 41409110066 Program Studi : Teknik Elektro Pembimbing, [ Yudhi Gunardi, ST, MT ] Mengetahui, Koordinator Tugas Akhir / Ketua Program Studi [ Yudhi Gunardi, ST, MT ]
LEMBAR PERNYATAAN Yang bertanda tangan dibawah ini, Nama : Heri Setiawan N.I.M : 41409110066 Jurusan Fakultas : Teknik Elektro : Teknik Industri Judul Skripsi : Perancangan dan Pembuatan Model Humidifier Dengan ini menyatakan bahwa hasil penulisan Skripsi yang telah saya buat ini merupakan hasil karya sendiri dan benar keasliannya. Apabila ternyata dikemudian hari penulisan Skripsi ini merupakan hasil plagiat atau penjiplakan terhadap karya orang lain, maka saya bersedia mempertanggungjawabkan sekaligus bersedia menerima sanksi berdasarkan aturan tata tertib di Universitas Mercu Buana. Demikian, pernyataan ini saya buat dalam keadaan sadar dan tidak dipaksakan. Penulis, [ Heri Setiawan ]
KATA PENGANTAR Assalamu alaikum. Wr. Wb. Alhamdulillah puji dan syukur kepada Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan hidayahnya dan kesehatan serta kesempatan kepada penulis untuk dapat menjalankan pendidikan strata satu ini. Sehingga penulis dapat sampai pada akhir masa pendidikan ini. Pada kesempatan ini ijinkan penulis untuk menyampaikan rasa terimakasih kepada pihak-pihak yang telah banyak membantu selama masa penyelesaian tugas akhir dengan judul PERANCANGAN DAN PEMBUATAN MODEL HUMIDIFIER. 1. Kepada Bapak dan Ibu serta Adikku tersayang yang telah memberikan dorongan baik materil maupun spirituil serta do anya kepada penulis. 2. Kepada pendamping hidup ku yang telah memberikan spirit dan doa baik dikala susah maupun senang 3. Kepada Bapak Yudhi Gunardi selaku Ketua Program Studi Teknik Elektro sekaligus sebagai Dosen Pembimbing saya 4. Kepada seluruh civitas Mercubuana 5. Kepada rekan rekan studi saya angkatan 15 di Universitas Mercubuana 6. Kepada Bapak Heri Joko Santoso, terima kasih atas pengalaman hidup yang telah diberikan sebagai bahan pembelajaran 7. Kepada semua dosen yang telah memberikan ilmunya selama saya menimba ilmu dalam pendidikan strata satu di Universitas Mercubuana
Semoga amal baik dan bantuan yang beliau berikan kepada penulis mendapat balasan yang setimpal dari Allah SWT. Demikian terucap terima kasih banyak dan berharap Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi pembaca. Penulis Heri Setiawan 41409110066
DAFTAR ISI Halaman Halaman Judul Halaman Pernyataan Halaman Pengesahan Abstrak Kata Pengantar Daftar Isi Daftar Tabel Daftar Gambar Daftar Grafik Daftar Lampiran i ii iii iv v vii xi xii xiv xv BAB I PENDAHULUAN 1 1.1 Latar Belakang 1 1.2 Tujuan Penelitian Terapan 4 1.3 Pembatasan Masalah 4 1.4 Metodologi Penelitian Terapan 5 1.5 Sistematika Penulisan 5 BAB II LANDASAN TEORI 8 2.1 Sistem Respirasi 8 2.1.1 Pendahuluan 8 2.1.2 Mekanisme pernapasan manusia 10 2.1.2.1 Pernapasan dada 10
2.1.2.2 Pernapasan perut 11 2.1.3 Udara yang dipernapaskan 12 2.2 Gambaran Umum Humidifier 14 2.3 LM 35 sebagai Sensor Suhu 16 2.4 LM 741 sebagai Penguat Operasional 17 2.4.1 LM 741 sebagai penguat non inverting 20 2.4.2 LM 741 sebagai penguat penyangga (buffer) 22 2.4.3 LM 741 sebagai komparator 22 2.5 Transistor sebagai Saklar 24 2.5.1 Transistor dalam keadaan saturasi 26 2.5.2 Transistor dalam keadaan cut off 27 2.6 IC 4011 sebagai Gerbang NAND 28 2.7 IC 74193 sebagai Pencacah Maju dan Mundur 30 2.8 IC 4028 sebagai Dekoder BCD 30 2.9 IC 4066 sebagai Saklar Mandiri 32 2.10 IC CA 3162 E sebagai Analog To Digital Converter 33 2.11 IC CA 3161 E sebagai Dekoder 35 2.12 Seven Segment sebagai Display 38 2.12.1 Common anoda 38 2.12.2 Common katoda 39 2.13 IC MOC 3020 sebagai PhotoTriac 40 2.14 TRIODA AC (TRIAC) sebagai Switch 41 BAB III METODOLOGI PENELITIAN 43 3.1 Spesifikasi Alat 43
3.2 Perencanaan Secara Diagram Blok 44 3.3 Perencanaan Rangkaian Setting Suhu 46 3.4 Perencanaan Rangkaian Sensor Suhu 51 3.5 Perencanaan Rangkaian Suhu Lebih 55 3.6 Perencanaan Rangkaian Suhu Chamber 59 3.7 Perencanaan Rangkaian Komparator 60 3.7.1 Perencanaan rangkaian komparator 1 60 3.7.2 Perencanaan rangkaian komparator 2 61 3.8 Perencanaan Rangkaian Kontrol Heater 62 3.9 Perencanaan Rangkaian Low Water 65 3.10 Perencanaan Rangkaian Display 66 3.11 Diagram Alir Sistem Kerja Humidifier 68 BAB IV PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA 69 4.1 Persiapan Alat dan Bahan 69 4.1.1 Persiapan alat 70 4.1.2 Persiapan bahan 70 4.1.3 Test point pengukuran 72 4.2 Pengukuran dan Pengujian 73 4.2.1 Pengukuran pada TP1 73 4.2.2 Pengukuran pada TP2 74 4.2.2.1 Tampilan tingkat kestabilan suhu 34 0 C 75 4.2.2.2 Tampilan tingkat kestabilan suhu 35 0 C 75
4.2.2.3 Tampilan tingkat kestabilan suhu 36 0 C 76 4.2.2.4 Tampilan tingkat kestabilan suhu 37 0 C 76 4.2.3 Pengukuran pada TP3 77 4.2.4 Pengukuran pada TP4 77 4.2.5 Pengukuran pada TP5 78 BAB V ANALISA HASIL 5.1 Analisa tegangan keluaran pada TP1 79 5.2 Analisa tegangan keluaran pada TP2 80 5.3 Analisa tegangan keluaran pada TP3 80 5.4 Analisa tegangan keluaran pada TP4 81 BAB VI KESIMPULAN 82 6.1 Kesimpulan 82 Daftar Pustaka 83 Lampiran 84
DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1 Sistem respirasi manusia 8 Gambar 2.2 Humidifier type MR 730 14 Gambar 2.3 Humidifier type MR 850 14 Gambar 2.4 Analogi diagram alir humidifier 15 Gambar 2.5 Sensor suhu LM 35 16 Gambar 2.6 Analogi sifat dasar op amp pertama 18 Gambar 2.7 Analogi sifat dasar op amp kedua 18 Gambar 2.8 Analogi sifat dasar op amp ketiga 19 Gambar 2.9 Analogi sifat dasar op amp keempat 19 Gambar 2.10 Konfigurasi pin IC LM 741 20 Gambar 2.11 Op amp sebagai penguat non inverting 21 Gambar 2.12 Op amp sebagai buffer 22 Gambar 2.13 Op amp sebagai komparator 23 Gambar 2.14 Rangkaian common emiter 25 Gambar 2.15 Garis beban daerah kerja transistor 26 Gambar 2.16 Transistor dalam keadaan saturasi 27 Gambar 2.17 Transistor dalam keadaan cut off 28 Gambar 2.18 Konfigurasi pin IC 4011 28 Gambar 2.19 Simbol NAND 29 Gambar 2.20 Konfigurasi pin IC 74193 30 Gambar 2.21 Konfigurasi pin IC 4028 31
Gambar 2.22 Konfigurasi pin IC 4066 32 Gambar 2.23 Konfigurasi pin IC 3162 E 33 Gambar 2.24 Konfigurasi pin IC 3161 E 35 Gambar 2.25 Bentuk fisik dan konfigurasi seven segment common anoda39 Gambar 2.26 Bentuk fisik dan konfigurasi seven segment common katoda40 Gambar 2.27 Konfigurasi pin MOC 3020 41 Gambar 2.28 Skematik MOC 3020 41 Gambar 2.29 Simbol TRIAC 42 Gambar 3.1 Diagram blok humidifier 44 Gambar 3.2 Rangkaian setting suhu 46 Gambar 3.3 Rangkaian sensor suhu 51 Gambar 3.4 Rangkaian sensor suhu lebih 55 Gambar 3.5 Rangkaian suhu chamber 59 Gambar 3.6 Rangkaian komparator umum 60 Gambar 3.7 Rangkaian komparator 1 60 Gambar 3.8 Rangkaian komparator 2 61 Gambar 3.9 Rangkaian kontrol heater 62 Gambar 3.10 Rangkaian low water 65 Gambar 3.11 Analogi transistor dalam keadaan on 66 Gambar 3.12 Analogi transistor dalam keadaan off 66 Gambar 3.13 Rangkaian display 66 Gambar 3.14 Flowchart sistem kerja humidifier 68
DAFTAR GRAFIK Halaman Grafik 3.1 Perbandingan suhu dengan LM 35 53 Grafik 4.1 Kestabilan suhu 34 0 C 75 Grafik 4.2 Kestabilan suhu 35 0 C 75 Grafik 4.3 Kestabilan suhu 36 0 C 76 Grafik 4.4 Kestabilan suhu 37 0 C 76
DAFTAR TABEL Halaman Tabel 2.1 Tabel kebenaran IC 4011 29 Tabel 2.2 Tabel kebenaran IC 4028 32 Tabel 2.3 Tabel kebenaran IC 3161 E 37 Tabel 2.4 Seven segment common anoda 39 Tabel 2.5 Seven segment common katoda 40 Tabel 3.1 Hubungan suhu setting dengan tegangan referensi 51 Tabel 3.2 Hubungan suhu dengan tegangan pada LM 35 52 Tabel 3.3 Perencanaan nilai Ri 58 Tabel 4.1 Daftar komponen dan jumlahnya 70 Tabel 4.2 Daftar komponen dan jumlahnya (lanjutan) 71 Tabel 4.3 Hasil pengukuran tegangan keluaran pada TP1 74 Tabel 4.4 Hasil pengukuran tegangan keluaran pada TP2 74 Tabel 4.5 Hasil pengukuran tegangan keluaran pada TP3 77 Tabel 4.6 Hasil pengukuran tegangan keluaran pada TP4 77 Tabel 4.7 Hasil pengukuran tegangan keluaran pada TP5 78 Tabel 5.1 Analisa tegangan keluaran pada TP1 79 Tabel 5.2 Analisa tegangan keluaran pada TP2 80 Tabel 5.3 Analisa tegangan keluaran pada TP3 80 Tabel 5.4 Analisa tegangan keluaran pada TP4 81
DAFTAR LAMPIRAN Halaman Gambar rangkaian simulasi humidifier 84 Data sheet LM 35 85 Data sheet IC LM 741 88 Data sheet IC 74LS193 92 Data sheet IC HCF 4011B 95 Data sheet IC CD 4028B 98 Data sheet triacs BT 137 100 Data sheet IC CA 3161A 102 Data sheet IC CA 3162A 104 Data sheet IC HCF 4066B 108 Data sheet MOC 3020 112 Data sheet TR BC 107 114