PERANCANGAN DAN PENGENDALIAN SUHU RUANGAN MENGGUNAKAN DUA UNIT PENDINGAN YANG BEKERJA SECARA BERGANTIAN DENGAN SAKLAR IMPULS DAN SENSOR E52-CA6DN PADA BENGKEL TEKNIK LISTRIK LAPORAN TUGAS AKHIR Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Menyelesaikan Program Diploma III Oleh : EDWIN HAPOSAN PURBA FITRIANI RANGKUTY NIM. 1205032071 NIM. 1205032077 MARINGAN T SINAMBELA MICHAEL ALEXANDER P NIM. 1205032087 NIM. 1205032091 PROGRAM STUDI TEKNIK LISTRIK JURUSAN TEKNIK ELEKTRO POLITEKNIK NEGERI MEDAN MEDAN 2015
ABSTRAK Perkembangan teknologi pada zaman sekarang ini sangat pesat dibidang elektronik dan pada umumnya bertujuan untuk memberi kemudahan dan memanjakan konsumen. Pada tugas akhir ini penulis merancang Pengendalian On Off Air Conditioner (AC) dan menggunakan sensor suhu termokopel sebagai pendeteksi suhu pada ruangan. Sensor yang digunakan bekerja berdasarkan suhu pada ruangan yang dideteksi di daerah jangkauannya. Setiap perubahan suhu yang terjadi pada daerah jangkauan sensor, selanjutnya sensor akan memberikan informasi berupa sinyal pada input temperatur kontrol, kemudian pada display temperatur kontrol menampilkan suhu rungan tersebut. Temperatur kontrol akan mengolah informasi tersebut sesuai dengan suhu yang di inginkan yang dirancang untuk mengontrol On Off AC secara otomatis. Pada perancangan Pengendalian On Off Air Conditioner ( AC ) ini, selain sistem otomatis juga dirancang sistem manual yang mana sistem manual ini dapat dioperasikan dengan menggunakan remote control untuk On Off Air Conditioner tersebut. iii
KATA PENGANTAR Puji dan syukur atas kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas segala limpahan rahmat-nya berupa kesehatan dan kesempatan kepada kami, sehingga dapat menyelesaikan Proyek Tugas Akhir dengan judul PERANCANGAN DAN PENGENDALIAN SUHU RUANGAN MENGGUNAKAN DUA UNIT PENDINGAN YANG BEKERJA SECARA BERGANTIAN DENGAN SAKLAR IMPULS DAN SENSOR E52-CA6DN PADA BENGKEL TEKNIK LISTRIK. Proyek Tugas Akhir ini merupakan salah satu persyaratan untuk menyelesaikan studi pada Program Studi Teknik Listrik Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Medan. Penulis menyadari bahwa terlaksananya pembuatan proyek ini dan penyusunan laporan tugas akhir ini tidak terlepas dari bantuan berbagai pihak. Pada kesempatan ini juga penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar- besarnya kepada : 1. Bapak M.Syahrudin Selaku Direktur Politeknik Negeri Medan. 2. Bapak Junaidi selaku ketua Jurusan teknik elektro Politeknik Negeri Medan. 3. Bapak Gunoro selaku kepala program studi teknik elektro Politeknik Negeri Medan. 4. Bapak Sutan Pardede selaku pembimbing yang telah memberikan saran dan bimbingan kepada penulis. 5. Bapak Bahtera Tarigan selaku wali kelas EL 6 D yang telah menasehati kami dan memberikan saran. 6. Seluruh staff pengajar khususnya jurusan teknik elektro yang telah memberikan banyak ilmu pengetahuan dan keterampilan selama penulis menuntut ilmu di Politeknik Negeri Medan. 7. Teristimewa kepada Orang Tua kami tercinta yang telah memberikan nasehat-nasehat dan membiayai kami selama pengerjaan proyek tugas akhir sehingga kami dapat menyelesaikan pendidikan Diploma III di Politeknik Negeri Medan. iv
8. Rekan-rekan seangkatan di Politeknik Negeri Medan khususnya Elektro- 6D dan. Teman- teman di EL - 6A, EL - 6B,EL - 6C dan EL - 6E. 9. Semua pihak yang telah mendukung kami dalam pembuatan dan penyelesaian laporan tugas akhir ini. Pada kesempatan ini, secara khusus penulis mempersembahkan rasa hormat dan cinta serta terima kasih kepada kedua orangtuaku juga buat abang dan kakak yang selalu setia mendukungku khususnya dalam pengerjaan tugas akhir ini. Penulis menyadari sepenuhnya bahwa dalam penyusunan laporan tugas akhir ini masih terdapat kelemahan dan kekurangan. Penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun demi perbaikan dan kesempurnaan tugas akhir ini. Akhir kata semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi semua pihak yang membacanya. Akhir kata hanya kepada Tuhan penulis memohon ampun dan kepada pembaca penulis meminta maaf, seperti ada kata bijak mengatakan Kekurangan datangnya dari manusia dan kesempurnaan datangnya dari Tuhan. Sekian dan terimakasih. Penulis, v
DAFTAR ISI LEMBAR PENGESAHAN 1... i LEMBAR PENGESAHAN - 2... ii ABSTRAK... iii KATA PENGANTAR... iv DAFTAR TABEL... xi BAB I... 1 PENDAHULUAN... 1 1.1 Latar Belakang... 1 1.2 Rumusan Masalah... 2 1.3 Batasan masalah... 2 1.4 Tujuan... 2 1.5 Manfaat Tugas Akhir... 3 1.6 Metode Pengumpulan Data... 3 1.7 Keterbatasan proses Tugas Akhir... 3 1.8 Sistematika Penulisan... 3 BAB II... 5 LANDASAN TEORI... 5 2.1 Teori Dasar Sistem control... 6 a. Sistem Loop Terbuka (Open Loop System)... 6 b. Sistem Loop Tertutup (Closed Loop System)... 8 2.1.1 Kontrol ON OFF... 12 2.1.2 Kontrol Modulasi... 13 2.2 Temperatur Kontrol... 14 2.2.1 Bagaimana Temperature Controller Bekerja... 16 2.2.2 Bagaimana Temperature Controller Melakukan fungsinya... 16 2.2.3 Temperature controller sebagai ON/OFF Control... 17 2.2.4 Temperature Controller E5CC 800... 18 2.3 Sensor Suhu... 20 2.3.1 Sensor RTD (Resistance Temperature Detector )... 20 2.3.6 Sensor suhu Termokopel (termocouple)... 22 2.4 MCB ( Miniature Circuit Breaker )... 24 vi
2.4.1 Bagian bagian MCB... 25 2.5 Relay... 26 2.6 Air Conditioner ( AC )... 27 a. Penyegaran udara untuk kenyamanan... 28 b. Penyegaran udara untuk industri... 28 2.7 Terjadinya Dingin Dalam Ruang Mesin AC... 30 2.7.1 Sistem Refrigeran Kompresi Uap... 30 1.Kompresor... 31 2. Kondensor... 32 3. Evaporator... 32 4. Piranti ekspansi... 32 Komponen komponen pendukung sebuah sistem Refrigerasi :... 33 Siklus Refrigerasi ada 4 macam yaitu :... 34 2.7.3 Operation Control... 38 2.7.4 Overload Motor Protector ( OMP )... 40 2.7.5 Kapasitor... 41 2.7.6 Starting Relay... 41 2.7.7 Motor Listrik... 41 BAB III... 42 PERANCANGAN DAN PEMASANGAN... 42 3.1 Deskripsi Kerja sistem yang dirancang... 42 3.2 Perancangan Perangkat Sistem... 42 3.3 Rancangan... 44 3.3.1 Rancangan Flow Chart... 44 3.4 Alat dan bahan yang digunakan... 46 3.4.1 Alat yang digunakan... 47 3.4.2 Bahan dan Komponen yang digunakan... 48 3.5 Pemasangan Unit AC... 48 3.5.1 Peralatan kerja... 50 3.5.2 Pemasangan alat... 51 3.6 Perencanan Pengendapan Ruangan... 56 3.7 Perencanaan Peletakan Sensor... 57 vii
3.8 Rangkaian Kontrol... 58 3.8 Pemilihan Pengaman Komponen Kontrol... 58 3.9 Panel... 60 BAB IV... 61 PEMBAHASAN, PENGUKURAN, DAN PENGUJIAN... 61 4.1 Pembahasan... 61 4.1.1 Cara kerja rangkaian... 62 4.2.3 Gambar Pengawatan Rangkaian... 63 4.2 Proses Sirkulasi yang terjadi di dalam Air Condisioner ( AC )... 67 4.2.1 Komponen Indoor... 69 4.2.2 Komponen Outdoor... 72 4.3 Cara Menghitung Kebutuhan Kapasitas AC Ruangan... 80 4.4 Rumus menghitung kebutuhan kapasitas AC ruangan :... 80 4.5 Kapasitas AC berdasarkan PK :... 81 BAB V... 82 PENUTUP... 82 5.1 Kesimpulan... 82 5.2 Saran... 82 DAFTAR PUSTAKA... 83 LAMPIRAN... 84 viii
DAFTAR GAMBAR GAMBAR 2. 1 Sistem Kontrol Loop Terbuka... 7 GAMBAR 2. 2 Operasi Mesin Cuci... 8 GAMBAR 2. 3 Sistem Loop Tertutup... 9 GAMBAR 2. 4 Proses Umpan Balik Pendingin Udara... 11 GAMBAR 2. 5 Contoh Sistem Kontrol ON-OFF... 13 GAMBAR 2. 6 Contoh Sistem Kontrol Modulasi... 13 GAMBAR 2. 7 Temperature control sebagai ON-OFF control... 18 GAMBAR 2. 8 Temperature Controller E5CC 800... 18 GAMBAR 2. 9 Nomenclature E5CC-800... 19 GAMBAR 2. 10 sensor E52-CA6D... 24 GAMBAR 2. 11 MCB dan Simbol... 24 GAMBAR 2. 12 Mekanik MCB... 25 GAMBAR 2. 13 Karakteristik MCB dan Fuse Arc divider / extinguisher... 26 GAMBAR 2. 14 Relay... 26 GAMBAR 2. 15 Kontak Bantu Normally Open dan Normally Close... 27 GAMBAR 2. 16 Impuls... 29 GAMBAR 2. 17 Evaporator... 32 GAMBAR 2. 18 Kipas... 34 GAMBAR 2. 19 Skema mesin refrigerasi siklus kompresi uap... 34 GAMBAR 2. 20 Siklus refrigerasi dari penyegar udara jenis paket... 38 GAMBAR 2. 21 PCB kontrol... 40 GAMBAR 3. 1 Flow Chart... 45 GAMBAR 3. 2 Spesifikasi AC Daikin... 50 GAMBAR 3. 3 Denah peletakan AC dan Kipas... 51 GAMBAR 3. 4 Letak AC dan Kipas... 52 GAMBAR 3. 5 Pemasangan Gorden... 56 GAMBAR 3. 6 Pemasangan Kaca yang Kurang Lengkap... 57 GAMBAR 3. 7 Denah peletakan Sensor... 58 GAMBAR 3. 8 Rangkaian Kontrol... 58 ix
GAMBAR 3. 9 Panel box... 61 GAMBAR 4. 1Diagram Blok Sistem... 62 GAMBAR 4. 2 Pengawatan Rangkaian... 64 GAMBAR 4. 3 Cara Kerja AC... 67 GAMBAR 4. 4 Panel... 78 GAMBAR 4. 5 Kontak Relay... 79 x
DAFTAR TABEL TABEL 2. 1 Standart dan Jenis jenis temperature controll... 18 TABEL 2. 2 Jenis-Jenis Sensor suhu termokopel... 23 TABEL 2. 3 Sensor E52 CA6D... 24 TABEL 2. 4 Temperatur pengembunan dan tekanan pengembunan dari beberapa refrigerant... 35 TABEL 2. 5 Temperatur penguapan (cair) dan tekanan penguapan dari beberapa refrigerant... 36 TABEL 2. 6 Karakteristik termodinamika dari refrigeran Freon untuk kompresor positif... 39 TABEL 3. 1 Daftar peralatan yang digunakan... 47 TABEL 3. 2 Daftar bahan dan komponen yang digunakan... 48 TABEL 3. 3 Daftar yang digunakan dalam pemasangan AC... 49 TABEL 3. 4 Daftar panjang pipa yang digunakan berdasarkan Kapasitas AC... 53 xi
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Setiap hari manusia memerlukan udara segar untuk dapat hidup, namun perubahan suhu yang tidak konsisten membuat kondisi kualitas udara segar berkurang akibat pemanasan global. Padatnya penduduk dan beroperasinya pabrik-pabrik ataupun kendaraan yang ada serta banyaknya penebangan liar mengakibatkan temperatur udara lingkungan yang rentan berubah - ubah. Kondisi ini membuat tingkat kenyamanan di luar maupun di dalam ruangan semakin berkurang. Maka dari itu, Air Conditioner (AC) menjadi salah satu solusi untuk menjaga kestabilan suhu dalam ruangan. Kenyamanan dalam ruangan yang menggunakan Air Conditioner (AC) memang sangat diinginkan oleh orang orang yang hidup pada zaman sekarang, contohnya pada saat dosen melakukan aktivitas di dalam ruangan, dimana di dalam ruangan tersebut terdapat beberapa dosen atau mahasiswa yang mengakibatkan sirkulasi udara menjadi tidak normal dan udara di dalam ruangan menjadi panas, sehingga kondisi di dalam ruangan menjadi tidak nyaman. Akan tetapi untuk mengatasi kendala itu kami akan membuat suatu proyek Tugas Akhir, dimana untuk mendinginkan suhu ruangan dengan menggunakan Air Conditioner yang dapat bekerja secara bersamaan dan bergantian, agar pada saat dosen atau mahasiswa yang berada di dalam ruangan dapat melakukan aktivitas dengan baik. Dalam hal ini kami merancang suatu alat yang dapat digunakan untuk mendinginkan ruangan secara otomatis tanpa harus mengontrolnya secara manual, karena alat ini dapat menghidupkan dan mematikan Air Conditioner (AC) secara otomatis sesuai dengan suhu yang di inginkan. Pendingin ruangan atau Air Conditioner (AC) memiliki banyak sekali variasi, fungsi, dan bentuk, yang dalam hal ini disesuaikan pada bentuk dan kapasitas besarnya ruangan yang akan menggunakan fasilitas pendingin ruangan tersebut. Salah satunya adalah pendingin ruangan atau AC yang menggunakan sistem otomatis, dalam hal ini sudah menggunakan remote control dalam i
mengatur suhu atau temperatur ruangan yang dikehendaki. Akan tetapi, pada kebanyakan pendingin ruangan atau AC, saklar on/off dinyalakan secara manual melalui tombol pada remote. Sehingga temperatur standart yang diinginkan berubah-ubah karena adanya keinginan tiap individu dan aktivitas individu yang keluar masuk ruangan tersebut. Dengan alat pengontrol ini dapat menghidupkan dan mematikan AC secara otomatis. 1.2 Rumusan Masalah Permasalahan yang ditangani dari pembuatan Proyek Tugas Akir ini adalah bagaimana caranya agar dapat mengendalikan suhu suatu ruangan secara otomatis dengan menggunakan Air Conditioner berbasis Temperature Controller sebagai alat pengendaliannya. Adapun masalah yang harus diperhatikan adalah : Bagaimana cara merancang dan mengatur sistem AC agar dapat bekerja secara otomatis seperti yang diinginkan. Bagaimana cara untuk mengendapkan ruangan agar udara tidak bocor. Bagaimana cara mengendalikan AC agar dapat bekerja secara bersamaan dan bergantian Bagaimana suhu yang di inginkan dapat tercapai dengan waktu yang singkat Bagaimana cara mempertahankan suhu ruangan agar tetap stabil 1.3 Batasan masalah Pembatasan masalah Tugas Akhir ini hanya membahas tentang bagaimana caranya agar dapat mengendalikan suhu suatu ruangan secara otomatis dengan menggunakan AC berbasis Temperatur Controller sebagai alat pengendaliannya. Pengendalian AC ini membutuhkan daya yang sangat besar. Pengendapan ruangan belum maksimal. 1.4 Tujuan Tujuan dari Pengendalian Air Conditioner dengan menggunakan sensor Thermocople E52-CA6DN ini adalah : 2
Sebagai pengembangan ilmu yang di peroleh selama mengikuti perkuliahan, secara teori maupun praktek serta memperoleh pemahaman ilmu tentang sistem perancangan dan pengendalian suhu ruangan. Dapat mengetahui jenis jenis perancangan dan pengendalian yang di terapkan pada sistem pendingin pada ruangan menggunakan sensor. Menambah pengetahuan dan pengenalan terhadap peralatan - peralatan elektronik yang dipakai pada rangkaian sistem pengaturan air conditioner tersebut. 1.5 Manfaat Tugas Akhir Adapun Manfaat dari pada pembuatan Proyek Tugas Akhir ini adalah : Pengendalian suhu dalam ruangan tidak lagi dilakukan secara manual. Suhu ruangan menjadi stabil. 1.6 Metode Pengumpulan Data Pengumpulan data yang kami lakukan pada proposal ini menggunakan beberapa teknik; 1. Metode pustaka yaitu dengan mencari buku referensi di perpustakaan yang berhubungan dengan topik yang dibahas dan melalui internet 2. Metode lapangan yaitu melihat tayangan video video melalui browsing di internet 3. Diskusi atau konsultasi dengan pembimbing dan alumni politeknik bertujuan untuk mengevaluasi ulang mengenai teori dan hasil praktek yang didapatkan selama melakukan pengambilan data. 1.7 Keterbatasan proses Tugas Akhir Alat yang kami rancang ini hanya dapat digunakan pada ruangan tertutup dan tidak bisa digunakan pada tempat umum 1.8 Sistematika Penulisan Laporan ini ditujukan untuk memaparkan hasil rancangan dan pengujian sistematis yang dibuat. Untuk mempermudah pemahaman hasil rancangan 3
tersebut maka, penulis menyusun Tugas Akhir ini dalam beberapa bab, yang mana setiap bab mempunyai hubungan yang saling terkait dengan bab yang lain, yaitu seperti berikut ini: BAB I. PENDAHULUAN Pada bab ini berisi latar belakang penulisan, pokok permasalahan, batasan masalah, tujuan, manfaat, metode pengumpulan data serta sistimatika penulisan laporan. BAB II. LANDASAN TEORI Bab ini mambahas teori-teori dasar dan teori-teori pendukung tentang sistem kontrol dalam perancangan alat dan komponen yang digunakan, khususnya yang menunjang perancangan dan pembuatan tugas akhir ini. BAB III. PENGUMPULAN DATA Bab ini berisikan langkah-langkah perencanaan pembuatan proyek, perancangan mekanik, perencanaan rangkaian kontrol dan pengerjaan dan pemasangan Air Conditioner (AC) secara otomatis berbasis Temperature Controller pada ruang bengkel Teknik Listrik. BAB IV. ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN Bab ini berisikan analisa rangkaian, hasil uji rangkaian, petunjuk pengoperasian dan cara kerja dari ON OFF air conditioner(ac) secara otomatis berbasis Temperature Controller pada ruang bengkel Teknik Listrik. BAB V. PENUTUP Bab ini berisikan mengenai kesimpulan yang diperoleh dalam perancangan dan pembuatan proyek tugas akhir serta saran yang ingin disampaikan penulis. LAMPIRAN-LAMPIRAN Berisi lembar data sheet sebagai informasi dan acuan dalam pembuatan tugas akhir. 4