PEMBATAS TEMPERATUR OPERASI AIR CONDITIONER PROYEK AKHIR

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 07506134014 JURUSAN PENDIDIKAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA 2012

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 19640525 198901 1 002

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).

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.

PEMBATAS TEMPERATUR OPERASI AIR CONDITIONER Firdyan Dwi Sasmito 07506134014 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

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.

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.

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

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

1. Transformator... 9 2. IC Regulator Tegangan 78xx... 13 3. Diode... 15 4. Filter Kapasitor... 16 5. Resistor... 21 6. Led... 24 B. Rangkaian Sesor Suhu LM335... 24 1. Sensor LM35... 24 2. Integrated Circuit (IC) LM 358... 26 C. Rangkaian Microcontroller Atmega 8... 28 1. Microcontroller... 28 a. Microcontroller AVR Atmega 8... 29 b. Arsitektur Microcontroller... 30 c. Fitur Microcontroller... 32 d. Konfigurasi Pin Microcontroller... 32 e. Status Register (SREG)... 33 2. LCD (Liquid Crystal Display)... 35 3. Code Vision C Kompiler... 36 D. Rangkaian Driver Kompresor AC... 38 1. Transistor... 38 2. Relai... 42 3. Efisiensi Energi Listrik... 44 4. Pendingin Udara (Air Conditioner)... 48

BAB III KONSEP RANCANGAN ALAT A. Identifikasi Kebutuhan... 62 B. Analisis Kebutuhan... 62 C. Perancangan Sistem... 63 1. Perancangan Rangkaian Elektronik... 64 2. Perancangan Software... 74 3. Perancangan Sistem Mekanik... 77 4. Perencanaan Pemasangan Alat... 79 5. Unjuk Kerja Alat... 80 D. Perencanaan Pengujian Alat... 81 1. Uji Teknis... 81 2. Uji Fungsi dan Unjuk Kerja... 82 BAB IV PROSES PENGUJIAN, HASIL DAN PEMBAHASAN A. Pengujian... 89 1. Uji Teknis... 89 2. Uji Fungsi dan Unjuk Kerja... 93 B. Pembahasan... 106 1. Pembahasan Uji Teknis... 106 2. Pembahasan Uji fungsi dan Unjuk kerja... 109 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN A. Kesimpulan... 125 B. Keterbatasan... 126 C. Saran... 127

DAFTAR PUSTAKA... 128 LAMPIRAN

DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1. Rangkaian Catu Daya... 9 Gambar 2.2. Tranformator dan Simbol Transformator... 10 Gambar 2.3. Trafo Jenis Inti dan Trafo Jenis Cangkang... 12 Gambar 2.4. Bentuk Fisik IC LM 7805... 13 Gambar 2.5. Penyambungan IC LM 7805... 13 Gambar 2.6. Simbol Umum Dioda... 15 Gambar 2.7. Dioda Sebagai Penyearah... 16 Gambar 2.8. Struktur Kapasitor... 16 Gambar 2.9. Simbol-simbol Kapasitor... 17 Gambar 2.10. Simbol Kapasitor Elektrolit... 17 Gambar 2.11. Bentuk Fisik Kapasitor Elektrolit... 18 Gambar 2.12. Simbol Kapasitor Non Polar... 18 Gambar 2.13. Simbol Varco... 19 Gambar 2.14. Kapasitor Sebagai Filter... 20 Gambar 2.15. Simbol Resistor dan Fisik Resistor... 21 Gambar 2.16. Simbol Potensiometer dan Potensiometer... 23 Gambar 2.17. Trimpot dan Simbol Trimpot... 23 Gambar 2.18. Bentuk Fisik LED dan Simbolnya... 24 Gambar 2.19. Rangkaian Sensor Suhu LM35... 24 Gambar 2.20. Bentuk Fisik LM 35 dan Konfigurasi Pin... 25 Gambar 2.21. Rangkaian penguat (a) inverting (b) non-inverting... 26

Gambar 2.22. Konfigurasi Pin LM 358... 27 Gambar 2.23. Konfigurasi Power supply... 27 Gambar 2.24. Rangkaian Sistem Minimum Atmega 8... 28 Gambar 2.25. Blog Diagram Microcontroller AVR ATMega 8... 31 Gambar 2.26. Konfigurasi Pin-Pin Atmega8.... 34 Gambar 2.27. Status Register AVR Atmega 8... 34 Gambar 2.28. Bentuk Fisik LCD 2x16... 36 Gambar 2.29. Rangkaian Antarmuka LCD 2x16... 36 Gambar 2.30. Rangkain Driver Kompresor AC... 39 Gambar 2.31. Lambang Transistor NPN dan PNP... 40 Gambar 2.32. Bentuk Fisik Transistor... 40 Gambar 2.33. Daerah Kerja Transistor... 41 Gambar 2.34. Bentuk Fisik dan Simbol Transistor BD 139... 43 Gambar 2.35. Bentuk Fisik Relai dan Simbol Relai... 45 Gambar 2.36. Sistem Kerja Air Conditioner (AC)... 49 Gambar 2.37. Spilt Air Conditioner Wiring Diagram... 52 Gambar 2.38. Fisik Kompresor AC... 53 Gambar 2.39. Fisik Kondensor... 53 Gambar 2.40. Fisik Pipa Kapiler... 54 Gambar 2.41. Fisik Evaporator... 55 Gambar 2.42. Kipas Outdoor dan Indoor AC... 57 Gambar 2.43. Fisik Kapasitor... 59 Gambar 2.44. Overload Motor Protector (OMP)... 60

Gambar 2.45. Motor Listrik... 60 Gambar 3.1. Blok Diagram Pembatas Temperatur Operasi AC... 62 Gambar 3.2. Rangkaian Pembatas Temperatur Operasi AC... 65 Gambar 3.3. Rangkaian Catu Daya... 68 Gambar 3.4. Rangkaian Sistem Minimum ATmega 8... 70 Gambar 3.5. Rangkaian Antar Muka LCD ke ATmega 8... 71 Gambar 3.6. Rangkaian Sensor Suhu LM35... 71 Gambar 3.7. Rangkain Driver Kompresor AC... 72 Gambar 3.8. Layout PCB Sistem Minimum Atmega 8 dan Driver Relai... 73 Gambar 3.9. Layout PCB Catu Daya... 73 Gambar 3.10. Layout PCB Display LCD... 73 Gambar 3.11. Perencanaan Flowchart Software.... 76 Gambar 3.12. Perencanaan Sisi Atas dan Bawah... 79 Gambar 3.13. Perencanaan Sisi Depan dan Belak... 79 Gambar 3.14. Perencanaan Sisi Kanan dan Kiri... 78 Gambar 3.15. Detail Desain Tempat/Box... 80 Gambar 3.16. Pemasangan Alat Pembatas Temperatur Operasi AC... 80 Gambar 3.16. Detail Terminal Pemasangan Alat... 81 Gambar 4.1. Grafik Daya Nyata (W)... 98 Gambar 4.2. Grafik Pemakaian Energi (Wh))... 99 Gambar 4.3. Grafik Daya Nyata (W)... 100 Gambar 4.4. Grafik Pemakaian Energi (Wh)... 101 Gambar 4.5. Grafik Perbandingan Pemakaian Energi (Wh)... 102

Gambar 4.6. Grafik Daya Nyata (W)... 104 Gambar 4.7. Grafik Pemakaian Energi (Wh)... 105 Gambar 4.8. Grafik Daya Nyata (W)... 106 Gambar 4.9. Grafik Pemakaiian Energi (Wh)... 106 Gambar 4.10. Grafik Daya Nyata (W)... 108 Gambar 4.11. Grafik Pemakaian Energi (Wh)... 108 Gambar 4.12. Grafik Karakteristik Tegangan Ruang 1 (V)... 117 Gambar 4.13. Grafik Selisih Pemakaian Energi (Wh)... 120 Gambar 4.14. Grafik Karakteristik Tegangan Ruang 2 (V)... 124 Gambar 4.15. Grafik Selisih Pemakaian Energi (Wh)... 127

DAFTAR TABEL Tabel 1.1. Standar Intensitas Konsumsi Energi Indonesia (IKE)... 3 Tabel 2.1. Kode Warna Resistor... 22 Tabel 2.2. Kongfigurasi Pin LCD... 37 Tabel 2.3. Standar Intensitas Konsumsi Energi Indonesia (IKE)... 47 Tabel 2.4. Kriteria Tingkat Kenyamanan Ruang (SNI 03-6390-2000)... 48 Tabel 2.5. Air Conditioning System (SK SNI T-14-1993-030)... 48 Tabel 3.1. Daftar Kebutuhan Bahan... 66 Tabel 3.2. Daftar Kebutuhan Alat... 67 Tabel 3.3. Data pengujian uji teknis... 82 Tabel 3.4. Kriteria pengujian uji teknis... 83 Tabel 3.5. Pengujian Perbandingan tampilan Sensor Suhu LM35 dengan Alat Ukur Thermometer Digital... 84 Tabel 3.6. Pengujian dan Pengamatan Siklus Kompresor AC Keadaan ON atau OFF... 85 Tabel 3.7. Hasil Pengukuran Tegangan, Arus dan Frekuensi... 85 Tabel 3.8. Hasil Pengukuran Daya Reaktif, Daya Nyata dan Daya Semu... 85 Tabel 3.9. Hasil Pengukuran Pemakaian Energi... 86 Tabel 3.10. Hasil Pengukuran Tegangan, Arus dan Frekuensi... 86 Tabel 3.11. Hasil Pengukuran Daya Reaktif, Daya Nyata dan Daya Semu... 86 Tabel 3.12. Hasil Pengukuran Pemakaian Energi... 86 Tabel 3.13. Hasil Pengukuran Tegangan, Arus dan Frekuensi... 87

Tabel 3.14. Hasil Pengukuran Daya Reaktif, Daya Nyata dan Daya Semu... 87 Tabel 3.15. Hasil Pengukuran Pemakaian Energi... 87 Tabel 3.16. Hasil Pengukuran Tegangan, Arus dan Frekuensi... 88 Tabel 3.17. Hasil Pengukuran Daya Reaktif, Daya Nyata dan Daya Semu... 88 Tabel 3.18. Hasil Pengukuran Pemakaian Energi... 88 Tabel 3.19. Hasil Pengukuran Tegangan, Arus dan Frekuensi... 89 Tabel 3.20. Hasil Pengukuran Daya Reaktif, Daya Nyata dan Daya Semu... 89 Tabel 3.21. Hasil Pengukuran Pemakaian Energi... 89 Tabel 3.22. Hasil Pengukuran Tegangan, Arus dan Frekuensi... 89 Tabel 3.23. Hasil Pengukuran Daya Reaktif, Daya Nyata dan Daya Semu... 90 Tabel 3.24. Hasil Perbandingan Pemakaian Energi... 90 Tabel 4.1. Data Pengujian Uji Teknis... 93 Tabel 4.2. Kriteria Pengujian Uji Teknis... 94 Tabel 4.3. Pengujian Perbandingan Tampilan Sensor Suhu Alat dengan Alat Ukur Thermometer Digital... 96 Tabel 4.4. Pengujian dan Pengamatan Siklus Kompresor AC keadaan ON atau OFF... 97 Tabel 4.5. Hasil Pengukuran Tegangan, Arus dan Frekuensi... 97 Tabel 4.6. Hasil Pengukuran Daya Reaktif, Daya Nyata dan Daya Semu... 98 Tabel 4.7. Hasil Pengukuran Pemakaian Energi... 98 Tabel 4.8. Hasil Pengukuran Tegangan, Arus dan Frekuensi... 99 Tabel 4.9. Hasil Pengukuran Daya Reaktif, Daya Nyata dan Daya Semu 100

Tabel 4.10. Hasil Pengukuran Pemakaian Energi. 100 Tabel 4.11. Hasil Pengukuran Tegangan, Arus dan Frekuensi... 101 Tabel 4.12. Hasil Pengukuran Daya Reaktif, Daya Nyata dan Daya Semu 102 Tabel 4.13. Hasil Pengukuran Pemakaian Energi... 102 Tabel 4.14. Hasil Pengukuran Tegangan, Arus dan Frekuensi... 103 Tabel 4.15. Hasil Pengukuran Daya Reaktif, Daya Nyata dan Daya Semu 103 Tabel 4.16. Hasil Pengukuran Pemakaian Energi... 104 Tabel 4.17. Hasil Pengukuran Tegangan, Arus dan Frekuensi... 105 Tabel 4.18. Hasil Pengukuran Daya Reaktif, Daya Nyata dan Daya Semu 105 Tabel 4.19. Hasil Pengukuran Pemakaian Energi... 106 Tabel 4.20. Hasil Pengukuran Tegangan, Arus dan Frekuensi... 107 Tabel 4.21. Hasil Pengukuran Daya Reaktif, Daya Nyata dan Daya Semu. 107 Tabel 4.22. Hasil Pengukuran Pemakaian Energi... 108 Tabel 4.23. Pengujian Perbandingan Tampilan Sensor Suhu LM35 dengan Alat Ukur Thermometer Digital... 112 Tabel 4.24. Hasil Pengukuran Tegangan, Arus dan Frekuensi... 114 Tabel 4.25. Hasil Pengukuran Daya Reaktif, Daya Nyata dan Daya Semu 115 Tabel 4.26. Hasil Pengukuran Pemakaian Energi 115 Tabel 4.27. Hasil Pengukuran Tegangan, Arus dan Frekuensi... 115 Tabel 4.28. Hasil Pengukuran Daya Reaktif, Daya Nyata dan Daya Semu... 116 Tabel 4.29. Hasil Pengukuran Pemakaian Energi... 116 Tabel 4.30. Rata-rata dan Selisih Arus di Ruang 1... 116 Tabel 4.31. Hasil Pengukuran Karakteristik Tegangan... 117

Tabel 4.32. Hasil Pengukuran Daya Nyata dan Daya Semu... 118 Tabel 4.33. Hasil Pengukuran Pemakaian Energi (Real Energy)... 120 Tabel 4.34. Hasil Pengukuran Tegangan, Arus dan Frekuensi... 121 Tabel 4.35. Hasil Pengukuran Daya Reaktif, Daya Nyata dan Daya Semu... 122 Tabel 4.36. Hasil Pengukuran Pemakaian Energi... 122 Tabel 4.37. Hasil Pengukuran Tegangan, Arus dan Frekuensi... 122 Tabel 4.38. Hasil Pengukuran Daya Reaktif, Daya Nyata dan Daya Semu... 123 Tabel 4.39. Hasil Pengukuran Pemakaian Energi... 123 Tabel 4.40. Rata-rata dan Selisih Arus di Ruang 1... 123 Tabel 4.41. Hasil Pengukuran Karakteristik Tegangan... 124 Tabel 4.42. Hasil Pengukuran Daya Nyata (Real Power)... 125 Tabel 4.43. Hasil Pengukuran Pemakaian Energi (Real Energy)... 127