LEMBAR PERSETUJUAN
Yang bertanda tangan di bawah bawah ini, Dosen Pembimbing Laporan Tugas Akhir Program Studi Teknik Listrik Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Medan menyatakan bahwa laporan tugas akhir dari:
ATIKAH RAMADHANI
M. ANUGERAH PUTRA AKBAR
NIM. 1105032099
NIM. 1105032104
NOVRIZA HANUM SURYA NIM. 1105032108
dengan judul,
Rancang Bangun Kipas Angin Semi
Ai r Conditioner Conditioner (AC)
Otomatis dengan
Sensor Suhu LM35DZ Berbasis PLC
telah diperiksa dan dinyatakan selesai, serta diajukan dalam sidang.
Medan, 25 Juli 2013
Kepala Program Studi teknik Listrik
Dosen Pembimbing
Suparmono, ST., MT
M. Syahruddin, ST., MT
NIP. 19630531 19630531 198903 1 002 002
NIP. 19630531 19630531 198903 1 002
i
LEMBAR PENGESAHAN Yang bertanda tangan di bawah ini, Panitia Sidang Tugas Akhir Program Studi Teknik Listrik Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Medan menyatakan bahwa laporan tugas akhir dari:
ATIKAH RAMADHANI
M. ANUGERAH PUTRA AKBAR
NIM. 1105032099
NIM. 1105032104
NOVRIZA HANUM SURYA NIM. 1105032108
dengan judul, Rancang Bangun Kipas Angin Semi Sensor Suhu LM35DZ Berbasis PLC
Ai r Conditioner (AC)
Otomatis dengan
telah diujikan dalam sidang tugas akhir pada tanggal 25 Juli 2013 di bengkel listrik.
Penguji I
Penguji II
Ir. Ahuri A. W, MT
Drs. Ibnu Hajar, MT
NIP. 19601028 198603 1 006
NIP. 19580705 198603 1 005
Ketua Jurusan Teknik Elektro
Koordinator Sidang
Ir. Rina Anugrahwaty, MT
Nobert Sitorus, ST., MT
NIP. 19601028 198603 1 006
NIP. 19620825 198803 1 002
ii
KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas berkat dan rahmat-Nya laporan tugas akhir ini dapat diselesaikan dengan baik. Tugas akhir ini disusun guna memenuhi salah satu persyaratan untuk menyelesaikan program diploma 3 di Politeknik Negeri Medan. Pada kesempatan ini penulis membahas tentang rancang bangun kipas angin. Atas bimbingan, bantuan, dan berbagai fasilitas yang penulis terima selama pengerjaan proyek tugas akhir serta dalam menyelesaikan tugas akhir ini, penulis mengucapkan terimakasih kepada: 1.
M. Syahruddin, ST., MT., selaku Direktur Politeknik Negeri Medan.
2.
Ir. Rina Anugrahwaty, MT., selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro.
3.
Suparmono, ST., MT., selaku Kepala Program Studi Teknik Listrik.
4.
Sutan Pardede, ST,. MT., selaku Kepala Bengkel Listrik.
5.
Ir. Ashuri A. W., MT., selaku wali kelas EL-6E.
6.
Seluruh staff dan pengajar Program Studi Teknik Listrik.
7.
Orangtua tercinta.
8.
Rekan – rekan mahasiswa semester 6 terkhusus kelas EL-6E. Penulis menyadari tugas akhir ini masih memiliki banyak kekurangan dan
kesalahan, untuk itu penulis mengharapkan saran dan kritikan yang bersifat membangun dari pembaca untuk penyempurnaan tugas akhir i ni. Besar harapan penulis semoga laporan tugas akhir ini dapat bermanfaaat bagi siapapun yang membacanya.
Medan, 25 Juli 2013 Hormat kami
Penulis
iii
ABSTRAK
Rancang Bangun Kipas Angin Semi Air Conditioner (AC) Otomatis dengan Sensor Suhu LM35DZ Berbasis PLC. Perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi telah maju pesat terutama dalam bidang elektronika digital. Sistem digital berkembang dengan adanya sistem mikrokontroler. Dengan kemajuan teknologi yang cukup pesat ini, bukanlah tidak mungkin dibuat suatu alat bantu untuk memaksimalkan efisiensi kerja kipas angin dengan prinsip kerja yang sama dengan air conditioner sehingga dengan alat yang sama dihasilkan hasil yang lebih maksimal. Kipas angin semi air conditioner adalah sebuah alat yang dirancang menggunakan sebuah kipas angin yang dikombinasikan dengan perangkat dari mesin kulkas untuk menghasilkan udara dingin yang bekerja secara otomatis dengan mikrokontroler yaitu ATMega 8535 dan pengendali logic atau PLC. Output dari mikrokontroler digunakan sebagai input oleh pengendali logic untuk mengendalikan kipas angin dan kompresor. Pengendali dilakukan berdasarkan selisih antara suhu sekitar dan suhu set point . Suhu sekitar dideteksi oleh sensor LM35DZ yang ditampilkan pada LCD dan pengaturan set point dilakukan dengan tombol keypad . Pengerjaan proyek kipas angin semi air conditioner dimulai dari bagaimana merancang dan bagaimana membangun kipas angin semi air conditioner (AC) otomatis dengan sensor suhu LM35DZ berbasis PLC. Seperti yang telah dikatakan, perancangan alat dilakukan dengan memadukan kipas angin dan mesin pendingin dari mesin kulkas untuk menghasilkan udara dingin seperti halnya air conidtioner . Adapun pembuatan proyek bertujuan untuk memahami dan memanfaatkan sensor suhu sebagai umpan balik dalam pengendalian kecepatan motor kipas angin dan kemudian merealisasikan Rancang Bangun Kipas Angin Semi Air Conditioner (AC) Otomatis dengan Sensor Suhu LM35DZ Berbasis PLC. Dengan adanya rancang bangun kipas angin semi
air conditioner
diharapkan akan menambah wawasan dan pengalaman dalam penerapan ilmu
iv
yang sebelumnya telah diterima dan dipelajari untuk kemudian siap melaju ke perkembangan teknologi yang semakin maju dan menghasilkan hal-hal baru dari pemanfaatan teknologi yang ada untuk selanjutnya dapat diaplikasikan untuk dan oleh masyarakat. Untuk melengkapi data yang diinginkan dalam pengerjaan proyek kipas angin semi air conditioner diperlukan berbagai cara dan metode. Dalam hal ini digunakan dua metode, yaitu metode orientasi yang mempelajari proses modifikasi rancang bangun dari awal proses pembuatan sistem dan metode kepustakaan dengan membaca buku-buku sebagai referensi pendukung yang berhubungan rancang bangun. Dengan kedua metode tersebut, diharapkan diperoleh hasil yang memuaskan di mana rancangan bangun berjalan sesuai dengan tujuan dan prinsip yang dari awal sudah ditentukan. Intinya, rancang bangun kipas angin semi air conditioner merupakan hasil modifikasi prinsip kerja kipas angin dan mesin kulkas untuk menghasilkan hasil yang lebih baik darri kipas angin biasa. Kiranya kipas angin ini dapat lebih disempurnakan nantinya dengan menyusaikan daya kompresor dengan ukuran ruang karena pada proyek ini kipas angin memiliki daya kompresor yang lebih kecil sehingga tidak mampu menurunkan suhu sekitarnya secara maksimal.
v
DAFTAR ISI
LEMBAR PERSETUJUAN ................................................................................... i LEMBAR PENGESAHAN .................................................................................. ii KATA PENGANTAR ......................................................................................... iii DAFTAR ISI .......................................................................................................... v DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... viii DAFTAR TABEL ................................................................................................ ix DAFTAR LAMPIRAN ...........................................................................................x ABSTRAK ........................................................................................................... xi BAB 1. PENDAHULUAN .................................................................................... 1 1.1 Latar Belakang .................................................................................. 1 1.2 Rumusan Masalah ............................................................................. 2 1.3 Tujuan Pembuatan Proyek ................................................................ 2 1.4 Manfaat Tugas Akhir ........................................................................ 2 1.5 Batasan Masalah ............................................................................... 2 1.6 Metode Pengumpulan Data ................................................................ 3 1.7 Sistematika Pembahasan ................................................................... 3 BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA ........................................................................... 4 2.1 Komponen pada Ruang Pendingin ................................................... 4 2.1.1
Kompresor ................................................................................... 4
2.1.2
Refrigeran ..................................................................................... 8
2.1.3
Kondensor .................................................................................. 11
2.1.4
Penyaring ( strainer ) ................................................................... 11
2.1.5
Pipa Kapiler ................................................................................ 12
2.1.6
Evaporator .................................................................................. 12
2.1.7
Kipas Angin ............................................................................... 13
2.2 Proses Siklus Pendinginan .............................................................. 14 2.3 Proses Pendinginan pada Ruang Pendingin .................................... 15
vi
2.4 Komponen Kontrol atau Pengendali ............................................... 16 2.4.1
Mikrokontroler ATMega 8535 ................................................... 16
2.4.2
Keypad ........................................................................................ 18
2.4.3
Display LCD ( Liquid Crystal Display) ...................................... 18
2.4.4
Programmable Logic Controller (PLC) .................................... 19
2.4.5
Motor Pompa Air ....................................................................... 20
2.4.6
Sensor Suhu LM35DZ ............................................................... 22
2.4.7
MCB ( Miniature Circuit Breaker ) ............................................. 23
2.4.8
Saklar .......................................................................................... 24
2.4.9
Lampu Indikator ......................................................................... 25
2.4.10 Crystal 4MHz ............................................................................. 25 2.5 Rangkaian Kontrol .......................................................................... 26 2.6 Deskripsi Kerja Rangkaian Pengendali dan Sensor ........................ 27 2.6.1
Mikrokontoler ATMega 8535 .................................................... 27
2.6.2
Programmable Logic Control (PLC) ......................................... 27
2.6.3
Perancangan Blok Diagram ........................................................ 28
2.6.4
Perancangan Flow Chart ............................................................ 29
BAB 3. PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT ................................... 31 3.1 Perancangan Konstruksi ................................................................. 31 3.1.1
Pemilihan Kotak Evaporator ...................................................... 31
3.1.2
Perancangan Rangka .................................................................. 31
3.2 Perancangan Instalasi ....................................................................... 32 3.2.1
Pemilihan Motor ........................................................................ 32
3.2.2
Pemilihan Komponen Kontrol ................................................... 34
3.3 Pembuatan Konstruksi .................................................................... 35 3.3.1
Alat yang Dipergunakan ............................................................ 35
3.3.2
Bahan yang Digunakan .............................................................. 36
3.4 Langkah Kerja ................................................................................. 36 BAB 4. ANALISA DAN PENGUJIAN .............................................................. 38 4.1 Deskripsi Kerja Rangkaian ............................................................. 38 4.2 Data Hasil Uji Coba ........................................................................ 38
vii
4.3 Data Hasil Uji Coba Alat ................................................................ 41 4.4 Cara Pengoperasian Alat ................................................................. 44 BAB 5. SIMPULAN DAN SARAN .................................................................... 46 5.1 Simpulan ......................................................................................... 46 5.2 Saran ............................................................................................... 46 DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... 47 LAMPIRAN ......................................................................................................... 48
viii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1
Kompresor .................................................................................................... 4
2.2
Rangkaian Ekuivalen Motor Splite Phase .................................................... 5
2.3
Stator Motor Splite Phase ............................................................................. 6
2.4
Overload Motor Protector ............................................................................ 7
2.5
PTC Relay ..................................................................................................... 8
2.6
Kondensor ................................................................................................... 11
2.7
Penyaring (Strainer ) ................................................................................... 11
2.8
Pipa Kapiler ................................................................................................ 12
2.9
Evaporator ................................................................................................... 12
2.10 Kipas Angin ................................................................................................ 13 2.11 Rangkaian Ekuivalen Motor Kapasitor ...................................................... 13 2.12 Proses Siklus Pendinginan .......................................................................... 14 2.13 Mikrokontroler ATMega 8535 ................................................................... 16 2.14 Konfigurasi Pin ATMega 8535 .................................................................. 16 2.15 Keypad ........................................................................................................ 18 2.16 Display ........................................................................................................ 19 2.17 PLC ............................................................................................................. 19 2.18 Motor Pompa Air ........................................................................................ 20 2.19 Rangkaian Vektor ....................................................................................... 20 2.20 Rangkaian Ekuivalen Motor Kapasitor Run ............................................... 21 2.21 Arah Putaran Run Motor Kapasitor ............................................................ 21 2.22 Polaritas Kumparan Utama Dibalik ............................................................ 22 2.23 Polaritas Kumparan Bantu Dibalik ............................................................. 22 2.24 Sensor Suhu LM35DZ ................................................................................ 22 2.25 Rangkaian Ekuivalen LM35DZ .................................................................. 23 2.26 Konstruksi MCB ......................................................................................... 24 2.27 Konstruksi dan Simbol dari Saklar Tunggal ............................................... 24
ix
2.28 Lampu Tanda .............................................................................................. 25 2.29 Konstruksi dan Simbol Crystal ................................................................... 25 2.30 Rangkaian Kontrol ...................................................................................... 26 2.31 Blok Diagram Pengendali ........................................................................... 28 2.32 Flow Chart .................................................................................................. 29 3.2
Posisi Dudukan Komponen ........................................................................ 37
4.1
Bentuk Fisik Kipas Angin Air Conditioner ................................................ 43
4.2
Tampilan Awal LCD .................................................................................. 44
4.3
Tampilan LCD Saat Operasi ....................................................................... 44
x
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1
Konversi BTU ke PK .................................................................................... 7
2.2
Sifat Termofisik Refrigeran R134a .............................................................. 9
3.1
Daftar Komponen ....................................................................................... 34
3.2
Daftar Alat .................................................................................................. 35
3.3
Daftar Bahan ............................................................................................... 36
4.1
Pengukuran Motor ...................................................................................... 38
4.2
Pengukuran Mikrokontroler ........................................................................ 39
4.3
Pengukuran LCD ........................................................................................ 40
4.4
Pengukuran Driver ...................................................................................... 40
4.5
Hasil Pengujian Pertama ............................................................................. 41
4.6
Hasil Pengujian Kedua ............................................................................... 41
4.7
Hasil Pengujian Ketiga ............................................................................... 42
xi
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1.
LM35 Precision Centrigade Temperature Sensors .................................... 49
2.
Program mikrokontroler ATMega 8535 ..................................................... 62
3.
Low Profile Microprosessor Crystal ........................................................... 66
4.
Zelio Logic Smart Relays ........................................................................... 68
5.
Proses Pemrograman PLC .......................................................................... 84
xii
