BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISIS -...

27

BAB IV

PENGUJIAN DAN ANALISIS

Bab ini akan dijelaskan mengenai pengujian alat, dan kemudian dilakukan

analisis dari hasil pengujian tersebut. Pengujian tersebut bertujuan untuk

mengetahui bagaimana alat bekerja, serta untuk mengetahui tingkat keberhasilan

alat yang bekerja sesuai dengan spesifikasi yang telah ditentukan.

4.1. Pengujian Pemanas Sistem

Pada pengujian pemanas sistem, pemanas sistem akan diatur pada suhu 30ᵒC

hingga 100ᵒC dengan kenaikan 10ᵒC disetiap pengujian. Pada percobaan ini akan

dilakukan selama 2 kali percobaan dengan menggunakan 2 sensor suhu yang

berbeda.

Tabel 4.1 Data Percobaan I Pemanas Sistem

T

(ᵒC)

Percobaan I Ralat

(%) t TA TB

(Detik) (ᵒC) (ᵒC)

40 61 39,6 40,3 1,75

50 51 49,4 50,13 1,46

60 90 60,6 60,4 0,3

70 91 70 69,39 0,8

80 24 80,1 80,37 0,33

90 73 90,35 90,19 0,18

100 90 100,36 95,83 4,53

28

Tabel 4.2 Data Percobaan II Pemanas Sistem

Keterangan tabel :

TA = Pengukuran menggunakan Sensor Suhu bertipe NTC pada

Thermostat (ᵒC).

TB = Pengukuran menggunakan Sensor Suhu DS18B20 (ᵒC).

T = Suhu (ᵒC).

t = waktu yang diperlukan untuk mencapai kenaikan sebesar 10ᵒC ( Detik ).

Percobaan ini dilakukan 2 kali pengukuran dengan 2 alat ukur yang

berbeda, pengukuran menggunakan sensor suhu DS18B20 menjadi acuan

pembacaan suhu, hal ini bertujuan untuk mengetahui ralat pengukuran. Dari hasil

percobaan DS18B20 dengan sensor suhu bertipe NTC pada Thermostat memiliki

selisih antara 0,02% hingga 4,53%. Dari data yang didapat, diketahui sistem

pemanas memiliki rerata ralat sebesar 1% dan rerata waktu yang dibutuhkan untuk

mencapai kenaikan sebesar 10ᵒC yaitu 70 detik.

T

(ᵒC)

Percobaan II Ralat

(%) t TA TB

(detik) (ᵒC) (ᵒC)

40 51 40,1 40,19 0,02

50 86 49,8 50,3 1

60 77 61 60,19 1,35

70 93 70,6 70,5 0,14

80 37 80,5 80,56 0,07

90 78 90 89,27 0,81

100 87 102 96,44 5,56

29

4.2. Pengujian Pendingin Sistem

Pada pengujian pendingin sistem, pendingin sistem akan diset pada suhu

30ᵒC hingga 10ᵒC dengan penurunan 5ᵒC disetiap pengujian. Pada percobaan ini

akan dilakukan selama 2 kali percobaan dengan menggunakan 2 sensor suhu yang

berbeda.

Tabel 4.3 Data Percobaan I Pendingin Sistem

Tabel 4.4 Data Percobaan II Pendingin Sistem

Keterangan tabel :

TA = Pengukuran menggunakan Sensor Suhu bertipe NTC pada

Thermostat (ᵒC).

TB = Pengukuran menggunakan Sensor Suhu DS18B20 (ᵒC).

T = Suhu (ᵒC).

t = waktu yang diperlukan untuk mencapai kenaikan sebesar 10ᵒC ( Detik ).

T

(ᵒC)

Percobaan I Ralat

(%)

t

(detik)

TA

(ᵒC)

TB

(ᵒC)

30 0 29,6 30,06 1,5

25 21 25,4 25,94 2,61

20 44 20,6 21,06 2,3

15 34 15,1 15,94 5,6

10 177 10,3 10 3

T

(ᵒC)

Percobaan II Ralat

(%)

t

(detik)

TA

(ᵒC)

TB

(ᵒC)

30 0 30 29,37 2,1

25 22 25 25,56 2,2

20 40 19,8 21,19 6,9

15 41 15,1 15,75 4,3

10 186 10,6 10,06 5,4

30

Dari data yang didapat dalam percobaan sensor suhu DS18B20 dengan

sensor suhu bertipe NTC pada Thermostat memiliki selisih antara 1,5% hingga

6,9%. Maka diketahui sistem pemanas memiliki rerata ralat sebesar 3% dan rerata

waktu yang dibutuhkan untuk mencapai kenaikan sebesar 5ᵒC yaitu 56,5 detik.

4.3. Pengujian Keseluruhan Perangkat Keras

Pengujian keseluruhan dilakukan dengan menggabungkan keseluruhan

modul, sistem pemanas dan sistem pendingin berfungsi sebagai sumber gradien

temperatur. Pada pengujian keseluruhan alat ini, dilakukan pengambilan data

berupa output tegangan yang dihasilkan modul TEG dan TEC secara bergantian,

gradien temperatur (∆T) akan dimasukan dari 0ᵒC – 90ᵒC sehingga dapat

menghasilkan tegangan yang beragam. Percobaan ini akan dilakukan sebanyak 3

kali disetiap modul.

4.3.1. Pengujian Keseluruhan perangkat keras menggunakan Modul TEG

Tabel 4.5 Data Percobaan I Modul TEG

TA

(ᵒC)

TB

(ᵒC)

∆T

(ᵒC)

PERCOBAAN I

TEGANGAN

(V)

∆V

(V)

Ralat

(%)

VA VB

30 30 0 0 0 0 0

30 20 10 0,08 0,08 0 0

40 20 20 0,26 0,25 0,01 3,8

40 10 30 0,42 0,40 0,02 4,7

50 10 40 0,43 0,43 0 0

60 10 50 0,50 0,56 0,04 8

70 10 60 0,72 0,73 0,01 1,3

80 10 70 0,94 0,95 0,01 1,06

90 10 80 1,20 1,16 0,04 3,3

100 10 90 1,24 1,25 0,01 0,8

31

Tabel 4.6 Data Percobaan II Modul TEG

Tabel 4.7 Data Percobaan III Modul TEG

TA

(ᵒC)

TB

(ᵒC)

∆T

(ᵒC)

PERCOBAAN II

TEGANGAN (V)

∆V

(V)

Ralat

(%)

VA VB

30 30 0 0 0 0 0

30 20 10 0,06 0,06 0 0

40 20 20 0,20 0,19 0,01 5

40 10 30 0,42 0,39 0,03 7,14

50 10 40 0,46 0,47 0,01 2,1

60 10 50 0,55 0,54 0,01 1,81

70 10 60 0,69 0,69 0 0

80 10 70 0,82 0,81 0,01 1,21

90 10 80 1,01 1,02 0,01 1

100 10 90 1,20 1,22 0,02 1,6

TA

(ᵒC)

TB

(ᵒC)

∆T

(ᵒC)

PERCOBAAN III

TEGANGAN (V)

∆V

(V)

Ralat

(%)

VA VB

30 30 0 0 0 0 0

30 20 10 0,06 0,06 0 0

40 20 20 0,2 0,19 0,01 5

40 10 30 0,42 0,39 0,03 7,1

50 10 40 0,55 0,54 0,01 1,8

60 10 50 0,66 0,66 0 0

70 10 60 0,69 0,69 0 0

80 10 70 0,82 0,81 0,01 1,2

90 10 80 1,01 1,02 0,01 0,9

100 10 90 1,2 1,21 0,01 0,8

32

Keterangan :

TA = Suhu sistem pemanas (ᵒC).

TB = Suhu sistem pendingin (ᵒC).

∆T = Gradien suhu TA dan TB (ᵒC).

VA = Pengukuran menggunakan Multimeter True RMS (V).

VB = Pengukuran menggunakan Sensor Tegangan pada Arduino (V).

∆V = Selisih Pengukuran VA dan VB (V).


berbeda, hal ini bertujuan untuk mengetahui besar tegangan yang dihasilkan oleh

modul TEG, apabila modul diberi masukan gradien temperatur sebesar 0ᵒC hingga

90ᵒC. Dari hasil percobaan sensor tegangan pada Arduino dan Multimeter True

RMS memiliki selisih perhitungan antara 0,8% hingga 8%. Dari data yang

didapat, diketahui rerata ralat pengukuran sebesar 1,36%. Dapat dilihat pula dari 3

kali percobaan yang dilakukan tegangan yang dihasilkan dari setiap gradien suhu

memiliki output yang cukup stabil dengan rerata perbedaan 0,05V setiap

pengukuran dalam gradien temperatur yang sama.

4.3.2. Pengujian Keseluruhan perangkat keras menggunakan Modul TEC

Tabel 4.8 Data Percobaan I Modul TEC

TA

(ᵒC)

TB

(ᵒC)

∆T

(ᵒC)

PERCOBAAN I

TEGANGAN (V)

∆V

(V)

Ralat

(%)

VA VB

30 30 0 0 0 0 0

30 20 10 0,09 0,08 0,01 11

40 20 20 0,23 0,22 0,01 4,3

40 10 30 0,30 0,33 0,03 10

50 10 40 0,30 0,33 0,03 10

60 10 50 0,53 0,51 0,02 3,7

70 10 60 0,70 0,73 0,03 4,2

80 10 70 0,81 0,84 0,03 3,7

90 10 80 0,85 0,91 0,06 7

100 10 90 0,98 0,98 0 0

33

Tabel 4.9 Data Percobaan II Modul TEC

Tabel 4.10 Data Percobaan III Modul TEC

TA

(ᵒC)

TB

(ᵒC)

∆T

(ᵒC)

PERCOBAAN II

TEGANGAN (V)

∆V

(V)

Ralat

(%)

VA VB

30 30 0 0 0 0 0

30 20 10 0,08 0,07 0,01 12,5

40 20 20 0,27 0,28 0,01 3,7

40 10 30 0,34 0,38 0,04 11,7

50 10 40 0,39 0,41 0,02 5,1

60 10 50 0,48 0,48 0 0

70 10 60 0,66 0,64 0,02 3

80 10 70 0,71 0,78 0,07 9,8

90 10 80 0,81 0,82 0,01 1,2

100 10 90 0,98 0,95 0,03 3

TA

(ᵒC)

TB

(ᵒC)

∆T

(ᵒC)

PERCOBAAN III

TEGANGAN (V)

∆V

(V)

Ralat

(%)

VA VB

30 30 0 0 0 0 0

30 20 10 0,07 0,07 0 0

40 20 20 0,27 0,26 0,01 3,8

40 10 30 0,30 0,34 0,04 13

50 10 40 0,32 0,33 0,01 3,1

60 10 50 0,56 0,57 0,01 1,7

70 10 60 0,69 0,65 0,04 5,7

80 10 70 0,82 0,81 0,01 1,2

90 10 80 0,87 0,83 0,04 4,5

100 10 90 1,01 0,95 0,06 5,9

34

Keterangan :

TA = Suhu sistem pemanas (ᵒC).

TB = Suhu sistem pendingin (ᵒC).

∆T = Gradien suhu TA dan TB (ᵒC).

VA = Pengukuran menggunakan Multimeter True RMS (V).

VB = Pengukuran menggunakan Sensor Tegangan pada Arduino (V).

∆V = Selisih Pengukuran VA dan VB (V).


berbeda, hal ini bertujuan untuk mengetahui besar tegangan yang dihasilkan oleh

modul TEC, apabila modul diberi masukan gradien temperatur sebesar 0ᵒC hingga

90ᵒC. Hal ini bertujuan pula untuk mengetahui ralat pengukuran. Dari hasil

percobaan Sensor Tegangan pada Arduino dan Multimeter True RMS memiliki

selisih perhitungan antara 1,2% hingga 13%. Dari data yang didapat, diketahui

rerata ralat pengukuran sebesar 4,4%. Dapat dilihat pula dari 3 kali percobaan

yang dilakukan tegangan yang dihasilkan dari setiap gradien suhu memiliki output

yang cukup stabil dengan rerata perbedaan 0,05V setiap pengukuran dalam

gradien temperatur yang sama.

4.4. Pengujian Perangkat Lunak Sistem

Pada data yang dihasilkan oleh TEG dan TEC didapatkan hasil tegangan

yang sangat kecil yaitu 0,06V hingga 1,25V, maka dari itu pengambilan data

berupa arus listrik dengan menggunakan sensor arus dan pemasangan beban

secara fleksible tidak dapat dilakukan, karena sensor arus yang terdapat di pasaran

memiliki karakteristik seperti tabel di bawah.

Tabel 4.11 Karakteristik Sensor arus[24]

Part Number Ta (°C) Jangkauan (A) Sensitivitas ( mV/A)

ACS712ELCTR-20A-T –40 s.d. +85 ±20 100

ACS712ELCTR-30A-T –40 s.d. +85 ±30 66

35

Gambar 4.1. Grafik tegangan keluaran sensor ACS712

terhadap arus listrik[24].

Dari Gambar 4.1 dapat diketahui bahwa saat tidak ada beban atau arus

bernilai 0A maka keluaran tegangan yang dihasilkan oleh sensor arus ACS712

yaitu 2,5 V. Dari rumus dibawah dapat diketahui keluaran arus yang dibaca oleh

ACS712[24]:

𝐼𝑎𝑐𝑠 =( 𝑉𝑎𝑐𝑠−2,5)

0,100 (4.1)

Untuk membuktikan karakteristik sensor arus ACS712 maka di lakukan

sebuah percobaan dan perhitungan untuk menguji keluaran sensor ACS712

terhadap tegangan sumber yang kecil.

Tabel 4.12 Karakteristik Sensor arus

Tegangan

sumber (V) R = 1 ohm R = 50 ohm R = 100 ohm

Vacs (V) I (A) Vacs (V) I (A) Vacs (V) I (A)

0,06 2,49 0,01 2,49 0,01 2,49 0,01

0,2 2,49 0,01 2,49 0,01 2,49 0,01

0,42 2,49 0,01 2,49 0,01 2,49 0,01

0,55 2,47 0,03 2,49 0,01 2,49 0,01

0,66 2,47 0,03 2,49 0,01 2,49 0,01

0,69 2,46 0,03 2,49 0,01 2,49 0,01

0,82 2,46 0,03 2,49 0,01 2,49 0,01

1,2 2,47 0,03 2,49 0,01 2,49 0,01

36

Dari tabel diatas diketahui bahwa dengan pemberian tegangan dan beban

yang bervariasi, arus yang dibaca oleh ACS712 tidak mengalami perubahan hal

ini dikarenakan tegangan input yang digunakan hanya berkisar 0,06V hingga

1,25V. Dengan spesifikasi yang ada pada sensor arus tersebut, sensor arus tidak

efisien untuk membaca tegangan yang dihasilkan oleh modul TEG dan TEC.

Sehingga pada skripsi ini nilai beban dimasukkan secara manual melalui program

perhitungan pada Arduino. Berikut adalah contoh potongan program yang

digunakan untuk memasukkan nilai beban secara manual :

void amper()

{

resistor =10;

adcVolt = Volt/resistor;

}

Variable resistor merupakan variable penampung nilai beban yang dapat

dimasukan secara manual, pada potongan program diatas arti dari “resistor = 10”

yaitu beban yang dimasukan secara manual sebesar 10 Ohm.

Pada pengujian perangkat lunak sistem akan dilakukan pengujian terhadap

User interface yang digunakan. User interface akan menampilkan nilai tegangan,

nilai arus, dan nilai daya, dalam bentuk grafik sedangkan nilai temperatur sistem

pemanas, nilai temperatur sistem pendingin, dan gradien temperatur kedua sistem

tersebut, dalam bentuk nilai itu sendiri. Data yang telah ditampilkan pada User

interface akan disimpan dalam bentuk .txt.

Perangkat keras sistem digunakan pula dalam pengujian perangkat lunak

sistem ini. Sistem pemanas dan sistem pendingin akan menjadi masukan

perbedaan suhu sebesar ±50ᵒC dan beban yang digunakan dalam pengujian ini

yaitu 10 ohm, 50 ohm, dan 100 ohm. Gambar di bawah adalah hasil pengujian

tampilan User interface dan data yang telah disimpan dalam bentuk .txt.

37

Gambar 4.2. Tampilan User interface pengujian

modul TEG dengan beban 10 ohm

Gambar 4.3. Data pembacaan modul TEG

dengan beban 10 ohm dalam bentuk .txt

38





39





40


modul TEC dengan beban 10 ohm

Gambar 4.9. Data pembacaan modul TEC


41





42





43

Percobaan ini dilakukan pada modul TEG dan TEC dengan pemberian

beban sebesar 10 ohm, 50 ohm, dan 100 ohm. Berdasarkan data yang didapat

menunjukkan nilai yang ditampilkan pada User interface sama dengan nilai yang

tersimpan dalam bentuk .txt.

4.5. Hasil Perbandingan Sistem

Skripsi ini nantinya akan digunakan sebagai modul praktikum, oleh sebab itu

dilakukan perbandingan dengan modul praktikum yang telah digunakan

sebelumnya. Pada praktikum sebelumnya pemberian gradien temperatur pada

TEG dan TEC menggunakan nyala lilin sebagai sumber suhu panas dan coldsink

sebagai sumber suhu dingin. Modul praktikum sebelumnya dapat dilihat pada

Gambar 4.14 di bawah.

Gambar 4.14. Modul Praktikum Pembanding

Pada modul ini tegangan yang dihasilkan oleh TEG dan TEC hanya dibaca

menggunakan Multimeter True RMS. Sebagai pembanding dilakukan

pengambilan data sebanyak 2 kali pada modul TEG dan TEC secara bergantian

selama 3 menit dengan pembacaan data setiap 30 detik, hasil pembacaan dapat

dilihat pada Tabel 4.13 dan Tabel 4.14 di bawah.

44

Tabel 4.13 Data Percobaan Modul TEG Pembanding

Tabel 4.14 Data Percobaan Modul TEC Pembanding

Dari data yang didapat, diketahui nilai keluaran yang dihasilkan dari

modul dengan pemberian waktu yang sama, menghasilkan nilai yang berubah -

ubah, dikarenakan suhu pada coldsink yang merupakan sumber suhu dingin

berubah -ubah pula terpengaruh dengan suhu panas dari lilin.

Waktu

(Detik)

Percobaan I Percobaan II

Suhu

(ᵒC)

Tegangan

(V)

Suhu

(ᵒC)

Tegangan

(V)

30 40 0,5 40 0,7

60 52 0,9 60 0,86

90 60 1,2 90 1,22

120 81 0,6 98 0,3

150 94 0,22 100 0,2

180 100 0,2 110 0,4

Waktu

(Detik)

Percobaan I Percobaan II

Suhu

(ᵒC)

Tegangan

(V)

Suhu

(ᵒC)

Tegangan

(V)

30 40 0,02 40 0,5

60 53 0,79 47 0,55

90 60 0,9 70 0,3

120 68 0,5 81 0,21

150 81 0,4 90 0,1

180 100 0,45 100 0,06

45

4.6. Hasil Pengujian Alat Peraga Sistem dengan Metode Angket

Pada pengujian alat peraga sistem ini dilakukan dengan metode angket. Pada

metode angket ini menggunakan responden sebanyak 10 mahasiswa yang terbagi

atas 5 mahasiswa yang sedang mengambil matakuliah Energi Baru dan

Terbarukan, dan 5 mahasiswa yang telah mengambil matakuliah Energi Baru dan

Terbarukan. Pada pengujian ini 10 responden diberi waktu selama 10 menit untuk

memahami Handout penggunaan alat yang berisi penjelasan modul

Thermoelektrik juga cara penggunaan alat tersebut. Selanjutnya responden satu -

persatu diminta untuk mencoba alat peraga dengan mengikuti langkah – langkah

yang telah di paparkan pada Handout tersebut. Setelah dilakukan percobaan alat

peraga sistem oleh responden, responden diminta untuk mengisi sebuah angket

yang terdiri dari 10 aspek yang dapat dilihat pada Lampiran C.

Tabel diatas merupakan hasil dari angket yang diisi oleh responden. Nilai

yang didapatkan dari responden tersebut di jumlahkan untuk setiap pilihan “Baik”,

“Cukup”, dan “Buruk”. Dan hasil dari angket menunjukan bahwa alat peraga

sistem tersebut berhasil atau baik.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

BAIK CUKUP BURUK

BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISIS -...

Documents

Transcript of BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISIS -...