1

Abstrak — Perancangan terhadap AC otomatis telah banyak dilakukan untuk berbagai variabel kontrol yang dibuat otomatis dengan menggunakan mikrokontroller. Kali ini perancangan mengenai AC otomatis dilakukan dengan menggunakan komparator sebagai pembanding antara sensor thermistor dan mikrokontroller sebagai input komparator dalam menjalankan aksi kontrol untuk menggerakkan relay. Rancang bangun AC otomatis ini bertujuan untuk merancang sistem AC otomatis pada ruang kelas S2 jurusan Teknik Fisika FTI-ITS. Aspek yang dirancang untuk on off otomatisnya yaitu pada bagian kompresor, dengan set point kompresor bekerja pada suhu 250

I. PENDAHULUAN

C. Set point kerja kompresor pada suhu tersebut berdasarkan rekomendasi dari Standar Nasional Indonesia (SNI) 03-6572-2001 yaitu suhu kerja untuk batas kenyamanan ruang adalah 25°C pada kelembaban 60% dengan kriteria nyaman.

Kata kunci: mikrokontroller, komparator, sensor thermistor, temperatur, kenyamanan ruang.

ir Conditioning (AC) merupakan alat pengkondisi udara yang digunakan untuk menciptakan ruangan yang nyaman. AC dipakai bertujuan untuk

memberikan udara yang sejuk dan menyediakan uap air yang dibutuhkan bagi sebuah ruangan. Karena dalam beberapa hal manusia membutuhkan ruangan yang nyaman untuk dapat bekerja secara optimal. Tingkat kenyamanan suatu ruang juga ditentukan oleh temperatur, kelembapan, sirkulasi dan tingkat kebersihan udara.

Terdapat berbagai macam tipe AC yang sudah digunakan dalam masyarakat luas untuk memenuhi kebutuhan kenyamanan ruang baik dalam bidang rumah tangga, industri dan pendidikan. Semakin meningkatnya penggunaan AC ini juga mempengaruhi tingkat konsumsi energi listrik di Indonesia. Dalam upaya untuk mengendalikan penggunaan energi listrik dalam suatu ruang maka dapat dilakukan dengan penghematan dalam penggunaannya. Sering kali terjadi kelalian dalam pemanfaatan energi listrik misalnya saja menyalakan Ac dalam ruang yang kosong setelah suatu kegiatan berlangsung. Hal ini dapat menyebabkan pembengkakan dalam konsumsi energi listrik. Oleh sebab itu dibutuhkan suatu inovasi baru yaitu memodifikasi Ac yang sudah ada untuk dijalankan secara otomatis. Ruang kelas Teknik Fisika sebagian besar menggunakan Ac dan juga kipas angin untuk memberikan kondisi yang nyaman ketika kegiatan

perkuliahan berlangsung. Jika kipas angin dan Ac dinyalakan secara bersamaan maka akan menambah beban konsumsi energi listrik gedung Teknik Fisika. Sebagian besar ketika kegiatan perkuliahan selesai, mahasiswa lupa untuk mematikan AC, oleh karena itu perlu dilakukan perancangan on off AC secara otomatis. Rancang bangun AC otomatis ini diharapkan dapat menyala ketika kipas angin didalam ruang kelas mati atau ketika suhu dalam ruangan telah mencapai suhu 300

II. DASAR TEORI

C. AC akan mati dengan sendirinya ketika ruang kelas dalam keadaan kosong. Terdapat beberapa metode untuk rancang bangun ini diantaranya yaitu dengan menggunakan mikrokontroller AT Mega 8535 dengan pemrograman codevision AVR dan komparator LM324. Perintah dari mikrokontroller dan output dari komparator diharapkan mampu menggantikan fungsi tombol on-off pada remote control.

2.1 Kriteria Sehat dan Nyaman Sebuah bangunan didirikan untuk memberikan

perlindungan dan lingkungan yang aman dan nyaman, sehingga setiap orang yang berada didalamnya dapat bekerja dengan maksimal. Tubuh manusia adalah suatu organisme yang mampu menyesuaikan diri secara menakjubkan. Dalam jangka waktu yang lama tubuh manusia mampu berfungsi didalam kondisi termal yang cukup ekstrim. Tetapi karena keanekaragaman suhu dan kelembaban udara luar sering kali berada pada keadaan yang diluar batas kemampuan adaptasi tubuh, oleh karena itu diperlukan kondisi yang baik didalam ruang agar dapat dipertahankan lingkungan yang sehat dan nyaman.[1]

2.2 Kenyaman Termal

Salah satu faktor yang mempengaruhi kenyamanan termal adalah kalor dalam tubuh manusia yang diproduksi oleh metabolisme untuk menjaga suhu tubuh agar tetap konstan. Seseorang yang sedang istirahat atau mengerjakan pekerjaan ringan didalam ruang yang terkondisi, tubuhnya mengeluarkan kalor dengan cara konveksi ( dibawa oleh udara sekitar ) dan diradiasikan ke permukaan lingkungan yang suhunya lebih rendah dari suhu tubuhnya. Proses metabolisme tubuh manusia dipengaruhi oleh faktor usia, berat badan dan tingkat kegiatan yang dilakukan.

Faktor lingkungan yang mempengaruhi kemampuan tubuh menyalurkan kalor adalah suhu udara, suhu permukaan yang ada disekitar, kelembaban dan kecepatan udara. Selain itu jenis pakaian dan tingkat kegiatan yang dilakukan oleh sesorang juga mempengaruhi jumlah kalor yang dikeluarkan

RANCANG BANGUN SISTEM AC OTOMATIS BERBASIS MIKROKONTROLLER ATMEGA 8535 PADA SMART BUILDING RUANG KELAS S2 JURUSAN TEKNIK

FISIKA FTI-ITS

Arinda Solfia , Ir Ya’umar MT, Ir. Wiratno Argo Asmoro. D3 Instrumentation Enggineering, Department of Engineering Physics, Faculty of Industrial Technology

ITS Surabaya Indonesia 60111, email: arinda09@mhs.ep.its.ac.id

A

2

oleh tubuh. Jika seseorang memakai pakaian yang wajar maka batas-batas keadaan berikut ini seharusnya dapat diterima : suhu kerja antara 200C hingga 260C, kelembaban suhu pengembunan 20C hingga 170

1. Kondisi fisik seseorang, yaitu gemuk atau kurus seseorang serta kebiasaan sehari-hari seseorang terhadap lingkungan dingin, sejuk, maupun panas.

C dan kecepatan udara rata-rata hingga 0,25 m/detik. [1]

Jika seseorang berada di dalam suatu ruangan tertutup untuk jangka waktu yang lama, dengan aktivitas baik berat maupun ringan dan suhu didalam ruangan dipengaruhi suhu lingkungan diluar ruangan maka akan timbul rasa kurang nyaman. Rasa nyaman atau disebut dengan kenyamanan termal dipengaruhi oleh banyak faktor sebagai berikut :

2. Pakaian yang digunakan tipis, sedang, atau pakaian lengkap mempengaruhi rasa nyaman terhadap lingkungan.

3. Aktifitas yang dilakukan seseorang dalam ruangan. Aktivitas berat memerlukan rasa nyaman yang berbeda dengan aktivitas biasa.

Rasa nyaman di samping faktor-faktor tersebut di atas sangat dipengaruhi oleh suhu dan kelembaban udara di dalam ruangan. Rasa nyaman dapat diperoleh apabila suhu berkisar antara 75°F atau sekitar 23°C pada kelembaban 50% sampai 78°F atau sekitar 26°C pada kelembaban 70%. Rekomendasi dari Standar Nasional Indonesia (SNI) 03-6572-2001, menyebutkan bahwa daerah kenyamanan suhu untuk daerah tropis dapat dibagi menjadi :

1. Sejuk, antara temperatur efektif 20,5°C-22,8°C dan RH 40 % – 60 %.

2. Nyaman, antara temperatur efektif 22,8°C- 25,8°C dan RH 40 % – 60 %.

3. Hangat, antara temperatur efektif 25,8°C- 27,1°C dan RH 40 % – 60 %. [6]

2.3 AC ( Air Conditioning )

AC atau Air Conditioning merupakan mesin pendingin yang sistem kerjanya berdasarkan siklus refrigerasi kompresi uap. Dimana dalam siklus ini menggunakan refrigerant sebagai fluida kerja untuk mendinginkan sebuah ruangan. Siklus refrigerasi kompresi uap ini menggunakan empat komponen yang berperan penting dalam proses kerjanya, diantaranya yaitu : kompressor, kondensor, katup ekspansi dan evaporator. Prinsip kerja siklus refrigerasi kompresi uap dapat dijelaskan dengan gambar 2.1 berikut ini:

Gambar 2.1 Siklus Refrigerant

Gambar 2.2 Gambaran skematis siklus refrigerasi termasuk

perubahan tekanannya

Udara dari ruangan diserap evaporator untuk di alirkan menuju ke kompresor. Dikompresor refrigeran yang berupa gas dikompresi untuk dinaikkan tekanannya sehingga gas yang awalnya bertekanan rendah menjadi gas yang bertekanan tinggi dan temperatur yang tinggi. Refrigerant gas yang bertekanan tinggi ini kemudian dialirkan menuju ke kondensor untuk didinginkan dan diubah menjadi cairan yang bertekanan rendah. Refrigerant kemudian memasuki katub ekspansi, dimana tekanan refrigerant turun drastis ke tingkat yang lebih rendah dan temperatur yang lebih rendah. Refrigerant yang sudah berupa uap bertekanan randah dan bertemperatur rendah ini kemudian memasuki evaporator untuk didistribusikan keruangan yang dikondisikan.

Untuk lebih jelasnya berikut akan dijelaskan fungsi dari komponen AC ( Air Conditioning ):

1. Evaporator Refrigent menyerap panas dalam ruangan melalui

kumparan pendingin dan kipas evaporator meniupkan udara dingin ke dalam ruangan. Refrigent dalam evaporator mulai berubah kembali menjadi uap bertekanan rendah yang masih mengandung sedikit cairan. Sebelum melalui kompresor untuk memperoleh tekanan dan beredar dalam sistem, didalam evaporator dipasang silikon yang berfungsi untuk menyerap kelembapan dari refrigerant.

2. Kompresor Kompresor merupakan unit tenaga dalam sistem

AC dimana kompresor berperan sebagai unit penghisap, penekanan dan pemompa. Refrigerant dari evaporator dikondensasi dalam temperatur yang rendah ketika tekanan refrigerant dinaikkan sehingga refrigeran menjadi bertekanan tinggi. Sedangkan kompresor sebagai pemompa yaitu untuk mensirkulasikan refrigeran berdasarkan hisapan dan kompresi.

3. Kondensor Didalam kondensor, refrigerant yang sudah

dimampatkan akan mengalami perubahan fase dari fase uap menjadi fase cair. Di kondensor refrigerant dikondensasikan dan diturunkan tekanannya serta temperaturnya. Kondensor melakukannya dengan menghilangkan panas dari refrigerant ke temperatur atmosfir. Kondensor terdiri dari coil dan fan yang berfungsi mendinginkan refrigerant.

3

4. Katub ekspansi Refrigerant dari kondensor menuju katub ekspansi

untuk diturunkan tekanan dan temparaturnya menjadi lebih rendah dari sebelumnya. Dengan demikian penyerapan panas dan perubahan bentuk zat pendingin dari cair menjadi gas akan berlangsung dengan sempurna sebelum keluar evaporator untuk didistribusikan ke ruangan yang dikondisikan.

2.3.1 Komponen Kelistrikan pada AC Split

Komponen kelistrikan pada AC Split terdiri dari unit outdoor dan unit indoor. Secara umum komponen kelistrikan pada AC split unit indoor terdiri dari fuse, motor blower, motor stepping, kapasitor, sensor temperatur, modul kontrol elektronik, panel indikator, remote. Sedangkan komponen kelistrikan AC split unit outdoor terdiri dari kapasitor, motor fan kondensor, motor kompressor, overload protektor, dan kontaktor. Berikut adalah penjelasan dari masing-masing komponen kelistrikan AC Split unit indoor :

a. Fuse Energi listrik sebelum masuk komponen

kelistrikan AC, pertama kali adalah melewati fuse. Fuse merupakan komponen yang berfungsi sebagai pengaman apabila terjadi kerusakan atau short pada rangkaian kelistrikan AC split sehingga bahaya kebakaran dapat dihindari.

b. Motor Blower Motor blower berfungsi untuk mensirkulasikan

udara dalam ruangan. Motor blower akan bekerja sampai temperatur udara ruangan sesuai dengan set point.

c. Motor Stepping Motor stepping berfungsi untuk mengarahkan

hembusan udara dari blower ke dalam ruangan yang dikondisikan.

d. Capasitor Kapasitor berfungsi menggerakkan motor blower saat running atau sebagai starting kapasitor.

e. Sensor Temperatur (Thermistor) Thermistor merupakan sensor temperatur yang

berfungsi untuk membaca temperatur ruang ketika AC dinyalakan. Thermistor dirancang agar memiliki tahanan yang nilainya semaking mengecil ketika temperatur bertambah. Hasil output dari thermistor diproses oleh modul kontrol elektronik untuk menjalankan sistem refrigerasi dengan temperatur yang sesuai dengan set point. Thermistor biasanya dipasang di bagian pipa evaporator AC Split. Thermistor dibuat dari bahan semikonduktor yang dibuat dalam beberapa bentuk, seperti piringan, batangan, atau butiran, tergantung dari pabrikan AC.

f. Modul Kontrol Elektronik Modul kontrol elektronik berfungsi sebagai

kontroler yang mengatur kerja keseluruhan unit AC. Modul control menerima input dari remote control untuk menjalankan printah sesuai dengan yang dikehendaki misalnya seperti mengontrol kecepatan blower indoor,mengontrol pergerakan swing motor stepper, mengatur temperatur, timer pengoperasian, mengontrol kerja compressor sampai menyalakan atau

menonaktifkan AC. Di dalam komponen PCB Kontrol terdiri dari bermacam-macam rangkaian elektronik yang mendukung sistem kerja AC seperti resistor, kapasitor, IC, rom, trafo, fuse dan MCB.

g. Panel Indikator Panel Indikator berfungsi sebagai display dari

status proses kerja unit AC Split. h. Remote

Remote kontrol merupakan media yang berfungsi untuk mengatur kerja AC split agar AC bekerja pada temperatur yang diinginkan. Selain itu dengan remote kontrol juga dapat mengatur timer, kecepatan blower indoor dan pengaturan arah motor swing.

Komponen kelistrikan pada AC unit outdoor adalah sebagai berikut :

a. Kapasitor Kapasitor berfungsi sebagai penyimpanan muatan

listrik sementara. Kapasitor pada AC Split outdoor difungsikan sebagai starting kapasitor yaitu penggerak kompresor pertama kali. waktu yang dibutuhkan tergantung dari kapasitas pada kapasitor. Setelah motor kompresor mencapai putaran penuh, secara otomatis hubungan listrik pada kapasitor akan dilepas, dan digantikan dengan hubungan langsung dari PLN. Kapasitor akan mengisi kembali muatan dan akan digunakan kembali sewaktu-waktu ketika kompresor AC dinyalakan.

Pada unit AC Split outdoor terdapat dua starting kapasitor, yaitu sebagai penggerak kompresor dan motor kipas (fan) kondensor. Pada kompresor AC dengan kapasitas 0.5 sampai 2 PK memiliki start kapasitor berukuran 15-50 nF. Pada motor kipas (fan) memiliki start kapasitor berukuran 1 sampai 4 nF.

b. Motor Fan Condensor Motor fan berfungsi untuk menggerakan kipas

kondensor pada unit outdoor yang digerakkan oleh start kapasitor pertama kali sampai mencapai putaran penuh kemudian dilanjutkan dengan arus listrik PLN. Bentuk dan ukuran motor fan outdoor berbeda-beda tergantung besar kapasitas AC Split.

c. Motor Compressor Mesin kompresor dapat bekerja karena

mendapat supply tegangan dari motor kompresor. Motor kompresor dikemas menjadi satu unit dengan kompresornya. Ketika Motor listrik bekerja, kompresor akan mengkompresi refrigerant dan mensirkulasikannya menuju ke seluruh bagian sistem pendingin.

d. Overload Protektor Overload motor protektor ( OMP ) berfungsi

sebagai pengaman motor listrik kompresor. Biasanya terdapat pada jenis kompresor hermatik yang menggunakan motor sebagai penggerakknya. Kerja OMP dikendalikan oleh sensor panas yang terbuat dari bimetal. Batang bimetal inilah yang membuka dan menutup arus listrik secara otomatis ke motor listrik seperti saklar. Ketika bimetal dilewati arus listrik tinggi secara terus menerus atau kondisi kompresor yang terlalu panas, bimetal akan membuka sehingga arus listrik menuju kompresor akan putus. Begitu juga

4

sebaliknya, ketika suhu kompresor turun, bimetal akan menutup, arus listik akan mengalir menuju kompresor sehingga kompresor akan kembali bekerja.

e. Kontaktor Kontaktor pada AC Split berfungsi untuk

menghubungkan Motor kompresor dengan sumber listrik. Kerja kontaktor dikendalikan oleh modul control elektronik pada bagian indoor.

2.4 Thermistor

Thermistor adalah komponen elektronik yang telah dikembangkan berdasarkan prinsip tahanan semikonduktor yang berubah dengan adanya perubahan temperatur. Thermistor berasal dari kata “ thermal resistor”. Prinsipnya adalah memberikan perubahan resistansi yang sebanding dengan perubahan suhu. Perubahan resistansi yang besar terhadap perubahan suhu yang relatif kecil menjadikan termistor banyak dipakai sebagai sensor suhu yang memiliki ketelitian dan ketepatan yang tinggi.

Karakteristik thermistor dipengaruhi oleh bahan pembentuknya. Thermistor dibentuk dari campuran bahan oksida logam (sintering mixture) seperti kromium, kobalt, tembaga, besi, atau nikel. Karena thermistor merupakan salah satu jenis sensor suhu yang mempunyai koefisien temperatur yang tinggi, maka pemilihan bahan oksida tersebut harus dengan perbandingan tertentu.

Terdapat dua jenis thermistor yaitu PTC ( Positive Temperature Coeffient ), termistor yang mempunyai koefisien positif dan NTC ( Negative Temperature Coefficient ), thermistor yang mempunyai koefisien negatif. Kedua jenis termistor ini memiliki keunggulan dan manfaat yang membuat keduannya dipercaya dalam pengukuran.

Thermistor NTC merupakan semikonduktor yang terbuat dari campuran oksida logam dari nikel, mangan, tembaga, kobalt, timah, uranium, seng, besi, magnesium, titanium dan bahan kimia lain yang dapat merespon temperatur diatas 18000F atau 982 0

Gambar 2.3 Thermistor

C. Oksida-oksida ini sebenarnya mempunyai resistansi yang sangat tinggi, tetapi dapat diubah menjadi bahan semikonduktor dengan menambahkan beberapa unsur lain yang mempunyai valensi yang berbeda disebut dengan doping dan pengaruh dari resistansinya dipengaruhi perubahan temperatur yang diberikan.

Bahan semikonduktor tertentu digunakan untuk bervariasi untuk mengakomodasi range temperatur, sensitivitas, range tahanan, dan faktor lainnya. Perangkat ini biasanya diproduksi secara massa untuk konfigurasi tertentu, dan tabel serta grafik tahanan versus suhu disediakan untuk tujuan kalibrasi.

Karena termistor adalah semikonduktor penting, maka dapat dibuat dalam berbagai bentuk. Sehingga, bentuk umum seperti disk, manik-manik, batang bervariasi dalam

ukuran dari bentuk manik berdiameter 1mm sampai diameter beberapa centimeter. Dengan variasi doping dan menggunakan bahan semikonduktor yang berbeda, akan diperoleh harga tahanan dengan range yang lebar pada suhu tertentu.

Sensitivitas termistor adalah faktor penting dalam aplikasi. Perubahan tahanan 10% per oC adalah tidak umum. Sehingga termistor dengan tahanan nominal 10KΩ pada suhu yang sama dapat berubah dengan 1KΩ untuk perubahan suhu 1oC. Ketika digunakan dalam rangkaian jembatan pendeteksi nol, sensitivitas dapat memberikan kontrol, pada prinsipnya kurang dari 1o

Gambar 2.4 Kurva hubungan antara resistansi dan temperatur

termistor NTC.

Karena termistor menunjukkan perubahan tahanan yang besar dengan suhu, maka ada banyak kemungkinan aplikasi rangakian, rangkaian jembatan dengan deteksi nol digunakan karena keadaan nonlinier dari termistor membuatnya sulit digunakan untuk sebagai pengukur aktual. Karena perangkat ini adalah tahanan, untuk memastikan bahwa daya terdissipasi pada termistor tidak melebihi batas yang ditentukan atau kemungkinan interferensi dengan lingkungan yang mempengaruhi pengukuran suhu. Konstanta dissipasi adalah daya dalam miliwatt yang diperlukan untuk pencapaian suhu termistor 1

C. Waktu respon sebuah termistor tergantung pada

jumlah bahan yang digunakan dan keadaan lingkungan. Sehingga, untuk termistor berbentuk manik, responnya adalah 0.5 detik. Termistor yang sama pada udara mempunyai waktu respon 10 detik. Ketika dilindungi dalam teflon atau bahan yang lain untuk perlindungan melawan keadaan lingkungan, waktu respon akan meningkat. [5]

oC diatas linkungan. Harga dasar bervariasi dari 1mW/oC pada udara bebas sampai 10mW/o

2.5 Komparator

C.

Komparator adalah salah satu aplikasi dari op-amp (operational amplifier), dimana memiliki fungsi membandingkan besar dua potensial yang diberikan.

Penguat operasional (Operational amplifier) atau yang biasa disebut op-amp merupakan suatu komponen elektronika berupa sirkuit terintegrasi (integrated circuit atau IC) yang terdiri atas bagian differensial amplifier, common emiter amplifier dan bagian push-pull amplifier. Bagian output Op-amp ini biasanya dikendalikan dengan umpan balik negatif (negative feedback) karena nilai gain-nya yang tinggi.

5

Penggunaan dari Op-amp meliputi: amplifier atau penguat biasa (non-Inverting Amplifier), Inverting Amplifier, komputer analog (operasi jumlah, kurang, integrasi, dan diferensiasi). Penguat operasional adalah suatu rangkaian terintegrasi yang berisi beberapa tingkat dan konfigurasi penguat diferensial yang telah dijelaskan di atas.

Penguat operasional memilki dua masukan dan satu keluaran serta memiliki penguatan DC yang tinggi. Untuk dapat bekerja dengan baik.

Gambar 2.5 IC Lm324

Gambar 2.6 Skematik kaki IC LM324

Didalam IC Lm324 terdapat empat kaki yang berisi

komparator yaitu komparator A, B, C dan D. Dari masing-masing kaki komparator ini akan membandingkan input mana yang akan dijadikan output untuk menuju rangkaian selanjutnya. 2.6 Relay

Relay adalah saklar elektronik yang didasarkan atas elektrik dan mekanik. Kontrol elektrik diterapkan untuk mendapatkan gerakan mekanik. Sebagai elektrik adalah komponen yang dikendalikan oleh arus.

Pada dasarnya, relay terdiri dari lilitan kawat pada suatu inti besi lunak berubah dari magnet yang menarik atau menolak suatu pegas sehingga kontak pun menutup atau membuka. Ada banyak tipe relay yang kontruksinya juga berbeda tergantung jenis kontaknya.

Relay terdiri dari coil dan contact. Perhatikan gambar dibawah ini coil adalah gulungan kawat yang mendapat arus listrik, sedang contact adalah sejenis saklar yang pergerakannya tergantung dari ada tidaknya arus listrik di coil. Contact ada 2 jenis : Normally Open (kondisiawal sebelum diaktifkan open), dan Normally Closed (kondisi awal sebelum diaktifkan close). Secara sederhana berikut ini prinsip kerja dari relay : ketika Coil mendapat energi listrik akan timbul gaya elektromagnet yang akan menarik armature yang berpegas, dan contact akan menutup.

Gambar 2.7 Skema relay elektromekanik

2.7 Relay Timer

Gambar 2.9 Relay Timer

TDR (Time Delay Relay) sering disebut juga relay timer atau relay penunda batas waktu banyak digunakan dalam instalasi motor terutama instalasi yang membutuhkan pengaturan waktu secara otomatis. Peralatan kontrol ini dapat dikombinasikan dengan peralatan kontrol lain, contohnya dengan MC (Magnetic Contactor), Thermal Over Load Relay.

Fungsi relay timer ini adalah sebagai pengontrol waktu bagi peralatan yang dikendalikannya. Timer ini dimaksudkan untuk mengatur waktu hidup atau mati dari kontaktor. Timer dapat dibedakan dari cara kerjanya yaitu timer yang bekerja menggunakan induksi motor dan menggunakan rangkaian elektronik. Timer yang bekerja dengan prinsip induksi motor akan bekerja bila motor mendapat tegangan AC sehingga memutar gigi mekanis dan memarik serta menutup kontak secara mekanis dalam jangka waktu tertentu. Sedangkan relay yang menggunakan prinsip elektronik, terdiri dari rangkaian R dan C yang dihubungkan seri atau paralel. Bila tegangan sinyal telah mengisi penuh kapasitor, maka relay akan terhubung. Lamanya waktu tunda diatur berdasarkan besarnya pengisisan kapasitor. Bagian input timer dinyatakan sebagai kumparan (Coil) dan bagian outputnya sebagai kontak NO atau NC. Kumparan pada timer akan bekerja selama mendapat sumber arus. Apabila telah mencapai batas waktu yang diinginkan maka secara otomatis timer akan mengunci dan membuat kontak NO menjadi NC dan NC menjadi NO. [ 6 ]

2.8 Mikrokontroler ATMega 8535

Pada umumnya timer memiliki 8 buah kaki yang 2 diantaranya merupakan kaki coil sebagai contoh pada gambar di atas adalah TDR type H3BA dengan 8 kaki yaitu kaki 2 dan 7 adalah kaki coil, sedangkan kaki yang lain akan berpasangan NO dan NC, kaki 1 akan NC dengan kaki 4 dan NO dengan kaki 3. Sedangkan kaki 8 akan NC dengan kaki 5 dan NO dengan kaki 6. Kaki kaki tersebut akan berbeda tergantung dari jenis relay timernya.

Mikrokontroler sebagai suatu terobosan teknologi mikroprosesor dan mikrokomputer, yaitu teknologi semikonduktor dengan kandungan transistor yang lebih

6

banyak namun hanya membutuhkan ruang yang kecil serta dapat diproduksi dalam jumlah yang banyak. Mikrokontroler hadir untuk memenuhi akan kebutuhan alat bantu dalam teknologi yang lebih sempurna. Dengan menambahkan bahasa pemrograman yang sesuai maka mikrokontroller dapat diaplikasikan dalam bidang otomatisasi teknologi.

Mikrokontroler ATMega 8535 merupakan bagian dari mikrokontroller AVR ( Alf and Vegard’s Risc processor ) memiliki arsitektur 8 bit, dimana semua instruksi dikemas dalam kode 16 bit ( 16-bits word ) dan sebagian besar instruksi dieksekusi dalam 1 ( satu ) siklus clock. Mikrokontroler AVR berteknologi RISC ( Reduced Instruction Set Computing ). Selain itu mikrokontroller ATMega 8535 memiliki 4 port yaitu port A, port B, port C, dan port D. Untuk port A berfungsi sebagai ADC, port B berfungsi sebagai port I/O dua arah, untuk port C difungsikan untuk menampilkan data pada LCD dan Port D difungsikan sebagai komunikasi serial. Fitur Mikrokontroller ATMega 8535

Adapun kapabilitas detail dari ATMega8535 adalah sebagi berikut :

1. Sistem Mikroprosesor 8 bit berbasis RISC dengan kecepatan 16 MHz

2. Kapabilitas memori flash 8 KB, SRAM sebesar 512 byte dan EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) sebesar 512 byte.

3. ADC internal dengan fidelitas 10 bit sebanyak 8 channel.

4. Portal komunikasi serial (USART) dengan kecepatan maksimal 2.5 Mbps.

Mikrokontroler AVR ATMega8535 memiliki arsitektur saluran I/O sebanyak 32 buah, yang terdapat pada Port A, Port B, Port C dan Port D. Jumlah ADC yang dimiliki adalah 10 bit sebanyak 8 saluran. Selain itu didalam mikrokontroller 8535 terdapat tiga buah Timer/Counter dengan kemampuan perbandingan, CPU yang terdiri atas 32 register, watchdog timer dengan osilator internal, memori flash sebesar 8 KB dengan kemampuan Read While Write, unit interupsi internal dan eksternal, port antarmuka SPI, dan antarmuka komparator analog.

Gambar 2.10 Minimum system ATMega8535

AVR secara umum dapat dibagi menjadi empat kategori antara lain; ATtiny, AT90Sxx, ATmega, dan AT86RFxx. Yang membedakan keempat kategori tersebut adalah secara mendasar ialah ukuran memori, peripheral, dan fungsinya.

2.9 CodeVision AVR

CodeVisionAVR merupakan sebuah cross-compiler C, Integrated Development Environtment (IDE), dan Automatic Program Generator yang didesain untuk mikrokontroler buatan Atmel seri AVR. CodeVisionAVR dapat dijalankan pada sistem operasi Windows 95, 98, Me, NT4, 2000, dan XP. Cross-compiler C mampu menerjemahkan hampir semua perintah dari bahasa ANSI C, sejauh yang diijinkan oleh arsitektur dari AVR, dengan tambahan beberapa fitur untuk mengambil kelebihan khusus dari arsitektur AVR dan kebutuhan pada sistem embedded. File object COFF hasil kompilasi dapat digunakan untuk keperluan debugging pada tingkatan C, dengan pengamatan variabel, menggunakan debugger Atmel AVR Studio.[8]

IDE mempunyai fasilitas internal berupa software AVR Chip In-System Programmer yang memungkinkan Anda untuk melakukan transfer program kedalam chip mikrokontroler setelah sukses melakukan kompilasi/asembli secara otomatis. Software In-System Programmer didesain untuk bekerja dengan Atmel STK500/AVRISP/AVRProg, Kanda Systems STK200+/300, Dontronics DT006, Vogel Elektronik VTEC-ISP, Futurlec RAVR dan MicroTronics ATCPU/ Mega2000 programmers / development boards. Untuk keperluan debugging sistem embedded, yang menggunakan komunikasi serial, IDE mempunyai fasilitas internal berupa sebuah Terminal. Selain library standar C, CodeVisionAVR juga mempunyai library tertentu untuk: [8]

1. Modul LCD alphanumeric 2. Bus I2C dari Philips 3. Sensor Suhu LM75 dari National Semiconductor 4. Real-Time Clock: PCF8563, PCF8583 dari Philips,

DS1302 dan DS1307 dari Maxim/Dallas Semiconductor

5. Protokol 1-Wire dari Maxim/Dallas Semiconductor 6. Sensor Suhu DS1820, DS18S20, dan DS18B20 dari

Maxim/Dallas Semiconductor 7. Termometer/Termostat DS1621 dari Maxim/Dallas

Semiconductor 8. EEPROM DS2430 dan DS2433 dari Maxim/Dallas

Semiconducto 9. SPI 10. Power Management 11. Delay 12. Konversi ke Kode Gray

CodeVisionAVR juga mempunyai Automatic Program

Generator bernama CodeWizardAVR, yang dapat membuat source code dengan fungsi-fungsi dibawah ini:

1. Set-up akses memori eksternal 2. Identifikasi sumber reset untuk chip 3. Inisialisasi port input/output 4. Inisialisasi interupsi eksternal 5. Inisialisasi Timer/Counter 6. Inisialisasi Watchdog-Timer 7. Inisialisasi UART (USART) dan komunikasi serial

berbasis buffer yang digerakkan oleh interupsi 8. Inisialisasi Pembanding Analog 9. Inisialisasi ADC

7

10. Inisialisasi Antarmuka SPI 11. Inisialisasi Antarmuka Two-Wire 12. Inisialisasi Antarmuka CAN 13. Inisialisasi Bus I2C, Sensor Suhu LM75,

Thermometer/Thermostat DS1621 dan Real-Time Clock PCF8563, PCF8583, DS1302, dan DS1307

14. Inisialisasi Bus 1-Wire dan Sensor Suhu DS1820, DS18S20

15. Inisialisasi modul LCD

2.10 Ketidakpastian Pengukuran Ketidakpastian merupakan suatu parameter yang

digunakan untuk menetapkan rentang nilai yang dadalamnya diperkirakan benar sesuai dengan yang diukur. Nilai benar besaran ukur dan kesalahan pengukuran adalah suatu nilai yang tidak dapat diketahui. Hasil pengukuran hanya dikatakan lengkap jika disertai dengan suatu tafsiran rentang dimana nilai benar dari besaran ukur tersebut diyakini berada didalamnya dengan tingkat kepercayaan tertentu. Ketidakpastian pengukuran dibedakan dalam dua tipe yaitu :

1. Ketidakpastian tipe A yaitu ketidakpastian yang timbul akibat pengulangan pengukuran dan dihitung dengan menggunakan metode statistik. Pengukuran ketidakpastian tipe A dilakukan untuk membuat tafsiran adanya kesalahan acak. Ada dua macam ketidakpastian tipe A yaitu:

a. A1 Perhitungan ketidakpastian repeat ability

ini dilakukan dengan menghitung standart deviasi dari data pengukuran yang telah didapat pada saat percobaan.

( Repeat Ability )

b. A2Regresi adalah perhitungan dengan

menggunakan hubungan antara satu atau lebih peubah bebas (X) dengan satu peubah tak bebas (Y). Dalam bentuk yang paling sederhana yaitu satu peubah bebas (X) dengan satu peubah tak bebas (Y) mempunyai persamaan :

Y = a + bx ( pers.1)

Ketidakpastian tipe B yaitu ketidakpastian pengukuran

untuk membuat tafsiran adanya kesalahan sistematik. Evaluasi pengukuran pada ketidakpastian ini menggunakan metode selain metode statistik. Ada beberapa hal yang mempegaruhi ketidakpastian pengukuran tipe B diantaranya yaitu resolusi, akurasi kalibrator, getaran, dan medan listrik.

( Regresi )

III. METODOLOGI PENELITIAN Rancang bangun AC otomatis ini dilakukan dengan dua

tahap, yang pertama yaitu perancangan hardware dan yang kedua adalah pemrograman dengan menggunakan software codevision AVR.

Pada perancangan hardware, hardware yang akan dibuat meliputi power supply, mikrokontroller ATMega 8535, rangkaian komparator untuk sensor thermistor dan juga rangkaian relay 12 Volt DC dari komparator LM 324 untuk menggerakkan relay 220 Volt. Power supply dirancang dengan tegangan keluaran 5Volt, -5Volt, 12Volt, dan -12Volt.

Sedangkan tegangan yang akan digunakan untuk rancang bangun AC otomatis ini adalah tegangan 5 Volt DC yang dibutuhkan untuk memberi supply tegangan mikrokontroller ATMega 8535 dan supply tegangan 12Volt DC untuk memberi supply tegangan komparator LM324. Mikrokontroller ATMega 8535 merupakan mikrokontroller dengan 4 port yaitu Port A, Port B, Port C dan Port D. Rancang bangun AC otomatis ini menggunakan port D sebagai keluaran hasil pemrograman yang masuk dalam komparator LM324 dengan perintah untuk menggerakkan relay 12 Volt.

Rangkaian komparator merupakan sebuah rangkaian yang dapat membandingkan besar tegangan input dengan menggunakan Op-Amp LM324 sebagai piranti utama dalam rangkaian. Rangkaian komparator LM324 ini didesain untuk membandingkan tegangan input dari mikrokontroller ATMega 8535 dengan input sensor thermistor. Dari kedua tegangan masukan yang melewati komparator LM324, kemudian dibandingkan mana yang lebih besar tegangannya maka komparator akan memberikan tegangan output untuk menggerakkan relay 12 Volt DC. Pada rancang bangun AC otomatis ini menggunakan 2 buah rangkaian relay 12 Volt DC yang mendapat input dari komparator LM324. Relay A mendapat supply tegangan jika komparator membaca bahwa tegangan input dari mikrokontroller ATMega 8535 lebih besar dari pada tegangan input dari sensor suhu thermistor. Begitu juga dengan relay B yang akan aktif ketika komparator LM324 membaca bahwa tegangan input dari sensor suhu thermistor lebih besar dari pada tegangan input dari mikrokontroller ATMega 8535.

Setelah semua hardware selesai dirancang maka perlu dilakukan pengujian apakah hardware yang sudah dibuat siap untuk diaplikasikan.

Tahap kedua dalam perancangan AC otomatis ini yaitu melakukan pemrograman pada mikrokontroller ATMega 8535 dengan menggunakan software codevision AVR. Dan yang terakhir adalah pengintegrasian semua sistem.

Untuk lebih jelasnya metodologi disusun dalam bentuk diagram alir yang dapat dilihat pada Gambar 3.1.

8

tidak

tidak

Merancang Power Supply

Merancang MikroktontrollerATMega 8535

Merancang Rangkaian ON dan OFF

Merancang rangkaian konparator LM324

Pengujian Hardware

PemrogramanDengan codevision

AVR

AC menyala

selesai

ya

Mulai

Pengintegrasian sistem

ya

Gambar 3.1 Diagram alur perancangan Berikut adalah diagram blok pengendalian sistem AC otomatis.

Kontroller( Komparator LM324 )

Aktuator( Relay )

Plan (Kompressor AC)

Sensor + transmiter( thermostat )

Set point dari PIRSuhu 25 0 C

Gambar 3.2 Diagram blok pengendalian AC otomatis Pengendalian on/off AC otomatis seperti ditunjukkan gambar 3.2 diatas menggunakan set point dari sensor PIR yang masuk mikrokontroller berupa jumlah mahasiswa sebanyak 13 orang dan dari rangkaian voltage divider sensor thermistor yang sudah disetting 300C, akan memberikan tegangan input pada komparator LM 324 sebagai kontroller untuk menggerakkan aktuator relay 12 Volt DC. Komparator akan membandingkan tegangan output dari masing-masing set point yang akan dijadikan sebagai input komparator. Kemudian output dari komparator menggerakkan aktuator relay. Relay yang digunakan ada tiga macam relay yaitu relay 12 Volt DC, relay timer, dan relay 220 Volt. Relay 12 Volt DC mendapat input dari komparator LM324 kemudian menggerakkan relay timer, dan terakhir mengerakkan relay 220 Volt. Relay 220 Volt digunakan untuk mengaktifkan kompressor AC. Dan hasil output dari keseluruhan sistem adalah AC menyala dengan suhu 250

3.1.1 Perancangan Power Supply

C. Pada diagram blok pengendalian ini menggunakan aksi feedback dengan thermostat sebagai sensor transmitter, dimana thermostat ini berfungsi sebagai kontrol suhu untuk

kompressor. Ketika suhu ruangan sudah mencapai set point maka thermostat yang akan memerintahkan kompressor AC untuk berhenti bekerja.

Perangkat elektronika mestinya dicatu oleh suplai arus searah DC (direct current) yang stabil agar dapat bekerja dengan baik. Pada perancangan sistem AC otomatis membutuhkan beberapa tegangan DC sebagai input untuk rangkaian pendukung lainya seperti minimum system mikrokontroller ATMega 8535, rangkaian komparator dan relay. Power supply ini dirancang dengan empat tegangan keluaran yaitu +5 Volt, -5Volt, 12Volt dan -12Volt. Untuk menghasilkan tegangan tersebut digunakan voltage regulator sebagai filter tegangan agar sesuai dengan yang dikehendaki dan output tegangan stabil. Untuk mendapatkan tegangan output +5 Volt dibutukan voltage regulator 7805, sedangkan 7812 regulator dengan tegangan +12 volt. Untuk mendapatkan tegangan output negatif dibutuhkan 79XX misalnya adalah 7905 dan 7912 yang berturut-turut adalah regulator tegangan -5 dan -12 volt.

Gambar 3.3 Rangkaian power supply

3.1.2 Minimum Sistem Mikrokontroller ATMega 8535

Gambar 3.5 Minimum System Mikrokontroller ATMega8535 Gambar 3.5 diatas merupakan gambaran dari rangkaian sistem minimum dari mikrokontroller ATMega 8535. Mikrokontroler ATMega 8535adalah bagian dari mikrokontroller AVR ( Alf and Vegard’s Risc processor ) memiliki arsitektur 8 bit, dimana semua instruksi dikemas dalam kode 16 bit ( 16-bits word ) dan sebagian besar instruksi dieksekusi dalam 1 ( satu ) siklus clock. Mikrokontroler AVR berteknologi RISC ( Reduced Instruction Set Computing ). 3.1.4 Rangkaian ON-OFF Rangkaian on off pada sistem AC otomatis ini dirancang untuk membuat sistem otomatis ketika AC on dan ketika AC off.

9

Rangkaian ini menggunakan sistem holding dimana relay on dan relay untuk off di integrasikan dengan menggunakan rangkaian komparator LM324 yang mendapat input dari sensor PIR. Berikut adalah Gambar 3.7 yang merupakan hardware dari rangkaian on off sistem AC otomatis.

Gambar 3.7 Hardware rangkaian On Off

Rangkaian on-off AC otomatis ini terdiri dari power supply dengan output tegangan 5 Volt, 12 Volt dan 24 volt. Tegangan 5Volt untuk supply tegangan mikrokontroller dan dua buah sensor PIR. Tegangan 12 Volt sebagai input untuk komparator LM 324 sebagai pembanding tegangan sensor PIR dengan trimport. Tegangan 24 Volt merupakan supply tegangan untuk dua buah relay 12Volt yang merupakan inti dari rangkaian on off sistem AC otomatis. 3.1.5 Rangkaian Kontroller AC otomatis

Rangkaian kontroller AC otomatis ini menggunakan komparator. Komparator adalah salah satu aplikasi dari op-amp (operational amplifier), Dimana memiliki fungsi membandingkan besar dua potensial yang diberikan. Dirancang bangun ini komparator digunakan untuk membandingkan suhu yang di deteksi oleh rangkaian voltage devider antara thermistor dan tegangan referensi yang ada pada trimpot, selain thermistor komprator ini juga menggunakan pembanding dari mikrokontroller. Dimana ketika tegangan yang dikeluarkan mikrokontroller lebih besar maka akan lagsung menyalakan relay begitu juga dengan suhu yang dideteksi oleh thermistor. Ketika thermistor mendeteksi suhu ruangan dan tegangan referensi pada trimpot lebih besar dari tegangan pada mikrokontroller maka relay akan langsung menyala.

Rangkaian komparator ini mendapat supply tegangan dari rangkaian on-off sebelumnya. Pada rangkaian ini terdapat relay timer dan juga relay 220 Volt yang akan lagsung disambungkan ke kompresor AC.

Gambar 3.8 Hardware rangkaian AC otomatis

3.2 Pemrograman dengan Codevision AVR

Pemrograman yang dilakukan untuk rancang bangun AC otomatis ini yaitu menggunakan pemrograman bahasa C dengan menggunakan software codevision AVR. Dimana fungsi yang digunakan untuk mengetahui jumlah mahasiswa adalah fungsi interrupt pada port D2 dan port D3 yang mendapat input dari output sensor PIR. Sedangkan port output menggunakan port D5 untuk sisten on AC dan port D5 untuk sistem off AC. Dengan ketentuan AC akan ON jika jumlah mahasiswa sebesar lebih dari 13 orang dan akan OFF jika jumlah mahasiswa adalah nol. Listing pemrogamannya terdapat pada lampiran.

IV. ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN Analisa Data pengujian Hardware Pengujian hardware dilakukan karena untuk mengetahui seberapa besar kemungkinan adanya error dan sensor thermistor dalam menjalankan aksi kontrol untuk mengaktifkan relay. 4.1.1 Pengujian Power Suppy

Berikut ini adalah hasil dari pengujian power supply sehingga diperoleh data seperti dibawah ini :

Tabel 4.1 Hasil pengujian power supply

Pengujian ke

Tegangan Keluaran Power Supply 5V - 5 V 12 V -12 V

1 5 -4,9 12,0 -12,0 2 5 -4,9 12,0 -12,0 3 5 -4,9 12,0 -12,0 4 5 -4,9 12,0 -12,0 5 5 -4,9 12,0 -12,0 6 5 -4,9 12,0 -12,0 7 5 -4,9 12,0 -12,0 8 5 -4,9 12,0 -12,0 9 5 -4,9 12,0 -12,0

10 5 -4,9 12,0 -12,0 Persen error power supply untuk masing – masing tegangan keluaran adalah sebagai berikut : % eror = [(Vin- Jumlah rata-rata) / Vin] x100% …(persamaan 1) % eror untuk +5V = [(5-5)/5] x 100% = 0 % % eror untuk -5V = [(-5 - (-4.912)) / -5] x 100% = 0.0176 % % eror untuk +12V = [(12- (12) /+12] x 100% = 0% % eror untuk -12 V = [(-12 - (-12)) / -12] x 100% = 0% Dari data diatas dapat diketahui persentase error dari masing-masing output power supply. Untuk output supply 5 volt, 12volt, -12Volt persentase errornya adalah 0% dan

komparator

Supply 1

Relay 12V DC Relay 24V DC

Relay 12V

Supply 2

R l ti

Relay

komparato

10

persentase error untuk -5 Volt adalah 0.0176%. Dari perhitungan persentase error diatas dapat diketahui bahwa power supply dengan output tersebut dapat bekerja dengan baik untuk memberikan supply tegangan DC ke rangkaian lainnya. 4.1.2 Pengujian Rankaian ON-OFF dan Rangkaian

Komparator LM 324 Rangkaian On-Off yang terdiri dari rangkaian supply dan juga relay 12 Volt DC merupakan rangkaian yang pertama kali on ketika dihubungkan dengan tegangan listrik. Rangkaian ini berfungsi untuk memberikan supply tegangan pada power supply yang terdapat pada rangkaian kontrol komparator sistem AC otomatis. Selain itu supply pada rangkaian ini juga memberikan supply 5 Volt untuk sensor PIR dan juga mikrokontroller. Rangkaian on-off ini akan aktif ketika sensor PIR mendeteksi orang dan mikrokontroller mulaimenghitung orang pertama. Setelah itu relay on 12volt DC memberikan supply tegangan untuk mengaktifkan supply dua pada rangkaian kontrol komparator. Komparator LM324 pada sistem AC otomatis menggunakan pembanding sensor thermistor dan juga mikrokontroller. Pengujian sensor thermistor dilakukan pada suhu ruang sebesar 30 0C dengan indikator yang ditampilkan pada termometer. Termistor didekatkan dengan es batu yang ada pada gelas beberapa menit kemudian diletakkan pada suhu ruang. Setelah rangkaian dijalankan maka termistor akan mendeteksi suhu ruangan dan memberikan input pada komparator sehingga komparator mendapatkan sinyal high dan akan menjalankan relay 12 Volt DC yang kemudian relay timer untuk mengatur delay waktu proses kerja kompresor dan langsung mengalirkan tegangan untuk menggerakkan relay 220Volt yang terhubung ke kompresor AC. Begitu juga dengan pengujian mikrokontroller menggunakan sensor PIR. Ketika counter pada mikrokontroller menghitung orang ke 14 yang ditampilkan pada LCD maka komparator LM324 akan mendapat sinyal high untuk menjalankan aktuator relay hingga kompresor AC aktif. Ketika AC aktif kompresor akan langsung bekerja dengan suhu 25 0C sebagai suhu standart kenyamanan ruang. 4.2 Data Suhu Ruang Kelas S2 Pengambilan data suhu ruang kelas S2 dilakukan dengan menggunakan humidityfier dengan keadaan hanya satu AC yang menyala, dimana pengambilan data ini dilakukan pada empat titik. Titik pertama yaitu dekat dengan AC, titik kedua yaitu titik yang dekat dengan gorden, yang ketiga titik yang dekat dengan pintu masuk, dan yang keempat adalah titik yang dekat dengan papan tulis. Pengambilan data dilakuka pada suhu 28 0C sampai dengan 19 0

Tabel 4.2 Tabel hasil pengukuran suhu ruang kelas S2

C dengan tenggang waktu selama 10 menit setelah AC di setting suhunya. Dibawah ini adalah tabel hasil pengukuran dengan suhu ruang kelas S2 dengan mengunakan humidifier.

Pengujian ke

Suhu AC (0

Suhu yang ditampilkan humidityfier

C)

Rata-Rata (0

Error (%) C) Titik

ke 1 (0

Titik ke 2 (C) 0

Titik ke 3 (C) 0

Titik ke 4 (C) 0C)

1 28 28 28,5 28,38 28,3 28,295 0,010536

2 27 27 27,11 27,17 27,28 27,14 0,005185

3 26 26 26,12 26,43 26,6 26,2875 0,011058

4 25 25 25,14 25,6 25,93 25,4175 0,0167

5 24 24,03 24,29 24,83 25,28 24,6075 0,025313

6 23 23,02 23,11 23,51 25,64 23,82 0,035652

7 22 22 22,75 23,25 23,73 22,9325 0,042386

8 21 21,03 21,78 22,25 23,36 22,105 0,052619

9 20 20 20,99 21,96 22,01 21,24 0,062

10 19 19,04 20,97 22,03 22,84 21,22 0,116842 Dari data suhu yang telah diperoleh dapat diketahui bahwa AC yang berada pada ruang kelas S2 masih bekerja dengan sangat baik. Hal ini dapat diketahui dari pengukuran humidityfier pada titik pertama yaitu yang dekat dengan AC. Ketika set point AC 200C, titik yang dekat dengan AC juga menunjukkan suhu 200C pada humidityfier dengan jangka waktu 10 menit untuk pendistribusian udara. Hal ini tidak terjadi pada pengukuran suhu berikutnya, semakin jauh titik pengukuran dari AC, maka semakin tinggi temperatur yang ditunjukkan oleh humidityfier. Dari tabel diatas dapat diketahui bahwa distribusi udara pada suhu 280C sampai dengan 190

Gambar 4.2 Denah Letak titik pengukuran suhu, titik 1 pada koordinat (115cm, 174cm), titik 2 (461cm,243cm), titik 3 (461cm,106cm) dan titik 4 (807cm,174cm)

4.3 Proses Kerja Sistem ON OFF AC

C dititik pengukuran kedua, ketiga dan keempat tidak merata. Hal ini desebabkan karena ruang kelas S2 yang lebar. Sebenarnya pada ruang S2 terdapat dua buah AC, hanya saja untuk rancang bangun AC otomatis ini menggunakan satu AC.

Gambar 4.2 merupakan sistem dari rangkaian ON-OFF AC otomatis. Rangkaian ini bekerja dengan mendeteksi jumlah orang yang ada didalam ruang kelas. Ketika sensor

11

PIR mendeteksi adanya mahasiswa maka counter dari mikrokontroller akan mulai menghitung jumlah mahasiswa sehingga mengaktifkan rangkaian kontrol LM324. Tegangan dari mikrokontroller dan voltage devider thermistor akan dibandingkan sehingga outputnya dapat menggerakkan relay 220Volt yang langsung terhubung ke AC. Untuk lebih jelasnya proses kerja sistem On Off AC dapat dilihat dari diagram berikut ini :

Rangkaian ON-OFF dan mikrokontroller aktif

Start

PIR deteksi gerakan

Supply 2 ON

Counter Mikrokontroller Voltage Devider Thermistor Suhu Ruang 30 0C

Jumlah Mhs lebih dari 13

Komparator LM324

Thermistor deteksi suhu ruang 30 0C

Relay 12 V DC

RelayTimer

Relay 220 Volt

Kompresor AC ON

Selesai

Ya

Tidak

Gambar 4.3 Proses Kerja Sistem AC otomatis 4.4 Hasil Pengujian AC Otomatis Dari pengujian hardware yang telah dilakukan dapat diketahui bahwa AC Otomatis bekerja sesuai dengan yang di inginkan yaitu pada set point suhu 25 0

Pengujian Ke

C. Berikut data yang diperoleh adalah : Tabel 4.3 Data hasil pengujian AC Otomatis

Waktu tercapainya set point ( menit )

Temperatur yang ditunjukkan termometer 0C

AC ON (0 AC Off (C) 0C) 1 12,01 30 25 2 6,36 26 25 3 6,23 27 25 4 6,34 26 25 5 6,36 26 25 6 6,33 26 25 7 6,3 26 25 8 6,31 26 25 9 6,32 26 25

10 6,29 26 25 Dari data di atas dapat diketahui bahwa AC yang bekerja pada ruang yang dikondisikan untuk suhu 25 0C sedangkan kondisi awal ruangan bersuhu 30 0C, kompresor AC membutuhkan waktu selama 12,01 menit untuk mencapai

set point suhu yang diinginkan. Ketika suhu ruang sudah mencapai 250C maka kompresor AC akan berhenti bekerja selama 3 menit sesuai dengan delay off AC yang diatur pada relay timer. Setelah 3 menit AC akan bekerja kembali, dan suhu ruang mulai naik menjadi 26 0C. Waktu yang dibutuhkan kompresor AC untuk menjaga suhu ruang agar tetap bersuhu 25 0C adalah 6,3 menit setelah delay off pada relay timer. Hal ini terjadi berulang-ulang selama AC masih bekerja untuk ruang yang dikondisikan. Perhitungan ketidakpastian pada termometer analog yang digunakan untuk mengetahui pendistribusian suhu oleh AC pada jarak 1 meter dari indoor adalah dengan perhitungan ketidakpastian tipe UB1 atau resolusi yang skala intervalnya 1mm sehingga didapat hasil sebagai berikut:

UB1 = 12 𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅

5 =

12 . 0,1

5 = 0,01 0C

Delay off merupakan waktu yang dibutuhkan kompresor AC untuk kembali pada tekanan normal sebelum kembali bekerja pada suhu ruang yang terkondisikan yaitu 250

Ketidakpastian Pengukuran

C. Perhitungan hasil ketidakpastian pada relay timer adalah sebagai berikut:

• Standart Deviasi

ᵟ = ⅀(𝑌𝑌𝑅𝑅2 . 10−4)𝑛𝑛−1

= 0,269 . 10−4 9

= 1,7288 . 10• Perhitungan Ketidakpastian A

-3 1

UA

( Reapeat Ability)

1= ᵟ√𝑛𝑛

= 1,7288 .10−3

√10

= 5,47 . 10-4

• Perhitungan ketidakpastian A

menit

2

UA

( Regresi )

2

Y = a – bx a = y – bx

= 0 – ( -0,00319) . 2,918 = 0,0093

Y = a – bx = 0,0093 + 0,00319 . x

SSE = ⅀E

= 𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑛𝑛−2

Y = a – bx b = n ⅀ xiyi − ⅀xi ⅀yi

𝑛𝑛 ⅀𝑥𝑥𝑅𝑅2− (⅀𝑥𝑥𝑅𝑅)2 R

= 10 . 0,27−29,18 . 010 . 72,216−851,472

= 2,77,222−851,472

= - 0,00319

2 = 0,2707

UA2 = 𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑛𝑛−2

=0,270710−2

12

= 0,1838 menit

4.5 Pembahasan Sistem AC Otomatis ini dibuat untuk mematikan dan menyalakan AC secara otomatis berdasarkan jumlah mahasiswa yang ada didalam ruang kelas S2. Dari pengujian hardware yang telah dilakukan dapat diketahui bahwa semua sistem on-off AC otomatis ini dapat berjalan sesuai dengan yang diinginkan, yaitu ketika jumlah mahasiswa didalam kelas 14 orang atau ketika thermistor komparator mendeteksi suhu ruang 300C. AC on dengan set poin suhu standart dan off ketika ruang kelas dalam keadaan kosong. AC aktif sesuai dengan perintah yang diberikan oleh hardware on-off Ac otomatis. Ketika komparator mendapat tegangan input dari thermistor dan mikrokontroller, komparator yang dilengkapi dengan dua dioda dan resistor yang berfungsi sebagai pengganti fungsi gerbang logika OR, membandingkan kedua tegangan untuk mendapatkan satu tegangan output untuk menggerakkan relay 12Volt DC. Ketika relay 12 Volt DC ini aktif maka relay timer dan relay 220 yang terhubung ke kompresor akan aktif juga. Kompresor aktif dan bekerja pada suhu 25 0C sebagai suhu standart kenyamanan ruang sesuai dengan rekomendasi SNI 03-6572-2001 dengan kriteria nyaman. Dari pengujian sistem AC otomatis dapat diketahui waktu respon AC untuk mencapai set point ketika suhu didalam ruang 30 0C adalah 12,01 menit. Dan AC akan kembali on dalam waktu 3 menit sesuai dengan delay off AC pada relay timer. Hal ini diperlukan untuk menjaga kinerja kompressor agar tetap baik. Setelah 3 menit maka AC kembali On untuk menjaga agar suhu ruang tetap sesuai dengan set point yaitu 250C.

AC otomatis ini membutuhkan waktu yang cukup lama untuk pendistribusian udara didalam ruang. Ketika AC pertama kali on yaitu berdasarkan jumlah mahasiswa dan temperatur ruang yang menunjukkan suhu 30 0C, AC membutuhkan waktu 12,01 menit untuk mencapai set point suhu ruang 25 0C. Kemudian untuk pendistribusian udara dalam ruang yang dikondisikan agar tetap bersuhu 25 0C, AC otomatis ini akan on dengan waktu rata-rata 6,3 menit setiap kali setelah delay off AC pada timer. Berdasarkan hasil pengujian dan perhitungan ketidakpastian pada relay timer didapat ketidakpastian pengukuran sebesar 5,47.10-4 menit untuk perhitungan ketidakpastian A1 (Repeat Ability), sedangkan berdasarkan perhitungan ketidakpastian A2 (Regresi) didapat error sebesar 0,1838 menit. Dengan demikian dapat disimpulkan bahwa relay timer masih berfungsi dengan baik untuk memberikan delay off ketika kompressor bekerja pada suhu 250

V. KESIMPULAN DAN SARAN

C. Kompresor merupakan unit tenaga dalam sistem AC yang berfungsi untuk memompa gas refrigeran dibawah tekanan dan panas yang tinggi pada sistem dan menghisap gas refrigeran bertekanan rendah pada sisi intatake. Oleh karena itu dibutuhkan delay off kompresor untuk mengembalikan kompresor pada tekanan semula sebelum aktif bekerja kembali dalam mengkondisikan sebuah ruangan. Sehingga kinerja kompresor pada AC dapat berjalan dengan baik.

A. Kesimpulan Setelah merancang sistem AC otomatis pada ruang

kelas S2 jurusan teknik fisika FTI-ITS dapat diperoleh kesimpulan bahwa dua kondisi, temperatur ruang 30 0C dan jumlah mahasiswa dalam ruang sebanyak 13 orang merupakan input komparator LM324 dalam membandingkan tegangan untuk mendapatkan satu output yang digunkanan untuk menggerakkan relay sebagai aktuator untuk mengaktifkan kompresor AC. Ketika kompresor bekerja pada suhu 250C dengan suhu didalam ruang sebesar 30 0C membutuhkan waktu transien selama 12,01 menit selanjutnya waktu yang dibutuhkan kompresor untuk mencapai suhu ruang yang terkondisi berturut-turut selama 6,3 menit. Perhitungan ketidakpastian A1 (Repeat Ability) delay off AC pada relay timer adalah sebesar 5,47.10-4 menit sedangkan perhitungan ketidakpastian A2

B. Saran

( Regresi ) pada relay timer adalah 0,01838 menit. Ketika ruang kelas dalam keadaan kosong maka AC secara otomatis mati dengan sendirinya.

Adapun saran untuk penelitian atau pun perancangan selanjutnya yaitu perlu penambahan alat monitoring suhu guna mengetahui besar suhu yang ada dalam ruang kelas S2 Teknik Fisika FTI-ITS.

VI. DAFTAR PUSTAKA [1] Stoecker, Wilbert.F., dan Jones, Jerold.W. 1982.

“Refrigerasi dan Pengkondisian Udara”. Diterjemahkan oleh Ir. Supratman Hara. Jakarta : Penerbit Erlangga.

[2] Laili Nur Alifia. “Sistem On-Off Ac (Air Conditioner) Pada Ruang Penyimpan Barang-Barang Berharga Berbasis Mikrokontroler Atmega16 Dengan Monitoring Via Web”.Universitas Diponegoro. Semarang.

[3] Khoswanto Handry, Pasila Felix, Eka Cahyadi

Wahyu.2003.”Sistem Pengaturan AC Otomatis”. Universitas Petra.

[4] Raharja Surya Sendi.”Software Perhitungan Kapasitas

Sistem Penyejuk Udara Dalam Rangka Konservasi Energi Tata Udara Pada Bangunan Gedung”.Universitas Diponegoro. Semarang.

[5] St. Marys, Pennsylvania.”NTC Thermistor”. 15857-

3397 USA [6] SNI 03-6572-2001.”Tata cara perancangan sistem

ventilasi dan pengkondisian udara pada bangunan gedung”.hal 11-55.

[7] Anonim. 2006. “Microcontroller with 8K Bytes In-

System Programmable Flash”. Atmel Corporation. [8] Anonim.”Codevision AVR Step by Step”. Sekilas

tentang AVR. Pdf.