BAB II PENDEKATAN PEMECAHAN MASALAH Pembatas temperatur opersasi AC adalah sebuah alat yang digunakan untuk membatasi temperatur ruangan secara otomatis. Sistem alat ini pada dasarnya terdapat rangkaian-rangkaian yang mendukung kinerja alat ini, yaitu rangkaian catu daya, rangkaian sensor suhu LM35 , rangkaian microcontroller ATmega 8, rangkaian display dan rangkaian driver kompresor AC. Rangkaian-rangkaian tersebut sebagian besar komponen-komponen elektronika digital. Oleh karena itu dibutuhkan beberapa teori yang dapat digunakan untuk memecahkan masalah, agar rangkaian yang dibuat dapat bekerja dengan maksimal. A. Rangkaian Catu Daya Catu daya tetap adalah rangkaian catu daya yang menghasilkan tegangan keluaran yang tetap dan stabil. Untuk mendapatkan catu daya tetap dapat menggunakan baterai kering atau rangkaian penyearah yang dilengkapi dengan stabilisator. Catu daya pada rangkaian ini berfungsi untuk mengubah tegangan AC 220 V menjadi tegangan DC 5 V dan DC 12 V. Catu daya tersusun dari transformator step down, dioda penyearah, kapasitor elektrolit, resistor, led dan IC regulator LM 7805 dan LM 7812. Gambar rangkaian catu daya dapat dilihat sebagai berikut :
Gambar 2.1. Rangkaian Catu Daya Catu daya atau sering disebut dengan power supply adalah rangkaian yang merubah tegangan AC menjadi tegangan DC teregulasi. Catu Daya dilihat dari rangkaiannya terdiri dari bermacam-macam jenis, akan tetapi dilihat dari tegangan keluarannya terdiri dari 2 jenis, yaitu catu daya tetap dan catu daya variable. (http://www.elektroindonesia.com) Berdasarkan uraian dan gambar diatas komponen-komponen elektronik yang mendukung rangkaian catu daya sebagai berikut : 1. Transformator Transformator atau biasa dikenal dengan trafo berasal dari kata transformatie yang berarti perubahan. Transformator adalah suatu alat listrik yang dapat memindahkan dan mengubah energi listrik dari satu rangkaian listrik
ke
rangkaian
listrik
lainnya
secara
induksi
elektromagnet.
Transformator juga dapat digunakan untuk menaikkan dan menurunkan tegangan AC. Transformator mempunyai dua buah belitan yaitu lilitan primer dan sekunder yang dililitkan pada sebuah inti yang saling terisolasi antara satu dengan yang lain. Trafo satu fasa sama seperti trafo pada umumnya hanya penggunaannya untuk kapasitas kecil.
Gambar 2.2. Tranformator dan Simbol Transformator (http://pri82yogya.blogspot.com/2010/12/gaya-gerak-listrik-induksi-gglmedan.html#axzz1wHnwaJKx) a. Prinsip Kerja Transformator Satu Fasa Apabila
kumparan primer dihubungkan dengan tegangan
(sumber), maka akan mengalir arus bolak balik I1 pada kumparan tersebut. Oleh karena kumparan mempunyai inti, arus I1 menimbulkan fluks magnet yang juga berubah–ubah pada intinya. Akibat adanya fluks magnet yang berubah–ubah, maka pada kumparan primer akan timbul GGL induksi ep. Besarnya GGL pada kumparan primer adalah : ………………………………… (1) Keterangan : ep = gaya gerak listrik sisi primer (Volt) Np = jumlah lilitan sisi primer (turn) = perubahan fluks magnet (weber/sec) Fluk magnet yang menginduksi GGL induksi ep juga dialami oleh kumparan sekunder karena merupakan fluk bersama. Dengan demikian fluk tersebut mengiduksi GGL induksi ep pada kumparan sekunder adalah sebagai berikut : ………………………………… (2)
Keterangan : es = gaya gerak listrik sisi sekunder (Volt) Ns = jumlah lilitan sisi sekunder (turn) = perubahan fluks magnet (weber/sec) Dari persamaan (1) dan (2) didapatkan perbandingan lilitan (α) berdasarkan GGL induksi yaitu : …………………………………… (3) Karena daya pada primer sama dengan daya sekunder, maka dibuat : Pin = Pout V1 I1 = V2 I2 ………………………………..….. (4) Dari persamaan (3) dan (4) dapat diperoleh : …...…………………..….……….. (5) Keterangan : Pin = daya primer (VA) Pout = daya sekunder (VA) V1 = tegangan sisi primer (volt) V2 = tegangan sisi sekunder (volt) N1 = jumlah lilitan sisi primer N2 = jumlah lilitan sisi sekunder I1
= arus sisi primer (ampere)
I2
= arus sisi sekunder (ampere)
b. Konstruksi Transformator Konstruksi trafo secara umum terdiri dari:
1) Inti yang terbuat dari lembaran-lembaran plat besi lunak atau baja silicon yang diklem jadi satu. 2) Belitan dibuat dari tembaga yang cara membelitkan pada inti dapat konsentris maupun spiral. 3) Sistem pendingan pada trafo-trafo dengan daya yang cukup besar. Jenis trafo berdasarkan letak kumparan : 1) Core type (jenis inti) yakni kumparan mengelilingi inti. 2) Shell type (jenis cangkang) yakni inti mengelilingi belitan.
Gambar 2.3. Trafo jenis inti dan trafo jenis cangkang (http://pri82yogya.blogspot.com/2010/12/gaya-gerak-listrik-induksi-gglmedan.html#axzz1wHnwaJKx) c. Efisiensi Efisiensi transformator (η) adalah perbandingan antara daya keluar (P out) dengan daya masuk (P in). untuk trafo ideal efisiensinya adalah satu. ……………….……………(6) 2. IC Regulator Tegangan 78xx IC regulator tegangan adalah suatu komponen elektronik yang bisa mengubah tegangan input menjadi nilai yang tertera setelah angka 78 (mis : 7805 berarti memiliki output +5V). Regulator jenis 78xx ada 9 macam
yaitu: 7805, 7806, 7808,7809, 7810, 7812, 7815,7818 dan 7824. Regulator 78xx memiliki konfigurasi kaki (pin) sebagai berikut:
Gambar 2.4. Bentuk Fisik IC LM 7805 (http://id.wikipedia.orgwiki78xx) Regulator 79xx hampir sama dengan regulator 78xx hanya saja tegangan yang diubah adalah tegangan negatif
Gambar 2.5. Penyambungan IC LM 7805 (http://id.wikipedia.orgwiki78xx) IC regulator ini mempunyai kekurangan dan kelebihan. Diantaranya sebagai berikut: a. Kelebihan 1) Seri
78xx
tidak
memerlukan
komponen
tambahan untuk
meregulasi tegangan, sehingga mudah digunakan, ekonomis dan hemat ruang. Regulator tegangan lain mungkin memerlukan komponen tambahan untuk membantu peregulasian tegangan, bahkan untuk regulator bersakelar, selain membutuhkan banyak komponen, juga membutuhkan perencanaan yang rumit.
2) Seri 78xx memiliki rangkaian pengaman terhadap pembebanan lebih, panas tinggi dan hubung singkat, membuatnya hampir tak dapat dirusak. Kemampuan pembatasan arus peranti 78xx tidak hanya melindunginya sendiri, tetapi juga melindungi rangkaian yang ditopangnya. b. Kekurangan 1) Tegangan masukan harus lebih tinggi dari tegangan keluaran (biasanya 2-3 volt), ini membuatnya tidak tepat digunakan untuk penggunaan tegangan rendah, misalnya regulasi 5 volt dari sumber baterai 6 volt tidak akan bekerja dengan 7805. 2) Sebagaimana regulator linier lainnya, arus masukan sama dengan arus keluaran, karena tegangan masukan lebih tinggi daripada tegangan keluaran, berarti ada daya yang diboroskan sebagai bahang. (http://id.wikipedia.orgwiki78xx) Rangkaian catu daya pada sistem ini disetting dengan dua tegangan keluaran yaitu DC 5 V dan DC 12 V. Tegangan DC 5 V difungsikan untuk mensuplai rangkaian microcontroller ATmega 8, rangkaian display dan rangkaian sensor suhu LM35, sedangkan tegangan DC 12 V difungsikan untuk mensuplai rangkaian driver kompresor AC. IC regulator yang digunakan untuk mendukung rangkaian catu daya ini adalah LM 7805 dan LM 7812.
3. Dioda Dioda merupakan jenis komponen pasif, yang memiliki dua kaki atau kutub yaitu kaki anoda dan kaki katoda. Dioda terbuat dari bahan semi konduktor tipe P dan semi konduktor tipe N yang disambungkan. Semi konduktor tipe P berfungsi sebagai anoda dan semi konduktor tipe N berfungsi sebagai katoda. Pada daerah sambungan, dua jenis semi konduktor yang berlawanan ini akan muncul daerah deplesi yang akan membentuk gaya barier. Gaya barier dapat ditembus dengan tegangan + sebesar 0.7 volt yang dinamakan sebagai break down voltage, yaitu tegangan minimum dimana dioda akan bersifat sebagai konduktor atau penghantar arus listrik. Dioda bersifat menghantarkan arus listrik hanya pada satu arah saja, yaitu jika kutub anoda kita hubungkan pada tegangan (+) dan kutub katoda kita hubungkan dengan tegangan (-) maka akan mengalir arus listrik dari anoda ke katoda. Jika polaritasnya kita balik (bias mundur) maka arus yang mengalir hampir nol atau dioda akan bersifat sebagai isulator.
Gambar 2.6. Simbol Umum Dioda (Sumber : http://elektro.itenas.ac.id) Dioda bagi rangkaian catu daya adalah komponen yang penting karena berfungsi untuk menyearahkan tegangan yang keluar dari
transformator. Lebih jelasnya dapat dilihat gambar 2.7, yaitu tentang dioda sebagai penyearah sebagai berikut :
Gambar 2.7. Dioda Sebagai Penyearah 4. Filter Kapasitor Kapasitor adalah suatu komponen elektronika yang dapat menyimpan muatan listrik dan sebagai filter untuk arus listrik AC. Dimana bentuk dan nilai dari kapasitor ini bermacam–macam tergantung dari nilai yang dikandung dalam suatu kapasitor. Berdasarkan kemampuan untuk menyimpan muatan listrik kapasitor disebut dengan kapasitansi atau kapasitas. Dalam bidang elektronika komponen kapasitor adakalanya disebut kondensator. Nilai kapasitas listrik yang tersimpan dalam kapasitor dinyatakan dalam satuan Farad.
Gambar 2.8. Struktur Kapasitor Struktur sebuah kapasitor terbuat dari dua buah plat metal yang dipisahkan oleh suatu bahan dielektrik. Bahannya dielektrik adalah isolator yang diselipkan diantara keping kapasitor. Bahan-bahan dielektrik yang
umum digunakan misalnya udara vakum, keramik, gelas dan lain-lain. Kapasitor dalam lambang rangkaian :
Gambar 2.9. Simbol-simbol Kapasitor Macam-macam Kapasitor a. Kapasitor Elektrolit Elektrolit atau electrolytic sering disebut electrolit condenser (elco) adalah kapasitor yang biasanya berbentuk tabung, mempunyai dua kutub kaki berpolaritas positif (kaki yang panjang) dan negatif (kaki yang pendek). Terdiri atas dua lembar kertas alumunium sebagai konduktor dan alumunium oksida sebagai dielektrik.
Gambar 2.10. Simbol Kapasitor Elektrolit (http://library.gunadarma.ac.id/repository/files/17201/10405795/bab-ii.pdf)
Gambar 2.11. Bentuk Fisik Kapasitor Elektrolit (Sumber : //www.infoservicetv.com)
b. Kapasitor Tetap Kapasitor tetap terdiri dari tiga macam bentuk: 1) Kapasitor keramik (Ceramic Capacitor): Bentuknya ada yang bulat tipis, ada yang persegi empat berwarna merah, hijau, coklat dan lain-lain. Merupakan kapasitor non-polar. 2) Kapasitor polyester : Bentuknya persegi empat seperti permen. Biasanya
mempunyai
warna
merah,
hijau,
coklat
dan
sebagainya. 3) Kapasitor kertas: Tersusun atas dua lembar kertas timah (perak) panjang sebagai konduktor yang digulung padasebuah silinder yang diantaranya disisipi kertas tipisbsebagai dielektrik. kapasitor kertas ini sering disebut juga kapasitor padder.
Gambar 2.12 .Simbol Kapasitor Non Polar (http://library.gunadarma.ac.id/repository/files/17201/10405795/bab-ii.pdf) c. Kapasitor Variabel Kapasitor variabel dan trimmer adalah jenis kapasitor yang kapasitasnya bisa diubah-ubah. Kapasitor ini dapat berubah kapasitasnya karena secara fisik mempunyai poros yang dapat diputar dengan menggunakan obeng. Pada umumnya kapasitor variable hampir sama dengan resistor variable yaitu bertujuan agar kita dapat menentukan nilai kapasitor yang kita gunakan sesuai dengan keinginan kita.
Gambar 2.13. Simbol Varco Kapasitansi diukur dalam farad, yang mana diambil dari nama Michael Faraday (1791-1867) 1 coulomb sama dengan muatan 6.25 x 10 18 elktron. 1 Farad adalah kwantitas terbesar dari kapasitansi. Persamaan matematika kapasitansi dapat ditulis: C = Q/V……………………(8) Dimana : Q = muatan elektron dalam C (coulombs) C = nilai kapasitansi dalam F (farads) V = besar tegangan dalam V (volt) Oleh karena itu, muatan elektrik yang disimpan dapat dihitung menggunakan rumus: Q = CV……………………(9) Perbedaan tegangan atau potensial dari kapasitor dapat dihitung menggunakan rumus : V= Q/C……………………(10) Karena kapasitor digunakan sebagai penyimpan muatan listrik maka waktu pengisian dari kapasitor (charge) dan pengosongan (discharge) sangat penting dalam sebuah analisa. Persamaan umum dari pengisian dan pengosongan kapasitor adalah : Vc(t) = Vc(0) + [Vc(~) – Vc(0)] [1 – e –t/τc] …………………(11)
τ=RxC τ = konstanta waktu Dari teori dasar diatas untuk mendukung rangkaian catu daya agar bekerja secara maksimal, maka kapasitor yang dipakai adalah jenis kapasitor elektrolit (elko). Kapasitor elektolit ini berfungsi sebagai filter atau perata arus yang bergelombang, karena arus yang tidak rata dapat mengakibatkan terganggunya sistem. Untuk mendapatkan penyearahan yang lebih halus, digunakan kapasitor yang sifatnya menimbun muatan sementara. Muatan tertimbun ini akan berangsur-angsur dikeluarkan lagi jika potensial diluar lebih rendah. Skema rangkaian kapasitor sebagi filter dapat dilihat seperti gambar dibawah ini :
Gambar 2.14. Kapasitor Sebagai Filter 5. Resistor Resistor atau tahanan adalah komponen elektronika yang berfungsi untuk mengatur kuat arus yang mengalir. Dalam rangkaian catu daya resistor difungsikan untuk menahan arus yang mengalir karena resistor bersifat sebagai tahanan. Lambang untuk resistor dengan huruf R. Macammacamnya antara lain :
a. Resistor Tetap (fixed resistor) Resistor tetap (fixed resistor) adalah hambatan yang nilai hambatannya tetap. Ukuran hambatan resistor ada dua yaitu ukuran besar ditandai dengan penulisan nilai langsung dibodi resistor, sedangkan ukuran hambatan kecil ditandai dengan gelang-gelang warna pada bodinya. Untuk mengetahui nilai tahanannya, pada bodi resistor diberi cincin-cincin berwarna yang menyatakan nilai tahanan resistor.
Gambar 2.15. Simbol Resistor dan Fisik Resistor (Sumber : komponen2007.wordpress.com)
Tabel 2.1. Kode Warna Resistor
(sumber : http://komponen2007.wordpress.com/)
b. Resistor Tidak Tetap (Variable Resistor) Resistor tidak tetap atau variabel resistor adalah resistor yang nilainya dapat dirubah dengan cara menggeser atau memutar tuas yang terpasang pada komponen. c. Resistor NTC dan PTC. NTC (Negatife Temperature Coefficient), yaitu resistor yang nilainya akan bertambah kecil bila terkena suhu panas. Sedangkan PTC (Positife Temperature Coefficient), yaitu resistor yang nilainya akan bertambah besar bila terkena suhu panas. d. Resistor LDR LDR (Light Dependent Resistor) yaitu jenis resistor yang berubah hambatannya karena pengaruh cahaya. Bila terkena cahaya gelap nilai tahanannya semakin besar, sedangkan bila terkena cahaya terang nilainya menjadi semakin kecil. e. Potensiometer Resistor yang nilai resistansinya dapat diubah-ubah dengan memutar poros yang telah tersedia. Potensiometer pada dasarnya sama dengan trimpot secara fungsional.
Gambar 2.16. Simbol Potensiometer dan Potensiometer (Sumber : komponen2007.wordpress.com)
f. Trimpot Resistor yang nilai resistansinya dapat diubah-ubah dengan cara memutar porosnya dengan menggunakan obeng. Untuk mengetahui nilai hambatan dari suatu trimpot dapat dilihat dari angka yang tercantum pada badan trimpot tersebut. Simbol dan Komponen Trimpot :
Gambar 2.17. Trimpot dan Simbol Trimpot (Sumber : komponen2007.wordpress.com)
6. Led Menurut (Albert P. Malvino,1985: 95) LED adalah singkatan dari Light Emiting Dioda, merupakan komponen yang dapat mengeluarkan emisi cahaya apabila diberi sumber tegangan. Led ini terbuat dari berbagai material semikonduktor campuran seperti misalnya gallium arsenida fosfida (GaAsP), gallium fosfida (GaP) dan gallium alumunium arsenida (GaAsP), campuran inilah yang memberi warna berbeda dari LED. LED ini dalam rangkaian catu daya difungsikan sebagai lampu indikator tegangan keluaran.
Gambar 2.18. Bentuk Fisik LED dan Simbolnya ( http://doktertech.blogspot.com/2010/12/dioda.html ) B. Rangkaian Sensor Suhu LM35
Gambar 2.19. Rangkaian Sensor Suhu LM35 1. Sensor LM35 LM35 adalah komponen elektronika yang memiliki fungsi untuk mengubah besaran suhu menjadi besaran listrik dalam bentuk tegangan. Sensor suhu LM35 yang dipakai dalam penelitian ini berupa komponen elektronika yang diproduksi oleh National Semiconductor. Sensor LM35 memiliki
keakuratan
tinggi
dan
kemudahan
perancangan
jika
dibandingkan dengan sensor suhu yang lain, LM35 juga mempunyai keluaran impedansi yang rendah dan linieritas yang tinggi sehingga dapat dengan mudah dihubungkan dengan rangkaian kendali khusus serta tidak memerlukan penyetelan lanjutan. Meskipun tegangan sensor ini dapat mencapai 30 volt akan tetapi yang diberikan ke sensor adalah sebesar 5 volt, sehingga dapat digunakan
dengan catu daya tunggal dengan ketentuan bahwa LM35 hanya membutuhkan arus sebesar 60 µA hal ini berarti LM35 mempunyai kemampuan menghasilkan panas (self-heating) dari sensor yang dapat menyebabkan kesalahan pembacaan yang rendah yaitu kurang dari 0,5 ºC pada suhu 25 ºC .
Gambar 2.20. Bentuk Fisik LM 35 dan Konfigurasi Pin (sumber : http://www.finger.de-web.cc/poel/lm35.pdf) Gambar diatas menunjukkan bentuk dari LM35 tampak depan dan tampak bawah. 3 pin LM35 menujukkan fungsi masing-masing pin diantaranya, pin 1 berfungsi sebagai sumber tegangan kerja dari LM35, pin 2 atau tengah digunakan sebagai tegangan keluaran atau V out dengan jangkauan kerja dari 0 Volt sampai dengan 1,5 Volt dengan tegangan operasi sensor LM35 yang dapat digunakan antar 4 Volt sampai 30 Volt. Keluaran sensor ini akan naik sebesar 10 mV setiap derajad celcius sehingga diperoleh persamaan sebagai berikut : VLM35 = Suhu x 10 mV……………………(12) (sumber : http//:www.shatomedia-online/lm35.html) 2. IC LM 358 Penguat operasional atau op-amp adalah rangkaian elektronik yang dirancang dan dikemas secara khusus sehingga dengan menambahkan
komponen luar sedikit saja dapat dipakai untuk berbagai keperluan. Dalam penulisan ini op-amp digunakan sebagai penguat tegangan dari sensor. Pada dasarnya ada dua macam penguatan yaitu inverting dan non-inverting dengan konfigurasi seperti pada gambar 2.21.
Gambar 2.21. Rangkaian penguat (a) inverting (b) non-inverting (http://elib.unikom.ac.id/files/disk1/126/jbptunikompp-gdl-s1-2007-yusliharya6251-bab-ii.pdf) Perasamaan pada gambar 2.21. adalah sebagai berikut : Inverting
………………………………………..………………….(13)
Non-inverting (
)
…………………….(14)
Pada rangkaian yang dibuat penulis menggunakan IC LM358 sebagai penguat masukan dari sensor. Fungsi rangkaian penguat adalah untuk memperbesar masukan dari sensor kerangkaian ADC.
Gambar 2.22. Konfigurasi Pin LM 358 (http://elib.unikom.ac.id/files/disk1/126/jbptunikompp-gdl-s1-2007yusliharya-6251-bab-ii.pdf) Penguat LM358 mempunyai 2 rangkaian penguatan (gambar 2.23.). Amplifier ini mempunyai beberapa keuntungan diatas tipe amplifier standar dalam mode single supply diantaranya adalah : (1) Dapat beroperasi pada tegangan 3V sampai 32V; (2) Mode masukan daya (supply) ini termasuk negative supply, dengan demikian menghilangkan eksternal bias dari komponen pada banyak aplikasi; (3) Cakupan voltase keluaran juga
meliputi
voltase
negatif;
(4)
IC
LM358
dalam
pengoperasiannya dapat dilakukan secara single supply atau split supply (gambar 2.23).
Gambar 2.23. Konfigurasi Power supply (http://elib.unikom.ac.id/files/disk1/126/jbptunikompp-gdl-s1-2007-yusliharya 6251-bab-ii.pdf)
C. Rangkaian Microcontroller ATmega 8
Gambar 2.24. Rangkaian Sistem Minimum ATmega 8 1. Microcontroller Microcontroller adalah sebuah chip yang berfungsi sebagai pengontrol atau pengendali rangkaian elektronik dan umumnya dapat menyimpan program di dalamnya (Widodo, “Interfacing Komputer dan Microcontroller”, 2000 : 133). Jika mikroprosesor dikombinasikan dengan I/O dan memori (baik berupa RAM atau ROM) akan menghasilkan sebuah microkomputer. Pada kenyataannya mengkombinasikan CPU dengan memori dan I/O dapat dilakukan dalam level chip, yang akan menghasilkan SCM (Single Chip Microcomputer), SCM ini untuk selanjutnya sering disebut dengan microcontroller.
Microcontroller
ini
dapat
digunakan
untuk
mengendalikan suatu alat. Dapat
dikatakan,
microcontroller
merupakan komputer mini.
Microcontroller terdiri atas CPU yang disertai dengan memori serta sarana I/O. Microcontroller hampir menyerupai fungsi komputer. Sistem
microcontroller sendiri dalam aplikasinya tidak dapat berdiri sendiri tapi juga terhubung ke antarmuka - antarmuka lain seperti keypad, LCD dan lain - lain. Microcontroller mempunyai perbedaan yang cukup penting dengan mikroprosesor dan microcomputer. Suatu mikroprosesor merupakan bagian dari CPU (Central Prosessing Unit) tanpa memori dan I/O pendukung dari sebuah komputer, sedangkan microcontroller umumnya terdiri atas CPU, memori, I/O tertentu dan unit - unit pendukung lainnya. Perbedaan
yang
sangat
mencolok
antara
mikrokontroller
dan
mikroprosesor serta microcomputer yaitu pada aplikasinya karena microcontroller hanya dapat digunakan pada aplikasi tertentu saja (hanya satu program saja yang dapat disimpan). Kelebihan lainnya yaitu terletak pada perbandingan RAM (Random Access Memory) dan ROM (Read Only Memory). Sehingga ukuran board microcontroller menjadi sangat ringkas atau kecil. Berdasarkan kelebihan yang ada, terdapat keuntungan pemakaian microcontroller dibandingkan dengan mikroprosesor yaitu microcontroller sudah terdapat RAM dan peralatan I/O pendukung sehingga tidak perlu menambahnya lagi. Struktur dari mikroprosesor memiliki kemiripan dengan microcontroller. a. Microcontroller AVR ATmega 8 Microcontroller AVR (Alf Vegard`s Risc Processor) standar memiliki arsitektur RISC 8 bit, dimana semua instruksi dikemas dalam kode 16-bit (16-bits word) dan sebagian besar instruksi dieksekusi
dalam 1 (satu) siklus clock, berbeda dengan instruksi MCS51 berteknologi CISC (Complex Intruction Set Computing) yang membutuhkan 12 siklus clock. Tentu saja itu terjadi karena kedua jenis microcontroller tersebut memiliki arsitektur yang berbeda. AVR berteknologi RISC (Reduced Instruction Set Computing). Secara umum, AVR dapat dikelompokkan menjadi 4 kelas, yaitu keluarga Attiny, keluarga AT90SXX, keluarga ATmega, dan AT86RFxx. Pada dasarnya yang membedakan masing-masing kelas adalah memori, peripheral, dan fungsinya.
b. Arsitektur Microcontroller
Gambar 2.25. Blog Diagram Microcontroller AVR ATmega 8 (sumber : http://www.atmel.com/images/doc2486.pdf) Berdasarkan gambar 2.25. dapat dilihat bahwa microcontroller AVR ATmega 8 memiliki bagian sebagai berikut : 1)
Saluran I/O sebanyak 23 buah, yaitu Port B, Port C, dan Port D
2)
ADC 10 bit sebanyak 8 saluran
3)
Tiga buah timer atau counter dengan kemampuan perbandingan
4)
CPU yang terdiri atas 32 buah register
5)
130 instruksi andal yang umumnya hanya membutuhkan 1 (satu) siklus clock.
6)
Watchdog Timer dengan osilator internal
7)
2 buah time atau counter 8bit, 1 buah timer atau counter 16bit
8)
Tegangan operasi 4,5 V – 5,5 V pada ATmega 8
9)
SRAM sebesar 1K Byte
10) Memori Flash sebesar 8K Byte dengan kemampuan Read While Write 11) Unit interupsi internal dan eksternal 12) Port antarmuka SPI 13) EEPROM sebesar 512 Byte yang dapat diprogram saat operasi 14) Antarmuka komparator analog 15) 3 saluran PWM 16) 32x8 general purpose register 17) Hampir mencapai 16 MIPS pada kristal 16 MHz 18) Port USART untuk komunikasi serial c. Fitur Microcontroller Kapabilitas detail dari microcontroller AVR ATmega 8 adalah sebagai berikut : 1)
Sistem mikroprosesor 8 bit berbasis RISC dengan kecepatan maksimal 16 MHz
2)
Kapabilitas memori flash 8K Byte, SRAM sebesar 1K Byte, dan EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) sebesar 512 Byte
3)
ADC internal dengan fidelitas 10 bit sebanyak 6 channel
4)
Portal komunikasi serial (USART) dengan kecepatan maksimal 2,5 Mbps
5)
Enam pilihan mode sleep menghemat penggunaan daya listrik
d. Konfigurasi Pin Microcontroller Konfigurasi pin ATmega 8 dapat dijelaskan secara fungsional sebagai berikut : 1)
VCC merupakan pin yang berfungsi sebagai pin masukan catu daya
2)
GND merupakan pin ground
3)
Port B (PB0...PB7) merupakan pin I/O dua arah dan dapat diprogram sebagai pin masukan ADC
4)
Port C (PC0...PC6) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu timer atau counter, komparator analog, dan SPI
5)
Port D (PD0...PD7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu komparator analog, interupsi eksternal, dan komunikasi serial
6)
RESET
merupakan
pin
yang digunakan
untuk me-reset
microcontroller 7)
XTAL1 dan XTAL2 sebagai pin masukan clock eksternal
8)
AVCC merupakan pin masukan tegangan untuk ADC
9)
AREF merupakan pin masukan tegangan referensi ADC (sumber : http://www.atmel.com)
Gambar 2.26. Konfigurasi Pin-Pin ATmega8. (Sumber : http://www.atmel.com) e. Status Register (SREG) Status Register adalah register berisi status yang dihasilkan pada setiap operasi yang dilakukan ketika suatu instruksi dieksekusi. SREG merupakan bagian dari inti CPU microcontroller.
Gambar 2.27. Status Register AVR ATmega 8 (Sumber: Lingga wardhana:2006) 1)
Bit 7-1: Global Interrupt Enable Bit harus diset untuk meng-enable interupsi. Setelah itu, anda dapat mengaktifkan interupsi mana yang akan anda gunakan dengan cara meng-enable bit kontrol register yang bersangkutan secara individu. Bit akan di clear apabila terjadi suatu interupsi yang dipicu oleh hardware, dan bit tidak akan mengizinkan terjadinya interupsi, serta akan diset kembali oleh instruksi RETI.
2)
Bit 6-T: Bit Copy Storage Instruksi BLD dan BST menggunakan bit-T sebagai sumber atau tujuan dalam operasi bit. Suatu bit dalam sebuah register GPR dapat disalin ke bit T menggunakan instruksi BST, dan sebaliknya bit-T dapat disalin kembali ke suatu bit dalam register GPR menggunakan instruksi BLD.
3)
Bit 5-H: Half Carry Flag
4)
Bit 4-S: Sign Bit Bit-S merupakan hasil operasi EOR antara flag-N (negatif) dan flag V (komplemen dua overflow).
5)
Bit 3 - V: Two's Complement Overflow Flag Bit berguna untuk mendukung operasi aritmatika.
6)
Bit 2 - N: Negative Flag Apabila suatu operasi menghasilkan bilangan negatif, maka flag-N akan diset.
7)
Bit 1 - Z: Zero Flag Bit akan diset bila hasil operasi yang diperoleh adalah nol.
2. LCD (Liquid Crystal Display) LCD merupakan salah satu hardware yang digunakan sebagai display pada rangkaian-rangkaian elektronik. LCD yang biasanya digunakan adalah LCD dengan ukuran 2x16 (2 baris x 16 kolom). Pada LCD 2x16 terdapat Chip HD44780 yang berfungsi sebagai pengendali LCD yang memiliki Character Generator Read Only Memory (CGROM), Character
Generator Random Access Memory (CGRAM), Display Data Random Access Memory (DDRAM). LCD 2x16 sebagai berikut :
Gambar 2.28. Bentuk Fisik LCD 2x16 (http://www.skpang.co.uk/catalog/2x16-characters-stn-yelgrn-yelgrn-led-bl-5v-p138.html)
Gambar 2.29. Rangkaian Antarmuka LCD 2x16 (http://frankyoneza.wordpress.com/2009/08/05/aplikasi-lcd-pada-mikrokontroller/) Aplikasi sebuah LCD cukup digemari pecinta elektronik karena aplikasi pemrogramannya yang relatif lebih mudah dibandigkan dengan pemrograman seven segment. Kongfigurasi LCD 2x16 sebagai berikut:
Tabel 2.2. Kongfigurasi Pin LCD NO 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
Nama Pin GND VCC VEE RS R/W E DB0 DB1 DB2 DB3 DB4 DB5 DB6 DB7 Anoda Katoda
Deskripsi 0 Volt 5 Volt LCD Contras Voltage Register Select: 1=Data Input,0=Instruksi 1=Read, 0=Write Enable Clock Data Bus 0 Data Bus 1 Data Bus 2 Data Bus 3 Data Bus 4 Data Bus 5 Data Bus 6 Data Bus 7 Positif Backlight Voltage (4-4,2V;50-200mA) Negatif Backlight Voltage (0V;GND)
(sumber : http://dea-yovita.yolasite.com/output-device.php) 3. Code Vision C Kompiler CodeVision AVR merupakan sebuah cross-compiler C, Integrated Development Environtment (IDE), dan Automatic Program Generator yang
didesain
untuk
microcontroller
buatan
Atmel
seri
AVR.
CodeVisionAVR dapat dijalankan pada sistem operasi Windows 95, 98, Me, NT4, 2000, dan XP. File object COFF hasil kompilasi dapat digunakan untuk keperluan debugging pada tingkatan C, dengan pengamatan variabel, menggunakan debugger Atmel AVR Studio. Selain library standar C, CodeVisionAVR juga mempunyai library tertentu untuk:
a.
Modul LCD alphanumeric
b.
Sensor Suhu LM75 dari National Semiconductor
c.
Real-Time Clock: PCF8563, PCF8583 dari Philips, DS1302 dan DS1307 dari Maxim/Dallas Semiconductor
d.
Protokol 1-Wire dari Maxim/Dallas Semiconductor
e.
Sensor Suhu DS1820, DS18S20, dan DS18B20 dari Maxim/Dallas Semiconductor
f.
Termometer/Termostat DS1621 dari Maxim/Dallas Semiconductor
g.
EEPROM DS2430 dan DS2433 dari Maxim/Dallas Semiconductor
h.
SPI
i.
Power Management
j.
Delay CodeVision AVR juga mempunyai Automatic Program Generator
bernama CodeWizard AVR yang mengijinkan anda untuk menulis dalam hitungan menit semua instruksi yang diperlukan untuk membuat fungsifungsi berikut: a.
Set-up akses memori eksternal
b.
Identifikasi sumber reset untuk chip
c.
Inisialisasi port input atau output
d.
Inisialisasi interupsi eksternal
e.
Inisialisasi Timer atau Counter
f.
Inisialisasi UART (USART) dan komunikasi serial berbasis buffer yang digerakkan oleh interupsi
g.
Inisialisasi Pembanding Analog
h.
Inisialisasi ADC
i.
Inisialisasi Antarmuka SPI
j.
Inisialisasi Antarmuka Two-Wire (Sumber: http://student.eepis-its.edu/sekilas-codevisionAVR.pdf)
D. Rangkaian Driver Kompresor AC
Gambar 2.30. Rangkain Driver Kompresor AC 1. Transistor Menurut (Albert P. Malvino,1985: 111) Transistor merupakan komponen aktif yang dibuat dari bahan semikonduktor pada tahun 1951 ditemukan oleh seseorang yang bernama Shockley, bahan semi konduktor ini mengubah industri elektronik begitu cepat. Transistor adalah semikonduktor yang terdiri dari dua sambungan (junction). Sambungan itu membentuk tipe PNP dan tipe NPN. Ujung-ujung terminalnya masingmasing disebut collector, base dan emitter. Transistor merupakan komponen yang susunannya sederhana bila dibandingkan dengan IC (Integrated Circuit).
Gambar 2.31. Lambang Transistor NPN dan PNP ( http://www.rizkyagung.com/komponen-dasar-transistor/ )
Gambar 2.32. Bentuk Fisik Transistor ( http://afrissmknpur.blogspot.com/2010/10/komponen-elektronika_08.html ) Penggunaan transistor umumnya terdapat tiga konfigurasi sambungan transistor yaitu common colector, common basis, common emitor. Transistor NPN secara umum digunakan dengan aplikasi sebagai saklar. Menurut (Albert P. Malvino,1985: 128), pengaplikasian transistor sebagai saklar berarti transistor dioperasikan pada salah satu titik saturasi atau titik sumbat, tetapi tidak di tempat-tempat sepanjang garis beban. Transistor berada dalam keadaan saturasi menyebabkan transistor seolah-olah merupakan sebuah saklar tertutup dan apabila transistor tersumbat (cut off), maka transistor ini berfungsi seperti sebuah saklar yang terbuka.
Gambar 2.33. Daerah Kerja Transistor (Sumber : Malvino, 1985: 128) a. Arus Emiter Hukum Kirchhoff mengatakan bahwa jumlah arus yang masuk ke satu titik akan sama jumlahnya dengan arus yang keluar. Teorema tersebut diaplikasikan pada transistor, maka hukum itu menjelaskan hubungan : IE = IC + IB ……………..
(13)
Persamanaan (13) tersebut mengatakan arus emiter IE adalah jumlah dari arus kolektor IC dengan arus base IB, karena arus IB sangat kecil sekali atau disebutkan IB << IC, maka dapat di nyatakan : IC ≈ IE ……………
(14)
b. Alpha (α) Pada tabel data transistor (databook) sering dijumpai spesifikasi α dc (alpha dc) yang tidak lain adalah : α dc =
…………….
(15)
Defenisinya adalah perbandingan arus kolektor terhadap arus emitor, karena besar arus kolektor umumnya hampir sama dengan besar arus emiter maka idealnya besar α dc adalah = 1 (satu). Transistor yang ada biasanya memiliki α dc kurang lebih antara 0.95 sampai 0.99. c. Beta (β) Defenisinya adalah perbandingan antara arus kolektor dengan arus base. β dc =
…………….
(16)
β adalah parameter yang menunjukkan kemampuan penguatan arus (current gain) dari suatu transistor. Parameter ini ada tertera di databook transistor dan sangat membantu para perancang rangkaian elektronika dalam merencanakan rangkaiannya. d. Common Emitter (CE) Rangkaian CE adalah rangkaian yang paling sering digunakan untuk berbagai aplikasi yang mengunakan transistor. Dinamakan rangkaian CE, sebab titik ground atau titik tegangan 0 volt dihubungkan pada titik emiter. e. Kurva Base Hubungan antara IB dan VBE tentu saja akan berupa kurva diode, karena memang telah diketahui bahwa junction base-emitor tidak lain adalah sebuah dioda. Hukum Ohm apabila diterapkan pada loop base diketahui adalah :
IB = (VBB - VBE) / RB .........................
(17)
VBE adalah tegangan jepit dioda junction base-emitor. Arus hanya akan mengalir jika tegangan antara base-emitor lebih besar dari VBE, sehingga arus IB mulai aktif mengalir pada saat nilai VBE tertentu. Di bawah ini merupakan gambar dari transistor BD 139 yang dipakai untuk mendukung kinerja rangkaian drver kompresor AC.
Gambar 2.34. Bentuk Fisik dan Simbol Transistor BD 139 (Sumber : http://www.hobby-bastelecke.de/projekte/led_kette.htm) 2. Relai Relai memiliki tegangan dan arus nominal yang harus dipenuhi output rangkaian pendrivernya (pengemudinya). Arus yang digunakan pada rangkaian adalah arus DC. Relai terdiri dari 3 bagian utama, yaitu: a. Koil
: Lilitan dari relai
b. Common
: Bagian yang tersambung dengan NC (dlm keadaan normal)
c. Kontak
: Terdiri dari NC dan NO
Prinsip kerja dari relai adalah jika lilitan kawat mendapatkan arus, inti besi lunak menghasilkan medan magnet dan menarik switch kontak. Switch kontak mengalami gaya tarik magnet sehingga berpindah posisi ke kontak lain atau dari kontak NC ke kontak NO, begitu juga sebaliknya. Keadaan ini akan bertahan selama arus mengalir pada kumparan relai, dan relai akan kembali ke posisi semula yaitu normallyoff, bila tidak ada lagi arus yag mengalir padanya. Posisi normal relai tergantung pada jenis relai yang digunakan, dan pemakaian jenis relai tergantung pada keadaan yang diinginkan dalam suatu rangkaian atau sistem. Susunan kontak pada relai adalah: a. Normally Open
: Relai akan menutup bila coil dialiri arus listrik.
b. Normally Close
: Relai akan membuka bila coil dialiri arus listrik.
c. Changeover
: Relai ini memiliki kontak tengah yang akan melepas diri dan membuat kontak lainnya berhubungan.
Gambar 2.35. Bentuk Fisik Relai dan Simbol Relai (http://meriwardana.blogspot.com/2011/11/prinsip-kerja-relay.html) Dilihat dari kontruksi dan prinsip kerjanya, maka komponen relai cocok untuk mendukung kinerja rangkaian driver kompresor AC. Relai disini difungsikan untuk memutus dan menghubungkan arus kompresor AC. Secara konstruksi relai terdapat kontak-kontak yang dijalankan berdasarkan electromagnet, dimana kontak-kontaknya dapat ON dan OFF jika kumparannya dilewati arus. E. Efisiensi Energi Listrik Konservasi energi sistem tata udara pada bangunan gedung di Indonesia dimulai sejak tahun 1985 dengan diperkenanlkannya program DOE (Departemen of Energy, USA) oleh Departemen Pekerjaan Umum. Perkembangan selanjutnya nyaris tidak terdengar sampai tahun 1987. Tahun 1987, ASEAN bekerjasama dengan USAID sekaligus memperkenalkan program ASEAM (A Simplified Energy Analysis Methode). Sejak itu mulailah masalah konservasi energi terangkat kembali ke permukaan di Indonesia. Dalam rangka lebih meningkatkan usaha konservasi energi, Direktorat Pengembangan Energi, Departemen Pertambangan dan Energi mewakili pemerintah, asosiasi profesi, perguruan tinggi, suplier, konsultan, kontraktor
dan pengelola bangunan gedung, bersama-sama menyusun beberapa buku petunjuk teknis Konservasi Energi, diantaranya “Petunjuk Teknis Sistem Tata Udara pada bangunan gedung“. Melihat perkembangannya, Petunjuk Teknis ini selanjutnya disarikan menjadi “SNI Konservasi Energi tata udara pada Bangunan Gedung“. Dengan demikian antara “SNI Konservasi Energi tata udara pada Bangunan Gedung“ dan “Petunjuk Teknis Konservasi Energi Sistem tata udara pada Bangunan Gedung“ merupakan satu kesatuan yang tidak dapat dipisahkan. Menurut Peraturan Pemerintah No. 70 Tahun 2009 tentang Konservasi Energi, definisi konservasi energi adalah upaya sistematis, terencana, dan terpadu guna melestarikan sumber daya energi dalam negeri serta meningkatkan efisiensi pemanfaatannya. Pelaksanaan konservasi energi mencakup seluruh aspek dalam pengelolaan energi yaitu: 5. Penyediaan Energi 6. Pengusahaan Energi 7. Pemanfaatan Energi 8. Konservasi Sumber Daya Energi Efisiensi merupakan salah satu langkah dalam pelaksanaan konservasi energi. Efisiensi energi adalah istilah umum yang mengacu pada penggunaan energi lebih sedikit untuk menghasilkan jumlah layanan atau output berguna yang sama. Di masyarakat umum kadang kala efisiensi energi diartikan juga sebagai penghematan energi. (http://konservasienergiindonesia.info/energy)
Tabel 2.3. Standar Intensitas Konsumsi Energi Indonesia (IKE)
(sumber ; http://akuinginhijau.files.wordpress.com/2008/03/panduan-hemat-energihotel.pdf) Indonesia adalah negara tropis dengan tingkat suhu dan kelembaban yang tinggi. Melalui kemajuan teknologi, suhu dan kelembaban tinggi ini bisa dimanipulasi melalui perbaikan perlengkapan ventilasi untuk mengontrol sirkulasi udara yang alami, ataupun dengan pemakaian kipas angina tau AC (Air Conditioner). Untuk mencapai titik kenyamanan ini, ada istilah yang disebut thermal comfort (kenyamanan terhadap kondisi udara sekitar). Pada titik ini, suhu udara, sirkulasi dan kebersihan udara tidak mengganggu kinerja manusia. Standar thermal comfort untuk Negara-negara tropis berkisar diantara 240-260C, dengan kelembaban udara 50-60%. Persyaratan sistem tata udara, meliputi : 1. SNI 03-6390-2000 Konservasi energi sistem tata udarapada bangunan gedung 2. SNI
03-6572-2001
Tata
cara
perancangan
sistemventilasi
pengkondisian udara pada bangunangedung, atau edisi terbaru 3. Inpres No. 9/1982 about Energy Conservation 4. Presidential Decree No. 43/1991 about Energy Conservation
dan
5. Presidential Instruction No. 10/2005 about Energy Saving 6. Ministerial Energy and Mineral Resources Regulation No. 0031/2005 7. about Operational Manual of Energy Saving 8. Master Plan of National Energy Conservation (RIKEN) year 1995 & 2005 9. Presidential Decree No. 5/2006 about National Energy Policy 10. Energy Law No. 30/2007 Table 2.4. Kriteria Tingkat Kenyamanan Ruang (SNI 03-6390-2000)
(Sumber : http://www.egeec.apec.org/www/UploadFile/EGEEC34_session economy report_Indonesia.pdf) Table 2.5. Air Conditioning System (SK SNI T-14-1993-030)
(Sumber : http://www.egeec.apec.org/www/UploadFile/EGEEC34_session_economy report_Indonesia.pdf)
F. Pendingin Udara (Air Conditioner) 1. Pengertian Air Conditioner (AC) Air Conditioner merupakan sebuah alat yang mampu mengkondisikan udara. Dengan kata lain, AC berfungsi sebagai penyejuk udara yang diinginkan ( sejuk atau dingin ) dan nyaman bagi tubuh. AC lebih banyak digunakan di wilayah yang beriklim tropis dengan kondisi temperatur udara yang relatif tinggi (panas). 2. Cara Kerja Sistem Air Conditioner (AC) Sistem dan mekanisme AC banyak dikembangkan oleh para ahli, dan setiap perusahaan produsennya menawarkan berbagai keunggulan dalam setiap sistem yang dipakai. Keunggulan yang ditawarkan biasanya dalam hal pengoperasian dan energi yang digunakan baik sistem yang di luar ruangan (outdoor) juga sistem di dalam ruang (indoor). Secara garis besar prinsip kerja air conditioner adalah sebagai berikut:
Gambar 2.36. Sistem Kerja Air Conditioner (AC) (Sumber : http://cvastro.com/cara-kerja-sistem-ac-ruangan.htm)
a. Udara di dalam ruangan dihisap oleh kipas sentrifugal yang ada dalam evaporator dan udara bersentuhan dengan pipa coil yang berisi cairan refrigerant. Dalam hal ini refrigerant akan menyerap panas udara sehingga udara menjadi dingin dan refrigerant akan menguap dan dikumpulkan dalam penampung uap. b. Tekanan uap yang berasal dari evaporator disirkulasikan menuju kondensor, selama proses kompresi berlangsung, temperatur dan tekanan uap refrigerant menjadi naik dan ditekan masuk ke dalam kondensor. c. Untuk menurunkan tekanan cairan refrigerant yang bertekanan tinggi digunakan katup ekspansi untuk mengatur laju aliran refrigerant yang masuk dalam evaporator. d. Pada saat udara keluar dari condensor udara menjadi panas. Uap refrigerant memberikan panas kepada udara pendingin dalam condensor menjadi embun pada pipa kapiler. Dalam mengeluarkan panas pada condensor, dibantu oleh kipas propeller. e. Pada sirkulasi udara dingin terus-menerus dalam ruangan, maka perlu adanya thermostat untuk mengatur suhu dalam ruangan atau sesuai dengan keinginan. f. Udara dalam ruang menjadi lebih dingin dibanding diluar ruangan sebab udara di dalam ruangan dihisap oleh sentrifugal yang terdapat pada evaporator kemudian terjadi udara bersentuhan dengan pipa/coill evaporator yang didalamnya terdapat gas pendingin (freon). Di sini
terjadi perpindahan panas sehingga suhu udara dalam ruangan relatif dingin dari sebelumnya. g. Suhu di luar ruangan lebih panas dibanding di dalam ruangan, sebab udara yang di dalam ruangan yang dihisap oleh kipas sentrifugal dan bersentuhan dengan evaporator, serta dibantu dengan komponen AC lainnya, kemudian udara dalam ruangan dikeluarkan oleh kipas udara kondensor. Dalam hal ini udara di luar ruangan dapat dihisap oleh kipas sentrifugal dan masuknya udara melalui kisi-kisi yang terdapat pada AC. h. Gas refrigerant bersuhu tinggi saat akhir kompresi di condensor dengan mudah dicairkan dengan udara pendingin pada sistem air cooled atau uap refrigerant menyerap panas udara pendingin dalam condensor sehingga mengembun dan menjadi cairan di luar pipa evaporator. i. Karena air atau udara pendingin menyerap panas dari refrigerant, maka air atau udara tersebut menjadi panas pada waktu keluar dari kondensor. Uap refrigerant yang sudah menjadi cair ini, kemudian dialirkan ke dalam pipa evaporator melalui katup ekspansi. Kejadian ini akan berulang kembali seperti di atas. 3. Sistem Kelistrikan Air Conditioner Split Pada gambar 2.37 dibawah ini ditunjukkan gambar wiring diagram kelistrikan pada unit Air Conditioner.
Gambar 2.37. Spilt Air Conditioner Wiring Diagram (Sumber:http://hvactutorial.wordpress.com/air-conditioning-system/domestic-splitair-conditioning-system/split-air-conditioner-wiring-diagram/) 4. Komponen-komponen pada AC Komponen AC dikelompokan menjadi 4 bagian, yaitu komponen utama,
komponen
pendukung,
kelistrikan,
dan
bahan
pendingin
(refrigerant) komponen utama AC diantaranya: a. Kompresor Kompresor adalah sebuah alat yang berfungsi untuk menyalurkan gas refrigerant ke seluruh sistem. Jika dianalogikan, cara kerja kompresor AC layaknya seperti jantung di tubuh manusia. Kompresor memiliki 2 pipa, yaitu pipa hisap dan pipa tekan. Dan memiliki 2 daerah tekanan, yaitu tekanan rendah dan tekanan tinggi. Ada tiga jenis kompresor,
yaitu : kompresor torak ( reciproacting ) kompresor sentrifugal, dan kompresor rotary.
Gambar 2.38. Fisik Kompresor AC (Sumber : http://arisandidelta75.blogspot.com/2011/01/ac-sentral.html) b. Kondensor Kondensor berfungsi sebagai alat penukar kalor, menurunkan temperatur refrigerant, dan mengubah wujud refrigerant dari bentuk gas menjadi cair. kondensor pada AC biasanya di simpan pada luar ruangan (outdoor). Kondensor biasanya didinginkan oleh kipas (FAN), fan ini berfungsi menghembuskan panas yang di hasilkan kondensor pada saat pelepasan kalor yang di serap oleh gas refrigerant. Agar proses pelepasan kalor bisa lebih cepat, pipa kondensor didesain berliku dan dilengkapi dengan sirip.
Gambar 2.39. Fisik Kondensor (Sumber : http://arisandidelta75.blogspot.com/2011/01/ac-sentral.html)
c. Pipa Kapiler Pipa kapiler merupakan komponen utama yang berfungsi menurunkan tekanan
refrigerant
dan
mengatur
aliran
refrigerant
menuju
evaporator. Fungsi utama pipa kapiler ini sangat vital karena menghubungkan dua bagian tekanan berbeda, yaitu tekanan tinggi dan tekanan rendah. refrigerant bertekanan tinggi sebelum melewati pipa kapiler akan di ubah atau diturunkan tekananya. Akibat dari penurunan tekanan refrigerant menyebabkan penurunan suhu. Pada bagian inilah (pipa kapiler) refrigerant mencapai suhu terendah (terdingin). Pipa kapiler terletak antara saringan (filter) dan Evaporator.
Gambar 2.40. Fisik Pipa Kapiler (Sumber : http://arisandidelta75.blogspot.com/2011/01/ac-sentral.html) d. Evaporator Evaporator berfungsi menyerap dan mengalirkan panas dari udara ke refrigerant. Akibatnya, wujud cair refrigerant setelah melewati pipa kepiler akan berubah wujud menjadi gas. Secara sederhana, evaporator bisa di katakan sebagai alat penukar panas. Udara panas di sekitar reuangan ber-AC diserap oleh evaporator dan masuk melewati siripsirip pipa sehingga suhu udara yang keluar dari sirip-sirip menjadi
lebih rendah dari kondisi semua atau dingi. Sirkulasi udara ruangan ber-AC diatur oleh blower indoor. Biasanya evaporator ditempatkan pada dalam ruangan.
Gambar 2.41. Fisik Evaporator (Sumber : http://arisandidelta75.blogspot.com/2011/01/ac-sentral.html)
Komponen pendukung AC diantaranya : 1) Strainer Atau Saringan Strainer atau saringan berfungsi menyaring kotoran yang terbawa oleh refrigerant di dalam sistem AC, kotoran yang lolos dari saringan karena strainer rusak dapat menyebabkan penyumbatan pipa kapiler. Akibatnya, sirkulasi refrigerant menjadi terganggung. Biasanya, kotoran yang menjadi penyumbat sistem pendingn, seperti karat dan serpihan logam. 2) Accumulator Accumulator berfungsi sebagai penampung sementara refrigerant cair bertemperatur rendah dan campuran minyak pelumas evaporator. Selain itu, accumulator berfungsi mengatur sirkulasi aliran bahan refrigerant agar bisa keluar-masuk melalui saluran
isap kompresor. Untuk mencegah agar refrigerant cair tidak mengalir ke kompresor, accumulator mengkondisikan wujud refrigerant tetap dalam wujud gas. Sebab, ketika wujud refrigerant berbentuk gas akan lebih mudah masuk ke dalam kompresor dan tidak merusak bagian dalam kompresor. 3) Minyak Pelumas Kompresor Minyak pelumas atau oli kompresor pada sistem AC berguna untuk melumasi bagian-bagian kompresor agar tidak cepat aus karena gesekan. Selain itu, minyak pelumas berfungsi meredam panas di bagian-bagian kompresor. Sebagian kecil dari oli kompresor bercampur dengan refrigerant, kemudian ikut bersirkulasi di dalam sistem pendingin melewati kondensor dan evaporator. Oleh sebab itu, oli kompresor harus memiliki persyaratan khusus, yaitu bersifat melumasi, tahan terhadap temperatur kompresor yang tinggi, memiliki titik beku yang renndah, dan tidak menimbulkan efek negatif pada sifat refrigerant serta komponen AC yang dilewatinya. 4) Kipas ( fan atau blower ) Pada komponen AC, blower terletak di bagian indoor yang berfungsi menghembuskan udara dingin yang di hasilkan evaporator. Fan atau kipas terletak pada bagian outdoor yang berfungsi mendinginkan refrigerant pada kondensor serta untuk membantu pelepasan panas pada kondensor.
Gambar 2.42. Kipas Outdoor dan Indoor AC (Sumber : http://www.alibaba.com/product)
Komponen kelistrikan pada AC : a) Thermistor Thermistor adalah alat pengatur temperatur. Dengan begitu, thermistor mampu mengatur kerja kompresor secara otomatis berdasarkan perubahan temperatur. Thermistor dirancang agar memiliki tahanan yang nilainya semakin mengecil ketika temperatur bertambah. Pada unit AC, ada dua jenis thermistor, yaitu thermistor temperatur ruangan dan thermistor pipa evaporator. Thermistor temperatur ruangan berfungsi menerima respon perubahan temperatur dan hembusan evaporator. Thermistor pipa berfungsi menerima perubahan temperatur pada pipa evaporator b) PCB Kontrol PCB Kontrol merupakan alat mengatur kerja keseluruhan Unit AC. Jika di analogika, fungsi PCB kontrol menyerupai fungsi
otak manusia. Di dalam komponen PCB Kontrol terdiri dari bermacam-macamalatelektronik,sperti
:
thermistor,
sensor,
kapasitor, IC, trafo, fuse, saklar, relai, dan alat elektronik lainnya. Fungsinya pun beragam, mulai dari mengontrol kecepatan
blower
indoor,
pergerakan
swing,
mengatur
temperatur, lama pengoperasian (timer), sampai menyalakan atau menonaktifkan AC. c) Kapasitor Kapasitor merupakan alat elektronik yang berfungsi sebagai penyimpanan muatan listrik sementara. Dikatakan sementara, kapasitor akan melepaskan semua muatan listrik yang terkandung secara tiba-tiba dalam waktu yang sangat singkat. Besarnya muatan yang bisa ditampung tergantung dari kapasitas kapasitor. Satuan dari kapasitas kapasitor adalah Farad (F). Kapasitor difungsikan sebagai penggerak pada saat start kompresor pertama kali atau starting capasitor. Pada unit AC, biasanya terdapat dua starting kapasitor, yaitu sebagai penggerak kompresor dan motor kipas (fan). pada kompresor AC bertenaga 0.5 – 2 PK memiliki start kapasitor berukuran 1550 nF. Pada motor kipas (fan indoor atau outdoor) memiliki start kapasitor berukuran 1-4 nF.
Gambar 2.43. Fisik Kapasitor (Sumber : http://www.alibaba.com/product) d) Overload Motor Protector (OMP) Overload Motor Protector (OMP) merupakan alat pengaman motor listrik kompresor (biasanya terdapat pada jenis kompresor hermetik). Kerja OMP dikendalikan oleh sensor panas yang terbuat dari campuran bahan logam dan bukan logam (bimetal). Batang bimetal inilah yang membuka dan menutup arus listrik secara otomatis ke motor listrik. 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 sebaliknya, ketika suhu kompresor turun, bimetal akan menutup, arus listik akan mengalir menuju kompresor sehingga kompresor akan kembali bekerja. Penempatan OMP pada kompresor hermetik ada dua macam, yaitu external OMP (diletakan di luar body kompresor) dan internal OMP (diletakan di dalam kompresor). External OMP digunakan untuk mesin compresor AC yang tidak terlalu
besar(0,5-1 PK), sedangkan internal OMP banyak terdapat pada mesin kompresor AC yang besar (1,5-2PK).
Gambar 2.44. Overload Motor Protector (OMP) (Sumber : http://guna-1blog.blogspot.com/2011/11/teori-dasar-mesin-cucipakaian.html) e) Motor Listrik Motor listrik berfungsi untuk menggerakan kipas (outdoor) dan blower (indoor). Bentuk dan ukuran motor listrik indoor dan outdoor berbeda. Untuk membantu memaksimalkan putaran, baik pada motor listrik indoor maupun outdoor, dibutuhkan start kapasitor yang berfungsi menggerakan motor listrik pertama kali sampai mencapai putaran penuh. Selanjutnya, fungsi start capasitor akan digantikan oleh arus listrik PLN untuk memutar kedua motor listrik tersebut.
Gambar 2.45. Motor Listrik (Sumber : http://guna-1blog.blogspot.com/2011/11/teori-dasar-mesin-cucipakaian.html)
f) Motor Kompresor Motor kompresor berfungsi menggerakan mesin kompressor. Ketika motor bekerja, kompresor akan berfungsi sebagai sirkulator bahan pendingin menuju ke seluruh bagian sistem pendingin. Umumnya, motor kompresor dikemas menjadi satu unti dengan kompresornya. Serupa dengan motor kipas, untuk start awal motor kompresor juga menggunakan bantuan start kapasitor.
