RANCANG BANGUN MINIATUR PEMANFAATAN PEMBANGKITAN TEGANGAN TINGGI DC 10 KV UNTUK MEMISAHKAN OKSIGEN DARI KARBONDIOKSIDA
LAPORAN TUGAS AKHIR
Diajukan untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan dalam Menyelesaikan Program Pendidikan Diploma III
PROGRAM STUDI TEKNIK KONVERSI ENERGI MEKANIK
Oleh :
1. DEVI MEI SARI SIMARMATA 2. EVA SUSANTI PURBA 3. HERWIN RENDY PASARIBU
JURUSAN TEKNIK MESIN POLITEKNIK NEGERI MEDAN MEDAN 2015
1205051012 1205051015 1205051019
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas rahmat dan karuniaNya yang telah memberikan kesehatan, pengetahuan dan kesempatan sehingga penulis dapat menyelesaikan Laporan Tugas Akhir ini dengan baik. Adapun judul laporan tugas akhir ini adalah ”RANCANG BANGUN MINIATUR PEMANFAATAN PEMBANGKITAN TEGANGAN TINGGI DC
10
KV
UNTUK
MEMISAHKAN
OKSIGEN
DARI
KARBONDIOKSIDA”. Tugas akhir ini disusun sebagai salah satu syarat yang harus dipenuhi untuk menyelesaikan pendidikan Diploma III Jurusan Teknik Mesin, Program Studi Teknik Konversi Energi Mekanik, Politeknik Negeri Medan. Laporan Tugas Akhir ini merupakan penerapan ilmu yang di dapat di bangku perkuliahan dan mengaplikasikannya di lapangan. Dalam menyelesaikan laporan Tugas Akhir ini, penulis telah mendapat banyak arahan dan bimbingan dari berbagai pihak, baik berupa materi, spiritual, informasi maupun dari segi administrasi, oleh karena itu dalam kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada: 1. Bapak M. Syahruddin, S.T., M.T., selaku Direktur Politeknik Negeri Medan; 2. Bapak Idham Kamil, ST., M.T., selaku Ketua Jurusan Program Studi Teknik Mesin; 3. Bapak Ir. Abdul Razak, M.T., selaku Kepala Program Studi Teknik Konversi Energi Mekanik; 4. Bapak Rihat Sebayang, S.T., M.T., selaku Dosen Pembimbing; 5. Bapak Ir. Suprapto, M.T., selaku wali kelas EN-6B;
vi
6. Bapak dan Ibu staff pengajar di Jurusan Teknik Mesin, khususnya Dosen Program Studi Teknik Konversi Energi Mekanik yang telah memberikan ilmunya kepada penulis selama di Politeknik Negeri Medan; 7. Teristimewa untuk orang-orang yang begitu mengasihi penulis, Ayahanda dan Ibunda Saudara-saudara penulis yang selalu mendoakan dan mengingatkan penulis agar selalu mendekatkan diri kepada Tuhan dalam segala keadaan, memberikan semangat, motivasi, dan dukungan dari segi moril dan juga material; 8. Teman-teman
seangkatan
2012
terkhusus
EN-6B
dimulai
abjad
A,C,D,E,F,H,I,M,N,R,S,T,Y, atas kerjasama, motivasi, bantuan dan selalu ada buat penulis baik dalam suka maupun duka selama perkuliahan dan tugas akhir. Akhir kata penulis mengucapkan terima kasih, semoga isi Laporan Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi dunia pendidikan, teknologi, dan bagi siapa saja yang membahas hal yang sama atau sinkron dengan Laporan Tugas Akhir ini.
Medan, 13 Agustus 2015 Hormat Penulis,
HERWIN RENDY PASARIBU NIM. 1205051019
vii
DAFTAR ISI
SPESIFIKASI TUGAS AKHIR ...................................................................
ii
LEMBAR PERSETUJUAN .........................................................................
iii
LEMBAR PENGESAHAN ..........................................................................
iv
PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR .........................................
v
KATA PENGANTAR ...................................................................................
vi
DAFTAR ISI ..................................................................................................
viii
DAFTAR GAMBAR .....................................................................................
x
DAFTAR LAMPIRAN ..................................................................................
xi
INTI SARI .....................................................................................................
xii
ABSTRACT ....................................................................................................
xiii
BAB 1
PENDAHULUAN ..........................................................................
1
1.1. Latar Belakang .........................................................................
1
1.2 Rumusan Masalah .....................................................................
2
1.3. Tujuan Tugas Akhir .................................................................
2
1.4. Manfaat Tugas Akhir ................................................................
2
1.5. Batasan Masalah .......................................................................
2
1.6. Metode Pengumpulan Data ......................................................
3
.......................................................................................................
BAB 2
1.7. Sistematika Penulisan ...............................................................
3
DASAR TEORI .............................................................................
4
2.1. Asap Rokok ..............................................................................
4
2.1.1. Hubungan Asap Rokok dengan Kesehatan ........................
4
2.2. Tegangan Tinggi sebagai Ionisasi Udara..................................
5
2.3. Koil ...........................................................................................
6
viii
BAB 3
2.4. Dioda ........................................................................................
8
2.5. Kapasitor...................................................................................
11
2.6. Transformator ...........................................................................
12
2.7. Transistor ..................................................................................
14
2.8. Sensor MQ2 ..............................................................................
16
PERANCANGAN ALAT ..............................................................
17
3.1. Blok Diagram Pemanfaatan Pembangkitan Tegangan
BAB 4
BAB V
Tinggi DC untuk Mengionisasi Karbondioksida......................
17
3.2. Prinsip Kerja Sistem .................................................................
17
3.3. SpesifikasiKomponen ................................................................
18
3.4. Rangkaian Catu Daya .................................................................
21
3.5. Alat yang digunakan ..................................................................
22
3.6. Rangkaian Keseluruhan .............................................................
22
3.7. Flowchart ..................................................................................
24
3.7. Listing Program Sensor ..............................................................
25
PEMBAHASAN .............................................................................
28
4.1. Deskripsi Kerja Alat .................................................................
28
4.2. Cara Kerja Rangkaian...............................................................
27
4.3. Pengujian Ignition Coil.............................................................
29
4.4. Pengujian Rangkaian Keseluruhan ...........................................
29
PENUTUP .....................................................................................
30
5.1. Kesimpulan ..............................................................................
30
5.2. Saran ........................................................................................
30
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
ix
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1. Ignition Coil
7
Gambar 2. Skema Ignition Coil
8
Gambar 3. Simbol Dioda
9
Gambar 4. Konstruksi Dioda
10
Gambar 5. Fisik Dioda
10
Gambar 6. Trafo
12
Gambar 7. Konfigurasi Pin Sensor Asap
16
Gambar 8. Sensor MQ2
16
Gambar 9. Blok Diagram Pemanfaatan Pembangkitan Tegangan Tinggi DC Untuk Mengionisasi Karbondioksida
17
Gambar 10. Ignition Coil
19
Gambar 11. Trafo Simetris Step Down 2A
19
Gambar 12. Trafo Simetris Step Down 1A
20
Gambar 13. Fan
20
Gambar 14. Rangkaian Catu Daya
21
Gambar 15. Gambar Rangkaian Keseluruhan
22
Gambar 16. Pengujian Coil
29
x
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Sensor MQ2 Lampiran 2. Dioda 1N4002 Lampiran 3. Dioda 1N5397 Lampiran 4. Dioda 1N5817 Lampiran 5. Mosfet IRFZ46N
xi
INTISARI Asap rokok yang dihirup seorang perokok mengandung komponen gas dan partikel. Asap rokok mempunyai dampak yang buruk bagi kesehatan. Tidak hanya bagi perokok itu sendiri, tetapi juga bagi perokok pasif yang hanya ikut menghirup asapnya saja.didalam sebuah smooking room terdapat asap rokok dengan kadar yang tinggi. Oleh karena itu kami membuat alat pembersih udara dengan memanfaatkan tegangan tinggi DC 10 KV. Dalam proses nya asap rokok diionisasi menggunakan tegangan tinggi DC 10 KV dengan konduktor jarum jarum. Adanya beda potensial yang tinggi antara elektroda positif dan elektroda negatif yang dapat mengakibatkan efek korona. Korona merupakan peristiwa ionisasi molekul-molekul udara diantara 2 kawat sejajar berteganagan tinggi, karena medan listrik yang kuat. Medan listrik itu akan mempercepat elektron, sehingga menumbuk molekul-molekul lain dan mengakibatkan terlepasnyaion positif dan ion negatif. Pada alat ini juga digunakan sensor MQ2 yang mendeteksi keberadaan asap di dalam ruangan dimana kerja sensor di atur kendalikan oleh program yang berada dalam mikrokontroller ATmega 8535. Dimana output dari sensor masuk ke mikrokontroler dan output mikrokontroler ditampilkan pada LCD. Kata kunci : Asap rokok, Ionisasi, Tegangan tinggi, Sensor asap
xii
ABSTRACT Cigarette smoke is inhaled smoker component containing gases and particles. Cigarette smoke has a negative effect on health. Not only for smokers themselves, but also for passive smokers who are only inhale the smoke only. In a smooking room contained a smoke with high levels. Therefore we made an air purifier utilizing high voltage 10 KV DC. In it’s process of cigarette smoke ionized using DC high voltage 10 KV with conductor needle. The existence of a high potential difference between the positive electrode and negative electrode which can result in corona effect. A corona ionization events air molecules between two parallel wires high voltage, since a strong electric field. The electric field that will accelerate electrons, so the mashing of other molecules and lead to the release of thepositive ions andnegative ions. In this tool also use MQ2 sensors that detect the presence of smoke in the room where the sensor work in the set that are controlled by the program in the microcontroller ATmega 8535. Where the output of the sensor into the microcontroller and microcontroller output is displayed on theLCD. Keywords: Cigarette smoke, Ionization, High voltage, Smoke sensors.
xiii
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Rokok merupakan salah satu penyebab kematian utama di dunia, karena kandungan asap rokok dapat menyebabkan beberapa masalah serius dalam sistem pernafasan. Sama halnya dengan asap rokok yang bertebaran, terhirup kemudian masuk kedalam hidung dan mulut yang akhirnya masuk kedalam paru-paru sehingga mengendap dan menimbulkan gangguan serius pada pernafasan dan menyebabkan kematian. Asap rokok yang dihirup seorang perokok mengandung komponen gas dan partikel. Komponen gas terdiri dari karbonmonoksida, karbondioksida, hidrogen sianida, amoniak, oksida dari nitrogen dan senyawa hidrokarbon. Adapun komponen partikel terdiri dari tar, nikotin, benzopiren, fenol, dan kadmium. (Hans Tjandra. “Merokok dan Kesehatan”. 2003. http//:www.compas.co.id (19 Desember 2009 )). Berdasarkan penjelasan di atas, rokok dan asapnya mempunyai dampak yang buruk bagi kesehatan. Tidak hanya bagi perokok itu sendiri, tetapi juga bagi perokok pasif yang hanya ikut menghirup asapnya saja. Dilihat dari bahan – bahan yang berbahaya dalam rokok, nikotin dapat menaikkan tekanan darah dan mempercepat denyut jantung hingga pekerjaan jantung menjadi lebih berat, karbonmonoksida dapat menyingkirkan oksigen yang dibutuhkan tubuh dengan mengikat dirinya pada HB darah, dan tar memicu timbulnya kanker. Oleh karena itu, kami membuat alat pemisah oksigen (O2) dari karbondioksida (CO2) dengan memanfaatkan pembangkitan tegangan tinggi DC 10 KV. Alat ini digunakan didalam smooking room. Pada alat ini, oksigen akan dipisahkan dari karbondioksida dan dikembalikan lagi kedalam ruangan smooking room sedangkan karbonnya tetap tinggal didalam filter room.
1
1.2 Rumusan Masalah Dari latar belakang masalah di atas dapat dirumuskan beberapa rumusan masalah yang akan dibahas dalam penelitian ini yaitu : 1. Bagaimana merancang alat pemisah oksigen (O2) dari karbondioksida (CO2) dengan pembangkitan tegangan DC 10 KV?; 2. Membuat pemisahan oksigen (O2) dari CO2 dengan proses ionisasi; 3. Laporan ini tidak membahas tentang program dan sensor secara rinci.
1.3 Tujuan Tugas Akhir Tujuan dari dibuatnya alat ini adalah sebagai berikut: 1. Memanfaatkan pembangkitan tegangan DC untuk memisahkan oksigen dari karbondioksida; 2. Untuk memisahkan oksigen dari karbondioksida sehingga udara di dalam smooking room menjadi bersih kembali.
1.4 Manfaat Tugas Akhir Dengan adanya kegiatan percobaan ini, diharapkan dapat memberikan manfaat bagi beberapa pihak antara lain : 1. Agar mahasiswa dapat mengetahui cara pembangkitan tegangan DC dari 12 Volt menjadi 10 KV; 2. Agar mahasiswa mengetahui cara menyearahkan tegangan AC menjadi tegangan DC; 3. Untuk mengurangi kadar karbondioksida didalam smooking room.
1.5 Batasan Masalah Penyusunan laporan tugas akhir ini memliki ruang lingkup batasan pembahasan masalah, yaitu : Laporan tugas akhir ini hanya membahas tentang bagaimana prinsip kerja alat untuk membangkitkan tegangan tinggi 10KV DC
2
yang akan digunakan untuk mengionisasi karbondioksida menjadi karbon dan oksigen. Dimana alat ini dapat digunakan didalam smooking room. Tugas akhir ini tidak membahas masalah ionisasi secara kimiawi.
1.6 Metode Pengumpulan Data Metode yang digunakan dalam penyusunan laporan tugas akhir ini adalah : 1. Studi Literatur, yaitu membaca buku referensi yang berhubungan topik tugas akhir penulis; 2. Konsultasi dengan dosen pembimbing, rekan satu tim penulis dan pihak lain yang mempunyai keahlian dalam masalah yang sedang dibahas; 3. Browsing di internet tentang topik yang dibahas dalam penyusunan tugas akhir penulis.
1.7 Sistematika Penulisan BAB I PENDAHULUAN Terdiri dari latar belakang, rumusan masalah, tujuan, manfaat, batasan masalah, sistematika penulisan tugas akhir. BAB II TINJAUAN PUSTAKA Bab ini berisikan tentang dasar teori dan prinsip kerja alat yang digunakan dan dalam tugas akhir. BAB III PERANCANGAN ALAT Bab ini berisikan tentang blok diagram sistem, dan spesifikasi masing-masing alat. BAB IV PEMBAHASAN Bab ini berisikan tentang analisa dan pembahasan hasil pengujian tugas akhir. BAB V SIMPULAN DAN SARAN Bab ini berisikan tentang kesimpulan dari analisa dan pembahasan serta saran yang dirasa perlu untuk kesempurnaan tugas akhir.
3
