LAPORAN PRAKTIKUM RANCANG BANGUN KETEKNIKAN
MERANCANG ALAT PENDINGIN BERBASIS PELTIER
Oleh: Dalli Yogyavenny Rachman NIM A1H010053
KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN UNIVERSITAS JENDERAL SOEDIRMAN FAKULTAS PERTANIAN PURWOKERTO 2012
I.
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Pendinginan merupakan proses untuk menurunkan kalor yang dimiliki oleh suatu bahan. Pendinginan dalam dunia pertanian memiliki peran yang penting terutama dalam proses untuk mempertahankan kualitas produk pertanian. Suhu yang rendah akibat pendinginan akan menghambat laju respirasi dan evaporasi dari suatu produk. Selain digunakan untuk mempertahankan kualitas produk pertanian agar dapat disimpan dalam waktu yang lebih lama, pendinginan sendiri juga digunakan untuk keperluan irigasi. Irigasi yang dimaksud yaitu pemberian supply air kepada tanaman dengan suhu optimum (lebih rendah) yang diperlukan oleh beberapa jenis tanaman tertentu. Metode pendinginan sendiri dalam perkembangannya telah banyak berkenmbang seiring perkembangan zaman. Salah satu komponen yang dapat digunakan untuk pendinginan yaitu peltier. Oleh karena itu, pada praktikum kali ini akan dibahas bagaimana rangkaian alat pendingin dengan memanfaatkan peltier. B.
Tujuan
1.
Mengetahui prinsip pendinginan menggunakan peltier.
2.
Merancang pendingin menggunakan peltier.
II. TINJAUAN PUSTAKA
Dua logam yang berbeda disambungkan dan kedua ujung logam tersebut dijaga pada temperatur yang berbeda, makan akan ada lima fenomena yang terjadi, yaiut fenomena efek joule, efek fourier, efek seebeck, efek peltier, dan efek thomson. Efek seebeck memberikan inspirasi kepada Jean Charles Peltier untuk melihat kebalikan dari fenomena tersebut. Dia mengalirkan listrik pada dua buah logam yang direkatkan dalam sebuah rangkaian. Ketika arus listrik dialirkan terjadi penyerapan panas pada sambungan kedua logam tersebut dan pelepasan panas pada sambungan yang lainnya. Pelepasan dan penyerapan panas ini saling berbalik ketika arah polaritas juga dibalik. Penemuan ini terjadi pada tahun 1934 yang kemudian dikenal sebagai Efek Peltier. Kedua efek ini kemudian menjadi dasar pengembangan teknologi Termokopel. Dengan memperhatikan kedua efek tersebut, maka kami memanfaatkan Peltier sebagai elemen pendingin yang mampu dimanfaatkan sebagai elemen pendingin. Peltier merupakan elemen yang ramah lingkungan dan memiliki perbandingan 65 panas terhadap dinginnya. Dengan berkembangnya ilmu pengetahuan dalam bidang elektro, kami memanfaatkan elemen Peltier sebagai elemen penghasil dingin dan PLC sebagai kontroler suhu dalam alat yang kami buat. Dengan adanya alat ini, diharapkan mampu membuka wacana kita tentang adanya Termoelektrik yang lebih ramah lingkungan bila dibandingkan dengan refrigerant (gas freon). Bentuknya tipis, berukuran 4 x 4cm dengan tebal hanya 4mm. Komponen ini dikenal dengan nama PELTIER. Peltier ini adalah modul Thermo-Electric, umumnya dibungkus oleh keramik tipis yang berisikan batang-batang Bismuth Telluride di dalamnya. Ketika disupply tegangan DC 12volt-15volt salah satu sisi akan menjadi panas, sementara sisi lainnya akan dingin. Untuk kalangan penggemar
OverClocking
mendinginkan prosesor.
komputer,
Peltier
cukup
populer
digunakan
III. METODOLOGI
A. Alat dan Bahan
Alat dan bahan yang digunakan pada praktikum kali ini antara lain: 1. Peltier 2. Kabel 3. Kipas 4. Thermometer 5. Batang aluminium 6. Lem 7. Selang 8. Gabus 9. Heat sink B. Cara Kerja
1. Siapkan alat dan bahan. 2. Baca spesifikasi peltier. 3. Gambar rangkaian pendingin dan beri keterangan.
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Hasil
Bagian alat: 1. Selang 2. Termometer 3. Tabung aluminium 4. Heatsink 5. Kabel
Selang untuk mengalirkan air Penampung air untuk menampung air Lubang untuk memasukan termometer Kabel untuk mengalirkan arus Peltier untuk memindahkan panas Heatsink untuk memperluas permukaan pindah panas Kipas/blower untuk mempercepat proses pindah panas Termometer untuk mengatur suhu air
Peltier adalah suatu modul elektronik yang mirip seperti resistor, yang ukurannya 4x4 cm. Terbuat dari keramik pada sisi kanan dan sisi kirinya. Didalamanya terdapat bahan yang seperti transistor dan bersifat semi konduktor (dapat menghantarkan listrik, bisa juga tidak menghantarkan listrik). Fungsi peltier yaitu: 1. Sebagai pendingin. Jika peltier akan digunakan sebagai pendingin, maka dekatkan bagian peltier yang polos pada bahan yang akan didinginkan, beri sumber listrik sehingga
panas yang pada bahan akan terserap dari sisi kanana peltier dan dibuang melalui sisi kiri. Peltier bentuk komponen lain untuk menyerap panas. Komponen tersebut adalah: a. Plat penukar panas/heatsink Berfungsi untuk menambah luas permukaansehingga dapat mempercepat pendinginan. b. Blower Digunakan jika penggunaan heatsink dirasa belum maksimal. Blower berfungsi sebagai penyedot panas dan mengeluarkan panas tersebut di udara.
2. Sebagai pemanas. Jika peltier akan digunakan sebagai pemanas, maka dekatkan bagian peltier (yang terdapat tulisan) pada bahan yang akan dipanaskan. Jika peltier dirangkai seri, maka jumlah arus yang dibutuhkan tinggal dikalikan saja. Misal : jika arus yang dibutuhkan 6 Ampere dan jumlah peltier yang digunakan 3 maka jumlah arus yang dibutuhkan
3x6 = 18 Ampere.
Cara pembacaan peltier misalnya bertuliskan TEC1-1206. Artinya 1 peltier membutuhkan tegangan 12 Volt dan arus yang dibutuhkan 6 Ampere. Kabel merah pada peltier bernilai positif, dan kabel hitam bernilai negatif. Hidro cooling
Merupakan alat pendingin air yang digunakan untuk mendinginkan irigasi hidroponik. Prinsip kerjanya : Air dengan suhu panas masuk ke alat, air tersebut disedot dengan pompa. Air akan masuk ke dalam penampung (Aluminium). Di sisi penampung tersebut ditempel peltier (Setiap sisi 3 peltier). Kemudian dirangkap dengan gabus. Panas tersebut diteruskan ke heatsink dan panasnya ditiup oleh blower. Sehingga air yang keluar menjadi dingin. Pada lubang pemasukan dan pengeluaran air
dipasang di termometer. Termometer tersebut berfungsi sebagai pengukur suhu. Sehingga dengan adanya termometer penurunan suhu air dapat dilihat.
B. Pembahasan
Peltier adalah suatu modul elektronik yang mirip seperti resistor, yang ukurannya 4x4 cm. Terbuat dari keramik pada sisi kanan dan sisi kirinya. Didalamanya terdapat bahan yang seperti transistor dan bersifat semi konduktor (dapat menghantarkan listrik, bisa juga tidak menghantarkan listrik). Peltier ini merupakan seperangkat alat yang dapat merubah suhu air, dingin menjadi panas, ataupun sebaliknya. Untuk peltier ini dibutuhkan listrik DC untuk mendapatkan efek panas dan dingin di kedua sisi elemen peltier. Sehingga dapat dimanfaatkan sesuai dengan keinginan. Fungsi peltier yaitu: 1. Sebagai pendingin. Jika peltier akan digunakan sebagai pendingin, maka dekatkan bagian peltier yang polos pada bahan yang akan didinginkan, beri sumber listrik sehingga panas yang pada bahan akan terserap dari sisi kanana peltier dan dibuang melalui sisi kiri. Peltier bentuk komponen lain untuk menyerap panas. Komponen tersebut adalah: a. Plat penukar panas/heatsink Berfungsi untuk menambah luas permukaansehingga dapat mempercepat pendinginan. b. Blower Digunakan jika penggunaan heatsink dirasa belum maksimal. Blower berfungsi sebagai penyedot opanas dan mengeluarkan panas tersebut di udara.
2. Sebagai pemanas. Jika peltier akan digunakan sebagai pemanas, maka dekatkan bagian peltier (yang terdapat tulisan) pada bahan yang akan dipanaskan.
Jika peltier dirangkai seri, maka jumlah arus yang dibutuhkan tinggal dikalikan saja. Misal : jika arus yang dibutuhkan 6 Ampere dan jumlah peltier yang digunakan 3 maka jumlah arus yang dibutuhkan
3x6 = 18 Ampere.
Cara pembacaan peltier misalnya bertuliskan TEC1-1206. Artinya 1 peltier membutuhkan tegangan 12 Volt dan arus yang dibutuhkan 6 Ampere. Kabel merah pada peltier bernilai positif, dan kabel hitam bernilai negatif.
Pada dasarnya prinsip kerja elemen Peltier sama dengan semikonduktor khususnya
semikonduktor
ekstrinsik.
Dimana
tersusun
semikonduktor yaitu : 1. Jenis n 2. Jenis p
Gambar . Jenis peltier
Gambar . Cara Kerja Peltier
atas
dua
jenis
Pada semikonduktor tipe n elektron yang bertindak sebagai carrier, sedangkan pada semikonduktor tipe p hole (lobang) yang bertindak sebagai carrier.
Prinsip kerja thermoelektrik ini berdasarkan pada efek peltier, yaitu ketika arus DC dialirkan ke elemen peltier yang terdiri dari beberapa pasang sel semikonduktor tipe p (semikonduktor yang mempunyai tingkat energi yang lebih rendah) dan tipe n (semikonduktor dengan tingkat energi yang lebih tinggi), akan mengakibatkan salah satu sisi elemen peltier menjadi dingin (kalor diserap) dan sisi lainnya menjadi panas (kalor dilepaskan). Sisi elemen peltier yang menjadi sisi panas maupun dingin tergantung arah aliran arus l istrik. Hal yang menyebabkan sisi dingin elemen peltier menjadi dingin adalah mengalir elektron dari tingkat energi yang lebih rendah pada semikonduktor tipep, ke tingkat energi yang lebih tinggi yaitu semikonduktor tipe-n. Supaya elektron tipe p yang mempunyai tingkat lebih rendah dapat mengalir, makan elektron menyerap kalor yang mengakibatkan sisi tersebut menjadi dingin. Sedangkan pelepasan kalor ke lingkungan terjadi pada sambungan sisi panas, dimana elektron mengalir dari tingkat energi yang lebih tinggi (semikonduktor tipe-n) ke tingkat energi yang lebih rendah (Semikonduktor tipe-p), untuk dapat mengalir ke semikonduktor tipe p, kelebihan energi pada tipe n dibuang ke lingkungan sisi tersebut menjadi panas.
Sisi dingin peltier yang bawah menyerap panas pada ruangan pendingin, sedangkan Sisi panas peltier (yang terdapat tulisan) diserap oleh sisi dingin peltier yang (yang polos) dan kemudian panas dibuang ke lingkungan.
Rangkaian pendingin ini terdiri dari 2 Modul Peltier yang disusun bertumpuk (cascade), dengan dikedua sisinya menghasilkan temperatur yang berbeda. Di kedua sisi tersebut dipasang suatu Heatsink beserta Fan. Fan & Heatsink pada sisi panas bekerja untuk melepaskan panas yang dihasilkan modul Peltier sebanyak mungkin. Sedangkan dibagian dingin fan & heat sink bekerja untuk menyemburkan dingin yang dihasilkan.
Manfaat dalam penggunaan peltier ini adalah dapat digunakan pada lingkungan yang sensitif, ramah terhadap lingkungan karena tidak menggunakan refrigeran yang dapat merusak ozon, tidak adanya ketergantungan terhadap posisi peletakkan, dapat merubah suhu air dengan cepat sesuai keinginan, ketahanan alat yang baik, tidak menimbulkan suara dan getaran, dsb. Terdapat juga beberapa aplikasi-aplikasi dalam penggunaan peltier, diantaranya adalah: 1. Digunakan dalam car coolbox (pendingin minuman kaleng untuk di mobil) digunakan untuk cold air intake pada mobil/motor. 2. Untuk lemari es/kulkas. 3. Untuk aquarium. 4. Digunakan dalam dispenser air dingin (untuk yang tidak menggunakan kompressor). 5. Sistem power supply di beberapa anjungan lepaspantai perusahaan oil dan gas, dsb. Hidro cooling merupakan alat pendingin air yang digunakan untuk mendinginkan irigasi hidroponik. Prinsip kerjanya yaitu air dengan suhu panas masuk ke alat, air tersebut disedot dengan pompa. Air akan masuk ke dalam penampung (Aluminium). Di sisi penampung tersebut ditempel peltier (Setiap sisi 3 peltier). Kemudian dirangkap dengan gabus. Panas tersebut diteruskan ke heatsink dan panasnya ditiup oleh blower. Sehingga air yang keluar menjadi dingin. Pada lubang pemasukan dan pengeluaran air dipasang di termometer. Termometer tersebut berfungsi sebagai pengukur suhu. Sehingga dengan adanya termometer penurunan suhu ait dapat dilihat.
V. SIMPULAN DAN SARAN
A. Simpulan
1.
Peltier adalah suatu modul elektronik yang mirip seperti resistor, yang ukurannya 4x4 cm. Terbuat dari keramik pada sisi kanan dan sisi kirinya.
2.
Peltier berfungsi sebagai pendingin, dan sebagai pemanas.
3.
Hal yang menyebabkan sisi dingin elemen peltier menjadi dingin adalah mengalir elektron dari tingkat energi yang lebih rendah pada semikonduktor tipe-p, ke tingkat energi yang lebih tinggi yaitu semikonduktor tipe-n.
4.
Hidro cooling merupakan alat pendingin air yang digunakan untuk mendinginkan irigasi hidroponik.
B. Saran
Praktikum sudah berjalan dengan baik, tetapi lebih baik apabila asisten dapat mengefisienkan waktu lebih baik lagi, dan lebih lebih dapat mengkondisikan praktikannya.
DAFTAR PUSTAKA
Sensor cahaya-LDR (Light Dependet Resistor), diakses tanggal 4 Desember 2012, http://indomicron.co.cc/elektronika/analog/sensor-cahaya-ldrlightdependent-resistor/comment-page-1/#comment-292. Sugiyanto. 2008. Pengembangan Cool Box. Fakultas Teknik. Jakarta. Perancangan Mini Refrigerator Thermoelektrik Tenaga Surya.pdf diambil dari http://repository.upi.edu/operator/upload/ta_ptk_0808225_chapter3.pdf pada tanggal 4 Desember 2012.
Tim Penyusun. 2012.
Pedoman
UNSOED: Purwokerto.
Praktikum
Rancangbangun
Keteknikan.
