PROTOTIPE PENDINGIN TERMOAKUSTIK RAMAH LINGKUNGAN MENGGUNAKAN VARIASI BAHAN RESONATOR DAN PERANGKAT INTERFACE BERBASIS MICROCONTROLLER ATMEGA8535
Ummi Kaltsum, Harto Nuroso, Irna Farikhah, Hadiyati Idrus, Triyan dan Dewi Noor Sani
[email protected] Abstract The research was motivated by the depletion of the ozone layer due to the number of CFC. This substance was produced by the air-conditioning which was not environmental friendly. Therefore, it needed air conditioners that environmental friendly. One of them was cooling thermo acoustics. Several previous studies used manual thermometer that still have to take the data in the laboratory. It turns out the data collection occurred noise due to the sound of the instrument. Therefore, we need the tool to do data collection in the different place by using microcontroller interface Atmega8535. Moreover the researchers also used the material variations in resonator that affect thermo acoustic performance. This study was begun by setting up the stack, two kinds of resonator materials (stainless steel and PVC), loudspeaker, AFG, and multimeter. Furthermore, for temperature measurement in the long distance using sensor thermometer interface LM35 with microcontroller unit Atmega8535. As the result, the device was successfully produced and capabled to display the data remotely. However, the results of temperature measurement was not valid yet. Therefore, the next studies are needed for the improvement and development of the tool. Abstrak Penelitian ini dilatarbelakangi oleh penipisan lapisan ozon yang dikarenakan banyaknya CFC. Zat ini dihasilkan oleh pendingin ruangan yang tidak ramah lingkungan. Oleh karena itu dibutuhkan pendingin ruangan ramah lingkungan. Salah satunya adalah pendingin termoakustik. Beberapa penelitian sebelumnya masih menggunakan termometer manual yang masih harus mengambil data dalam laboratorium. Ternyata dalam pengambilan data tersebut terjadi kebisingan yang dikarenakan oleh bunyi dari alat tersebut. Oleh karena itu, dibutuhkan alat tersebut yang dapat dilakukan pengambilan data di ruang yang berbeda dengan menggunakan interface Microcontroller Atmega8535. Lebih dari itu peneliti juga mengembangkan penelitian ini dengan penggunaan variasi resonator yang merupakan variabel yang
1
juga mempengaruhi performance termoakustik ditinjau dari bahan yang dipakai. Penelitian ini di mulai dengan menyiapkan stack , dua macam bahan resonator (stainless steel dan PVC), loudspeaker, AFG, multimeter dan box loudspeaker. Selanjutnya untuk pengukuran suhu dalam jarak jauhnya menggunakan interface thermometer sensor LM35 dengan unit microcontroller Atmega8535. Dalam penelitian ini peneliti berhasil membuat alat tersebut dan mampu menampilkan data jarak jauh. Namun, hasil pengukuran suhunya masih belum valid. Oleh karena itu dibutuhkan penelitian berikutnya guna perbaikan dan pengembangan alat tersebut. A. PENDAHULUAN Indonesia sebagai negara tropis tentu saja sangat memerlukan sistem pendingin seperti pendingin ruangan (AC) dan unit penyimpanan (cool storage) untuk bahan makanan seperti buah-buahan dan obat. Demikian juga untuk keperluan ekspor hasil produk pertanian, tentu saja memerlukan sistem pendingin dan pengemasan yang baik agar produk ekspor tersebut masih dalam keadaan segar saat sampai tujuan. Sayangnya alat pendingin umumnya masih menggunakan zat pendingin umumnya masih menggunakan zat pendingin yang tak ramah lingkungan, seperti CFC (freon), yang dapat mengakibatkan kerusakan lapisan ozon di atmosfer bumi (stratosfer), selanjutnya berdampak pada terjadinya pemanasan global dan perubahan iklim dunia. Oleh karena itu, diperlukan pendingin yang ramah lingkungan yaitu pendingin termoakustik. Resonator merupakan komponen penting yang harus ada pada pendingin termoakustik. Ada beberapa syarat yang harus dipenuhi agar pendingin termoakustik optimal antara lain bahan dasar resonator haruslah padat, ringan, dan cukup kuat (Tijani, 2006). Eksperimen termoakustik bertujuan mengetahui adanya gejala perubahan suhu terhadap perubahan frekuensi gelombang. Berdasarkan pengamatan eksperimen fisika akustik selama ini masih dilakukan pencatatan manual serta menggunakan stopwatch sebagai acuan periode penyimpanan data dan pembacaan hasil dalam jarak dekat. Hal ini menimbulkan gangguan pada pendengaran karena adanya kebisingan dari alat yang bekerja. Oleh karena itu, dibutuhkan alat yang dapat digunakan untuk menampilkan data jarak jauh.
2
Berdasarkan uraian latar belakang di atas, peneliti merasa tertarik melakukan sebuah penelitian tentang prototipe pendingin termoakustik menggunakan variasi bahan resonator dan perangkat interface berbasis mikrokontroler Atmega8535.
B. METODE PENELITIAN Prototipe pendingin termoakustik yang dibuat terdiri dari rangkaian stack, resonator, termometer digital, loudspeaker, amplifier, multimeter dan audio frekuensi generator (AFG). Stack dibuat dari bahan mika berbentuk silinder dengan panjang 10 cm dan diameter 4,5 cm. Resonator divariasi menjadi 2 berdasarkan bahan pembuatnya yaitu PVC dan stailess steel, keduanya berbentuk silinder dengan panjang 77 cm dan diameter 4,5 cm. Termometer digital terdiri dari rangkaian sensor LM 35 yang dihubungkan dengan mikrokontroler Atmega 8535 selanjutnya dikoneksikan dengan komputer. Adapun frekuensi yang digunakan pada AFG adalah 109 Hz dan daya 35 watt pada amplifier. C. HASIL DAN PEMBAHASAN Sistem termoakustik secara keseluruhan yang digunakan dalam penelitian ini ditunjukkan oleh gambar 1. Sedangkan hasil pengukuran ditunjukkan oleh gambar 2 dan 3.
3
Gambar 1. Rangkaian termoakustik
Gambar 2. Grafik antara perubahan suhu dan waktu pada resonator bahan PVC
4
Gambar 3. Grafik antara perubahan suhu dan waktu pada resonator bahan stainless steel Berdasarkan grafik pada gambar 2 dan 3 dapat diketahui bahwa nilai suhu atas dan bawah terjadi gejala ketidakteraturan hal ini terjadi karena koneksi antara kondisi suhu dalam unit termoakustik dengan termometer telemetri/ mikrokontroler Atmega8535 belum valid. Namun demikian mikrokontroler ini sudah mampu berkomunikasi dengan unit termoakustik. D. KESIMPULAN Dari penelitian yang telah dilakukan diketahui bahwa prototipe pendingin termoakustik ramah lingkungan dengan variasi bahan resonator dan perangkat interface berbasis mikrokontroler Atmega8535 telah dibuat dan telah terkoneksi antara keduanya. Namun, dalam proses pengukurannya masih belum valid. DAFTAR PUSTAKA Anonim,
2007b, Thermoaccoustics, Los Alamos National Laboratory, http://www.phys.tue.nl/lt/workshop.html diakses pada tanggal 24 Januari 2007.
5
Anonim 2007c, First International Workshop on Thermoaccoustics , Technische Universiteit Eindhoven and The Accoustical Society of America, http://www.lanl.gov/projects/thermoacoustics/ diakses pada tanggal 4 Februari 2007. Biwa, T.,Yashiro, ., Y.,Kozuka, M.Yazaki, T. dan Mizutani, U.,2004, Experimental Demonstration of Thermoaccoustics Energi Conversion in a Resonator, Phys. Rev. E 69, 066304. Farikhah, Irna.,dkk.2011.a, Laporan Penelitian, Rancang Termoakustik menggunakan stack bulu angsa.
Bangun
Pendingin
Farikhah, Irna.,dkk.2011.b, Laporan Penelitian, Rancang Bangun Termoakustik sebagai Media Pembelajaran Termodinamika
Pendingin
Russell, D.A. dan Weibull, P., 2002, Tabletop Thermoaccoustics Refrigerator for Demonstration, Am.J.Phys.70,1231-1233 Swift, G.W. 2002, Thermoaccoustics: A Unifying Perspective for Some Engines and Refrigerators, Los Alamos National Laboratory, Accoustical Society of America Publications. Swift, G.W.1988, Thermoaccoustics Engines, J.Accoust.soc.Am.84,1145-1180. Yazaki, T., Biwa, T, . dan Tominaga, A.,2002, A Pistonless Stirling Cooler, Appl.Phys. Lett.80 (1), 157-159.
6
