LAPORAN PRAKTIKUMRANCANG BANGUN KETEKNIKAN

MERANCANG ALAT PENDINGIN BERBASIS PELTIER

Oleh:Dalli Yogyavenny Rachman

NIM A1H010053

KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAANUNIVERSITAS JENDERAL SOEDIRMAN

FAKULTAS PERTANIANPURWOKERTO

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 komputer, Peltier cukup populer digunakan

mendinginkan prosesor.

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 atas dua jenis

semikonduktor yaitu :

1. Jenis n

2. Jenis p

Gambar . Jenis peltier

Gambar . Cara Kerja Peltier

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 listrik.

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. 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-ldr-l ightdependent-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 Praktikum Rancangbangun Keteknikan.

UNSOED: Purwokerto.