PENGATURAN LAJU KAVITASI ULTRASONIK

UNTUK MENGATUR KELEMBABAN RUANGAN

BERBASIS PID

Ultrasonic Cavitation Rate Settings to

Adjust Indoor Humidity Based On PID

Monika Putri Dewi

2207100143

Pembimbing:

1. Dr. Muhammad Rivai S.T., M.T.

2. Ir. Harris Pirngadi, M.T.

KUALITAS UDARA DALAM RUANGAN

Parameter Kualitas Udara:

Kelembapan

Suhu ruangan

Polutan

Pollen

Bakteri dan Spora

Pengaruh Kualitas Udara:

Kenyamanan lingkungan

Kesehatan penghuni

Produktivitas kerja penghuni

MEMPERBAIKI KUALITAS UDARA RUANGAN

Suhu

Air Conditioner

Heater

Kelembaban

Humidifier

Exhaust Fan

Polutan, Pollen, Bakteri dan Jamur

Ionizer

Ozonizer

PERUMUSAN MASALAH

a. Mengambil data suhu dan kelembaban ruangan secara digital dengan sensor SHT11 yang menggunakan koneksi two-wire

b. Menentukan daya yang tepat untuk menghasilkan laju kavitasi yang cocok dari aktuator untuk kondisi suhu dan kelembaban di dalam ruangan bersuhu kamar yaitu sekitar 25ºC

c. Mengatur daya aktuator pengkavitasi air minum mineral “Aqua” yang memanfaatkan pemancar ultrasonik dengan kontroler PID

d. Membuat pembangkit tegangan DC yang dapat diatur hingga 24 Volt yang memiliki daya hingga 12 Watt dengan digital to analog converter untuk supply aktuator “Kris” Ultrasonic Aroma Diffuser.

TUJUAN TUGAS AKHIR INI

Perbaikan kualitas udara dengan pengaturan

kelembaban ruangan yang ideal sesuai dengan

kebutuhan manusia.

Agar respon lebih tepat maka diperlukan metode PID

dalam mengatur daya transmitter ultrasonik untuk

menyesuaikan laju kavitasi dengan kelembaban

dan suhu ruangan saat itu.

METODOLOGI

Studi literatur (Jurnal, Datasheet, Textbook) Prinsip dasar kelembaban udara

Prinsip dasar ultrasonik

Prinsip dasar kavitasi

Prinsip kerja aktuator “Kris” Ultrasonic Aroma Diffuser

Prinsip kerja sensor suhu dan kelembaban SHT11

Prinsip kerja mikrokontroler ATmega16a

Prinsip kerja digital to analog converter

Prinsip kerja pulse width modulator

Prinsip kerja kontroler PID

Pengumpulan data (Daya Transduser Ultrasonik)

Perancangan sistem Hardware (sensor, mikrokontroler, LCD, exhaust fan, aktuator

pengavitasi ultrasonik, DAC, driver PWM, supply daya)

Software (pengolahan data, kontrol PID, penampilan data, interaksi dengan transduser ultrasonik dan exhaust fan)

Pengujian alat dan analisa data (sistem sensor, mikrokontroler, display, transduser)

Penyusunan laporan tugas akhir

RELEVANSI

Diharapkan akan memberikan manfaat pada pengguna

sistem penyejuk ruangan dengan membantu mengatur

kelembaban ruangan secara otomatis

Manfaat aplikasi pengembangan rancangan adalah

tingkat kelembaban udara ruangan dapat terjaga

sehingga seseorang yang berada dalam ruangan

diharapkan akan merasa nyaman dan sejuk.

Diharapkan dapat dilakukan pengaturan daya yang

tepat agar didapatkan laju penguapan sesuai dengan

yang diinginkan pengguna dan pembuat digital

humidifier

KELEMBABAN

Jumlah uap air di udara

Udara lembab (humid air) ≠ "udara basah" (moist air)

melainkan campuran uap air dan unsur-unsur lain dari

udara, dan kelembaban didefinisikan dalam hal kadar

air campuran ini, yang disebut kelembaban absolut.

Kelembaban relatif yang tinggi mengurangi efektivitas

berkeringat dalam pendinginan tubuh dengan

mengurangi laju penguapan air dari kulit.

KELEMBABAN MUTLAK (ABSOLUT)

Kelembaban mutlak berdasarkan panas adalah massa air dalam satuan volume udara.

Unit paling umum adalah gram per meter kubik, meskipun setiap unit massa dan setiap satuan volume dapat digunakan.

Kelembaban mutlak berdasarkan volume adalah massa uap air terlarut, mw, per meter kubik dari total udara lembab, Vnet.

Absolute Humidity …………….(1)

Kelembaban mutlak berkisar dari 0 gram per meter kubik di udara kering sampai 30 gram per meter kubik (0,03 ons per kaki kubik) ketika uap jenuh pada 30°C

Kelembaban absolut berubah seiring dengan perubahan tekanan udara

Grafik kelembaban dalam g/kg atau kg/kg

KELEMBABAN RELATIF

Rasio dari tekanan parsial uap air (campuran gas udara dan

uap air) dengan tekanan uap air jenuh pada suhu tertentu.

Jumlah uap air di udara pada temperatur tertentu

dibandingkan dengan uap air maksimum udara bisa

menahan tanpa kondensasi, pada suhu tertentu.

Kelembaban relatif dinyatakan sebagai persentase dan

dihitung dengan cara berikut:

………………………………(2)

Dimana

p(H2O) = tekanan parsial uap air dalam campuran gas

p*(H2O) = saturasi uap tekanan air pada suhu campuran gas

Φ = campuran gas kelembaban relatif sedang dipertimbangkan

PENGUKURAN KELEMBABAN

Perangkat pengukur kelembaban disebut

hygrometer atau psychrometer

Humidistat digunakan untuk mengatur kelembaban

gedung dengan dehumidifier

Pengukuran kelembaban berhubungan dengan

termometer dan termostat untuk kontrol suhu

Jarak jauh satelit

KENYAMANAN MANUSIA Amerika Serikat Environmental Protection Agency mengutip Standar

ASHRAE 55-1992, Kondisi Lingkungan termal untuk Hunian Manusia, yang merekomendasikan menjaga kelembaban relatif antara 30 dan 60%.

Keputusan Menteri Kesehatan RI No. 261 Tahun 1998 Tanggal 27 Februari 1998 merekomendasikan kelembaban relatif 40% sampai 60%

Manusia mengontrol suhu tubuh mereka terutama oleh berkeringat dan menggigil

Pada kelembaban tinggi, berkeringat kurang efektif, dan kita merasa hangat

Kelembaban terlalu tinggi kesulitan bernapas, kecemasan

Pada kelembaban rendah, risiko peningkatan perdarahan dari hidung, terutama selama musim dingin

Penyejuk udara bekerja dengan mengurangi kelembaban di musim panas

Di musim dingin, pemanas udara dapat menurunkan kelembaban dalam ruangan di bawah 30%, menyebabkan ketidaknyamanan seperti kulit kering dan tingkat rasa haus berlebihan kelembaban relatif.

KAVITASI

Pembentukan dan ledakan cepat dari rongga dalam

cairan – yaitu zona bebas-cairan yang kecil

(gelembung) – yang merupakan akibat dari gaya

yang bekerja pada cairan

Biasanya terjadi bila cairan dikenai perubahan

tekanan yang cepat yang menyebabkan

pembentukan rongga yang tekanannya relatif

rendah

Proses fisiknya mirip dengan pendidihan

KAVITASI VS MENDIDIH

Perbedaannya adalah jalur termodinamika yang

mendahului pembentukan uap

Mendidih tekanan uap lokal dari cairan naik di

atas sekitarnya dan hadir energi yang cukup untuk

menyebabkan perubahan fase gas

Kavitasi tekanan uap lokal turun cukup jauh di

bawah tekanan uap jenuh, nilai diberikan oleh

kekuatan tarik cairan pada suhu tertentu

RANCANG BANGUN ALAT

Sensor suhu dan

kelembaban digital

SHT 11

Sistem minimum

mikrokontroler

AVR

Exhaust Fan Exhaust Fan

Uap air hasil

kavitasi

LCD

Digital to

analog

converter

Aktuator

UAD Kris

Driver Pulse

Width

Modulator

SENSOR SUHU DAN KELEMBABAN SHT 11

Sensor SHT 11 tergolong dalam digital capasitive humidity sensor.

Tipe SHT adalah chip tunggal modul multi sensor -kelembaban relative dan suhu- yang memiliki sebuah output terkalibrasi.

Penerapan proses CMOS industri dengan mikro-mesin yang telah dipatenkan (teknologi CMOSensÆ) menjamin kehandalan tertinggi dan stabilitas jangka panjang yang sangat baik.

Perangkat ini mencakup elemen pendeteksi dari polimer kapasitif untuk kelembaban relative dan sebuah sensor suhu celah pita.

Keduanya digabungkan dengan sempurna ke analog to digital converter 14-bit dan rangkaian antarmuka pada chip yang sama.

PROTOKOL DAN SEKUENS PENGUKURAN SHT 11