Himma Firdaus

Pusat Penelitian Sistem Mutu dan Teknologi Pengujian LIPI

Kompleks PUSPIPTEK Gedung 417, Setu, Tangerang Selatan, 15314

himma.firdaus@gmail.com

INTISARI

Pengujian saklar yang digunakan pada lemari pendingin merupakan hal yang dipersyaratkan oleh SNI IEC 60335-2-24. Diantara saklar yang digunakan dalam lemari pendingin adalah saklar pintu. Saklar tersebut diuji dengan cara membuka dan menutup pintu lemari pendingin untuk mensimulasikan operasi kulkas. Alat bantu uji dibuat untuk melakukan proses buka-tutup pintu kulkas. Alat uji dibuat dengan sistem kendali berbabasis mikrokontroler. Kinerja alat uji ini diverifikasi dengan menggunakan pencacah mekanis dan mampu beroperasi sebanyak 50 000 kali. Sudut bukaan pintu dapat memenuhi persyaratan dengan penyimpangan sebesar 4o.

Kata Kunci: Lemari pendingin, uji saklar, SNI IEC 60335-2-24.

ABSTRACT

Testing of switches used in the washing machine are required by IEC 60335-2-24. Among the switch used in the washing machine is a door switch. The switch is tested by opening and closing the refrigerator door to simulate the operation of the refrigerator. The test apparatus are designed to make the process of opening and closing the refrigerator door continuously. Test apparatus is microcontroller-based. Performance test equipment is verified by using a mechanical counter and is able to operate as many as 50 000. The door opening angle can meet with the requirement with maximum deviation of 4o.

Keywords: refrigerator, switch testing, SNI IEC 60335-2-24.

1. PENDAHULUAN

Peralatan rumah tangga berbasis kelistrikan sangat membantu masyarakat dalam

menciptakan kenyamanan maupun dalam mempermudah pekerjaan sehari-hari mereka.

Produk-produk kelistrikan rumah tangga yang sering digunakan antara lain mesin cuci,

lemari pendingin, setrika listrik, dan AC. Peralatan-peralatan tersebut memang telah

dirancang mudah dioperasikan dengan frekuensi penggunaan yang tinggi. Terdapat

kemungkinan bahwa produk yang dibuat tidak mengindahkan unsur keselamatan bagi

pengguna sehingga bahaya sengatan listrik maupun bahaya kebakaran akibat hubung

singkat berpotensi terjadi. Untuk mengukur tingkat penjaminan keselamatan

penggunaan produk kelistrikan tersebut diperlukan pengujian.

Pengujian didefinisikan sebagai suatu operasi teknis untuk menentukan satu atau

lebih karakteristik suatu produk, proses atau jasa menurut suatu prosedur tertentu.

Pengujian merupakan salah satu bagian dari Sistem Pemeriksaan Kesesuaian [1].

Pentingnya suatu pengujian dilakukan berdasarkan standard keselamatan merupakan

suatu hal yang sudah jelas yaitu agar pengguna piranti kelistrikan rumah tangga

terlindungi dari bahaya selama menggunakan piranti tersebut seperti misalnya kipas

angin, kulkas atau mesin cuci.

Pengujian keselamatan bertujuan untuk memverifikasi kesesuaian tingkat

keselamatan piranti/ produk terhadap standard atau spesifikasi yang diacu. Pengujian ini

juga dilakukan untuk mengevaluasi apakah suatu piranti/produk dapat menimbulkan

bahaya bagi pengguna dan lingkungan di sekitar piranti tersebut digunakan pada kondisi

normal. Pengujian digunakan juga untuk mengkonfirmasi bahwa produk tersebut aman

dan layak digunakan. [1,2].

Pengujian keselamatan produk kelistrikan rumah tangga dapat dilakukan

berdasarkan persyaratan umum pada SNI IEC 60335-1 :2009. SNI tersebut merupakan

adopsi dari standar internasional IEC 60335-1 [3,4]. Sedangkan persyaratan khusus untuk

pengujian keselamatan pada lemari pendingin ditetapkan pada SNI IEC 60335-2-24:2009

yang merupakan adopsi dari IEC 60335-2-24 [5,6]. Pada klausul uji ke-24 dari standar

tersebut yaitu pengujian komponen disyaratkan bahwa setiap saklar yang ada pada lemari

pendingin harus diuji daya tahan operasinya. Saklar pintu kulkas diuji pada kondisi

normal penggunaan sebanyak 50.000 kali operasi. Laboratorium pengujian harus

melakukan verifikasi kinerja komponen saklar sesuai ketentuan standar. Agar dapat

melakukan pengujian tersebut dibutuhkan alat bantu pengujian yang dirancang sesuai

dengan persyaratan standar. Tulisan ini membahas tentang alat uji saklar pintu lemari

pendingin yang dibangun berdasarkan prinsip kerja dan pengendalian secara elektrik dan

pneumatic beserta hasil validasi kinerjanya.

2. DISAIN SISTEM UJI

Sistem uji sakelar pintu lemari pendingin dirancang meliputi tiga subsistem, yaitu

subsistem pengendali berbasis mikrokontroler, subsistem pembuka pintu berbasis

elektrik dan subsistem pembuka pintu berbasis pneumatik. Skema sistem uji sakelar

pintu lemari pendingin ditunjukkan dengan Gambar 1.

Gambar 1. Skema rangkaian sistem uji sakelar pintu lemari pendinginA- Subsistem Pengendali, B-Subsistem pembuka pintu berbasis elektrik, C- Subsistem

pembuka pintu berbasis pneumatik

Subsistem pengendali berbasis mikrokontroler

Subsistem pengendali berisi mikrokontroler Arduino Mega 2650 diprogram

untuk mengendalikan dua subsistem lainnya, keypad dan penampil LCD. Arduini Mega

2650 berbasis ATMEGA 2560 yang menyediakan empat UART untuk TTL (5V)

komunikasi serial dan memori flash 256kB untuk menyimpan program, 8KB untuk

SRAM serta 4KB untuk EEPROM [7]. Bahasa pemrograman yang dipakai adalah C/C++

tetapi sudah menggunakan konsep pemrograman berbasis objek / OOP (Object Oriented

Programing). Compiler arduino ini bersifat cross-platform atau dapat berjalan di semua

operating system, sehingga dapat digunakan pada Windows, Linux, ataupun Mac.

Arduino baik perangkat keras maupun lunaknya bersifat opensource sehingga piranti

lunak berikut library-nya dapat diunduh secara gratis melalui laman Arduino [7].

Tampilan Program Arduino rev 1.5.1r2 dapat dilihat pada Gambar 2.

Gambar 2. Perangkat lunak Arduino ver 1.5.1r2

Agar tersambung dengan subsistem lain, disedikan port konektor 10 pin dan

terminal suplai DC 12 V, 5 V dan 3.2 V pada modul pengendali. Struktur program

pengendali dibuat dengan mengikuti diagram alir seperti yang ditunjukkan pada

Gambar 3.

Subsistem pembuka pintu berbasis elektrik

Subsistem penggerak elektrik terdiri atas motor DC, rangkaian relay, stopper switch, dan

lengan. Rangkaian relai berfungsi untuk mengubah polaritas tegangan 5VDC yang

masuk ke terminal motor DC. Perubahan polaritas tegangan menyebabkan perubahan

arah putaran motor DC. Agar motor DC berputar ke kiri (membuka pintu lemari

pendingin) maka Relai 1 dan Relay 2 diaktifkan oleh pin 0 dan pin 1, sedangkan agar

berputar ke kanan (menutup pintu) maka Relay 3 dan 4 diaktifkan oleh pin 9 dan pin 10.

Stopper switch berfungsi sebagai indikasi posisi lengan yang dikopelkan kepada motor

DC. Apabila kondisi stopper switch

lengan pada posisi offset (menutup pintu). Jika pos

kondisi membuka pintu.

Pada saat lengan membuka pintu, posisi handle pintu tidak menetap pada satu

titik di ujung lengan melainkan bergeser mendekati motor DC. Pergeseran ini

menyebabkan gesekan terus-menerus antara kait lengan dengan handle pintu. Untuk

mengantisipasi hal tersebut, sepanjang lengan dipasang rel pemandu untuk memudahkan

kait lengan bergerak bolak balik saat lengan membuka maupun menutup pintu lemari

pendingin.

Gambar 3. Diagram alir program

Rel pemandu pada lengan pembuka pintu ditunjukkan pada Gambar 4.

Gambar 4. Rel pemandu pergeseran kait lengan

Pintu lemari pendingin dilengkapi dengan karet sepanjang tepi pintu bagian

dalam. Pintu tertutup rapat dan kedap udara luar sehingga untuk diperlukan tenaga lebih

besar untuk membukanya. Pengukuran gaya tarik yang diperlukan untuk membuka

puntu lemari pendingin sebesar 26 N. Pada awalnya, sistem pembuka menggunakan

motor servo yang memiliki kapasitas torsi sampai 32 Ncm seperti terlihat pada Gambar

5. Motor ini terdiri dari sebuah motor DC, serangkaian gear, potensiometer dan

rangkaian kontrol. Potensiometer berfungsi untuk menentukan batas sudut dari putaran

servo. Sedangkan sudut dari sumbu motor servo diatur berdasarkan lebar pulsa yang

dikirim melalui kaki sinyal dari kabel motor [8].

Gambar 5. Pembuka pintu dengan motor servo

Namun, karena kait lengan tambahan untuk memegang handle pintu lemari

pendingin memiliki panjang lebih dari 7 cm maka kemampuan hanya memberikan gaya

tarik sekitar 4.5 N sehingga tidak mampu membuka lemari pendingin. Solusi dari

permasalahan ini adalah penggunaan sistem pneumatik.

Subsistem pembuka pintu berbasis pneumatik

Komponen utama subsistem pembuka pintu berbasis pneumatik adalah aktuator linier

pneumatik. Aktuator linier pneumatik merupakan penggerak yang menggunakan udara

terkompresi untuk menghasilkan kekuatan dorong. Aktuator ini bekerja dengan cara

menggerakkan sebuah piston dengan cara memompa udara masuk ke dalam ruangan

dan mendorong udara keluar dari sisi ruangan yang lain [9]. Aktuator memiliki ukuran

silinder 2 cm dan panjang stroke 5 cm. Gaya piston yang dihasilkan oleh silinder

bergantung pada tekanan udara, diameter silinder dan tahanan gesekan dari komponen

perapat. Gaya piston secara teoritis dapat dihitung dengan menggunakan persamaan F =

P R2, dimana F gaya dalam N, P tekanan dalam kg/m2 dan R radius piston dalam m2.

Oleh karena itu, tekanan masukan sebesar 6 bar memberikan gaya dorong piston sebesar

75 N. Gaya ini jauh lebih besar dari gaya rekat karet pintu lemari pendingin sehingga

aktuator linier pneumatik dengan mudah membuka pintu dari posisi tertutup. Skema

subsistem penggerak pneumatik ditunjukkan pada Gambar 6.

Gambar 6. Diagram subsistem penggerak pneumatik

Untuk mengendalikan gerakan maju dan mundur aktuator, subsistem

menggunakan 5/2 solenoid valve. Katup ini digerakan secara elektromagnetik dengan

tegangan kerja 220 VAC dan dilengkapi dengan 5 port dan 2 posisi (hisap atau tekan).

Katup dilengkapi port untuk mengendalikan kecepatan aktuator dengan cara mengatur

aliran fluida. Subsistem juga dilengkapi dengan check valve yang berfungsi untuk

melindungi sistem dari terjadinya tekanan balik menuju sumber, dan regulator untuk

menurunkan tekanan udara input 16 bar menjadi 6 bar agar sesuai dengan tekanan kerja

peralatan pneumatik yang digunakan.

Prototipe sistem uji sakelar pintu lemari pendingin diperlihatkan pada Gambar 7 dan 8.

Gambar 7. Prototipe sistem uji sakelar pintu lemari pendingin

a. Tampak Depan b. Tampak sisi kiri c. Tampak sisi Kanan

Gambar 8. Susbsistem Pengendali

Sistem uji sakelar pintu lemari pendingin dilengkapi dengan pencacah digital dan

mampu melakukan pencacahan siklus hingga 500 000 kali. Jumlah siklus saat ini dan

pengaturan jumlah siklus ditampilkan pada penampil LCD pada saat program sedang

berjalan. Tampilan layar tersebut dapat dilihat pada Gambar 9.

Gambar 9. Tampilan layar LCD

3. METODOLOGI

Pembuatan alat uji saklar pintu lemari pendingin ini dilakukan dengan tahapan

seperti terlihat pada Gambar 10.

Gambar 10. Diagram alir penelitian

4. HASIL DAN PEMBAHASAN

Untuk memverifikasi ketepatan pencacahan siklus, sistem uji yang dibuat

dibandingkan dengan alat pencacah mekanis yang tersedia di Laboratorium Konversi

Energi P2SMTP LIPI. Percobaan dilakukan pada beberapa pengaturan siklus dengan

hasil seperti pada Tabel 1.

Perancangan diagram alir sistem kerja alat uji

Perancangan dan pembuatan rangkaian pengendali dan rangkaian aktuator

Pembuatan program pengendali dengan menggunakan perangkat lunak Aduino

Kajian literatur dan standar

Mengintegrasikan perangkat lunak dan keras

Melakukan analisis dan verifikasi alat uji

Tabel 1. Hasil verifikasi alat uji sakelar pintu lemari pendingin

Hasil verifikasi menunjukkan nilai siklus yang tertampil pada layar LCD sama

dengan pencacah mekanis pembanding. Artinya sistem telah bekerja dengan baik sesuai

dengan jumlah siklus yang dimasukkan.

Setiap kali siklus pengujian harus dapat menyebabkan sakelar pintu lemari

pendingin bekerja menutup dan membuka. Oleh karena itu, dilakukan pengukuran nilai

bukaan sudut aktual pada beberapa pengaturan sudut yang dapat dilakukan. Untuk

memvalidasi sistem uji yang telah dibuat, alat uji dicobakan pada kulkas satu pintu

berukuran panjang 52cm, lebar 50 cm, dan tinggi 109 cm. Lengan dipasang pada

ketinggian 60 cm dari lantai dasar kulkas. Siklus buka-tutup pintu sebanyak 300 kali

dilakukan untuk mengukur kemampuan sistem untuk membuka dan menutup pintu dan

ketepatan sudut bukaannya. Hasil validasi sudut bukaan pintu lemari pendingin

ditunjukkan Gambar 11.

Gambar 11. Variasi bukaan sudut pintu lemari pendingin

Sudut bukaan pintu diatur pada program dan diukur besar sudut bukaan aktualnya

dengan menggunakan alat ukur sudut. Rata-rata penyimpangan sudut sebesar 3.6o

dengan maksimum penyimpangan 4o. Dalam kasus pengujian sakelar pintu kulkas,

indikator keberhasilan dari tiap siklus yang dilakukan ini adalah adanya nyala lampu

lemari pendingin. Berdasarkan hal tersebut setiap kali pengujian operator harus

menambahkan besar sudut bukaan sebesar minimal 5o terhadap sudut bukaan minimal

yang dibutuhkan agar sakelar pintu kulkas dapat dipastikan bekerja di setiap siklus.

Dalam hal pengujian pemberian efek buka tutup pintu kulkas pada uji efisiensi energi,

sudut bukaan pintu kulkas

5. KESIMPULAN

1. Alat uji yang dibuat dapat beroperasi untuk mensimulasikan buka tutup pintu

kulkas sebanyak 50.000 kali siklus untuk menguji keandalan saklar pintu kulkas.

2. Sudut bukaan pintu kulkas mengalami penyimpangan sudut dari nilai pengaturan

sebesar maksimum 4o. Untuk mengkompensasi hal tersebut, sudut bukaan pintu

kulkas ditambahkan 5o terhadap sudut bukaan yang diinginkan agar pada

pengujian saklar pintu kulkas setiap siklusnya berhasil menghidupkan lampu

kulkas.

6. UCAPAN TERIMA KASIH

Peneliti mengucapkan terima kasih kepada Dr. Ir. R. Harry Arjadi, M.Sc. selaku

Ka P2SMTP LIPI yang telah memberikan dukungan dalam penelitian ini, dan kepada

Bayu Utomo, Suyut, dan Heri yang telah membantu dalam pelaksanaan penelitian ini.

7. DAFTAR PUSTAKA

[1] Lohbeck. David. (1998). E marking handbook : a practical approach to global

safety certification. Newnes. USA.

[2] Tzimenakis, J, Holland, D.(2000).Electrical Product Safety:A step-by-step Guide

to LVD Self-assessment.Newness. Oxford.

[3] International Electrotechnical Commission. (2004). International Standard IEC

60335-1: Household and similar electrical appliances Safety Part 1: General

requirements. Ed.4.1.

[4] Badan Standardisasi Nasional. (2009). SNI IEC 60335-1: Peranti listrik rumah

tangga dan sejenis Keselamatan Bagian 1: Persyaratan umum.

[5] International Electrotechnical Commission. (2005). International Standard IEC

60335-2-24 Household and similar electrical appliances-Safety. Part 2-24:

Particular requirements for refrigerating appliances, ice cream appliances and ice

makers. Edition 6:2002 consolidated with amendment 1:2005.

[6] Badan Standarisasi Nasional. (2010). SNI IEC 60335-2-24:2010 Peralatan listrik

rumah tangga dan peralatan listrik serupa Keselamatan Bagian 2-24:

Persyaratan khusus untuk peralatan pendingin, peralatan es krim dan pembuat es.

[7] Arduino. Arduino Mega 2560. Diambil dari http://arduino.cc/en/Main

/ArduinoBoardMega2560. diakses tanggal 18 Mei 2016.

[8]

Institut Teknologi Sepuluh November. Surabaya. Tersedia di alamat website :

http://repo.eepis-its.edu/1336/1/paper_final.pdf. Diakses tanggal 12 November

2013.

[9] Parr,Andrew. (2011). Hydraulics and Pneumatics : A Technician and Engineer

Guide. Third Edition. Elsevier Ltd. Oxford UK.

HASIL DISKUSI

Tidak ada diskusi.