bab ii dasar teori 2.1 tinjauan pustaka - repository usm

23
7 BAB II Dasar Teori 2.1 Tinjauan pustaka Penelitian yang akan dilakukan berfokus pada memanfaatkan energi panas rice cooker menjadi energi listrik dengan menggunakan generator thermoelektrik dan dipasang diplat heater rice cooker. Peltier yang dipakai adalah TEG-SP1848 27145, karena arus yang dihasilkan lebih tinggi dibandingkan dengan peltier TEC-12706. Penelitian rancang bangun generator thermoelektrik menggunakan waterblock untuk proses pendinginan dicooling plate. Air yang ada di waterblock disirkulasi dengan menggunakan pompa air submersible dengan tegangan 3-5vdc. Tegangan pompa diperoleh menggunakan baterai tipe 18650 yang menghasilkan tegangan 3,7vdc. Setelah peltier menghasilkan daya selanjutnya akan menyalakan lampu bohlam LED 3watt dengan rangkaian joule thief. Penelitian ini mengacu pada tugas akhir Perkasa Anditya Yudha, 2017, Rancang Bangun Catu Daya (BACK UP) pada Sepeda Motor Menggunakan Peltier, Universitas Semarang. 2.2 Kajian pustaka 1. Perkasa. 2017. Rancang Bangun Catu Daya(BACK UP)pada Sepeda Motor Menggunakan Peltier. Universitas Semarang. Laporan penelitian ini bertujuan membuat pembangkit daya menggunakan generator thermoelektrik dengan sumber energi panas knalpot motor. Peltier yang digunakan tipe TEC-12706 sebanyak 4 buah yang dirangkai secara seri-

Upload: others

Post on 01-Oct-2021

3 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: BAB II Dasar Teori 2.1 Tinjauan pustaka - Repository USM

7

BAB II

Dasar Teori

2.1 Tinjauan pustaka

Penelitian yang akan dilakukan berfokus pada memanfaatkan energi

panas rice cooker menjadi energi listrik dengan menggunakan generator

thermoelektrik dan dipasang diplat heater rice cooker. Peltier yang dipakai

adalah TEG-SP1848 27145, karena arus yang dihasilkan lebih tinggi

dibandingkan dengan peltier TEC-12706. Penelitian rancang bangun generator

thermoelektrik menggunakan waterblock untuk proses pendinginan dicooling

plate. Air yang ada di waterblock disirkulasi dengan menggunakan pompa air

submersible dengan tegangan 3-5vdc. Tegangan pompa diperoleh menggunakan

baterai tipe 18650 yang menghasilkan tegangan 3,7vdc. Setelah peltier

menghasilkan daya selanjutnya akan menyalakan lampu bohlam LED 3watt

dengan rangkaian joule thief. Penelitian ini mengacu pada tugas akhir Perkasa

Anditya Yudha, 2017, Rancang Bangun Catu Daya (BACK UP) pada Sepeda

Motor Menggunakan Peltier, Universitas Semarang.

2.2 Kajian pustaka

1. Perkasa. 2017. Rancang Bangun Catu Daya(BACK UP)pada Sepeda

Motor Menggunakan Peltier. Universitas Semarang. Laporan penelitian ini

bertujuan membuat pembangkit daya menggunakan generator

thermoelektrik dengan sumber energi panas knalpot motor. Peltier yang

digunakan tipe TEC-12706 sebanyak 4 buah yang dirangkai secara seri-

Page 2: BAB II Dasar Teori 2.1 Tinjauan pustaka - Repository USM

8

paralel pada posisi motor keadaan berjalan 50-60km/jam didapat tegangan

output sebesar 3-4VDC dan arus 1,6A sehingga dapat untuk mengisi daya

pada powerbank. Panas pada knalpot sepeda motor yang diberikan

berpengaruh besar pada hasil tegangan dan arus yang dihasilkan.

2. Fikri. 2016. Efektifitas Modul Peltier TEC-12706 Sebagai Generator

dengan Memanfaatkan Energi Panas dari Modul Peltier TEC-12706.

Universitas Muhammadiyah Surakarta.

Laporan penelitian ini bertujuan membuat sebuah generator thermoelektrik

dengan memanfaatkan energi panas yang dihasilkan dari modul peltier

TEC-12706. Peltier disusun menjadi kubus yang diberikan input tegangan

12VDC dan ditempelkan di peltier lain yang akan menghasilkan tegangan.

Rangkaian kombinasi kubus peltier 2 : 4 (2 sebagai penghasil panas dan 4

sebagai generator) dengan memberikan tegangan 12 V dan arus 2,9 A

hanya menghasilkan tegangan 0,45 V dan arus 0,0007 A. Rangkaian

kombinasi kubus peltier 4 : 2 (4 sebagai penghasil panas dan 2 sebagai

generator) dengan memberikan tegangan 12 V dan arus 5,5 A hanya

menghasilkan tegangan 0,55 V dan arus 0,00093 A.

3. Mujadin. 2017. Joule Thief Sebagai Boost Converter Daya LED

Menggunakan Sel Volta Berbasis Air Laut. Jurnal.

Laporan penelitian ini bertujuan membuat rangkaian joule thief dapat

memberikan penguatan arus dan tegangan dari cell volta air laut pada

tegangan jepit minimum 0.8VDC untuk memasok rangkaian seri-parallel

60 buah beban LED dengan memanfaatkan arus transien toroidal melalui

cut-breaking saklar mosfet. Coil(kumparan) yang diletakan pada bahan

Page 3: BAB II Dasar Teori 2.1 Tinjauan pustaka - Repository USM

9

ferit toroidal(tertutup) memberikan tegangan dan arus lebih tinggi

dibandingkan dengan ferit batangrod(terbuka). Kinerja rangkaian joule

thief dapat ditingkatkan pada daya yang lebih besar, dengan cara

memperbesar ukuran diameter toroid dengan saklar mosfet. Jumlah lilitan

primer dan sekunder harus proposonal. Dengan perbandingan lilitan

primer : sekunder = 3:5 akan memiliki power transfer maksimum optimal

untuk menyalakan LED lebih terang.

2.3 Kesetaraan kalor listrik

Energi merupakan besaran yang kekal artinya energi tidak dapat

diciptakan dan dimusnahkan tetapi dapat diubah dari suatu bentuk satu ke bentuk

yang lain namun tidak merubah jumlah atau besar energi secara keseluruhan.

Kalor adalah energi yang timbul saat terjadinya perubahan suhu benda dan

menjalar dari bagian yang panas ke bagian yang dingin. Energi listrik adalah

energi yang ditimbulkan oleh benda yang bermuatan listrik (Kunlestiowati,

2018).

Tara kalor listrik adalah perbandingan antara energi listrik yang akan

diberikan panas terhadap panas yang dihasilkan. Teori yang melandasi kalor

listrik adalah hukum joule dan hukum asas black. Kesetaraan kalor listrik yang

diperoleh mengubah tenaga listrik menjadi tenaga panas dalam suatu kawat

tahanan yang tercelup dalam air yang berbeda didalam kalorimeter, tenaga listrik

yang hilang dalam tahanan besarnya :

W = V. I. t …………………………………………………………………(2.1)

Page 4: BAB II Dasar Teori 2.1 Tinjauan pustaka - Repository USM

10

Keterangan:

W= energi listrik (joule)

V = tegangan listrik (volt)

I= arus listrik (ampere)

t= lama aliran listrik (sekon)

Besarnya kalor yang diserap atau dilepas oleh suatu benda

berbanding lurus dengan massa benda, kalor jenis benda, perubahan suhu. Jadi

besarnya kalor dapat dirumuskan:

Q = m. c. ∆t…………………………………………………………………..(2.2)

Keterangan:

Q = energi kalor (kal)

m = massa (kg)

c = kalor jenis (kal/kgºC)

∆t = perubahan suhu (ºC)

Energi kalor (Q) dinyatakan dalam satuan kalori sedangkan energi listrik

(W) dalam satuan joule. Perbandingan W dan Q dapat menjadi nilainya sama

jika, nilai W yang masih dalam joule harus di ubah kedalam kalori dimana nilai

energi : 1kal= 4.186 Joule. Dalam satuan SI, kalor adalah joule. Satuan kalor

yang lain adalah kalori. Kesetaraan joule dan kalori adalah sebagai berikut:

1 joule = 0,24 kalori

1 kalori = 4,186 joule

Page 5: BAB II Dasar Teori 2.1 Tinjauan pustaka - Repository USM

11

2.4 Generator thermoelektrik (peltier)

Generator thermoelektrik merupakan pembangkit listrik terbarukan yang

memanfaatkan perbedaan suhu antara kedua sisi dari elemen thermoelektrik

untuk dijadikan energi listrik. Semakin besar beda suhu antara kedua sisi, maka

semakin besar energi yang dihasilkan oleh elemen tersebut (Anwar, 2016).

Generator Thermoelektrik / Peltier adalah komponen elektronika yang

menggunakan efek seeback untuk membuat aliran panas (heat flux) pada

sambungan (junction) antara dua jenis material yang berbeda. Metode efek

seeback yaitu “jika dua buah logam yang berbeda disambungkan salah satu

ujungnya kemudian diberi suhu yang berbeda pada sambungan, maka akan

terjadi perbedaan tegangan pada ujung yang satu dengan ujung yang lain”

(Muhaimin, 1993).

Komponen ini bekerja sebagai pompa panas aktif dalam bentuk padat

yang memindahkan panas dari satu sisi ke sisi permukaan lainnya yang

berseberangan, dengan konsumsi energi elektris tergantung pada arah aliran arus

listrik. Teknologi thermoelektrik bekerja dengan mengonversi energi panas

menjadi listrik secara langsung (generator thermoelektrik), atau sebaliknya, dari

listrik menghasilkan dingin (pendingin thermoelektrik). Material thermoelektrik

cukup diletakkan sedemikian rupa dalam rangkaian yang menghubungkan

sumber panas dan dingin. Rangkaian generator thermoelektrik akan

menghasilkan sejumlah listrik sesuai dengan jenis bahan yang dipakai. Peltier

yang dipakai adalah tipe TEG-SP1848 27145.

Pada dasarnya generator thermoelektrik terdiri dari tiga komponen dasar

yaitu (Vasquez,dkk,2002 dalam Sugiyanto,dkk, 2015):

Page 6: BAB II Dasar Teori 2.1 Tinjauan pustaka - Repository USM

12

a. Struktur penompang yaitu tempat dimana modul thermoelektrik

diletakkan, sebagian peneliti meletakkan di dalam aliran gas buang dan

beberapa dengan hanya memanfaatkan panas dingin saluran gas buang

untuk menghindari adanya back pressure aliran gas buang.

b. Modul thermoelektrik, yang tergantung pada jangkauan suhu material

thermoelektrik yang dapat digunakan berupa bahan silicon ghermanium,

lead telluride, dan bismuth telluride.

c. Sistem disipasi panas yang mengatur transmisi panas melalui modul

thermoelektrik.

Gambar 2.1 Peltier TEG-SP1848 27145

(https://www.lelong.com.my/thermoelectric-power-generation-teg-sp1848-

27145-40-40mm-enliven-178135153-2018-06-Sale-P.htm)

2.4.1 Prinsip kerja thermoelektrik

Struktur generator thermoelektrik yang terdiri dari suatu susunan tipe-n

(material dengan kelebihan electron) dan tipe-p ( material dengan kekurangan

electron). Panas masuk pada satu sisi dan dibuang dari sisi yang lainnya,

menghasilkan suatu tegangan yang melewati sambungan thermoelektrik.

Page 7: BAB II Dasar Teori 2.1 Tinjauan pustaka - Repository USM

13

Besarnya tegangan yang dihasilkan sebanding dengan gradient temperatur.

Gambar 2.2 Struktur pembangkit daya thermoelektrik (Putra, 2009)

Pembangkit daya dari generator thermoelektrik hasilnya akan berbeda-

beda bergantung pada ukuran, konstruksi, dan perbedaan suhu. Perbedaan

temperatur yang semakin besar antara sisi panas dengan sisi dingin, modul akan

menghasilkan tegangan dan arus yang lebih besar.

2.5 Rangkaian Joule thief

Rangkaian Joule thief adalah rangkaian peningkat tegangan (voltage

booster) yang mampu berosilasi sendiri dengan komponen yang kecil dan mudah

dibuat biasanya digunakan untuk menggerakkan beban yang ringan. Joule thief

dapat menggunakan hampir seluruh energi dalam sebuah baterai sel-tunggal,

bahkan yang memiliki tegangan jauh di bawah tegangan nominal sebuah baterai

(Gunawan, 2017). Joule Thief adalah salah satu rangkaian listrik untuk konservasi

energi dengan menggunakan teknis medan elektromagnetik arus transien pada

sebuah coil. Sirkuit ini dioperasikan menggunakan sebuah mosfet sebagai saklar

untuk meregenerasi tegangan dan arus listrik (Mujadin, 2017). Semakin banyak

lilitan sekunder yang ada di trafo maka, semakin tinggi tegangan yang akan

Page 8: BAB II Dasar Teori 2.1 Tinjauan pustaka - Repository USM

14

dihasilkan. Transistor berfungsi sebagai driver ON dan OFF (switching). Resistor

berfungsi mengatur arus yang masuk ke kaki basis agar tidak melebihi Arus Basis

Maksimal.

Fungsi dari rangkaian ini yaitu dapat melipatgandakan tegangan dengan

input tegangan kecil tetapi output menjadi lebih besar sehingga dapat menyalakan

lampu LED tegangan 220v/3watt. Komponen yang ada didalam rangkaian joule

thief adalah transformator step up, dioda, resistor, kapasitor, dan transistor.

Gambar 2.3 Rangkaian joule thief

2.5.1 Trafo step up

Transformator step up adalah transformator yang memiliki lilitan sekunder

lebih banyak daripada lilitan primer, sehingga berfungsi sebagai peningkat

tegangan. Transformator atau trafo adalah alat yang memindahkan tenaga listrik

antar dua rangkaian listrik atau lebih melalui induksi elektromagnetik (Santoso,

dkk, 2016).

Page 9: BAB II Dasar Teori 2.1 Tinjauan pustaka - Repository USM

15

Transformator bekerja berdasarkan prinsip induksi elektromagnetik.

Tegangan masukan bolak-balik yang membentangi primer menimbulkan fluks

magnet yang idealnya semua bersambung dengan lilitan sekunder. Fluks bolak-

balik ini menginduksikan GGL dalam lilitan sekunder. Jika efisiensi sempurna,

semua daya pada lilitan primer akan dilimpahkan ke lilitan sekunder.

Gambar 2.4 Trafo step up

(https://slideplayer.info/slide/3251440)

Gambar 2.5 Simbol trafo step up

Hubungan antara tegangan primer, jumlah lilitan primer, tegangan

sekunder dan jumlah lilitan sekunder, dapat dinyatakan dalam persamaan :

Rumus persamaan trasformator:

= = ……………………………………….……………..……..(2.3)

Efisiensi transformator dapat diketahui dengan rumus :

ɳ = x 100%...................................................................................(2.4)

Page 10: BAB II Dasar Teori 2.1 Tinjauan pustaka - Repository USM

16

Dimana :

Ip = kuat arus kumparan primer (A)

Is = kuat arus kumparan sekunder (A)

Vp = tegangan kumparan primer (V)

Vs= tegangan kumparan sekunder (V)

Np= jumlah lilitan kumparan primer

Ns= jumlah lilitan kumparan sekunder

ƞ = efisiensi transformator (%)

2.5.1.1 Karakteristik trafo step-up

Trafo step up memiliki beberapa karakteristik sebagai berikut:

a) Jumlah lilitan kumparan primer selalu lebih kecil dari jumlah lilitan

kumparan sekunder(Np<Ns).

b) Tegangan primer selalu lebih kecil dari tegangan sekunder(Vp < Vs).

c) Kuat arus primer selalu lebih besar dari kuat arus sekunder(Ip> Is).

Transformator memiliki dua prinsip yaitu pada kumparan primer

terjadi hukum Oersted dan pada kumparan sekunder terjadi hukum Faraday,

yang mana bunyi dari kedua hukum adalah sebagai berikut :

• Hukum Faraday berbunyi bahwa medan magnet statis yang

bergerak menurut fungsi waktu akan menghasilkan tegangan induksi

yang kemudian menghasilkan arus listrik induksi.

Page 11: BAB II Dasar Teori 2.1 Tinjauan pustaka - Repository USM

17

• Hukum Oersted menyatakan bahwa arus listrik yang mengalir pada

kawat penghantar maka disekitar kawat penghantar tersebut terjadi medan

magnet.

2.5.2 Kapasitor

Kapasitor merupakan alat penyimpan muatan listrik yang dibentuk dari

dua permukaan (piringan) yang berhubungan, tetapi dipisahkan oleh suatu

penyekat. Bila electron berpisah dari suatu plat ke plat yang lain, akan terdapat

muatan diantara mereka pada medium penyekat. Muatan ini disebabkan oleh

muatan positif pada plat yang kehilangan electron dan muatan negatif pada plat

yang memperoleh electron (Piliyanti, 2008).

Kapasitor juga dapat berfungsi sebagai penyaring frekuensi. Kapasitor

memiliki berbagai macam ukuran dan bentuk tergantung dari kapasitas, tegangan

kerja dan faktor lainnya yang berpengaruh. Kapasitor sering disebut juga dengan

kondensator. Fungsi kapasitor untuk menyimpan muatan listrik disebut dengan

kapasitansi atau kapasitas. Kapasitor memiliki simbol C (Capasitor) sedangkan

fungsi kapasitor dalam menyimpan muatan listrik disimbolkan oleh F (Farad).

Disimbolkan dengan Farad karena yang menemukan kapasitor adalah Michael

Faraday, kemudian Michael Faraday membuat postulat bahwa sebuah kapasitor

akan memiliki kapasitansi 1 farad jika tegangan 1 volt dapat memuat electron

sebanyak 1 coulombs.

Q = C . V……………………………………………………………………..(2.5)

Page 12: BAB II Dasar Teori 2.1 Tinjauan pustaka - Repository USM

18

Keterangan :

C = Kapasitansi (farad)

Q = Muatan (coloumb)

V = Tegangan (volt)

Rangkaian elektronik untuk kapasitor yang ada di pasaran memiliki

satuan : µF, nF, pF

1 Farad = 1.000.000 µF( mikro Farad)

1 µF = 1.000.000 pF (piko Farad)

1 µF = 1.000 nF (nano Farad)

1 nF = 1.000 pF (piko Farad)

Struktur sebuah kapasitor terbuat dari 2 buah plat metal yang dipisahkan

oleh suatu bahan dielektrik. Bahan-bahan dielektrik yang umum dikenal misalnya

udara vakum, keramik, gelas dan lain-lain. Jika kedua ujung plat metal diberi

tegangan listrik, maka muatan-muatan positif akan mengumpul pada salah satu

kaki (elektroda) metalnya dan pada saat yang sama muatan muatan negatif

terkumpul pada ujung metal yang satu lagi. Muatan positif tidak dapat mengalir

menuju ujung kutub negative dan sebaliknya muatan negatif tidak bisa menuju ke

ujung kutub positif, karena terpisah oleh bahan dielektrik yang non-konduktif.

Muatan elektrik ini tersimpan selama tidak ada konduksi pada ujung-ujung

kakinya.

Page 13: BAB II Dasar Teori 2.1 Tinjauan pustaka - Repository USM

19

Konversi satuan penting diketahui untuk memudahkan membaca besaran

sebuah kapasitor. Misalnya 0.047µF dapat juga dibaca sebagai 47nF, atau contoh

lain 0.1nF sama dengan 100pF. Kondensator memiliki dua kaki dan dua kutub

yaitu positif dan negatif serta memiliki cairan elektrolit dan biasanya

berbentuk tabung.

Gambar 2.6 Simbol kapasitor elco

2.5.3 Dioda

Dioda adalah komponen aktif semikonduktor yang terdiri dari

persambungan (junction) P-N. Sifat dioda yaitu dapat menghantarkan arus

pada tegangan maju dan menghambat arus pada tegangan balik. Dioda berasal

dari pendekatan kata dua elektroda yaitu anoda dan katoda. Dioda

semikonduktor hanya melewatkan arus searah saja (forward), sehingga

banyak digunakan sebagai komponen penyearah arus. Secara sederhana

sebuah dioda bisa kita asumsikan sebuah katup, dimana katup tersebut akan

terbuka manakala air yang mengalir dari belakang katup menuju kedepan,

sedangkan katup akan menutup oleh dorongan aliran air dari depan katup

(Sembiring, 2016).

Bias dioda adalah cara pemberian tegangan luar ke terminal dioda.

Apabila Anoda diberi tegangan positif dan katoda diberi tegangan negatif

maka bias tersebut dikatakan bias maju (forward bias). Sebaliknya apabila

Page 14: BAB II Dasar Teori 2.1 Tinjauan pustaka - Repository USM

20

Anoda diberi tegangan negatif dan katoda diberi tegangan positif, arus mengalir

jauh lebih kecil dari kondisi bias maju. Bias ini dinamakan bias mundur (reverse

bias).

Gambar 2.7 Simbol dioda

2.5.3.1 Karakteristik dioda

Dioda mempunyai batas maksimum tegangan yang dapat dilewatkan pada

dioda dengan arah balik, jika tegangan balik yang melewati dioda melebihi batas

maksimumnya maka dioda akan mencapai titik breakdown.

Gambar 2.8 Karakteristik dioda

(http://komponenelektronika.biz/karakteristik-dioda.html)

Page 15: BAB II Dasar Teori 2.1 Tinjauan pustaka - Repository USM

21

Gambar 2.8 dapat diketahui bahwa: tegangan mula (sama dengan

tegangan antara anoda dan katoda) yang kecil-kecil saja sudah akan

membangkitkan arus. Tegangan di bawah 0,6V, arus naik dengan lambat

sekali. Mulai dari 0,6V arus naik dengan cepat, dioda menghantar tegangan

0,6V itu dinamakan tegangan ambang. Dioda Silikon tegangan ambangnya

sebesar 0,6 - 0,7V, sedangkan pada dioda Germanium tegangan ambangnya

sebesar 0,2 – 0,3V.

2.5.4 Resistor

Resistor atau tahanan adalah komponen elektronika yang berfungsi untuk

mengatur kuat arus yang mengalir. Lambang untuk Resistor dengan huruf R,

nilainya dinyatakan dengan cincin-cincin berwarna dalam OHM (Ω). Pada teknik

listrik dan elektronika terdapat dua macam resistor yang sering digunakan yaitu

resistor tetap dan resistor variabel (Jaelani, 2016).

Fungsi resistor yang sesuai namanya bersifat resistif termasuk salah satu

komponen elektronika dalam kategori komponen pasif.

Gambar 2.9 Resistor

(http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/Electronic/rescarb.html)

Page 16: BAB II Dasar Teori 2.1 Tinjauan pustaka - Repository USM

22

Gambar 2.10 Simbol Resistor

Tabel 2.1 Kode warna resistor

Warna Ukuran Faktor pengali Toleransi(%)

Hitam 0 1

Coklat 1 101 ±1

Merah 2 102 ±2

Jingga 3 103

Kuning 4 104

Hijau 5 105

Biru 6 106

Ungu 7 107

Abu-abu 8 108

Putih 9 109

Emas - 0,1 ±5

Perak - 0,01 ±10

Polos - ±20

2.5.4.1 Karakteristik resistor

Resistor memiliki beberapa karakteristik sebagai berikut:

1. Karakteristik berbagai macam resistor dipengaruhi oleh bahan

yang digunakan.

2. Resistansi resistor komposisi tidak stabil disebabkan pengaruh

suhu, jika suhu naik maka resistansi turun.

Page 17: BAB II Dasar Teori 2.1 Tinjauan pustaka - Repository USM

23

3. Rangkaian yang memerlukan ketepatan tinggi sebaiknya

menghindari pemakaian resistor dengan toleransi 10 %.

2.5.4.2 Jenis resistor

Jenis-jenis Resistor diantaranya adalah :

1. Resistor yang Nilainya Tetap.

2. Resistor yang Nilainya dapat diatur, Resistor Jenis ini sering

disebut juga dengan Variable Resistor ataupun Potensiometer.

2.5.5 Transistor NPN

Transistor adalah komponen elektronika yang mempunyai tiga buah

terminal. Terminal itu disebut emitor, basis, dan kolektor. Transistor seakan-akan

dibentuk dari penggabungan dua buah dioda. Dioda satu dengan yang lain saling

digabungkan dengan cara menyambungkan salah satu sisi dioda yang senama.

Dengan cara penggabungan seperti dapat diperoleh dua buah dioda sehingga

menghasilkan transistor NPN (Mirza, 2011).

Transistor NPN terbentuk dari semikonduktor Negatif-Positif-Negatif.

Transistor NPN bekerja atau mengalirkan arus negatif dengan positif sebagai

biasnya. Transistor NPN mengalirkan arus negatif dari emitor menuju ke

kolektor. Input transistor npn berada di kaki emitor dan kaki kolektor berperan

sebagai output apabila transistor tersebut diberikam arus positif pada basisnya.

Page 18: BAB II Dasar Teori 2.1 Tinjauan pustaka - Repository USM

24

Gambar 2.11 Simbol transistor npn

2.5.5.1 Karakteristik Transistor

Transistor memiliki beberapa karakteristik sebagai berikut :

1. Transistor yang mempunya fisik lebih besar biasanya mampu

bekerja pada daya yang lebih besar.

2. Transistor yang mempunya fisik lebih besar biasanya mampu

bekerja pada daya yang lebih besar.

3. Panas yang berlebih pada transistor dapat berakibat kerusakan

transistor.

2.6 Baterai

Baterai adalah perangkat yang mengandung sel listrik yang dapat

menyimpan energi yang dapat dikonversi menjadi daya. Baterai menghasilkan

listrik melalui proses kimia. Baterai adalah sebuah sel listrik dimana

didalamnya berlangsung proses elektrokimia yang reversible (dapat

berkebalikan ) dengan efisiensinya yang tinggi. Elektrokimia reversibel adalah

proses pengubahan kimia menjadi tenaga listrik ( proses pengosongan ) dan

sebaliknya dari tenaga listrik menjadi tenaga kimia ( proses pengisian ) dengan

cara proses regenerasi dari elektroda-elektroda yang dipakai yaitu dengan

melewatkan arus listrik dalam arah polaritas yang berlawanan didalam sel.

Baterai terdiri dari dua jenis yaitu baterai primer dan baterai sekunder. Baterai

Page 19: BAB II Dasar Teori 2.1 Tinjauan pustaka - Repository USM

25

primer merupakan baterai yang hanya dapat dipergunakan sekali pemakaian saja

dan tidak dapat diisi ulang. Hal ini terjadi karena reaksi kimia material aktifnya

tidak dapat dikembalikan. Kebalikan dari baterai primer baterai sekunder dapat

diisi ulang karena material aktifnya didalam dapat diputar kembali. Kelebihan

dari pada baterai sekunder adalah harganya lebih efisien untuk penggunaan

jangka waktu yang panjang (Siburian, 2015).

Kapasitas baterai merupakan kemampuan baterai menyimpan daya listrik

yang dapat disimpan dan dikeluarkan oleh baterai. Besarnya kapasitas tergantung

dari banyaknya bahan aktif pada plat positif maupun plat negatif yang bereaksi,

dipengaruhi oleh jumlah plat tiap-tiap sel, ukuran, dan tebal plat, kualitas

elektrolit serta umur baterai. Kapasitas baterai dapat dinyatakan dengan

persamaan

Ah = I x t .........................................................................................................(2.6)

Dimana :

Ah = Kapasitas baterai (Ah)

I = Kuat arus (A)

t = Waktu ( detik)

Sedangkan untuk daya yang dikeluarkan oleh sebuah baterai dapat

diperlihatkan dengan menggunakan persamaan

P= V.I……………………………………..…………….......………….…...…(2.7)

Dimana:

P = Daya (watt)

V = Tegangan baterai (Volt)

I = Ampere baterai (Ah)

Page 20: BAB II Dasar Teori 2.1 Tinjauan pustaka - Repository USM

26

Gambar 2.12 Baterai

(https://tokokomputer007.com/casing-power-bank-power-bank-dengan-2-slot-

baterai-1860/)

2.7 Waterblock

Waterblock adalah alat penukar kalor dimana pendingin yang digunakan

adalah dengan menggunakan media air. Solusi menggunakan waterblock yaitu

efisiensi lebih bagus dengan menggunakan air. Kemampuan dan kestabilan sistem

akan lebih baik bila sistem dijalankan (Mukti,2014).

Waterblock terbuat dari aluminium yang dicetak dan terdapat rongga

didalamnya untuk sirkulasi air. Menggunakan bahan alumunium karena cepat

merambatkan panas dan membuang panas. Waterblock memiliki 2 lubang yaitu 1

input dan 1 output. Pendinginan menggunaan waterblock lebih efisien karena ada

air yang mengalir untuk mengambil panas dari thermoelektrik. Volume air

ditempat penampungan mempengaruhi proses pendinginan.

Page 21: BAB II Dasar Teori 2.1 Tinjauan pustaka - Repository USM

27

Gambar 2.13 waterblock

(https://www.ebay.es/itm/162x41x12mm-Water-Cooling-Heatsink-Block-

Waterblock-Liquid-Cooler-For-CPU-GPU-QT-/162805730517)

2.8 Pompa air submersible

Pompa submersible atau pompa benam adalah pompa yang dioperasikan

di dalam air dan akan mengalami kerusakan jika dioperasikan dalam keadaan

tidak terdapat air terus-menerus. Pompa submersible termasuk pompa tipe

sentrifugal, dimana energi kinetis (kecepatan) cairan diubah menjadi energi

potensial (dinamis) melalui suatu impeler yang berputar dalam casing (Sofyar,

2017).

Jenis pompa ini mempunyai tinggi minimal air yang dapat dipompa dan

harus dipenuhi ketika bekerja agar life time pompa tersebut lama. Prinsip kerja

pompa jenis ini berbeda dengan jenis Jet Pump. Jika pompa jet pump bekerja

dengan cara menyedot air sedangkan jenis pompa submersible bekerja dengan

mendorong air ke permukaan.

Berikut kelebihan dari jenis pompa submersible :

1. Biaya perwatan yang rendah.

Page 22: BAB II Dasar Teori 2.1 Tinjauan pustaka - Repository USM

28

2. Tidak bising, karena berada didalam air.

3. Pompa memiliki pendingin alami, karena posisinya terendam

dalam air

4. Sistem pompa tidak menggunakan shaft penggerak yang panjang

dan bearing, jadi problem yang biasa terjadi pada pompa

permukaan ( Jet Pump ) seperti keausan bearing dan shaft tidak

terjadi.

Gambar 2.14 Pompa air submersible

(https://indonesian.alibaba.com/product-detail/micro-water-pump-dc-3v-5v-

submersible-pump-for-pc-pump-water-circulation-60457533215.html)

2.9 Rice cooker

Rice cooker merupakan peralatan elektronik rumah tangga yang memiliki

dua fungsi yaitu memasak (cooking) dan memanaskan (warming). Pada saat

memasak dan memanaskan arus lisrik akan mengalir ke elemen pemanasnya

masing-masing (hidayati, 2017).

Page 23: BAB II Dasar Teori 2.1 Tinjauan pustaka - Repository USM

29

Cara kerja rice cooker dalam mendeteksi kematangan nasi adalah dengan

menggunakan sifat air yang mempunyai titik didih 100˚C. Karena selama di

dalam panci penanak masih ada kandungan air, maka suhunya tidak akan melebihi

100˚C. Sebaliknya jika air telah habis menandakan nasi telah matang sekaligus

akan memicu aktifnya sensor yang akan mengubah posisi ke penghangat nasi. Hal

ini terjadi saat suhu di dalam rice cooker melewati suhu 100˚C yang berarti

melewati titik didih air. Panas dihasilkan dari sebuah elemen yang mengubah

energi listrik menjadi energi panas.

Gambar 2.15 Bottom panel rice cooker

(https://dokumen.tips/documents/cara-kerja-dan-fungsi-komponen-rice-

cooker.html)