“Rancang Bangun Sistem Pengaturan Kompresi dan Distribusi Refrigrant pada Multi-split Air Conditioner Dengan Fuzzy Logic “(Design Control System of Compression and Distribution Refrigrant on Multi-split Air Conditioner with Fuzzy Logic)

TE. 091399 TUGAS AKHIR – 4 SKSNama Mahasiswa : Mokhamad HidayatNomer pokok : 2204 100 101Bidang Studi : ElektronikaTugas diberikan : Semester Genap Th 2010/2011Dosen Pembimbing : 1. Dr. Ir. Djoko Purwanto, M.Eng.

: 2. Suwito, ST., MT.

Abstrak

Meningkatnya penggunaan Air Conditioner tipe split oleh masyarakat Indonesiauntuk instalasi rumah dan gedung menyebabkan tingkat konsumsi daya listrik yang besarakibat model instalasi yang mengharuskan satu indoor‐unit dengan satu outdoor unit tiapruangan pada perangkat tersebut, dan kecendrungan memasang perangkat lebih dari satuuntuk satu ruangan saja. Oleh karena itu perlu dikembangkan sistem kontrol AirConditioner yang mampu beroperasi pada beberapa perangkat indoor dengan satuperangkat outdoor, sekaligus mampu memperbaiki borosan daya akibat sistem AirConditioner konvesional yang mengalirkan refrigrant secara continue dengan tekanantetap, sehingga optimasi pendinginan hanya diperoleh dari pengaturan lama kerjakompressor sampai pada suhu target pada indor‐unit. Sistem kontrol yang dikembangkanadalah merubah pola distribusi refrigrant dengan metode on‐off valve dan memperbaikipengaturan tekanan reffrigrant menggunakan sistem Fuzzy Logic berdasarkan analisa COP(Coefficient of Performance) dan besar konsumsi daya persiklus agar diperoleh lamapendinginan pada siklus kondensasi refrigrant dan besar tekanan refrigrant (indor‐outdorunit). Sedangkan untuk bisa bekerja pada beberapa indoor unit digunakan electric valveuntuk pengaturan aliran refrigrant yang disesuaikan dengan kebutuhan tiap‐tiap indorunit. Dengan adanya sistem ini diharapkan diperoleh effesiensi daya yang lebih baik karenaadanya kemampuan Controller bekerja pada beberapa indor unit, dan kemampuanmenyesuaikan besar tekanan terhadap perubahan suhu eksternal outdor unit dankonsumsi daya per siklus.

Latar Belakang

Kelemahan mesin AC split konvensionalBekerja sepasang dan efektif untuk 1 ruanganMemakan daya besar untuk instalasi n RuangSemakin boros jika suhu eksternal outdor naik (karena P tetap) Hanya untuk satu jenis refrigrant Rentan terhadap perubahan volume gas dan perbandingan tekanan antara kondensor dan evaporatorTidak meperhatikan COP (Coeffesient of Performance) untuk lama penyalaan kompresorSistem optimasi bekerja berdasarkan kecepatan sirkulasi rerfrigrant sehingga terdapat borosan daya saat suhu outdoor dan suhu eksternal samaMaintanance yang buruk karena instrument kontrol yang tdk memadai (kebocoran gas, over pressure, perbedaan tekanan yang rendah)

Latar Belakang

Pengembangan yg sudah dilakukanController memanfaatkan inverter pada kerja kompresor untuk power saving Fuzzy logic Controller pada pengaturan on/off kecepatan kompressor(tekanan)Refrigrant alternatif (Freon hybrid, Hidro carbon )PIR movement detector untuk smart on/off

Latar BelakangPengembangan dalam Tugas Akhir1. Sistem Pengaturan tekanan dengan metode

on-off valve untuk memeperoleh beda tekanan kondensor dan evaporator

2. Modifikasi tipe split menjadi multi split dengan distrbusi aliran refrigrant secara bergantian dengan electric valve

3. Menggunakan controller FLC pada pengontrolan valve

Dasar kerja Air Conditioner

Mesin Air Conditioner bekerja dengan memanfaatkan sifat termodinamik gas berupa efek kenaikan suhu akibat pemampatan volume gas tersebut dan adanya penyerapan energi dan pelepasan energi pada saat proses penguapan dan pengembunan.

DQ = DU+ DWDQ = kalor yang diserap DU = perubanan energi dalamDW = usaha (kerja) luar yang dilakukan

PV = n R T

Terdapat 2 bagian utama pada mesin AC yaitu bagian evaporator (tekanan rendah) dan Kondensator (tekanan tinggi). Gas refrigrant yang mengalir dari evaporator dengan kecepatan besar ke kondensor oleh akan mengalami peningkatan tekanan (pemampatan) sehingga suhu meningkat. Adanya perbedaan suhu dengan luar sistem akan menyebabkan perpindahan panas keluar dengan kecepatan yang dipengaruhi sifat fisik gas refrigrant, luas penampang luar, medium perambatan, dan kecepatan dan suhu udara yang mengalir melalui evaporatorDan proses berlaku sebaliknya pada bagian kondensor

Perumusan Masalah

Memodifikasi mesin AC tipe split agar mampu bekerja dengan desain controllerPenyesuaian dengan karakteristik thermodinamik (gas freon) refrigrant untuk memperoleh performance baik pada desain mesinMengaplikasikan Fuzzy Logic pada pengaturan tekanan berdasarkan COP mesin Menentukan parameter input, membership fuzzy, rule fuzzydan kontrol output Menentukan sistem distribusi refrigrant pada multi-indor unit berdasarkan set point suhu yang berbeda-beda Mengintegrasikan sistem pada Microcontroller AVR

Tujuan

Perancangan sistem ini mempunyai tujuan antara lain ;

Memperbaiki borosan daya listrik dengan pengaturan tekanan menggunakan sistem Fuzzy Logic (effesiensi daya) .Diperoleh kontroller Air Conditioner yang mampu beroperasi dengan beberapa indoor unitDiperoleh data perbandingan performance controller tersebut dengan controller biasa

Manfaat

1. Dapat dihasilkan Mesin Air Conditioner yang lebih baik dari mesin konvensional2. Dapat menjadi solusi instalasi pendingin pada gedung yang memiliki ruang banyak . Sehingga instalasi menjadi lebih sederhana , hemat tempat, compatible dengan berbagai merk indoor unit, dan effesien3. Sebagai solusi memperbaiki AC tanpa mengganti unit yang lama

Perancangan Mesin

Desain mesin

Desain Mesin

Specifikasi mesin :Kompressor 1PK/1PH/220V/50HzJenis refigrant : R22(freon)1 unit outdoor dan 2 unit indoor

Perancangan Hardware

Modul Sistem

Modul Outdoor

Modul driver tegangan tinggi

Modul indoor-unit

Perancangan Software

Flowchart program Master 1. Ambil data ADC sebagai variable

TEin, TEout1, TEout2, Text, Pevap, Pkomp.

2. Menunggu permintaan aktif chanel indoor dari modul slave

3. Aktif semua valve untuk inisialisasi awal

4. Kompressor dinyalakan5. Proses Fuzzy logic untuk

menyalakan valve6. Blower dinyalakan7. Jika ada request Off chanel indoor

dari slave kompressor dan blower dimatikan. (indoor sampai pada set point suhu)

Fuzzy Logic Controller

Penjelasan Progam

Kerja utama dari fuzzy logic pada sistim ini adalah menjaga agar beda tekanan antara tekanan pada Kondensor dengan tekanan pada evaporator sesuai dengan beberapa kondisi :

Perubahan TExt akan meningkatakan perbedaan tekananJika terjadi beda tekanan yang berlebih maka gas akan di alihkan ke coil indoor lainJika terjadi beda tekanan jalur indoor lain saat jalur lain aktif valve akan aktif untuk menerima kelebihan gasSedang kan valve in akan aktif jika jalur indoor aktif dan Pevap pada saat jalur lain mendekati nol untuk menstabilkan kerja kompressor

Program Modul slave :Ambil data ADC sebagai variable TExt, Tcoil.Set ting suhu targetMenampilakan data suhu ruangan dan suhu coil pada & segmenJika suhu lebih kecil dari target kirim data aktif indoor unit ke master dan sebaliknyaJika suhu lebih kecil kirim aktifkan blower dan sebaliknya

Td = Set point Suhu

Data ADC TExt, Tcoil, Addres

START

Send to masterSet active

If Text > Td

Display 7 Seg

Send to masterSet disable

Y

T

STOP

Fan active Fan disable

Pengujian alat

Tampilan ADC sensor

Tabel tekanan kompresor terhadap arus

Grafik Kerja Mesin

Kesimpulan

Uji coba fuzzy logic pada Air Conditioner dapatdioptimalkan jika diperoleh perbedaan tekanan yang seimbang pada antara evaporator dengan kondensorPeningkatan suhu eksternal dapat direspon olehcontroller dengan naiknya perbedaan tekananBila dibandingkan dengan controller biasa sistem inilebih cepat merespon perubahan suhu. Sehingga output lebih dinginDapat bekerja dengan 2 indor unit secara bergantian

SARAN

Perlu diuji coba dan dianalisa untuk nilai membership yang lebih lebarPenggunaan compressor lebih besar akan menghasilkan optimasi yang lebih baikIntegrasi dengan Inverter dapat menghasilkan pengaturan lebih baik