Rancang Bangun Sistem Suplai Udara Panas Berbasis Pemanas Resistif dengan Pengendalian Suhu Otomatis

Pratama, Rizqy Bintank (2026) Rancang Bangun Sistem Suplai Udara Panas Berbasis Pemanas Resistif dengan Pengendalian Suhu Otomatis. Other thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 5001221119-Undergaduate_thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only Download (2MB) | Request a copy

Abstract

Sistem pemanas udara konvensional yang banyak digunakan masyarakat, khususnya di wilayah bersuhu rendah, umumnya belum dilengkapi pengendalian temperatur yang presisi sehingga temperatur udara yang dihasilkan sulit dipertahankan sesuai kebutuhan. Penelitian ini bertujuan untuk merancang dan merealisasikan sistem suplai udara panas berbasis pemanas resistif dengan pengendalian suhu otomatis, serta mengevaluasi kinerja pengendalian dan konsumsi daya pada berbagai kondisi operasi. Sistem dirancang menggunakan elemen pemanas resistif berdaya 1000 W, kipas DC sebagai penggerak aliran udara konveksi paksa, sensor RTD PT100 sebagai umpan balik temperatur, serta mikrokontroler Arduino Uno R3 yang menjalankan algoritma kendali Proportional-Integral-Derivative (PID) untuk mengatur daya pemanas melalui modul AC dimmer. Pengujian dilakukan pada empat variasi setpoint (40°C, 50°C, 60°C, dan 70°C) serta tiga variasi kecepatan kipas pada setpoint 50°C, dengan durasi masing-masing 30 menit. Hasil pengujian menunjukkan bahwa pengendali PID dengan parameter Kp = 26,9, Ki = 0,87, dan Kd = 208 mampu mencapai dan mempertahankan seluruh setpoint dengan overshoot pada rentang 0,48°C hingga 0,83°C dan steady-state eror kurang dari 0,11%. Variasi kecepatan kipas tidak menurunkan kualitas pengendalian, namun meningkatkan kebutuhan daya pemanasan (heater power) dari 47,83% menjadi 55,51%. Selain itu, peningkatan setpoint dari 40°C ke 70°C meningkatkan konsumsi daya rata-rata sistem secara signifikan, misalnya pada kipas 1 meningkat dari 314 W menjadi 651 W, yang menunjukkan bahwa kebutuhan energi meningkat jauh lebih cepat dibandingkan peningkatan performa termal. Hasil penelitian menunjukkan bahwa sistem yang dirancang mampu menghasilkan temperatur udara yang stabil dan terkontrol, serta memberikan dasar pemilihan kondisi operasi yang efisien berdasarkan analisis konsumsi daya dan respons pengendalian.
======================================================================================================================================
Conventional air heating systems commonly used in low-temperature regions generally lack precise temperature control, making it difficult to maintain the desired output temperature. This study aims to design and realize a hot air supply system based on a resistive heater with automatic temperature control, and to evaluate the control performance and power consumption under various operating conditions. The system employs a 1000 W resistive heating element, a DC fan for forced-convection airflow, an RTD PT100 sensor for temperature feedback, and an Arduino Uno R3 microcontroller running a Proportional-Integral-Derivative (PID) control algorithm to regulate heater power through an AC dimmer module. Tests were conducted at four setpoints (40°C, 50°C, 60°C, and 70°C) and three fan speeds at a 50°C setpoint, each for 30 minutes. The results show that the PID controller, tuned to Kp = 26.9, Ki = 0.87, and Kd = 208, successfully reached and maintained all setpoints with an overshoot range of 0.48°C to 0.83°C and a steady-state error below 0.11%. Varying the fan speed did not degrade control quality but increased the required heater power from 47.83% to 55.51%. Furthermore, increasing the setpoint from 40°C to 70°C significantly raised the average system power consumption, for example from 314 W to 651 W at Fan 1, indicating that energy demand rises much faster than thermal performance improvements. The findings demonstrate that the designed system produces stable and controlled air temperatures, providing a basis for selecting efficient operating conditions based on power consumption and control response analysis.

Item Type:	Thesis (Other)
Uncontrolled Keywords:	Pemanas Resistif, Kendali PID, Konsumsi Daya. Resistive Heater, PID Control, Power Consumption.
Subjects:	Q Science > QC Physics > QC100.5 Measuring instruments (General) Q Science > QC Physics > QC271 Temperature measurements Q Science > QC Physics > QC320 Heat transfer
Divisions:	Faculty of Science and Data Analytics (SCIENTICS) > Physics > 45201-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User:	Rizqy Bintank Pratama
Date Deposited:	01 Aug 2026 05:31
Last Modified:	01 Aug 2026 05:31
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/141361

Actions (login required)

View Item