Pengendalian suhu dan kelembaban udara dalam ruang kabin menjadi faktor penting untuk memastikan kenyamanan termal, khususnya pada sistem pendingin udara kendaraan. Penelitian ini mengembangkan sistem kendali otomatis berbasis mikrokontroler yang mampu mengatur suhu dan kelembaban ruang kabin secara simultan. Sistem ini terdiri atas lima komponen utama: input, pengendali (controller), aktuator, umpan balik (feedback), dan keluaran (output). Sistem suhu menggunakan pendekatan closed loop dengan sensor sebagai mekanisme umpan balik.
Struktur Sistem dan Komponen Utama
Gambar 1 menyajikan diagram blok sistem kendali suhu dan kelembaban. Komponen utama kendali suhu mencakup pemanas (heater), kipas kondensor, kipas evaporator, katup ekspansi, dan kompresor. Faktor luar seperti beban panas turut memengaruhi efektivitas sistem. Sementara itu, pengendalian kelembaban hanya menggunakan pemanas dan penyemprot air (water sprayer), dengan sensor kelembaban sebagai umpan balik.
Gambar 1. Diagram blok kontrol suhu.
Konfigurasi lengkap sistem ditunjukkan pada Gambar 2. Modul Kontrol Elektronik (ECM) terdiri atas mikrokontroler, relai, dan rangkaian elektronik yang diprogram sesuai kebutuhan. Sensor suhu dan kelembaban dipasang berdekatan dengan evaporator untuk memastikan akurasi data lingkungan. ECM menerima input dari sensor dan mengatur aktuator seperti heater, sprayer, kipas, serta kopling magnet kompresor. Ruang simulasi berukuran 1,5 × 1,5 × 3 meter digunakan sebagai tempat pengujian sistem.
Gambar 2. Psychometric Chart dari kinerja mesin AC.
Prinsip Kerja dan Algoritma Pengendalian
Sistem kendali dibagi menjadi dua subsistem: pengatur suhu dan pengatur kelembaban. Algoritma pengendali suhu memanfaatkan berbagai level pengaktifan komponen berdasarkan kisaran suhu ruang kabin. Misalnya, ketika suhu di bawah 16°C, heater akan aktif. Suhu ideal dalam kabin ditetapkan pada rentang 21–23°C. Sistem akan mengatur kecepatan kipas evaporator, kipas kondensor, dan bukaan katup ekspansi secara otomatis untuk mencapai kondisi tersebut
Untuk kelembaban, sistem akan mengaktifkan heater saat kelembaban melebihi 80% guna menghilangkan uap air berlebih (dehumidifikasi). Sebaliknya, jika kelembaban terlalu rendah (< 39%), sprayer akan diaktifkan untuk meningkatkan kelembaban hingga ke zona ideal, yaitu 40–60% .
Hasil Eksperimen dan Analisis
Data suhu dan kelembaban dikumpulkan menggunakan sensor digital dan dicatat pada berbagai kondisi. Suhu terendah tercatat 17°C dan tertinggi 31°C, sedangkan kelembaban berkisar antara 20% hingga 84%. Sistem otomatis berhasil mempertahankan suhu ruang kabin dalam rentang ideal (21–23°C) lebih cepat dibandingkan sistem manual (Gambar 3 dan 4). Begitu juga dengan kelembaban, sistem otomatis mampu mengatur nilai dalam kisaran 40–60% secara stabil .
Gambar 3. Suhu dan kecepatan udara pada posisi suhu tertinggi
Gambar 4. Suhu dan kecepatan udara pada posisi suhu terendah
Performa sistem kendali ini menunjukkan efisiensi dan responsivitas yang lebih baik dibandingkan pengaturan manual. Hal ini disebabkan oleh integrasi antara sensor, pengendali, dan aktuator yang bekerja secara adaptif terhadap perubahan lingkungan kabin.
Kesimpulan
Implementasi sistem kendali suhu dan kelembaban berbasis mikrokontroler pada ruang kabin menunjukkan hasil yang menjanjikan untuk aplikasi otomotif. Dengan algoritma yang responsif terhadap perubahan lingkungan, sistem ini mampu menjaga kenyamanan termal secara otomatis dan efisien. Hasil ini membuka peluang untuk pengembangan lebih lanjut, baik dalam skala prototipe kendaraan maupun penerapan di kendaraan sebenarnya.
Untuk lebih detailnya dapat dilihat IIUM Engineering Journal
