JURNAL SIMETRIK (Sipil.
Mesin.
Listri.
https://ejournal-polnam.
id/index.
php/JurnalSimetrik Online ISSN: 2581-2866 https://creativecommons.
org/licenses/by-nc/4.
Pengembangan Mikrokontroler ESP-32 Sebagai Alat Akusisi Data Untuk Monitoring Kinerja Sistem Refrigerasi Pada Laboratorium Teknik Refrigerasi dan Tata Udara Sunardi.
Muhammad Nuriyadi.
Jurusan Teknik Refrigerasi dan Tata Udara Politeknik Negeri Bandung sunardi@polban.
id, .
nuriyadi@polban.
ARTICLE HISTORY
Received:
January 13, 2025 Revised May 24, 2025 Accepted:
October 15, 2025 Online available:
November 24, 2025 Keywords:
Esp32.
Data Logger.
Measuring Instrument.
Data Acquisition ABSTRACT Training units in refrigeration laboratories still use manual Manual data collection is highly dependent on human observation, with timing and accuracy unstable and low overall accuracy.
For this reason, it is necessary to develop a data acquisition tool using an ESP-32 microcontroller as a data processor equipped with a DS18B20 temperature sensor.
SCT013 electric current sensor, and ZMPT101B voltage sensor.
The development of this tool produces a monitoring tool that can store measurement data in real time and accurately for learning From the analysis results, it was found that measuring air conditioning system parameters using Data Acquisition (DAQ ESP-.
produces dynamic measurements, more accurate and precise than manual The difference in parameters ranges from 4 to 10 percent.
*Correspondence:
Name: Muhammad Nuriyadi E-mail: nuriyadi@polban.
Kantor Editorial Politeknik Negeri Ambon Pusat Penelitian dan Pengabdian Masyarakat Jalan Ir.
Putuhena.
WailelaRumahtiga.
Ambon Maluku.
Indonesia
Kode Pos: 97234
PENDAHULUAN
Pengembangan alat monitoring kinerja trainer sistem refrigerasi dan tata udara memiliki beberapa kepentingan yang signifikan, diantaranya untuk mengurangi kesalahan yang diakibatkan dari pengamatan manusia.
Dengan memantau kinerja sistem secara terus-menerus, alat monitoring ini dapat membantu dalam mendeteksi potensi masalah sebelum menjadi serius.
Pemeliharaan preventif yang tepat waktu dapat mengurangi risiko kerusakan yang mahal Sunardi et.
DOI: https://doi.
org/10.
31959/js.
dan mengurangi waktu tidak produktif karena downtime sistem.
Beberapa penelitian telah mengembangkan dan memvalidasi unit pelatihan untuk pendingin dan (Abu-Mulaweh menciptakan peralatan eksperimental pengkondisian udara portabel yang dapat mendemonstrasikan berbagai proses pengkondisian udara dan dasar-dasar siklus pendinginan.
(Lucas 2.
merancang Alat Ekstraktor Freon Improvisasi sebagai Trainer Inovatif yang berisi bagian-bagian elektrik dan non elektrik serta berfungsi sebagai bahan pembelajaran pada mata Pengembangan Mikrokontroler ESP-32 JURNAL SIMETRIK (Sipil.
Mesin.
Listri.
https://ejournal-polnam.
id/index.
php/JurnalSimetrik Online ISSN: 2581-2866 https://creativecommons.
org/licenses/by-nc/4.
pelajaran refrigerasi dan tata udara.
Ningsih (Ningsih.
Darmawan et al.
dan Ermac (Eugenio A.
Ermac 2.
mengembangkan media pembelajaran AC Split R32 yang meliputi trainer dan job sheet, dan ternyata cocok digunakan pada mata kuliah teknik pendingin dan tata udara.
Studi-studi ini secara kolektif berkontribusi pada pengembangan training unit yang efektif di lapangan.
Selain itu beberapa penelitian juga telah mengeksplorasi sistem pemantauan dan kontrol real-time dalam pendingin dan pengkondisian udara.
Jota (Jota.
Batista et al.
dan Momeni (Momeni.
Jani et al.
menekankan pentingnya pemantauan berkelanjutan untuk manajemen energi dan evaluasi kinerja sistem.
Shinde (Shinde M.
dan Peng (Peng.
Su et al.
masing-masing fokus pada aplikasi spesifik, seperti pemantauan truk berpendingin dan kendali jarak jauh unit AC.
Jegan (Jegan.
Karthik et al.
merancang sistem pemantauan, pengoptimalan, dan penyesuaian efisiensi energi AC sentral secara real-time.
Menurut Zhou (Zhou.
Yan et 2.
pengaturan dinamis optimal real-time dari suhu dan kelembaban dalam ruangan mengurangi konsumsi energi sistem pendingin udara, menghasilkan tingkat penghematan daya tahunan sebesar 32,69% 66,76%.
Studi-studi ini secara kolektif menyoroti potensi sistem pemantauan real-time untuk meningkatkan efisiensi energi, kualitas produk, dan kinerja sistem pendingin dan pendingin udara.
Dalam rangka untuk mengurangi kesalahan yang diakibatkan pengamatan manusia maka dibuat atau didesain sebuah alat akuisisi data untuk monitoring sistem refrigerasi dan AC yang dapat merekam data parameter suhu dan lainnya sehingga memudahkan dalam melakukan analisis kinerja sistem refrigerasi dan AC kemudian membandingkan hasil pengukuran yang diperoleh dengan pengukuran secara manual.
TINJAUAN PUSTAKA
1 Mikrokontroler ESP32 Mikrokontroler adalah suatu chip yang didalamnya sudah terdapat CPU.
RAM.
ROM, memory, dan perangkat input output yang dikemas dalam sebuah Integrated Circuit (IC).
Fungsi mikrokontroler antara lain yaitu sebagai otak atau pengendali dari rangkaian elektronik untuk suatu tujuan ESP32 adalah mikrokontroler yang dikenalkan oleh Espressif System dan merupakan penerus dari mikrokontroler ESP8266.
Salah satu kelebihan yang dimiliki oleh ESP32 yaitu sudah terdapat Wifi dan Bluetooth didalamnya, sehingga akan sangat memudahkan membuat sistem IoT yang memerlukan koneksi wireless.
Gambar 1 Mikrokontroler ESP32 Gambar 1 menunjukan bentuk mikrokontroler ESP32 yang terdiri dari beberapa pin digital, tx rx, vin dan Mikrokontroler ESP32 dapat aplikasikan sebagai alat pendukung pada sistem refrigerasi, sebagai contoh Alat monitoring dan pencatat data, alat kontrol sistem refrigerasi.
2 Sensor DS18B20 Sensor temperatur DS18B20 adalah komponen elektronika yang berfungsi untuk mengubah besaran temperatur menjadi besaran listrik dalam bentuk Gambar 2 Sensor temperatur DS18B20 Gambar 2 menampilkan bentuk dari sensor DS18B20 yang sudah di modifikasi menggunakan selongsong besi sehingga lebih mudah dalam Mengacu pada data sheet DS18B20, sensor temperatur ini memiliki akurasi yang cukup tinggi 5 oC dalam tempertur antara -10 oC sampai dengan 85 oC, dan dapat digunakan antara -55 oC sampai dengan 125 oC.
Menurut datasheet yang diunduh dari situs resmi pembuat sensor DS18b20 sensor ini memiliki beberapa keunggulan diantaranya :
- Dapat digunakan secara bersamaan dalam satu pin untuk komunikasi, karena sensor DS18B20 memiliki alamat internal sendiri - sendiri.
- Tidak ada komponen / driver tambahan.
- Resolusi dapat dipilih pengguna dari 9 smapai 12 bit - Kecepatan pengukuran temperature 750ms .
3 Sensor Tegangan ZMPT101B Sensor ZMPT101B merupakan sensor tegangan yang digunakan untuk mengukur tegangan listrik AC Sunardi et.
DOI: https://doi.
org/10.
31959/js.
Pengembangan Mikrokontroler ESP-32 JURNAL SIMETRIK (Sipil.
Mesin.
Listri.
https://ejournal-polnam.
id/index.
php/JurnalSimetrik Online ISSN: 2581-2866 https://creativecommons.
org/licenses/by-nc/4.
sampai dengan 1000V.
cara kerja dari sesnor ini adalah menurunkan tegangan masukan menggunakan trafo stepdown, kemudian dimasukan ke op-amp dan akan didapat nilai keluaran sesuai dengan nilai masukannya.
A a .
a ,out Oe ha ,in ) = .
a ,out Oe ha ,in ) A a va A Qa = m mA a : laju aliran massa udara, .
va : menunjukkan kecepatan aliran udara yang mengalir pada saluran udara, .
A : luas penampang saluran .
Aa : merepresentasikan massa jenis/kerapatan udara, .
g/m.
Gambar 2.
3 Sensor tegangan ZMPT101B Gambar 3 menampilkan jenis sensor tegangan ZMPT101B yang memiliki 4 pin, pin 1 dan pin 2 digunakan sebagai masukan utaman sedangkan pin 3 dan pin 4 sebagai keluaran.
Berdasarkan datasheet temperatur kerja optimal dari sensor ini berkisar antara 40 oC sampai dengan 70 oC.
4 Sensor Arus SCT013 Sensor ini tergolong komponen yang memiliki tingkat stabilitas yang baik.
ha,in dan ha,out : entalpi udara yang masuk dan keluar evaporator, .
J/k.
Laju aliran refrigeran dalam sistem persamaan 2 mA ref = .
ev,out Oe hev,in ) Dimana:
mA ref : laju aliran refrigeran pada sistem pendingin tata udara, .
hev,out dan hev,in : entalpi refrigeran keluar dan masuk evaporator, .
J/k.
- Daya yang diperlukan untuk mengkompresi refrigeran di kompresor dirumuskan dengan persamaan .
A .
W =m Oeh com,out com,in Dimana:
hcom,out dan hcom,in : entalpi refrigeran keluar dan masuk kompresor, .
J/k.
Gambar 4 Sensor Arus SCT013 Gambar 4 menunjukan bentuk dan karakteristik dari sensor SCT013.
Sensor jenis ini memungkinkan pengukuran arus secara akurat tanpa harus menghubungkan atau merangkai secara seri terhadap Jenis sensor arus yang banyak dipakai adalah The Yhdc current transformer dikenal sebagai CT sensor, sebuah sistem nonkontak terhadap rangkaian listrik yang juga disebut dengan sistem Non-Invasive sensor yang dapat mendeteksi aliran arus yang melalui sebuah kawat penghantar 5 Parameter Kinerja Sistem AC Parameter kinerja sistem AC meliputi kapasitas pendinginan, konsumsi daya.
Coefficient of Performance (COP) serta energy efficiency ratio (EER) - Kapasitas pendinginan dari sistem AC ditentukan dengan persamaan .
Sunardi et.
DOI: https://doi.
org/10.
31959/js.
- Sedangkan Daya listrik yang dibutuhkan oleh kompresor dirumuskan dengan persamaan .
Wel = U * I .
Dimana:
U : tegangan listrik dari catu daya I : aliran arus (A) - Kinerja sistem tata udara dinyatakan dengan Energy Efficiency Ratio (EER) secara keseluruhan ditentukan oleh Persamaan .
METODOLOGI
Pada gambar 5 diperlihatkan diagram alur proses dari awal perancangan sampai akhir pelaporan.
Penelitian Pengembangan Mikrokontroler ESP-32 JURNAL SIMETRIK (Sipil.
Mesin.
Listri.
https://ejournal-polnam.
id/index.
php/JurnalSimetrik Online ISSN: 2581-2866 https://creativecommons.
org/licenses/by-nc/4.
dimulai dengan menyiapkan training unit sistem refrigerasi dan tata udara, yang meliputi penyiapan komponen refrigerasi dan tata udara, pengisian fluida kerja, pengujian kebocoran, penyiapan sistem alat akuisisi data, pengujian sistem, pengolahan data dan Analisa sampai dengan pelaporan / publikasi.
Gambar 6 Profil temperatur sistem tata udara dengan alat ukur akuisisi data Gambar 7 menunjukkan profil yang sama, namun dengan menggunakan alat ukur manual.
Terlihat bahwa hasil pengukuran dengan akuisisi data lebih detil dalam menampilkan perubahan temperature tiap saat karena periode pengukuran dilakukan tiap detik, sedangkan pengukuran manual dilakukan tiap 5 menit.
Gambar 5 Diagram alir proses pengembangan alat monitoring kinerja sistem refrigerasi Alat data akusisi untuk monitoring kinerja trainer sistem refrigerasi dan tata udara menggunakan mikrokontroler ESP32 sebagai pengolah data, dengan mengintegrasikan sensor suhu DS18B20 , sensor arus SCT013 dan sensor tegangan ZMPT 101B.
Untuk pengkodean atau pemrograman mikrokontroler ESP 32 bisa dilakukan menggunakan Arduino IDE.
Kemudian mengkalibrasi alat ukur tersebut.
Gambar 7 Profil temperatur sistem tata udara dengan alat ukur manual Gambar 8 menampilkan hasil pengukuran tegangan dan arus listrik.
Terlihat bahwa hasil pengukuran dengan akuisisi data lebih dinamis dan detail sehingga lebih menggambarkan kondisi sistem untuk tiap saat.
Sebagai contoh pengukuran arus saat awal sistem dinyalakan terdapat lonjakan arus di beberapa detik awal, namun tidak terlihat pada pengukuran manual, hal ini menjadi titik kritis saat sistem baru dinyalakan.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Pengukuran temperatur yang dihasilkan alat akuisisi data ditampilkan pada gambar 6, yang meliputi temperatur udara masuk koil, keluar koil, temperatur sisi refrigeran di bagian isap, tekan dan masuk alat Parameter temperatur tersebut akan sangat dibutuhkan untuk mengevaluasi kinerja sistem tata Sunardi et.
DOI: https://doi.
org/10.
31959/js.
Pengembangan Mikrokontroler ESP-32 JURNAL SIMETRIK (Sipil.
Mesin.
Listri.
https://ejournal-polnam.
id/index.
php/JurnalSimetrik Online ISSN: 2581-2866 https://creativecommons.
org/licenses/by-nc/4.
masuk, serta tegangan dan arus yang sedikit lebih Namun, ada perbedaan signifikan dalam temperatur suction dan discharge antara kedua Simpangan: Pengukuran pada tabel 1 umumnya lebih stabil dalam hal variasi .
impangan lebih renda.
pada sebagian besar parameter, kecuali untuk tegangan yang lebih stabil di pengukuran pada Gambar 9 menampilkan perbandingan antara dua metode pengukuran kapasitas pendinginan (Cooling Capacit.
Perbedaan antara kedua metode dalam hal rerata tidak terlalu signifikan, meskipun pengukuran Gambar 8 Profil pengukuran tegangan dan arus manual menunjukkan kapasitas pendinginan yang dengan pengukuran akuisisi data dan manual sedikit lebih tinggi daripada metode data akusisi Tabel 1 Menunjukkan besaran rerata pengukuran (DAQ).
Hal ini mungkin menunjukkan bahwa metode tiap parameter dengan alat akuisisi data dan manual cenderung sedikit overestimasi dibandingkan Sedangkan tabel 2 menunjukkan dengan pengukuran otomatis menggunakan data parameter yang sama namun dengan pengukuran akusisi (DAQ).
Simpangan yang lebih besar pada metode manual menunjukkan bahwa ada lebih banyak variabilitas atau fluktuasi dalam hasil pengukuran Tabel 1 Rerata dan simpangan hasil pengukuran manual.
Sebaliknya, metode data akusisi (DAQ) menghasilkan hasil yang lebih konsisten dengan variasi dengan akuisisi data ESP-32 Temperatur Temperatur yang lebih rendah.
Ini dapat mengindikasikan bahwa Temperatur Temperatur Temperatur Temperatur
Tegangan Arus
Sebelum Koil
Sesudah Koil
Masuk TXV Suction
Discharge Lingkungan metode data akusisi (DAQ) lebih akurat dan andal
Twb
Tdb
Twb
Tdb
Rerata
21,15 26,91 11,36 13,06
35,55
3,04
81,84
30,56
227,98 25,10dalam Simpangan 0,90 1,12 0,91 2,04 0,89 2,70 4,49 0,81 4,10 0,66pendinginan yang konsisten.
Tabel 2 Rerata dan simpangan hasil pengukuran Temperatur
Sebelum Koil
Twb
Tdb
Rerata
21,53 26,86
Simpangan 0,86 0,90 Temperatur
Temperatur Temperatur Temperatur Temperatur
Sesudah Koil
Tegangan Arus
Masuk TXV Suction Discharge Lingkungan Twb
Tdb
12,67 13,81
37,19
2,80
89,13
29,76
222,03 23,56
2,32
2,59
2,07
5,69
11,23
0,97
0,32
4,46
Secara garis besar Tabel 2 menunjukkan adanya peningkatan dalam variasi .
di beberapa parameter, yang dapat menunjukkan perubahan kondisi atau ketidakstabilan dalam sistem pengukuran.
Sebaliknya, beberapa parameter menunjukkan peningkatan dalam rata-rata, misalnya.
Temperatur discharge, yang bisa menjadi indikasi peningkatan beban atau perubahan kondisi operasional pada sistem yang diukur, namun tidak terlihat detil pada Stabilitas tegangan tampaknya lebih baik di tabel 2, tetapi arus menunjukkan peningkatan variasi yang signifikan.
Sistem yang dianalisis menunjukkan stabilitas yang baik dengan variasi yang minimal dalam temperatur, tegangan, dan arus.
Temperatur sebelum dan sesudah koil menunjukkan bahwa koil pendingin bekerja secara efektif untuk menurunkan suhu udara.
Variasi kecil pada parameter ini menunjukkan konsistensi dalam operasi, yang penting untuk efisiensi dan kinerja jangka panjang sistem.
Rerata: Pengukuran pada tabel 2 menunjukkan suhu yang lebih tinggi setelah koil dan pada suhu TXV Sunardi et.
DOI: https://doi.
org/10.
31959/js.
Gambar 10 Perbandingan perhitungan kapasitas pendinginan hasil pengukuran dengan ESP 32 dan pengukuran manual Gambar 10 membandingkan daya antara dua metode pengukuran manual dan data akusisi DAQ (ESP-.
Rata-rata daya yang diukur dengan metode data akusisi (DAQ) sedikit lebih tinggi dibandingkan dengan metode manual.
Hal ini bisa mengindikasikan bahwa metode data akusisi (DAQ) cenderung memberikan nilai daya yang lebih tinggi atau bahwa metode manual menghasilkan sedikit underestimasi dalam pengukuran daya.
Metode data akusisi (DAQ) menunjukkan rerata daya yang lebih tinggi dibandingkan dengan metode manual.
Perbedaan ini meskipun tidak terlalu besar, namun signifikan, dan bisa menunjukkan bahwa data akusisi (DAQ) memiliki Pengembangan Mikrokontroler ESP-32 JURNAL SIMETRIK (Sipil.
Mesin.
Listri.
https://ejournal-polnam.
id/index.
php/JurnalSimetrik Online ISSN: 2581-2866 https://creativecommons.
org/licenses/by-nc/4.
sensitivitas atau akurasi yang lebih tinggi dalam pengukuran daya.
Simpangan untuk kedua metode sangat kecil, namun metode data akusisi (DAQ) menunjukkan sedikit lebih banyak variasi.
Ini bisa menunjukkan bahwa metode data akusisi (DAQ) lebih sensitif terhadap fluktuasi dalam pengukuran daya, meskipun perbedaannya tidak UCAPAN TERIMA KASIH Penelitian ini dibiayai oleh DIPA Politeknik Negeri Bandung sesuai Surat Perjanjian Pelaksanaan Penelitian Skema Penelitian Tenaga Kependidikan Fungsional Nomor:B/5PL1.
R7/PG.
03/2024, isi sepenuhnya menjadi tanggung jawab penulis DAFTAR PUSTAKA Abu-Mulaweh.
, 2009.
Development and performance validation of portable airconditioning International Journal Mechanical Engineering Education 37.
: 144-158.
Eugenio A.
Ermac.
Mateo A.
, 2020,
Refrigeration and Air Conditioning: Breaking Barriers among Practitioners Proficiency.
Engineering.
Environmental Science.
Education.
International Journal of Trend in Scientific Research and Development.
Jegan.
Karthik.
Lakshmi.
Srilatha.
Gambar 11 Hasil perhitungan daya dengan Jebarani and P.
Priya, 2022.
Real Time Air pengukuran manual dan DAQ Conditioner Plant Failure Detection System.
International Conference Tabel 3 menampilkan adanya perbedaan hasil Communication.
Computing and Internet of perhitungan parameter kinerja sistem tata udara dengan Things (IC3IoT).
Ie.
menggunakan pengukuran manual dan DAQ ESP-32.
Jota.
Batista.
Herzog.
Jota.
Besar selisih perbedaan tersebut adalah 4% untuk Martins and J.
Venyncio, 2013.
Effective kapasitas pendinginan, 6% untuk konsumsi daya dan energy management through on-line monitoring 10% untuk EER.
and control: A case study in cooling chambers of a Blood Center, 2013 Ie International Tabel 3 Perbedaan parameter sistem tata udara hasil Conference on Smart Energy Grid Engineering pengukuran manual dan alat akuisisi data (SEGE).
Ie.
Cooling Cap.
Power
EER
Lucas, , 2023.
A Improvised Freon Extractor as an Manual
DAQ
Manual
DAQ
Manual
DAQ
Rerata
41,12
39,72
7,61
6,94
Innovative Trainer.
The Quest: Journal of Simpangan 6,11 4,05 74,23 175,78 1,22 0,66 Multidisciplinary Research and Development 2.
Prosentase Momeni.
Jani.
Sohani.
Jani and E.
Rahpeyma, 2021.
A high-resolution daily PENUTUP experimental performance evaluation of a Kesimpulan large-scale vapor-compression Hasil ujicoba dan analisa yang telah dilakukan refrigeration system based on real-time IoT data menghasilkan kesimpulan sebagai berikut:
monitoring technology.
Sustainable Energy A Pengukuran parameter sistem tata udara Technologies and Assessments 47: 101427.
dengan menggunakan data akusisi (DAQ) ESP-32 Ningsih.
Darmawan and M.
menghasilkan pengukuran yang dinamis, lebih akurat Fatkhurrokhman, 2021.
Development of air dan tepat dibandingkan pengukuran manual.
conditioner split R32 trainer learning media in A Selisih perbedaan parameter berkisar antara 4 cooling and air conditioning engineering sampai dengan 10 persen.
Jurnal Pendidikan Vokasi 11.
: 2135.
Saran