## Prototipe Alat Monitoring Suhu dan Sistem Kontrol pada Trainer Refrigerasi Berbasis Raspberry Pi 3 B+
Temperature Monitoring and Control System Prototype on Raspberry Pi 3 B+ Based Refrigeration Trainer
1 Muhammad Arman *) , 1 Wirenda Sekar Ayu, 1 Sugiyarto, 1 Pratikto, 1 Kamal Amrizal Hakim,
1 Dinara Safina Sandra, 1 Eliana Syarief
1 Jurusan Teknik Refrigerasi dan Tata Udara, Politeknik Negeri Bandung, Bandung 40012
*) akangarman@polban.ac.id

## Abstrak
Trainer refrigerasi  merupakan  model  kerja  dari  sistem  refrigerasi  nyata  yang  ditujukan  untuk  menunjang  pembelajaran mahasiswa dalam  karakterisasi sistem  refrigerasi. Suhu merupakan salah satu variabel utama dalam sistem refrigerasi. Terdapat  beberapa  metode  yang  dapat  dilakukan  untuk  monitoring suhu  pada trainer refrigerasi,  salah satunya  dengan mengimplementasikan alat monitoring suhu dan sistem kontrol berbasis Raspberry Pi 3 B+. Penelitian ini menggunakan sensor DS18B20 dan mikroprosesor Raspberry Pi 3 B+ untuk monitoring suhu pada beberapa titik pengukuran di trainer refrigerasi. Sistem monitoring suhu pada penelitian ini memiliki berbagai fitur seperti pemantauan suhu, kontrol on/off fan dan  kompresor,  penyimpanan  data  secara online maupun offline ,  dan control dari  jarak  jauh.  Hasil  pengujian  prototipe selama 4 jam terlihat stabil tanpa adanya kenaikan ataupun penurunan nilai suhu secara tiba-tiba pada seluruh parameter titik pengukuran. Selain itu, nilai persentase error sebesar kurang dari 10% untuk pengukuran suhu di hampir seluruh titik pengukuran menunjukkan bahwa sensor suhu DS18B20 yang digunakan memberikan nilai akurasi terbaik dan dianggap memadai untuk prototipe ini.
Kata Kunci:  Monitoring Suhu, Sistem Kontrol, Trainer Refrigerasi, Raspberry Pi.

## Abstract
A refrigeration trainer is a working model of an existing system intended to support student learning in the characterization of refrigeration systems, especially their temperature profile. There are many ways to monitor temperature in refrigeration trainers, such as by implementing a temperature monitoring and control system based on Raspberry Pi 3 B +. This project uses the DS18B20 sensor and Raspberry Pi 3 B+ microprocessor. This system has various features such as temperature monitoring, on/off control for fans and compressors, online and offline data storage, and remote control. After 4 hours of testing, the prototype looked stable without any sudden increase or decrease in temperature values for all measurement point parameters. In addition, the error  percentage value which is less than 10% shows that the DS18B20 temperature sensor used provides the best accuracy value and is considered adequate for this prototype.
Keywords:  Temperature Monitoring, Control System, Refrigeration Trainer, Raspberry Pi.
Makalah diterima 28 Juli 2023 – makalah direvisi 19 Januari 2024 – disetujui 9 Februari 2024
Karya ini adalah naskah akses terbuka dengan lisensi CC BY-SA .

## Pendahuluan
Trainer refrigerasi dirancang sebagai alat bantu mengajar mengenai model kerja pada sistem refrigerasi yang sebenarnya. Trainer refrigerasi  yang  dimiliki  jurusan  Teknik  Refrigerasi  dan  Tata  Udara  Polban  digunakan untuk keperluan praktik mata kuliah Instalasi Sistem Refrigerasi (ISR), pada semester 3 untuk mahasiswa D3. Komponen penting dalam trainer ini adalah condensing unit (dengan kompresor dan kondensor), pipa kapiler sebagai  pengatur  laju  aliran,  serta  evaporator. Trainer ini  juga  dilengkapi  dengan  komponen  tambahan kelistrikan ( voltmeter , amperemeter ), lampu indikator, pressure gauge, dan high low pressure (HLP) controller.
Salah  satu  hal penting dalam penggunaan trainer refrigerasi adalah  pemantauan  suhu  yang mana  nantinya akan  digunakan  untuk mengetahui  nilai suhu  yang dicapai  pada  titik tertentu  di trainer refrigerasi [8] . Pada trainer refrigerasi, kompresor bisa saja didapati bekerja terlalu berat yang menyebabkan kompresor menjadi rusak, sehingga kompresor perlu dimatikan jika suhu sudah dirasa melebihi nilai yang sewajarnya. Selain itu pada  pipa suction seringkali  didapatkan  cairan  yang  menetes  dikarenakan  terjadinya  proses  kondensasi, maka  diperlukan  juga fan untuk  mengatasi  cairan  yang  menetes  tersebut.  Oleh  karena  itu,  alat monitoring
suhu  dan  sistem  kontrol  pada trainer refrigerasi  ini  harus  dapat  memantau  suhu  pada  titik-titik  yang diperlukan, dan juga mengontrol kompresor serta fan .
Selama ini proses pengujian dan monitoring trainer refrigerasi masih dilakukan secara manual. Sehingga data pengukuran  kinerja  sistem  refrigerasi  pada trainer belum  diperoleh  secara  optimal.  Berdasarkan  masalah yang  telah  dipaparkan,  maka  dapat  disimpulkan  bahwa  alat monitoring suhu  dan  sistem  kontrol  diperlukan pada trainer refrigerasi.  Pemanfaatan  Raspberry  Pi  untuk  proses  monitoring  sistem  secara real  time telah banyak  diimplementasikan  dan  dianggap  efektif  dalam  mencapai  kinerja  sistem  menjadi  lebih  efektif  dan efisien [1] , [2] , [3] , [4] , [5] , [10] , [11], [12], [13] . Sehingga sistem monitoring trainer refrigerasi secara online dapat menjadi salah satu solusi guna meningkatkan efektivitas sistem dalam pengambilan data. Prototipe ini diharapkan menjadi solusi untuk membantu dalam pemantauan dan kontrol pada trainer refrigerasi.

## Metode

## 1 Perancangan Perangkat Keras
Dalam  perancangan  perangkat  keras,  digunakan  sensor  DS18B20  yang  merupakan  salah  satu  jenis  sensor suhu  digital  yang  dapat  mengukur  suhu  dengan  akurasi  baik  dan  dapat  diandalkan [6] .  Sensor  ini menggunakan interface  serial  one-wire untuk  berkomunikasi  dengan  mikrokontroler  atau  komputer,  dan hanya memerlukan satu jalur koneksi untuk mentransfer data dan memberikan daya [14] . Sensor DS18B20 memiliki  resolusi  pengukuran  suhu  yang  tinggi,  yaitu  hingga  12  bit,  sehingga  dapat  mengukur  suhu  dalam kisaran  -55°C hingga 125°C dengan  akurasi 0,5°C pada  kisaran  suhu  yang luas. Trainer sistem  refrigerasi kompresi uap dengan sejumlah titik ukurnya ditampilkan secara skematik pada Gambar 1. Adapun titik ukur suhu dalam sistem ini yaitu:
1. Suhu keluar evaporator
2. Suhu masuk ( suction ) kompresor
3. Suhu keluar ( discharge ) kompresor
4. Suhu masuk kondensor
5. Suhu keluar kondensor
6. Suhu masuk ekspansi/kapiler
7. Suhu keluar ekspansi/masuk evaporator
8. Suhu kabin
Sementara  itu,  diagram  pengkabelan  dan  skematik  sistem  elektronika  prototipe  ini  ditunjukkan  secara berurutan pada Gambar 2 dan Gambar 3.
Gambar 2. Diagram pengkabelan sistem monitoring suhu dan kontrol trainer refrigerasi
Gambar 3. Skematik elektronika sistem monitoring suhu dan kontrol trainer refrigerasi

## 2 Perancangan Perangkat Lunak
Perangkat lunak pada  prototipe ini terdiri dari blok kontroler dan  tampilan display .  Hasil pembacaan  sensor suhu  di  beberapa  titik  akan  diolah  oleh  kontroler,  yang  kemudian  ditampilkan  bersamaan  dengan  status kontrol setiap komponen refrigerasi pada 7” display Raspberry Pi [7] . Selain itu, data hasil pembacaan suhu inipun  dapat  dikirimkan  ke website dan  aplikasi  yang  digunakan  sebagai display  monitoring jarak  jauh. Diagram alir algoritma perangkat lunak prototipe ditampilkan pada Gambar 4.
Gambar 4. Diagram alir algoritma perangkat lunak prototipe

## Hasil & Diskusi

## 1 Hasil Perancangan Perangkat Keras
Perangkat  keras  sistem monitoring suhu trainer refrigerasi  berbasis  Raspberry  Pi  dikemas  dengan menggunakan casing berbahan  akrilik  untuk  melindungi hardware pada  bagian  dalam casing .  Penggunaan casing juga  bertujuan  untuk  memperindah  tampilan  dan  memudahkan  ketika  ingin  dipindahkan [9] .  Hasil perancangan perangkat keras sistem ditunjukkan pada Gambar 5 .

## 2 Hasil Perancangan Perangkat Lunak
Data  hasil  pengukuran  suhu  pada  setiap  titik  pengukuran  di  trainer  refrigerasi  ditampilkan  pada  aplikasi khusus  yang  telah  dirancang  guna  memudahkan  pengguna  dalam  melakukan monitoring suhu trainer refrigerasi.  Seluruh  data  hasil  pengukuran  suhu  ini  dapat  pula  disimpan  dalam  format  file  .xlsx.  Hasil perancangan perangkat lunak untuk monitoring suhu trainer refrigerasi ditunjukkan seperti pada Gambar 6.
Gambar 6. Tampilan perangkat lunak monitoring suhu trainer refrigerasi
Selain monitoring ,  pada  aplikasi  ini  pun  memungkinkan  pengguna  untuk  mengontrol  kondisi fan dan kompresor  pada trainer refrigerasi.  Kontrol  kompresor  bertujuan  untuk  menyalakan  atau  mematikan kompresor jika dirasa temperatur sudah melebihi batas maksimum suhu yang diharapkan. Sedangkan kontrol fan bertujuan untuk menyalakan atau mematikan fan . Penggunaan fan ini untuk menghilangkan tetesan air pada pipa suction yang mudah membeku. Tampilan aplikasi untuk mengontrol fan dan kompresor ditunjukkan pada Gambar 7.
Gambar 7. Tampilan perangkat lunak untuk kontrol fan dan kompresor
Hasil monitoring temperatur trainer refrigerasi dapat pula diakses meski pengguna tidak berada di dekat alat monitoring temperature melalui website Ubidots.  Pada website ini  data  yang  diterima  dapat  ditampilkan berupa  grafik  seperti  pada  Gambar  8  di  bawah  ini.  Kemudian  untuk  melakukan  kontrol  sistem  secara keseluruhan dari jarak jauh, dapat menggunakan aplikasi smartphone RaspController, atau bisa juga melalui website remote.it  untuk address yang  kemudian  dapat  digunakan  pada  VNC  Viewer  dari  jarak  manapun.
Website dan  aplikasi  yang  telah  dijelaskan  seluruhnya  bisa  diakses  pada smartphone maupun personal computer , terkecuali untuk RaspController yang hanya dapat digunakan pada smartphone .
Gambar 8. Tampilan monitoring suhu trainer refrigerasi melalui website Ubidots

## 3 Hasil Pengujian Sistem
Pengujian  sistem  dilakukan  selama  4  jam  dengan  mengambil  data  suhu  pada  seluruh  titik  pengukuran  di trainer refrigerasi seperti pada Gambar 9.
Gambar 9. Grafik hasil pengujian sistem
Pada  gambar  di  atas  dapat  dilihat  bahwa  waktu  transien  setiap  titik  pengukuran  yang  berbeda-beda menunjukkan  adanya  proses  pengoperasian  sistem  refrigerasi  yang  bersifat  sekuensial.  Adapun  nilai  suhu setiap  titik  pengukuran  setelah  masa  transien  yang  ditunjukkan  pada  gambar  telah  relatif  stabil  dengan toleransi variasi suhu sekitar  0,5 o C. Nilai toleransi ini telah sesuai dengan spesifikasi sensor suhu DS18B20 yang  digunakan.  Sementara  itu  guna  melihat  keakuratan  sensor  DS18B20  yang  digunakan,  maka  pada pengujian dilakukan pula perbandingan data suhu yang diperoleh saat diukur menggunakan sensor DS18B20 dengan  termometer  digital [15] .  Persentase  selisih  ( error )  pengukuran  dari  keduanya  dapat  dilihat  pada Gambar 10.
E-ISSN: 2460-6340
Gambar 10. Grafik hasil selisih pengukuran sensor dengan termometer digital
Berdasarkan  hasil  perbandingan  pengukuran  suhu  menggunakan  sensor  DS18B20  dengan thermometer digital terlihat  bahwa  masih  adanya  perbedaan  hingga  mencapai  17%  untuk  pengukuran  suhu  keluar ekspansi.  Hal  ini  dapat  terjadi  karena  pemasangan  sensor  yang  tidak  terisolasi  secara  sempurna  sehingga nilai  suhu  yang  terbaca  telah  tercampur  dengan  suhu  lingkungan.  Selain  itu,  persentase error yang  cukup tinggi ini dapat pula disebabkan karena adanya gangguan jaringan pada saat pengiriman data sensor secara online, sehingga  data  suhu  yang  terbaca  tidak  bersifat real  time. Analisis  terkait  gangguan  jaringan  ( delay komunikasi)  pada  pengiriman  data  secara online akan  dibahas  lebih  detail  pada  publikasi  terpisah. Sementara  itu,  persentase error untuk  pembacaan  sensor  suhu  DS18B20  di  titik  pengukuran  yang  lainnya terbilang cukup rendah yakni di bawah 10%. Solusi lain yang dapat ditawarkan di penelitian selanjutnya guna meminimalisir  nilai  persentase error pengukuran  ini  yaitu  dengan  melakukan  pemodelan error secara matematis  yang  dapat  dianalisis  lebih  lanjut  guna  menghasilkan  suatu  nilai  faktor  koreksi  agar  hasil pengukuran menjadi lebih akurat.

## Kesimpulan
Prototipe  alat monitoring suhu  dan  sistem  kontrol  pada trainer refrigerasi  berhasil  dibuat  dengan  kendali Raspberry Pi 3 B+ dan sensor suhu DS18B20. Prototipe ini dapat mengukur suhu di 8 titik pengukuran dan berhasil mengirimkannya secara paralel untuk ditampilkan pada display raspberry dan website sebagai display monitoring jarak jauh. Hasil pengujian prototipe selama 4 jam terlihat stabil tanpa adanya kenaikan ataupun penurunan  nilai  suhu  secara  tiba-tiba  pada  seluruh  parameter  titik  pengukuran.  Sehingga  dapat  dikatakan bahwa  kontinuitas  alat  prototipe  ini  cukup  baik.  Selain  itu,  nilai  persentase error sebesar  kurang  dari  10% untuk pengukuran suhu di hampir seluruh titik pengukuran menunjukkan bahwa sensor suhu DS18B20 yang digunakan memberikan nilai akurasi terbaik dan dianggap memadai untuk prototipe ini.

## Ucapan Terima kasih
Penelitian ini terwujud dengan dukungan dana dari Politeknik Negeri Bandung pada hibah Penelitian Terapan no. B/92.45/PL1.R7/PG.00.03/2023.

## Referensi
[1] D.  Wijaya,  U.  Nurhasan,  and  M.  A.  Barata,  “Implementasi  Raspberry  Pi  Untuk  Rancang  Bangun  Sistem Keamanan  Pintu  Ruang  Server  d engan  Pengenalan  Wajah  Menggunakan  Metode  Triangle  Face,” J. Inform. Polinema , vol. 4, no. 1, pp. 9 – 16, 2017, doi: 10.33795/jip.v4i1.138 .
[2] R. Wijaya, V. Christian, Y. S. Yuwananda, and I. Alexander, “Temperature and humidity monitoring system in  server  room  using  raspberry  Pi,” Int.  J.  Sci.  Technol.  Res. ,  vol.  8,  no.  10,  pp.  3075 – 3078,  2019. Available: https://www.ijstr.org/final-print/oct2019/Temperature-And-Humidity-Monitoring-System-In- Server-Room-Using-Raspberry-Pi.pdf .
[3] S.  P.  Shesh ank  Reddy  Y,  S.  E.  Saif,  and  M.  Joseph  Assistant  Professor,  “The  Real  Time  Temperature Sensing using Raspberry PI,” IJIRST – International J. Innov.  Res. Sci.  Technol. , vol. 1, no.  12, pp. 232 – 237, 2015, [Online]. Available: https://www.ijirst.org/articles/IJIRSTV1I12069.pdf .
[4] F.  Maulana  and  N.  S.  Widodo,  “Alat  Pengecek  Sampah  Pendaki  Gunung  Berbasis  Raspberry  Pi  3  dan Barcode  Scanner,” Bul.  Ilm.  Sarj.  Tek.  Elektro ,  vol.  4,  no.  1,  pp.  41 – 50,  2022,  doi: 10.12928/biste.v4i1.4293 .
[5] D.  Lestari,  “Sistem  Deteksi  Banjir  Dan  Pintu  Air  Otomatis  Menggunakan  Raspberry  Pi  3  Berbasis Website,” Info. Tek. Jar (Jurnal Nasional Informasi dan Teknologi Jaringan) 4(2)  pp. 251-252, November 2022, doi: 10.30743/infotekjar.v4i2.2286 . [6] E. A. Prastyo, “Sensor Suhu DS18B20,” 2020. [Online]. Available: https://www.edukasielektronika.com/2020/09/sensor-suhu-ds18b20.html .
[7] M.  Riadi,  “Raspberry  Pi  (Definisi,  Fungsi,  Jenis,  Spesifikasi  dan  Pemrograman),”  kajianpustaka.com,  17 Desember 2020. [Online]. Available: https://www.kajianpustaka.com/2020/12/Raspberry-Pi.html .
[8] M. Pur, “Arti Suhu (Temperatur),” 4 Februari 2021. [Online]. Available : https://www.freedomsiana.id/arti- suhu-temperatur/ .
[9] G.  Antero,  A.  Rasyid,  and  M.  D.  Atmadja,  “Analisis  Kinerja  Wireless  Access  Point  Menggunakan  Wifi Monitoring Tools Berbasis Raspberry Pi 3,” J. Jartel J. Jar. Telekomun. , vol. 11, no. 4, pp. 167 – 174, 2021, doi: 10.33795/jartel.v11i4.245 .
[10] N. Bafdal, I. Ardiansah, and S. Asmara, “Application of Internet of Things (IoT) on Microclimate Monitoring System in The ALG Unpad Greenhouse Based on Raspberry Pi,” J. Tek. Pertan. Lampung (Journal Agric. Eng. , vol. 11, no. 3, p. 518, 2022, doi: 10.23960/jtep-l.v11i3.518-530 .
[11] Z. Sopian et al., “Aquatic Life Monitoring Using Raspberry - Pi in Internet of Things (IoT),” Conference: IEEE Symposium  on  Future  Telecommunication  Technologies  (SOFTT) ,  January,  pp.  90 – 96,  2023,  doi:
10.1109/SOFTT56880.2022.10010015 .
[12] J.  Ivković and B.  Radulović,  “The  Advantages  of  Using Raspberry  Pi 3 Compared  to  Raspberry  Pi 2  SoC Computers  for  Sensor  System  Support,” Conference:  International  conference  on  Applied  Internet  and Information Technologies , June 2016, pp. 88 – 94, 2016, doi: 10.20544/aiit2016.12 .
[13] Nayyar and V. Puri , “Raspberry Pi -A Small, Powerful, Cost Effective and Efficient Form Factor Computer: A Review,” Int.  J.  Adv.  Res.  Comput.  Sci.  Softw.  Eng. ,  vol.  5,  no.  December  2015,  pp.  720 – 737,  2015,
[Online]. Available: https://www.researchgate.net/publication/305668622 .
[14] M.  Fezari and A. Al Dahoud, “Exploring One - wire Temperature sensor ‘DS18B20’ with  Microcontrollers,”
Univ.
Al-Zaytoonah
Fac.
IT , no. February, pp. 1 – 9, 2019, [Online]. Available:
https://www.researchgate.net/publication/330854061 .
[15] Elyounsi and A. N. Kalashnikov, “Evaluating Suitability of a DS18B20 Temperature Sensor for Use in an Accurate  Air  Temperature  Distribution  Measurement  Network  †,” Eng.  Proc. ,  vol.  10,  no.  1,  2021,  doi: 10.3390/ecsa-8-11277 .