Perpustakaan Digital ITB

Tugas akhir ini membahas perancangan dan validasi subsistem kendali kompresor inverter untuk pengendalian suhu pada Plant Growth Chamber (PGC) cerdas. PGC merupakan ruang tumbuh tanaman yang digunakan untuk menjaga kondisi lingkungan internal agar sesuai dengan kebutuhan pertumbuhan tanaman. Pada sistem PGC cerdas, suhu ruang tumbuh perlu dikendalikan dalam berbagai kondisi beban termal, seperti saat lampu padam, saat pencahayaan nominal, maupun saat pencahayaan maksimum. Iterasi sistem sebelumnya masih menunjukkan keterbatasan pada perilaku pendinginan yang bersifat kapasitas tetap atau on/off. Perilaku tersebut membuat aksi pendinginan sulit disesuaikan secara halus terhadap kebutuhan termal chamber, sehingga dapat menyebabkan pendinginan terlalu agresif, siklus nyala-mati kompresor yang tinggi, serta gangguan terhadap kestabilan iklim mikro. Oleh karena itu, pada tugas akhir ini dikembangkan subsistem kendali kompresor inverter yang mampu mengatur kapasitas pendinginan melalui pengaturan kecepatan putar kompresor. Subsistem yang dikerjakan berfungsi sebagai aktuator pendingin utama pada sistem PGC. Secara fungsional, subsistem menerima masukan berupa suhu terukur chamber dan suhu target dari sistem gateway, kemudian menghasilkan perintah kendali berupa kecepatan kompresor dalam satuan RPS. Secara perilaku, subsistem dirancang agar tidak hanya mengejar suhu, tetapi juga mempertimbangkan batas operasi kompresor, kondisi komunikasi, risiko fault, serta perlindungan terhadap siklus operasi yang berlebihan. Antarmuka subsistem dilakukan melalui komunikasi Modbus RTU berbasis RS485 antara mikrokontroler dan inverter driver kompresor. Melalui antarmuka ini, sistem dapat mengirim perintah start/stop dan target kecepatan, serta membaca status operasi seperti kecepatan aktual, daya operasi, kondisi komunikasi, dan indikasi gangguan. Pada tahap implementasi, ditemukan dua masalah utama yang memengaruhi operasi pendinginan, yaitu pembentukan frost pada evaporator dan batas operasi kompresor akibat indikasi overcurrent pada kecepatan tinggi. Pembentukan frost menghambat aliran udara dan menurunkan efektivitas perpindahan kalor pada evaporator. Masalah ini ditangani melalui penyesuaian volume refrigeran yang kemudian ditambah dengan pemasangan blower pada sisi keluaran evaporator untuk meningkatkan aliran udara. Kedua solusi ini diperlukan untuk mengatasi masalah frost. Kendali kecepatan kompresor akhir menggunakan struktur PI digital yang dibatasi oleh supervisor operasi. Kendali PI menghitung perintah kecepatan berdasarkan galat suhu antara suhu aktual chamber dan suhu target, sedangkan supervisor membatasi perintah tersebut ii melalui saturasi kecepatan, pembatasan laju perubahan kecepatan, waktu minimum nyala dan padam, startup hold, serta proteksi terhadap kondisi fault. Pendekatan ini dipilih karena sistem refrigerasi memiliki respons termal yang lambat, beban chamber yang dinamis, dan kebutuhan perlindungan kompresor yang tidak dapat dipenuhi oleh kendali PI tanpa batasan operasi. Hasil validasi menunjukkan bahwa kendali PI tersupervisi mampu mencapai target 5°C pada kondisi lampu mati, target 10°C pada pencahayaan 10.000 lux dan 15.000 lux, serta target 5°C pada pencahayaan 15.000 lux setelah 87,3 menit. Pada kondisi 5°C dengan pencahayaan maksimum, kompresor bekerja mendekati batas atas kecepatan, sehingga kondisi tersebut menunjukkan operasi yang berada dekat dengan batas kapasitas pendinginan chamber. Secara keseluruhan, subsistem yang dikembangkan berhasil mengintegrasikan kompresor inverter ke dalam sistem PGC, menyediakan kendali suhu berbasis umpan balik, mengurangi ketergantungan terhadap perilaku on/off, serta memberikan mekanisme supervisi agar operasi kompresor tetap berada dalam batas aman. Hasil tugas akhir ini menunjukkan bahwa kendali PI tersupervisi merupakan kompromi yang realistis antara kemampuan pendinginan, konsumsi energi, kestabilan operasi, dan perlindungan komponen.