Ilham Amrullah (1), Izza Anshory (2)
General Background Portable heating devices are increasingly needed to support human activities in cold environments and emergency conditions. Specific Background Conventional water heating methods are limited by dependency on external power sources and lack flexibility for mobile use. Knowledge Gap Existing solutions have not fully addressed portability and independent power usage in compact heating systems for emergency response situations. Aims This study aims to design and develop a portable water heater using a battery-based system and digital thermostat control. Results The developed system utilizes an XH-W1209 thermostat and lithium battery, achieving water heating performance where 100 ml requires 5 minutes and 500 ml requires 25 minutes, with battery capacity decreasing by 10% every 5 minutes of operation. Novelty The integration of a thermos-based container with a battery-powered heating system enables standalone operation without direct electrical connection. Implications The device provides a practical solution for mobile water heating, supporting emergency handling such as hypothermia first aid and enabling flexible use in outdoor conditions.
Keywords: Portable Heater, Water Heating System, Lithium Battery, Temperature Control, Thermostat
Key Findings Highlights
Heating duration increases proportionally with liquid volume
Energy consumption shows consistent reduction during operation
Automatic control maintains stable temperature conditions
I. Pendahuluan
Energi merupakan salah satu kebutuhan yang dibutuhkan bagi manusia untuk memenuhi kegiatan kehidupan sehari hari kita, khususnya bagi negara seperti Indonesia. Salah satu hal yang tidak dapat dipisahkan dalam kehidupan manusia merupakan energi listrik. Seiring berjalannya waktu perkembangan energi listrik didunia juga turut mengalami banyak perubahan yang lebih maju.[1] Dalam hal ini, alat sederhana dan praktis dibuat tanpa kesulitan bagi pengguna. Menggunakan pemanas air portabel.
Api kompor sering menjadi penyebab terjadinya kebakarandan kecelakaan kerja pada saat pemakaian kompor konvensional . Resiko kecelakaan kerja dan kebakaran api kompor bisa diatasi dengan pemanas induksi. Pemanas induksi ini tidak mengeluarkan api. Logam ferromagnetik menjadi salah satu bahan pembuat panci yang di gunakan untuk memasak . Bahan kaca tebal yang di gunakan sebagai alas pemanas memiliki suhu yang tidak panas sehingga aman bagi pengguna.[2]
Pemanas induksi atau disebut induction heater (IH) merupakan salah satu teknologi yang banyak dikembangkan karena IH, dikarenakan tidak menggunakan api untuk memanaskan benda melainkan dengan cara menginduksi yang didapat dari arus listrik bolak- balik mengalir melalui koil yang terbuat dari jenis tembaga.[3] Jika dilihat pada saat ini apabila diamati dengan realita,yang hampir semua rumah tangga pasti menggunakan peralatan memasak yang ada didapur dengan secara otomatis dan serba canggih. Itu semua diawali dengan semakin berkembang pesatnya teknologi dan semakin sempit pula waktu yang dimiliki manusia untuk memenuhi kebutuhan pokok makanan di dalam rumah tangga. [4]
Jika di lihat saat ini, hampir beberapa orang yang berpergian selalu membawa botol minum. Itu semua diawali dengan membantu mengurangi pemakaian botol plasik dan beralih ke botol minum. Botol minum yang ada saat ini adalah botol minum yang berisikan air dan suhu air sesuai dengan suhu lingkungan yang ada, namun juga ada beberapa botol yang telah di lengkapi oleh pendeteksi suhu lingkungan sekitar. Beberapa orang menggunakan botol untuk mengisi air hangat saat pergi atau berlibur ke tempat yang memiliki suhu lebih dingin, selain itu botol berisikan air hangat di perlukan jika ada yang sedang sakit saat di perjalanan. Namun kondisi botol yang tidak bisa selalu berisikan air hangat cukup membuat keadaan menjadi sulit saat sedang di perjalanan dan ada yang membutuhkan.
Dari pemaparan permasalahan di atas penulis mendapatkan ide untuk membuat alat ini dengan bahasan mengenai alat pemanas air portabel. Alat ini memanfaatkan botol tremos agar menjadi botol pemanas portabel dan lebih praktis untuk di bawa berpergian. Dengan sedikit modifikasi pada alat ini bisa di kategorikan sebagai alat yang portabel dimana pada alat ini bisa di bawa berpergian dengan kondisi air yang panas atau hangat tanpa di sambungkan ke sumber daya PLN maupun port Usb dan hanya menggunakan sistem charger pada lisrik. Dari berbagai sistem kontrol suhu pada Pemanas Air Listrik yang menggunakan pengaturan tegangan secara ON/OFF dikarenakan lebih sederhana dan efisien. Kelemahan dari sistem ini yaitu boros dalam mengkonsumsi energi listrik, dan suhu air menjadi tidak sesuai atau kurang stabil saat digunakan. [5]
Pemanas air saat ini tersedia dalam berbagai jenis berdasarkan sumber energinya, yakni gas, listrik, dan tenaga surya. Dari ketiga jenis tersebut, pemanas air surya memang memerlukan investasi awal yang lebih besar dibandingkan dengan versi gas atau listrik. Namun, biaya penggunaannya bisa diabaikan karena sepenuhnya mengandalkan energi matahari yang gratis.Di sisi lain, meskipun lebih praktis dalam pemakaian sehari-hari, pemanas air listrik justru membutuhkan biaya operasional yang lebih tinggi ketimbang model berbahan bakar gas. Kenyataan inilah yang membuat mayoritas rumah tangga di Indonesia lebih memilih pemanas air listrik atau gas, terutama pertimbangan harga pembelian awal yang lebih ekonomis. dan mudah di dapatkan. [6]
Peralatan listrik yang digunakan harus berfungsi dengan baik di bawah pengaturan operasi normal dan tidak boleh ada kendala yang menyebabkan kerusakan waktu peralatan tersebut digunkan. Peralatan listrik harus diawasi diatur dan dipasang dengan benar agar mudah untuk perbaikan, pemeliharaan, dan inspeksi dapat dilakukan dengan aman dan sesuai standart. [7] Syarat kegunaan dan keamanan merupakan suatu hal yang mutlak dan tidak dapat di gaanggu gugat dalam melakukan rancang bangun instalasi Sistem Tenaga Listrik.[8] Persediaan listrik pada saat ini yang sangat terbatas dan banyaknya kebutuhan menuntut kita untuk bijak dalam menggunakan listrik secara berkala. Salah satu cara yang dapat dilakukan dalam menghemat biaya listrik yaitu pada saat menggunakan lampu rumah maupun ruangan kelas maupun kantor digunakan seperlunya saja. [9]
Pada perancangan alat ini. Dapat di capai menggunakan sistem
1. Identifikasi Masalah
Tahapan persiapan dari penelitian tugas akhir ini adalah identifikasi masalah. Identifikasi masalah ini memberikan masalah-masalah yang dijadikan penelitian untuk memecahkan masalah-masalah tersebut, permasalahan penelitian ini adalah bagaimana proses pengembangan Protoyep Pemanas Portabel untuk mengetahui proses Berapa lama jangka waktu alat teersebut waktu digunakan, Pada tahap ini data dikumpulkan untuk memastikan bahwa data yang diperoleh kemudian diolah, tahapan persipaan bertujuan agar waktu dan pekerjaan dapat dilakukan secara efesien dan sangat efektif.
2. Studi Literatur
Pada tahap studi literatur, pencarian beberapa teori akan menunjang terhadap penelitian ini. Literatur bersumber dari internet, buku, jurnal, dan sebagainya
3. Tahapan Pengumpulan Data
Pada tahap ini data dikumpulkan akan digunakan untuk penelitian ini. Data yang digunakan yaitu antara lain, pengetesan alat prototyep dilakukan secara bertahap serta dilakukan Pengambilan sampel dalam waktu berapa lama penggunaan baterai.
4. Pengolahan Data
Pada tahap ini melakukan pengolahan terhadap data yang diperoleh selama waktu proses penggunaan prototyep tersebut. Proses penggunaan prototyep tersebut meliputi pengecekan suhu dan daya tahan baterai
5. Hasil
Hasil dari pengolahan data meliputi pengecekan suhu dan daya tahan baterai selama waktu proses penggunaan prototyep tersebut
6. Analisa Data
Pada tahap ini memuat mengenai analisa data yang diolah. Pertama hasil dari suhu panas pada air selanjutnya melakukan penelitian daya tahan baterai saat digunakan., kemudian melakukan test akurasi akuarsi suhu di dalam botol untuk mengetahui berapa derajat suhu tersebut dan memperoleh suhu yang sesuai.
7. Pembuatan Laporan
Pada tahap ini adalah pembuatan laporan, penyusunan laporan yang disusun berisikan hal yang menegenai penelitian ini dimulai dari latar belakang studi literatur, metodologi, analisa hasil, kesimpulan serta dokumentasi hasil penelitian yang dikerjakan, laporan yang dibuat berupa laporan tugas akhir.
Adapun bahan dalam perancangan prototyep ini untuk memperjelas jalur diagram rangkaian tersebut.
Figure 1. Gambar 2.1
Tabel 1. Cara Setting Pengunaan Alat
Figure 2. 2.1 gambar rangkaian perangkat keras terdapat komponen Thermostat Digital XH-W1209 dan terdapat komponen lainya seperti Baterai Lithium 12 Volt, Sensor suhu, Saklar Thermocouple 12 Volt, Sensor Suhu.
P0 Atur mode operasi pengontrol suhu C (pendingin) atau H (pemanas).
Jika diatur ke 'C', relay pengontrol suhu akan aktif ketika suhu lebih tinggi dari titik setel.
Jika diatur ke 'H', relay pengontrol suhu akan aktif ketika suhu lebih rendah dari titik setel.
P1 Perbedaan titik kembali
Model perangkat ini dapat diatur dengan nilai 0,1°C dan nilai terendah adalah 0,1°C. Fitur ini sangat berguna untuk operasi pengontrol suhu yang presisi.
Contoh: Jika Anda mengatur nilai 1°C dan suhu yang diinginkan pada termostat adalah 20°C, relay akan non-aktif pada suhu 21°C (20°C + 1°C). Relay akan aktif kembali ketika suhu turun ke 20°C.
P2 Batas suhu tertinggi, dapat diatur batas suhu maksimum, kurang dari 110°C.
P3 Batas suhu terendah, Anda dapat mengatur batas suhu minimum lebih atau sama dengan -50°C.
P4 Koreksi atau kalibrasi suhu, fitur yang sangat baik untuk menyetel termostat Anda
P5 Waktu tunda mulai, pada langkah ini, Anda mengatur tunda mulai dalam menit (1-10 menit). Jika Anda mengatur 1 menit, relay akan aktif satu menit setelah mencapai suhu yang diatur untuk menghindari fluktuasi.
P6 Alarm suhu tinggi, matikan atau nyalakan dan tekan SET, lalu atur suhu saat alarm diaktifkan.
Ketika alarm aktif, layar akan menampilkan "– – –".
P7 Pengaturan suhu maksimum untuk memutus relay, fitur keamanan. Setel ke OFF jika tidak diperlukan.
P8 H untuk mengembalikan ke pengaturan default, pilih H kembali ke P8, tunggu 10 detik untuk menghapus. C untuk operasi normal.
Implementasi sistem
Figure 3.
Gambar 2.4 monitoring sensor suhu dengan mealkukan set suhu yang diinginkan kemudian heater menyala, sensor heater terdeteksi lalu terbaca oleh sensor dan menampilkan suhu panas.
Tampilan alat saat kondisi air dengan suhu normal. Terdapat dua bagian yang berada di depan tombol switch dan thermostat xh-w1209, dalam alat yang berada di dalam gelas yaitu thermocouple dan sensor air, kondisi di bawah gelas terdapat baterai yang mensuplai teganggan ke semua komponen . sensor pada thermostat menunjukkan suhu pada saat kondisi air telah panas, kemudian relay pada thermostat mulai bekerja dengan memutus arus yang mensuplai ke thermocouple sehingga tidak memanaskan air lagi, Sehingga air dapat di gunakan kapan saja. Jenis baterai yang saat ini dikembangkan adalah lithium–polimer serta seng–udara. Baterai polimer memiliki karakteristik energi spesifik yang lebih baik dan efisien, akan tetapi elektrolit padat dan membatasi kapasitas.
Baterai seng-udara juga menunjukan karakteristik energi spesifik yang lebih baik, tetapi membutuhkan ventilasi aliran udara yang stabil untuk pertukaran antara elektroda oksigen ke karbon dan seng. [10] Baterai isi ulang berbasis ion lithium memanfaatkan lithium sebagai komponen utama. Jenis ini memiliki kapasitas energi yang besar (100–250 Wh/kg) dan dapat bertahan hingga 5–10 tahun.[11] Sel-sel dalam baterai Li-Ion terdiri dari anoda (elektroda positif) berbahan lithium dan katoda (elektroda negatif) yang umumnya terbuat dari grafit.[12] Sementara itu, baterai LiPO menggunakan polimer kering sebagai elektrolit untuk proses pertukaran ion. Karena elektrolitnya berbentuk padat, baterai ini lebih tahan terhadap benturan fisik dan biaya pembuatannya relatif lebih murah[13].
Figure 4.
Tabel 2. Hasil Analisa Daya Baterai
Figure 5.
Tabel dia atas menunjukkan, volume air, perkiraan waktu dan presentase baterrai. dimana setiap peningkatan 100ml volume air membutuhkan tambahan waktu 5 menit, ini menunjukkan apabila seiring bertambahnya air, maka perkiraan waktu tersebut juga akan bertambah. Pada saat penggunaan alat dimana kondisi daya baterai 100%, maka setiap 5 menit daya akan turun sebesar 10%, dengan beban yang telah terpasang yaitu thermocouple atau pemanas yang berdaya 10 amper. Penggunaan baterai bisa di lakukan dua kali apabila kondisi volume air 500 ml. Jadi jumlah daya tahan baterai ialah 50 menit, tergantung volume air yang ingin di panaskan. Ketika suhu melebihi batas yang ditetapkan, pemanas akan otomatis mati. Sebaliknya, jika suhu turun di bawah batas tersebut, pemanas akan menyala kembali. Mekanisme ini memungkinkan suhu tetap stabil dalam waktu singkat.[14]
Berdasarkan hasil dan analisa tabel di atas, penggunaan baterai seiring berjalanya waktu daya baterai akan berkurang sebesar 10%. Dimana garis tabel yang di atas menunjukkan kondisi miring kebawah, yang awalnya 100% turun menjadi 50% . Secara umum, arus pengisian baterai cenderung menurun seiring bertambahnya waktu. Sebaliknya, saat proses pengosongan, kuat arus justru meningkat seiring berjalannya waktu. [15]
Berdasarkan pada hasil dari analisa yang telah dilaksanakan, didapatkan kesimpulan yaitu pada saat waktu alat telah berjalan, dimana kondisi air dengan volume 100ml maka waktu yang dibtuhkan yaitu 5 menit. Dengan seiring bertambahnya volume air, maka waktu yang dibutuhkan juga akan bertambah. Saat kondisi baterai 100%, maka alat tersebut dapat bekerja dengan waktu 50 menit.
Ucapan Terima Kasih
Kami mengucapkan terim kasih yang mendalam, terhadap semua orang yang telah membantu dalam penelitian Rancang Bangun Pemanas Air Portabel ini. Dan juga kepada pihak dalam berperan pelaksanaan ini yang menyediakan fasilitas alatr dan laboratorium serta waktu luang yang diberikan. Semoga kerja sama ini tetap terjalin erat dan kerjasama yang baik, dan semoga barokah.
J. M. Saputra, I. Ridzki, A. H. Santoso, S. S. Wiwaha, and E. Anindyasani, “Design and Implementation of Single Phase Dry Type Transformer Using Core Geometry Approach,” Elposys Journal of Electrical Systems, vol. 10, no. 1, pp. 7–12, 2023.
L. B. Setyawan, D. Susilo, and A. V. Wicaksono, “Electric Heating Using Electromagnetic Induction Principle,” Techne Journal of Electrical Engineering, vol. 14, no. 2, pp. 89–94, 2015.
S. Kurniati, S. Syam, and F. L. Bantoruan, “Induction Heating System Using Solenoid Coil and Microcontroller,” Jurnal Media Elektro, vol. 10, no. 1, pp. 44–52, 2021.
M. A. Fuadi, Design of Temperature Control Device on Rice Cooker Using PID Method Based on Arduino Uno, 2018.
A. Megido and E. Ariyanto, “Water Temperature Control System Using PID Controller and Water Volume in Heater Tank Based on Arduino Uno,” Gema Teknologi, vol. 18, no. 4, p. 21, 2016.
M. A. Fauzie, A. Muin, R. Kohar, Sukarmansyah, and R. M. V, “Experimental Study of Electric Heater Usage,” Jurnal Desiminasi Teknologi, vol. 11, pp. 135–142, 2023.
S. Hamid, J. Jamaaluddin, D. H. R. Saputra, and A. Wisaksono, “Analysis of DC MCB Usage Characteristics for AC and DC Load Usage,” Procedia Engineering Life Science, vol. 2, no. 2, pp. 3–8, 2022.
J. Jamaaluddin and S. Sumarno, “Integrated Electrical Grounding System Planning in Buildings,” JEEE-U Journal of Electrical and Electronic Engineering, vol. 1, no. 1, pp. 29–33, 2017.
A. Wisaksono and M. U. Mokhtar, “Automatic Lamp Control Using Hybrid System,” Jurnal Cakrawala Ilmiah, vol. 1, no. 10, pp. 2359–2366, 2022.
I. Anshory, Jamaaluddin, and A. Wisaksono, Basic Energy Conversion Textbook, Sidoarjo: UMSIDA Press, 2022.
F. Rosikin et al., “Literature Review and Comparison of Lithium Ion, Nickel Cadmium, LiFePO4, and Silver Oxide Batteries in Indonesia,” Jurnal Tecnoscienza, vol. 9, no. 2, pp. 314–328, 2025.
D. E. Emilia and A. Setiawan, “Implementation of Quality Management System in Lithium Battery Using Convolutional Neural Network Method,” Journal TIFDA, vol. 1, no. 2, pp. 40–45, 2024.
J. W. Sukmasae and S. R. Akbar, “Buck Converter Simulation in LiPo Battery Charging System Design,” Jurnal Pengembangan Teknologi Informasi dan Ilmu Komputer, vol. 8, no. 7, 2024.
R. Y. Pratama and D. F. Feriyanto, “Design of Automatic Hot Water Shower Based on Arduino Uno,” Aisyah Journal of Informatics and Electrical Engineering, vol. 7, no. 1, pp. 15–21, 2025.
L. E. Simanullang and T. A. Fadlly, “Effect of Activated Carbon Addition on Solid Electrolyte Battery Based on CaO from Shell Waste,” Jurnal Hadron, vol. 6, no. 2, pp. 27–32, 2024.