Dilihat dari panjang daun sawi. Dilihat dari lebar daun sawi Dilihat dari berat sawi Pembukaan stomata.

Prosiding Seminar Nasional Sains dan Pendidikan Sains IX, Fakultas Sains dan Matematika, UKSW Salatiga, 21 Juni 2014, Vol 5, No.1, ISSN :2087-0922 56 mikroskop binukular dan optical web atau metode pemotretan microskopis. Dalam pengambilan stomata digunakan lensa dengan pembesaran 400 x. HASIL DAN PEMBAHASAN Sawi yang diberikan perlakuan berupa pemberian paparan gelombang sawi mempunyai efek lebih baik dibandingkan dengan yang tidak di beri perlakuan dilihat dari hasil berat, panjang, lebar daun serta pembukaan stomata dan lebar pembukaan stomata [2] .

a. Dilihat dari panjang daun sawi.

Grafik 1 : Menunjukkan perbandingan panjang daun sawi dengan frekuensi yang berbeda. Dilihat dari grafik 1 perlakuan pada frekuensi 5000-6000 hz memberi kontribusi pada panjang daun yaitu 15,6 cm sejak pengukuran pertama dilakukan, dibandingkan dengan perlakuan pada sawi sendok frekuensi 9000-10000 hz yaitu 14,3 ±0.05 cm dan frekuensi 7000-8000 hz mempunyai panjang daun 11,8 ±0.05 cm dan sawi tanpa perlakuan yang mempunyai panjang paling kecil dibandingkan dengan frekuensi lainnya yaitu 11,4 ± 0.05 cm.

b. Dilihat dari lebar daun sawi

Grafik 2 : Menunjukkan perbandingan lebar daun sawi dengan frekuensi yang berbeda. Dilihat dari grafik 2 lebar daun frekuensi 9000- 10000 hz mempunyai daun yang paling lebar yaitu 9,7 ± 0.05 cm dan berbanding terbalik jika mengamati panjang daun pada frekuensi yang sama dibandingkan dengan frekuensi 5000-6000 hz yaitu 9,6 ± 0.05 cm dan fekuensi 7000-8000 hz memilikipanjang daun 7,7 ± 0.15 cm dan sawi tanpa perlakuan 7,4 0.05 cm ataupun frekuensi 9000-10000 hz berkontribusi pada lebar daun.

c. Dilihat dari berat sawi

Prosiding Seminar Nasional Sains dan Pendidikan Sains IX, Fakultas Sains dan Matematika, UKSW Salatiga, 21 Juni 2014, Vol 5, No.1, ISSN :2087-0922 57 Grafik 3 : Menunjukkan perbandingan berat daun sawi dengan frekuensi yang berbeda. Dilihat dari grafik 3 berat daun pada frekuensi 9000-10000 hz paling besar yaitu 79,8 gram dibandingkan dengan frekuensi 5000-6000 hz yaitu 56,6 dan frekuensi 7000-8000 hz yaitu 53,7 gram, sawi sendok tanpa perlakuan memiliki berat paling kecil yaitu 43,3 gram.

d. Pembukaan stomata.

Pada frekuensi 5000-6000 hz Gambar 7 : Pembesaran 400 kali pada daun. Gambar 7 menunjukkan pembesaran 400 kali pada daun dan menunjukkan bahwa pada frekuensi 5000-6000 hz memiliki : Jumlah stomata 24 buah dan jumlah stomata yang terbuka sebanyak 18 buah atau jumlah pembukaan stomata sebanyak 75. Dari jumlah stomata yang terbuka dikali dengan luas rata- rata pembukaan stomata : 18 x 0.54 = 0.972 mm. Pada frekuensi 7000-8000 hz Gambar 8 : Pembesaran 400 kali pada daun. Gambar 8 menunjukkan pembesaran daun sebesar 400 kali dan menunjukkan bahwa pada frekuensi 7000-8000 hz memiliki : Jumlah stomata 16 buah dan jumlah stomata yang terbuka 15 buah ataupun jumlah pembukaan stomata sebesar 93.75 . Dari jumlah stomata yang terbuka dikali dengan luas rata-rata pembukaan stomata : 15 x 0.4 = 0.6 mm. Pada frekuensi 9000-10000 hz Gambar 9 : Pembesaran 400 kali pada daun. Gambar 9 menunjukkan pembesaran 400 kali pada daun dan menunjukkan bahwa pada pembukaan frekuensi 9000-10000 hz memiliki : Jumlah stomata 50 buah dan jumlah stomata yang terbuka 45 buah ataupun jumlah Prosiding Seminar Nasional Sains dan Pendidikan Sains IX, Fakultas Sains dan Matematika, UKSW Salatiga, 21 Juni 2014, Vol 5, No.1, ISSN :2087-0922 58 pembukaan stomata sebesar 90 . Dari jumlah stomata yang terbuka dikali dengan luas rata- rata pembukaan stomata : 45 x 0.64 = 2.88 mm. Walaupun mempunyai luas stomata kalah dari frekuensi 7000-8000 hz tapi luas secara keseluruhan frekuensi 9000-1000 hz memiliki luas paling besar yaitu 2.88 mm . Pada sawi tanpa perlakuan. Gambar 10 : Pembesaran 800x pada daun. Gambar 10 menunjukkan pembesaran 400 kali pada daun dan menunjukkan bahwa pada sawi tanpa perlakuan memiliki : Jumlah stomata 29 buah dan stomata yang terbuka 22 buah ataupun jumlah pembukaan stomata sebesar 75.8 . Dari jumlah stomata yang terbuka dikali dengan luas rata-rata pembukaan stomata : 18 x 0.4 = 0.88 mm. Tabel 1 : menunjukkan panjang, lebar daun, jumlah stomata,jumlah pembukaan stomata dan luas stomata. Pada saat pengambilan sampel daun yang menunjukkan stomata pada pembesaraan 400 kali, peneliti menggunakan alat microskop binukuler yang menunjukkan sekala 0 - 100 dan setiap 37 skala binukuler menunjukkan 0,1 mm pada skala penggaris seperti pada gambar berikut : Gambar 11 : hasil pembesaran daun yang mempunyai frekuensi 5000-6000 hz dan diukur panjang dan lebar stomata. Dari gambar 11 menunjukkan daun yang diperbesar dan diberi skala untuk membantu pengukuran stomata. Didapatkan panjang dan lebar pembukaan stomata adalah : Panjang x lebar bukaan stomata 3 x 4 = 12 skala 12 skala x 0.0027 = 0.032 mm Didapatka bahwa pembukaan pelebaran stomata sebesar 0.0032 mm. KESIMPULAN Kesimpulan yang ditarik pada penelitian ini adalah : 5000-6000 hz 7000-8000 hz 9000-10000 hz kontrol Panjang dauncm 15.6 ± 0.05 11.8 ± 0.05 14.3 ± 0.1 11.4 ± 0.05 Lebar dauncm 9.6 ± 0.05 7.7 ± 0.15 9.7 ± 0.05 7.4 ± 0.05 Jumlah stomatabuah 24 16 50 29 Bukaan stomatacm 18 15 45 22 Luas stomatamm 0.097 0.6 2.88 0.88 Prosiding Seminar Nasional Sains dan Pendidikan Sains IX, Fakultas Sains dan Matematika, UKSW Salatiga, 21 Juni 2014, Vol 5, No.1, ISSN :2087-0922 59 1. Dilihat dari daun yang paling panjang frekuensi 5000 hz – 6000 hz memiliki daun yang paling panjang yaitu 15.6 ± 0.05 cm. 2. Dilihat dari daun yang paling lebar frekuensi 9000-10000 hz memiliki daun yang paling lebar yaitu 9.7 ± 0.05 cm. 3. Pada sawi yang diberi frekuensi 9000- 1000 hz mempunyai berat yang paling besar yaitu 78,86 gram. 4. Dilihat dari segi banyaknya stomata, jumlah pembukaannya frekuensi 9000- 1000 hz paling baik yaitu 45 buah atau dalam pembukaan stomata 90 . 5. Pembukaan stomata paling lebar yaitu 2.88 mm dilihat dari frekuensi 9000 – 10000 hz . SARAN Untuk pelitian lebih lanjut dapat dicoba pada penanaman tanaman pada bedengan, untuk dapat memberikan nutrisi yang lebih banyak pada tanaman. DAFTAR PUSTAKA [1]. Yulianto, 2007. Pengaruh gelombang suara dan nutrisirumput laut tehadap hasil kentang.agrosains1:13-18. [2]. Tesar Aditya, Made Rai Suci Shanti, Adita Sutrisno. Studi pengaruh frekuensi 6000- 9600 hz pada musik gamelan jawa terhadap pertumbuhan sawi hijau jenisbrassica rapa var. parachinensis L dan Brassica juncea. Prosiding Seminar Nasional Sains dan Pendidikan Sains dan Matematika , UKSW, ISSN:2087-0922 [3]. Yeni widyawati, nur kandarisma, agus purwanto. Pengaruh suara “GARENGPUNG” dundubia manifera termanipulasi pada peak frekuensi 6,07±0,04 10 3 hz terhadap pertumbuhan dan produktifitas tanaman kacang dieng vicia faba linn. Prosiding seminar nasional penelitian, pendidikan dan penerapan MIPA, UNY. [4]. Dwi ratna, nina. 2002. pengaruh penggunaan getaran suara dan pemberian nutrisiterhadap lajua pertumbuhan tanamanteh camellia sinensisL O kuntze. Bogor : Institut pertanian bogor. DISKUSI Pertanyaan : Apakah penggunaan Frekuensi yang berbeda hanya mempengaruhi pertumbuhan saja ataukah lumpur –lumpur seperti vitamin A juga? Jawab : riset ini hanya terbatas pada pembukaan stomata dan pertumbuhan sawi sendok saja, belum sampai pada analisis vitamin dan lainnya Salatiga, 21 Juni 2014, Vol 5, No.1, ISSN :2087-0922 60 PENGARUH POSISI SPEAKER TERHADAP PETUMBUHAN IKAN NILA Oreochromis niloticus MENGGUNAKAN AUDIO FARMING FREQUENCY 20 – 10000 Hz Setya Purwaka 1 , Suryasatriya Trihandaru 1,2 , Adita Sutresno 1,2 1 Progdi Pendidikan Fisika , Fakultas Sains dan Matematika, UKSW 2 Progdi Fisika, Fakultas Sains dan Matematika, UKSW Email: aditastaff.uksw.edu ABSTRAK Nila memanfaatkan gelombang bunyi untuk mendeteksi kondisi disekitarnya, termasuk untuk mendeteksi keberadaan makanan. Gelombang bunyi yang dapat di tangkap oleh nila akan direspon dengan mengubah tingkah lakunya sesuai dengan apa yang ditangkap dan yang diterjemahkan dan perubahan tingkah laku tersebut berdampak bagi pertumbuhannya. Penelitian dirancang dengan memposisikan speaker berada di dalam air dengan menggunakan gelombang bunyi berfrekueinsi 20 – 10000 Hz. AFF Audio Farming Frequency adalah pemanfaatan gelombang bunyi untuk kebutuhan pertanian, yang didalamnya termasuk perikanan. Tujuan dari penelitian adalah untuk mengetahui tingkah laku nila dan dampak yang terjadi terhadap pertumbuhan nila ketika diberikan perlakuan mengunakan AFF dengan posisi speaker di dalam air. Setelah 10 minggu perlakuan didapatkan data nila berperlakuan mengalami kenaikan berat sebesar 9,8 kali lipat dari berat awal, sedangkan kontrol 10,7 kali lipat dari berat awal. Ketika perlakuan nila merespon gelombang bunyi dengan perubahan tingkah laku, yaitu respon pertama, nila berkelompok mendekat dan bergiliran makan. Respon kedua, nila menjauh karena tidak nyaman dan tidak makan. Respon tidak nyaman nila menyebabkan pertumbuhannya menjadi terhambat, sehingga hasil yang diperolah nila perlakuan berada di bawah nila control, sehinggga dari penelitian dapat disimpulkan bahwa penempatan posisi speaker di bawah air tidak berdampak baik bagi nila dan cenderung menghambat pertumbuhan nila. Kata kunci : AFF Audio Farming Frequency, posisi speaker, tingkah laku ikan, ikan nila Pendahuluan Ikan merupakan hewan penghuni media air. Sebagai penghuni air, cara yang paling efektif untuk berkomunikasi adalah mengunakan suara. Gelombang suara sebagai alat komunikasi ikan memiliki beberapa keunggulan, antara lain dapat merambat hingga jarak yang cukup jauh tanpa dipengaruhi oleh keberadaan terumbu karang atau batu karang, serta tidak dipengaruhi oleh kecerahan perairan sehingga species ikan tertentu mampu berkomunikasi dengan menggunakan suara dalam keadaan gelap [1]. Secara biologis , i kan menggunakan tulang dan ototnya untuk menghasilkan suara, kemudian diterjemahkan dan dimengerti oleh ikan lain. Penelitian yang telah dilakukan membuktikan bahwa ikan ikan mas pada frekuensi bunyi tertentu akan merespon dan diikuti dengan perubahan tingkah laku, termasuk untuk menarik lawan jenisnya juga mengunakan suara [2,3]. Ikan nila memiliki bentuk tubuh yang panjang dan ramping. Ikan Nila dapat hidup antara suhu 14 ° – 38 °C, dengan suhu idealnya adalah 25 ° – 30 °C. Ikan nila juga mempunyai toleransi tinggi terhadap lingkungan hidupnya, yaitu dapat bertahan terhadap ph air antara 5 – 11, dengan ph ideal antara 7 – 8 [4]. Secara morfologi ikan nila dapat dilihat pada Gambar 1. Gambar 1. Ikan Nila AFF adalah salah metode pemanfaatan gelombang bunyi untuk kebutuhan pertanian, termasuk didalamnya bidang perikanan, yaitu metode pemberikan gelombang bunyi terhadap ikan, untuk mengetahui pertumbuhanya. Pengunaan AFF terhadap Salatiga, 21 Juni 2014, Vol 5, No.1, ISSN :2087-0922 61 ikan nila dengan speaker berada di atas air selama 6 minggu diperoleh hasil ikan berperlakuan naik 4 kali lipat dari berat awal, sedangkan kontrol hanya 2 kali lipat dari berat awal, sehingga penelitian dapat disimpulkan berdampak cukup baik bagi pertumbuhan ikan [5]. Tujuan dari penelitian adalah untuk mengetahui tingkah laku nila dan dampak yang terjadi terhadap pertumbuhan nila ketika diberikan perlakuan mengunakan AFF Audio Farming Frequency dengan posisi speaker di dalam air. BAHAN DAN METODE Bahan Alat dan bahan yang digunakan dalam penelitian adalah timbangan digital Kern Pcb 600-2, sound level meter untuk mengetahui intensitas bunyi, speaker mono Aiwa, amplifier Fujitsu dengan daya 40 watt. Dua buah kolam terbuat dari terpal dengan ukuran 4 m x 1,5 m, dengan pompa air yang menyala dan saluran air yang selalu mengalir. Bibit nila 60 ekor dengan umur rata – rata 1 bulan. Tiga puluh ekor untuk kontrol, 30 untuk diberi perlakuan dimasukkan ke kolam Metode Pemasangan speaker untuk kolam perlakuan berada di dalam air berjarak 5 cm dari permukaan air. Pakan, suhu, dan ph air pada kolam selalu diperhatikan agar tetap dan konstan, sehingga jika terjadi perubahan pertumbuhan ikan, maka itu disebabkan oleh paparan gelombang bunyi saja, dengan mengabaikan suara disekitar kolam. Rumus pemberian pakan adalah 10 dari berat total ikan, sehingga setiap minggu berbeda. pH dan suhu selama penelitian sesuai dengan referensi yaitu ph 6 – 8 dan suhu 23 ° -26°C Tabel 1. Hubungan berat ikan dengan pakan dan kondisi suhu dan pH air miggu ke Berat g Pakan g Suhu °C pH 0 100,50 10,05 24 8 1 190,30 19,03 25 8 2 270,60 27,06 23 7 3 325,40 32,54 23 6 4 410,00 41,00 24 7 5 480,00 48,00 25 8 6 570,80 57,08 26 8 7 680,30 68,03 26 8 8 787,40 78,74 25 6 9 920,60 92,06 25 6 10 1080,00 108,00 25 7 Gelombang bunyi berasal dari musik instrumen gamelan sunda yang terlebih dahulu disesuaikan mengunakan software sehingga berfrekuensi 20 – 10000 Hz. Dipilih gamelan sunda, karena dalam percobaan dengan berbagai jenis musik, perubahan tingkah laku ikan hanya ditemui ketika diperdengarkan jenis musik ini. Range 20 – 10000 Hz dipakai karena penelitian dirancang untuk mengindentifikasi yang terjadi, sehingga masih memakai frekuensi audio secara keseluruhan full audio. Speaker diletakkan di dalam kotak berdimensi untuk pajang x lebar x tinggi adalah 14 cm x 9 cm x 5 cm, yang mengeluarkan maksimal 68 dB. Ukuran ini dipakai karena ketika mencapai 70 db ke atas suara yang terdengar berisik. Kotak yang dipakai terbuat dari plastik yang dapat dengan mudah ditemukan. Gambar 2. Speaker di dalam air Gambar 3. Posisi ikan saat perlakuan Salatiga, 21 Juni 2014, Vol 5, No.1, ISSN :2087-0922 62 Pemberian makan dilakukan setiap pagi dan sore, karena suhu tidak terlalu panas ideal untuk ikan nila adalah 25 ° – 30 °C [4]. Perlakuan dilakukan bersamaan dengan pemberian makan dengan durasi selama 1 jam. Pakan yang digunakan adalah pelet ikan biasa, yang mudah ditemui di toko perternakan. Untuk memperoleh data dilakukan penimbangan. Penimbangan dilakukan satu minggu sekali dengan tidak memberi makan ikan ketika akan ditimbang, sehingga berat yang diperoleh adalah berat murni ikan. HASIL DAN DISKUSI Gambar 2. Grafik perkembangan Nila Penelitian menghasilkan data seperti Gambar 2 , dengan sumbu x menyatakan waktu dalam minggu dan sumbu y menyatakan berat dalam gram. Tabel 2. Hubungan berat kontrol dan berat perlakuan ikan nila miggu ke Berat kontrol g Berat perlakuan g 0 100,50 82,59 1 190,30 145,00 2 270,60 218,33 3 325,40 285,80 4 410,00 362,07 5 480,00 438,20 6 570,80 517,72 7 680,30 590,90 8 787,40 680,90 9 920,60 750,90 10 1080,00 815,90 Dari Tabel 2 jika didapatkan data keseluruhan, nila kontrol mengalami kenaikan berat 10,7 kali lipat dari berat awal dan nila perlakuan 9,8 kali lipat dari berat awal. Tingkah laku ikan saat perlakuan yaitu membentuk 3 sampai 4 kelompok dan hanya 1 kelompok berada di daerah sekitar speaker dan mulai makan. Kelompok sisanya menjauh dari speaker dan berada di dasar kolam. Menjauhnya nila merupakan reaksi bahwa nila merasa terganggu dengan perlakuan, dampaknya pertumbuhan nila terhambat. Berbeda dengan penelitian dengan speaker di atas air, yaitu ketika perlakuan nila yang semula membentuk kelompok – kelompok kecil menyatu membentu kelompok besar dan berada di bawah speaker, serta semuanya mulai bergantian makan. Tingkah laku ini menyebabkan pada penelitian sebelumnya mendapatkan hasil yang baik [4]. Kesimpulan Telah dilakukan penelitian tentang pengaruh posisi speaker terhadap pertumbuhan ikan nila Oreochromis niloticus mengunakan AFF berfrekuensi 20-10000 Hz dan diperoleh hasil berat perlakuan adalah 9,8 kali lipat dari beerat awal dan kontrol 10,7 kali lipat dari berat awal. Sehingga penggunaan speaker di dalam air dengan gelombang bunyi berfrekuansi 20-10000 Hz tidak memberi dampak yang baik. Salatiga, 21 Juni 2014, Vol 5, No.1, ISSN :2087-0922 63 DAFTAR PUSTAKA [1] Tavolga, W.N. 1971. Sound Production and Detection. P. 135 – 205 In W.S. Hoar., dan D.J. Randall. ed. Fish Physiology. Vol 5: Sensory System and Electric Organic. Academic Press, Inc. New York [2] Antabany, Afton. “Dampak getaran pada Pertumbuhan dan Tingkah laku Mahluk Hidup.” http:ruangkumemajangkarya.wordpress. com20111227dampak-getaran-pada- pertumbuhan-dan-tingkah-laku-mahluk- hidupdiaskses tanggal 13 Agustus 2013. [3] Priatna, Yatna. 2008 Uji Coba Penentuan Frekuensi Suara Dalam Pemikat Ikan Mas Cyprinus carpio Skripsi Sarjana . Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan, Institut Pertanian Bogor. [4] Saparinto, Putra. 2009. Budi Daya Ikan Di Kolam Terpal. Semarang : Penebar Swadaya. [5] Setya Purwaka. 2013 Studi Perkembangan Pembibitan Ikan Nila Oreochromis Niloticus Menggunakan Paparan Gelombang Bunyi Dengan Rentang Frekuensi 20 – 10000 HZ Skripsi Sarjana. Fakultas Sains dan Matematika, dipublikasikan di UNDIP 10 September 2013. Salatiga, 21 Juni 2014, Vol 5, No.1, ISSN :2087-0922 64 ANALISIS REDUKSI GAS H 2 S UNTUK MENINGKATKAN KUALITAS BIOGAS BERBAHAN BAKU SAMPAH ORGANIK BUAH-BUAHAN Feti Eka Rahayu Jurusan Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Negeri Jakarta Jl. Pemuda Rawamangun No.10, Rawamangun, Jakarta Timur Email: feti.ekagmail.com ABSTRAK Biogas adalah gas yang mudah terbakar yang dihasilkan dari proses fermentasi bahan-bahan organik oleh bakteri-bakteri anaerob. Komponen biogas antara lain 50-75 CH 4 , 24-40 CO 2 dan ± 2 H 2 S. Hidrogen sulfida meskipun kadarnya kecil dalam biogas namun bersifat korosif, berbau dan beracun, sehingga kadarnya perlu dikurangi dalam biogas tersebut. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mereduksi gas H 2 S dari biogas tersebut. Untuk itu dibutuhkan filter berupa pasir besi yang sebelumnya telah melalui proses penghalusan dengan variasi waktu 5 menit, 10 menit, dan 15 menit. Gas yang terbentuk ditampung dalam balon dan dibawa ke laboratorium untuk selanjutnya melalui uji Gas Analyzer untuk mengetahui besarnya daya adsorpsi filter terhadap gas yang diadsorpsi. Setelah pengujian Gas Analyzer selesai, maka dapat dianalisis berapa besar daya adsorpsi filter pasir besi terhadap gas H 2 S tersebut. Dari hasil pengujian tersebut, dapat diketahui filter yang baik mereduksi H 2 S. Kata-kata kunci: biogas, anaerob, H 2 S, Gas Analyzer, filter, adsorpsi PENDAHULUAN Biogas adalah gas yang dihasilkan dari dekomposisi bahan organik oleh mikroorganisme dalam kondisi kedap udara anaerobik. Komposisi biogas antara lain 50- 75 CH 4 , 24-40 CO 2 , dan ±2 H 2 S. Manfaat dari energi biogas adalah sebagai pengganti bahan bakar , terutama minyak tanah yng digunakan untuk memasak dan kemudian sebagai pengganti BBM bensin, diesel. Pada skala besar, biogas dapat digunakan sebagai pembangkit energi tenaga listrik. Selain itu, dari proses produksi biogas dihasilkan pupuk yang dapat langsung digunakan sebagai pupuk organik pada budidaya pertanian. Namun, di samping itu, tingginya kadar H 2 S dalam biogas menjadi kendala dalam pengaplikasian biogas secara langsung karena dapat merusak peralatan dan mencemari lingkungan. Tingginya kadar H 2 S pada biogas mengakibatkan kalor yang dihasilkan rendah. Untuk itu, biogas perlu dimurnikan terlebih dahulu dari kandungan H 2 S. Banyak cara yang dapat digunakan untuk mereduksi kandungan H2S pada biogas salah satunya dengan menggunakan filter berupa pasir besi. Dengan menggunakan pasir besi sebagai filter, maka kandungan H 2 S dapat direduksi dengan baik sehingga kadar CH 4 meningkat dan diperoleh hasil optimal kalor yang tinggi. BAHAN DAN METODE Bahan Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah limbah organik buah-buahan yang berasal dari Pasar Buah Gemah Ripah, Gamping, Sleman, Yogyakarta, pasir besi yang telah melalui proses milling dengan variasi waktu 5 menit, 10 menit, dan 15 menit. Purifikasi H 2 S Gas yang dihasilkan dari proses fermentasi biogas ditampung dalam suatu wadah, kemudian disambungkan dengan tabung filter berisi pasir besi sebagai filter H 2 S. Pada kedua ujung tabung diberi kran yang berfungsi sebagai pengatur gas yang masuk maupun Salatiga, 21 Juni 2014, Vol 5, No.1, ISSN :2087-0922 65 keluar dari tabung filter tersebut. Analisis Kandungan H 2 S dengan Gas Analyzer Gas yang dihasilkan setelah proses purifikasi H 2 S kemudian dianalisis menggunakan uji Gas Analyzer untuk mengetahui berapa kandungan gas H 2 S setelah melalui proses purifikasi tersebut. Setelah diketahui hasilnya, maka dapat diketahui berapa persentase H 2 S yang tereduksi oleh pasir besi tersebut. HASIL DAN DISKUSI Gas yang dihasilkan setelah proses purifikasi H 2 S kemudian dianalisis menggunakan uji Gas Analyzer untuk mengetahui berapa kandungan gas H 2 S setelah melalui proses purifikasi tersebut. Selain itu, volume gas yang terbentuk diperoleh dengan menghitung volume wadah yang berbentuk bola. Berikut ini disajikan grafik hubungan antara volume gas yang terbentuk dengan waktu. Gambar 1 . Grafik hubungan antara volume gas terhadap waktu Berikut ini disajikan gambar bahan dan proses pembuatan biogas dari campuran sampah buah, kotoran sapi, dan air. Gambar 2 . Proses pembuatan biogas Gambar 3 . Pasir besi dan tabung purifikasi KESIMPULAN Gas yang dihasilkan setelah proses purifikasi H 2 S kemudian dianalisis menggunakan uji Gas Analyzer untuk mengetahui berapa kandungan gas H 2 S setelah melalui proses purifikasi tersebut. Selain itu, volume gas yang terbentuk diperoleh dengan menghitung volume wadah yang berbentuk bola. Dari hasil penelitian diperoleh volume maksimum yakni pada hari ketujuh sebesar 12,54 liter. UCAPAN TERIMA KASIH Penulis mengucapkan terima kasih kepada dosen pembimbing penulis yakni Dr. Sunaryo, M.Si dan Dr. Esmar Budi, M.Si yang telah membimbing dan memfasilitasi penulis dalam penelitian ini DAFTAR PUSTAKA [1] Elisabeth Mary. Biogas Purification: H 2 S Removal using Biofiltration. A thesis presented to the University of Waterloo : Canada;2010. [2] Grob, R.L. Modern Practice of Gas Chromatography, 3th Ed. Jhon Wiley and Sons, New York;1995. [3] Hambali E, Mujdalipah S, Tambunan AH, Pattiwiri AW, Hendroko R. Teknologi Bioenergi. Jakarta: Agromedia Pustaka;2007. 66 RANCANG BANGUN HYBRID BATTERY CHARGER MENGGUNAKAN METODE PI CONTROLLER UNTUK DAERAH TERPENCIL Saifuddin 1 , Arman Jaya 2 , Eka Prasetyono 3 1,2,3 Program Studi Teknik Elektro Industri, Departemen Teknik Elektro, Politeknik Elektronika Negeri Surabaya 1 say.jrs.07gmail.com, 2 armanpens.ac.id, 3 ekapens.ac.id ABSTRAK Kebutuhan akan peralatan komunikasi sangat penting pada era globalisasi ini. Namun, pada daerah yang tidak terjangkau aliran listrik, seperti daerah perkemahan, pendakian, dan daerah terpencil, ini menjadi masalah yang serius. Indonesia merupakan daerah tropis yang dilalui oleh garis khatulistiwa, sehingga pemanfaatan cahaya matahari dan energi angin merupakan salah satu solusi pemecahan dari masalah ini. Untuk itulah, penelitian pembuatan stasiun charger ini telah dilakukan. Stasiun charger ini dibuat sedemikian rupa sehingga berbentuk seperti tempat pengisian baterai umum. Pada alat ini disediakan berbagai macam konektor dan berbagai macam pilihan nilai tegangan pengisian. Penelitian ini menggunakan 6 buah solar cell, masing-masing berkapasitas 20 WP, di mana 100 WP digunakan untuk sumber Buck-boost Converter dan 20 WP lagi digunakan sebagai sumber dari sistem kontrolnya, sedangkan turbin angin menghasilkan 50 W. Untuk pengisian baterai handphone dan peralatan lain yang menggunakan konektor USB, membutuhkan tegangan pengisian sebesar 5 Volt dan arus pengisiannya sebesar 500 mA. Sedangkan untuk pengisian baterai laptop membutuhkan tegangan pengisian sekitar 18 Volt sampai 19,5 Volt dan arus pengisian sekitar 1,5 A sampai 3 A, tergantung pada spesifikasi laptop masing-masing dengan menggunakan metode Voltage Constant untuk metode pengisiannya. Alat ini dilengkapi dengan layar LCD Touch Screen untuk memudahkan pengguna dalam pengoperasian dan monitoring. Dari hasil pengujian yang dilakukan, didapatkan bahwa proses charging laptop secara close loop dengan menggunakan voltage constant charging dapat mempertahankan kondisi set point tegangannya dan mampu melakukan pengisian selama 58 menit, sedangkan dengan proses pengisian open loop lebih lama, yaitu 78 menit. Kata kunci : panel surya, turbin angin, dc – dc converter, hybrid battery charger, pi controller PENDAHULUAN Perkembangan teknologi telah mempengaruhi gaya hidup manusia. Kebutuhan akan alat-alat komunikasi seperti laptop, handphone, dan alat-alat elektronik lainnya juga sangat tinggi. Praktisnya laptop sangatlah memudahkan bagi para penggunanya untuk dibawa bepergian, begitu juga handphone yang tidak kalah pentingnya dalam berkomunikasi. Beberapa masalah pun muncul ketika laptop dan handphone tersebut dibawa atau digunakan di tempat yang tidak ada suplai listrik seperti di daerah pedesaan atau di daerah pendakian dan perkemahan, sehingga alat-alat tersebut hanya bisa dipergunakan dalam beberapa jam saja. Indonesia merupakan negara tropis yang dilalui oleh garis khatulistiwa, di mana intensitas cahaya matahari dan energi angin sangat banyak dan dapat dimanfaatkan sebagai sumber energi alternatif. Dengan melihat permasalahan di atas, maka cahaya matahari tersebut dapat digunakan sebagai solusi. Pembuatan charger dengan memanfaatkan cahaya matahari dan energi angin dapat menjadi solusi yang baik. Pembuatan charger yang tersusun dari beberapa DC-DC converter yang dikontrol dengan metode PI Controller diharapkan dapat menghasilkan output yang stabil sesuai yang diharapkan. Dengan penambahan fitur LCD Touch Screen Panel dapat memungkinkan pengguna untuk melakukan pengaturan sesuai dengan output yang diharapkan. Karakteristik tegangan keluaran yang dihasilkan dari panel surya sangat bergantung pada intensitas cahaya yang jatuh pada permukaan panel surya. Dengan kondisi seperti itu, maka nilai tegangannya akan selalu 67 berubah-ubah. Nilai yang fluktuatif ini tidak dapat langsung digunakan dalam proses pengisian karena tegangan dan arus pengisian masing-masing peralatan berbeda-beda. Oleh karena itu, dibutuhkan sebuah konverter tegangan berupa Buck-boost Converter. Dari uraian permasalahan di atas, dapat dijelaskan perumusan masalah dalam penelitian ini, yaitu: 1. Pengkonversian cahaya matahari menjadi tegangan menggunakan panel surya. 2. Pengaturan output tegangan sesuai dengan spesifikasi alat yang diisi. 3. Perancangan GUI Graphic User Interface sebagai tampilan dan input untuk pengaturan output tegangan juga sebagai monitoring parameter charger. 4. Pengaturan proses pengisian baterai dengan menggunakan metode pengisian constant voltage charging. Batasan masalah dari pengerjaan penelitian ini adalah: 1. Beban charger berupa laptop, handphone, tablet dan mp3 player dengan beban maksimal adalah 60 Watt. 2. Tegangan output maksimal charger adalah 19 Volt dengan arus maksimal 3 Ampere 3. Mikrokontroller digunakan sebagai pembangkit pulsa PWM sebagai penyulutan Buck-boost Converter serta monitoring parameter arus dan tegangan pada charger. 4. Mikrokontroller yang digunakan berasal dari keluarga ARM yaitu STM32F4. 5. Metode kontrol yang digunakan adalah PI Controler. 6. Metode pengisian yang digunakan adalah metode Constant Voltage Charging. 7. Alarm indikator akan berbunyi ketika proses pengisian telah selesai. Berdasarkan pada buku Proyek Akhir “Portable Solar Charger” yang ditulis oleh Zainal Arifin yang menerapkan sistem charger handphone dan laptop dengan memanfaatkan solar cell sebagai sumber dari charger tersebut. Penerapan sistem charger berbasis solar cell ini dilakukan untuk menjawab keluhan masyarakat atas ketersediaan sumber listrik yang kurang di daerah tertentu. Penggunaan charger ini juga sangat efektif mengingat letak geografis Indonesia yang mendukung ketersediaan sumber cahaya matahari yang cukup. Pada penelitian ini juga menggunakan panel surya sebagai pembangkitnya. Perbedaan yang mendasar adalah pada DC-DC converter yang digunakan, pada buku referensi sebelumnya menggunakan Boost Converter sebagai charger laptop dan Buck Converter sebagai charger handphone. PERENCANAAN SISTEM Blok Diagram Pada perencanaan dan pembuatan perangkat keras pada penelitian ini mengacu pada blok diagram yang ditunjukkan pada Gambar 1. Gambar 1. Blok Diagram Sistem Sistem ini menggunakan 6 buah panel surya masing-masing berkapasitas 20WP, di mana 100WP digunakan sebagai suplai Buck-boost Converter, sedangkan 20WP digunakan sebagai suplai rangkaian kontrol dan penyulut Mosfet. Sebelum masuk ke perangkat yang akan di- charge, tegangan output dari panel surya terlebih dahulu masuk ke Buck-boost Converter. Pada rangkaian kontrol dilengkapi dengan layar touch screen untuk memudahkan dalam pemilihan peralatan yang akan di-charge. 68 Tegangan charging dari setiap peralatan berbeda-beda maka dari itu dibutuhkan pemilihan sesuai dengan peralatannya. Tegangan charging handphone dan peralatan lain yang menggunakan konektor USB sebagai charger-nya membutuhkan tegangan 5 Volt dengan arus 500mA. Sedangkan untuk laptop, tegangan dan arus charging-nya berbeda-beda tergantung dari jenis dan mereknya yaitu sekitar 15 Volt sampai 19 Volt untuk tegangan charging-nya dan 1 Ampere sampai 3 Ampere untuk arus charging-nya. Sensor tegangan dan arus pada sisi input dan output dari Buck-boost Converter digunakan untuk monitoring. Sedangkan alarm indikator digunakan sebagai penanda ketika proses charging telah selesai. Turbin Angin Pada penelitian ini, turbin angin berkapasitas 50W digunakan untuk suplai buck-boost converter berdasarkan rekomendasi dari Irawan [3]. Solar cell 6 buah solar cell dengan spesifikasi daya maksimum masing-masing 20WP, di mana untuk suplai rangkaian kontrol dan driver mosfet menggunakan 20WP dan untuk suplai buck-boost converter menggunakan 100WP, digunakan dalam penelitian ini berdasarkan rekomendasi dari Effendi [2]. Rangkaian Regulator LM2576-5V IC LM2576 merupakan IC switching regulator 5 Volt, sehingga memiliki efisiensi yang lebih baik dari pada IC LM7805. Arus output dari IC ini juga bisa mencapai 1 Ampere [4]. Gambar 2. Rangkaian regulator LM2576-5V Buck-boost Converter Buck-boost Converter digunakan untuk menaik- turunkan tegangan input agar tegangan output dapat diatur pada nilai tertentu. Penggunaan Buck-boost Converter ini karena tegangan output dari solar cell selalu berubah berdasarkan perubahan intensitas cahaya yang jatuh pada permukaan solar cell [1, 2, 4]. Gambar 3. Rangkaian regulator LM2576-5V Rangkaian Gate Driver Mosfet Rangkaian totempole digunakan sebagai kopling antara mikrokontroler dengan konverter DC-DC karena mikrokontroler tidak mampu mengendalikan konverter secara langsung. Rangkaian totempole terdiri dari transistor NPN BD139 dan transistor PNP BD140. Sedangkan rangkaian Optocoupler menggunakan tipe TLP521 [4]. Gambar 4. Rangkaian regulator LM2576-5V Rangkaian Sensor Tegangan Sensor tegangan merupakan rangkaian pembagi tegangan seperti ditunjukkan pada Gambar 3. Tegangan masukan sensor merupakan besarnya tegangan yang ingin diukur. Sedangkan tegangan keluaran sensor tegangan merupakan 69 hasil keluaran dari rangkaian pembagi tegangan yang masuk pada ADC mikrokontroler. Besarnya tegangan maksimal yang akan diukur adalah 20 Volt sedangkan tegangan untuk masukan ADC mikrokontroler maksimal 3,3 Volt [4]. Rangkaian Sensor Arus Sensor arus yang digunakan adalah sensor arus jenis IC ACS712. Sensor arus ini digunakan untuk membaca besarnya arus baik disisi input maupun output pada rangkaian buck-boost konverter. Pada datasheet IC ACS 712 dapat dilihat bahwa hasil pembacaan dari sensor arus berupa tegangan DC dengan kondisi awal arus input= 0 2,5 volt. Pada proyek akhir ini digunakan tipe sensor ACS-712ELCTR-05B-T yang memiliki rating pembacaan arus maksimal 5 Ampere [4]. Gambar 5 . Rangkaian ACS712 Mikrokontroler ARM STM32F4 dan rangkaian LCD TFT Untuk menghubungkan antara mikrokontroler ARM dan LCD TFT dibutuhkan koneksi paralel. Pada sistem ini digunakan beberapa PORT untuk mengakses LCD TFT. LCD TFT yang digunakan adalah LCD TFT 3,2 inch dengan kontroler SSD1289 yang dapat memproses pengolahan gambar pada LCD TFT. Empat wire touch screen yang digunakan juga telah terintegrasi dengan LCD TFT sehingga untuk mengakses data digunakan komunikasi serial. Desain Mekanik Karena alat ini merupakan suatu stasiun charger maka dibutuhkan adanya perancangan mekanik yang tepat, selain untuk memudahkan pengguna dalam menggunakan alat ini, juga sebagai tempat pemaasangan solar cell. Berikut rancangan dari mekanik stasiun charger yang ditunjukkan pada Gambar 6. Gambar 6 . Desain mekanik tampak belakang PENGUJIAN DAN ANALISA Pengujian Tegangan Output Generator DC Pengujian PWM ini bertujuan untuk melihat keluaran dari PWM yang dibangkitkan dari mikrokontroler ARM STM32F4 menggunakan instruksi timer 1. PWM ini nantinya digunakan sebagai masukan rangkaian totempole dan diteruskan untuk menyulut kaki-kaki gate mosfet pada rangkaian buck–boost converter. Hasil pengujian untuk pembangkitan pulsa PWM pada buck-boost converter dapat dilihat dengan oscilloscope. 70 Gambar 7. AVOmeter menunjukkan tegangan output 14 V dengan switch selektor 50 Pengujian Buck – Boost Converter Pengujian konverter digunakan untuk mengetahui respon konverter terhadap perubahan duty cycle input. Hal ini bertujuan untuk mengetahui perbedaan hasil output dengan perhitungan secara teoritis. Dalam pengujiannya, konverter buck-boost diberi input sebesar 4 volt dan diberi sinyal drive dengan duty cycle 10 hingga 80. Dengan beban lampu 220V100W. Gambar 8. Rangkaian Buck – Boost Converter Hasil pengujian buck - boost konverter dapat dilihat pada Tabel 1 sebagai berikut : Tabel 1. Hasil pengujian buck-boost konverter dengan beberapa duty cycle dengan tegangan masukan 4 V Duty cycle Vin V Vout V Teori Vout V Praktek Error 0,1 4 0,44 0,41 7,75 0,2 4 1,00 0,97 3,00 0,3 4 1,71 1,67 2,58 0,4 4 2,67 2,57 3,63 0,5 4 4,00 3,8 5,00 0,6 4 6,00 5,6 6,67 0,7 4 9,33 8,9 4,64 0,783 4 14,43 13,8 4,39 0,8 4 16,00 15,5 3,13 Pengujian Boost Converter Pengujian konverter digunakan untuk mengetahui respon konverter terhadap perubahan duty cycle inputnya. Hal ini bertujuan untuk mengetahui perbedaan hasil output dengan perhitungan secara teoritis. Dalam pengujiannya, konverter boost diberi input sebesar 12 volt dan diberi sinyal drive dengan duty cycle 10 hingga 80. Dengan beban 2 lampu 220V100W. Gambar 9. Pengujian Boost Converter Hasil pengujian boost konverter dapat dilihat pada Tabel 2. Tabel 2. Hasil pengujian boost konverter dengan beberapa duty cycle dengan tegangan masukan 12 V Duty cycle Vin V Vout V Teori Vout V Praktek Error 0,1 12 13,33 13,37 0,28 0,2 12 15,00 15,74 4,93 0,3 12 17,14 18,45 7,63 0,4 12 20,00 22,52 12,60 0,5 12 24,00 26,4 10,00 0,6 12 30,00 32,5 8,33 0,7 12 40,00 42,23 5,58 0,8 12 60,00 62,8 4,67 Pengujian ADC channel Pengujian ADC digunakan untuk mengetahui seberapa sensitive ADC mikrokontroler dan menguji apakah antara channel yang satu dengan yang lain memberikan hasil pembacaan tegangan yang sama. Berikut hasil pengujian ADC channel pada Tabel 3. Tabel 3. Pembacaan ADC channel Vin Volt Vo Volt Praktek Vo Volt Teori Persentase Error 0 0 0 0 1 0,198 0,20 1,00 2 0,398 0,40 0,50 3 0,598 0,60 0,33 4 0,797 0,80 0,38 5 0,997 1,00 0,30 6 1,196 1,20 0,33 7 1,396 1,40 0,29 8 1,594 1,60 0,38 9 1,795 1,80 0,28 71 10 1,995 2,00 0,25 11 2,19 2,20 0,45 12 2,39 2,40 0,42 13 2,59 2,60 0,38 14 2,79 2,80 0,36 15 2,99 3,00 0,33 16 3,19 3,20 0,31 17 3,39 3,40 0,29 18 3,59 3,60 0,28 Pengujian Sistem Secara Keseluruhan Gambar 10 menunjukkan rangkaian pengujian sistem secara keseluruhan yang disimulasikan menggunakan PSIM dengan komponen utama berupa Buck – Boost Converter dan Boost Converter dengan 2 sumber tegangan yaitu dari kincir angin yang memutar generator DC terhubung langsung dengan Buck – Boost Converter yang dilambangkan DC power supply dan aki cadangan yang dilambangkan dengan baterai 12V terhubung dengan Boost Converter. Kedua sumber tegangan ini dipisahkan dengan switch atau relay interlock secara bergantian. Perubahan tegangan bergantung dari tekanan angin yang menggerakkan kincir angin. Perubahan tegangan ini dapat dikontrol dengan mikrokontroller agar tegangan keluaran dari Buck – Boost Converter stabil 14,4 V dan sebagai tegangan masukan Boost Converter untuk dinaikkan kembali tegangannya sampai 30V. Gambar 10. Rangkaian simulasi integrasi sistem Hasil simulasi integrasi ditunjukkan pada Gambar 11 dan 12. Gambar 11. Gelombang tegangan keluaran hasil simulasi integrasi menunjukan 30 Volt Gambar 12. Gelombang arus keluaran hasil simulasi integrasi menunjukan 10 A KESIMPULAN Setelah melalui beberapa proses perencanaan, pembuatan dan pengujian alat serta dari beberapa data pengujian, maka dapat disimpulkan bahwa: 1. Besar tegangan dari Vertical Windmill yang telah dirancang mampu menghasilkan tegangan keluaran mencapai sebesar ±22 volt. 72 2. Buck-boost konverter mampu menstabilkan tegangan dan men-charge baterai 12V120Ah sebesar 14,4 Volt 3. Boost konverter mampu menaikkan tegangan dan men-charge baterai 24V100Ah dengan tegangan charge yang stabil 30 Volt dengan arus charging 10 A selama 10 jam. DAFTAR PUSTAKA [1] Salam, Zainal, Power Electronic and drives chapter 3 – 2003, UTM TB, 2003. [2] Effendi, Moh. Zaenal, ”Chapter 3 DC to DC Converter . pdf”, 2007. [3] Irawan, Bambang.“Rancang Bangun Pembangkit Listrik Tenaga Bayu Angin Untuk Sistem Penerangan Rumah Tinggal”. PENS – ITS : Surabaya, 2011. [4] Muhammad H. Rasyid, ”Power Electronics Circuits. Devices and Applicatoins, Third Edition” ,2004. [5] Y. Daryanto.“Kajian Potensi Angin Untuk Pembangkit Listrik Tenaga Bayu”. Balai PPTAGG – UPT – LAGG : Yogyakarta, 2007. Salatiga, 21 Juni 2014, Vol 5, No.1, ISSN :2087-0922 73 RANCANG BANGUN ALAT PENGHASIL ENERGI LISTRIK BERSUMBER PADA AIR CLIMBER MENGGUNAKAN METODE PENGENDALI PROPORSIONAL INTEGRAL Tofan Arif Kusuma 1 , Indhana Sudiharto 2 , Eka Prasetyono 2 1 Program D4 Jurusan Teknik Elektro Industri, Politeknik Elektronika Negeri Surabaya 2 Jurusan Teknik Elektro Industri, Politeknik Elektronika Negeri Surabaya tofanarifkusumagmail.com ABSTRAK Saat ini banyak dikembangkan teknologi dan ilmu pengetahuan untuk mendapatkan energi alternatif karena semakin menipisnya pasokan energi listrik yang ada. Dengan banyaknya energi yang sering terbuang dari suatu alat fitnes, maka pada penelitian ini memanfaatkan energi yang dihasilkan dari penggunaan alat fitnes bernama air climber yang merupakan suatu energi gerak yang dimanfaatkan untuk memutar sebuah generator jenis DC. Generator jenis ini dapat menghasilkan tegangan jenis DC antara 35- 110 volt. Tegangan jenis DC yang didapat dari generator DC diturunkan agar sesuai dengan kebutuhan untuk mengisi ulang charging aki 24 volt 30 Ah menggunakan buck converter. Buck converter dalam penelitian ini dirancang menggunakan penyulutan Pulse Width Modulation PWM dan dikendalikan tegangan keluarannya menggunakan mikrokontroler STM32F4 ARM yang mendapat feedback dari sensor tegangan. Selanjutnya tegangan keluaran dari aki ini dikonversi dari jenis DC menjadi jenis AC menggunakan inverter full bridge satu fasa yang dirancang menggunakan penyulutan Sinusoidal Pulse Width Modulation SPWM. Setelah dari inverter kemudian tegangan dinaikkan dengan trafo step up untuk dialirkan ke beban motor 220 volt 100 Watt. Dari penggunaan air climber ini diharapkan dapat menghasilkan energi listrik hingga 60 VA agar dapat mengisi aki lebih cepat. Selain itu, dengan menggunakan metode Proporsional Integral PI untuk mengendalikan tegangan keluaran dari buck converter diharapkan tegangan keluarannya dapat konstan antara 27-36 volt . Kata kunci :air climber , buck converter, inverter, Proporsional Integral, SPWM PENDAHULUAN Seiring dengan berkembangnya teknologi, jumlah pemakaian energi pun juga semakin bertambah.Pemakaian energi listrik yang berlebihan tentunya menyebabkan pasokan energi listrik semakin sedikit.Hal ini menjadi faktor utama banyak dikembang-kannya teknologi dan ilmu pengetahuan tentang energi terbarukan sebagai antisipasi habisnya pasokan energi listrik yang dihasilkan oleh pembangkit-pembangkit listrik yang ada saat ini. Pengembangan teknologi dan ilmu pengetahuan untuk mendapatkan sumber energi terbarukan semakin gencar dilakukan, mulai dari energi yang berasal dari panas matahari, angin, air, dll.Masing-masing pengembangan energi terbarukan ini dilakukan berdasarkan potensi banyaknya energi yang terdapat pada daerah tersebut.Salah satunya adalah di lingkungan masyarakat yang memiliki potensi besar untuk menciptakan energi listrik dari hasil olah raga fitnes seperti sepeda dinamis yang dimanfaatkan hasil kayuhan pedalnya untuk menghasilkan energi listrik. Maka seperti halnya alat fitnes tersebut, dengan air climber yang memanfaatkan energi dari tekanan kaki manusia ini diharapkan dapat menghasilkan tegangan sekitar 35 volt dan arus 0,84 ampere untuk mengisi aki. Selain itu juga dapat menghasilkan tegangan dan arus yang lebih tinggi jika dikayuh lebih kuat lagi yaitu sekitar tegangan 49 volt dengan arus 1,25 ampere. Energi listrik ini didapat dari putaran generator DC yang terpasang pada alat fitnes air climber. Kemudian keluaran dari generator DC diturunkan menggunakan buck converter untuk mendapatkan nilai tegangan konstan 74 yang dibutuhkan yaitu anta untuk mengisi aki 24 volt converter ini dirancang penyulutan Pulse Width Modu dengan metode pengendal Integral PI. Selanjutnya dar Ah ini diubah jenis teganga DC menjadi jenis AC mengg full bridge satu fasa. Inverter fasa dirancang menggunak Sinusoidal Pulse Width SPWM.Untuk dapat men berupa motor AC 220 volt 1 keluaran dari inverter di naikk dari 12 volt menjadi 220 vol transformator step up 12-220 PWM dan SPWM dilakukan mikro-kontroler STM32F4. BAHAN DAN METODE Bahan Generator Generator DC merupa perangkatmesin listrik mengubah energi mekanis listrik.Generator DC meng DCarus searah. Generator menjadi beberapa jenis be rangkaian belitan magnet eksitasinya terhadap jangkar generator DC yaitu: 1. Generator Penguat Te 2. Generator Shunt 3. Generator Kompon Buck Converter Buck converter adalah salah DC-DC converter yang di menurunkan tegangan DC[1] rangkaian ini adalah de pensaklaran. Komponen utam buck adalah penyaklar, di induktor, dan kapasitor. Pa ditunjukkan topologi buck masih dasar dengan nilai k belum diketahui. Gambar 1. Topologi Buck = = = = = = = = = = = = = Salatiga, 21 Juni 2014, Vol 5, No.1 74 ntara 27-34 volt olt 30 Ah. Buck g menggunakan odulation PWM ndali Proporsional dari aki 24 volt 30 gannya dari jenis nggunakan inverter ter full bridge satu nakan penyulutan dth Modulation enyuplai beban lt 100 Watt maka ikkan tegangannya volt menggunakan 220 volt.Penyulutan kan menggunakan upakan sebuah dinamis yang s menjadi energi enghasilkan arus or DC dibedakan berdasarkan dari et atau penguat kar anker, jenis Terpisah lah satu topologi digunakan untuk [1]. Prinsip kerja dengan kendali ama pada topologi dioda freewheel, Pada Gambar 1 k converter yang komponen yang uck Converter Penyaklar dapat berupa tr atau IGBT.Kondisi sakla tertutup ditentukan oleh isy saat saklar terhubung, kapasitor, dan beban akan t sumber tegangan. Kondis disebut dengan keadaan ON kondisi ON maka dioda a Sedangkan saat saklar terbuk komponen tadi akan terisol tegangan. Keadaan ini disebut OFF OFF state.Saat kondi menyediakan jalur untuk ar converter disebut juga down nilai tegangan keluaran selal inputnya. Pada saat kondisi ON akanreverse bias. Dengan tegangan pada induktor adala = = Sehingga diperoleh, = Selama nilai turunan da konstanta positif, maka arus secara linear selama selang dengan DT. Perubahan pa kondisi ON dihitung denga persamaan 2. = = = = Pada saat kondisi OFF atau maka dioda menjadi forw menghantarkan arus induktor induktor saat saklar terbuka a = = Sehingga diperoleh = Turunan dari arus di konstanta negatif, dan arus linear. Perubahan pada arus saklar terbuka adalah = = = o.1, ISSN :2087-0922 74 transistor, mosfet, klar terbuka dan isyarat PWM. Pada maka induktor, n terhubung dengan ondisi semacam ini N ON state. Saat akanreverse bias. rbuka maka seluruh isolasi dari sumber ebut dengan kondisi ondisi OFF ini dioda arus induktor.Buck down converter karena lalu lebih kecil dari N maka dioda an demikian maka dalah: = = 1 = 2 dari arus adalah rus akan bertambah ng waktu 0 sampai pada arus selama ngan menggunakan = = = 3 = 4 atau saklar terbuka, orward bias untuk nduktor.Tegangan pada a adalah = = 5 = 6 induktor adalah us berkurang secara rus induktor ketika = = = 7 Salatiga, 21 Juni 2014, Vol 5, No.1, ISSN :2087-0922 75 = 1 8 Operasi keadaan tunak steady state terpenuhi jika arus pada induktor pada akhir siklus penyaklaran adalah sama dengan saat awal penyaklaran, artinya perubahan pada arus induktor selama satu periode adalah nol. Hal ini berarti ∆iLclosed + ∆iLopen = 0 Berdasarkan persamaan ∆iLclosed dan ∆iLopen diperoleh 1 = 0 9 Dengan menyelesaikan Vo diperoleh hubungan = . 10 Full Bridge Inverter Single Phase Full Bridge Inverter ditunjukkan pada Gambar 2 .Inverter ini terdiri dari 2 pasang inverter tipe half bridge dan lebih banyak digunakan untuk rating daya besar. Dengan tegangan input dc yang sama, tegangan output maksimum menjadi dua kali dari half bridge inverter. Gambar 2.Full Bridge Inverter satu fasa Tegangan keluaran rms bisa didapatkan dari: = V dt = V 11 Dari persamaan 11 dapat dikembangkan untuk menyatakan tegangan keluaran sesaat dalam deret Fourier sebagai: = π ∞ , , ,.. sin nωt 12 Dan untuk n =1, persamaan 12 memberikan nilai rms komponen fundamental sebagai : = 0,9 13 Persamaan arus beban sesaat iountuk beban RL adalah = π ω ∞ , , ,.. sinnωt θ 14 Dimana = tan n L R 15 Proporsional dan Integral Kontroler Karena sifatnya yang tidak mengeluarkan output sebelum selang waktu tertentu, pengendali integral jadi memperlambat respons, walaupun offset hilang disebabkan respons yang lambat[2]. Untuk memperbaiki lambatannya respons umumnya pengendali integral dipasang paralel dengan pengendali proposional. Karena pengendali PI merupakan gabungan dari dua unit kontrol P dan I. Semua kelebihan serta kekurangan yang ada pada pengendali P dan pengendali I juga ada padanya. Sifat pengendali P yang selalu meninggalkan offset dapat ditutupi oleh kelebihan pengendali I, sedangkan sifat pengendali I yang lambat dapat ditutupi oleh pengendali P. Sehingga pengendalian PI menghasilkan respons yang lebih cepat dari pengendali integral tapi mampu menghilangkan offset yang ditinggalkan pengendali P. Sistem pengendali PI memiliki kedua sifat yang ada pada unsur P dan I yang masing- masing berguna untuk mempercepat reaksi sistem dan menghilangkan offset. Namun semua kelebihan pada pengendali PI tidak dapat di pakai untuk mengendalikan semua variabel proses. Kemudian dengan menyetel PB dan Ti, satu atau dua dari kedua unsur tadi dapat dibuat lebih menonjol dari yang lain. Unsur yang menonjol itulah yang kemudian akan membawa pengaruh respons sistem pada keseluruhan. Salatiga, 21 Juni 2014, Vol 5, No.1, ISSN :2087-0922 76 Diagram pengendali PI merupakan bentuk paralel dari kedua unit kontrol seperti pada Gambar 3 . Gambar 3. Diagram kotak pengendali PI Ada pun transfer function pengendali PI ini adalah sebagai berikut: = + . 2.29 dimana Gc dan Ti masing-masing adalah gain dan integral time. Jika pada input pengendali PI diberi sinyal mendadak fungsi step outputnya merupakan jumlah dari output step pengendali P dan output ramp pengendali I. Jadi pengaruh PB dan Ti pada respon dapat disimpulkan sebagai berikut: • PB yang kecil akan membuat pengendali menjadi sensitif dan cenderung membawa loop berosilasi. Sedangkan PB yang besar akan meninggalkan offset yang besar juga. • Ti yang kecil akan bermanfaat untuk menghilangkan offset, tetapi juga cenderung membawa sistem menjadi lebih sensitif dan lebih mudah berosilasi. Sedangkan Ti yang besar belum tentu efektif menghilangkan offset dan cenderung membuat respon menjadi lambat. Kebalikan dari waktu integral Ti disebut laju reset. Laju reset adalah banyaknya pengulangan bagian proposional dari aksi pengontrollan permenit. Lalu reset diukur dalam bentuk pengulangan per menit. Gambar 4 dan Gambar 5 dibawah menunjukan sinyal kesalahan dan keluaran dari kontroler proposional plus integral. Gambar 4. Sinyal kesalahan penggerak Gambar 5. Sinyal keluaran kontroler Masing-masing penguatan dari kedua pengendali diatas memiliki karekteristik yang berbeda dimana pengendali proposional mempunyai keunggulan riset time yang cepat tetapi tidak menghilangkan kesalahan keadaan tunak, sedangkan pengendali integral mempunyai keunggulan untuk memperkecil kesalahan keadaan tunak, namun berakibat memburuknya tanggapan transient. Efek dari setiap pengendali Kp dan Ki dalam kendali close loop ditunjukan pada Tabel 1. Tabel 1. Sinyal keluaran kontroler Closed Loop Response Rise Time Overs hoot Setting Time Error Kp Decre -ase Incre- ase Small Cha- nge Decrease Ki Decre -ase Incre- ase Incre- ase Eliminate Parameter-parameter tersebut tidak bersifat independen sehingga pada saat salah satu nilai konstannya diubah maka mungkin sistem tidak bereaksi seperti yang diinginkan. Tabel diatas hanya diperlukan hanya sebagai pedoman jika akan melakukan perubahan konstanta. Untuk merancang suatu PI kontroler biasanya dipergunakan metode trial error atau pun tuning. Sehingga perancang harus mencoba kombinasi pengatur beserta Gc 1 . + SP + _ e MV PV OUTPUT Salatiga, 21 Juni 2014, Vol 5, No.1, ISSN :2087-0922 77 konstannya atau melakukan penghitungan dengan metode tuning untuk mendapatkan hasil terbaik yang paling sederhana. HASIL DAN DISKUSI Hasil Simulasi Sistem 1. Hasil Simulasi Buck Converter Simulasi buck converter yang dilakukan dalam pembuatan makalah ini menggunakan PSIM. Buck converter pada makalah ini dikendalikan dengan menggunakan metode kontrol Proporsional Integral PI. Untuk mendapatkan nilai konstanta proporsional Kp dan konstanta integral Ki digunakan metode Zeigler Nichols. Dengan menggu- nakan metode Zeigler Nichols maka didapatkan nilai Kp dan Ki sebesar 0,315 dan 492,64. Gambar di bawah ini menunjukan rangkaian simulasi buck converter dan gelombang tegangan keluar dari buck converter. Gambar 6. Rangkaian Simulasi Buck Converter Gambar 7. Gelombang Tegangan Keluaran dari Buck Converter Dalam simulasi ini dilakukan 5 kali pengambilan data simulasi dengan nilai tegangan input yang berbeda. Berikut ini adalah hasil simulasi dari buck converter. Tabel 2. Data Hasil Simulasi Buck Converter Vin volt Vout volt 110 26,795 90 26,872 70 26,997 50 26,991 35 26,980 2. Hasil Simulasi Full Bridge Inverter Satu Fasa Simulasi full bridge inverter satu fasa pada makalah ini juga dilakukan menggunakan PSIM. Inverter ini dirancang dengan metode pensaklaran Sinusoidal Pulse Width Modulation SPWM. Pada perencanaan sistem, inverter ini mendapat tegangan masukan jenis DC dari sebuah aki 24 volt yang kemudian dengan inverter ini diubah menjadi tegangan keluaran jenis AC. Dengan metode SPWM maka dapat dilihat pada gambar 9. gelombang high side dan low side yang digunakan sebagai input keempat IGBT. Gambar 8. Rangkain Simulasi Full Bridge Inverter Single Phase Gambar 9. Gelombang High Side dan Low Side SPWM Salatiga, 21 Juni 2014, Vol 5, No.1, ISSN :2087-0922 78 Dengan tegangan masukan sebesar 24 volt DC dan menggunakan metode SPWM maka didapatkan nilai tegangan keluaran RMS sebesar 17,12 volt. Tegangan keluaran dari full bridge inverter satu fasa ini dapat dilihat pada Gambar 10. Gambar 10. Gelombang Tegangan Keluaran Full Bridge Inverter Satu Fasa 3. Hasil Simulasi Inverter Full Bridge Satu Fasa yang Dintegrasikan dengan Transformator Step Up dan Beban Setelah tegangan DC dari aki 24 volt diubah menjadi tegangan AC selanjutnya keluaran dari inverter tersebut dinaikkan menjadi 220 volt AC menggunakan transformator step up. Hasil simulasi dari transformator step up dapat dilihat pada Gambar 11. Gambar 11. Gelombang Tegangan Keluaran dari Transformator Step Up Kemudian tegangan keluaran dari transformator step up ini dapat langsung digunakan untuk mensuplai beban 100 watt. Data Hasil Pengujian Pengujian dilakukan untuk dapat dianalisa perbandingan antara hasil simulasi dengan hasil sebenarnya. Pada penelitian ini pengujian yang dilakukan meliputi : 1. Pengujian buck converter dengan