TA : Analisis Perangkat Transmisi untuk Wireless Energy Transfer.

ANALISIS PERANGKAT TRANSMISI UNTUK WIRELESS ENERGY TRANSFER

TUGAS AKHIR

Disusun Oleh :

Nama : Ngurah Tegar Mahardika

NIM : 10.41020.0022

Program : S1 (Strata Satu)

Jurusan : Sistem Komputer

SEKOLAH TINGGI

MANAJEMEN INFORMATIKA & TEKNIK KOMPUTER SURABAYA

ANALISIS PERANGKAT TRANSMISI UNTUK WIRELESS ENERGY TRANSFER

TUGAS AKHIR

Diajukan sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan Program Sarjana Komputer

Disusun Oleh :

Nama : Ngurah Tegar Mahardika

NIM : 10.41020.0022

Program : S1 (Strata Satu)

Jurusan : Sistem Komputer

SEKOLAH TINGGI

MANAJEMEN INFORMATIKA & TEKNIK KOMPUTER SURABAYA

Family is the most important thing in the world.

~Princess Diana.

The only person you are destined to become is the person you decide to be.

Kupersembahkan kepada

Ayah dan mama tercinta

Adik – adikku tersayang

Dosen - dosen yang selalu membimbingku

iv

ABSTRAK

Wireless technology adalah teknologi elektronika yang beroperasi tanpa

kabel. Teknologi ini telah dikenal dapat dimanfaatkan untuk komunikasi maupun pengontrolan. Kini, teknologi nirkabel juga dapat diterapkan pada proses perpindahan daya atau disebut juga wireless energy transfer.

Wireless energy transfer memiliki beberapa macam mekanisme, salah

satunya adalah inductive resonant coupling. Teknologi ini bekerja dengan menggunakan efek kopling resonansi antara dua gulungan sirkuit LC. Inductive

resonant coupling mampu mentransmisikan daya melalui media magnetic field

yang dihasilkan oleh arus listrik.

Efisiensi pada inductive resonant coupling didasarkan pada jarak antara koil pemancar dengan koil penerima, nilai daya yang ditransmisikan, dan frekuensi transmisi. Semakin pendek jarak antara koil pemancar dengan koil penerima, akan menghasilkan nilai efisiensi yang semakin besar pula. Hal ini terjadi pada saat nilai tegangan yang ditransmisikan (Vin) sama dan menggunakan frekuensi 40.58 KHz, 90.73 KHz atau 128.31 KHz. Semakin besar daya yang ditransmisikan (Pin), akan menghasilkan nilai efisiensi yang semakin kecil. Hal ini terjadi pada saat jarak antara koil pemancar dengan koil penerima sama dan menggunakan frekuensi 128.31 KHz. Semakin besar nilai frekuensi transmisi yang digunakan, maka nilai efisiensi semakin besar pula. Hal ini terjadi pada saat jarak antara koil pemancar dengan koil penerima dan nilai tegangan yang

v

KATA PENGANTAR

Pertama-tama penulis panjatkan puji dan syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa karena berkat, rahmat, dan karuniaNyalah penulis dapat menyelesaikan penulisan Tugas Akhir ini dengan sebaik-baiknya. Penulis mengambil judul

“Analisis Perangkat Transmisi untuk Wireless Energi Transfer” ini sebagai salah satu syarat dalam menyelesaikan Tugas Akhir di Sekolah Tinggi Manajemen Informatika & Teknik Komputer Surabaya.

Dalam pelaksanaan Tugas Akhir serta pembuatan laporan Tugas Akhir ini, banyak sekali pihak yang telah membantu penulis sehingga Tugas Akhir dapat terlaksana dengan baik. Oleh karena itu, penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada :

1. Seluruh guru yang telah mendidik penulis mulai kecil hingga saat ini sehingga penulis mendapatkan ilmu pengetahuan yang dapat menjadikan penulis menjadi seperti saat ini.

2. Pimpinan STIKOM Surabaya yang telah banyak memberikan motivasi serta teladan yang dapat membantu penulis selama menempuh pembelajaran hingga saat ini.

3. Bapak Dr. Jusak, selaku Kepala Program Studi Sistem Komputer STIKOM Surabaya yang telah membantu serta mendukung setiap kegiatan sehingga pelaksanaan Tugas Akhir ini dapat berjalan dengan baik.

vi

4. Bapak Yuwono Marta Dinata, S.T., M.Eng., dan bapak Susijanto Tri Rasmana, S.Kom.,M.T., selaku dosen pembina pertama dan kedua sehingga penulis dapat melaksanakan Tugas Akhir ini dengan baik.

5. Ibu Ira Puspasari, S.Si., M.T. selaku dosen wali dan para dosen lainnya yang telah membantu penulis jika mengalami berbagai macam kesulitan sehingga penulis dapat termotivasi untuk terus berusaha hingga Tugas Akhir ini terlaksana sesuai dengan harapan.

6. Teman-teman penulis yang telah mendampingi, memberi tempat saat penulis membutuhkan yang juga membantu dalam pelaksanaan Tugas Akhir ini.

7. Seluruh pihak yang tidak dapat penulis tuliskan satu persatu yang telah membantu penulis secara langsung maupun tidak langsung.

Banyak hal dalam laporan Tugas Akhir ini yang masih perlu diperbaiki lagi. Oleh karena itu penulis mengharapkan saran dan kritik yang dapat membangun dari semua pihak agar dapat menyempurnakan penulisan ini kedepannya. Penulis juga memohon maaf yang sebesar-besarnya jika terdapat kata-kata yang salah serta menyinggung perasaan pembaca. Akhir kata penulis ucapkan banyak-banyak terima kasih yang sebesar-besarnya kepada para pembaca, semoga tulisan ini dapat bermanfaat bagi para pembaca.

Surabaya, Februari 2014

vii

vii

DAFTAR ISI

Halaman

ABSTRAK ... iv

KATA PENGANTAR ... v

DAFTAR ISI ... vii

DAFTAR TABEL ... x

DAFTAR GAMBAR ... xiii

BAB I PENDAHULUAN ... 1

1.1 Latar Belakang Masalah ... 1

1.2 Perumusan Masalah ... 2

1.3 Pembatasan Masalah ... 3

1.4 Tujuan ... 3

1.5 Sistematika Penulisan ... 4

BAB II LANDASAN TEORI ... 6

2.1 Medan Magnet ... 6

2.2 Arus Listrik Menghasilkan Kemagnetan ... 7

2.3 Elektromagnet dan Solenoida ... 9

2.4 Prinsip Kerja Osilator dalam Melakukan Osilasi ... 11

2.5 Induksi Elektromagnetik ... 14

2.6 Wireless Energy Transfer ... 16

2.7 Coupled Resonators ... 18

2.8 Desain Koil pada Inductive Resonant Coupling ... 20

2.9 Akuisisi Data ... 21

viii

2.11 Power Supply ... 22

BAB III METODE PENELITIAN ... 25

3.1 Model Penelitian ... 25

3.2 Pengimplementasian Sistem ... 26

3.3 Perancangan Hardware... 27

3.3.1 Rangkaian Osilator ... 28

3.3.2 Rangkaian Mixer ... 30

3.3.3 Koil Pemancar dan Koil Penerima ... 31

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 33

4.1 Perhitungan Frekuensi ... 33

4.1.1 Rumus Perhitungan Frekuensi ... 33

4.1.2 Proses Perhitungan Frekuensi ... 34

4.2 Pengujian Perangkat Transmisi ... 34

4.2.1 Peralatan yang Digunakan ... 35

4.2.2 Perakitan Perangkat Transmisi ... 36

4.2.3 Prosedur Pengujian ... 37

4.2.4 Hasil Pengujian... 38

4.3 Perhitungan Daya dan Efisiensi Transmisi ... 42

4.3.1 Perhitungan Daya Listrik ... 43

4.3.2 Perhitungan Efisiensi Transmisi ... 47

4.4 Pembahasan Berdasarkan Hasil Perhitungan Daya dan Efisiensi Daya 52 BAB V PENUTUP ... 57

5.1 Kesimpulan ... 57

ix

DAFTAR PUSTAKA ... 59 BIODATA PENULIS ... 61

x

DAFTAR TABEL

Halaman Tabel 4.1 Perhitungan Frekuensi ... 34 Tabel 4.2 Nilai – Nilai Tegangan dan Arus dari Hasil Pengujian 1 dengan

Frekuensi 90.73 KHz dan Vin = 5.37 V ... 39 Tabel 4.3 Nilai – Nilai Tegangan dan Arus dari Hasil Pengujian 2 dengan

Frekuensi 90.73 KHz dan Vin = 7.97 V ... 39 Tabel 4.4 Nilai – Nilai Tegangan dan Arus dari Hasil Pengujian 3 dengan

Frekuensi 90.73 KHz dan Vin = 9.01 V ... 39 Tabel 4.5 Nilai – Nilai Tegangan dan Arus dari Hasil Pengujian 1 dengan

Frekuensi 128.31 KHz dan Vin = 5.88 V ... 40 Tabel 4.6 Nilai – Nilai Tegangan dan Arus dari Hasil Pengujian 2 dengan

Frekuensi 128.31 KHz dan Vin = 6.70 V ... 40 Tabel 4.7 Nilai – Nilai Tegangan dan Arus dari Hasil Pengujian 3 dengan

Frekuensi 128.31 KHz dan Vin = 8.13 V ... 41 Tabel 4.8 Nilai – Nilai Tegangan dan Arus dari Hasil Pengujian 1 dengan

Frekuensi 40.58 KHz dan Vin = 5.08 V ... 41 Tabel 4.9 Nilai – Nilai Tegangan dan Arus dari Hasil Pengujian 2 dengan

Frekuensi 40.58 KHz dan Vin = 6.39 V ... 42 Tabel 4.10 Nilai – Nilai Tegangan dan Arus dari Hasil Pengujian 3 dengan

Frekuensi 40.58 KHz dan Vin = 7.24 V ... 42 Tabel 4.11 Nilai – Nilai Perhitungan Daya dari Hasil Pengujian 1 dengan

xi

Tabel 4.12 Nilai – Nilai dari Perhitungan Daya dari Hasil Pengujian 2 dengan Frekuensi 90.73 KHz dan Vin = 7.97 V ... 44 Tabel 4.13 Nilai – Nilai dari Perhitungan Daya dari Hasil Pengujian 3 dengan

Frekuensi 90.73 KHz dan Vin = 9.01 V ... 44 Tabel 4.14 Nilai – Nilai Perhitungan Daya dari Hasil Pengujian 1 dengan

Frekuensi 128.31 KHz dan Vin = 5.88 V ... 44 Tabel 4.15 Nilai – Nilai Perhitungan Daya dari Hasil Pengujian 2 dengan

Frekuensi 128.31 KHz dan Vin = 6.70 V ... 45 Tabel 4.16 Nilai – Nilai Perhitungan Daya dari Hasil Pengujian 3 dengan

Frekuensi 128.31 KHz dan Vin = 8.13 V ... 45 Tabel 4.17 Nilai – Nilai Perhitungan Daya dari Hasil Pengujian 1 dengan

Frekuensi 40.58 KHz dan Vin = 5.08 V ... 46 Tabel 4.18 Nilai – Nilai Perhitungan Daya dari Hasil Pengujian 2 dengan

Frekuensi 40.58 KHz dan Vin = 6.39 V ... 46 Tabel 4.19 Nilai – Nilai Perhitungan Daya dari Hasil Pengujian 3 dengan

Frekuensi 40.58 KHz dan Vin = 7.24 V ... 47 Tabel 4.20 Efisiensi dari Hasil Pengujian 1 dengan Frekuensi 90.73 KHz dan

Vin = 5.37 V ... 48 Tabel 4.21 Efisiensi dari Hasil Pengujian 2 dengan Frekuensi 90.73 KHz dan

Vin = 7.97 V ... 48 Tabel 4.22 Efisiensi dari Hasil Pengujian 3 dengan Frekuensi 90.73 KHz dan

Vin = 9.01 V ... 49 Tabel 4.23 Efisiensi dari Hasil Pengujian 1 dengan Frekuensi 128.31 KHz dan

xii

Tabel 4.24 Efisiensi dari Hasil Pengujian 2 dengan Frekuensi 128.31 KHz dan Vin = 6.70 V ... 49 Tabel 4.25 Efisiensi dari Hasil Pengujian 3 dengan Frekuensi 128.31 KHz dan

Vin = 8.13 V ... 50 Tabel 4.26 Efisiensi dari Hasil Pengujian 1 dengan Frekuensi 40.58 KHz dan

Vin = 5.08 V ... 50 Tabel 4.27 Efisiensi dari Hasil Pengujian 2 dengan Frekuensi 40.58 KHz dan

Vin = 6.39 V ... 51 Tabel 4.28 Efisiensi dari Hasil Pengujian 3 dengan Frekuensi 40.58 KHz dan

Vin = 7.24 V ... 51 Tabel 4.29 Rekapitulasi Hasil Perhitungan Berdasarkan Kesamaan Parameter

Uji pada Frekuensi 40.58 KHz ... 52 Tabel 4.30 Rekapitulasi Hasil Perhitungan Berdasarkan Kesamaan Parameter

Uji pada Frekuensi 90.73 KHz ... 53 Tabel 4.31 Rekapitulasi Hasil Perhitungan Berdasarkan Kesamaan Parameter

xiii

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1 Penggambaran Garis Medan Magnet Sebuah Magnet Batang ... 6

Gambar 2.2 Garis – Garis Medan Magnet di Luar Magnet Batang ... 7

Gambar 2.3 Penyimpangan Jarum Kompas di Dekat Kawat ... 8

Gambar 2.4 Garis – Garis Medan Magnet di Sekitar Kawat Lurus... 8

Gambar 2.5 Kaidah Tangan Kanan dalam Menentukan Arah Medan Magnet ... 9

Gambar 2.6 Medan Magnet pada Solenoida ... 10

Gambar 2.7 Kondisi Awal Rangkaian Osilator ... 11

Gambar 2.8 Perioda Osilasi ... 13

Gambar 2.9 Percobaan Faradays Mengenai Induksi Elektromagnetik ... 15

Gambar 2.10Inductive Coupling System ... 18

Gambar 2.11Rangkaian Ekuivalen untuk Coupling Resonator... 19

Gambar 2.12Koil pada Inductive Resonant Coupling ... 20

Gambar 2.13Rangkaian Power Supply Sederhana ... 23

Gambar 3.1 Sistem Blok Diagram Penelitian ... 25

Gambar 3.2 Blok Diagram Sistem Inductive Resonant Coupling ... 26

Gambar 3.3 Rangkaian Dasar Osilator Colpitts ... 28

Gambar 3.4 Rangkaian Osilator yang Digunakan ... 29

Gambar 3.5 Rangkaian Mixer ... 30

Gambar 3.6 Koil Pemancardan Koil Penerima ... 31

Gambar 4.1 Power Supply ... 35

Gambar 4.2 Osiloskop ... 35

xiv

1

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah

Wireless technology atau teknologi nirkabel, atau lebih sering disingkat

wireless adalah teknologi elektronika yang beroperasi tanpa kabel. Wireless

technology telah dikenal dapat dimanfaatkan untuk komunikasi maupun

pengontrolan. Untuk komunikasi, wireless communication merupakan transfer informasi berupa apapun, secara jarak jauh tanpa penggunakan kabel. Misalnya telepon seluler, jaringan komputer nirkabel dan satelit. Pengontrolan secara jarak jauh tanpa kabel merupakan salah satu contoh teknologi nirkabel. Misalnya penggunaan remote TV, mobil kontrol, dan remote untuk membuka pintu garasi mobil (Proboyekti, 2007). Berkat perkembangan teknologi yang semakin maju, teknologi nirkabel saat ini dapat diterapkan pada proses perpindahan daya atau disebut juga wireless energy transfer.

Wireless energy transfer akan sangat berguna untuk banyak peralatan.

Nantinya diharapkan semua peralatan elektronik menggunakan sistem wireless

saat melakukan pengisian daya. Apalagi telah diketahui seluruh perangkat elektronik memerlukan daya listrik agar dapat bekerja.

Beberapa waktu yang lalu para peneliti telah mencoba untuk mentransfer energi secara wireless dengan beberapa macam mekanisme. Salah satu mekanisme tersebut adalah inductive resonant coupling (Herrera, Torres, Leal, & Angel, 2010).

2

Herrera menyebutkan teknologi inductive resonant coupling merupakan suatu teknologi untuk mentransfer energi secara wireless dengan menggunakan sebuah koil sebagai pemancar dan koil lainnya sebagai penerima. Teknologi ini bekerja dengan prinsip ketika dua koil (resonator) memiliki frekuensi resonansi yang sama, mereka dapat dihubungkan dengan cara resonansi kemudian satu koil dapat memancarkan energi ke yang lain. Frekuensi resonansi adalah frekuensi dimana periode getaran sama dengan frekuensi di mana obyek mencapai tingkat penyerapan energi tertinggi.

Teknologi inductive resonant coupling merupakan teknologi baru dan perlu diketahui efisiensi daya yang berhasil dikirimkan dari proses transmisi daya. Untuk mengetahui efisiensi tersebut, diperlukan adanya akuisisi data berdasarkan parameter jarak antara koil pemancar dengan koil penerima, frekuensi transmisi dan juga berdasarkan parameter daya yang diberikan pada sumber. Dengan diketahuinya efisiensi dari daya yang berhasil dikirimkan, proses pengembangan pada teknologi ini dapat dilakukan dengan mudah dan teknologi ini bisa diterapkan pada perangkat elektronik yang memiliki karakteristik kebutuhan daya masing – masing.

1.2 Perumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang di atas, dapat dirumuskan permasalahan sebagai berikut :

1. Bagaimana pengaruh jarak antara koil pemancar dengan koil penerima terhadap efisiensi transmisi daya.

2. Bagaimana pengaruh daya yang diberikan pada koil pemancar terhadap efisiensi transmisi daya.

3. Bagaimana pengaruh frekuensi yang dipakai pada transmisi daya terhadap efisiensi.

1.3 Pembatasan Masalah

Penelitian yang dibahas memiliki beberapa batasan masalah, yaitu :

1. Penelitian ini difokuskan hanya menggunakan teknologi inductive

resonant coupling pada proses transmisi daya.

2. Koil pemancardan koil penerimayang digunakan berbentuk multiple circle.

3. Sumber listrik yang digunakan menggunakan arus searah (DC).

1.4 Tujuan

Tujuan dari penelitian ini adalah :

1. Mengetahui pengaruh jarak antara koil pemancar dengan koil penerima terhadap efisiensi transmisi daya.

2. Mengetahui pengaruh daya yang diberikan pada koil pemancar terhadap efisiensi transmisi daya.

3. Mengetahui pengaruh frekuensi yang dipakai pada transmisi daya terhadap efisiensi.

4

1.5 Sistematika Penulisan

Pada penulisan penelitian ini ditulis dengan sistematika penulisan sebagai berikut :

BAB I : PENDAHULUAN

Bab ini akan mengemukakan mengenai hal – hal yang menjadi latar belakang penulisan penelitian, perumusan masalah, batasan masalah, tujuan yang ingin dicapai, serta sistematika penulisan laporan tugas akhir ini.

BAB II : LANDASAN TEORI

Bab ini akan membahas mengenai teori yang berhubungan dengan

wireless energy transfer , coupled resonator, desain koil pada

inductive resonant coupling, induksi elektromagnetik, elektromagnet

dan solenoida, medan magnet, arus listrik menghasilkan kemagnetan, akuisisi data, daya listrik, power supply.

BAB III : METODE PENELITIAN

Bab ini akan membahas mengenai :

 Model penelitian yang digunakan dan pengimplementasian sistem dari inductive resonant coupling. Untuk menjelaskan setiap pembahasan tersebut akan dijelaskan menggunakan blok diagram beserta penjelasan dari setiap bagian dari blok diagram yang digunakan.

 Rangkaian – rangkaian yang diperlukan untuk membangun perangkat transmisi wireless energy transfer dengan

menggunakan teknologi inductive resonant coupling.

Rangkaian – rangkaian tersebut adalah rangkaian osilator, rangkaian mixer, koil pemancar, dan koil penerima.

BAB IV : HASIL DAN PEMBAHASAN

Bab ini akan memaparkan mengenai proses perhitungan efisiensi dan frekuensi transmisi listrik berdasarkan hasil dari pengujian – pengujian yang telah dilakukan. Kemudian berdasarkan hasil perhitungan tersebut akan dilakukan pembahasan mengenai pengaruh jarak antara koilpemancardengan koil penerima, daya yang diberikan pada koil pemancar, dan frekuensi transmisi terhadap besarnya nilai efisiensi yang dihasilkan.

BAB V : PENUTUP

Bab ini akan membahas mengenai kesimpulan dari hasil pengujian dan analisis terkait dengan tujuan dan permasalahan yang ada, serta saran untuk pengembangan sistem di masa mendatang.

6

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1 Medan Magnet

Sumber : (Giancoli, 2001)

Gambar 2.1 Penggambaran Garis Medan Magnet Sebuah Magnet Batang

Arah medan magnet pada suatu titik bisa didefinisikan sebagai arah yang ditunjuk kutub utara sebuah jarum kompas ketika diletakkan di titik tersebut. Gambar 2.1 menunjukan bagaimana suatu garis medan magnet ditemukan sekitar magnet batang dengan menggunakan jarum kompas. Medan magnet yang ditentukan dengan cara ini untuk medan di luar magnet batang digambarkan pada Gambar 2.2. Berdasarkan Gambar 2.1 dan Gambar 2.2 dapat dilihat garis – garis magnet selalu menunjuk dari kutub utara menuju kutub selatan magnet.

Sumber : (Giancoli, 2001)

Gambar 2.2 Garis – Garis Medan Magnet di Luar Magnet Batang

Medan magnet dapat didefinisikan di sembarang titik sebagai vektor, yang dinyatakan dengan symbol B, yang arahnya ditentukan seperti telah dibahas sebelumnya dengan menggunakan jarum kompas. Besar B dapat didefinisikan dalam momen yang diberikan pada jarum kompas ketika membentuk sudut tertentu terhadap medan magnet. Sehingga, makin besar momen, makin besar pula kuat medan magnet (Giancoli, 2001).

2.2 Arus Listrik Menghasilkan Kemagnetan

Arus listrik juga dapat menghasilkan sifat kemagnetan. Dengan kata lain saat arus melewati suatu benda yang bersifat konduktor, maka akan terbentuk suatu medan magnet. Konsep inilah yang terjadi pada saat jarum kompas diletakkan di dekat bagian yang lurus dari kawat pembawa arus.

8

Sumber : (Giancoli, 2001)

Gambar 2.3 Penyimpangan Jarum Kompas di Dekat Kawat

Jarum kompas yang diletakkan di dekat bagian yang lurus dari kawat pembawa arus mengatur dirinya sendiri sehingga membentuk tangen terhadap lingkaran yang mengelilingi kawat seperti yang ditunjukan pada Gambar 2.3. Dengan demikian, garis – garis medan magnet yang dihasilkan oleh arus di kawat lurus membentuk lingkaran dengan kawat pada pusatnya seperti yang ditunjukan pada Gambar 2.4.

Sumber : (Giancoli, 2001)

Ada cara sederhana untuk mengingat arah garis – garis medan magnet pada kasus ini. Cara ini disebut kaidah tangan kanan. Kaidah tangan kanan dapat dilakukan dengan cara menggenggam kawat dengan tangan kanan sehingga ibu jari menunjuk arus (positif) konvensional, kemudian jari – jari lain akan melingkari kawat dan jari – jari tersebut menunjukan arah medan magnet seperti yang ditunjukan pada Gambar 2.5 (Giancoli, 2001).

Sumber : (Giancoli, 2001)

Gambar 2.5 Kaidah Tangan Kanan dalam Menentukan Arah Medan Magnet

2.3 Elektromagnet dan Solenoida

Solenoida merupakan sebuah kumparan kawat yang terdiri dari beberapa lilitan (loop) seperti yang ditunjukan pada Gambar 2.6. Saat arus listrik mengaliri solenoida, solenoida tersebut akan memiliki sifat medan magnet. Posisi dari kutub

– kutub medan magnet pada solenoida dipengaruhi oleh arah arus di tiap lilitan tersebut. Karena garis – garis medan magnet akan meninggalkan kutub utara magnet, maka kutub utara solenoida pada Gambar 2.6 berada di ujung kanan.

10

Sumber : (Giancoli, 2001)

Gambar 2.6 Medan Magnet pada Solenoida

Setiap kumparan menghasilkan medan magnet dan medan total di dalam solenoida akan merupakan jumlah medan – medan yang disebabkan oleh setiap lilitan arus. Jika kumparan – kumparan solenoida berjarak sangat dekat, medan di dalam pada dasarnya akan parallel dengan sumbu kecuali di bagian ujung – ujungnya.

Untuk mengetahui besar medan magnet di dalam solenoida dapat menggunakan hukum Ampere yang ditunjukkan pada rumus (2.1) (Giancoli, 2001).

nI B



₀

………..……….…………..(2.1)

dengan :

B = besar medan magnet (T)

n = jumlah lilitan per satuan panjang (m-1)

I = arus listrik (A)

Pada rumus tersebut, dapat diketahui bahwa B hanya bergantung pada jumlah lilitan per satuan panjang, n, dan arus I. Medan tidak bergantung pada posisi di dalam solenoida, sehingga nilai B seragam. Hal ini hanya berlaku pada solenoida takhingga, tetapi merupakan pendekatan yang baik untuk titik – titik yang sebenarnya yang tidak dekat dengan ujung solenoida.

2.4 Prinsip Kerja Osilator dalam Melakukan Osilasi

Telah diketahui sebelumnya, bahwa arus listrik mampu menghasilkan sifat kemagnetan pada suatu konduktor. Hal ini juga yang menyebabkan osilator mampu melakukan osilasi. Untuk lebih jelasnya, perhatikan rangkaian yang ditunjukan pada Gambar 2.7.

Sumber : (Green, 1982)

Gambar 2.7 Kondisi Awal Rangkaian Osilator

Pada suatu kapasitor berukuran C Farad yang dimuati oleh sumber DC sebesar V volt, akan terkandung energi listrik sebesar ½ CV2 joule. Jika kapasitor

12

yang telah bermuatan ini dihubungkan dengan induktor, seperti yang ditunjukan pada Gambar 2.7, maka akan terbentuk rangkaian lengkap, dan muatan kapasitor terlepas menuju induktor sehingga arus akan mengalir. Arus mengalir sesaat setelah kapasitor dihubungkan dengan induktor, dan menarik cepat sampai ke harga maksimum ketika kapasitor sudah kosong, atau tegangan antara kedua lempengannya sama dengan nol. Aliran arus di konduktor menghasilkan medan magnet yang besarnya sebanding dengan arus. Energi tersimpan pada medan magnet adalah ½ LI2 joule. (L = induktansi induktor dengan satuan henry dan I = arus maksimum dengan satuan Ampere). Semua energi yang tersimpan di kapasitor sekarang telah diubah menjadi energi magnetik dan sebagian hilang sebagai disipasi daya pada resistansi rangkaian (r).

Oleh karena beda potensial antara kedua terminal kapasitor sama dengan nol, maka arus mulai menurun dan medan magnet disekitar induktor mulai mengecil. Bersamaan dengan mengecilnya medan magnet, GGL (Gaya Gerak Listrik) diimbaskan ke kumparan induktor, dengan polaritas yang sesuai hukum Lenz, berlawanan dengan gaya yang menimbulkannya. Akibatnya GGL induksi total akan menjaga mengalirnya arus. Karena muatan kapasitor telah terbuang seluruhnya, maka aliran arus pada arah tersebut akan memuati kapasitor lagi, kini dengan polaritas yang berlawanan.

Ketika medan magnet telah menghilang seluruhnya, arus menjadi nol dan kapasitor telah termuati sampai tegangan yang sedikit lebih kecil dari sebelumnya. Katakanlah (V – δV), dimana δV merupakan penambahan tegangan dalam jumlah kecil.

Hampir seluruh energi magnetik kini berubah menjadi energi listrik yang tersimpan pada dielektrik kapasitor. Sebagian energi akan hilang berupa disipasi daya i2r akibat adanya resistansi rangkaian. Kapasitor sekarang mulai lagi kehilangan muatannya menuju induktor, tetapi arah aliran arus berubah lagi (aliran arus kembali sama dengan aliran arus mula – mula). Medan magnet mulai lagi timbul disekitar induktor. Ketika kapasitor telah bermuatan, arus mulai mengecil dan medan magnet menghilang setelah menginduksikan GGL ke kumparan induktor, yang akhirnya akan menimbulkan arus dengan arah sebaliknya. Kapasitor akan termuati lagi oleh arus sesuai polaritas awalnya dan pada saat telah termuati penuh (dengan sedikit selisih tegangan dibandingkan sebelumnya), maka lengkaplah satu perioda arus osilator seperti yang ditunjukan pada Gambar 2.8.

Sumber : (Green, 1982)

Gambar 2.8 Perioda Osilasi

Pemindahan energi antara kapasitor dan induktor berlangsung terus menerus pada frekuensi konstan, tetapi dengan amplitudo yang terus mengecil

14

sampai osilasi selesai. Jenis osilasi ini dikenal sebagai osilator teredam. Laju teredamnya osilasi bergantung pada resistansi rangkaian.

Jika energi diberikan pada rangkaian osilator untuk menggantikan rugi – rugi disipasi i2r, akan diperoleh osilasi tak teredam. Osilasi ini akan menghasilkan amplitudo yang terus konstan dan tak akan berhenti. Energi yang diberikan pada rangkaian osilator haruslah cukup besar, sebanding dengan disipasi resistansi rangkaian, serta sefasa dengan osilasi.

Energi yang harus diberikan pada rangkaian osilator untuk menjaga berlangsungnya osilasi, ditangani oleh bagian penguat dari osilator. Ketika osilator mulai dicatu, arus surja (current surge) pada rangkaian penentu frekuensi akan menghasilkan tegangan sesuai dengan frekuensi operasi. Sebagian tegangan ini diumpanbalikkan ke terminal masukan dan diperkuat dengan fasa yang sama dengan tegangan semula. Hasilnya kemudian diumpankan kembali kemasukan, diperkuat lagi dan seterusnya.

Dengan demikian amplitudo tegangan sinyal akan mencapai batas tertentu. Setelah menghasilkan amplitudo yang diinginkan maka penguatan rangkaian diperkecil menjadi satu. Penguatan ini dapat diperkecil dengan tabung atau transistor yang dibuat jenuh (Green, 1982).

2.5 Induksi Elektromagnetik

Proses induksi elektromagnetik sangat berhubungan dengan konsep medan magnet dan solenoida. Untuk lebih memahami bagaimana proses

terjadinya induksi elektromagnetik, akan dijelaskan melalui percobaan yang telah dilakukan oleh Faradays..

Sumber : (Soedojo, 2004) Gambar 2.9 Percobaan Faradays Mengenai Induksi Elektromagnetik

Bilamana kuat arus di kumparan primer pada Gambar 2.9 diubah, maka di kumparan sekunder ternyata mengalir arus listrik, sedangkan kumparan sekunder itu tak bersambungan sama sekali dengan kumparan primer. Satu – satunya hubungan ialah adanya fluks garis gaya medan magnet dari kumparan primer yang dialiri arus listrik, yang dicakup oleh kumparan sekunder. Jadi tentunya mengalirnya arus listrik di kumparan sekunder itu bukan disebabkan langsung oleh perubahan kuat arus listrik di kumparan primer, melainkan oleh adanya perubahan banyaknya fluks garis gaya medan magnet yang dicakup kumparan sekunder tersebut. Hal ini oleh Faraday sendiri diyakinkan dengan menggantikan kumparan primer yang dialiri arus listrik itu dengan batang magnet yang digerak – gerakkan mendekati lalu menjauhi kumparan sekunder sehingga banyaknya fluks garis gaya medan magnet yang dicakup kumparan sekunderpun berubah – ubah. Lebih lanjut, dengan mangamati arah arus yang berkaitan dengan

16

penambahan fluks, misalnya dengan batang magnet yang lebih didekatkan, akan berlawanan dengan seandainya sebaliknya, yakni yang berkaitan dengan pengurangan fluks yang dicakup kumparan sekunder. Ternyata arah mengalirnya arus listrik di kumparan sekunder itu sedemikian hingga fluks garis gaya medan magnet yang ditimbulkan oleh kumparan sekunder itu mengkompensasi perubahan fluks yang dicakupnya. Jadi seolah – olah mengalirnya arus listrik di kumparan sekunder itu merupakan reaksi perubahan fluks garis gaya yang dicakupnya, sejalan dengan hukum Newton III dalam mekanika (Soedojo, 2004).

2.6 Wireless Energy Transfer

Pengiriman daya dengan teknologi nirkabel merupakan perkembangan dari konsep elektromagnetik yang telah dibahas pada subbab sebelum – sebelumnya. Konsep ini telah mendasari proses transmisi daya yang pernah dilakukan oleh ilmuwan Nikola Tesla dan teknologi transmisi listrik microwave. Kedua macam teknologi itu merupakan bentuk transfer daya menggunakan radiasi.

Radiative transfer digunakan dalam komunikasi nirkabel, namun

teknologi itu tidak terlalu cocok untuk transmisi listrik karena efisiensi yang rendah dan kerugian radiasi karena sifat omnidirectionalnya. Sebuah teknologi alternatif diperlukan dengan ketentuan jarak interaksi antara sumber dengan perangkat berdekatan, sehingga menghasilkan transfer daya yang efisien (Sibakoti & Hambleton, 2011).

Dalam beberapa waktu yang lalu para peneliti telah mencoba untuk mentransfer energi secara wireless dengan beberapa macam mekanisme (Herrera, Torres, Leal, & Angel, 2010), seperti :

 Laser beam. Laser beam adalah sinar laser koheren yang mampu

untuk membawa energi yang sangat tinggi. Teknologi ini diciptakan oleh NASA pada tahun 2003.

 Gelombang radio dan microwaves. Dengan menggunakan teknologi

microwaves ini, energi listrik yang sangat tinggi dapat dikirimkan

melalui jarak jauh.

 Inductive resonant coupling. Teknologi ini bekerja dengan

menggunakan efek kopling resonansi antara dua gulungan sirkuit LC.

 “Strong” electromagnetic resonance. Teknologi ini merupakan perkembangan dari inductive resonant coupling. Teknologi ini mampu mengirim energi listrik lebih jauh hingga beberapa puluh sentimeter.

Inductive resonant coupling adalah sebuah sistem yang dapat

mengirimkan daya nirkabel. Hal ini dicapai dengan menghubungkan sumber daya

ke inductive coupling system dan menggunakan medan magnet untuk mentransfer

energi melalui udara. Coupling system menggunakan komponen koil pemancar (L1) yang mengirimkan energi ke komponen koil penerima. Hal ini dilakukan dengan melewatkan arus listrik pada koil L1, dan menciptakan medan magnet B.

18

koil L2 menciptakan sinyal energi menggunakan medan magnet B tersebut. Gambar 2.10 menunjukkan cara kerja dari inductive resonant coupling

berdasarkan penelitian yang dilakukan oleh sasur.

Sumber : (Sasur, 2011)

Gambar 2.10 Inductive Coupling System

Efisiensi sistem didasarkan pada ukuran rasio D2/D1 dari dua koil dan jarak antara dua koil (z). Saat rasio D2/D1 berkurang, efisiensi juga akan berkurang. Jika jarak antara dua koil bertambah, efisiensi akan berkurang. Sumber daya tersambung ke koil pemancar, kemudian secara nirkabel akan mentransfer daya ke koil penerima. Energi ini kemudian akan masuk ke pengisian baterai perangkat (Sasur, 2011).

2.7 Coupled Resonators

Coupled resonators adalah koil pemancar dan koil penerima yang telah

dibicarakan pada pembahasan – pembahasan sebelumnya. Kedua resonator tersebut mampu melakukan proses transmisi daya ketika posisinya saling berdekatan. Saat kedua resonator dalam posisi berdekatan, akan terbentuk suatu

penghubung diantara dua resonator tersebut yang digunakan sebagai media transmisi daya.

Kemampuan transmisi daya tergantung pada karakteristik masing – masing parameter untuk setiap resonator dan tingkat energi dari coupling. Dinamika dua sistem resonator dapat digambarkan dengan analisis rangkaian ekuivalen dari sistem coupling resonator. Berikut adalah rangkaian ekuivalen untuk coupling resonator yang ditunjukkan pada Gambar 2.11.

Sumber : (Kesler, 2013)

Gambar 2.11 Rangkaian Ekuivalen untuk Coupling Resonator

Sebuah Generator dengan sumber tegangan sinusoidal yang memiliki amplitudo Vg , frekuensi  dengan hambatan Rg. Sumber dan perangkat resonator kumparan diwakili oleh induktor Ls dan Ld, yang digabungkan melalui induktansi

bersama M, di mana M = k L_sL_d dengan k merupakan koefisien gandengan

antar fluks. Setiap kumparan memiliki kapasitor seri untuk membentuk resonator. Hambatan Rs dan Rd adalah hambatan parasit dari kumparan dan kapasitor

resonant untuk resonator yang bersangkutan. Beban diwakili oleh hambatan RL (Kesler, 2013).

20

2.8 Desain Koil pada Inductive Resonant Coupling

Coupled resonators atau koil pemancar dan koil penerima, secara fisik

berbentuk multiple circle seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.12 (Lee, Waters, Shi, Park, & Smith, 2013). Desain lilitan koil, jumlah lilitan (n), ukuran rata – rata dari jari – jari lilitan koil (r) dan lebar koil (d) sangat mempengaruhi terhadap nilai dari induktansi (L).

Sumber : (Lee, Waters, Shi, Park, & Smith, 2013)

Gambar 2.12 Koil pada Inductive Resonant Coupling

Perhitungan dari nilai induktansi untuk desain koil seperti ini ditunjukkan pada rumus (2.2).





5

2 2

10 8 . 2

2  



d r

n r L

………..………..(2.2)

dengan :

L = induktansi (H)

r = jari – jari terluar koil (cm)

d = lebar keseluruhan lilitan koil (cm)

Rumus tersebut dapat menghitung nilai dari induktansi dengan anggapan jarak antar lilitan dan diameter dari koil yang digunakan diabaikan (Li, Yang, & Gao, 2013).

2.9 Akuisisi Data

Pengukuran memegang peranan yang sangat penting dalam dunia teknik. Pada tahap penelitian atau perancangan, pengukuran diperlukan untuk analisis teknik eksperimental. Pada tingkat aplikasi, misalnya pada industri proses, pengukuran diperlukan dalam pemantauan dan pengendalian suatu proses. Dengan pesatnya perkembangan teknologi komputer, saat ini hampir semua kegiatan dalam bidang teknik telah memanfaatkan komputer. Untuk dapat memanfaatkan komputer, suatu sistem pengukuran memerlukan sistem akuisisi data untuk mendapatkan data yang siap diolah secara digital (Murod, 2005).

2.10 Daya Listrik

Daya listrik mempresentasikan laju perubahan energi yang dihasilkan oleh sebuah perangkat listrik, dari satu bentuk energi ke bentuk lainnya. Sebagai contoh, sebuah pemanas ruangan mengubah energi listrik menjadi energi panas. Laju perubahan ini dinyatakan dalam satuan watt. Simbol untuk besaran watt adalah W (Bishop, 2004).

Dapat diperlihatkan bahwa daya yang dibangkitkan sebuah perangkat listrik sebanding dengan besarnya arus yang mengalir melewatinya. Daya juga sebanding dengan tegangan yang menggerakkan arus tersebut. Semakin besar arus dan semakin besar gaya gerak listriknya, semakin besar pulalah daya yang

22

dihasilkan. Apabila dituliskan dalam rumus, menjadi seperti yang ditunjukan pada rumus (2.3)

P = I x V ………. (2.3)

dengan :

P = Daya (W)

I = Arus (A)

V = Tegangan (V)

2.11 Power Supply

Power supply adalah alat atau sistem yang berfungsi untuk menyalurkan

energi listrik atau bentuk energi jenis apapun yang sering digunakan untuk menyalurkan energi listrik. Secara prinsip rangkaian power supply adalah menurunkan tegangan AC, menyearahkan tegangan AC sehingga menjadi DC

,menstabilkan tegangan DC, yang terdiri atas transformator, dioda dan kapasitor. Tranformator biasanya berbentuk kotak dan terdapat lilitan – lilitan kawat email didalamnya. Tugas dari komponen ini adalah untuk menaikkan atau menurunkan tegangan AC sesuai kebutuhan.

Power supply diharapkan dapat melakukan fungsi berikut ini :

 Voltage Transformation : Memberikan keluaran tegangan DC yang sesuai dengan yang dibutuhkan.

 Filtering : Menghasilkan arus listrik DC yang lebih "bersih", bebas dari ripple

ataupun noise listrik yang lain.

 Regulation : Mengendalikan tegangan keluaran agar tetap terjaga, tergantung

pada tingkatan yang diinginkan, beban daya, dan perubahan kenaikan temperatur kerja juga toleransi perubahan tegangan daya input.

 Isolation : Memisahkan secara elektrik output yang dihasilkan dari sumber

input

 Protection : Mencegah lonjakan tegangan listrik (jika terjadi), sehingga tidak terjadi pada output, biasanya dengan tersedianya sekering untuk auto

shutdown jika hal terjadi.

Sumber : (Gunawan, 2011) Gambar 2.13 Rangkaian Power Supply Sederhana

Rangkaian power supply yang ditunjukan pada Gambar 2.13 merupakan salah satu contoh rangkaian power supply yang paling sederhana dan yang paling

24

sering ditemui dalam dunia elektronika. Hanya dengan menggunakan beberapa kompenen inti dari power supply yakni satu buah dioda bridge atau 4 buah dioda biasa dan satu buah kapasitor. Dioda bridge / 4 buah dioda biasa digunakan sebagai penyearah gelombang bolak balik yang dihasilkan oleh trafo step down

atau trafo penurun tegangan dan kapasitor digunakan sebagai penghilang riak gelombang yang telah disearahkan oleh dioda bridge (Gunawan, 2011).

25

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Model Penelitian

Penelitian yang dilakukan dapat dijelaskan dengan lebih baik melalui blok diagram seperti yang terlihat pada Gambar 3.1.

Gambar 3.1 Sistem Blok Diagram Penelitian

Blok diagram diatas merupakan proses penelitian yang dilakukan setelah sistem inductive resonant coupling diimplementasikan. Berikut adalah keterangan dari setiap blok dari sistem blok diagram pada Gambar 3.1.

1. Input

Pada blok input terdiri dari tiga parameter yaitu frekuensi, daya (power

supply), dan jarak. Frekuensi merupakan besarnya nilai frekuensi

gelombang yang digunakan pada koil pemancar. Daya (power supply) merupakan besarnya nilai daya listrik yang diberikan menggunakan

power supply. Jarak merupakan jarak antara koil pemancar dan koil

penerima. Tiga parameter ini nantinya akan diubah – ubah untuk mengetahui apakah nilai dari tiap parameter tersebut berpengaruh terhadap efisiensi transmisi daya.

Output

Daya (koil pemancar)

Daya (koil penerima)

Efisiensi

Input Proses

Frekuensi

Daya (power supply) Jarak

Pengukuran Menggunakan

26

2. Proses

Proses yang dilakukan adalah pengukuran pada koil pemancar dan koil penerima untuk mendapatkan nilai daya listrik pada dua koil tersebut. Pengukuran dilakukan dengan menggunakan nilai dari parameter – parameter pada blok input yang berbeda – beda. Pengukuran dilakukan menggunakan osiloskop untuk mendapatkan nilai tegangan efektif (Vrms) dan multimeter untuk mendapatkan arus efektif (Irms).

3. Output

Berdasarkan proses pengukuran yang telah dilakukan, akan di dapatkan daya pada koil pemancar dan daya pada koil penerima. Dari dua nilai parameter daya tersebut nantinya akan digunakan untuk mendapatkan besarnya nilai efisiensi pada tiap pengukuran yang telah dilakukan.

3.2 Pengimplementasian Sistem

Pengimplementasian dari sistem inductive resonant coupling diperlukan untuk melakukan proses penelitian. Hal ini diperlukan agar mendapatkan hasil dari proses penelitian yang ilmiah. Sistem tersebut akan diimplementasikan sesuai dengan blok diagram yang terlihat pada Gambar 3.2.

Sumber listrik (power source) yang digunakan pada penelitian ini berasal dari power supply. Power supply ini mampu menghasilkan daya yang fleksibel, sehingga daya bisa diatur sesuai kebutuhan penelitian. Untuk ukuran – ukuran jumlah daya yang digunakan pada penelitian ini akan dibahas pada bab selanjutnya.

Daya listrik yang dihasilkan oleh power supply akan masuk ke rangkaian

mixer. Rangkaian mixer ini merupakan sebuah transistor yang dijadikan titik temu

pencampuran daya antara daya listrik yang dihasilkan oleh power supply dengan daya yang dihasilkan oleh rangkaian osilator. Rangkaian osilator ini dapat bekerja karena mendapatkan daya yang berasal dari daya feedback koil pemancar.Dalam penelitian ini rangkaian osilator berfungsi sebagai rangkaian yang mengolah daya listrik agar fluks yang terdapat pada koil pemancartetap stabil.

Koil pemancar sendiri mendapatkan daya yang merupakan hasil dari rangkaian mixer. Daya yang melewati koil ini akan membangkitkan fluks di sekitar koil tersebut. Perputaran dari fluks ini akan menyebabkan bangkitnya daya listrik pada koil penerima. Daya listrik pada koil penerima akan memasuki load

(beban). Daya tersebut selanjutnya dapat diukur menggunakan osiloskop maupun

multimeter yang diletakkan pada load. Penjelasan lebih jauh mengenai rangkaian

– rangkaian yang digunakan pada penelitian ini akan dibahas pada subbab berikutnya.

3.3 Perancangan Hardware

Perangkat transmisi daya ini terdiri dari beberapa rangkaian, yaitu rangkaian osilator, rangkaian mixer, koil pemancar dan koil penerima. Rangkaian –

28

rangkaian tersebut memegang peranan masing – masing dalam mengolah daya listrik yang diberikan. Penjelaskan dari tiap – tiap rangkaian tersebut akan dijelaskan pada subbab – subbab berikutnya.

3.3.1 Rangkaian Osilator

Rangkaian osilator merupakan rangkaian yang berfungsi mengolah daya listrik agar membangkitkan fluks pada koil pemancar. Konsep dasar dari rangkaian ini yaitu sebuah rangkaian penguat dengan sistem feedback, sehingga sebagian daya yang dikeluarkan dari koil pemancar akan dikembalikan lagi ke masukan. Hal ini yang menyebabkan terjadinya perputaran fluks disekitar koil pemancar yang terus menerus. Gambar 3.3 menunjukkan salah satu rangkaian dasar osilator.

Sumber : (Herrera, Torres, Leal, & Angel, 2010)

Jenis osilator yang digunakan adalah osilator colpitts. Osilator ini merupakan salah satu tipe osilator LC. Osilator LC merupakan osilator yang menggunakan kombinasi antara induktor dengan kapasitor. Karena osilator ini digunakan untuk membangkitkan fluks pada koil pemancar, maka ada perubahan yang dilakukan pada rangkaian dasar osilator colpitts. Gambar 3.4 menunjukkan rangkaian osilator yang digunakan dalam penelitian.

Gambar 3.4 Rangkaian Osilator yang Digunakan

Isolator yang digunakan dalam rangkaian dasar osilator di ganti dengan koil pemancar. Hal ini dilakukan agar daya listrik dapat membangkitkan fluks

pada koil pemancar.

Selain itu, letak dari pembagi tegangan kapasitif juga menyesuaikan letak koil pemancar yang digunakan. Pembagi tegangan kapasitif dibentuk oleh kapasitor yang terpasang seri (C1 dan C2). Pembagi tegangan kapasitif berfungsi sebagai penyaji tegangan umpan balik yang diperlukan untuk proses osilasi.

30

3.3.2 Rangkaian Mixer

Rangkaian mixer merupakan rangkaian yang terdiri dari sebuah transistor yang berfungsi sebagai titik pencampuran daya yang dihasilkan oleh

power supply dengan daya yang dihasilkan oleh rangkaian osilator. Daya yang

dihasilkan oleh power supply akan masuk pada bagian basis pada transistor. Sebelum memasuki transistor, daya tersebut akan distabilkan oleh komponen IC

LM7805.

Daya yang dihasilkan oleh rangkaian osilator akan memasuki bagian kolektor pada transistor. Transistor yang digunakan pada rangkaian ini adalah transistor jenis TIP41C. Transistor ini digunakan karena selain digunakan sebagai pencampuran daya, komponen ini juga digunakan sebagai penguat arus. Dengan pencampuran daya tersebut nantinya diharapkan mampu menghasilkan arus yang lebih besar. Arus pada bagian pemancar perlu dikuatkan karena semakin kuat arus yang melewati koil pemancar maka semakin jauh pula medan fluks yang dihasilkan. Dengan demikian letak darikoil penerima dapat diletakkan lebih jauh lagi, sehingga proses transmisi listrik semakin jauh. Gambar 3.5 menunjukkan rangkaian mixer.

Gambar 3.5 Rangkaian Mixer

3.3.3 Koil Pemancar dan Koil Penerima

Koil pemancar dan koil penerima yang digunakan terbuat dari kabel NYA

dengan ukuran diameter kabel 4 mm yang dibentuk multiple circle. Kedua koil ini mampu menerima tegangan maksimal hingga 750 V. Koil pemancar terdiri dari 9 lilitan dan koil penerima terdiri dari 10 lilitan. Jari – jari terluar dari kedua koil yang digunakan adalah 9 cm. Sedangkan jari – jari terdalam dari kedua koil yang digunakan adalah 0.3 cm.Gambar 3.6 menunjukkan koil yang digunakan.

32

Gambar 3.6 Koil Pemancardan Koil Penerima

Koil pemancar merupakan bagian dari perangkat transmisi listrik yang berperan utama dalam menginduksikan listrik. Oleh karena itu perlu diketahui besarnya nilai induktansi dari koil pemancar yang digunakan.

Untuk menghitung besarnya nilai induktansi pada koil pemancar dapat menggunakan rumus (2.2). Tabel 3.1 menampilkan nilai dari parameter – parameter penyusun rumus dan perhitungan dari nilai induktansi pada koil pemancar.

Tabel 3.1 Perhitungan Nilai Induktansi pada Koil Pemancar

Parameter Koil Pemancar r = jari – jari terluar

koil

9 cm

n = jumlah lilitan 9 lilitan

d = r – (jari – jari terdalam koil)

8.7 cm

L = induktansi





5

2 2 10 8 . 2

2  



d r

n r

L





5 2 2 10 ) 7 . 8 ( 8 . 2 ) 9 ( 2 9 9    L

L = 0.00154 H

33

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Perhitungan Frekuensi

Untuk mengetahui apakah besarnya nilai frekuensi berpengaruh terhadap efisiensi transmisi daya, maka diperlukan pengukuran daya dengan menggunakan nilai frekuensi yang berbeda – beda. Oleh karena itu perlu ditetapkan terlebih dahulu berapa saja besarnya nilai frekuensi yang akan digunakan untuk pengukuran daya. Untuk rumus yang digunakan dan bagaimana proses perhitungan frekuensi akan dijelaskan pada subbab berikutnya.

4.1.1Rumus Perhitungan Frekuensi

Rumus untuk perhitungan frekuensi yang digunakan, merupakan rumus umum yang biasanya digunakan untuk menghitung besarnya nilai frekuensi pada rangkaian osilator. Rumus untuk perhitungan frekuensi ditunjukan pada rumus (4.1) (Sasur, 2011).

 

LC f



2 1



………..………..(4.1)

dengan :

f = frekuensi (Hz)

L = induktansi coil pemancar (H)

C =

2 1 1 1

C

4.1.2Proses Perhitungan Frekuensi

Pada Tabel 4.1 akan menampilkan nilai – nilai dari parameter yang digunakan pada rumus dan proses perhitungan frekuensi.

Tabel 4.1 Perhitungan Frekuensi

Frekuensi 1 Frekuensi 2 Frekuensi 3

L = 0.00154 H L = 0.00154 H L = 0.00154 H

2 1 1 1 C C

C  

1 1 1 1_  C

C = 2 nF = 2109 F

2 1 1 1 C C

C  

8 . 1 1 8 . 1 1 _  C

C = 1.11 nF = 1109 F

Kapasitor yang digunakan hanya pada C1, yaitu sebesar 10 nF.

C = C1 = 10 nF



0.00154 (2 10 )



2 1 9      f

f = 90.73 KHz



0.00154 (1 10 )



2 1 9      f

f = 128.31 KHz



0.00154 (10 10 )



2 1 9      f

f = 40.58 KHz

4.2 Pengujian Perangkat Transmisi

Pengujian perangkat transmisi dilakukan untuk mengetahui seberapa besar daya yang ditransmisikan (Pin) dan seberapa besar daya yang telah berhasil ditransmisikan (Pout). Dengan mengetahui besarnya nilai – nilai dari daya tersebut, proses perhitungan efisiensi dari perangkat transmisi daya untuk wireless energy

transfer dapat dilakukan. Untuk pembahasan dari bagaimana proses pengujiannya,

35

4.2.1 Peralatan yang Digunakan

Dalam pengujian ini diperlukan beberapa peralatan untuk membantu pengujian perangkat transmisi daya seperti yang di tunjukan pada Gambar 4.1, Gambar 4.2, dan Gambar 4.3.

Gambar 4.2 Osiloskop

Gambar 4.3 Multimeter

4.2.2 Perakitan Perangkat Transmisi

Sesuai dengan blok diagram yang ditunjukkan pada Gambar 3.2, maka proses perakitan perangkat transmisi dilakukan menjadi dua bagian, yaitu bagian pemancar dan bagian penerima. Untuk bagian pemancar terdiri dari rangkaian osilator, mixer, dan koil pemancar. Sedangkan untuk bagian penerima hanya terdiri dari koil penerima. Gambar 4.4 menunjukkan seluruh rangkaian perangkat transmisi.

37

Gambar 4.4 Rangkaian Perangkat Transmisi

4.2.3 Prosedur Pengujian

1. Siapkan perangkat transmisi dan seluruh peralatan tambahan yang digunakan.

2. Sambungkan power supply pada bagian input dari rangkaian mixer, kemudian sambungkan osiloskoppada koil penerima.

3. Posisi koil pemancar dan koil penerima seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.4. Atur jarak antara koil pemancar dengan koil penerima3 cm, 6 cm, 9 cm, 12 cm, 15 cm, 18 cm, 21 cm, 24 cm, 27 cm, dan 30 cm secara berganti – gantian.

4. Atur power supply agar mengeluarkan tegangan 10 V, 12.5 V, 14.5 V secara berganti – gantian. Saat diberikan tegangan 10 V, atur jarak antara koil pemancar dengan koil penerima seperti yang disebutkan pada langkah ke 3. Begitu juga saat diberikan tegangan 12.5 V, 14.5 V dan 16.5 V.

5. Tiap satu kali pengujian yang dilakukan dengan menggunakan tegangan

power supply dan jarak antara koil pemancar dengan koil penerima yang

sama, akan digunakan 3 frekuensi yang berbeda – beda. Agar nilai frekuensi dapat berbeda – beda maka kapasitor pada rangkaian osilator perlu diganti – ganti. Untuk ukuran kapasitor dan frekuensi yang digunakan sesuai dengan proses perhitungan frekuensi yang telah di bahas pada subbab 4.1.2

6. Untuk mengukur berapa besar tegangan yang ditransmisikan (Vin) maka letakkan osiloskop pada bagian keluaran dari koil pemancar. Kemudian atur osiloskop agar dapat mengukur Vrms. Vrms merupakan tegangan efektif yang mengalir pada titik pengukuran. Nilai dari Vrms bisa dijadikan Vin. Untuk mengukur berapa besar tegangan yang berhasil ditransmisikan (Vout) maka letakkan osiloskop pada bagian keluaran dari koil penerima. Kemudian atur osiloskop agar dapat mengukur Vrms seperti pada saat mengukur Vin.

7. Untuk mengukur berapa besar arus yang ditransmisikan (Iin) maka letakkan

multimeter pada bagian keluaran dari koil pemancar. Kemudian atur

multimeter agar dapat mengukur Irms. Irms merupakan tegangan efektif yang

mengalir pada titik pengukuran. Nilai dari Irms bisa dijadikan Iin. Untuk mengukur berapa besar arus yang berhasil ditransmisikan (Iout) maka letakkan multimeter pada bagian keluaran dari koil penerima. Kemudian atur

multimeter agar dapat mengukur Irms seperti pada saat mengukur Iin.

4.2.4 Hasil Pengujian

Setelah melakukan seluruh langkah – langkah dalam subbab prosedur pengujian, akan didapatkan nilai dari tegangan yang ditransmisikan (Vin), tegangan yang berhasil ditransmisikan (Vout), arus yang ditransmisikan (Iin), dan arus yang berhasil ditransmisikan (Iout). Nilai ini didasarkan pada perubahan yang diberikan pada nilai tegangan pada power supply, frekuensi yang digunakan dan jarak antara koil pemancar dan koil penerima. Tabel 4.2, Tabel 4.3, Tabel 4.4, Tabel 4.5, Tabel 4.6, Tabel 4.7, Tabel 4.8, Tabel 4.9, dan Tabel 4.10 menampilkan nilai – nilai dari tegangan dan arus dari hasil pengujian.

Tabel 4.2 Nilai – Nilai Tegangan dan Arus dari Hasil Pengujian 1 dengan Frekuensi 90.73 KHz dan Vin = 5.37 V

Jarak (cm)

Pada Koil Pemancar Pada Koil Penerima Iin (A) Vin (V) Iout (A) Vout (V)

3 0.01 5.37 0.0047 7.84

6 0.01 5.37 0.0009 5.02

9 0.01 5.37 0.0003 2.88

12 0.01 5.37 0.00003 1.69

15 0.01 5.37 0.00001 1.17

18 0.01 5.37 0.000001 0.80

21 0.01 5.37 0.0000007 0.61

24 0.01 5.37 0.0000005 0.42

27 0.01 5.37 0.0000003 0.40

30 0.01 5.37 0.0000001 0.39

Tabel 4.3 Nilai – Nilai Tegangan dan Arus dari Hasil Pengujian 2 dengan Frekuensi 90.73 KHz dan Vin = 7.97 V

Jarak (cm)

Pada Koil Pemancar Pada Koil Penerima Iin (A) Vin (V) Iout (A) Vout (V)

3 0.02 7.97 0.0072 9.84

6 0.02 7.97 0.0014 5.57

9 0.02 7.97 0.0003 3.11

12 0.02 7.97 0.0001 2.00

15 0.02 7.97 0.00002 1.23

18 0.02 7.97 0.000003 0.97

21 0.02 7.97 0.000001 0.71

24 0.02 7.97 0.0000007 0.53

27 0.02 7.97 0.0000003 0.44

30 0.02 7.97 0.0000001 0.39

Tabel 4.4 Nilai – Nilai Tegangan dan Arus dari Hasil Pengujian 3 dengan Frekuensi 90.73 KHz dan Vin = 9.01 V

Jarak (cm)

Pada Koil Pemancar Pada Koil Penerima Iin (A) Vin (V) Iout (A) Vout (V)

41

Jarak (cm)

Pada Koil Pemancar Pada Koil Penerima Iin (A) Vin (V) Iout (A) Vout (V)

3 0.02 9.01 0.0079 10.89

6 0.02 9.01 0.0016 6.46

9 0.02 9.01 0.0003 4.01

12 0.02 9.01 0.0001 2.43

15 0.02 9.01 0.00002 1.52

18 0.02 9.01 0.000004 1.10

21 0.02 9.01 0.000001 0.78

24 0.02 9.01 0.0000007 0.53

27 0.02 9.01 0.0000005 0.49

30 0.02 9.01 0.0000002 0.28

Tabel 4.5 Nilai – Nilai Tegangan dan Arus dari Hasil Pengujian 1 dengan Frekuensi 128.31 KHz dan Vin = 5.88 V

Jarak (cm)

Pada Koil Pemancar Pada Koil Penerima Iin (A) Vin (V) Iout (A) Vout (V)

3 0.01 5.88 0.0060 10.43

6 0.01 5.88 0.0014 4.17

9 0.01 5.88 0.0001 2.16

12 0.01 5.88 0.000002 1.27

15 0.01 5.88 0.0000008 0.83

18 0.01 5.88 0.0000004 0.54

21 0.01 5.88 0.0000002 0.42

24 0.01 5.88 0.0000001 0.36

27 0.01 5.88 0.0000001 0.35

30 0.01 5.88 0.0000001 0.33

Tabel 4.6 Nilai – Nilai Tegangan dan Arus dari Hasil Pengujian 2 dengan Frekuensi 128.31 KHz dan Vin = 6.70 V

Jarak (cm)

Pada Koil Pemancar Pada Koil Penerima Iin (A) Vin (V) Iout (A) Vout (V)

3 0.02 6.70 0.0076 9.88

6 0.02 6.70 0.0017 5.35

9 0.02 6.70 0.0001 2.43

12 0.02 6.70 0.000004 1.49

15 0.02 6.70 0.0000009 0.95

Jarak (cm)

Pada Koil Pemancar Pada Koil Penerima Iin (A) Vin (V) Iout (A) Vout (V)

21 0.02 6.70 0.0000004 0.49

24 0.02 6.70 0.0000001 0.39

27 0.02 6.70 0.0000001 0.35

30 0.02 6.70 0.0000001 0.33

Tabel 4.7 Nilai – Nilai Tegangan dan Arus dari Hasil Pengujian 3 dengan Frekuensi 128.31 KHz dan Vin = 8.13 V

Jarak (cm)

Pada Koil Pemancar Pada Koil Penerima Iin (A) Vin (V) Iout (A) Vout (V)

3 0.03 8.13 0.0085 11.68

6 0.03 8.13 0.0021 5.32

9 0.03 8.13 0.0001 2.73

12 0.03 8.13 0.000005 1.66

15 0.03 8.13 0.000001 1.01

18 0.03 8.13 0.0000008 0.73

21 0.03 8.13 0.0000005 0.52

24 0.03 8.13 0.0000003 0.42

27 0.03 8.13 0.0000001 0.36

30 0.03 8.13 0.0000001 0.34

Tabel 4.8 Nilai – Nilai Tegangan dan Arus dari Hasil Pengujian 1 dengan Frekuensi 40.58 KHz dan Vin = 5.08 V

Jarak (cm)

Pada Koil Pemancar Pada Koil Penerima Iin (A) Vin (5.08V) Iout (A) Vout (V)

3 0.015 5.08 0.0030 6.18

6 0.015 5.08 0.0008 2.54

9 0.015 5.08 0.0005 1.67

12 0.015 5.08 0.0001 1.04

15 0.015 5.08 0.00002 0.65

18 0.015 5.08 0.000009 0.48

21 0.015 5.08 0.000001 0.39

24 0.015 5.08 0.0000007 0.29

27 0.015 5.08 0.0000007 0.27

43

Tabel 4.9 Nilai – Nilai Tegangan dan Arus dari Hasil Pengujian 2 dengan Frekuensi 40.58 KHz dan Vin = 6.39 V

Jarak (cm)

Pada Koil Pemancar Pada Koil Penerima Iin (A) Vin (V) Iout (A) Vout (V)

3 0.025 6.39 0.0042 3.53

6 0.025 6.39 0.0006 2.23

9 0.025 6.39 0.0011 1.80

12 0.025 6.39 0.00015 0.80

15 0.025 6.39 0.00006 0.70

18 0.025 6.39 0.00002 0.47

21 0.025 6.39 0.00001 0.32

24 0.025 6.39 0.000007 0.30

27 0.025 6.39 0.000004 0.29

30 0.025 6.39 0.000001 0.28

Tabel 4.10Nilai – Nilai Tegangan dan Arus dari Hasil Pengujian 3 dengan Frekuensi 40.58 KHz dan Vin = 7.24 V

Jarak (cm)

Pada Koil Pemancar Pada Koil Penerima Iin (A) Vin (V) Iout (A) Vout (V)

3 0.035 7.24 0.0082 5.67

6 0.035 7.24 0.0008 2.83

9 0.035 7.24 0.0014 1.47

12 0.035 7.24 0.0002 0.83

15 0.035 7.24 0.00008 0.70

18 0.035 7.24 0.00003 0.51

21 0.035 7.24 0.00001 0.33

24 0.035 7.24 0.000009 0.30

27 0.035 7.24 0.000005 0.28

30 0.035 7.24 0.000004 0.28

4.3 Perhitungan Daya dan Efisiensi Transmisi

Untuk mencapai tujuan dari penelitian ini, berdasarkan pengujian yang telah dilakukan, maka langkah selanjutnya adalah menghitung jumlah daya yang

ditransmisikan (Pin) pada koil pemancar dan daya yang berhasil ditransmisikan (Pout) pada koil penerima. Kemudian berdasarkan nilai dari Pin dan Pout, dilakukan perhitungan efisiensi transmisi daya. Untuk proses perhitungan daya akan di bahas pada subbab 4.31, sedangkan proses perhitungan efisiensi dibahas pada subbab 4.32.

4.3.1 Perhitungan Daya Listrik

Proses perhitungan daya (Pin dan Pout) dapat dilakukan dengan menggunakan rumus (2.3) yang berada pada Bab II. Sesuai dengan rumus tersebut, maka diperlukan nilai tegangan dan arus pada titik yang ingin diketahui dayanya. Oleh karena itu, proses perhitungan daya ini menggunakan nilai dari tegangan dan arus yang telah didapat pada tahap pengujian perangkat transmisi. Tabel 4.11, Tabel 4.12, Tabel 4.13, Tabel 4.14, Tabel 4.15, Tabel 4.16, Tabel 4.17, Tabel 4.18, dan Tabel 4.19 menampilkan nilai perhitungan daya (Pin dan Pout).

Tabel 4.11 Nilai – Nilai Perhitungan Daya dari Hasil Pengujian 1 dengan Frekuensi 90.73 KHz dan Vin = 5.37 V

Jarak (cm)

Pada Koil Pemancar Pada Koil Penerima

Iin (A) Vin (V) Pin (W) Iout (A) Vout (V) Pout(W)

3 0.01 5.37 0.0537 0.0047 7.84 0.036848

6 0.01 5.37 0.0537 0.0009 5.02 0.004518

9 0.01 5.37 0.0537 0.0003 2.88 0.000864

12 0.01 5.37 0.0537 0.00003 1.69 0.0000507

15 0.01 5.37 0.0537 0.00001 1.17 0.0000117

18 0.01 5.37 0.0537 0.000001 0.80 0.0000008

21 0.01 5.37 0.0537 0.0000007 0.61 0.000000427

24 0.01 5.37 0.0537 0.0000005 0.42 0.00000021

27 0.01 5.37 0.0537 0.0000003 0.40 0.00000012

45

Tabel 4.12 Nilai – Nilai dari Perhitungan Daya dari Hasil Pengujian 2 dengan Frekuensi 90.73 KHz dan Vin = 7.97 V

Jarak (cm)

Pada Koil Pemancar Pada Koil Penerima

Iin (A) Vin (V) Pin (W) Iout (A) Vout (V) Pout(W)

3 0.02 7.97 0.1594 0.0072 9.84 0.070848

6 0.02 7.97 0.1594 0.0014 5.57 0.007798

9 0.02 7.97 0.1594 0.0003 3.11 0.000933

12 0.02 7.97 0.1594 0.0001 2.00 0.0002

15 0.02 7.97 0.1594 0.00002 1.23 0.0000246

18 0.02 7.97 0.1594 0.000003 0.97 0.00000291

21 0.02 7.97 0.1594 0.000001 0.71 0.00000071

24 0.02 7.97 0.1594 0.0000007 0.53 0.000000371

27 0.02 7.97 0.1594 0.0000003 0.44 0.000000132

30 0.02 7.97 0.1594 0.0000001 0.39 0.000000039

Tabel 4.13Nilai – Nilai dari Perhitungan Daya dari Hasil Pengujian 3 dengan Frekuensi 90.73 KHz dan Vin = 9.01 V

Jarak (cm)

Pada Koil Pemancar Pada Koil Penerima

Iin (A) Vin (V) Pin (W) Iout (A) Vout (V) Pout(W)

3 0.02 9.01 0.1802 0.0079 10.89 0.086031

6 0.02 9.01 0.1802 0.0016 6.46 0.010336

9 0.02 9.01 0.1802 0.0003 4.01 0.001203

12 0.02 9.01 0.1802 0.0001 2.43 0.000243

15 0.02 9.01 0.1802 0.00002 1.52 0.0000304

18 0.02 9.01 0.1802 0.000004 1.10 0.0000044

21 0.02 9.01 0.1802 0.000001 0.78 0.00000078

24 0.02 9.01 0.1802 0.0000007 0.53 0.000000371

27 0.02 9.01 0.1802 0.0000005 0.49 0.000000245

30 0.02 9.01 0.1802 0.0000002 0.28 0.000000056

Tabel 4.14Nilai – Nilai Perhitungan Daya dari Hasil Pengujian 1 dengan Frekuensi 128.31 KHz dan Vin = 5.88 V

Jarak (cm)

Pada Koil Pemancar Pada Koil Penerima

Jarak (cm)

Pada Koil Pemancar Pada Koil Penerima

Iin (A) Vin (V) Pin (W) Iout (A) Vout (V) Pout(W)

3 0.01 5.88 0.0588 0.0060 10.43 0.06258

6 0.01 5.88 0.0588 0.0014 4.17 0.005838

9 0.01 5.88 0.0588 0.0001 2.16 0.000216

12 0.01 5.88 0.0588 0.000002 1.27 0.00000254

15 0.01 5.88 0.0588 0.0000008 0.83 0.000000664

18 0.01 5.88 0.0588 0.0000004 0.54 0.000000216

21 0.01 5.88 0.0588 0.0000002 0.42 0.000000084

24 0.01 5.88 0.0588 0.0000001 0.36 0.000000036

27 0.01 5.88 0.0588 0.0000001 0.35 0.000000035

30 0.01 5.88 0.0588 0.0000001 0.33 0.000000033

Tabel 4.15Nilai – Nilai Perhitungan Daya dari Hasil Pengujian 2 dengan Frekuensi 128.31 KHz dan Vin = 6.70 V

Jarak (cm)

Pada Koil Pemancar Pada Koil Penerima

Iin (A) Vin (V) Pin (W) Iout (A) Vout (V) Pout(W)

3 0.02 6.70 0.134 0.0076 9.88 0.075088

6 0.02 6.70 0.134 0.0017 5.35 0.009095

9 0.02 6.70 0.134 0.0001 2.43 0.000243

12 0.02 6.70 0.134 0.000004 1.49 0.00000596

15 0.02 6.70 0.134 0.0000009 0.95 0.000000855

18 0.02 6.70 0.134 0.0000007 0.69 0.000000483

21 0.02 6.70 0.134 0.0000004 0.49 0.000000196

24 0.02 6.70 0.134 0.0000001 0.39 0.000000039

27 0.02 6.70 0.134 0.0000001 0.35 0.000000035

30 0.02 6.70 0.134 0.0000001 0.33 0.000000033

Tabel 4.16Nilai – Nilai Perhitungan Daya dari Hasil Pengujian 3 dengan Frekuensi 128.31 KHz dan Vin = 8.13 V

Jarak (cm)

Pada Koil Pemancar Pada Koil Penerima

Iin (A) Vin (V) Pin (W) Iout (A) Vout (V) Pout(W)

3 0.03 8.13 0.2439 0.0085 11.68 0.09928

6 0.03 8.13 0.2439 0.0021 5.32 0.011172

9 0.03 8.13 0.2439 0.0001 2.73 0.000273

12 0.03 8.13 0.2439 0.000005 1.66 0.0000083

15 0.03 8.13 0.2439 0.000001 1.01 0.00000101

47

Jarak (cm)

Pada Koil Pemancar Pada Koil Penerima

Iin (A) Vin (V) Pin (W) Iout (A) Vout (V) Pout(W)

21 0.03 8.13 0.2439 0.0000005 0.52 0.00000026

24 0.03 8.13 0.2439 0.0000003 0.42 0.000000126

27 0.03 8.13 0.2439 0.0000001 0.36 0.000000036

30 0.03 8.13 0.2439 0.0000001 0.34 0.000000034

Tabel 4.17Nilai – Nilai Perhitungan Daya dari Hasil Pengujian 1 dengan Frekuensi 40.58 KHz dan Vin = 5.08 V

Jarak (cm)

Pada Koil Pemancar Pada Koil Penerima

Iin (A) Vin (V) Pin (W) Iout (A) Vout (V) Pout(W)

3 0.015 5.08 0.0762 0.0030 6.18 0.01854

6 0.015 5.08 0.0762 0.0008 2.54 0.002032

9 0.015 5.08 0.0762 0.0005 1.67 0.000835

12 0.015 5.08 0.0762 0.0001 1.04 0.000104

15 0.015 5.08 0.0762 0.00002 0.65 0.000013

18 0.015 5.08 0.0762 0.000009 0.48 0.00000432

21 0.015 5.08 0.0762 0.000001 0.39 0.00000039

24 0.015 5.08 0.0762 0.0000007 0.29 0.000000203

27 0.015 5.08 0.0762 0.0000007 0.27 0.000000189

30 0.015 5.08 0.0762 0.0000005 0.26 0.00000013

Tabel 4.18Nilai – Nilai Perhitungan Daya dari Hasil Pengujian 2 dengan Frekuensi 40.58 KHz dan Vin = 6.39 V

Jarak (cm)

Pada Koil Pemancar Pada Koil Penerima

Iin (A) Vin (V) Pin (W) Iout (A) Vout (V) Pout(W)

3 0.025 6.39 0.15975 0.0042 3.53 0.014826

6 0.025 6.39 0.15975 0.0006 2.23 0.001338

9 0.025 6.39 0.15975 0.0011 1.80 0.00198

12 0.025 6.39 0.15975 0.00015 0.80 0.00012

15 0.025 6.39 0.15975 0.00006 0.70 0.000042

18 0.025 6.39 0.15975 0.00002 0.47 0.0000094

21 0.025 6.39 0.15975 0.00001 0.32 0.0000032

24 0.025 6.39 0.15975 0.000007 0.30 0.0000021

27 0.025 6.39 0.15975 0.000004 0.29 0.00000116

Tabel 4.19Nilai – Nilai Perhitungan Daya dari Hasil Pengujian 3 dengan Frekuensi 40.58 KHz dan Vin = 7.24 V

Jarak (cm)

Pada Koil Pemancar Pada Koil Penerima

Iin (A) Vin (V) Pin (W) Iout (A) Vout (V) Pout(W)

3 0.035 7.24 0.2534 0.0082 5.67 0.046494

6 0.035 7.24 0.2534 0.0008 2.83 0.002264

9 0.035 7.24 0.2534 0.0014 1.47 0.002058

12 0.035 7.24 0.2534 0.0002 0.83 0.000166

15 0.035 7.24 0.2534 0.00008 0.70 0.000056

18 0.035 7.24 0.2534 0.00003 0.51 0.0000153

21 0.035 7.24 0.2534 0.00001 0.33 0.0000033

24 0.035 7.24 0.2534 0.000009 0.30 0.0000027

27 0.035 7.24 0.2534 0.000005 0.28 0.0000014

30 0.035 7.24 0.2534 0.000004 0.28 0.00000112

4.3.2 Perhitungan Efisiensi Transmisi

Dalam pengujian ini, tingkat efisiensi akan 100 % jika daya yang ditransmisikan (Pin) pada koil pemancar akan sama dengan daya yang berhasil ditransmisikan (Pout) pada koil penerima. Berdasarkan pernyataan tersebut maka rumus untuk perhitungan efisiensi ditunjukkan pada rumus (4.2).

       

 x100%

P P efisiensi inp out ………..………..(4.2) dengan :

efisiensi = efisiensi transmisi daya

PInp = daya yang ditransmisikan pada koil pemancar (W)

49

Tabel 4.20, Tabel 4.21, Tabel 4.22, Tabel 4.23, Tabel 4.24, Tabel 4.25, Tabel 4.26, Tabel 4.27, dan Tabel 4.28 menunjukkan tingkat efisiensi pada tiap hasil pengujian perangkat transmisi.

Tabel 4.20Efisiensi dari Hasil Pengujian 1 dengan Frekuensi 90.73 KHz dan Vin = 5.37 V

Jarak (cm)

Pada Koil Pemancar Pada Koil Penerima

efisiensi Iin (A) Vin (V) Pin (W) Iout (A) Vout (V) Pout(W)

3 0.01 5.37 0.0537 0.0047 7.84 0.036848 68.62%

6 0.01 5.37 0.0537 0.0009 5.02 0.004518 8.41%

9 0.01 5.37 0.0537 0.0003 2.88 0.000864 1.61%

12 0.01 5.37 0.0537 0.00003 1.69 0.0000507 0.09%

15 0.01 5.37 0.0537 0.00001 1.17 0.0000117 0.02%

18 0.01 5.37 0.0537 0.000001 0.80 0.0000008 0.00%

21 0.01 5.37 0.0537 0.0000007 0.61 0.000000427 0.00%

24 0.01 5.37 0.0537 0.0000005 0.42 0.00000021 0.00%

27 0.01 5.37 0.0537 0.0000003 0.40 0.00000012 0.00%

30 0.01 5.37 0.0537 0.0000001 0.39 0.000000039 0.00%

Tabel 4.21Efisiensi dari Hasil Pengujian 2 dengan Frekuensi 90.73 KHz dan Vin = 7.97 V

Jarak (cm)

Pada Koil Pemancar Pada Koil Penerima

efisiensi Iin (A) Vin (V) Pin (W) Iout (A) Vout (V) Pout(W)

3 0.02 7.97 0.1594 0.0072 9.84 0.070848 44.45%

6 0.02 7.97 0.1594 0.0014 5.57 0.007798 4.89%

9 0.02 7.97 0.1594 0.0003 3.11 0.000933 0.59%

12 0.02 7.97 0.1594 0.0001 2.00 0.0002 0.13%

15 0.02 7.97 0.1594 0.00002 1.23 0.0000246 0.02%

18 0.02 7.97 0.1594 0.000003 0.97 0.00000291 0.00%

21 0.02 7.97 0.1594 0.000001 0.71 0.00000071 0.00%

24 0.02 7.97 0.1594 0.0000007 0.53 0.000000371 0.00%

27 0.02 7.97 0.1594 0.0000003 0.44 0.000000132 0.00%

Tabel 4.22Efisiensi dari Hasil Pengujian 3 dengan Frekuensi 90.73 KHz dan Vin = 9.01 V

Jarak (cm)

Pada Koil Pemancar Pada Koil Penerima

efisiensi Iin (A) Vin (V) Pin (W) Iout (A) Vout (V) Pout(W)

3 0.02 9.01 0.1802 0.0079 10.89 0.086031 47.74%

6 0.02 9.01 0.1802 0.0016 6.46 0.010336 5.74%

9 0.02 9.01 0.1802 0.0003 4.01 0.001203 0.67%

12 0.02 9.01 0.1802 0.0001 2.43 0.000243 0.13%

15 0.02 9.01 0.1802 0.00002 1.52 0.0000304 0.02%

18 0.02 9.01 0.1802 0.000004 1.10 0.0000044 0.00%

21 0.02 9.01 0.1802 0.000001 0.78 0.00000078 0.00%

24 0.02 9.01 0.1802 0.0000007 0.53 0.000000371 0.00%

27 0.02 9.01 0.1802 0.0000005 0.49 0.000000245 0.00%

30 0.02 9.01 0.1802 0.0000002 0.28 0.000000056 0.00%

Tabel 4.23Efisiensi dari Hasil Pengujian 1 dengan Frekuensi 128.31 KHz dan Vin = 5.88 V

Jarak (cm)

Pada Koil Pemancar Pada Koil Penerima

efisiensi Iin (A) Vin (V) Pin (W) Iout (A) Vout (V) Pout(W)

3 0.01 5.88 0.0588 0.0060 10.43 0.06258 106.43%

6 0.01 5.88 0.0588 0.0014 4.17 0.005838 9.93%

9 0.01 5.88 0.0588 0.0001 2.16 0.000216 0.37%

12 0.01 5.88 0.0588 0.000002 1.27 0.00000254 0.00%

15 0.01 5.88 0.0588 0.0000008 0.83 0.000000664 0.00%

18 0.01 5.88 0.0588 0.0000004 0.54 0.000000216 0.00%

21 0.01 5.88 0.0588 0.0000002 0.42 0.000000084 0.00%

24 0.01 5.88 0.0588 0.0000001 0.36 0.000000036 0.00%

27 0.01 5.88 0.0588 0.0000001 0.35 0.000000035 0.00%

30 0.01 5.88 0.0588 0.0000001 0.33 0.000000033 0.00%

Tabel 4.24Efisiensi dari Hasil Pengujian 2 dengan Frekuensi 128.31 KHz dan Vin = 6.70 V

Jarak (cm)

Pada Koil Pemancar Pada Koil Penerima

efisiensi Iin (A) Vin (V) Pin (W) Iout (A) Vout (V) Pout(W)

3 0.02 6.70 0.134 0.0076 9.88 0.075088 56.04%

6 0.02 6.70 0.134 0.0017 5.35 0.009095 6.79%

51

Jarak (cm)

Pada Koil Pemancar Pada Koil Penerima

efisiensi Iin (A) Vin (V) Pin (W) Iout (A) Vout (V) Pout(W)

12 0.02 6.70 0.134 0.000004 1.49 0.00000596 0.00%

15 0.02 6.70 0.134 0.0000009 0.95 0.000000855 0.00%

18 0.02 6.70 0.134 0.0000007 0.69 0.000000483 0.00%

21 0.02 6.70 0.134 0.0000004 0.49 0.000000196 0.00%

24 0.02 6.70 0.134 0.0000001 0.39 0.000000039 0.00%

27 0.02 6.70 0.134 0.0000001 0.35 0.000000035 0.00%

30 0.02 6.70 0.134 0.0000001 0.33 0.000000033 0.00%

Tabel 4.25Efisiensi dari Hasil Pengujian 3 dengan Frekuensi 128.31 KHz dan Vin = 8.13 V

Jarak (cm)

Pada Koil Pemancar Pada Koil Penerima

efisiensi Iin (A) Vin (V) Pin (W) Iout (A) Vout (V) Pout(W)

3 0.03 8.13 0.2439 0.0085 11.68 0.09928 40.71%

6 0.03 8.13 0.2439 0.0021 5.32 0.011172 4.58%

9 0.03 8.13 0.2439 0.0001 2.73 0.000273 0.11%

12 0.03 8.13 0.2439 0.000005 1.66 0.0000083 0.00%

15 0.03 8.13 0.2439 0.000001 1.01 0.00000101 0.00%

18 0.03 8.13 0.2439 0.0000008 0.73 0.000000584 0.00%

21 0.03 8.13 0.2439 0.0000005 0.52 0.00000026 0.00%

24 0.03 8.13 0.2439 0.0000003 0.42 0.000000126 0.00%

27 0.03 8.13 0.2439 0.0000001 0.36 0.000000036 0.00%

30 0.03 8.13 0.2439 0.0000001 0.34 0.000000034 0.00%

Tabel 4.26Efisiensi dari Hasil Pengujian 1 dengan Frekuensi 40.58 KHz dan Vin = 5.08 V

Jarak (cm)

Pada Koil Pemancar Pada Koil Penerima

efisiensi Iin (A) Vin (V) Pin (W) Iout (A) Vout (V) Pout(W)

3 0.015 5.08 0.0762 0.0030 6.18 0.01854 24.33%

6 0.015 5.08 0.0762 0.0008 2.54 0.002032 2.67%

9 0.015 5.08 0.0762 0.0005 1.67 0.000835 1.10%

12 0.015 5.08 0.0762 0.0001 1.04 0.000104 0.14%

15 0.015 5.08 0.0762 0.00002 0.65 0.000013 0.02%

18 0.015 5.08 0.0762 0.000009 0.48 0.00000432 0.01%

Jarak (cm)

Pada Koil Pemancar Pada Koil Penerima

efisiensi Iin (A) Vin (V) Pin (W) Iout (A) Vout (V) Pout(W)

24 0.015 5.08 0.0762 0.0000007 0.29 0.000000203 0.00%

27 0.015 5.08 0.0762 0.0000007 0.27 0.000000189 0.00%

30 0.015 5.08 0.0762 0.0000005 0.26 0.00000013 0.00%

Tabel 4.27Efisiensi dari Hasil Pengujian 2 dengan Frekuensi 40.58 KHz dan Vin = 6.39 V

Jarak (cm)

Pada Koil Pemancar Pada Koil Penerima

efisiensi Iin (A) Vin (V) Pin (W) Iout (A) Vout (V) Pout(W)

3 0.025 6.39 0.15975 0.0042 3.53 0.014826 9.28%

6 0.025 6.39 0.15975 0.0006 2.23 0.001338 0.84%

9 0.025 6.39 0.15975 0.0011 1.80 0.00198 1.24%

12 0.025 6.39 0.15975 0.00015 0.80 0.00012 0.08%

15 0.025 6.39 0.15975 0.00006 0.70 0.000042 0.03%

18 0.025 6.39 0.15975 0.00002 0.47 0.0000094 0.01%

21 0.025 6.39 0.15975 0.00001 0.32 0.0000032 0.00%

24 0.025 6.39 0.15975 0.000007 0.30 0.0000021 0.00%

27 0.025 6.39 0.15975 0.000004 0.29 0.00000116 0.00%

30 0.025 6.39 0.15975 0.000001 0.28 0.00000028 0.00%

Tabel 4.28Efisiensi dari Hasil Pengujian 3 dengan Frekuensi 40.58 KHz dan Vin = 7.24 V

Jarak (cm)

Pada Koil Pemancar Pada Koil Penerima

efisiensi Iin (A) Vin (V) Pin (W) Iout (A) Vout (V) Pout(W)

3 0.035 7.24 0.2534 0.0082 5.67 0.046494 18.35%

6 0.035 7.24 0.2534 0.0008 2.83 0.002264 0.89%

9 0.035 7.24 0.2534 0.0014 1.47 0.002058 0.81%

12 0.035 7.24 0.2534 0.0002 0.83 0.000166 0.07%

15 0.035 7.24 0.2534 0.00008 0.70 0.000056 0.02%

18 0.035 7.24 0.2534 0.00003 0.51 0.0000153 0.01%

21 0.035 7.24 0.2534 0.00001 0.33 0.0000033 0.00%

24 0.035 7.24 0.2534 0.000009 0.30 0.0000027 0.00%

27 0.035 7.24 0.2534 0.000005 0.28 0.0000014 0.00%

Jarak (cm)

Pada Koil Pemancar Pada Koil Penerima

efisiensi Iin (A) Vin (V) Pin (W) Iout (A) Vout(V) Pout (W)

21 0.02 6.7 0.134 0.0000004 0.49 0.000000196 0.00% 21 0.03 8.13 0.2439 0.0000005 0.52 0.00000026 0.00% 24 0.01 5.88 0.0588 0.0000001 0.36 0.000000036 0.00% 24 0.02 6.7 0.134 0.0000001 0.39 0.000000039 0.00% 24 0.03 8.13 0.2439 0.0000003 0.42 0.000000126 0.00% 27 0.01 5.88 0.0588 0.0000001 0.35 0.000000035 0.00% 27 0.02 6.7 0.134 0.0000001 0.35 0.000000035 0.00% 27 0.03 8.13 0.2439 0.0000001 0.36 0.000000036 0.00% 30 0.01 5.88 0.0588 0.0000001 0.33 0.000000033 0.00% 30 0.02 6.7 0.134 0.0000001 0.33 0.000000033 0.00% 30 0.03 8.13 0.2439 0.0000001 0.34 0.000000034 0.00%

Berdasarkan Tabel 4.29, Tabel 4.30, dan Tabel 4.31 dapat dilihat jarak antara koil pemancar dengan koil penerima, nilai daya yang ditransmisikan (Pin),

dan frekuensi transmisi mempengaruhi besarnya nilai efisiensi. Saat parameter – parameter pengukuran tersebut diberikan nilai yang berbeda, akan menghasilkan nilai efisiensi yang berbeda pula. Berikut ini penjelasan lebih rinci mengenai pengaruh parameter – parameter pengukuran yang digunakan terhadap efisiensi berdasarkan Tabel 4.29, Tabel 4.30, dan Tabel 4.31 :

 Pengaruh jarak antara koil pemancar dengan koil penerima terhadap efisiensi. Semakin pendek jarak antara koil pemancar dengan koil penerima, akan menghasilkan nilai efisiensi yang semakin besar pula. Hal ini terjadi pada saat nilai tegangan yang ditransmisikan (Vin) sama dan menggunakan frekuensi

40.58 KHz, 90.73 KHz atau 128.31 KHz.

 Pengaruh nilai daya yang ditransmisikan (Pin) terhadap efisiensi.

Semakin besar daya yang ditransmisikan (Pin), akan menghasilkan nilai

57

pemancar dengan koil penerima sama dan menggunakan frekuensi 128.31 KHz.

Namun pernyataan tersebut tidak berlaku pada saat jarak antara koil pemancar dengan koil penerima sama dan menggunakan frekuensi 40.58 KHz atau 90.73 KHz. Hal ini terjadi dikarenakan oleh nilai arus yang ditransmisikan (Iin) yang berbeda pada saat menggunakan frekuensi 90.73

KHz, 128.31 KHz dan 40.58 KHz.

Nilai Iin dipengaruhi oleh transistor yang digunakan pada bagian

pemancar. Prinsip kerja transistor seperti switch atau keran air. Jadi saat perbandingan arus antara bagian collector dengan basis menyebabkan jalur output terbuka lebar, maka arus yang dihasilkan pada bagian emitter akan besar. Begitu juga sebaliknya saat perbandingan arus antara bagian collector dengan basis menyebabkan jalur output sempit, maka arus yang dihasilkan pada bagian emitter akan kecil.

 Pengaruh frekuensi transmisi terhadap efisiensi.

Semakin besar nilai frekuensi transmisi yang digunakan, maka nilai efisiensi semakin besar pula. Hal ini terjadi pada saat jarak antara koil pemancar dengan koil penerima dan nilai tegangan yang ditransmisikan (Vin)

57 BAB V PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Adapun kesimpulan yang didapatkan setelah melakukan analisa dan perhitungan dari hasil pengujian perangkat transmisi :

1. Semakin pendek jarak antara koil pemancar dengan koil penerima, akan menghasilkan nilai efisiensi yang semakin besar pula. Hal ini terjadi pada saat nilai tegangan yang ditransmisikan (Vin) sama dan

menggunakan frekuensi 40.58 KHz, 90.73 KHz atau 128.31 KHz.

2. Semakin besar daya yang ditransmisikan (Pin), akan menghasilkan

nilai efisiensi yang semakin kecil. Hal ini terjadi pada saat jarak antara koil pemancar dengan koil penerima sama dan menggunakan frekuensi 128.31 KHz.

3. Semakin besar nilai frekuensi transmisi yang digunakan, maka nilai efisiensi semakin besar pula. Hal ini terjadi pada saat jarak antara koil pemancar dengan koil penerima dan nilai tegangan yang ditransmisikan (Vin) sama.

5.2 Saran

Sebagai pengembangan dari penelitian yang telah dilakukan, penulis memberikan saran sebagai berikut :

58

1. Berikan rangkaian tambahan yang menyebabkan nilai arus keluaran pada koil penerima (Iout) yang dihasilkan lebih besar lagi. Sehingga efisiensi

bertambah.

2. Lakukan pengujian menggunakan lebih dari 1 receiving coil, sehingga daya keluaran tidak hanya satu titik saja. Dengan demikian dapat diketahui pengaruh menggunakan beberapa titik daya keluaran dibandingkan dengan menggunakan satu titik saja terhadap efisiensi.

3. Lakukan percobaan dengan menggunakan rangkaian – rangkaian berbeda dari yang sudah penulis gunakan untuk menghasilkan sebuah ketetapan rangkaian pada wireless energy transfer menggunakan mekanisme inductive resonant coupling.

59

DAFTAR PUSTAKA

Bishop, O. (2004). Dasar - Dasar Elektronika. Jakarta: Erlangga.

Danfar. (2009, Maret 28). Definisi / Pengertian Efektifitas. Diakses Januari 10, 2014, dari Education, Business, Communication and Information: www.dansite.wordpress.com

Giancoli, D. C. (2001). Fisika. Jakarta: Erlangga.

Green, D. (1982). Pedoman Elektronika I. Jakarta: PT Elex Media Komputindo. Gunawan, P. N. (2011). Laporan Praktikum Rangkaian Listrik dan Rangkaian

Logika. Power Supply , 1,6.

Hayt, W. H. (1990). Elektromagnetika Teknologi, Edisi 4 Jilid 2. Jakarta: Erlangga.

Herrera, J. R., Torres, H. R., Leal, H. V., & Angel, A. d. (2010). Experiment about wireless energy transfer. Proceedings of 1st International Congress on Instrumentation and Applied Sciences , 1.

Kesler, D. M. (2013). Highly Resonant Wireless Power Transfer: Safe, Efficient, and over Distance. Witricity , 16.

Lee, G., Waters, B. H., Shi, C., Park, W. S., & Smith, J. R. (2013). Design Considerations for asymmetric Magnetically Coupled Resonators used in Wireless Power Transfer Application. biowireless - wireless power coil design , 3.

Li, X., Yang, Y., & Gao, Y. (2013). visual prosthesis wireless energy transfer system optimal modeling. Lietal. BioMedical Engineering OnLine 2014, 13:3 , 4.

Murod, H. (2005). Perancangan Sistem Akuisisi Data Menggunakan Masukan Soundcard. 1.

Pamungkas, D. S. (2010, Febuari 28). Osilasi Harmonik (Fisika). Diakses Januari 15, 2014, dari Uung.BLOG: http://www.blog.ub.ac.id

Proboyekti, U. (2007). Pengantar Teknologi Informasi. Teknologi Nirkabel : Telepon Seluler (Ponsel) , 1.

60

Purnama, A. (2012, Febuari 17). Konsep Dasar Penyearah Gelombang (Rectifier). Diakses Januari 11, 2014, dari Elektronika Dasar: http://www.elektronika-dasar.web.id

Sasur, R. (2011). Wieless Energy Transfer. California: California Polytechnic State University.

Sibakoti, M. J., & Hambleton, J. (2011). Wireless Power Transmission Using Magnetic Resonant. 1.