Rancang Bangun Charger Hanphone Tanpa Kabel
RANCANG BANGUN CHARGER HANDPHONE
TANPA KABEL
TUGAS AKHIR
EVA ROSALINA SIAGIAN
122408034
PROGRAM STUDI D-3 FISIKA
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATRA UTARA
MEDAN
2015
i
RANCANG BANGUN CHARGER HANDPHONE
TANPA KABEL
TUGAS AKHIR
Diajukan Untuk Melengkapi Tugas Dan Memenuhi Syarat Memperoleh
Ahli Madya
EVA ROSALINA SIAGIAN
122408034
PROGRAM STUDI D-3 FISIKA
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATRA UTARA
MEDAN
2015
ii
PERSETUJUAN
Judul
Kategori
Nama
NomorIndukMahasiswa
Program Studi
Departemen
Fakultas
: RancangBangun Charger HanphoneTanpaKabel
: TugasAkhir
: Eva Rosalina Siagian
: 122408034
: Diploma III ( D-III) Fisika
: Fisika
: MatematikadanIlmuPengetahuanAlam
Universitas Sumatera Utara
Disetujui di
Medan, 13 Juli2015
DisetujuiOleh
Prodi D-3 Fisika FMIPA USU
Ketua,
Pembimbing,
Dr. Susilawati, M.Si
NIP. 19741207200122001
Dr. KurniaBrahmana, M.si
NIP.196009301986011001
i
PERNYATAAN
RANCANG BANGUN CHARGER HANPHONE TANPA
KABEL
TUGAS AKHIR
Saya mengakui bahwa tugas akhir ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali
beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, Juli 2015
EVA ROSALINA SIAGIAN
122408034
ii
PENGHARGAAN
Puji dan syukur penulis ucapkan terima kasih kepada Tuhan Yang Maha Esa atas
segala rahmat dan keberkahan yang dilimpahkan-Nya kepada penulis sehingga
dapat menyelesaikan Tugas akhir ini yang berjudul RANCANG BANGUN
CHARGER HANDPHONE TANPA KABEL.
Tugas Akhir ini merupakan salah satu syarat yang harus dipenuhi untuk
menyelesaikan pendidikan Diploma III Jurusan Fisika Fakultas Matematika Dan
Ilmu pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.
Penulis menyadari bahwa tersusunnya Tugas Akhir ini dari Doa, perhatian,
bimbingan, motivasi dan dukungan berbagai pihak, sehingga dengan keikhlasan
dan kerendahan hati pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih yang
sebesar-besarnya kepada :
1. Teristimewa buat kedua orang tua penulis tercinta, atas perhatian dan
dukungannya serta doanya selama ini.
2. Bapak Dr. Sutarman.Msc, selaku Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu
Pengetahuan Alam Universitas Sumatra Utara.
3. Ibu Dr. Susilawati, M.Si, selaku Ketua Program Studi D – III Fisika
Departemen Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Sumatera Utara.
4. Bapak Drs. Ferdinand Sinuhaji, M.S, selaku Sekretaris Program Studi
Fisika Instrumentasi Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam.
5. Bapak Drs. Kurnia Brahmana, M.Si, Selaku pembimbing, yang telah
membimbing dan mengarahkan kepada penulis dalam menyelesaikan
Tugas Akhir ini.
6. Seluruh Staf pengajar / pegawai Program Studi Fisika Instrumentasi
Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam.
7. Seluruh pihak yang telah banyak membantu penulis didalam
menyelesaikan Tugas Akhir yang namanya tidak dapat penulis sebutkan
satu persatu.
8. Teman-teman dari stambuk 2012 yang telah banyak membantu dalam
penulisan Tugas akhir ini.
Penulis menyadari bahwa penyusunan laporan Tugas Akhir ini masih terdapat
banyak kekurangan dan kelemahan. Untuk itu penulis mengharapkan kritik dan
saran dari semua pihak guna penyempurnaan laporan di masa yang akan datang.
Akhir kata, semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi rekan-rekan mahasiswa
dan pembaca sekalian demi menambah pengetahuan bagi pembaca.
Medan, Juli 2015
Penulis
iii
RANCANGAN BANGUN CHARGER HANDPHONE
TANPA KABEL
ABSTRAK
Rancang Bangun charger handphone tanpa kabel menggunakan konsep
perancangan transmitter dan receiver. Dimana rangkaian transmitter pada rancang
bangun charger handphone tanpa kabel ini merupakan inti dari sistem pembuatan
alat dari tugas akhir ini, karena fungsinya untuk membangkitkan sinyal yang
menjadi media penghasil energi/arus pada receiver. Metode yang digunakan pada
sistem wireless adalah induksi resonansi magnetik. Dimana tegangan
menggunakan frekuensi tinggi dipancarkan oleh transmitter lalu dengan prinsip
resonansi tegangan yang dipancarkan dapat diterima oleh receiver dalam bentuk
tegangan berfrekuensi sama dengan transmitter. Pengiriman daya listrik tanpa
kabel ini merupakan suatu sistem yang memiliki proses dimana energi listrik
dapat ditransmisikan dari suatu sumber listrik menuju ke beban listrik tanpa
melalui suatu kabel. Transmisi daya listrik tanpa kabel ini akan sangat berguna
apabila dibutuhkan suatu energi listrik, akan tetapi tidak ada kabel di sekitar
tempat tersebut. Desain rangkaian penerima menjadi peranan penting di dalam
suatu sistem pengiriman daya listrik tanpa kabel karena akan meningkatkan
kinerja dari suatu sistem tersebut. Untuk memenuhi kebutuhan tersebut, dirancang
sebuah alat berbasis mikrokontroller yang memungkinkan pengguna menentukan
frekuensi yang akan dibangkitkan. Mikrokontroller yang digunakan yaitu
mikrokontroller ATMega8.
Kata Kunci : wireless energy transfer, transmitter, Mikrokontroller Atmega 8,
induksi resonansi magnetik.
iv
DAFTAR ISI
Persetujuan
Pernyataan
Penghargaan
Abstrak
Daftar Isi
Daftar Tabel
Daftar Gambar
Halaman
i
ii
iii
iv
vi
viii
x
BAB I PENDAHULUAN ……………………………………………
1.1. Latar Belakang ……………………………………………
1.2. Rumusan Masalah ………………………...…….…………
1.3. Tujuan Penulisan ………………………...…………….……
1.4. Batasan Masalah ……………………………………………
1.5. Metodologi Penulisan ……………………………………
1.6. Sistematika Penulisan ……………………………………
1
1
2
2
3
3
3
BAB II LANDASAN TEORI
……………………………………
2.1. Sejarah Wireless Power Transfer……………….......................
2.1.1 Wireless power transfer di masa lalu …………...............
2.1.2 Wireless power transfer di masa kini ………................
2.1.3 Aplikasi Wireless Power pada abad 21 ………...............
2.1.4 Definisi Pengiriman Daya Listrik Tanpa Kabel …........
2.2. Mikrokontroler ATMega8
…........................…………
2.2.1 Konfigurasi Pin ATMega 8
......................…………
2.2.2 Fitur Microkontroller ATMega8 ...................….……..
2.2.3 Memori AVR Atmega
.....................………....
2.2.4 Arsitektur Mikrocontroller ATMega 8 ....………..........
2.3. Kumparan pemancar dan Kumparan penerima ...…....….....
2.3.1 Transmiter (Pemancar/Pengirim) ……………………..
2.3.2 Receiver (Penerima)
……….............………...……
2.4. Prinsip Induksi Elektromagnetik ……………………………
2.5. Prinsip Pengiriman Energi Melalui Induksi Magnet ……......
2.5.1 Resonansi ……………......................................….……
2.5.2 Resonansi Elektromagnetik …………...........…………
2.5.3 Rangkaian LC …………………..............................…
2.5.4 Prinsip Kerja Rangkaian LC …………........…………
2.7. Struktur Pengiriman Daya Listrik Tanpa Kabel ……….….…
2.8. Sistem Secara Umum Transfer Energi tanpa kabel….………
2.9. Perancangan Transmitter ………………………...…..…….
2.8.1 Perancangan Transmitter ……………….............……
2.8.2 Perancangan Receiver
………............……………
2.9 Pengujian dan Pengambilan Data ……………..…………....
5
5
5
7
8
9
12
14
18
19
20
21
23
24
24
25
25
26
28
28
28
30
33
33
36
41
v
BAB III PERANCANGAN SISTEM
……………………………
3.1. Diagram Blok Sistem
…………………………………....
3.2. Power supply …………......................................………… ..
3.3. Perancangan Pemancar ( Transmitter ) …………………...
3.4. Perancangan Penerima ( Receiver )
……………….......
3.5. Rangkaian Mikrokontroler ATMega 8 …………………...
44
44
45
46
48
49
BAB IV PENGUJIAN RANGKAIAN
……………………………... 50
4.1. Pengujian Rangkaian Power Suplay
…………………… 50
4.2. Pengujian Rangkaian Transmitter
…………………... 51
4.3. Pengujian Rangkaian Receiver …………………………... 52
4.4. Pengujian Rangkaian Mikrokontroller ATMega 8…..……... 53
BAB V PENUTUP …………………………………………………...
5.1. Kesimpulan
…………………………………………...
5.2. Saran
…………………………………………………...
54
54
54
………....…………………………
55
DAFTAR PUSTAKA
vi
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1. Data Pengujian Transmitter (Pemancar)
Tabel 4.2. Data Pengujian Receiver
Halaman
51
52
vii
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1 Nikola Testa
Gambar 2.2 Wardenclyffe Tower atau disebut juga Tesla Tower
Gambar 2.3 Tesla coil
Gambar 2.4 Mobil listrik dengan wireless charging
Gambar 2.5 Wiresless charger handphone
Gambar 2.6 Konsep “solar space power
Gambar 2.7 Konfigurasi Pin ATMega8
Gambar 2.8 Arsitektur Microkontroller ATMega 8
Gambar 2.9 Peta Memori Atmega
Gambar 2.10 Wireless Electricity
Gambar 2.11 Gelombang Elektromagnetik
Gambar 2.12 Rangkaian LC
Gambar 2.13 Skema Diagram Pengiriman Daya Listrik Tanpa Kabel
Gambar 2.14 Diagram blok wireless power transfer system
Gambar 2.15 Skema tahap-tahap proses perancangan
Gambar 2.16 Diagram dasar
Gambar 2.17 Diagram Blok transmitter
Gambar 2.18 Blok diagram Comparator Oscillator
Gambar 2.19 Rangkaian transmitter
Gambar 2.20 Blok diagram receiver
Gambar 2.21 Rangkaian receiver
Gambar 2.22 Rangkaian Receiver
Gambar 2.23 Sketsa Receiver
Gambar 2.24 Diagram spektrum non ionisasi & ionisasi
Gambar 2.26 Diagram blok alat pengatur frekuensi
Gambar 2.27 Diagram pengukuran alat pengatur frekuensi
Gambar 3.1 Diagram Blok System
Gambar 3.2 Power Supply
Gambar 3.3 Rangkaian Pemancar (transmitter)
Gambar 3.4 Rangkaian Penerima (Receiver)
Gambar 3.5 Rangkaian Mikrokontroller ATMega8
5
6
7
8
8
11
14
18
19
21
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
37
38
39
40
42
44
45
46
48
49
viii
TANPA KABEL
TUGAS AKHIR
EVA ROSALINA SIAGIAN
122408034
PROGRAM STUDI D-3 FISIKA
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATRA UTARA
MEDAN
2015
i
RANCANG BANGUN CHARGER HANDPHONE
TANPA KABEL
TUGAS AKHIR
Diajukan Untuk Melengkapi Tugas Dan Memenuhi Syarat Memperoleh
Ahli Madya
EVA ROSALINA SIAGIAN
122408034
PROGRAM STUDI D-3 FISIKA
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATRA UTARA
MEDAN
2015
ii
PERSETUJUAN
Judul
Kategori
Nama
NomorIndukMahasiswa
Program Studi
Departemen
Fakultas
: RancangBangun Charger HanphoneTanpaKabel
: TugasAkhir
: Eva Rosalina Siagian
: 122408034
: Diploma III ( D-III) Fisika
: Fisika
: MatematikadanIlmuPengetahuanAlam
Universitas Sumatera Utara
Disetujui di
Medan, 13 Juli2015
DisetujuiOleh
Prodi D-3 Fisika FMIPA USU
Ketua,
Pembimbing,
Dr. Susilawati, M.Si
NIP. 19741207200122001
Dr. KurniaBrahmana, M.si
NIP.196009301986011001
i
PERNYATAAN
RANCANG BANGUN CHARGER HANPHONE TANPA
KABEL
TUGAS AKHIR
Saya mengakui bahwa tugas akhir ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali
beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, Juli 2015
EVA ROSALINA SIAGIAN
122408034
ii
PENGHARGAAN
Puji dan syukur penulis ucapkan terima kasih kepada Tuhan Yang Maha Esa atas
segala rahmat dan keberkahan yang dilimpahkan-Nya kepada penulis sehingga
dapat menyelesaikan Tugas akhir ini yang berjudul RANCANG BANGUN
CHARGER HANDPHONE TANPA KABEL.
Tugas Akhir ini merupakan salah satu syarat yang harus dipenuhi untuk
menyelesaikan pendidikan Diploma III Jurusan Fisika Fakultas Matematika Dan
Ilmu pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.
Penulis menyadari bahwa tersusunnya Tugas Akhir ini dari Doa, perhatian,
bimbingan, motivasi dan dukungan berbagai pihak, sehingga dengan keikhlasan
dan kerendahan hati pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih yang
sebesar-besarnya kepada :
1. Teristimewa buat kedua orang tua penulis tercinta, atas perhatian dan
dukungannya serta doanya selama ini.
2. Bapak Dr. Sutarman.Msc, selaku Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu
Pengetahuan Alam Universitas Sumatra Utara.
3. Ibu Dr. Susilawati, M.Si, selaku Ketua Program Studi D – III Fisika
Departemen Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Sumatera Utara.
4. Bapak Drs. Ferdinand Sinuhaji, M.S, selaku Sekretaris Program Studi
Fisika Instrumentasi Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam.
5. Bapak Drs. Kurnia Brahmana, M.Si, Selaku pembimbing, yang telah
membimbing dan mengarahkan kepada penulis dalam menyelesaikan
Tugas Akhir ini.
6. Seluruh Staf pengajar / pegawai Program Studi Fisika Instrumentasi
Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam.
7. Seluruh pihak yang telah banyak membantu penulis didalam
menyelesaikan Tugas Akhir yang namanya tidak dapat penulis sebutkan
satu persatu.
8. Teman-teman dari stambuk 2012 yang telah banyak membantu dalam
penulisan Tugas akhir ini.
Penulis menyadari bahwa penyusunan laporan Tugas Akhir ini masih terdapat
banyak kekurangan dan kelemahan. Untuk itu penulis mengharapkan kritik dan
saran dari semua pihak guna penyempurnaan laporan di masa yang akan datang.
Akhir kata, semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi rekan-rekan mahasiswa
dan pembaca sekalian demi menambah pengetahuan bagi pembaca.
Medan, Juli 2015
Penulis
iii
RANCANGAN BANGUN CHARGER HANDPHONE
TANPA KABEL
ABSTRAK
Rancang Bangun charger handphone tanpa kabel menggunakan konsep
perancangan transmitter dan receiver. Dimana rangkaian transmitter pada rancang
bangun charger handphone tanpa kabel ini merupakan inti dari sistem pembuatan
alat dari tugas akhir ini, karena fungsinya untuk membangkitkan sinyal yang
menjadi media penghasil energi/arus pada receiver. Metode yang digunakan pada
sistem wireless adalah induksi resonansi magnetik. Dimana tegangan
menggunakan frekuensi tinggi dipancarkan oleh transmitter lalu dengan prinsip
resonansi tegangan yang dipancarkan dapat diterima oleh receiver dalam bentuk
tegangan berfrekuensi sama dengan transmitter. Pengiriman daya listrik tanpa
kabel ini merupakan suatu sistem yang memiliki proses dimana energi listrik
dapat ditransmisikan dari suatu sumber listrik menuju ke beban listrik tanpa
melalui suatu kabel. Transmisi daya listrik tanpa kabel ini akan sangat berguna
apabila dibutuhkan suatu energi listrik, akan tetapi tidak ada kabel di sekitar
tempat tersebut. Desain rangkaian penerima menjadi peranan penting di dalam
suatu sistem pengiriman daya listrik tanpa kabel karena akan meningkatkan
kinerja dari suatu sistem tersebut. Untuk memenuhi kebutuhan tersebut, dirancang
sebuah alat berbasis mikrokontroller yang memungkinkan pengguna menentukan
frekuensi yang akan dibangkitkan. Mikrokontroller yang digunakan yaitu
mikrokontroller ATMega8.
Kata Kunci : wireless energy transfer, transmitter, Mikrokontroller Atmega 8,
induksi resonansi magnetik.
iv
DAFTAR ISI
Persetujuan
Pernyataan
Penghargaan
Abstrak
Daftar Isi
Daftar Tabel
Daftar Gambar
Halaman
i
ii
iii
iv
vi
viii
x
BAB I PENDAHULUAN ……………………………………………
1.1. Latar Belakang ……………………………………………
1.2. Rumusan Masalah ………………………...…….…………
1.3. Tujuan Penulisan ………………………...…………….……
1.4. Batasan Masalah ……………………………………………
1.5. Metodologi Penulisan ……………………………………
1.6. Sistematika Penulisan ……………………………………
1
1
2
2
3
3
3
BAB II LANDASAN TEORI
……………………………………
2.1. Sejarah Wireless Power Transfer……………….......................
2.1.1 Wireless power transfer di masa lalu …………...............
2.1.2 Wireless power transfer di masa kini ………................
2.1.3 Aplikasi Wireless Power pada abad 21 ………...............
2.1.4 Definisi Pengiriman Daya Listrik Tanpa Kabel …........
2.2. Mikrokontroler ATMega8
…........................…………
2.2.1 Konfigurasi Pin ATMega 8
......................…………
2.2.2 Fitur Microkontroller ATMega8 ...................….……..
2.2.3 Memori AVR Atmega
.....................………....
2.2.4 Arsitektur Mikrocontroller ATMega 8 ....………..........
2.3. Kumparan pemancar dan Kumparan penerima ...…....….....
2.3.1 Transmiter (Pemancar/Pengirim) ……………………..
2.3.2 Receiver (Penerima)
……….............………...……
2.4. Prinsip Induksi Elektromagnetik ……………………………
2.5. Prinsip Pengiriman Energi Melalui Induksi Magnet ……......
2.5.1 Resonansi ……………......................................….……
2.5.2 Resonansi Elektromagnetik …………...........…………
2.5.3 Rangkaian LC …………………..............................…
2.5.4 Prinsip Kerja Rangkaian LC …………........…………
2.7. Struktur Pengiriman Daya Listrik Tanpa Kabel ……….….…
2.8. Sistem Secara Umum Transfer Energi tanpa kabel….………
2.9. Perancangan Transmitter ………………………...…..…….
2.8.1 Perancangan Transmitter ……………….............……
2.8.2 Perancangan Receiver
………............……………
2.9 Pengujian dan Pengambilan Data ……………..…………....
5
5
5
7
8
9
12
14
18
19
20
21
23
24
24
25
25
26
28
28
28
30
33
33
36
41
v
BAB III PERANCANGAN SISTEM
……………………………
3.1. Diagram Blok Sistem
…………………………………....
3.2. Power supply …………......................................………… ..
3.3. Perancangan Pemancar ( Transmitter ) …………………...
3.4. Perancangan Penerima ( Receiver )
……………….......
3.5. Rangkaian Mikrokontroler ATMega 8 …………………...
44
44
45
46
48
49
BAB IV PENGUJIAN RANGKAIAN
……………………………... 50
4.1. Pengujian Rangkaian Power Suplay
…………………… 50
4.2. Pengujian Rangkaian Transmitter
…………………... 51
4.3. Pengujian Rangkaian Receiver …………………………... 52
4.4. Pengujian Rangkaian Mikrokontroller ATMega 8…..……... 53
BAB V PENUTUP …………………………………………………...
5.1. Kesimpulan
…………………………………………...
5.2. Saran
…………………………………………………...
54
54
54
………....…………………………
55
DAFTAR PUSTAKA
vi
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1. Data Pengujian Transmitter (Pemancar)
Tabel 4.2. Data Pengujian Receiver
Halaman
51
52
vii
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1 Nikola Testa
Gambar 2.2 Wardenclyffe Tower atau disebut juga Tesla Tower
Gambar 2.3 Tesla coil
Gambar 2.4 Mobil listrik dengan wireless charging
Gambar 2.5 Wiresless charger handphone
Gambar 2.6 Konsep “solar space power
Gambar 2.7 Konfigurasi Pin ATMega8
Gambar 2.8 Arsitektur Microkontroller ATMega 8
Gambar 2.9 Peta Memori Atmega
Gambar 2.10 Wireless Electricity
Gambar 2.11 Gelombang Elektromagnetik
Gambar 2.12 Rangkaian LC
Gambar 2.13 Skema Diagram Pengiriman Daya Listrik Tanpa Kabel
Gambar 2.14 Diagram blok wireless power transfer system
Gambar 2.15 Skema tahap-tahap proses perancangan
Gambar 2.16 Diagram dasar
Gambar 2.17 Diagram Blok transmitter
Gambar 2.18 Blok diagram Comparator Oscillator
Gambar 2.19 Rangkaian transmitter
Gambar 2.20 Blok diagram receiver
Gambar 2.21 Rangkaian receiver
Gambar 2.22 Rangkaian Receiver
Gambar 2.23 Sketsa Receiver
Gambar 2.24 Diagram spektrum non ionisasi & ionisasi
Gambar 2.26 Diagram blok alat pengatur frekuensi
Gambar 2.27 Diagram pengukuran alat pengatur frekuensi
Gambar 3.1 Diagram Blok System
Gambar 3.2 Power Supply
Gambar 3.3 Rangkaian Pemancar (transmitter)
Gambar 3.4 Rangkaian Penerima (Receiver)
Gambar 3.5 Rangkaian Mikrokontroller ATMega8
5
6
7
8
8
11
14
18
19
21
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
37
38
39
40
42
44
45
46
48
49
viii