PROTOTIPE PENGHASIL ENERGI LISTRIK BERBAHAN DASAR PIEZOELEKTRIK.
Dwi Pury Umbarawaty, 2015
PROTOTIPE PENGHASIL ENERGI LISTRIK BERBAHAN DASAR PIEZOELEKTRIK
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
PROTOTIPE PENGHASIL ENERGI LISTRIK BERBAHAN DASAR PIEZOELEKTRIK
TUGAS AKHIR
diajukan untuk memenuhi sebagian syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Pendidikan Teknik Elektro Konsentrasi Listrik Tenaga
oleh:
DWI PURY UMBARAWATY NIM 0900737
PROGRAM STUDI
PENDIDIKAN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS PENDIDIKAN TEKNOLOGI DAN KEJURUAN UNIVERSITAS PENDIDIKAN INDONESIA
(2)
PROTOTIPE PENGHASIL ENERGI LISTRIK BERBAHAN DASAR PIEZOELEKTRIK
Oleh
Dwi Pury Umbarawaty
Sebuah tugas akhir yang diajukan untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana pada Fakultas Pendidikan Teknologi dan Kejuruan
© Dwi Pury Umbarawaty 2013 Universitas Pendidikan Indonesia
November 2013
Hak Cipta dilindungi undang-undang.
Tugas Akhir ini tidak boleh diperbanyak seluruhya atau sebagian, dengan dicetak ulang, difoto kopi, atau cara lainnya tanpa ijin dari penulis.
(3)
Dwi Pury Umbarawaty, 2015
PROTOTIPE PENGHASIL ENERGI LISTRIK BERBAHAN DASAR PIEZOELEKTRIK
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
DWI PURY UMBARAWATY
PROTOTIPE PENGHASIL ENERGI LISTRIK BERBAHAN DASAR PIEZOELEKTRIK
disetujui dan disahkan oleh pembimbing :
Pembimbing I,
Prof. Dr. H. Soemarto, MSIE NIP. 19550705 198103 1 003
Pembimbing II,
Dr. Jaja Kustija, M.Sc NIP. 19591231 198503 1 002
Mengetahui,
Ketua Jurusan Pendidikan Teknik Elektro
Prof. Dr. H. Bachtiar Hasan, ST, MSIE. NIP. 19551204 198103 1 002
(4)
ABSTRAK
“Prototipe Penghasil Energi Listrik Berbahan Dasar Piezoelektrik” Prototipe penghasil energi listrik berbahan dasar piezoelektrik ini merupakan penghasil energi listrik yang memanfaatkan langkah kaki manusia sebagai energi primernya. Seperti yang diketahui, beberapa daerah di Indonesia masih kurang mendapatkan listrik, terutama untuk daerah-daerah pedesaan. Padahal, sebagian penduduk daerah pedesaan masih harus melakukan aktivitasnya sampai malam hari. Ketika hari mulai gelap, jalan yang harus di lalui pun menjadi sulit dan kurang penerangan. Dengan memanfaatkan sifat yang dimiliki oleh piezolektrik yang dapat mengubah energi tekanan mekanik berupa langkah manusia menjadi energi potensial listrik, diharapkan dapat menjadi salah satu penghasil energi listrik alternatif yang dapat dikembangkan lebih jauh lagi dan dapat membantu permasalahan kebutuhan listrik di daerah-daerah yang kurang mendapatkan listrik. Adapun besar energi listrik yang dihasilkan dari satu buah piezoelektrik dengan ukuran 2,7 cm yaitu berkisar 5 VAC. Tegangan yang dikeuarkan ini berupa hentakan listrik yang dihasilkan dari hentakan langkah kaki, sehingga untuk dapat menggunakan energi listrik ini, harus disimpan terlebih dahulu dalam sebuah baterai yang sebelumnya di searahkan oleh rectifier dari AC to DC. Kata kunci: penghasil energi listrik, piezolektrik, rectifier
(5)
Dwi Pury Umbarawaty, 2015
PROTOTIPE PENGHASIL ENERGI LISTRIK BERBAHAN DASAR PIEZOELEKTRIK
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu ABSTRACT
“Electrical Energy Producer Prototype Based on Piezoelectric Material”
Electrical energy producer prototype based on piezoelectric material is an electrical energy producer utilizing human footsteps as a primary energy. As we know, some areas in Indonesia still lack access of electricity, especially in the village. In fact, most villager still must do their activities until the evening. When it grew dark, the roads became difficult and less of light. By utilizing the characheristic from piezoelectric that can convert mechanical pressure energy in the form of human action into electrical potential energy, is expected can be one of the electrical energy alternative producers that can be developed further and can help the problems of electricity needs in lack access area of electricity. The electrical energy is generated from one piece of piezoelectric size 2.7 cm are 5 VAC. The output voltage is a pounding electricity that produced from human footsteps, so to use the electricity energy, it must be stored first in a battery that previously rectified by AC to DC rectifier.
(6)
DAFTAR ISI
PERNYATAAN ... i
ABSTRAK ... ii
KATA PENGANTAR ... iii
DAFTAR ISI ... iv
DAFTAR TABEL ... v
DAFTAR GAMBAR ... vi
BAB I PENDAHULUAN ... 1
A. Latar Belakang Penelitian ... 1
B. Identifikasi dan Perumusan Masalah ... 1
C. Tujuan Penelitian ... 2
D. Manfaat Penelitian ... 2
E. Struktur Organisasi Skripsi ... 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 4
A. Piezoelektrik ... 4
B. Rangkaian Seri dan Paralel ... 12
C. Rectifier ... 13
BAB III PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT PROTOTIPE PENGHASIL ENERGI LISTRIK BERBAHAN DASAR PIEZOELEKTRIK ... 15
A. Metodologi Penelitian ... 15
B. Perancangan dan Pembuatan Alat ... 16
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 22
A. Hasil Penelitian ... 22
B. Pembahasan Hasil Penelitian ... 22
BAB V SIMPULAN DAN SARAN ... 24
A. Simpulan ... 24
B. Saran ... 24
DAFTAR PUSTAKA ... 25 LAMPIRAN
(7)
Dwi Pury Umbarawaty, 2015
PROTOTIPE PENGHASIL ENERGI LISTRIK BERBAHAN DASAR PIEZOELEKTRIK
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
DAFTAR TABEL
(8)
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Efek Piezoelektrik ... 5
Gambar 2.2. Susunan Piezoelektrik ... 5
Gambar 2.3. Macam-macam Piezoelektrik ... 6
Gambar 2.4. Pembauran Elektrik dan Fenomena Elastisitas ... 7
Gambar 2.5. Konstruksi Electric Cigarette Lighter ... 10
Gambar 2.6. Pemanfaatan Piezoelektrik Pada Sistem Sonar ... 11
Gambar 2.7. Rangkaian Listrik ... 12
Gambar 2.8. Penyearah Half Wave ... 13
Gambar 2.9. Penyearah Full Wave ... 14
Gambar 3.1. Flowchart Pelaksanaan Penelitian ... 15
Gambar 3.2. Rancangan Pembuatan Prototipe ... 16
Gambar 3.3. Pembuatan Pijakan Kaki ... 16
Gambar 3.4. Pemasangan Piezoelektrik Secara Paralel ... 17
Gambar 3.5. Pengujian Hubungan Singkat (Short Circuit) ... 17
Gambar 3.6. Pengujian dengan Osciloskop ... 18
Gambar 3.7. Pengujian dengan Avometer ... 18
Gambar 3.8. Rangkaian Rectifier ... 18
Gambar 3.9. Simulasi Rangkaian Full Wave Rectifier ... 19
Gambar 3.10. Fullwave Rectifier dan Keluaran Hasil Tegangan ... 19
Gambar 3.11. Penyempurnaan Alat ... 20
(9)
Dwi Pury Umbarawaty, 2015
PROTOTIPE PENGHASIL ENERGI LISTRIK BERBAHAN DASAR PIEZOELEKTRIK
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1 ... 26 Lampiran 2 ... 32 Lampiran 3 ... 42
(10)
BAB I PENDAHULUAN
A. Latar Belakang Penelitian
Energi baru dan yang terbarukan mempunyai peran yang sangat penting dalam memenuhi kebutuhan energi. Hal ini disebabkan oleh penggunaan bahan bakar untuk pembangkit-pembangkit listrik konvensional dalam jangka waktu yang panjang akan menguras sumber minyak bumi, gas dan batu bara yang makin menipis dan juga dapat mengakibatkan pencemaran lingkungan. Penggunaan bahan bakar sebagai pembangkit listrik pun sampai saat ini belum dapat memenuhi seluruh kebutuhan listrik di Indonesia, terutama untuk daerah-daerah pedesaan. Padahal, sebagian penduduk daerah pedesaan masih harus melakukan aktivitasnya sampai malam hari. Ketika hari mulai gelap, jalanan yang harus di lalui pun menjadi sulit dan kurang penerangan. Misalnya saja, untuk seorang penduduk warga pedesaan yang baru pulang kerja di malam hari, dia harus berjalan melewati jalanan yang gelap karena kurangnya penerangan.
Dalam rangka mengatasi permasalahan tersebut, peneliti mencoba memanfaatkan langkah kaki dari pejalan kaki tersebut untuk menghasilkan suatu energi listrik dengan menggunakan komponen dasar piezoelektrik sebagai salah satu solusi dari permasalahan tersebut. Piezoelektrik ini merupakan sebuah bahan yang dapat mengubah energi mekanik menjadi energi listrik, sehingga semakin banyak langkah kaki yang dihentakkan, maka semakin besar pula energi listrik yang dihasilkan. Bahkan menurut Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) milik NASA mengestimasi bahwa setiap satu langkah dapat menghasilkan satu sampai dua watt listrik dari piezoelektrik.
B. Identifikasi dan Perumusan Masalah 1. Identifikasi Masalah
Identifikasi masalah diperlukan agar penelitian yang akan dilakukan menjadi jelas dan terarah. Berdasarkan latar belakang yang telah dikemukakan, maka permasalahan dalam peneltian ini dapat diidentifikasikan sebagai berikut:
(11)
2
Dwi Pury Umbarawaty, 2015
PROTOTIPE PENGHASIL ENERGI LISTRIK BERBAHAN DASAR PIEZOELEKTRIK
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
a. Energi yang tidak dapat diperbaharui lama-lama akan habis. b. Pencemaran lingkungan yang diakibatkan oleh bahan bakar.
c. Pemasokan energi listrik yang masih belum merata, sehingga masih terdapat beberapa daerah yang kekurangan energi listrik.
Pembatasan masalah kemudian diperlukan oleh peneliti agar masalah yang diteliti tidak terlalu luas ruang lingkupnya. Berdasarkan hal tersebut, maka penelitian ini dibatasi pada jenis piezoelektrik yang digunakan berupa piezoelektrik element pada bell buzzer sampai dapat menghasilkan tegangan searah (DC).
2. Perumusan Masalah
Adapun perumusan masalah pada penelitian ini yaitu:
a. Bagaimana pengaplikasian piezoelektrik sebagai wujud teknologi tepat guna yang dapat bermanfaat bagi masyarakat?
b. Bagaimana proses pembuatan prototipe penghasil energi listrik berbahan dasar piezoelektrik?
C. Tujuan Penelitian
Tujuan yang ingin dicapai dari penelitian ini adalah untuk membantu mengatasi solusi kurangnya pasokan energi listrik di beberapa daerah dan untuk mengoptimalkan penggunaan bahan piezoelektrik. Dalam penelitian ini, piezoelektrik yang biasanya memanfaatkan listrik untuk dalam penggunaannya seperti pada penggunaan transduser atau sensor, diubah menjadi piezoelektrik yang dapat menghasilkan listrik seperti pada electric lighter dan kompor gas yang dapat menghasilkan listrik untuk keperluan menyalakan api.
D. Manfaat Penelitian
Adapun manfaat yang ingin diperoleh dari penelitian ini dapat dirangkum menjadi dua, yaitu sebagai berikut:
(12)
3
Menambah kajian studi pengembangan bahan dasar piezoelektrik sebagai salah satu penghasil energi listrik alternatif.
2. Manfaat Praktis
Memberikan informasi tambahan dan sebagai sumbangan pemikiran bagi peneliti lainnya bahwa piezoelektrik dapat digunakan sebagai salah satu penghasil energi listrik alternatif yang dapat digunakan di masyarakat.
E. Struktur Organisasi Tugas Akhir
Agar penelitian ini mudah dipahami, penelitian ini terdiri dari lima bab yang disusun berdasarkan struktur sebagai berikut:
BAB I PENDAHULUAN
Pada bagian ini mengungkap latar belakang masalah, identifikasi dan perumusan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian, dan sistematika penulisan.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Pada bagian ini dibahas tentang landasan teoritis sebagai tolak ukur berpikir dalam penelitian ini.
BAB III PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT PROTOTIPE
PENGHASIL ENERGI LISTRIK BERBAHAN DASAR
PIEZOELEKTRIK
Pada bagian ini dibahas mengenai perancangan dan pembuatan prototipe penghasil energi listrik berbahan dasar piezoelektrik
BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
Pada bagian ini menyajikan hasil penelitian dan pembahasan hasil penelitian.
BAB V SIMPULAN DAN SARAN
Pada bagian ini, penulis mencoba memberikan kesimpulan dan saran sebagai rekomendasi mengenai hal yang lebih baik dilalukan serta rekomendasi untuk penelitian selanjutnya.
(13)
Dwi Pury Umbarawaty, 2015
PROTOTIPE PENGHASIL ENERGI LISTRIK BERBAHAN DASAR PIEZOELEKTRIK
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
BAB III
PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT PROTOTIPE PENGHASIL ENERGI LISTRIK BERBAHAN DASAR PIEZOELEKTRIK
A. Metodologi Penelitian
Metode penelitian yang digunakan dalam pembuatan prototipe ini adalah metode Eksperimen. Dengan metode ini penulis terus mengembangkan berbagai riset yang telah dilakukan baik itu ketercapaian hasil maupun yang belum berhasil. Sehingga dari pengembangan-pengembangan yang telah dilakukan dihasilkan sebuah produk berdasarkan tujuan yang ingin dicapai dan tentunya masih bisa dikembangkan untuk penyempurnaan selanjutnya.
Adapun tahapan kegiatan yang telah dilakukan yaitu berdasarkan flowchart pada gambar 3.1.
Mulai
Perencanaan Pembuatan
Pembuatan Prototipe
Pengujian Prototipe
Menghasilkan listrik
Pembuatan Rectifier
Penyempurnaan Alat Menghasilkan Tegangan DC
Selesai Ya
Ya Tidak
Tidak
(14)
16
B. Perancangan dan Pembuatan Alat 1. Perencanaan Pembuatan Prototipe
Perencanaan pembuatan prototipe meliputi berbagai persiapan yang dilakukan, seperti perancangan desain, pengumpulan komponen yang diperlukan dan persiapan alat-alat yang diperlukan. Menurut jurnal Storage Capacitor Properties and Their Effecton Energy Harvester Performance oleh Ravodan Faltus, dkk, piezoelektrik menghasilkan output tegangan AC, sehingga dibutuhkan suatu rectifier untuk dapat menyimpan energi listrik yang dihasilkan dalam baterai.
Gambar 3.2. Rancangan Pembuatan Prototipe
2. Pembuatan Prototipe
Pembuatan prototipe ini dimulai dengan pembuatan desain untuk pijakan kaki yang akan memberikan tekanan pada piezoelektrik seperti pada gambar 3.3.
Gambar 3.3. Pembuatan Pijakan Kaki
Setelah pijakan kaki dibuat, kemudian piezoelektrik di rangkai secara paralel untuk menghasilkan arus yang lebih besar. Dalam prototipe ini, terdapat 21 keping piezoelektrik yang dirangkai secara paralel. Meskipun satu keping piezoelektrik ini menghasilkan tegangan yang cukup besar yaitu sampai ≈ 5 VAC, tetapi arus listrik yang dihasilkan masih sangat kecil, berkisar 5 µA, sehingga
Energy Source Rectifier Energy Storage
(15)
17
Dwi Pury Umbarawaty, 2015
PROTOTIPE PENGHASIL ENERGI LISTRIK BERBAHAN DASAR PIEZOELEKTRIK
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
ketika rangkaian di paralelkan (sesuai persamaan 2.12) maka arus akan naik 21 kalinya menjadi ≈ 105 µA. Sedangkan tegangannya tetap sama yaitu ≈ 5 VAC.
Gambar 3.4. Pemasangan Piezoelektrik Secara Paralel
Untuk mengetahui bahwa piezolektrik sudah benar-benar terangkai dan terhubung paralel serta tidak ada masalah, maka dilakukan pengujian hubungan singkat (short circuit) dengan menggunakan avometer seperti terlihat pada gambar 3.5.
Gambar 3.5. Pengujian Hubungan Singkat (Short Circuit)
(16)
18
Dalam tahap ini dilakukan pengujian terhadap prototipe yang dibuat untuk mengetahui berapa arus dan tegangan keluaran yang dihasilkan. Selain itu juga dilakukan pengujian terhadap keluaran tegangan yang dihasilkan dengan menggunakan osciloskop untuk mengetahui jenis tegangan keluarannya, apakah tegangan AC atau DC.
Gambar 3.6. Pengujian dengan Osciloskop
Gambar 3.7. Pengujian dengan Avometer
Dari hasil pengujian ini di dapatkan bahwa piezoelektrik ini menghasilkan tegangan AC dan prototipe menghasilkan tegangan ≈ 5 VAC bahkan dapat lebih dari itu, sedangkan arusnya hanya berkisar ≈ 0,1 mA.
4. Pembuatan Rectifier
Karena piezoelektrik akan dapat menghasilkan listrik dari tekanan yang berupa hentakan, sehingga untuk keperluan pembebanan yang lebih besar dan pengembangan lebih lanjut, energi listrik yang dihasilkan haruslah disimpan terlebih dahulu dalam sebuah baterai. Energi listrik yang disimpan dalam sebuah baterai berupa DC, sedangkan energi listrik yang dihasilkan oleh piezolektrik berupa AC, sehingga diperlukan sebuah rectifier untuk mengubah tegangan AC menjadi DC.
(17)
19
Dwi Pury Umbarawaty, 2015
PROTOTIPE PENGHASIL ENERGI LISTRIK BERBAHAN DASAR PIEZOELEKTRIK
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
Gambar 3.8. Rangkaian Rectifier
Gambar 3.9. Simulasi Full Wave Rectifier
Setelah melakukan simulasi, dibuatlah rangkaian fullwave rectifier sederhana, terdiri dari 4 buah dioda yang dihubung bridge dan 1 buah kapasitor.
Gambar 3.10. Fullwave Rectifier dan Keluaran Hasil Tegangan Setelah fullwave rectifier selesai dibuat, dilakukan pengujian terhadap rangkaian untuk mengetahui besarnya tegangan yang dihasilkan. Dari pengujian ini didapatkan tegangan DC dengan output sebesar ≈ 6 VDC.
5. Penyempurnaan alat
Pada tahap ini dilakukan penyempurnaan terhadap alat yang dibuat seperti merapihkan desain prototipe untuk mencegah rusaknya piezoelektrik ketika terjadi hentakan, memeriksa kembali solderan pada komponen piezoelektrik dan pembuatan maket sebagai salah satu aplikasi dari prototipe ini.
(18)
20
Gambar 3.11. Peryempurnaan Alat
(19)
21
Dwi Pury Umbarawaty, 2015
PROTOTIPE PENGHASIL ENERGI LISTRIK BERBAHAN DASAR PIEZOELEKTRIK
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
(20)
BAB V
SIMPULAN DAN SARAN
A. Simpulan
Material piezoelektrik ini dapat dijadikan salah satu penghasil energi listrik alternatif dengan memanfaatkan banyaknya langkah kaki manusia serta dapat membantu ketersediaan listrik di daerah-daerah yang masih kurang mendapatkan listrik. Material ini juga menghasilkan tegangan yang cukup besar untuk setiap keping piezoelektrik. Besarnya tegangan tersebut bergantung pada besar dan cepatnya hentakan yang diberikan, serta bergantung pada jumlah material bahan yang terkandung pada piezoelektrik. Sehingga, semakin besar tekanan dan hentakan yang diberikan, maka akan semakin besar pula energi listrik yang dihasilkan, dan semakin besar material bahannya, maka semakin besar energi listrik yang dihasilkan. Selain itu, penelitian ini juga dapat dikembangkan lebih lanjut lagi, mengingat material piezoelektrik yang digunakan masih memiliki potensi yang sangat besar untuk diteliti lebih jauh lagi.
B. Saran
Dalam pengembangan selanjutnya, diharapkan selalu memperhatikan faktor-faktor yang mempengaruhi besarnya energi listrik yang dihasilkan, terutama untuk jumlah material bahan piezoelektrik. Piezoelektrik dengan ukuran yang lebih besar dan tebal tentu dapat memperbesar energi listrik yang dihasilkan. Pemberiaan kecepatan dan gaya yang lebih besar juga memungkinkan untuk menambah besarnya energi listrik yang dihasilkan, tetapi jangan sampai gaya yang terlalu besar membuat piezoelektrik menjadi cepat rusak. Dan untuk pembebanan yang lebih besar, harap diperhatikan juga besarnya arus listrik yang dihasilkan karena pada penelitian ini arus yang dihasilkan masih relatif kecil.
(21)
Dwi Pury Umbarawaty, 2015
PROTOTIPE PENGHASIL ENERGI LISTRIK BERBAHAN DASAR PIEZOELEKTRIK
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
DAFTAR PUSTAKA
Dahiya, R.S. dan M. Valle. 2013. Robotic Tactile Sensing. Springer Science Business Media Dordrecht.
Faltus, Ravodan, Miroslav Jáně, Tomáš Zedníček. Tanpa Tahun. Storage Capacitor Properties and Their Effecton Energy Harvester Performance. Chezh Republic: A Kyocera Group Company.
Ikeda, Takuro. 1996. Fundamentals of Piezoelectricity. New York: Oxford University Press.
Jatiningsih, Asni. 2010. Disco Sambil Menghasilkan Energi Listrik, Mengapa Tidak?. [Online]. Tersedia: http://majalahenergi.com/forum/energi-baru-dan-
terbarukan/bentuk-energi-baru/disko-sambil-menghasilkan-energi-listrik-mengapa-tidak. [20 September 2012].
Multicomp. 2009. Datasheet Piezo Element. [Online]. Tersedia:
http://www.komponenten.es.aau.dk/fileadmin/komponenten/Data_Sheet/Transduc
ere/ABT441.pdf. [5 Agustus 2013].
Mycollco. 2012. Piezoelektrik Buzzer Sebagai Penghasil Listrik. [Online]. Tersedia: http://mycollco.wordpress.com/. [6 Januari 2013].
Phillips, James R. Tanpa Tahun. Piezoelectric Technology Primer. New Mexico: CTS Wireless Components.
Ramadass, Yogesh K dan Anantha P. Chandrakasan. 2010. An Efficient Piezoelectric Energy Harvesting Interface Circuit Using a Bias-Flip Rectifier and Shared Inductor. IEEE Journal Of Solid-State Circuits Vol. 45. hlm 189-204 Surya, Yanda Satriahadi. 2011. Karpet SIP Berbahan Silikon Implan Sebagai Sumber Energi Listrik Aternatif Melalui Proses Piezoelektric. [Online]. Tersedia:
http://dream-love-and-dedicate.blogspot.com/2011/05/karpet-sip-berbahan-silikon-implan.html. [8 Oktober 2012].
Tingley, Ryan. Tanpa Tahun. Piezoelectric Energy Harvester. [Online]. Tersedia:
http://www.instructables.com/id/Piezoelectric-Energy-Harvester/?ALLSTEPS. [2
Juli 2013].
Yelfianhar, Ichwan. (2011). Piezoelektrik. [Online]. Tersedia:
http://iwan78.files.wordpress.com/2010/11/8_piezoelektrik.pdf. [15 Oktober
(1)
Dalam tahap ini dilakukan pengujian terhadap prototipe yang dibuat untuk mengetahui berapa arus dan tegangan keluaran yang dihasilkan. Selain itu juga dilakukan pengujian terhadap keluaran tegangan yang dihasilkan dengan menggunakan osciloskop untuk mengetahui jenis tegangan keluarannya, apakah tegangan AC atau DC.
Gambar 3.6. Pengujian dengan Osciloskop
Gambar 3.7. Pengujian dengan Avometer
Dari hasil pengujian ini di dapatkan bahwa piezoelektrik ini menghasilkan tegangan AC dan prototipe menghasilkan tegangan ≈ 5 VAC bahkan dapat lebih dari itu, sedangkan arusnya hanya berkisar ≈ 0,1 mA.
4. Pembuatan Rectifier
Karena piezoelektrik akan dapat menghasilkan listrik dari tekanan yang berupa hentakan, sehingga untuk keperluan pembebanan yang lebih besar dan pengembangan lebih lanjut, energi listrik yang dihasilkan haruslah disimpan terlebih dahulu dalam sebuah baterai. Energi listrik yang disimpan dalam sebuah baterai berupa DC, sedangkan energi listrik yang dihasilkan oleh piezolektrik berupa AC, sehingga diperlukan sebuah rectifier untuk mengubah tegangan AC menjadi DC.
(2)
19
Gambar 3.8. Rangkaian Rectifier
Gambar 3.9. Simulasi Full Wave Rectifier
Setelah melakukan simulasi, dibuatlah rangkaian fullwave rectifier sederhana, terdiri dari 4 buah dioda yang dihubung bridge dan 1 buah kapasitor.
Gambar 3.10. Fullwave Rectifier dan Keluaran Hasil Tegangan Setelah fullwave rectifier selesai dibuat, dilakukan pengujian terhadap rangkaian untuk mengetahui besarnya tegangan yang dihasilkan. Dari pengujian ini didapatkan tegangan DC dengan output sebesar ≈ 6 VDC.
5. Penyempurnaan alat
(3)
Gambar 3.11. Peryempurnaan Alat
(4)
21
(5)
SIMPULAN DAN SARAN
A. Simpulan
Material piezoelektrik ini dapat dijadikan salah satu penghasil energi listrik alternatif dengan memanfaatkan banyaknya langkah kaki manusia serta dapat membantu ketersediaan listrik di daerah-daerah yang masih kurang mendapatkan listrik. Material ini juga menghasilkan tegangan yang cukup besar untuk setiap keping piezoelektrik. Besarnya tegangan tersebut bergantung pada besar dan cepatnya hentakan yang diberikan, serta bergantung pada jumlah material bahan yang terkandung pada piezoelektrik. Sehingga, semakin besar tekanan dan hentakan yang diberikan, maka akan semakin besar pula energi listrik yang dihasilkan, dan semakin besar material bahannya, maka semakin besar energi listrik yang dihasilkan. Selain itu, penelitian ini juga dapat dikembangkan lebih lanjut lagi, mengingat material piezoelektrik yang digunakan masih memiliki potensi yang sangat besar untuk diteliti lebih jauh lagi.
B. Saran
Dalam pengembangan selanjutnya, diharapkan selalu memperhatikan faktor-faktor yang mempengaruhi besarnya energi listrik yang dihasilkan, terutama untuk jumlah material bahan piezoelektrik. Piezoelektrik dengan ukuran yang lebih besar dan tebal tentu dapat memperbesar energi listrik yang dihasilkan. Pemberiaan kecepatan dan gaya yang lebih besar juga memungkinkan untuk menambah besarnya energi listrik yang dihasilkan, tetapi jangan sampai gaya yang terlalu besar membuat piezoelektrik menjadi cepat rusak. Dan untuk pembebanan yang lebih besar, harap diperhatikan juga besarnya arus listrik yang dihasilkan karena pada penelitian ini arus yang dihasilkan masih relatif kecil.
(6)
DAFTAR PUSTAKA
Dahiya, R.S. dan M. Valle. 2013. Robotic Tactile Sensing. Springer Science Business Media Dordrecht.
Faltus, Ravodan, Miroslav Jáně, Tomáš Zedníček. Tanpa Tahun. Storage Capacitor Properties and Their Effecton Energy Harvester Performance. Chezh Republic: A Kyocera Group Company.
Ikeda, Takuro. 1996. Fundamentals of Piezoelectricity. New York: Oxford University Press.
Jatiningsih, Asni. 2010. Disco Sambil Menghasilkan Energi Listrik, Mengapa Tidak?. [Online]. Tersedia: http://majalahenergi.com/forum/energi-baru-dan-
terbarukan/bentuk-energi-baru/disko-sambil-menghasilkan-energi-listrik-mengapa-tidak. [20 September 2012].
Multicomp. 2009. Datasheet Piezo Element. [Online]. Tersedia: http://www.komponenten.es.aau.dk/fileadmin/komponenten/Data_Sheet/Transduc ere/ABT441.pdf. [5 Agustus 2013].
Mycollco. 2012. Piezoelektrik Buzzer Sebagai Penghasil Listrik. [Online]. Tersedia: http://mycollco.wordpress.com/. [6 Januari 2013].
Phillips, James R. Tanpa Tahun. Piezoelectric Technology Primer. New Mexico: CTS Wireless Components.
Ramadass, Yogesh K dan Anantha P. Chandrakasan. 2010. An Efficient Piezoelectric Energy Harvesting Interface Circuit Using a Bias-Flip Rectifier and Shared Inductor. IEEE Journal Of Solid-State Circuits Vol. 45. hlm 189-204 Surya, Yanda Satriahadi. 2011. Karpet SIP Berbahan Silikon Implan Sebagai Sumber Energi Listrik Aternatif Melalui Proses Piezoelektric. [Online]. Tersedia:
http://dream-love-and-dedicate.blogspot.com/2011/05/karpet-sip-berbahan-silikon-implan.html. [8 Oktober 2012].
Tingley, Ryan. Tanpa Tahun. Piezoelectric Energy Harvester. [Online]. Tersedia: http://www.instructables.com/id/Piezoelectric-Energy-Harvester/?ALLSTEPS. [2 Juli 2013].