ALAT UJI KARAKTERISTIK TRANSDUSER PIEZOELEKTRIK

MEMANFAATKAN GETARAN LOUDSPEAKER BERBASIS PERSONAL

COMPUTER

oleh

Siti Noviyanti

NIM : 612014064

Skripsi

Untuk melengkapi salah satu syarat memperoleh

Gelar Sarjana Teknik

Program Studi Teknik Elektro

Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer

Universitas Kristen Satya Wacana

Salatiga

Agustus 2018

INTISARI

Energi mekanik (getaran) merupakan salah satu sumber energi terbarukan yang

dapat dimanfaatkan untuk menghasilkan energi listrik. Piezoelektrik digunakan untuk

memanen energi mekanik dari berbagai aktivitas manusia yang selanjutnya menghasilkan

energi listrik. Pada proses pemanenan energi mekanik dibutuhkan penelitian dan data-

data untuk perancangan alat, agar mampu memanfaatkan dan memanen energi secara

optimal menggunakan transduser Piezoelektrik. Sehingga pada ada skripsi ini dibuat alat

uji karakteristik transduser Piezoelektrik.

Alat uji dapat menampilkan jangkauan amplitudo tegangan, impedansi, dan

respon frekuensi keluaran dari Piezoelektrik yang diberi masukan gelombang sinusoida

dengan rentang frekuensi 10 s.d 500 Hz menggunakan media penggetar berupa

loudspeaker. Alat tersebut dapat membaca sinyal dari piezoelektrik dan mengirimkan

data hasil pengukuran ke personal computer sehingga dapat disimpan pada spreadsheet

Excel menggunakan aplikasi PLX-DAQ. Dengan alat ini, data hasil keluaran dari

Piezoelektrik dapat disimpan pada spreadsheet Excel sehingga data dapat diplotkan

dalam bentuk grafik, dilihat kembali apabila memerlukan datanya, dan menilai respon

dari transduser piezoelektrik dengan penggetar loudspeaker untuk keperluan penelitian,

pembuatan alat pemanen, atau pun media pembelajaran.

Mengetahui, Mengesahkan, Penyusun,

Hartanto K.W., M.T. Deddy Susilo, S.T., M.Eng. Siti Noviyanti

Dekan Pembimbing

ABSTRACT

Mechanical energy (vibration) is one of the renewable energy sources that can be

utilized to produce electrical energy. Piezoelectric is used to harvest mechanical energy

from various of human activities which then produces electrical energy. In the process of

mechanical energy harvesting, research and data are needed for tool design, in order to

be able to utilize and harvest energy optimally using Piezoelectric transducer.

In this thesis, characteristics tester of piezoelectric transducer is made. The tester

device can display output of piezoelectric, those are amplitude range of the voltage,

impedance, and frequency response. Input of the device is sine wave with frequency range

of 10 to 500 Hz using a loudspeaker as vibrator. The device can read signals from

piezoelectric and send data measurement to personal computer, so that data can be stored

in spreadsheet of Microsoft Excel using the PLX-DAQ application. With this device, data

from piezoelectric ouput can be stored in spreadsheet of Microsoft Excel, so that data can

be plotted in graphical form, seen again if data is needed, and assess the response of

piezoelectric transducer using loudspeaker as vibrator for some purposes like as research,

manufacture harvesting devices, or learning media.

Keywords: Vibration Energy Harvesting, Tester Device, Piezoelectric Films, Personal

Computer Based

iii

KATA PENGANTAR

Puji syukur atas kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan Rahmat, Ridho,

dan HidayahNya kepada penulis selama proses pengerjaan skripsi dengan judul “Alat Uji

Karakteristik Transduser Piezoelektrik Memanfaatkan Getaran Loudspeaker Berbasis

Personal Computer” yang merupakan syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik di

Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer Universitas Kristen Satya Wacana Salatiga.

Pada kesempatan ini pula, perkenankanlah penulis menyampaikan ucapan terima kasih

kepada berbagai pihak yang baik secara langsung maupun tidak langsung telah membantu

penulis dalam menyelesaikan skripsi ini:

1. Allah SWT yang selalu memberikan Rahmat, Ridho, Rezeki, dan KaruniaNya

yang tak berkesudahan dalam setiap langkah dan keseharian penulis.

2. Bapak dan Ibu tercinta, Rokhim dan Sukarmi yang telah dan selalu mendoakan,

memberikan kasih sayang, memotivasi, mendidik, dan menasehati untuk tidak

menyerah dan menjadi pribadi yang lebih baik.

3. Mbah Yutt, Mas Kardi, mas Rosyadi, mas Yono, mbak Puput, mbak Sri Puji,

dan mbak Sholichati yang telah memberikan dukungan moril dan materil untuk

penulis agar menyelesaikan studi dan mewujudkan cita-cita dengan baik.

4. Bapak Deddy Susilo, S.T., M.Eng. serta Bapak F. Dalu Setiaji, M.T. selaku

pembimbing I dan pembimbing II yang telah bersedia membimbing penulis

melalui kritik dan saran yang membangun dalam proses pengerjaan skripsi ini.

5. Ponakan-ponakan tersayang, Hanaaki Sinar Qonita, Auryel Linda Riswati,

Aura Septya Nur Cholifah, dan Sylvia Eka Nur Syifa yang menemani penulis

ketika pulang kampung dan membuat suasana hati menjadi ceria.

6. Andika Sukma Deryawan yang selalu ada saat suka maupun duka,

menyemangati, menemani, membantu, dan mendukung penulis selama kuliah

dan pengerjaan skripsi.

7. Seluruh tenaga pengajar, staff, karyawan, dan laboran FTEK UKSW yang

dengan sabar memberikan ilmu kepada penulis.

iv

8. Cleo, Zakki, dan Tiya, sahabat-sahabat yang selalu mendukung, menasehati,

menghibur, dan tempat berkeluh kesah dari zaman sekolah.

9. Sahabat-sahabat yang selalu ada saat suka maupun duka semasa kuliah, Dara,

Thalia, dan Ega.

10. Ulala: kak Boni, Yoga, Rifai, Yosua, Dara, Thalia, Ega, Nia, Khansa, dan

Sekar, group yang mengajarkan bahwa pertemanan tak memandang perbedaan.

11. Roro Mendut Squad: mba Nisa, mba Ayu, Rut, Elsa, Vero, dan Novi Mini Cute,

teman-teman kos yang sudah seperti keluarga di Salatiga yang meskipun jail

tapi saling menyayangi, yang telah membantu serta menyemangati penulis

selama kuliah di Salatiga.

12. Teman-teman angkatan 2014 serta berbagai pihak yang tidak dapat disebutkan

satu per satu yang membantu penulis dalam menyelesaikan studi di Universitas

Kristen Satya Wacana.

Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu

penulis mengharapkan kritik maupun saran dari pembaca, sehingga skripsi ini dapat

berguna bagi dunia elektronika terutama di FTEK UKSW.

Salatiga, 31 Agustus 2018

Penulis

v

DAFTAR ISI

INTISARI ................................................................................................................... i

ABSTRACT ................................................................................................................. iii

KATA PENGANTAR ................................................................................................ iv

DAFTAR ISI ................................................................................................................. vi

DAFTAR GAMBAR ................................................................................................. viii

DAFTAR TABEL ........................................................................................................... x

DAFTAR SIMBOL ......................................................................................................... xi

DAFTAR SINGKATAN ................................................................................................ xii

BAB I PENDAHULUAN ...................................................................................... 1

1.1. Tujuan ................................................................................................. 1

1.2. Latar Belakang .................................................................................... 1

1.3. Spesifikasi Sistem ................................................................................ 3

1.4. Sistematika Penulisan .......................................................................... 3

BAB II DASAR TEORI .......................................................................................... 5

2.1. Tinjauan Pustaka ................................................................................. 5

2.2. Landasan Teori .................................................................................. 10

2.2.1. Cepis TDA2030 ....................................................................... 10

2.2.2. Loudspeaker. ........................................................................... 11

2.2.3. Piezoelektrik. ........................................................................... 12

2.2.3. PLX-DAQ. .............................................................................. 13

2.2.4. Arduino Mega 2560. .................................................................. 14

2.2.5. Cepis AD9833. .......................................................................... 15

BAB III PERANCANGAN SISTEM .... ..................................................................... 17

3.1. Gambaran Sistem ................................................................................ 17

3.2. Program Arduino .. ............................................................................... 18

3.2.1. Program Arduino untuk Respon Frekuensi. .............................. 18

3.2.2. Program Arduino untuk Jangkauan Amplitudo Maksimal. ......... 25

3.2.3. Program Arduino untuk kapasitansi Piezoelektrik. ................... 26

3.3. Power Supply ...................................................................................... 29

3.4. Piezoelektrik .. ...................................................................................... 29

3.5. Buffer .................................................................................................. 29

3.6. Arduino .. .............................................................................................. 30

3.7. AD9833 ............................................................................................... 30

3.8. Penguat Sinyal Audio .. ........................................................................ 30

3.9. Aras Daya .. .......................................................................................... 30

3.10. Penggetar (Loudspeaker) ................................................................... 32

3.11. Personal Computer .. ......................................................................... 33

BAB IV PENGUJIAN ALAT DAN ANALISIS ..................................................... 35

4.1. Pengujian Respon Frekuensi ................................................................. 35

4.2. Pengujian Jangkauan Amplitudo Maksimal .......................................... 42

4.3. Pengujian Kapasitansi Piezoelektrik ..................................................... 45

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN .................................................................. 49

5.1. Kesimpulan ......................................................................................... 49

5.2. Saran Pengembangan ........................................................................... 50

DAFTAR PUSTAKA ................................................................................................. 51

LAMPIRAN ............................................................................................................... 52