Studi Eksperimental Pengaruh Variasi Geometri

Kumparan dan Variasi Amplitudo Terhadap Voltase

yang Dihasilkan PADA Mekanisme Vibration Energy

Harvesting (VEH)

Endy Yuditya Azhari NRP. 2105 100 077

Dr.Eng. Harus Laksana Guntur, ST, M.Eng. Dosen Pembimbing :

Disusun oleh :

Tugas Akhir Bidang Studi : Desain

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 2010

Latar Belakang Masalah

Latar Belakang

Berbagai Macam Jenis Energi

Kebutuhan Manusia Akan

Energi Keterbatasan Sumber Energi

Diperlukan Energi Alternatif Mekanisme

Pemanen Energi Getaran

Menghasilkan Energi Listrik

Perumusan Masalah Permasalahan yang akan dibahas dalam penulisan ini meliputi 2 hal, yaitu :

1. Bagaimana Pengaruh

Variasi Diameter Kawat

12mm 18mm 24mm

Panjang Kumparan Variasi Disk

yang efektif untuk menghasilkan voltase bangkitan dari pengujian Mekanisme Pemanen Energi Getaran dan perhitungan voltase bangkitan secara teori

2. Bagaimana perbandingan antara voltase bangkitan yang terukur pada pengujian Mekanisme Pemanen Energi Getaran dengan hasil perhitungan voltase bangkitan secara teoritis

Batasan Masalah

Frekuensi pola gerak mekanisme dianggap harmonik dengan frekuensi konstan.

Perubahan temperatur akibat gesekan magnet dengan dinding bagian dalam tabung diabaikan.

Gerakan osilasi magnet terhadap kumparan hanya kearah vertikal.

Alat pengukuran arus listrik yang dibangkitkan menggunakan digital osciloscope dalam keadaan normal.

Stroboscope yang digunakan untuk mengukur kecepatan putaran disk dalam keadaan normal.

Motor yang digunakan untuk menggerakan Mekanisme Pemanen Energi Getaran adalah motor DC.

Tidak terjadi lonjakan antara disk eksentrik dengan roda tangkai pendorong.

Tujuan Tugas Akhir

Mencari pengaruh variasi panjang kumparan diameter kawat dan amplitudo terhadap voltase bangkitan pada mekanisme pemanen energi getaran secara empiris dan teoritis.

Menganalisa perbandingan antara voltase yang

terukur pada pengujian Mekanisme Pemanen Energi Getaran dengan hasil perhitungan voltase bangkitan secara teori.

Manfaat Tugas Akhir

Mengetahui pengaruh pengaruh variasi panjang kumparan diameter kawat dan amplitudo terhadap voltase bangkitan pada mekanisme pemanen energi getaran secara empiris dan teoritis.

Mengetahui perbandingan antara voltase yang terukur

pada pengujian mekanisme pemanen energi getaran dengan hasil perhitungan voltase bangkitan secara teori.

Hasil tugas akhir ini bisa menjadi dasar pengembangan

pada Mekanisme Pemanen Energi Getaran dengan prinsip induksi magnet.

Kajian Pustaka 2 Hal Teori Mendasar Yang sangat dibutuhkan Dalam

Penyusunan Tugas Akhir ini adalah :

1. Teori Mekanika Getaran

2. Teori Elektromagnetik

Kajian Pustaka

Teori Mekanika Getaran

Gerakan bolak-balik suatu benda atau partikel yang melewati titik setimbang dan kembali lagi

keposisi semula

0 kxxm

K

m

K C

m

)(tfcxkxxm

F

Kajian Pustaka

y(t) = Y Sin bt

ck

mx(t)

Menurut model diatas maka persamaan gerak dari respon massa ( m )dapat dinyatakan sebagai :

Jika y(t) berbentuk harmonik : maka persamaan diatas dapat dinyatakan sebagai :

0)()( yxkyxcxm

tYSinty b

)sin( b tAkxxcxm

Gerak Massa Karena Eksitasi Berupa Gerak Landasan

Kajian Pustaka

Eksitasi harmonik y(t) didapat dari disk yang berputar secara eksentrik, sebagaimana ditunjukkan oleh Gambar.

Gambar Eksitasi Gerak Harmonik

r rmakrmin

y(t)

b

Kajian Pustaka

Teori Elektromagnetik

Induksi Magnet

Jika (posisi) sebuah massa magnetik berubah dengan waktu dan massa tersebut bergerak didalam suatu kumparan, pada ujung-ujung kumparan timbul beda potensial yang menyebabkan timbulnya arus listrik pada kumparan

Kajian Pustaka

x xx xx x

xx

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x x x x

x

x

x x x

x

x x

x

x

x x

x x x

x x x

x x x

xxx x

x xx x

x x x xxx

v

l

B

P Q

X(t)

magnet

kumparan

Sebuah kumparan N lilitan ditembus fluks magnetik dengan laju (v) sehingga akan menimbulkan GGL induksi

Bila penghantar PQ (panjang = ℓ) digeser ke atas dengan kelajuan v di dalam medan magnet B, maka akan terjadi GGL induksi

Kajian Pustaka

dtd

dtdNe

dt

ABdNe .

Hukum Faraday

Atau

Jika kerapatan fluks konstan dan luas penampang berubah, maka persamaan menjadi

E= B x l x v Fluks Magnetik

Fluks magnetik yang merupakan medan magnetik dikali luasannya, yaitu :

B BA

Metodologi Diagram Alir Tugas Akhir

Secara Global Mulai

Studi Literatur

Spesifikasi Bahan dan Peralatan Pengujian

Penentuan Parameter Penelitian Variasi : ∅, 𝐴, 𝑑𝑎𝑛 𝐿

Permodelan Matematis Mekanisme Pemanen Energi

Getaran

Persiapan Pengujian

A B C

tidak

ya

Apakah (V, I) act ≈ (V,

I) teori

Perhitungan Voltase Bangkitan

Pengujian Mekanisme Pemanen Energi Getaran

A B

Komparasi Voltase (V) Bangkitan dari Pengujian dengan Hasil Perhitungan Secara

Teori

Kesimpulan dan Saran

Selesai

C

Pengambilan Data dari Alat Pemanen Energi Getaran Perhiyungan arus

Metodologi

Perhiyungan Daya

Penentuan Parameter Variasi Diameter Kawat (∅), Panjang kumparan (𝑳), dan Amplitudo (A)

Panjang kumparan (L) 12 mm, 18 mm, dan 24 mm

Diameter kawat (∅) 0.08 mm, 0.1 mm, 0.12 mm, dan 0.15 mm

Amplitudo (A) 10 mm, 12 mm, dan 14 mm

Spesifikasi Bahan dan Peralatan Pengujian

Bagian ini meliputi segala bentuk observasi dan informasi tentang bahan – bahan dan peralatan yang akan digunakan pada pengujian Mekanisme Pemanen Energi Getaran

Metodologi