PEMBANGKIT LISTRIK BERBASIS PIEZOELEKTRIK

(1)

ii

PEMBANGKIT LISTRIK BERBASIS

PIEZOELEKTRIK

SKRIPSI

Diajukan Untuk Memenuhi

Persyaratan Guna Meraih Gelar Sarjana Strata 1 Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Malang

Oleh :

Nama : Maviandrika Sutran Nim : 09530090

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG

(2)

iii

LEMBAR PERSETUJUAN

PEMBANGKIT LISTRIK BERBASIS

PIEZOELEKTRIK

Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana (S1) Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Malang

Disusun Oleh:

NAMA : MAVIANDRIKA SUTRAN

NIM : 09530090

Diperiksa dan disetujui oleh:

Pembimbing I

Ir. Nurhadi, MT. NIDN.0731126202

Pembimbing II

(3)

iv LEMBAR PENGESAHAN

PEMBANGKIT LISTRIK BERBASIS

PIEZOELEKTRIK

Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana (S1) Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Malang

Disusun Oleh :

MAVIANDRIKA SUTRAN (09530090)

Tanggal Ujian : 27 Juli 2016 Periode Wisuda:

Disetujui oleh :

1. Ir. Nurhadi, MT (Pembimbing I)

NIDN.0731126202

2. Drs. Budi Priyanto, M.Si. (Pembimbing II)

NIDN.0026106701

3. Ir. Nur Alif Mardiyah, MT. (Penguji I)

NIDN.10892030257

4. Zulfatman, ST.,M.Eng. (Penguji II)

NIDN.0709117804

Mengetahui,

Ketua Jurusan Teknik ELektro

(4)

v

LEMBAR PERNYATAAN

Yang bertanda tangan dibawah ini :

NAMA : Maviandrika Sutran

Tempat/Tgl Lahir : Tulungagung/23-10-1991

NIM : 09530090

FAK./JUR. : TEKNIK/ELEKTRO

Dengan ini saya menyatakan bahwa Tugas Akhir kami dengan judul

“ PEMBANGKIT LISTRIK BERBASIS PIEZOELEKTRIK”, beserta seluruh

isinya adalah karya saya sendiri dan bukan merupakan karya tulis orang lain, baik sebagian maupun seluruhnya, kecuali dalam bentuk kutipan yang telah disebutkan sumbernya.

Demikian surat pernyataan ini saya buat dengan sebenar-benarnya. Apabila kemudian ditemukan adanya pelanggaran terhadap etika keilmuan dalam karya saya ini, atau ada klaim dari pihak lain terhadap keaslian karya saya ini maka saya siap menanggung segala bentuk resiko/sanksi yang berlaku.

Mengetahui,

Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II

Ir. Nurhadi, MT Drs. Budi Priyanto, M.Si.

NIDN.0026106701 NIDN.0731126202

Malang, ………

Yang Membuat Pernyataan

(5)

vi

ABSTRAKSI

(6)

vii

ABSTACT

(7)

viii

LEMBAR PERSEMBAHAN

Puji syukur kepada Allah SWT atas rahmat dan karunia-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini. Penulis menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :

1. Kedua orang tuaku yang selalu mengalirkan doanya tanpa henti, tanpa lelah untuk anak mereka. Juga kepada adikku Agung Tricahyono dan yang paling spesial Nila Andani yang memberi semangat serta mendukung dan menghiburku. Serta kawan-kawan kostku yang selalu menemani setiap malam.

2. Dekan Fakultas Teknik dan Keluarga (FT) Bapak Ir. Sudarman, MT, beserta jajaran dekanat.

3. Ketua Jurusan Teknik Elektro Ibu Nur Alif Mardiyah, Ir, MT dan Sekretaris Jurusan Teknik Elektro Bapak Machmud Effendi, ST, M.Eng beserta seluruh stafnya.

4. Bapak Ir. Nurhadi, MT dan Bapak Drs. Budi Priyanto, M.Si. yang telah meluangkan waktunya guna membimbing penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini.

5. Bapak Machmud Effendi, ST, M.Eng dan Ir. Nur Alif Mardiyah, MT. yang telah memberikan masukannya guna penyempurnaan tugas akhir ini. 6. Seluruh Civitas Akademika Universitas Muhammadiyah Malang yang

telah membekali ilmu dan membantu kepada penulis.

7. Keluarga Besar WS-ROBOTIKA FT UMM, yang sudah banyak sekali membantu, tiada kata kiasan yang bisa di ucapkan untuk mengumpamakannya.

8. Juga kepada seluruh pihak yang telah banyak membantu penulis menyelesaikan tugas akhir ini yang tidak bisa disebutkan satu persatu.

(8)

ix

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur senantiasa kita panjatkan ke hadirat Allah SWT atas segala nikmat, kekuatan, taufik serta hidayah-Nya. Sholawat serta salam semoga tercurah kepada Rasulullah SAW, keluarga sahabat dan para pengikut setianya, Amin. Atas kehendak Allah sajalah, penulis dapat menyelesaikan proyek akhir yang berjudul :

“PEMBANGKIT LISTRIK BERBASIS PIEZOELEKTRIK”

Pembuatan Proyek Akhir ini merupakan salah satu syarat untuk memperoleh

gelar Sarjana Teknik (ST) di Universitas Muhammadiyah Malang. Selain itu penulis berharap agar proyek akhir ini dapat menambah literatur dan dapat memberikan manfaat bagi semuanya.

Akhir kata semoga buku ini dapat bermanfaat di masa sekarang dan masa mendatang. Sebagai manusia yang tidak luput dari kesalahan, maka penulis mohon maaf apabila ada kekeliruan baik yang sengaja maupun yang tidak sengaja.

Malang, Agustus 2016

(9)

x 1.1 Latar Belakang...1

1.2 Rumusan Masalah...2

1.3 Batasan Masalah...2

1.4 Tujuan...2

1.5 Sistematika Penulisan...3

BAB II. LANDASAN TEORI 2.1 Sensor...4

2.1.1 Karakteristik Sensor LM35...5

2.1.2 Prinsip Kerja LM35...5

2.1.3 Kelebihan dan Kelemahan IC Temperature LM35...6

2.2 Arduino Uno 2.2.1 Pengenalan...7

2.2.2 Sejarah Arduino...8

2.2.3 Perangkat Keras...8

2.3 Solar Cell...10

2.3.1 Bagian-bagian Sel Surya...11

(10)

xi

2.4 Motor DC...13

2.4.1 Bagian-bagian Motor DC...13

2.4.2 Jenis-jenis Motor DC...15

BAB III. PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT 3.1 Studi Literatur...17

3.2 Perancangan dan Sistem Kerja Alat...17

3.3 Flowchart...18

3.3.1 Penjelasan Flowchart...18

3.4 Perancangan Helm...19

3.4.1 Konsep Sistem Kontrol...19

3.5 Konsep Rancangan Perangkat Keras...20

3.6 Perancangan Sensor...21

3.7 Perancangan Driver Motor DC...22

3.8 Perhitungan Nilai R Pada Driver...22

3.9 Perancangan dan Pembuatan Seluruh Sistem...22

3.10 Listing Program...23

3.10.1 Penentuan Tipe Data dan IO...23

3.10.2 Proses Pengolaan Data...24

BAB IV. PENGUJIAN DAN ANALISA ALAT 4.1 Pengujian Rangkaian Sensor LM35...25

4.1.1 Tujuan...25

4.1.2 Langkah dan Prosedur...25

4.1.3 Blok Diagram Pengujian Rangkaian Sensor LM35...25

4.1.4 Hasil Dan Analisa...25

4.2 Pengujian Rangkaian Driver Motor DC...28

4.2.1 Tujuan...28

4.2.3 Blok Diagram Pengujian Rangkaian Driver Motor DC.28 4.2.4 Hasil dan Analisa...28

(11)

xii

4.3.1 Tujuan...29

4.3.3 Hasil dan Analisa...29

4.4 Pengujian Suhu Terhadap RPM...31

4.4.1 Tujuan...31

4.4.3 Hasil dan Analisa...32

4.5 Pengujian Rangkaian Keseluruhan Sistem...33

4.5.1 Tujuan...33

4.5.2 Hasil Pengujian Keseluruhan Pada Sistem...34

BAB V . KESIMPULAN 5.1 Kesimpulan...35

5.2 Saran...35

(12)

xiii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 IC LM35...4

Gambar 2.2 Grafik akurasi LM35 terhadap Suhu...5

Gambar 2.3 Hardware Arduino...9

Gambar 2.4 Solar Cell...11

Gambar 2.5 Motor DC...14

Gambar 3.1 Flowchart Program...18

Gambar 3.2 Desain Helm...19

Gambar 3.3 Blok Diagram Sistem...20

Gambar 3.4 Sensor LM35...21

Gambar 3.5 Rancangan Sensor LM35...21

Gambar 3.6 Rancangan Driver...22

Gambar 3.7 Rancangan dan Pembuatan Seluruh Sistem...22

Gambar 4.1 Blog Diagram Pengujian Rangkaian Sensor Suhu (LM35)...25

Gambar 4.2 Gambar Hasil Pengujian Menggunakan Serial Monitor...26

Gambar 4.3 Keluaran Tegangan Sensor LM35 menggunakan AVOMETER...26

Gambar 4.4 Blok Diagram Pengujian Rangkaian Driver Motor DC...28

Gambar 4.5 Gambar Pengujian Simulasi Driver Motor DC...28

Gambar 4.6 Hasil Pengujian Simulasi PWM...29

Gambar 4.7 Pengujian PWM Saat 65%...30

Gambar 4.10 RPM Kipas Pada Saat Kondisi Suhu Ruang 27°C...32

Gambar 4.14 RPM Kipas Pada Saat Kondisi Suhu Ruang 42.16°C...33

(13)

xiv

DAFTAR TABEL

(14)

xv

DAFTAR PUSTAKA

[1] Piezoelektrisitas. (2012).Dasar-dasar

Piezoelektrisitas,12.Piezoelektrizitaet. (2012,Desember).

[2] Gautschi, Gustav H., 2002, Piezoelectric Sensorics, Springer, ISBN 3-540-42259-5,

[3] Riawan,D.C.,“Optimum Power Control Strategy for SEIG-based Variable SpeedWECS”,Curtin University of Technology, Perth, 2010

[4] Agrawal, Jai P.,“Power Elektronic Systems: Theory and Design,” New Jersey,2001.

[5] Rashid, Muhammad H., “Power Electronics Handbook Second Edition”,Elsevier

(15)

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 LATAR BELAKANG

Energi listrik merupakan bentuk energi yang sangat dibutuhkan bagi masyarakat modern. Hal ini dapat dilihat pada permintaan kebutuhan akan energi listrik pada masyarakat setiap tahun meningkat dengan pesat, dan sumber tenaga listrik masih tergantung bahan bakar minyak yang dihasilkan oleh fosil. Berdasarkan fakta tersebut maka perlu direncanakan pengembangan sistem tenaga listrik yang dibutuhkan oleh masyarakat khususnya daerah pesisir pantai yang belum terjangkau sumber listrik dari PLN yaitu bernama piezoelektrik sebagai sumber tegangan.

Kata piezoelektrik berasal bahasa latin, piezein yang berarti diperas atau ditekan dan piezo yang bermakna didorong. Bahan piezoelektrik ditemukan pertama kali pada tahun 1880‐an oleh Jacques dan Pierre Curie. Kata piezo berarti tekanan, sehingga efek piezoelektrik terjadi jika medan listrik tebentuk ketika material dikenai tekanan mekanik.

Seperti pada perancangan penggunaan sensor piezoelektrik di bidang transportasi seperti pada palang pintu rel kereta yang tanpa penjaga, yang akan menutup otomatis apabila ada kereta api yang mendekat pada jarak tertentu dan akan terbuka kembali ketika kereta api menjauh. Implementasi dari sistem pengamanan palang pintu otomatis yang menggunakan sensor suara dan sensor getaran

Ide penulis untuk pengembangan piezoelektrik berasal dari hubungan saya kepada para nelayan pesisir bersama masyarakat pengembang perikanan yang membutuhkan sistem kelistrikan untuk penghematan energi dan yang belum terjangkau listrik PLN.

(16)

2 air, angin dan panas. Untuk itu penulis ingin mendalami rasa keingintahuan tentang piezoelektrik yang belum lama ini penulis lakukan penelitian.

Dan atas dasar jurnal dan rasa keingintahuan ini terhadap cara kerja piezoelektrik, penulis membuat Tugas Akhir yang berjudul :

“PEMBANGKIT LISTRIK BERBASIS PIEZOELEKTRIK”.

1.2 RUMUSAN MASALAH

Berdasarkan latar belakang di atas, maka rumusan masalah yang akan dikaji oleh penulis dalam tugas akhir ini adalah :

a. Bagaimana cara memasang piezoelektrik yang ditempatkan pada gelombang ombak air laut agar menjadi sumber tegangan.

b. Bagaimana rancangan mekanisasi antara sistem piezoelektrik dengan mekanik pada gelombang ombak lautan.

1.3 BATASAN MASALAH

Agar tujuan dari tugas akhir ini tidak menyimpang dari tujuan semula, dibutuhkan suatu batasan-batasan yang jelas guna mengarahkan pembahasan.

Batasan-batasan masalah tersebut adalah sebagai berikut :

1. Fokus pembahasan pada tugas akhir ini adalah perancangan dan pembuatan perangkat kerja dengan menggunakan prototype.

2. Rancangan mekanikal menggunakan alat mekanik manual, yang akan dibuat dengan cara pengelasan.

3. Untuk sensor yang digunakan adalah sensor piezoelekrik

4. Pengujian alat mekanikal akan ditanan di pesisir, cara kerjanya mengikuti berapa kali hantaman/tekanan dari gelombang air laut. 1.4 MAKSUD DAN TUJUAN

(17)

3 Merancang alat yang dapat menghasilkan sumber tegangan listrik dari piezoelektrik dengan cara dihentakkan / tekanan.

1.5 SISTEMATIKA PENULISAN

Sistematika penulisan dalam laporan Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut :

BAB I : PENDAHULUAN

Berisi latar belakang pembuatan, tujuan, rumusan masalah,batasan masalah yang dikerjakan dan sistematika pembahasan

BAB II : TEORI

Menjelaskan mengenai teori-teori yang dijadikan landasan dan rujukan perhitungan dalam mengerjakan tugas akhir ini.

BAB III : METODE PENELITIAN

Menjelaskam dan membahas tentang perancangan pembuatan sistem dari alat dan metode pengujian.

BAB IV : HASIL DAN PEMBAHASAN

Membahas pengujian mekanik, sistem perangkat keras (hardware), perangkat lunak (software) maupun pengujian sistem secara keseluruhan.

BAB V : PENUTUP