21
BAB IV
PENGUJIAN DAN ANALISA
Pada bab ini akan dibahas hasil pengujian dan analisa dari sistem yang telah
dirancang. Dari hasil pengujian akan diketahui apakah sistem yang dirancang
memberikan hasil seperti yang diharapkan tercantum pada spesifikasi yang telah ditulis.
Kemudian akan dianalisa hasil dari pengujian dengan hasil perancangan.
4.1. Mekanik
Mekanik diuji kemampuannya dalam menahan beban orang yang memijak anak
tangga. Pengujian dilakukan oleh beberapa orang yang memiliki berat badan beragam.
Pijakan diberikan pada tiap anak tangga untuk melihat kemampuan mekanik dalam
menahan beban. Berikut ini adalah realisasi pengujian mekanik pada Gambar 4.1 dan
data berat badan subyek yang menaiki anak tangga pada Tabel 4.1.
22
Tabel 4.1. Berat Badan Subjek
Subjek ke- Berat Badan (kg)
1 93
2 64
3 71
4.2 Generator
Pengujian generator dilakukan untuk mengetahui besarnya keluaran yang
mampu dihasilkan masing-masing generator dengan beragam beban mulai dari 1Ω sampai 1kΩ. Pengukuran dilakukan sebanyak 10 kali untuk tiap beban dan didapatkan hasil keluaran rata-rata untuk tiap beban menggunakan multimeter FLUKE 26 III.
Berikut adalah hasil pengujian keluaran generator pada Tabel 4.2 hingga Tabel 4.5
beserta grafik hasil rata-rata keluaran pada Gambar 4.2 hingga Gambar 4.5.
Tabel 4.2. Hasil Pengujian Tegangan Generator I
Pengujian ke - Tegangan (V) dengan Beban (Ω)
1 10 100 1K
1 1,8 3,7 4,6 4,5
2 2,3 4,3 4,8 5,3
3 2,6 3,8 5,3 4,6
4 2,0 3,7 4,6 5,4
5 2,0 3,9 4,8 4,6
6 2,2 3,5 4,4 4,2
7 1,7 4,7 4,7 4,2
8 2,4 4,0 4,7 4,2
9 1,9 3,8 4,9 4,5
10 2,0 4,5 4,8 4,9
23
Gambar 4.2. Grafik Hasil Pengujian Tegangan Rata-Rata Generator I
Tabel 4.3. Hasil Pengujian Arus Generator I
Pengujian ke - Arus (mA) dengan Beban (Ω)
Gambar 4.3. Grafik Hasil Pengujian Arus Rata-Rata Generator I
2,09
Hasil Pengujian Tegangan Rata-Rata Generator I
1625
Hasil Pengujian Arus Rata-Rata Generator I
Tegangan (V)
Beban (Ω)
24
Hasil Pengujian Tegangan Rata-Rata Generator II Tabel 4.4. Hasil Pengujian Tegangan Generator II
Pengujian ke - Tegangan (V) dengan Beban (Ω)
Gambar 4.4. Grafik Hasil Pengujian Tegangan Rata-Rata Generator II
Tabel 4.5. Hasil Pengujian Arus Generator II
25
Gambar 4.5. Grafik Hasil Pengujian Arus Rata-Rata Generator II
Setelah tegangan dan arus keluaran diketahui, maka dapat dihitung daya
keluaran dari masing-masing generator yang terdapat pada Tabel 4.6 dan Tabel 4.7.
Tabel 4.6. Perhitungan Daya Generator I
Tegangan (V) Arus (mA) Daya (W)
2,09 1625,00 3,39625 3,99 337,00 1,34463 4,76 39,97 0,19025 4,64 9,60 0,04454
Tabel 4.7. Perhitungan Daya Generator II
Tegangan (V) Arus (mA) Daya (W)
1,60 840,00 1,34652 2,67 271,40 0,72463 3,48 28,64 0,09966 3,08 12,81 0,03945
4.3 Konverter
4.3.1 Konverter AC-DC
Pengujian dilakukan dengan memberi beragam beban pada keluaran penyearah.
Rangkaian pengujian seperti pada Gambar 4.6.
840
271,4
28,64 12,81
10 210 410 610 810
Ω Ω Ω 1KΩ
Hasil Pengujian Arus Rata-Rata Generator II
26
Gambar 4.6. Rangkaian Pengujian Konverter AC-DC
Nilai resistor yang diberikan beragam, mulai dari 1Ω sampai 1kΩ. Hasil
pengujian berupa tegangan dan arus rata-rata dari 10 kali pijakan untuk masing-masing
variasi beban. Kemudian hasil pengujian digunakan untuk menghitung daya serta
efisiensi yang dihasilkan oleh konverter AC-DC. Berikut ini adalah hasil pengujian
konverter AC-DC pada Tabel 4.8 beserta grafiknya pada Gambar 4.7.
Tabel 4.8. Hasil Pengujian Tegangan Konverter AC-DC
Pengujian ke - Tegangan (V) dengan Beban (Ω)
Gambar 4.7. Grafik Hasil Pengujian Tegangan Rata-Rata Konverter AC-DC
Generator
Hasil Pengujian Tegangan Rata-Rata Konverter AC-DC
27
Tabel 4.9. Hasil Pengujian Arus Konverter AC-DC
Pengujian ke - Arus (mA) dengan Beban (Ω)
1 10 100 1K
1 1220 361 80,0 14,3 2 1180 383 110,0 14,0 3 969 414 97,5 14,4 4 1170 421 108,0 13,1 5 1150 375 115,0 14,3 6 1030 394 99,1 14,4 7 981 365 90,1 14,1 8 860 358 85,7 9,2 9 885 408 94,0 12,0 10 869 360 96,0 9,5
Rata-rata 1031,4 383,9 97,54 12,93
Gambar 4.8. Grafik Hasil Pengujian Arus Rata-Rata Konverter AC-DC
Setelah didapat nilai tegangan dan arus, maka dapat dihitung daya dari konverter
AC-DC seperti pada Tabel 4.10.
Tabel 4.10. Perhitungan Daya Konverter AC-DC
Tegangan (V) Arus (mA) Daya (W)
1,168 1031,40 1,20467 2,990 383,90 1,14786 9,160 97,54 0,89346 12,924 12,93 0,16710 `
Dengan menggunakan data yang terdapat pada Tabel 4.10 dibuat grafik daya
pada Gambar 4.9.
1031,4
383,9
97,54
12,93 12
212 412 612 812 1012
Ω Ω Ω 1KΩ
Hasil Pengujian Arus Rata-Rata Konverter AC-DC
28
Gambar 4.9. Grafik Daya Konverter AC-DC
4.3.2 Konverter DC-DC
Konverter yang digunakan dan diuji merupakan konverter penaik tegangan DC.
Pengujian dilakukan untuk mengetahui efisiensi elektris mulai dari penyearah tegangan hingga penaik tegangan. Diberikan beban bervariasi mulai dari 1Ω sampai 1kΩ menggunakan resistor 5W dan diukur dengan multimeter FLUKE 26 III. Rangkaian uji
coba seperti pada Gambar 4.10 dan hasil uji coba tercantum pada Tabel 4.11. Dari hasil
pengujian yang didapat bahwa efisiensi elektris rata-rata adalah 31,58%.
Tabel 4.11. Hasil Pengujian Efisiensi Elektris
Beban
Gambar 4.10. Rangkaian Pengujian Efisiensi Elektris
1,20467
1031,4 383,9 97,54 12,93
Daya Konverter AC-DC
Funct Gen AC-DC Boost
29
4.4 Hasil Energi
Pengujian dilakukan untuk mengetahui kemampuan alat dalam menghasilkan
energi dan kemudian mengisi akumulator. Pengujian dilakukan dengan mengukur
tegangan dan arus yang dihasilkan dari tiap pijakan yang kemudian mengisi akumulator
menggunakan multimeter FLUKE 26 III. Dari uji coba didapatkan hasil sebagai berikut.
Tabel 4.12. Hasil Pengisian Akumulator
Pengujian ke- Tegangan (V) Arus (mA)
1 13,69 380
2 13,71 387
3 13,40 421
4 12,87 405
5 13,44 455
6 13,27 433
7 12,60 389
8 12,57 384
9 12,90 392
10 13,44 452
Rata-rata 13,20 409,8
Dengan menggunakan hasil pengujian pada Tabel 4.12 dapat dihitung daya total
yang dapat disimpan ke dalam aki.
... (4.1)
Rata-rata lamanya rotor berputar dalam satu kali pijakan adalah 0,5 detik, maka
dapat dihitung besarnya energi total yang dihasilkan dalam satu kali pijakan.
... (4.2)
30
4.5 Penjumlahan Tegangan
Dikarenakan alat yang dibuat mengggunakan multi generator, yaitu 2 buah
generator dan 1 media penyimpanan berupa akumulator kering maka hasil keluaran dari
generator- generator perlu dijumlahkan terlebih dahulu. Prinsip penjumlahan tegangan
DC yang digunakan adalah dengan series voltage kedua buah tegangan untuk
menghasilkan tegangan dan arus DC yang lebih besar. Diketahui besarnya tegangan dan
arus yang dihasilkan oleh masing-masing konverter DC-DC ditiap pijakan anak tangga
dapat dilihat pada Tabel 4.12.
Apabila kedua konverter DC-DC menghasilkan tegangan rata-rata sebesar 13,2
volt dan arus rata-rata sebesar 409,8 mA maka hasil seri rata-rata kedua keluaran adalah
... (4.3)
dan
Maka daya daya total ideal yang dapat disimpan ke dalam aki.
Lamanya rotor berputar dalam satu kali pijakan adalah 0,5 detik, maka dapat
dihitung besarnya energi total yang dihasilkan dalam satu kali pijakan bersama
menggunakan Persamaan 4.4.
31
Apabila sekali pijakan menghasilkan energi sebesar dan
kapasitas penuh akumulator adalah 60 wH menurut Persamaan 3.8, maka untuk mengisi
penuh aki akan membutuhkan pijakan sebanyak.
4.6 Penyimpanan Energi
Pengujian selanjutnya adalah pengujian untuk mengetahui berapa banyak energi
yang dihasilkan dalam 5 menit pijakan beruntun pada kedua buah generator.
Pertama-tama tegangan akumulator dikurangi hingga 10,27 volt kemudian diisi dengan cara anak
tangga dipijak selama 5 menit. Pengisian selama 5 menit tersebut menyebabkan
akumulator terisi hingga 10,34 volt. Kemudian pengujian dilanjutkan dengan
menggunakan akumulator sebagai sumber energi untuk menyalakan lampu LED
12VDC 3W. Selama penggunaan, tegangan dan arus akumulator diukur menggunakan
multimeter FLUKE 115 dan didapatkan hasil pengujian yang tertulis pada Tabel 4.13.
Tabel 4.13. Pengujian Akumulator
Waktu (detik) Tegangan (volt) Arus (mA)
3 10,34 121
5 10,34 119
9 10,33 117
12 10,33 116
17 10,33 115
20 10,32 114
27 10,32 112
31 10,31 110
58 10,31 109
64 10,30 107
71 10,29 104
75 10,29 103
78 10,29 102
79 10,28 101
83 10,27 100
85 10,27 99
32
Gambar 4.11. Grafik Tegangan Pengosongan Akumulator
Gambar 4.12. Grafik Arus Pengosongan Akumulator
Dari hasil pengujian didapatkan tegangan rata sebesar 10,30 volt, arus
rata-rata 109,31 mA, dan waktu 85 detik maka daya yang didapat adalah 1,125 watt dan
energi yang didapat adalah 95,70 joule.
Namun dikarenakan adanya faktor lain seperti kuatnya pijakan, berat badan
orang yang naik tangga serta gaya yang timbul pada mekanik maka besarnya keluaran
tidak menentu. Jika pijakan lemah atau berat badan orang yang memijak anak tangga itu
ringan, maka sistem tidak dapat menghasilkan keluaran yang cukup untuk mengisi
33
akumulator. Sehingga hasil penjumlahan keluaran tidak selalu seperti hasil yang tertulis
pada Persamaan 4.3.
4.7 Hasil Akhir Alat Dan Pengujian
Hasil akhir alat dan pengujian terhadap sistem adalah sebagai berikut :
1. Dimensi tiap anak tangga adalah, tinggi 18 cm x panjang 50 cm x lebar 25 cm
ditunjukkan oleh Gambar 3.2.
2. Dari hasil pengujian mekanik pada Subbab 4.1, alat dapat dipijak dengan beban
massa lebih dari 80 kg. Gambar 4.1 menjadi bukti bahwa alat mampu menahan
beban hingga total 228 kg.
3. Menggunakan multi generator sebanyak 2 buah sebagai pembangkit energi yang
terdapat pada 2 anak tangga dinamis. Realisasinya dapat dilihat pada Gambar 3.7.
4. Menggunakan aki kering 12V 5Ah sebagai media penyimpanan energi yang
ditunjukkan oleh Gambar 3.10.
5. Energi yang tersimpan dipakai menghidupkan beban berupa lampu LED berdaya 3
watt yang ditunjukkan oleh Gambar 3.11.
6. Realisasi energi listrik yang dihasilkan oleh alat ini yaitu dalam
satu kali pijakan bersama pada kedua generator. Apabila ada 300 orang melewati
anak tangga, maka energi yang dihasilkan adalah
Maka dengan 300 pijakan aki akan terisi dengan energi sebanyak
... (4.4)
