i
PEMANFAATAN ENERGI KAYUHAN SEPEDA
UNTUK MENGISI BATERAI HANDPHONE
oleh
Octavianus Hangga Awananta NIM : 612006038
Skripsi ini untuk melengkapi syarat-syarat memperoleh Gelar Sarjana Teknik
dalam
Konsentrasi Teknik Elektronika
FAKULTAS TEKNIK PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO UNIVERSITAS KRISTEN SATYA WACANA
SALATIGA
ii
PEMANFAATAN ENERGI KAYUHAN SEPEDA UNTUK MENGISI BATERAI HANDPHONE
oleh
Octavianus Hangga Awananta NIM : 612006038
Skripsi ini telah diterima dan disahkan Untuk melengkapi salah satu syarat memperoleh
Gelar Sarjana Teknik dalam
Konsentrasi Teknik Elektronika Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik Elektronika Dan Komputer
Universitas Kristen Satya Wacana Salatiga
Disahkan oleh
Pembimbing I Pembimbing II
iii
PERNYATAAN BEBAS PLAGIAT
Saya yang bertanda tangan dibawah ini :
NAMA : Octavianus Hangga Awananta
NIM : 612006038
JUDUL SKRIPSI : PEMANFAATAN ENERGI KAYUHAN SEPEDA
UNTUK MENGISI BATERAI HANDPHONE
Menyatakan bahwa skripsi tersebut di atas bebas plagiat. Apabila ternyata ditemukan di unsur plagiat di dalam skripsi saya, maka saya bersedia mendapatkan sanksi apa pun sesuai aturan yang berlaku.
Salatiga, 1 Oktober 2013
iv
INTISARI
Sepeda sekarang tidak hanya sebagai alat olahraga saja tetapi banyak orang mulai menjadikannya alat transportasi. Agar bersepeda ini bisa memberikan manfaat yang lebih maka kita bisa memanfaatkan tenaga yang terbuang dari bersepeda ini yaitu kayuhan yang kita lakukan. Kayuhan sepeda disini bisa kita gunakan sebagai sumber energi dengan mengubahnya menjadi energi listrik dan energi listrik yang dihasilkan bisa kita gunakan untuk mengisi baterai handphone.
Oleh sebab itu maka pada tugas akhir ini akan dirancang dan direalisasikan alat yang merubah tenaga kinetik hasil dari kayuhan sepeda menjadi energi listrik, dan energi listrik yang dihasilkan akan diolah pada DC-DC converter agar bisa digunakan untuk mengisi baterai handphone. Pada tugas akhir ini untuk mengubah energi kinetik menjadi energi listrik digunakan generator AC 3 fase, generator ini dipilih karena dapat menghasilkan listrik pada kecepatan putaran yang rendah untuk tugas akhir ini minimal kecepatan yang diambil adalah 10 km/jam. Untuk bagian DC-DC converter digunakan converter dengan topologi buck converter yang diatur output tegangannya 5 volt dan arus maksimum 750 mA.
v
ABSTRACT
Right now bicycles is not only a sporting tool, many people just start making it as transportation equipment. So that cycling can provide more benefits we can utilize the wasted energy from cycling from the pedaling that we do. Pedaling a bike here we can use as a source of energy by converting it into electrical energy and electrical energy generated we can use to charge mobile phones.
Therefore, in this final project will be designed and realized a tool that converts the kinetic energy results from pedaling bikes into electrical energy, and the electrical energy that generated will be processed on the DC-DC converter that can be used to charge the phone battery. In this final project to convert kinetic energy into electrical energy used 3-phase AC generator, this generator was chosen because it can generate electricity at a low rotation speed, for this final project the minimum speed was 10 km/h. For the DC-DC converter is used converter with buck-converter topology that regulated the output voltage is 5 volts and the maximum current is 750 mA.
vi
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan hikmah, nikmat, kekuatan dan kesabaran dalam menyelesaikan perancangan dan penulisan skripsi sehingga skripsi ini dapat terselesaikan dengan baik sebagai syarat untuk menyelesaikan studi Strata satu di Fakultas Teknik Elektro dan Komputer Universitas Kristen Satya Wacana.
Pada kesempatan ini juga, penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada berbagai pihak, antara lain :
1. Papah mamah yang sudah dengan sabar mensupport doa tenaga dan semuanya dari awal kuliah sampai sekarang ini, terima kasih masih percaya sama anaknya buat menyelesaikan kuliah ini, papah Dardjito mamah Nunuk terima kasih semoga bisa gentian membahagiakan papah mamah setelah ini. 2. Pak Lukas dan pak Dalu yang sudah menuntun selama kuliah di Elektro ini
dan khususnya dalam skripsi ini, terima kasih untuk arahan bimbingan waktu saran revisi dan waktu yang sudah diberikan sampai selesainya skripsi ini terima kasih sekali pak, semoga setelah lulus bisa makin membanggakan semuanya jaya selamanya.
3. Mbak Nawang dan Ridho yang sudah mendukung dengan sudut pandang anak kuliahan :D so nice lah, makasih juga buat trip bekasi arsenalnya kemaren di sela-sela pengerjaan skripsi yang mulai mengasyikan, thanks big bro thanks big sis.
4. Feni A Rukmini :D, makasih buat semuanya, buat yang sukanya marah-marah kurang jelas mulut dimaju-majuin ngrusuhi, dan buat pengertiannya yang tapi kadang-kadang sedikit maksa juga -__-, hee..makasih, always sundul sayang kecup manja.
vii
6. Terima kasih buat netarz crew yo yo yow what’s up yo, Yudha Erwin Wahyu
Rizky Adi Monang Febri Bayu Widi you rock guys, bukan kak momo yang mengerti perasaanku tapi all of you, thanks dude, hantam rata semuanya sampai tua tua.
7. Teman-teman seperjuangan angkatan 2006, yongky novie budi yebe bonus ario angling Chandra sahat retsky andibutar dion ranjit ari samudra paskalis budikong penda yoyo danus dan semuanya semoga setelah lulus bisa makin sukses dan berguna untuk nusa dan bangsa.
8. FTJE FTJE tetap jaya tetap jaya lambangnya lambangnya sandal jepit sandal jepit FTJE FTJE tetap jaya tetap jaya sampai tua tua FTE jaya FTE jaya FTE jaya FTE jaya sentosa FTE jaya FTE jaya FTE jaya slamanya..
Penulis berharap tugas akhir ini dapat memberikan manfaat bagi pembaca sekalian. Penulis menyadari bahwa tugas akhir ini masih jauh dari sempurna, sehingga penulis mengharap kritik dan saran dari pembaca sekalian yang dapat berguna untuk kemajuan kita bersama.
Salatiga, 1 Oktober 2013
viii
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ... i
HALAMAN PENGESAHAN ... ii
HALAMAN PERNYATAAN BEBAS PLAGIAT ... iii
HALAMAN INTISARI ... iv
BAB III PERANCANGAN DAN REALISASI SISTEM ... 17
3.1 Cara Kerja Alat ... 18
3.2 Perancangan dan Realisasi Perangkat Keras ... 18
3.2.1 Modul konversi energi mekanik ke energi listrik ... 18
3.2.2 Modul penyearah tegangan ... 20
ix
BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA ... 31
4.1 Pengujian Modul Penyearah Tegangan AC 3 Phase ke Tegangan DC ... 31
4.2 Pengujian Modul Pembatas Tegangan ... 36
4.3 Pengujian Modul DC-DC Converter ... 37
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 44
5.1 Kesimpulan ... 44
5.2 Saran ... 44
x
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Pembangkitan Listrik pada Generator ... 4
Gambar 2.2. Konstruksi Generator DC ... 5
Gambar 2.3. Pembangkitan Tegangan Induksi ... 5
Gambar 2.4. Prinsip Kerja Generator AC ... 7
Gambar 2.5. Diagram Generator AC Satu Phasa Dua Kutub ... 8
Gambar 2.6. Diagram Generator AC Tiga Fasa Dua Kutub ... 8
Gambar 2.7. Gelombang Listrik (Gelombang Sinus) yang Dihasilkan oleh Generator Listrik 3 Phase ... 8
Gambar 2.8. Rangkaian Converter DC-DC Tipe Buck ... 10
Gambar 2.9. Rangkaian Converter DC-DC Tipe Boost ... 11
Gambar 2.10. Rangkaian Converter DC-DC Tipe Boost + Penyearah Dioda (Faktor Daya Satu) ... 12
Gambar 2.11. Gelombang Sinus ... 12
Gambar 2.12 Rangkaian Penyearah Setengah Gelombang ... 13
Gambar 2.13 Tegangan Masukan dan Keluaran Penyearah Setengah Gelombang (a) Pendekatan Dioda Ideal (b) Pendekatan Dioda Offset ... 13
Gambar 2.14. Rangkaian dan Proses Penyearah Gelombang Penuh dengan bridge diode ... 14
Gambar 2.15. Rangkaian Penyearah Dioda Bridge dengan Penapis Kapasitor ... 15
Gambar 2.16. Pin USB Port ... 16
Gambar 3.1. Blok Diagram Alat Keseluruhan ... 17
Gambar 3.2. Pemasangan Generator Pada Sepeda ... 19
Gambar 3.3. Desain Roller Yang Bersentuhan Dengan Ban ... 19
Gambar 3.4. Desain Pemasangan Puli Generator ... 19
Gambar 3.5. Rangkaian Penyearah Penuh ... 20
Gambar 3.6. Rangkaian Pembatas Tegangan dengan Dioda Zener ... 22
Gambar 3.7. Rangkaian Buck Converter Dengan MC34063 ... 23
xi
Gambar 3.9. Female USB port ... 27
Gambar 3.10. Rangkaian Pembagi Tegangan ... 28
Gambar 3.11. Rangkaian Pembagi Tegangan USB Port ... 30
Gambar 4.1. Speedometer yang Dipakai ... 31
Gambar 4.2. Grafik Kecepatan Terhadap Tegangan Pada Tiap Beban Yang Diberikan ... 33
Gambar 4.3. Grafik Kecepatan Terhadap Arus Pada Tiap Beban Yang Diberikan .. 33
Gambar 4.4. Grafik Transfer Daya pada Kecepatan 15 km/jam ... 34
Gambar 4.5. Grafik Transfer Daya pada Kecepatan 15 km/jam ... 36
Gambar 4.6. Posisi Alat dan Handphone Saat Pengujian ... 40
Gambar 4.7. Modul Buck Converter ... 40
Gambar 4.8. (a) Kecepatan Rata-rata Selama Bersepeda 60 Menit dan (b) Kecepatan Maksimal Bersepeda Selama Bersepeda 60 Menit ... 41
xii
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1. Tabel Keterangan USB Port ... 28
Tabel 3.2. Tabel Nilai Resistor Pembagi Tegangan Port USB ... 30
Tabel 4.1. Pengujian Konversi Energi Mekanik dengan Beban 300 Ω... 32
Tabel 4.2. Pengujian Konversi Energi Mekanik dengan Beban 2k Ω ... 32
Tabel 4.3. Pengujian Konversi Energi Mekanik dengan Beban 33k Ω... 32
Tabel 4.4. Hasil Pengujian Modul Pembatas Tegangan ... 36
Tabel 4.5. Hasil Pengujian Modul DC-DC Converter dengan Power Supply ... 37
Tabel 4.6. Hasil Pengujian dengan Variasi Handphone ... 38
Tabel 4.7. Perkiraan Waktu Pengisian Sampai Terisi Penuh ... 39
Tabel 4.8. Pengujian Selama 60 Menit Untuk Variasi Handphone ... 40
Tabel 4.9. Tabel Perbandingan Hasil Pengisian dari Alat yang Dibuat dengan Charger dengan Catu Daya PLN ... 41
Tabel 4.10. Tabel Pengujian Powerbank dengan Variasi Kecepatan ... 42
