INDUCTIVE WIRELESS CHARGER UNTUK TELEPON SELULER
oleh
Christin Satya Ningtyas
NIM : 612007015
Skripsi
Untuk melengkapi salah satu syarat memperoleh
Gelar Sarjana Teknik
Program Studi Teknik Elektro
Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer
Universitas Kristen Satya Wacana
Salatiga
INDUCTIVE WIRELESS CHARGER UNTUK TELEPON SELULER
oleh
Christin Satya Ningtyas
NIM : 612007015
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
Ir. F. Dalu Setiaji, M.T. Deddy Susilo, M.Eng.
PERNYATAAN BEBAS PLAGIAT
Saya, yang bertanda tangan di bawah ini :
NAMA : Christin Satya Ningtyas
NIM : 612007015
JUDUL SKRIPSI : Inductive Wireless Charger untuk Telepon Seluler
Menyatakan bahwa skripsi tersebut di atas bebas palgiat. Apabila ternyata
ditemukan unsur plagiat di dalam skripsi saya, maka saya bersedia mendapatkan sanksi
apa pun sesuai aturan yang berlaku.
Salatiga, 1 April 2014
INTISARI
Telepon seluler saat ini sudah menjadi kebutuhan bagi manusia untuk
mengakses dokumen, multimedia, internet, dan terlebih saat dikenal adanya social
network. Terdapat beberapa kendala yang muncul saat menggunakan ponsel, misalnya
baterai habis pada saat berada dalam kondisi yang sangat mendesak, sedangkan
penggunaan charger konvensional yang frekuentif dapat mengakibatkan kerusakan
konektor pada charger.
Karena itu, penulis merancang dan merealisasikan inductive wireless charger
sebagai salah satu solusinya.
Sistem terdiri atas dua modul, yaitu transmitter dan receiver. Masukan DC dari
catu daya dengan nilai VCC 9V dan VEE -9V diubah menjadi sinyal AC oleh rangkaian
inverter yang terdiri atas sine generator dengan IC XR2206 dan rangkaian penguat daya
kelas B dengan transistor NPN tipe TIP41 dan PNP tipe TIP42. Keluaran inverter
berupa sinyal AC 6,36 VRMS dan 1,53 ARMS kemudian dialirkan ke koil transmitter,
sehingga pada koil timbul medan magnetik sebesar 3,29x10-3 Tesla. Ketika koil receiver
diletakkan di atas koil transmitter, terjadi transmisi daya secara induksi, dibuktikan
pada keluaran modul receiver (pin nomor 5 IC MAX1811) terukur tegangan sebesar
4,72 Volt. Selanjutnya pengujian sistem dilakukan dengan menghubungkan keluaran ke
beban berupa baterai ponsel jenis Lithium-ion dari kondisi baterai kosong (VBATT = 3
Volt, arus yang mengalir 312,43 mA) selama 5x60menit. Semakin lama waktu
pengisian daya pada baterai, arus yang mengalir semakin kecil hingga hampir 0 A.
Kapasitas arus maksimum yang dicatu oleh alat selama satu jam 62,4mAH. Penulis
belum dapat melakukan pengujian charging hingga baterai penuh karena kapasitas
baterai yang diuji 1,2 AH, sedangkan prediksi pengisian daya hingga penuh dibutuhkan
waktu selama 19 jam. Efisiensi alat didapatkan sebesar 30,3%.
ABSTRACT
Now cell phones are becoming a daily need of people that give access to
documents, entertainments, and internet. Some problems appear when we use cell
phone, for example the battery is shutdown at an urgent condition. But the using of a
conventional charger may be causing the connector broken.
The aim of this project is design an inductive wireless charger as a solution.
The direct current from a power supply is converted into the alternating current
waveforms by an inverter circuit which have a sine generator using XR2206 integrated
circuit and a class B power amplifier circuit that build from a TIP41 and a TIP42
transistor. The sine output from this inverter with 6,36VRMS and 1,53ARMS then flows to
the transmitter coil, so created electromagnet fields which inducted by the receiver coil.
After rectified back into DC by a bridge diode and a capacitor, the DC signal flows to a
battery charging circuit using MAX1811 integrated circuit. Then the number 5 pin
output of IC MAX1811 is connected to a Li-ion battery load. The device has 64,2mAH
maximum current capacity that can be supplied to charge the battery, and needs 19
hours to fully charge the battery. The efficiency of this device is 30,3%.
KATA PENGANTAR
Puji syukur yang tak terkira penulis panjatkan kepada Tuhan Yesus Kristus karena
atas segala berkat karunia dan penyertaanNya hingga penulis mampu menyelesaikan
studi di Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer, Universitas Kristen Satya Wacana.
Banyak masalah dan rintangan yang tidak mudah untuk dihadapi, namun pertolongan
Tuhan Yesus Kristus membuat penulis semakin percaya bahwa tidak ada kasih kuasa
yang lebih besar selain daripada kasih setia Tuhan.
Pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada berbagai
pihak yang baik secara langsung maupun tidak telah membantu penulis dalam
menyelesaikan skripsi ini :
1. Orang tua tercinta, Papa War dan Mama I’ik, terima kasih untuk cinta kasih,
dukungan moral material, dan pengorbanan yang tidak henti-hentinya untuk
penulis, walaupun sering membuat hati papa mama sakit. Papa Henry dan
Mama Ani, yang juga tak pernah lelah menyemangati penulis untuk
menyelesaikan studi di FTEK.
2. Oktavianus Waskita Praja dan Lionel Domenico Praja, suami dan anak yang
luar biasa, I can’t say the other words, just I love you both so much.
3. Bapak F. Dalu Setiaji, M.T. pembimbing I, dan Bapak Deddy Susilo, M.Eng.
pembimbing II, terima kasih atas bimbingan, arahan dan saran yang
menginspirasi penulis selama mengerjakan skripsi ini. Mohon maaf karena
penulis tidak dapat memenuhi ekspektasi dari Bapak.
4. Pak Herdy dan Pak Andreas, dosen yang turut membantu menambah ilmu
penulis memperdalam topik skripsi ini. Pak Darmawan Utomo, wali studi
yang membimbing penulis memilih mata kuliah selama studi di FTEK.
5. Bapak Dekan, seluruh dosen, Mbak Rista, mbak Dita, Pak Harto, Pak
Bambang, Pak Hari, Pak Budi, staff, dan seluruh karyawan FTEK.
6. Sahabat terbaik Ilafya Nina, kak Monic, teman rindangers, dan
teman-teman angkatan 2007, teman-teman – teman-teman lab skripsi, yang saling memberi
dukungan dan bantuan, Pak Muh, Dhika Muftia, koh Tepe, Gading, Demas,
Winan, Bli, Rolly, Eko, Bastian, Dhika ‘engkong’, mas Heru, dan semua yang
belum tersebut..
7. Adik-adik : Bagas Christanta, Denny Noviananda, Kiky Oktaviananda. Dan
adik-adik angkatan yang turut membantu dan menyemangati penulis : Abet,
Bagas Prakoso, Ivan Dwinanda, Rere, Denis, Anton, Carlo.
8. Dan semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu, penulis
mengucapkan terima kasih.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih banyak kekurangan dan jauh dari
sempurna, oleh karena itu penulis sangat mengharapkan kritik dan saran dari pembaca,
sehingga skripsi ini dapat berguna ke depannya.
Salatiga, 1 April 2014
DAFTAR ISI
3.1. Perancangan Modul Transmitter ... 19
3.1.1. Pengujian Catu Daya ... 19
3.1.2. Inverter ... 20
3.1.2.1.Sine Generator dengan IC XR2206 ... 20
3.1.2.2.Penguat Daya Kelas B ... 22
3.1.3. Koil Transmitter ... 23
3.2. Perancangan Modul Receiver ... 24
3.2.1 Koil Receiver ... 24
3.2.2 Rangkaian Penyearah (Rectifier) ... 25
3.3. Perancangan Rangkaian Charger Baterai Li-ion dengan IC MAX1811 BAB IV PENGUJIAN ... 29
4.1. Pengujian Modul Transmitter ... 29
4.1.1. Pengujian Catu Daya ... 30
4.1.2. Pengujian Inverter ... 31
4.2. Pengujian Koil ... 33
4.3. Pengujian Modul Receiver ... 36
4.4. Pengujian Alat Keseluruhan ... 37
BAB V KESIMPULAN ... 41
5.1. Kesimpulan ... 41
5.2. Saran Pengembangan ... 42
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Perubahan arus pada kumparan 1 yang menginduksi kumparan lain me-
nimbulkan induktansi bersama ... 7
Gambar 2.2. Blok diagram sebuah inverter ... 9
Gambar 2.3. Konfigurasi pin IC XR2206 [6]... 9
Gambar 2.4. Untai dasar IC XR2206 sebagai signal generator[7] ... 10
Gambar 2.5. Untai penguat kelas B dengan beban RL ... 12
Gambar 2.6. Untai penyearah gelombang penuh dan kapasitor ... 13
Gambar 2.7a. Simulasi keluaran untai penyearah tanpa kapasitor ... 13
Gambar 2.7b. Simulasi keluaran untai penyearah dengan kapasitor ... 14
Gambar 2.8. Konfigurasi pin IC MAX1811[8] ... 15
Gambar 3.1. Blok diagram alat secara keseluruhan ... 17
Gambar 3.2. Gambaran sistem kerja alat ... 17
Gambar 3.3. Untai catu daya ... 18
Gambar 3.4. Integrated Circuit (IC) XR2206 ... 19
Gambar 3.5. Untai sine generator dengan IC XR2206 ... 20
Gambar 3.6. Untai penguat daya kelas B ... 22
Gambar 3.7. Perancangan koil transmitter ... 22
Gambar 3.8. Untai penyearah pada receiver ... 24
Gambar 3.9. Contoh kerusakan baterai karena overcharging ... 25
Gambar 3.10. Topologi untai charger baterai Li-ion dengan IC MAX1811[8] ... 25
Gambar 4.1. Realisasi modul transmitter ... 27
Gambar 4.2.a Pengukuran tegangan keluaran catu daya ... 28
Gambar 4.2.b Pengukuran tegangan keluaran catu daya ... 28
Gambar 4.3. Pengujian sinyal keluaran IC XR2206 pada pin nomor 2 ... 29
Gambar 4.4. Hasil pengukuran arus keluaran rangkaian inverter setelah dikuatkan rangkaian penguat kelas B... ... 30
Gambar 4.5. Gambar keluaran rangkaian inverter setelah penguat ... 31
Gambar 4.6. Untai pengujian koil tahap 1 ... 32
Gambar 4.7. Untai pengujian koil tahap 2 ... 32
Gambar 4.8. Untai pengujian koil tahap 3 ... 32
Gambar 4.9. Hasil pengujian koil tahap 1 ... 33
Gambar 4.10. Hasil pengujian koil tahap 2 ... 33
Gambar 4.11. Hasil pengujian koil tahap 3 ... 34
Gambar 4.12.a Realisasi modul receiver ... 34
Gambar 4.12.b Realisasi modul receiver ... 35
Gambar 4.13. Untai pengujian modul receiver ... 35
Gambar 4.14. Pengukuran VBATT saat baterai kosong ... 36
Gambar 4.15. Pengujian keseluruhan sistem ... 37
DAFTAR TABEL
Tabel 1.1. Perbandingan tesis Daniel W.Harrist, Allen T.Waters, dan skripsi yang
dibuat ... 2
Tabel 2.1. Tabel deskripsi masing-masing pin IC XR2206 ... 10
Tabel 3.1. Topologi masing-masing pin IC MAX1811 ... 26
Tabel 4.1. Pengukuran arus baterai setiap 60 menit ... 36
DAFTAR ISTILAH
DC Direct Current
AC Alternating Current
RMS Root Mean Square
IC Integrated Circuit
CC Constant Current
CV Constant Voltage
