PERENCANAAN WIRELESS POWER TRANSFER
UNTUK MENSUPLAI ENERGI ALAT RUMAH TANGGA
Oleh :
ZAINAL ABIDIN, ST, M.Eng NIDN : 0009047401
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS ISLAM LAMONGAN
RINGKASAN
Perencanaan Wireless Power Transfer (WPT) sebagai alternatif pengganti penyaluran energi listrik tanpa kabel . WPT didesain dapat digunakan dalam suatu ruangan yang akan menyalurkan energi listrik tanpa kabel ke beban yang berupa alat-alat rumah tangga seperti lampu listrik, HP, Laptop dan lain-lain.
Dengan menggunakan transformator frekuensi tinggi mengendalikan koil transmisi (transmiter) untuk membangkitkan frekuensi yang akan sama besarnya pada sisi koil penerima (receiver). Yang kemudian disalurkan kepada beban.
BAB I . PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Kebutuhan tenaga listrik dalam segala bidang kehidupan sangatlah penting
dan menjadi kebutuhan pokok masyarakat. Sumber energi saat ini adalah masih
didominasi sumber energi berbahan minyak dan batu bara. Sementara suplai energi
untuk memenuhi kebutuhan masyarakat dan industri selalu meningkat.
Sumber energi terbarukan sebagai salah satu potensi penting dalam penyiapan
sumber energi tenaga listrik yang saat ini terus dikembangkan di berbagai negara
termasuk di Indonesia. Sumber energi berbasis energi matahari, tenaga angin, panas
bumi, ombak laut, fuel cell, biomas, dan lain-lain terus dilakukan pengembangan
dan aplikasinya dalam penyediaan sumber energi listrik alternatif.
Diskusi tentang transmisi daya nirkabel sebagai alternatif untuk transmisi
distribusi tenaga listrik dimulai pada akhir abad 19 Baik Heinrich Hertz dan Nicolai
Tesla berteori kemungkinan transmisi tenaga nirkabel. Tesla menunjukkannya
pada tahun 1899 dengan menyalakan lampu neon sejauh 25 mil dari pembangkit
tanpa penghantar kabel. Terlepas dari kebaruan demonstrasi Tesla dan upaya
pribadinya untuk mengkomersilkan transmisi tenaga nirkabel, dan sejak lama ide
Nicola tesla ini terlupakan karena lebih mudah menggunakan penghantar kawat
tembaga dalam menyalurkan energi listrik daripada membangun transmiter
pemancar gelombang elektromagnet kepada penerima (receiver ) energi listrik.
Dalam perkembangan elektro dan elektronika modern, teknologi wireless power transfer menjadi isu penting di dunia sebagai alternatif penyaluran energi tanpa penghantar dengan alasan lebih ringkas, rapi dan efisien.
1.2.Rumusan Masalah
Bagaimana perencanaan wireless power transfer untuk mensuplai energi listrik
alat-alat rumah tangga ?
1.3.Tujuan Penelitian
1.4.Target Luaran
a. 1 Artikel jurnal nasional terakreditasi
b. Seminar Internasional
BAB II
TINJAUN PUSTAKA
2.1. Wireless Power Transfer
Perencanaan alat wireless power transfer (WPT) ini adalah untuk
mengembangkan sistem transfer daya tanpa kabel (nirkabel) di ruang terbuka
(3D). Proyek ini terbentuk dari AC 230V 50Hz ke AC 20 KHz di sirkuit 12V.
Adapun skema desain peralatan dapat dilihat pada gambar 1 berikut :
Gambar 1. Skema Wireless Power Transfer
Dari blok skema gambar 1 berikut, terdiri dari beberapa bagian :
1. Trafo Frekuensi Tinggi (High Frequency Transformer)
2. Koil (Kumparan Tembaga)
b. Koil Receiver
3. Catu daya (Rectifier)
4. Inverter
2.1 Catu Daya (Rectifier)
Catu daya merupakan sumber tegangan DC.Sumber tegangan ini di butuhkan
oleh berbagai macam rangkaian elektronika untuk dapat di operasikan. Rangkaian inti
dari Catu daya/ Power supply ini adalah suatu rangkaian penyearah yaitu mengubah
sumber tegangan dari arus bolak balik (AC) menjadi arus searah (DC).
Pada teknologi modern saat ini catu daya/adaptor/power supply rata-rata sudah
tidak menggunakan transformator step down, dimana tegangan AC diturunkan terlebih
dahulu melalui sebuah transformator step down, lalu keluaran trapo disearahkan dengan
diode dan diratakan dengan kapasior elektrolit (elco). Catu daya sekarang
umumnya menggukan sistem switching, sinyal AC dari tegangan jala-jala listrik 220 V
disearahkan terlebih dahulu menjadi tegangan dc melalui sebuah rangkaian dioda
penyearah dan elco. Tegangan DC hasil penyearah ini kemudian disaklar on-off secara
terus menerus dengan frekuensi tertentu sehingga memungkinkan nilai inductor dari
trapo menjadi kecil. Hal ini khususnya untuk memperkecil ukuran power supply.
(Teknik elektronika catu daya, 1993:hal 40)
Gambar 2. Rangkaiaan Power Supply (Sumber : teknik elektronika catu daya, 1993:hal 40)
2.3. Trafo Frekuensi Tinggi
Transformator atau sering juga disebut trafo adalah komponen elektronika pasif
yang berfungsi untuk mengubah (menaikkan atau menurunkan) tegangan listrik
bolak-balik (AC). Bentuk dasar transformator adalah sepasang ujung pada bagian primer dan
sepasangujung pada bagian sekunder.
Bagian primer dan skunder adalah merupakan lilitan kawatemail yang tidak
berhubungan secara elektris. Kedua lilitan kawat ini dililitkan padasebuah inti yang
dinamakan inti trafo.Untuk trafo yang digunakan pada tegangan AC frekuensi rendah
biasanya inti trafo terbuat dari lempengan-lempengan besi yang disusun menjadi satu
membentuk teras besi.
Sedangkan untuk trafo frekuensi tinggi (digunakan pada rangkaian-rangkaian
Radio Frequency atau RF)menggunakan inti ferit (serbuk besi yang dipadatkan).Trafo
jenis ini jika pada bagian primernya kita hubungkan dengan tegangan AC misalnya 220
volt maka pada bagian skundernya akan mengeluarkan tegangan yang lebih rendah.
Pada rangkaian tersebut trafo berfungsi untuk menurunkan tegangan AC dari jala-jala
PLN yang 220 volt menjadi sebesar tegangan yang dibutuhkan peralatan tersebut agar
dapat bekerja normal,misalnya 3 volt, 6 volt atau 12 volt.
2.4. Listrik Tanpa Kabel (Wireless Electricity)
Sebelumnya kita sudah mengenal koneksi jaringan data tanpa kabel atau yang
lebih sering disebut wireless atau wifi, nah pada saat ini para ilmuan sedang
mengembangkan jaringan Listrik Tanpa Kabel (Wireless Power Transfer). Dengan
adanya penemuan baru ini, kita tidak perlu lagi ribet dengan adanya kabel yang berlalu
lalang disekitar kita, dengan Listrik Tanpa Kabel (Wireless Electricity) kita dapat
menggunakan peralatan elektronik kita seperti TV, system stereo, DVD, atau Bluray-
Player, HiFi-Headset, semuanya bekerja tanpa menggunakan baterai atau kabel listrik.
Bahkan, baterai perangkat mobile seperti laptop, ponsel, atau kamera digital terisi secara
otomatis, jadi begitu Anda memasuki rumah, tentu tanpa harus mencolokkan kabel.
Prinsip dasar bagaimana energi listrik dapat di transfer tanpa kabel adalah
berhubungan dengan fenomena resonansi. Resonansi merupakan proses bergetarnya
suatu benda dikarenakan ada benda lain yang bergetar, hal ini terjadi dikarenakan suatu
benda bergetar pada frekwensi yang sama dengan frekwensi benda yang terpengaruhi.
Sebuah transmitter Wireless Power Transfer (WPT) memancarkan medan magnet
dengan bantuan coil yang dipancarkan dengan frekuensi yang sama dengan receiver
WPT . Agar impedansinya optimal, digunakan gulungan kabel pada kedua sisinya.
Gulungan kabel juga berfungsi sama seperti gigi transmisi sepeda. Saat menanjak
gigi transmisi diturunkan agar mendapatkan energi yang lebih efisien, begitupun
sebaliknya. Receiver WPT juga menentukan sendiri tegangan yang diperlukan sesuai
dengan ukuran. Jadi, fungsi adaptor tidak diperlukan. Selain itu, transmiter WPT juga
hanya memancarkan energi sebanyak yang diperlukan oleh receiver.
Tetapi keamanan terhadap radiasi masih perlu dipertanyakan. Karena medan
magnet yang kuat selalu membawa radiasi elektromagnetis. Maka saat ini para peneliti
berusaha untuk menggunakan frekuensi yang menghasilkan medan magnet yang kuat
dengan beban electromagnetis kecil dan terbukti saat produk pertama diluncurkan ke
pasar, teknologi WPT ini benar-benar aman terhadap manusia.
Bayangkan pemancar WPT dapat dipasang dalam dinding rumah untuk memasok
listrik ke semua perangkat elektronik yang berada dalam magical zone ( Area jangkauan
). Bahkan meja tulis pun dapat berguna untuk memasok maupun mengisi baterai semua
Untuk kedepannya tidak ada lagi kabel, adaptor, dan steker Begitu teknologi WPT
sudah matang dan aman, aplikasinya bakal meluas dengan cepat, misalnya untuk
aplikasi medis, seperti untuk mengoperasikan alat pengatur detak jantung atau
mengimplementasikan organ-organ buatan. Pemancaran listrik secara nirkabel bakal
menjadi faktor penting, bukan saja antarperangkat, melainkan juga di dalam
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1. Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian dilaksanakan mulai bulan April –Desember 2018, dilakukan di
Laboratorium Teknik Elektro Universitas Islam Lamongan.
3.2. Blok Sistem
Gambar 3.1. Blok Sistem
3.3. Rancangan Penelitian
Berdasarkan blok sistem pada gambar 3.1, perencanaan alat terdiri dari :
a. Merencanakan Sistem Trafo Frekuensi Tinggi yang termasuk di dalamnya
adalah penyearah (catu daya) dan inverter
b. Merencanakan koil pemancar (transmitter)
c. Merencanakan koil penerima (receiver)
d. Menentukan dan mengatur beban yang sesuai dengan
BAB IV. BIAYA DAN JADWAL PENELITIAN
Akomodasi dan Transportasi 1 paket 1 1.000.000,- 1.000.000,-
DAFTAR PUSTAKA
1. IEEE Spectrum, May 2009 2. http://www.WiTricity.com 3. http://www.WiTricitypower.com
4. http://www.sciencemag.org/cgi/data/1143254/DC1/1 5. http://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/1143254
6. http://www.breakingnewsenglish.com/0706/070613-WiTricity.html 7. http://www.witric.com/2007/06/10/WiTricity-impact/
8. An article published in the Science Magazine as “Wireless Power Transfer via Strongly Coupled Magnetic Resonances” by Andre kurs, Science 317, 83(2007); Dol:10.1126/ science.1143254.
9. http://electron9.phys.utk.edu/optics507/modules/m6/coupled_resonators.htm 10.“Efficient Non-Radiative Midrange Energy Transfer” by Aristeidies karalis,
SURAT PERNYATAAN KETUA PENGUSUL
Yang bertanda tangan di bawah ini:
Nama : Zainal Abidin, ST, M.Eng
NIDN : 0009047401
Pangkat / Golongan : III/c Penata Jabatan Fungsional : Lektor
Dengan ini menyatakan bahwa proposal saya dengan judul:
PERENCANAAN WIRELESS POWER TRANSFER UNTUK MENSUPLAI ENERGI ALAT RUMAH TANGGA
yang diusulkan dalam skema Penelitian untuk tahun anggaran 2019 bersifat original dan
belum pernah dibiayai oleh lembaga/sumber dana lain. Bilamana di kemudian hari
ditemukan ketidaksesuaian dengan pernyataan ini, maka saya bersedia dituntut dan diproses sesuai dengan ketentuan yang berlaku dan mengembalikan seluruh biaya penugasan yang sudah diterima ke Kas Negara.
Demikian pernyataan ini dibuat dengan sesungguhnya dan dengan sebenar-benarnya.
Lamongan, 10 Maret 2018
Mengetahui, Yang menyatakan,
Ketua Litbang Pemas Unisla,
Meterai Rp6000
Husen, S.Pd.I, M.Pd Zainal Abidin, ST, M. Eng
