Post on 04-Apr-2019
DISUSUN OLEH
ALAIN IRJIKNRP. 2108 100 620
Dosen PembimbingPROF. IR. I. N. SUTANTRA, M.SC., PH.D.
LABORATORIUM DESAINJURUSAN TEKNIK MESIN
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER2011
TUGAS AKHIRSTUDI KARAKTERISTIK ENERGI YANG DIHASILKAN MEKANISME
PEMBANGKIT SINYAL LISTRIK AKIBAT BEBAN IMPAK DENGAN METODE PIEZOELEKTRIK
1
Percobaan dilakukan untukmengetahui voltase, arus listrik, dan daya1
Variasi parameter (clearence, posisi piezoelectric,frekuensi getaran) 4
Batasan Masalah
Gaya tekan yang terjadi dianggap gayaterdistribusi pada piezoelectric 2
4
Gaya Gesek Yang terjadi antaraBody Penekan dan Frame Diabaiakan 3
Mendapatkan pengaruh frekuensiterhadap sinyal listrik yang dihasilkan 1
Mendapatkan pengaruh Jumlah lapisanpiezoeletric terhadap sinyal listrik yang dihasilkan2
Tujuan Penelitian
5
Mendapatkan pengaruh clearence dari pembebananimpak terhadap sinyal listrik yang dihasilkan 3
Studi Literatur
9
2 Hal Teori Mendasar Yang sangat dibutuhkan Dalam Penyusunan Tugas Akhir ini adalah :
1. Mekanika Getaran 2. PiezoelectricEffect
y(t) = Y Sin βt
ck
mx(t)
SYNERGY
11
Pemodelan Alat
ωB = Frekuensi body penekan
XB = XB Sin (ωb t – θ)XB
XB
Xf
Xf = Xf Sin ωf.t
ωf = Frekuensi motor penggerakX = Asin ωtθ=ωt
-20
0
20
40
60
80
100
120
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1
Volta
se (m
V)
Waktu (sekon)
Grafik Voltase Bangkitan Yang Dihasilkan Akibat Beban Impak
Studi Literatur
12
Piezoelectric
Piezoelectric adalah material yang dapat menghasilkan energi listrikapabila diberi tegangan mekanik & dapat menghasilkan deformasi
mekanik bila diaplikasikan tegangan listrik (reverse effect).
Flowchart Umum
Studi literatur
Spesifikasi bahan dan peralatan pengujian
Persiapan pengujian
Pengujian mekanisme
Pengambilan data dari mekanisme
Data Voltase dan Daya Bangkitan dari PengujianMekanisme
Penentuan parameter penelitian
Observasi dan informasi tentang bahan – bahan dan peralatan yang
akan digunakan pada pengujian
Perancangan dan Pembuatan Mekanisme
Flowchart Umum
Studi literatur
Spesifikasi bahan dan peralatan pengujian
Penentuan parameter penelitian
Persiapan pengujian
Pengujian mekanisme
Pengambilan data dari mekanisme
Data Voltase dan Daya Bangkitan dari PengujianMekanisme
Frekuensi (rpm) : 120 rpm 180 rpm 240rpm
Jumlah Lapisan: 1 lapisan 2 lapisan 3 lapisan
Clearence: 2 mm 4 mm 6 mm
Perancangan dan Pembuatan Mekanisme
Mesin Perkakas yang dipakai :• Mesin Milling bengkel T. Mesin ITS• Mesin Drilling bengkel T. Mesin ITS
Material :• Prototype : Acrilik Tebal 5, 10, 12 mm• Slider : Alumunium Panjang 350 mm• Roller : Karet sintetis• Pengait : Kuningan• Landasan : Kayu Tebal 40 mm
Flowchart Umum
Studi literatur
Spesifikasi bahan dan peralatan pengujian
Penentuan parameter penelitian
Persiapan pengujian
Pengujian mekanisme VERS
Pengambilan data dari mekanisme VERS
Data Voltase dan Daya Bangkitan dari PengujianMekanisme VERS
Data Hasil Pengujian Voltase Bangkitan
Rpm MotorFrekuensi(ω)
penekanClearence
Variasi
LapisanPiezo
Voltase Bangkitan (mV)
(rms) (maksimal)
100 rpm 120 rpm
2 mm
1 43.14 74.72067
2 69.87 121.0184
3 82.21 142.3919
4 mm
1 61.97 107.3352
2 85.88 148.7485
3 88.71 153.6502
6 mm
1 71.88 124.4998
2 119.67 207.2745
3 152.87 264.7786
150 rpm 180 rpm
2 mm
1 50.07 86.72378
2 85.12 147.4322
3 90.73 157.149
4 mm
1 80.09 138.7199
2 107.39 186.0049
3 118.20 204.7284
6 mm
1 86.90 150.5152
2 140.11 242.6776
3 185.51 321.3127
200 rpm 240 rpm
2 mm
1 53.43 92.54347
2 91.55 158.5693
3 98.10 169.9142
4 mm
1 108.61 188.118
2 125.83 217.944
3 132.31 229.1676
6 mm
1 114.27 197.9214
2 183.15 317.2251
3 237.43 411.2408
0
20
40
60
80
100
120
140
120 rpm 180 rpm 240 rpm
Volta
se (m
V)
Frekuensi (rpm)
Grafik Pengujian Voltase Vs FrekuensiDengan Clearence 4 mm
1 lapisan
2 lapisan
3 Lapisan
Grafik Voltase Vs Frekuensi
F(t) = m {- ωb2 Yb sin (ωbt – θ)} + 3k { Yb Sin (ωbt – θ)}
Grafik Voltase Vs Clearence Pengujian 3 Lapisan
70
100
130
160
190
220
250
2 4 6
Volta
se (m
V)
Clearence (mm)
Grafik Voltase vs Clearence Pengujian3 susunan
120 rpm
180 rpm
240 rpm
Grafik Hasil Pengujian Arus Bangkitan
1,00
2,00
3,00
4,00
5,00
6,00
100 150 240
Arus
(µA)
Frekuensi (Rpm)
Grafik Arus Bangkitan Vs FrekuensiPada Clearence 2 mm
1 piezo
2 piezo
3 piezo
Grafik Hasil Pengujian Arus Bangkitan
Rpm Clearence Jumlah lapisan Arus bangkitan (µA) V Bangkitan (mV)P output
(µW)
1002
1
2.07 43.14 0.894 1.9 61.97 1.186 1.7 73.61 1.25
1502 3.01 50.07 1.514 2.1 80.09 1.686 2 86.90 1.80
2402 3.1 92.25 2.864 2.7 109.19 2.916 2.4 116.00 3.01
1002
2
4.03 69.87 2.654 2.33 85.88 2.796 2.2 119.67 2.90
1502 4.3 85.12 3.664 2.4 107.39 3.746 2.17 140.11 3.80
2402 4.5 91.55 3.894 2.47 125.83 3.996 2.17 183.15 4.20
1002
3
4.83 82.21 3.974 2.6 88.71 4.086 2.4 161.02 4.10
1502 5.1 90.73 4.634 3.1 118.20 4.986 2.8 185.51 5.19
2402 5.4 98.10 5.104 3.8 132.31 5.206 2.3 237.43 5.40
Data Hasil Pengujian Voltase, ArusBangkitan Dan Daya Keluaran
Grafik Hasil Pengujian Daya KeluaranPiezomaterial
1,00
2,00
3,00
4,00
5,00
6,00
100 150 240
Day
a (µ
W)
Frekuensi (Rpm)
Grafik Daya Output Vs FrekuensiPada Clearence 6 mm
1 piezo
2 piezo
3 piezo
Grafik Daya Output Vs ClearencePada Frekuensi 240 rpm
Voltase
Frekuensi 240 rpm
Jumlah Lapisan 3
Clearence 6 mm
Semakin besar putaran motor, jumlah lapisan, dan clerencemaka semakin besar voltase yang dapat dibangkitkan dari
mekanisme pembangkit sinyal listrik
Frekuensi 120 rpm
Jumlah Lapisan 1
Clearence 2 mm
Arus
Frekuensi 240 rpm
Jumlah Lapisan 3
Clearence 2 mm
Semakin besar putaran motor, Jumlah lapisan, Maka semakinbesar arus yang dapat dibangkitkan namun semakin besar
clearence maka arus yang dihasilkan semakin kecil
Frekuensi 120 rpm
Jumlah Lapisan 1
Clearence 6 mm
Daya
Frekuensi 240 rpm
Jumlah Lapisan 3
Clearence 6 mm
Semakin besar putaran motor, jumlah lapisan, dan clerencemaka semakin besar daya yang dihasilkan dari mekanisme
pembangkit sinyal listrik
Frekuensi 120 rpm
Jumlah Lapisan 1
Clearence 2 mm