POLBANdigilib.polban.ac.id/files/disk1/71/jbptppolban-gdl...POLBAN Disusun oleh : FREDI INSAN...
14
i RANCANG BANGUN SPEED BUMP (POLISI TIDUR) PENGHASIL ENERGI LISTRIK DENGAN MEMANFAATKAN EFEK PIEZOELECTRIC Design and Manufacture Speed Bump Electricity Produser By Using Piezoelectric Effect Laporan ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat menyelesaikan pendidikan Diploma III Program Studi Teknik Mesin Jurusan Teknik Mesin POLBAN Disusun oleh : FREDI INSAN NURFADLI NIM : 091211040 HASMY RAHMAN FAJAR NIM : 091211043 POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2012
Transcript of POLBANdigilib.polban.ac.id/files/disk1/71/jbptppolban-gdl...POLBAN Disusun oleh : FREDI INSAN...
i
RANCANG BANGUN SPEED BUMP (POLISI TIDUR)
PENGHASIL ENERGI LISTRIK DENGAN
MEMANFAATKAN EFEK
PIEZOELECTRIC
Design and Manufacture Speed Bump Electricity Produser
By Using Piezoelectric Effect
Laporan ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat menyelesaikan pendidikan
Diploma III Program Studi Teknik Mesin
Jurusan Teknik Mesin
POLBAN
Disusun oleh :
FREDI INSAN NURFADLI NIM : 091211040
HASMY RAHMAN FAJAR NIM : 091211043
POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
2012
ii
iii
RIWAYAT HIDUP PENULIS
PENULIS 1
Nama : Fredi Insan Nurfadli NIM : 091211040 Jurusan : Teknik Mesin Usia : 21 Tahun Tempat, Tanggal Lahir : Garut, 18 Juli 1991 Jenis Kelamin : Laki-Laki Status Perkawinan : Belum Menikah Agama : Islam Kewarganegaraan : Indonesia Alamat : Perum Citra Jaya
Sentosa Gordah, blok B.39, Ds Jaya Waras, Tarogong Kidul,Garut
Nomor Telpon : 087821270688 E-Mail : [email protected] Tahun Lulus : 2012 PENULIS 2
Nama : Hasmy Rahman Fajar
NIM : 091211043 Jurusan : Teknik Mesin
Usia : 21 Tahun Tempat, Tanggal Lahir : Garut, 2 Agustus 1991 Jenis Kelamin : Laki-Laki Status Perkawinan : Belum Menikah Agama : Islam Kewarganegaraan : Indonesia
Alamat : Jalan Cimanuk No. 611 Rt/Rw 01/05,Sukagalih, Tarogong kidul, Garut
Nomor Telpon : 085720334807 E-Mail :
[email protected] Tahun Lulus : 2012
iv
ABSTRAKSI
Polisi tidur adalah mekanisme yang dipasang pada jalan untuk mengurangi
laju kendaraan dengan tujuan keamanan. Pada penelitian ini dikembangkan
sebuah polisi tidur yang memiliki fungsi ganda,yaitu mengurangi laju kendaraan
dan sebagai pembangkit energi listrik dengan memanfaatkan energi kinetik dari
gerak kendaraan karena beban yang akan menekan piezoelecric dan menghasilkan
perubahan tegangan elektrik.
Pengujian pada tingkat kecepatan dan massa penumpang yang bervariasi,
besar tegangan dan arus elektrik yang dibangkitkan akan diukur. Variasi
kecepatan 5 km/jam, 10 km/jam, 15 km/jam dan 25km/jam, serta variasi massa
satu penumpang dan dua penumpang.
Besar tegangan elektrik yang dihasilkan setiap satu kali sepeda motor
melindas polisi tidur dengan satu penumpang sebesar 164,6 kg, dan dua
penumpang sebesar 212,1 kg. paling besar sebesar 13,47 V, dan arus setiap satu
kali sepeda motor melindas polisi tidur, paling besar yaitu 15,97 mA, serta
kecepatan sepeda motor yang optimum untuk menghasilkan energi bangkitan
yang paling besar yaitu pada saat kecepatan 15 km/jam.
Kata kunci: Polisi tidur, Piezoelectric, Kecepatan, Beban, Tegangan elektrik, Arus
elektrik, Daya.
v
ABSTRACT
Speed bumps were installed on mechanism for reducing the rate of road
vehicles with safety purposes. In this eksperimen a speed bump that has a double
function, is to reduce the vehicle speed and the generation of electrical energy
harvesting , with Utilization of the kinetic energy of motion of the vehicle from the
load vehicle will press piezoelecric and produces a Voltage change.
These speed bump are then tested at a rate of speed and varying the mass
of passengers, a large Vage and current generated will be measured. Variation
speed of 5 km / hour, 10 km / hour, 15 km / hour and 25km/hour, as well as a
passenger load variations and two passengers.
Much power is generated every a motorcycle ran over speed bump as well
as a passenger load variations (164.6 kg), and two passengers (212.1 kg).a
maximum of 13.47 Vs, and currents every single motorcycle ran over speed bump,
most of which is 15.97 mA, and the optimum speed of the motorcycle to produce
the energy harvesting most of which is when the speed of 15 km / hour.
Key words: Speed bump, Piezoelectric, Speed, Load, Voltage,Ampere, Power.
vi
KATA PENGANTAR
Segala puji syukur kehadirat Allah SWT, karena hanya berkat limpahan
rahmat dan hidayah-Nya, penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir dengan
judul “Rancang Bangun Speed Bump (Polisi Tidur) Penghasil Energi Listrik
Dengan Memanfaatkan Efek Piezoelectric”.
Penyusunan Tugas Akhir ini dapat terlaksana dengan baik atas bantuan
dan kerjasama dari beberapa pihak. Untuk itu pada kesempatan ini penulis
mengucapkan banyak terima kasih dan penghargaan yang setinggi-tingginya
kepada :
1. Bapak Ir. Ali Mahmudi,M.Eng sebagai Ketua Jurusan Teknik Mesin
Politeknik Negeri Bandung.
2. Bapak Rudi Y. Widyatmoko, M.Sc sebagai ketua Program Studi Ketua
Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Bandung.
3. Bapak Aris Suryadi, ST., MT sebagai pembimbing I dan Bapak Ponimin,
ST sebagai pembimbing II yang telah banyak membantu dan membimbing
dalam pembuatan Tugas Akhir ini.
4. Semua Dosen Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Bandung, yang
telah banyak memberi penulis banyak pengetahuan.
5. Kedua Ibu bapak dan keluarga besar yang banyak membantu baik dari segi
materil, maupun dorongan semangat.
6. Rekan HMM POLBAN, yang banyak memberikan dorongan dan
semangatnya. Mesin Mesin Mesin,..
7. Anak-anak kontrakan 09 yang banyak membantu dalam meyelesaikan
tugas akhir ini.
8. Semua pihak yang telah membantu dan tidak dapat disebutkan satu
persatu.
vii
Penulis menyadari bahwa penulisan Tugas Akhir ini memiliki banyak
kekurangan, untuk itu kritik dan saran yang membangun sangat diharapkan demi
perbaikan dan kesempurnaan Tugas Akhir ini. Semoga tulisan ini dapat
bermanfaat bagi kita semua. Amin.
Bandung, Juli 2012
Penulis
viii
DAFTAR ISI
Lembar Pengesahan
Abstraksi ......................................................................................................
Abstact ..........................................................................................................
Kata Pengantar ............................................................................................
i
ii
iii
Daftar Isi .......................................................................................................
Daftar Gambar .............................................................................................
v
vii
Daftar Tabel .................................................................................................
Daftar Simbol ...............................................................................................
viii
ix
Bab I Pendahuluan ...................................................................................... I-1
1.1 Latar Belakang ............................................................................
1.2 Perumusan Masalah ...................................................................
1.3 Tujuan..........................................................................................
1.4 Pokok Bahasan dan Batasan Masalah .........................................
1.4 Sistematika Penulisan ..................................................................
I-1
I-3
I-3
I-3
I-4
Bab II Landasan Teori ................................................................................ II-1
2.1 Energi ..........................................................................................
2.2 Energy Harvesting ......................................................................
2.3 Polisi Tidur .................................................................................
2.3.1 Peraturan DLLAJ Tentang Polisi Tidur ............................
2.4 Piezoelectric ................................................................................
2.4.1 Pengertian Piezoelectric ..................................................
2.4.2 Prinsip Kerja Piezoelectric ...............................................
2.4.3 Spesifikasi Piezoelectric ...................................................
2.4.4 Kelebihan Piezoelectric.....................................................
2.4.5 Kelebihan Piezoelectric.....................................................
2.5 Dasar Teori Listrik.......................................................................
2.5.1 Kelistrikan ..........................................................................
2.5.2 Batere atau Acumulator ....................................................
II-1
II-3
II-4
II-5
II-8
II-8
II-8
II-10
II-14
II-14
II-14
II-14
II-20
ix
2.5.3 Dioda ..................................................................................
2.5.4 LED ....................................................................................
II-20
II-23
Bab III Metodologi Penyelesaian Masalah ............................................... III-1
3.1 Metodologi Penyelesaian Masalah ...........................................
3.2 Metodologi Pengambilan Data .................................................
3.3 Perancangan ..............................................................................
3.4 Pembuatan Komponen ..............................................................
3.5 Perakitan Komponen ................................................................
3.6 Pengujian Alat ..........................................................................
3.7 Pembuatan Laporan ..................................................................
3.8 Masalah yang Dihadapi dan Penyelesaiannya ...........................
III-1
III-2
III-2
III-3
III-4
III-4
III-5
III-5
Bab IV Hasil dan Pembahasan ................................................................... IV-1
4.1 Perancangan Alat .......................................................................
4.2 Perhitungan ..............................................................................
4.3 Pembuatan Komponen dan Hasil Pembuatan ............................
4.4 Hasil Pengujian .........................................................................
IV-1
IV-6
IV-10
IV-12
Bab V Kesimpulan dan Saran ................................................................... V-1
5.1 Kesimpulan ................................................................................
5.2 Saran .........................................................................................
V-1
V-2
Daftar Pustaka
Lampiran-lampiran
x
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1 Analisa energi potensial dan kinetik pada polisi tidur ...................... Gambar 2.1 Bentuk energi .................................................................................... Gambar 2.2 Energi potensial pegas ...................................................................... Gambar 2.3 Contoh pembatas kecepatan ............................................................. Gambar 2.4 Piezoelectric ..................................................................................... Gambar 2.5 prinsip kerja piezoelektrik ................................................................ Gambar 2.6 Contoh pengukuran arus listrik ........................................................ Gambar 2.7 Polaritas Tegangan. ........................................................................ Gambar 2.8 Cara pengukuran tegangan ............................................................. Gambar 2.9 Rangkaian arus ............................................................................... Gambar 2.10 Dioda .............................................................................................. Gambar 2.11 Schottky diode schematic symbol .................................................. Gambar 2.12 LED ................................................................................................ Gambar 3.1 Diagram alir metodologi penyelesaian masalah ............................... Gambar 4.1 piezo trandusers plate ....................................................................... Gambar 4.2 piezo SM 111 .................................................................................... Gambar 4.3 Hasil Perancangan Speed Bump ....................................................... Gambar 4.4 Desain Dudukan piezoelectric........................................................... Gambar 4.5 Desain Plat penekan........................................................................... Gambar 4.6 Desain Rangka .................................................................................. Gambar 4.7 Jarak plat penekan ............................................................................ Gambar 4.8 Hasil Pembuatan Speed Bump........................................................... Gambar 4.9 Pizoelectric Holder ......................................................................... Gambar 4.10 Plat Penekan ................................................................................... Gambar 4.11 Rangka ............................................................................................ Gambar 4.12Grafik hasil pengukuran tegangan .................................................. Gambar 4.13Grafik hasil pengukuran tegangan .................................................. Gambar 4.14 Grafik hasil pengukuran daya rata-rata ..........................................
I-2 II-1 II-3 II-7 II-9 II-9 II-15 II-16 II-17 II-19 II-21 II-22 II-23 III-4 IV-2 IV-3 IV-4 IV-5 IV-5 IV-6 IV-8 IV-10 IV-11 IV-11 IV-12 IV-18 IV-19 IV-20
xi
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Spesifikasi Piezoelctric ...................................................................... Tabel 2.2 Voltase yang dibangkitkan ................................................................. Tabel 2.3 Properti Piezoelctric ........................................................................... Tabel 2.4 Properties of Some Piezolectric Materials ......................................... Tabel 3.1 Hasil Pengujian Piezoelectric ............................................................ Tabel 4.1Properti piezolectric ............................................................................ Tabel 4.2 Hasil perhitungan Tegangan yang dihasilkan .................................. Tabel 4.3 Pengukukuran dengan kecepatan 5 km/jam .......................................
dan satu penumpang Tabel 4.4 Pengukukuran dengan kecepatan 5 km/jam ......................................
dan dua penumpang ... Tabel 4.5 Pengukukuran dengan kecepatan 10 km/jam ....................................
dan satu penumpang . Tabel 4.6 Pengukukuran dengan kecepatan 10 km/jam .....................................
dan dua penumpang Tabel 4.7 Pengukukuran dengan kecepatan 15 km/jam .....................................
dan satu penumpang. Tabel 4.8 Pengukukuran dengan kecepatan 15 km/jam .....................................
dan dua penumpang. Tabel 4.9 Pengukukuran dengan kecepatan 20 km/jam .....................................
dan satu penumpang Tabel 4.10 Pengukukuran dengan kecepatan 20 km/jam ...................................
dan dua penumpang
II-10 II-11 II-12 II-13 III-4 IV-3 IV-9 IV-13 IV-13 IV-14 IV-14 IV-15 IV-15 IV-16 IV-16
xii
DAFTAR SIMBOL/SINGKATAN
SINGKATAN
av BaTiO3
average Barium titante
Ek Ep EMF Hz
Energi Kinetik Energi Potensial Electromotive Force Hertz
LAMBANG HURUF LATIN
D F f I K m P Q T t V v W d33 g33
°C
Diameter, meter (m) Gaya, newton (N) Frekuensi, Hertz (Hz) Arus dalam satuan Ampere (A) Coupling coefficient
Meter Daya elektrik (W) Muatan listrik dalam satuan Coulomb (C) Tebal, meter (m) Waktu dalam satuan sekon (s) atau (dt) Tagangan listrik, volt (V) Kecepatan,(km/jam) Energi/tenanga/kerja listrik, joule (J) Piezoelectric constant (lateral)
Piezoelectric constant (frontal)
Curie Temperature
LAMBANG HURUF YUNANI
∆𝑇 (delta) Deformasi atau defleksi total, perubahan suatu fungsi yang ditinjau
xiii
DAFTAR PUSTAKA
Culp.Jr, Archie W., Sitompul, Darwin. Konversi Energi. Erlangga. Jakarta. 1996.
Christianto, Paulus. Laporan Proyek Piezo Vibration Sensor. Fakultas Teknik. Jurusan Teknik Elektro Universitas Kristen Maranatha. Bandung. 2011.
Endarko dan Yudoyono, Gatut. Draft Modul Fisika. Departemen Pendidikan nasional Biro Perencanaan dan Kerja sama Luar Negeri. Jakarta. 2007.
Hamzah. Rancang Bangun Sistem Pembangkit Daya pada Mekanisme Speed
Bump Permanen Energi. Jurusan Teknik Mesin. ITS. Surabaya.2010.
Keputusan Menteri Perhubungan Nomor : KM.3 tahun 1994, tentang Alat Pengendali dan Pengaman Pemakai Jalan
Noven Krisdianto, Andy., Hendrowati, Wiwiek. Studi Karakteristik Energi Yang
Dihasilkan Vibration Energy Harvesting dengan Memanfaatkan Metode
Piezoelectric untuk Pembebanan Frontal dan Lateral . Fakultas Teknik Industri Jurusan Teknik Mesin. ITS. Surabaya.2011.
Primaswari, Dhebyta. Studi pengaruh Variasi Kecepatan dan Massa Kendaraan
Terhadap Respon Speed Bump Model Massa-Pegas-Peredam pada Sistem
Permanen Energi. Jurusan Teknik Mesin. ITS. Surabaya.2010.
Rebaldy Harto, Dito. Studi Eksperimental Energi Bangkitan Vibration Enegry
Recovery System (VERS) Generasi I dan Pengaruhnya Terhadap Performa
Suspensi Mobil Isuzu Panther, Jurusan Teknik Mesin. ITS. Surabaya.
Saputri, Winda. Penggunaan Piezoelektrik Sebagai Sumber Energi Led Street
Light Untuk Penerangan Jalan. Jurusan Teknik Elektro. Universitas Andalas. Padang. 2011.
Sumardjati, Prih. Teknik Pemanfaatan Tenaga Listrik. Jilid 2. Direktorat
Pendidikan Menengah Kejuruan. Departemen Pendidikan Nasional. 2008.
Sunarti, Titin. Usaha, Energi, dan Usaha. Direktorat Pendidikan Menengah Kejuruan. Departemen Pendidikan Nasional. 2004.
xiv
Teori Dasar Listrik. PT PLN (Persero) Penyaluran dan Pusat Pengatur Beban Jawa Bali.
Whitt, Michael D. The Instrumentation System and Automotation Society. ISA . 2004
Yanuar W, Bayu. Uji Karakteristik Energi Bangkitan Generator Elektrik Pada
Speed Bump Penghasil Energi Listrik dengan Sistem Pegas Torsional. Jurusan Teknik Mesin. ITS. Surabaya. 2010.
