Paper Kapsel 1

5/17/2018 Paper Kapsel 1 - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/paper-kapsel-1 1/8

DESAIN SEPATU PIEZOELEKTRIK SEBAGAI

SUMBER ENERGI ALTERNATIF YANG PRAKTIS

DAN MEMANFAAT LIMBAH PEMETIK API

GASOLINE

OLEH : DEDE NURJAENI 140310080070

FISIKA UNIVERSITAS PADJADJARAN

ABSTRAK

Piezoelektrik merupakan sebuah bahan yang apabila ada sebuah gaya yang

diterapkan pada suatu segment bahan menimbulkan muatan listrik pada permukaan

segmen tersebut. Sumber fenomena ini adalah adanya distribusi muatan listrik pada sel

sel kristal. Nilai koefisien muatan piezoelektrik berada pada rentang 1 – 100 pico

coloumb/Newton. Dengan keunggulan yang dimiliki piezoelektrik tersebut. Bisa

dimanfaatkan untuk sumber energi listrik.

Bahan tersebut akan diterapkan pada sepatu sebagai sumber energi listrik yang

praktis.

PENDAHULUAN

Berkembangnya teknologi – teknologi saat ini menjadikan segala sesuatu lebih

mudah seperti telepon selular, netbook, tablet pc, dll. Namun kadang menjadi

permasalahan ketika alat yang praktis tersebut memerlukan energi untuk pengisian

baterai. Tentunya harus diperlukan pula energi listrik yang praktis.

BATASAN MASALAH

Listik yang dihasilkan piezoelektrik dianggap kontinyu walaupun nilai tegangan

yang dihasilkan nantinya tidak konstan. Hal ini bisa diatasi dengan rangkaian penstabil

seperti rangkaian filter pada elektronika.

TINJAUAN PUSTAKA



Piezoelektrik adalah muatan yang menumpuk dalam materi padat tertentu

(terutamakristal, keramik tertentu, dan bahan biologis seperti tulang, DNA dan berbagai

protein) dalam menanggapi regangan mekanik diterapkan. Kata yang piezoelektrik

berarti

Listrik yang dihasilkan dari tekanan. Hal ini berasal dari piezo Yunani atau

piezein, yang berarti memeras atau tekan, dan listrik atau elektron , yang merupakan

singkatan dariambar -. Sumber kuno dari muatan listrik piezoelektrik merupakan akibat

langsungdari efek piezoelektrik

Efek piezoelektrik dipahami sebagai interaksi elektromekanis linier antara

mekanik dan listrik di material kristalin tanpa simetri inversi. Efek piezoelektrik

adalah proses reversibel dalam bahan menunjukkan efek piezoelektrik langsung

(generasiinternal dari muatan listrik dihasilkan dari kekuatan mekanik diterapkan) juga

menunjukkan efek piezoelektrik terbalik (generasi internal suatu kekuatan mekanik yang

dihasilkan dari medan listrik diterapkan). Sebagai contoh, kristal timbal zirkonat

titanatakan menghasilkan piezoelektrisitas terukur ketika struktur statis mereka cacat

olehsekitar 0,1% dari dimensi asli. Sebaliknya, kristal timbal zirkonat titanat akan

mengubahsekitar 0,1% dari dimensi statis mereka ketika medan listrik eksternal

diterapkan padamateri.

Sifat efek piezoelektrik berkaitan erat dengan terjadinya momen dipol listrik

dalam padatan. Yang terakhir ini juga dapat dirangsang untuk ion di situs kisi kristal

denganlingkungannya biaya asimetris (seperti dalam BaTiO3 dan PZTs) atau langsung

dapatdilakukan oleh kelompok-kelompok molekul (seperti dalam gula tebu). Kepadatan

dipolatau polarisasi (dimensi [Cm/m3]) dengan mudah dapat dihitung untuk kristal

dengan menjumlahkan momen dipol per volume sel satuan kristal [5] Karena setiap

dipol.Vektor, kepadatan P dipol juga merupakan vektor atau kuantitas diarahkan. Dipol

dekatsatu sama lain cenderung berpihak di daerah yang disebut Weiss domain.

Domain biasanya acak berorientasi, tetapi dapat disejajarkan selama poling (tidak sama



dengan poling magnet), suatu proses dimana suatu medan listrik yang kuat diterapkan di

seluruhmaterial, biasanya pada suhu yang tinggi.Penting untuk menentukan efek

piezoelektrik adalah perubahan polarisasi P ketikamenerapkan stres mekanik. Hal ini

baik mungkin disebabkan oleh konfigurasi-ulang daridipol-membujuk sekitarnya atau

dengan re-orientasi momen dipol molekul di bawah pengaruh tegangan eksternal.

Piezoelektrisitas mungkin kemudian termanifestasi dalam

Sebuah variasi kekuatan polarisasi, arah atau keduanya, dengan rincian

tergantung pada 1.orientasi P dalam kristal, 2. kristal simetri dan 3. menerapkan stres

mekanik. Perubahan Pmuncul sebagai variasi kepadatan muatan pada permukaan kristal

wajah, yaitu sebagai variasi dari medan listrik memperpanjang antara wajah, karena unit

kerapatan muatan permukaan dan polarisasi adalah], sama C/m2 = [Cm / m3]. Namun,

piezoelektrik tidak disebabkan oleh perubahan densitas muatan di permukaan, tetapi

dengan kepadatan dipol

Dalam bulk. Misalnya, 1 cm3 kubus kuarsa dengan 2 kN (500 lbf) gaya

diterapkandengan benar dapat menghasilkan tegangan 12500 V. [6]Bahan piezoelektrik

juga menunjukkan efek sebaliknya, disebut efek piezoelektrik berbicara, dimana aplikasi

dari suatu medan listrik menciptakan deformasi mekanik dalam kristal.

JENIS – JENIS PIEZOELEKTRIK

1. NaturalandSyntheticCrystals

• Quartz,RochelleSalt(Natural)

• LithiumSulfate,AmmoniumDihydrogenPhosphate(Synthetic)

2. Piezoceramicelements

• LeadZirconateTitanate(PZT)

• BariumTitanate,CadmiumSulfide

3. PiezoelectricPolymer

• PolyvinylideneFluoride(PVDF)



bahan piezo yang digunakan dari pemetik api gasoline

DIRECT EFFECT

* Compression

Effect:

Menurunkan volume dan mempunyai

tegangan dengan polaritas yang sama

dengan material

* Tension

Effect:

Meningkatkan volume dan mempunyai

tegangan dengan polaritas yang

berkebalikan dengan material



Inverse Piezoelectric Effect

Jika material piezoelectric diekspos ke sebuah electric field, hasilnya material

tersebut akan memanjang atau memendek berbanding lurus dengan tegangannya

* Jika tegangan yang digunakan

mempunyai polaritas yang sama,

maka material tersebut akan

memanjang

* Jika tegangan mempunyai

polaritas yang berkebalikan,

maka material akan berkontraksi

STRUKTUR PIEZOELEKTRIK

Keramik piezoelektrik tradisional

disebut dengan perovskite crystal, setiap

kristal mengandung sebuah ion yang

kecil dan tetravalen, biasanya adalah

titanium atau zirconium, dan yang

lebih besar, biasanya adalah timbal atau

barium, dan ion oksigen (divalent

metal ions)



Polarization of Piezoelectric

* Di atas temperatur kritis, Curie Point, kristal

perovskite mempunyai stuktur kubus sederhana

piezoelectric.

* Pada temperatur di bawah Curie point, ketika stress

mempunyai momen dipol, menghasilkan tegangan.



METODE PENELITIAN

Desain sepatu yang akan disimpan bahan piezoelektrik

Sensor ini memiliki cara kerja yang sebanding dengan inputnya atau sebanding

dengan seberapa besar sensor ini terdeformasi, cara kerja sensor ini dapat di lihat pada

gambar dibawah ini

Semakin besar tekanan atau deformasi yang diterima sensor tersebut, dapat

menghasilkan output tegangan yang berubah-ubah, namun sayangnya output sensor ini

sangat kecil sehingga sulit untuk dibaca apabila ingin kita jadikan input ke suatu sistem

tertentu.

Piezo Vibration bekerja seperti kapasitor yang mampu menyimpan daya .Berikut

adalah rumus besar nilai kapasitansinya :



Besar kapasitansi bergantung pada permisitivitas bahan , Luas piezo dan ketebalan piezo .

Berikut adalah rangkaian ekivalen dari Piezo Vibration Sensor :

KESIMPULAN

Piezoelectric Vibration sensor ini menghasilkan keluaran berupa tegangan yang

dihasilkan dari input berupa getaran. Getaran akan menggerakan film sensor ini, semakin

besar getaran semakin besar output yang dihasilkan.Pada saat diberi input Speaker dengan frekuensi tinggi tidak memberi perubahan

output yang berarti pada sensor sedangan dengan amplituda tingggi sensor terdeformasi

dan terjadi tegangan dan regangan yang terjadi pada sensor .Dengan demikian dapat

diambil kesimpulan bahwa sensor bekerja memberikan tegangan output apabila terjadi

tegangan dan regangan pada sensor dan frekuensi getaran tidak berpengaruh pada

tegangan output.

DAFTAR PUSTAKA

Taufiq Arif Setyanto, et al. (2005), Piezoelectric pad sensor for dynamic load measurement,

Bulletin of the graduate school of engineering, Hiroshima University, Vol. 54, No. 1.

Gautschi, G., (2002), Piezoelectric sensoric, Springer, Germany.

Paper Kapsel 1

Documents

Transcript of Paper Kapsel 1