RANCANG BANGUN PROTOTIPE RANGKAIAN PENERIMA …eprints.ums.ac.id/51848/2/Naskah Publikasi.pdfi...

18
RANCANG BANGUN PROTOTIPE RANGKAIAN PENERIMA SISTEM DAYA TANPA KABEL Disususn sebagai salah satu syarat menyelesaikan Program Studi Strata 1 pada Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik oleh: FREDI BIMANTARA D 400 130 012 PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA 2017

Transcript of RANCANG BANGUN PROTOTIPE RANGKAIAN PENERIMA …eprints.ums.ac.id/51848/2/Naskah Publikasi.pdfi...

Page 1: RANCANG BANGUN PROTOTIPE RANGKAIAN PENERIMA …eprints.ums.ac.id/51848/2/Naskah Publikasi.pdfi halaman persetujuan rancang bangun prototipe rangkaian penerima sistem daya tanpa kabel

1

RANCANG BANGUN PROTOTIPE RANGKAIAN PENERIMA SISTEM

DAYA TANPA KABEL

Disususn sebagai salah satu syarat menyelesaikan Program Studi Strata 1 pada Jurusan

Teknik Elektro

Fakultas Teknik

oleh:

FREDI BIMANTARA

D 400 130 012

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

2017

Page 2: RANCANG BANGUN PROTOTIPE RANGKAIAN PENERIMA …eprints.ums.ac.id/51848/2/Naskah Publikasi.pdfi halaman persetujuan rancang bangun prototipe rangkaian penerima sistem daya tanpa kabel

i

HALAMAN PERSETUJUAN

RANCANG BANGUN PROTOTIPE RANGKAIAN PENERIMA SISTEM

DAYA TANPA KABEL

PUBLIKASI ILMIAH

Oleh:

FREDI BIMANTARA

D 400 130 012

Telah diperiksa dan disetujui untuk diuji oleh:

Dosen Pembimbing

Aris Budiman, ST.MT

NIK 885

Page 3: RANCANG BANGUN PROTOTIPE RANGKAIAN PENERIMA …eprints.ums.ac.id/51848/2/Naskah Publikasi.pdfi halaman persetujuan rancang bangun prototipe rangkaian penerima sistem daya tanpa kabel

ii

HALAMAN PENGESAHAN

RANCANG BANGUN PROTOTIPE RANGKAIAN PENERIMA

SISTEM DAYA TANPA KABEL

OLEH

FREDI BIMANTARA

D 400 130 012

Telah dipertahankan di depan Dewan Penguji

Fakultas Teknik, Jurusan Teknik Elektro

Universitas Muhammadiyah Surakarta

Pada hari………, .…….. 2017

dan dinyatakan telah memenuhi syarat

Dewan Penguji:

1. Aris Budiman, ST.MT (……..……..)

(Ketua Dewan Penguji)

2. Hasyim Asy’ari, ST.MT (……………)

(Anggota I Dewan Penguji)

3. Ir. Jatmiko, MT (…………….)

(Anggota II Dewan Penguji)

Dekan,

Ir. Sri Sunarjono, M.T, Ph.D.

NIK. 682

Page 4: RANCANG BANGUN PROTOTIPE RANGKAIAN PENERIMA …eprints.ums.ac.id/51848/2/Naskah Publikasi.pdfi halaman persetujuan rancang bangun prototipe rangkaian penerima sistem daya tanpa kabel

iii

PERNYATAAN

Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam tugas akhir ini tidak terdapat karya yang

pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu perguruan tinggi dan sepanjang

pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan

orang lain, kecuali secara tertulis diacu dalam naskah dan disebutkan dalam daftar pustaka.

Apabila kelak terbukti ada ketidakbenaran dalam pernyataan saya di atas, maka akan

saya pertanggungjawabkan sepenuhnya.

.

Surakarta, …………….. 2017

Penulis

FREDI BIMANTARA

D 400 130 012

Page 5: RANCANG BANGUN PROTOTIPE RANGKAIAN PENERIMA …eprints.ums.ac.id/51848/2/Naskah Publikasi.pdfi halaman persetujuan rancang bangun prototipe rangkaian penerima sistem daya tanpa kabel

1

RANCANG BANGUN PROTOTIPE RANGKAIAN PENERIMA SISTEM

DAYA TANPA KABEL

Abstrak

Perkembangan teknologi pada perangkat elektronik semakin cepat dan penggunaannya

semakin luas. perlu daya listrik dan kabel sebagai alat transfer dayanya. Penggunaan

teknologi tanpa kabel saat ini sudah mulai berkembang. Adanya teknologi ini pada

berbagai keperluan akan memudahkan para pengguna elektronik.

Tujuan penelitian ini adalah untuk membuat prototipe rangkaian penerima sistem

transfer daya listrik tanpa kabel. Metode yang digunakan pada penelitian ini antara lain

studi literatur, pengumpulan data, perancangan alat, pembuatan alat, selanjutnya

pengujian menggunakan suplai daya 16 volt DC/5 Ampere. Lilitan pemancar

menggunakan pipa tembaga dengan luas penampang 28,26 mm². Sedangkan pada

penerima led kecil menggunakan kabel tembaga 1,5mm² kemudian dibandingkan

dengan penerima led 1 watt menggunakan kabel tembaga 1,5 mm² dan penerima led 3

watt menggunakan kabel tembaga 2,5mm² pada jarak 1-21 cm.

Hasil dari pengujian ini memiliki efisiensi tertinggi 91,92% pada jarak 1 cm saat

dibebani lampu 3 watt, semakin jauh jarak akan semakin menurunkan efisiensi. Transfer

daya hanya bisa maksimal pada jarak 21 cm saat dibebani lampu led.

Kata kunci: Tanpa kabel, Jarak, luas penampang

Abstract

Technological developments in electronic devices is faster and more in widespread use

now. it needs electrical power and cable as a mean of power transfer. Uses of wireless

technologies are now in developing. So as to ease of use while wearing an electronic

device that can transfer electric power wirelessly can certainly ease when used.

The purpose of this research is to create a prototype of a wireless electric power transfer

receiver. The method used in this research include the study of literature, data

collection, design the device, device-making, further testing using 16 V DC / 5A power

supply. Transmitter coil uses a copper pipe with the cross-sectional area of 28,26 mm².

While at the receiver using copper cable 1,5 mm² small led then compared with 1 watt

led receiver using copper cable 1,5 mm² and 3 watt led receiver using copper cable 2,5

mm² at a distance of 1-21 cm.

The results of this test has the highest efficiency of 91.92% at a distance of 1 cm when

under a 3 watt led lamp, the greater the distance will further lower the efficiency.

Transfers can only be a maximum power at a distance of 21 cm when under the LED

lights.

Keywords: No cable, distance, cross-sectional area

Page 6: RANCANG BANGUN PROTOTIPE RANGKAIAN PENERIMA …eprints.ums.ac.id/51848/2/Naskah Publikasi.pdfi halaman persetujuan rancang bangun prototipe rangkaian penerima sistem daya tanpa kabel

2

1. PENDAHULUAN

Kemajuan perkembangan teknologi transfer daya wireless atau tanpa kabel dewasa ini semakin

banyak dan meningkat pesat. Hal ini dilandasi semakin meningkatnya teknologi pada perangkat

elektronik karena kebutuhan telekomunikasi dan kebutuhan sehari-hari. Dalam setiap perangkat

elektronik pasti memerlukan daya listrik sebagai perannya, seperti pada pengisian baterai,

pengunaan kabel disini berperan penting untuk transfer daya listrik (Marincic.,1982). Dikehidupan

sehari-hari terasa ketergantungan manusia terhadap perangkat elektronik dimana dalam perangkat

elektronik memiliki banyak kabel untuk dibutuhkan sebagai transfer daya pada setiap perangkat ada

juga digunakan untuk pengisian baterai selain itu dalam tahun inimasih banyak para peneliti

menemukan hal menarik (Zhou et al., 2014). Penggunaan transfer daya tanpa kabel pada perangkat

elektronik tentunya akan memudahkan manusia, karena lebih efisien dan paraktis. Kopling

magnetik dianggap alat yang sangat baik digunakan sebagai teknologi untuk ini karena prosesnya

tidak menggunakan kontak fisik tetapi memakai induksi pada magnet yang saling berinteraksi

sebagai pengirim dayanya (Boylestad., 1998).

Ilmuwan Nicola Tesla pada abad ke-19 meneliti dan mempelajari tentang pemancar dan

penerima pada daya listrik tanpa melalui kabel penghantar. Sistem induksi elektromagnetik

dikembangkan dan dipelajari pada kumparan Tesla sampai akhirnya menara bernama Wardenclyffe

dibangun oleh Nicola Tesla. Tujuan menara tersebut sebagai pembangkit dan pemancar daya listrik

serta pemancar informasi ke seluruh dunia. Karena berhentinya sumber dana maka akhirnya menara

ini dihancurkan sebelum beroperasi. Bahwa induksi elektromagnetikdigunakan pada pengiriman

daya listrik contohnya trafodapat mengirimkan daya listrik dari lilitan ke lilitan lain dengan

memerlukan inti besi tanpa menghubungkan kedua lilitan. Inti besi sebagai tempat untuk

berjalannya aliran induksi elektromagnetik kurang efisien karena jarak yang cukup dekat (Zhao et

al., 2013).

Penelitian disini, penulis membuat rangkaian penerima sistem daya tanpa kabel yang terdiri

rangkaian penerima dengan menggunakan resonansi magnet. Rangkaian pada pemancar memiliki

fungsi sebagai pengubah energi DC menjadi energi AC melalui frekuensi untuk mengirimkan

medan magnet dan kemudian menginduksi lilitan pada penerima (Chunbo Zhu., 2008). Pada

pengujian untuk memudahkan penulis menganalisa membuat frekuensi pada pemancar dan pada

penerima memakai kapasitor dibuat sama maka bisa mempengaruhi frekuensi daya pada

pemancarnya maupun yang penerimanya (Mahardika. 2014). Selain menganalisa pada besar lilitan

yang berbeda pada rangkaian penerima pada beban memakai lampu yang bervariasi dan

membandingkan setiap lilitan pada jarak yang berbeda sehingga jarak transfer daya listrik cukup

ideal disetiap pasang lilitan. Karena pada lilitan memiliki panjang, jumlah lilitan dan besar

Page 7: RANCANG BANGUN PROTOTIPE RANGKAIAN PENERIMA …eprints.ums.ac.id/51848/2/Naskah Publikasi.pdfi halaman persetujuan rancang bangun prototipe rangkaian penerima sistem daya tanpa kabel

3

penampang yang berbeda maka memiliki optimalisasi sendiri-sendiri (Sulistyo, Aan.2016). Dengan

pengujian ini maka setiap pasangan lilitan dapat diketahui berapa daya dihasilkan di jarak yang

ideal. Maka sangat disarankan beradaptasi sistem yang memiliki kemampuan baik pada variasi

beban dan memiliki stabilitas pada frekuensi yang baik (Chapman. 2002).

1.1 Rumusan Masalah

Bagaimana cara merancang sebuah alatdan membuat prototipe rangkaian penerima

sistem daya tanpa kabel dengan jarak ideal pada daya maksimal.

1.2 Tujuan Penelitian

Dapat membuat dan merancang alat yang dapat mengirim dengan baik daya listrik tanpa

kabel pada jarak cukup ideal.

1.3 Manfaat Penelitian

a. Dalam kehidupan setiap hari dapat mempermudah penggunaan perangkat pada

elektronik sebagai pengisi baterai pada handphone maupun bisa dipakai pada

lampu belajar.

b. Pengembangan teknologi tanpa kabel kedepannya lebih efisien dan praktis dalam

penggunaan semua perangkat elektronik.

1.4 Landasan Teori

Terdapat dua hal yang saling berhubungan antara listrik dan magnet, bisa dicontohkan

pada trafo terdiri dua lilitan yang tidak besentuhan yang dililitkan inti pada besi jika

dialiri listrik bolak-balik maka timbul magnet disekitar penghantar pada salah satu

lilitan tersebut dan akan menimbulkan GGL induksi apabila aliran arus listrik mengalir

dari ujung penghantar ke ujung satunya. Dapat ditentukan GGL induksi dari arah arus

listrikpada penghantar yang mengalir. Ketika GGL induksi melalui inti besi maka

kumparan satunya akan terinduksi. Pada setiap GGL induksi selalu membawa energi

medan listrik maka pada kumparan yang terinduksi elektromagnetik akan muncul energi

listrik, yang besarnya berbanding lurus dengan besar induksi magnet yang diterima.

Besarnya induksi magnet yang diterima pada kumparan tersebut selalu berbanding lurus

dengan banyaknya lilitan. Medan magnet pada manusia lebih aman dibanding dengan

medan listrik, sehingga proses transfer daya listrik cocok digunakan induksi magnet.

Apabila jarak antara lilitan tersebut dijauhkan maka efisensi pada trafo akan berkurang.

Untuk membangkitkan resonansi induksi magnet hal tersebut digunakan rangkaian

resonator untuk mengatasinya. Induksi magnet pada trafo digambar berikut dibawah ini.

Page 8: RANCANG BANGUN PROTOTIPE RANGKAIAN PENERIMA …eprints.ums.ac.id/51848/2/Naskah Publikasi.pdfi halaman persetujuan rancang bangun prototipe rangkaian penerima sistem daya tanpa kabel

4

Gambar 1. Gambar kontruksi trafo

Resonansi pada elektromagnetik terdiri berupa medan magnet dan medan listrik

saling berkaitan, pada jarak tertentu dalam proses pemancaran dan penerima daya listrik

menggunakan medan magnet dari pada menggunakan medan listrik supaya lebih aman.

Meskipun tidak ada media penghantar gelombang elektromagnetik akan memancar

merambat contoh berupa trafo memakai inti besi pada proses jalannya induksi GGL.

Prinsip resonansi terjadi apabila frekuensi pada sumber arus bolak-balik bernilai sama

saat frekuensi resonansi pada kumparan. Jika rangkaian menggunakan sumber arus

searah maka menggunakan rangkaian L dan C untuk digunakan membangkitkan

frekuensi resonansi. Maka pada frekuensi resonansi bisa dibangkitkan dari rangkaian L

dan C memakai cara sebagai berikut:

………………………………………………………(1)

Gambar berikut menunjukanhubungan antara medan listrik dan medan magnet pada

resonansi gelombang elektromagnetik untuk memperjelas pengertian diatas.

Gambar 2. Gambar hubungan medan listrik dan medan magnet

Rangkaian resonansi ini berupa rangkaian LC yang dapat menciptakan arus bolak-

balik dari sumber arus yang searah. Rangkaian LC terdapat dua komponen ialah

induktor dan kapasitor yang mempunyai sifat untuk menyimpan medan energi, sifat

induktor dapat menyimpan energi pada medan magnetnya dan sifat pada kapasitor dapat

Page 9: RANCANG BANGUN PROTOTIPE RANGKAIAN PENERIMA …eprints.ums.ac.id/51848/2/Naskah Publikasi.pdfi halaman persetujuan rancang bangun prototipe rangkaian penerima sistem daya tanpa kabel

5

menyimpan energi pada medan listrik. Besar sinyal yang dibangkitkan bisa dipengaruhi

pada nilai kapasitor dan induktor. Selain memakai alat ukur bisa menggunakan

persamaan berikut ini

L = N x ( I)………………………………………………………………….(2)

= N x ((BxA)/I)……………………………………………………………..(3)

= ( x N x I)/(l x I)…………………………………………………….......(4)

Maka: L = Induktansi (Henry)

= Besar magnetik fluks (Wb),

N = Jumlah lilitan

A = Luas area (mm²)

B = Kerapatan fluks

I = Arus (A)

l = Panjang koil (m)

= Permeabilitas (

Dari persamaan 4 diatas bisa disederhanakan menjadi persamaan 5 dibawah ini

L = ………………………………………..……………..………….(5)

2. METODE

2.1 Rancangan penelitian

Penelitian pada tugas akhir ini penulis menggunakan metode penulisan sebagai berikut:

a. Studi literatur

Referensi atas suatu kajian pada penulis yang terdiri dari karya-karya ilmiah maupun

berupa buku berkaitan dengan penulisan pada penelitian ini.

b. Pengumpulan data

Pengumpulan data dapat berupa mendesain pada rangkaian, alat yang sejenis yang

spesifikasi, dan lokasi penjual komponennya.

c. Perancangan alat

Perancangan alat dapat berupa desain pada alat, elektronika alat, dan flowchart kerja alat

d. Pembuatan alat

Pembuatan alat bisa meliputidesain pembuatan elektronika alat, pembuatan mekanika

alat pada pemancar dan penerima, dan menyusun semua komponen menjadi satu.

e. Pengujian dan Analisa data

Page 10: RANCANG BANGUN PROTOTIPE RANGKAIAN PENERIMA …eprints.ums.ac.id/51848/2/Naskah Publikasi.pdfi halaman persetujuan rancang bangun prototipe rangkaian penerima sistem daya tanpa kabel

6

Pengujian pada alat dilakukan bertahap dan berulang pada jarak yang berbeda, untuk

mempermudah menganalisa dalam pengujian, beban lampu dirubah yaitu dengan

memasang beberap lampu untuk dianalisa mana lampu yang bisa nyala dengan

kemampuan penerima yang masksimal dengan jarak paling jauh.

2.2 Peralatan Utama dan Pendukung

Peralatan yang digunakan untuk penelitian ini antara lain:

Tabel 1. Peralatan Utama dan Pendukung

Nama Spesifikasi Jumlah

Software diptrace Versi 2.4.0.2 1

Software proteus Versi 8 1

Power suplay DC 16 Volt/5 Ampere 1 buah

Pipa kapiler tembaga Luas penampang 28,26mm² 1 meter

Kabel tembaga Luas penampang 1,5mm² dan 2,5mm² 2 meter

Induktor 100 H, 3 Ampere 2 buah

Mosfet IRFZ44N 49 Ampere, 55 Volt 2 buah

Resistor 100 ohm 2 buah

Dioda 2 ampere 2 buah

Led 3 mm 1 buah

Lampu Led 1 watt dan led 3 watt 1 buah

Multimeter Digital 1 buah

Penggaris Mika 1 buah

2.3 Gambar skema rangkaian pemancar dan penerima

Dapat dilihat pada skema rangkaian penerima sistem daya tanpa kabel yang dibuat

menggunakan Software proteus versi 8 pada Gambar 3

Gambar 3. Rangkaian skema pemancar dan penerima

Page 11: RANCANG BANGUN PROTOTIPE RANGKAIAN PENERIMA …eprints.ums.ac.id/51848/2/Naskah Publikasi.pdfi halaman persetujuan rancang bangun prototipe rangkaian penerima sistem daya tanpa kabel

7

2.4 Flowchart pada penelitian

Gambar 4. Flowchart penelitian

3. HASIL DAN PEMBAHASAN

3.1 Perhitungan pada frekuensi resonansi dan induktansi

Pada rangkaian pemancar dan rangkaian penerima masing-masing untuk mengetahui berapa

induktansi lilitan yang digunakan, selanjutnya nilai induktansi dapat digunakan mengetahui

frekuensi resonansi pada pemancar dan rangkaian pada masing-masing penerima. Data

rangkaian pada lilitan penerima dan rangkaian pada penerima adalah sebagai berikut:

Tabel 2. Spesifikasi rangkaian

Jenis rangkaian l (mm) N ( Jumlah lilitan) C

(Farad) A (mm²)

Pemancar 1000 2 1x 28,26

Penerima led kecil 2100 16 1x 1,5

Penerima led 1 watt 1800 12 1x 1,5

Penerima led 3 watt 1300 10 1x 2,5

Mulai

Mengumpulkan data

Perancangan pada alat

Pembuatan rangkaian elektronik pada alat

Perbaikan alat

Rangkaian bisa

berjalan baik ?

Ya

Tidak

Membuat dan menyajikan laporan

Analisa hasil pengujian

Pengujian sistem

Selesai

Page 12: RANCANG BANGUN PROTOTIPE RANGKAIAN PENERIMA …eprints.ums.ac.id/51848/2/Naskah Publikasi.pdfi halaman persetujuan rancang bangun prototipe rangkaian penerima sistem daya tanpa kabel

8

1. Untuk hasil perhitungan induktansi dan frekuensi resonansi pada rangkaian pemancar

Perhitungan induktansi dicari memakai persamaan 5

Dimana nilai:

L = 4 x 3,14 x .

Sehingga:

L = 0,14

Perhitungan frekuensi resonansi dicari memakai persamaan 1

Dimana nilai:

Sehingga:

fr = 13x Hz = 13Mhz

2. Untuk hasil perhitungan induktansi dan frekuensi resonansi pada rangkaian penerima

Led

Perhitungan induktansi dicari memakai persamaan 5

Dimana nilai:

L = 4 x 3,14 x .

Sehingga:

L = 0,22

Perhitungan frekuensi resonansi dicari memakai persamaan 1

Dimana nilai:

fr =

Sehingga:

fr = 11x = 11Mhz

3. Untuk hasil perhitungan induktansi dan frekuensi resonansi pada rangkaian penerima 1

watt

Perhitungan induktansi dicari memakai persamaan 5

Dimana nilai:

L = 4 x 3,14 x .

Sehingga:

L = 0,15

Perhitungan frekuensi resonansi dicari memakai persamaan 1

Page 13: RANCANG BANGUN PROTOTIPE RANGKAIAN PENERIMA …eprints.ums.ac.id/51848/2/Naskah Publikasi.pdfi halaman persetujuan rancang bangun prototipe rangkaian penerima sistem daya tanpa kabel

9

Dimana nilai:

fr =

Sehingga:

fr = 13x =13Mhz

4. Untuk hasil perhitungan induktansi dan frekuensi resonansi pada rangkaian penerima 3

watt

Perhitungan induktansi dicari memakai persamaan 5

Dimana nilai:

L = 4 x 3,14 x .

Sehingga:

L = 0,24

Perhitungan frekuensi resonansi dicari memakai persamaan 1

Dimana nilai:

fr =

Sehingga:

fr = 10x = 10Mhz

3.2 Pengujian terhadap lilitan penerima led kecil dengan luas penampang 1,5 mm²

Dilakukan pengujian terhadap lilitan pemancar yang memiliki nilai frekuensi resonansi

13Mhz dengan lilitan penerima ledyang memiliki nilai frekuensi 11Mhz. Nilai hasil

pengujian tegangan dan arus ditentukan oleh tabel 3. Persamaan P = V x I untuk

menentukan nilai daya, sedangkan persamaan Eff = untuk nilai

efisiensi.

Gambar 5. Pengujian terhadap penerima Led kecil

Page 14: RANCANG BANGUN PROTOTIPE RANGKAIAN PENERIMA …eprints.ums.ac.id/51848/2/Naskah Publikasi.pdfi halaman persetujuan rancang bangun prototipe rangkaian penerima sistem daya tanpa kabel

10

Tabel 3. Hasil pengujian terhadap penerima Led kecil

Jarak

(cm)

Pemancar Penerima Efisiensi

(%) Tegangan

(V)

Arus

(A)

Daya

(Watt)

Tegangan

(V)

Arus

(A)

Daya

(Watt)

1 16,4 0,34 5,57 23,2 0.14 3,24 58,16

3 16,4 0,34 5,57 20,6 0,13 2,67 47,93

6 16,4 0,34 5,57 17,4 0,10 1,74 31,23

9 16,4 0,34 5,57 14,8 0,08 1,18 21,18

12 16,4 0,34 5,57 12,2 0,06 0,73 13,10

15 16,4 0,34 5,57 9,5 0,04 0,38 6,82

18 16,4 0,34 5,57 7,8 0,03 0,23 4,12

21 16,4 0,34 5,57 5,1 0.01 0,05 0,89

24 16,4 0,34 5,57 2,2 0 0 0

3.3 Pengujian terhadap lilitan penerima led 1 watt dengan luas penampang 1,5 mm²

Dilakukan pengujian terhadap lilitan pemancar yang memiliki nilai frekuensi resonansi

13Mhz dengan lilitan penerima led 1 watt memiliki nilai frekuensi 13Mhz. Nilai hasil

pengujian tegangan dan arus ditentukan oleh tabel 4. Persamaan P = V x I untuk

menentukan nilai daya, sedangkan persamaan Eff = untuk nilai

efisiensi.

Gambar 6. Pengujian terhadap penerima led 1 watt

Tabel 4. Hasil pengujian terhadap penerima led 1 watt

Jarak

(cm)

Pemancar Penerima Efisiensi

(%) Tegangan

(V)

Arus

(A)

Daya

(Watt)

Tegangan

(V)

Arus

(A)

Daya

(Watt)

1 16,4 0,34 5,57 32,4 0,13 4,21 75,58

3 16,4 0,34 5,57 29,7 0,11 3,26 58,52

6 16,4 0,34 5,57 25,9 0,08 2,07 37,16

9 16,4 0,34 5,57 22.3 0,05 1,11 19,92

12 16,4 0,34 5,57 18,8 0,03 0,56 10,05

15 16,4 0,34 5,57 10.3 0,01 0,10 1,79

18 16,4 0,34 5,57 6,2 0 0 0

Page 15: RANCANG BANGUN PROTOTIPE RANGKAIAN PENERIMA …eprints.ums.ac.id/51848/2/Naskah Publikasi.pdfi halaman persetujuan rancang bangun prototipe rangkaian penerima sistem daya tanpa kabel

11

3.4 Pengujian terhadap lilitan penerima led 3 watt dengan luas penampang 2,5 mm²

Dilakukan pengujian terhadap lilitan pemancar yang memiliki nilai frekuensi resonansi

13Mhz dengan lilitan penerima led 3 watt memiliki nilai frekuensi 10Mhz. Nilai hasil

pengujian tegangan dan arus ditentukan oleh tabel 5. Persamaan P = V x I untuk

menentukan nilai daya, sedangkan persamaan Eff = untuk nilai

efisiensi.

Gambar 7. Pengujian terhadap penerima led 3 watt

Tabel 5. Hasil pengujian tehadap penerima led 3 watt

Jarak

(cm)

Pemancar Penerima Efisiensi

(%) Tegangan

(V)

Arus

(A)

Daya

(Watt)

Tegangan

(V)

Arus

(A)

Daya

(Watt)

1 16,4 0,34 5,57 36,6 0,14 5,12 91,92

3 16,4 0,34 5,57 30,9 0,13 4,01 71,99

6 16,4 0,34 5,57 18,2 0,08 1,45 26,03

9 16,4 0,34 5,57 9,8 0,03 0,29 5,20

12 16,4 0,34 5,57 4.1 0 0 0

3.5 Hasil perbandingan pengujian

Setelah pengujian selesai dengan mengganti lampu pada rangkaian penerima yang memiliki

frekuensi resonansi dan nilai induktansi yang sama dan lampu beban yang berbeda dengan

jarak berbeda, maka menghasilkan daya dan efisiensi perbandingan didapat dari masing-

masing penerima adalah sebagai berikut:

Page 16: RANCANG BANGUN PROTOTIPE RANGKAIAN PENERIMA …eprints.ums.ac.id/51848/2/Naskah Publikasi.pdfi halaman persetujuan rancang bangun prototipe rangkaian penerima sistem daya tanpa kabel

12

Tabel. 6 Hasil pada seluruh hasil pengujian

Jarak

(cm)

Daya

Pemancar

(W)

Penerima

Led

Penerima

1 watt

Penerima

3 watt

P(W) Eff(%) P(W) Eff(%) P(W) Eff(%)

1

5,57

3,24 58,16 4,21 75,58 5,12 91,92

3 2,67 47,93 3,26 58,52 4,01 71,99

6 1,74 31,23 2,07 37,16 1,45 26,03

9 1,18 21,18 1,11 19,92 0,29 5,20

12 0,73 13,10 0,56 10,05 0 0

15 0,38 6,82 0,10 1,79 0 0

18 0,23 4,12 0 0 0 0

21 0,05 0,89 0 0 0 0

Gambar 8. Grafik hubungan antara jarak dengan daya

Gambar 8 menunjukan grafik bahwa semakin dekat jarak rangkaian penerima

dengan pemancar, daya yang diterima akan semakin besar. Sebaliknya, semakin jauh

jaraknya daya yang diterima akan semakin kecil, dan tidak mampu lagi pada jarak tertentu.

Detail data pengujian terlihat pada tabel 6, dengan pembebanan lampu led kecil, led 1 watt

dan led 3 watt.

Page 17: RANCANG BANGUN PROTOTIPE RANGKAIAN PENERIMA …eprints.ums.ac.id/51848/2/Naskah Publikasi.pdfi halaman persetujuan rancang bangun prototipe rangkaian penerima sistem daya tanpa kabel

13

Gambar 9. Grafik hubungan antara jarak dengan efisiensi

Gambar 9 menunjukan grafik bahwa semakin dekat jarak rangkaian penerima

dengan pemancar, efisiensi yang diterima akan semakin besar. Sebaliknya, semakin jauh

jaraknya efisiensi yang diterima akan semakin kecil, dan tidak mampu lagi pada jarak

tertentu. Detail data pengujian terlihat pada tabel 6, dengan pembebanan lampu led kecil, led

1 watt dan led 3 watt.

4. PENUTUP

Hasil akhir pengujian dari prototipe rangkaian penerima sistem daya tanpa kabel dengan

mengganti lampu pada penerimanya dapat diambil kesimpulannya yaitu:

1. Hasil seluruh pengujian lilitan pada penerima paling baik saat menerima daya listrik

yaitu pada lilitan penerima led kecil dengan maksimal daya 3,24 watt dengan efisiensi

sebesar 0,89% pada jarak maksimal 21 cm.

2. Dalam pengujian ini jarak terjauh yaitu 21cm dengan tegangan pemancar 16,4 volt pada

lilitan penerima led kecil masih mampu menerima tegangan sebesar 2,2 volt pada jarak

21cm.

3. Pada pengujian terhadap lilitan penerima led 3 watt hanya mampu menghidupkan lampu

meskipun tidak bisa nyala terang pada jarak maksimal 9 cm, meskipun memiliki

efisiensi dan daya besar tidak menjamin bisa mampu menyalakan lampu led 3 watt pada

jarak yang lebih jauh.

Page 18: RANCANG BANGUN PROTOTIPE RANGKAIAN PENERIMA …eprints.ums.ac.id/51848/2/Naskah Publikasi.pdfi halaman persetujuan rancang bangun prototipe rangkaian penerima sistem daya tanpa kabel

14

PERSANTUNAN

Penulis banyak mengucapkan banyak terimakasih kepada pihak-pihak yang senantiasa

mengeluangkan waktunya untuk memberikan bantuan dalam menyelesaikan tugas akhir sebagai

berikut:

a. Bapak dan Ibu yang tercinta selalu mendukung dan memberikan nasehat serta doa dalam

pembuatan Tugas Akhir

b. Bapak Umar S.T., M.T. selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah

Surakarta.

c. Bapak Aris Budiman, S.T, M.T. selaku dosen pembimbing yang telah memberikan arahan

dan perbaikan pada pembuatan Tugas Akhir.

d. Bapak dan Ibu Dosen Jurusan Teknik Elektro yang telah banyak mengajarkan ilmunya

selama kuliah di Universitas Muhammadiyah Surakarta.

e. Teman-teman Teknik Elektro UMS angkatan 2013 yaitu Agus, Dimas copong, Rizqi F,

Wahyu wapres, Dendy, dan teman-teman yang tidak dapat penulis sebut satu per satu yang

telah memberikan semangat dan motivasinya.

f. Buat Tsaniya Ubaida tersayang terima kasih telah memberikan semangat dan dukungannya.

g. Mas Aan budi yang telah memberikan solusi dan inspirasi dalam mengerjakan Tugas Akhir.

DAFTAR PUSTAKA

Boylestad, R., Nashelsky, L., 1998, Electronic Device And Circuit Theory, Prentice Hall, Upper

Saddle River, New Jersey

Chapman, Stephen J.,”Electric Machinery and Power System Fundamentals”,McGraw-Hill, New

York, 2002.

Chunbo Zhu, Kai Liu, Chunlai Yu, Rui Ma, Hexiao Cheng. “Simulation and Experimental Analysis

on Wireless Energy Tranfer Based on Magnetic Resonances”. IEEE Vehicle Power and

Propulsion Conference (VPPP., September 3-5, 2008, Harbin, China.)

Mahardika, N.T., 2014. Analisis Perangkat Transmisi Untuk Wireless Energy Transfer, Journal of

Control and Network Systems (JCONES), Vol. 3, No. 1 (2014) pp. 112-119.

Marincic, A.S. “Nikola Tesla And The Wireless Transfer Of Energy”. IEEE Transactionson Power

and Systems, Vol. PAS-10., No. 10 October 1982.

Sulistyo, Aan Budi (2016). Rancang Bangun Dan Analisa Rangkaian Prototype Transfer Daya

Listrik Tanpa Kabel. Skripsi thesis, Universitas Muhammadiyah Surakarta.

Zhao, l., & Liu, Y. (2013). Simulation of Magnetic Resonance for Wireless Power Transfer, 5(5),

1578-1582.