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