POLITEKNIK NEGERI MEDAN

Transkripsi

1 RANCANG BANGUN SEPEDA LISTRIK DENGAN SISTEM PENGISIAN BATERAI HYBRID LAPORAN TUGAS AKHIR Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Menyelesaikan Pendidikan Program Diploma 3 oleh : JULIANTO SINAGA PANCA J HUTASOIT NIM NIM SATRIADY TIO SARI E P NIM NIM PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO JURUSAN TEKNIK ELEKTRO POLITEKNIK NEGERI MEDAN 2013

2 ABSTRAK Permasalahan global yang saat ini dihadapi oleh dunia yakni kelangkaan bahan bakar. Tidak mustahil bahwa suatu saat ketersediaan dari bahan bakar tersebut akan menipis seiring dengan perkembangan teknologi modern. Maka bahan bakar fosil akan tergantikan dengan sumber daya alam yang dapat diperbaharui seperti cahaya matahari, angin, air dan biomassa melalui penelitian-penelitian yang terus berkembang.salah satu solusi yang dilakukan adalah memproduksi kendaraan yang hemat energi. Sebagai contoh adalah sepeda listrik dengan sistem pengisian baterai hybrid, yang digunakan sebagai alternatif kendaraan tanpa bahan bakar minyak. Sepeda listrik dengan sistem pengisian baterai hybrid termasuk alat transportasi yang modern dan juga tidak menimbulkan polusi atau ramah lingkungan. Sepeda listrik dengan sistem pengisian baterai hybrid hanya memanfaatkan energi listrik sebagai sumber tenaga. Tenaga hybrid yang digunakan dalam sepeda listrik adalah tenaga surya atau solar cell dan suplai daya yang berasal dari PLN. Sepeda listrik yang dirancang menggunakan pengaturan kecepatan yang diatur dengan menggunakan penguat darlington sehingga pengendara dapat mengatur kecepatan sesuai dengan yang di inginkan. Penelitian ini bertujuan meningkatkan pengetahuan penulis dalam menganalisa suatu alat dan juga menambah wawasan pengetahuan dalam bidang praktek. Pembahasan ini juga akan bermanfaat bagi mahasiswa yang akan membahas hal yang sama terutama pihak pelaksana yang akan melaksanakannya dan masyarakat yang berminat untuk menerapkannya. Penulis memperoleh data dari studi perpustakaan, konsultasi kepada ahli yang mengetahuinya dan berbagai informasi mengenainya.dari hasil percobaan yang dilakukan diperoleh bahwa pengisian baterai membutuhkan waktu yang sangat lama dengan menggunakan solar cell dikarenakan pengisian baterai tergantung kepada cahaya matahari dan juga kapasitas panel surya yang tidak sebanding dengan kapasitas baterai sehingga pengisian baterai tidak sebanding dengan pemakaian. Kapasitas kemampuan sepeda adalah dengan beban maksimal 60 kg. Dengan jarak tempuh 20 km/jam. Kata kunci : Baterai, Solar cell, Motor listrik, Penguat Darlington iii

3 KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang telah melimpahkan segenap rahmat dan karunia-nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan Laporan Tugas Akhir ini dengan judul : RANCANG BANGUN SEPEDA LISTRIK DENGAN SISTEM PENGISIAN BATERAI HYBRID. Penulisan Laporan Tugas Akhir ini dilakukan untuk memenuhi salah satu syarat dalam menyelesaikan program pendidikan Diploma 3 serta untuk memperoleh gelar Ahli Madya pada program studi Teknik Listrik, Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Medan. Dalam penulisan Laporan Tugas Akhir ini, penulis banyak menemukan masalahmasalah yang sulit dipecahkan. Namun berkat bantuan dari semua pihak, laporan ini dapat diselesaikan dengan lancar. Pada kesempatan ini, penulis menyampaikan terima kasih kepada: 1. Bapak M. Syahruddin, S.T.,M.T, selaku Direktur Politeknik Negeri Medan. 2. Ibu Ir. Rina Anugerahwaty, M.T, selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Medan. 3. Bapak Suparmono, S.T.,M.T, selaku Kepala Program studi Teknik Listrik Politeknik Negeri Medan. 4. Bapak Ir. Rafian Nauli Hsb, M.T, selaku Dosen Pembimbing dalam penyusunan Laporan Tugas Akhir yang telah memberikan bimbingan dan pengarahan kepada penulis. 5. Bapak Ir. Ashuri Ari Widianto, M.T, selaku Dosen Wali kelas EL-6A. 6. Seluruh Staf Pengajar Jurusan Teknik Elektro Program Studi Teknik Listrik yang telah membimbing dan mendidik penulis dalam perkuliahan. 7. Teristimewa untuk orang tua penulis. 8. Seluruh sahabat-sahabat penulis di EL-6A, EL-6B, EL-6C, EL-6D, EL-6E. 9. Dan terakhir terima kasih juga untuk semua pihak yang telah membantu penulis menyelesaikan Laporan Tugas Akhir ini. iv

4 Penulis menyadari bahwa penyusunan Laporan Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun untuk menyempurnakan tugas akhir ini. Akhirnya penulis mengharapkan Laporan Tugas Akhir ini bermanfaat bagi semua pihak dikemudian hari. Medan, Agustus 2013 Penulis v

5 DAFTAR ISI LEMBAR PERSETUJUAN... i LEMBAR PENGESAHAN... ii ABSTRAK... iii KATA PENGANTAR... iv DAFTAR ISI... vi DAFTAR GAMBAR... viii DAFTAR TABEL... x BAB 1 PENDAHULUAN Latar Belakang Rumusan Masalah Batasan Masalah Tujuan dan Manfaat Penelitian Sistem Penulisan... 2 BAB 2 LANDASAN TEORI Sel Surya Prinsip Kerja Sel Surya Daya Sel Surya Efisiensi Konversi Energi Pemilihan Sel Surya Baterai Prinsip kerja baterai Jenis Baterai Sistem pengisian baterai Motor DC Cara Kerja Motor DC vi

6 2.3.2 Karakteristik Motor DC Charger Penguat Darlington BAB 3 PERANCANGAN DAN PEMBUATAN Deskripsi Kerja Menggunakan Tenaga Dayung Menggunakan Tenaga Listrik Diagram Blok Alat dan Bahan yang digunakan Perancangan Mekanis Perancangan Elektris BAB 4 PENGUJIAN DAN ANALISA Pengukuran Dan Analisa Sistem Mekanik Hasil Pengukuran Sistem Mekanik Analisa Hasil Pengukuran Mekanik Pengukuran Dan Analisa sistem Elektrik BAB 5 SIMPULAN DAN SARAN Simpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN vii

7 DAFTAR GAMBAR Gambar 2. 1 Ilustrasi solar cell... 4 Gambar 2. 2 Junction antara semikonduktor tipe-p dan tipe-n... 5 Gambar 2. 3 Ilustrasi cara kerja sel surya dengan prinsip p-n junction Gambar 2. 4 Aliran arus dalam bahan semi konduktor (A) Bahan tipe-n (B) Bahan tipe-p... 7 Gambar 2. 5 Formasi sebuah P-N junction... 9 Gambar 2. 6 Solar sel dihubungkan dengan beban Gambar 2. 7 Kurva tegangan-arus solar cell Gambar 2. 8 Kurva Daya sel surya Gambar 2. 9 Baterai Kering Gambar Gaya pada kawat di dalam medan magnetic Gambar Armature Motor DC Gambar Simulasi motor dc sederhana Gambar Konstruksi motor dc permanent Gambar Karakteristik motor dc Gambar Rangkaian Penguat Darlington Gambar 3. 1 Diagram block Gambar 3. 2 Monocrystalline solar panel yang digunakan. 34 Gambar 3. 3 Potensiometer Gambar 3. 4 Pemasangan Gear box dan pengkopelan ke gear sepeda 40 Gambar 3. 5 Pemasangan dudukan baterai pada sepeda. 41 Gambar 3. 6 Pemasangan dudukan solar cell.. 41 Gambar 3. 7 Pengkopelan Potensiometer dengan handel sepeda 42 Gambar 3. 8 Rangkaian Penguat Darlington 46 viii

8 Gambar 4. 1 Gambar Alat ukur yang digunakan Gambar 4. 2 Grafik kecepatan motor terhadap arus Gambar 4. 3 Grafik kecepatan motor terhadap daya Gambar 4. 4 Rangkaian transistor darlington ix

9 DAFTAR TABEL Tabel 3. 1 Alat dan Bahan Tabel 4. 1 Pengukuran pada motor Tabel 4. 2 Output solar cell x