PEMANFAATAN ENERGI KINETIK MENJADI ENERGI LISTRIK MENGGUNAKAN MULTI GENERATOR PADA ANAK TANGGA. Oleh Tiara Bunga Kirana NIM:

Transkripsi

1 PEMANFAATAN ENERGI KINETIK MENJADI ENERGI LISTRIK MENGGUNAKAN MULTI GENERATOR PADA ANAK TANGGA Oleh Tiara Bunga Kirana NIM: Skripsi Untuk melengkapi salah satu syarat memperoleh Gelar Sarjana Teknik Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer Universitas Kristen Satya Wacana Salatiga April 2014

2

3

4 PEMANFAATAN ENERGI KINETIK MENJADI ENERGI LISTRIK MENGGUNAKAN MULTI GENERATOR PADA ANAK TANGGA Oleh Tiara Bunga Kirana NIM : Skripsi ini telah diterima dan disahkan Untuk melengkapi salah satu syarat memperoleh Gelar Sarjana Teknik dalam Konsentrasi Teknik Elektronika Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer Universitas Kristen Satya Wacana Salatiga Disahkan oleh : Pembimbing I Pembimbing II Ir. Lukas B. Setyawan, M.Sc. Tanggal : Tanggal : Deddy Susilo, S.T., M. Eng.

5 INTISARI Alat yang dibuat adalah alat yang dapat menghasilkan energi listrik dengan memanfaatkan energi potensial terbuang saat memijak anak tangga. Empat buah anak tangga dengan dimensi masing-masing tinggi 18 cm, panjang 50 cm dan lebar 25 cm ini dimodifikasi sedemikian rupa dengan penambahan mekanik berupa pegas dan gearbox yang mampu menahan beban hingga 93 kg. Multi generator yang terdiri dari 2 buah generator digunakan sebagai pembangkit energi listrik yang menghasilkan 7, Wh setiap pijakan. Pada akumulator kering 12VDC 5Ah energi disimpan dan digunakan sebagai sumber energi lampu LED 12VDC 3W. Rangkaian mekanik dan elektrik berada di bawah anak tangga sehingga anak tangga ini dapat digunakan tanpa memerlukan tempat khusus. Alat ini dapat digunakan di berbagai tempat publik dimana anak tangga digunakan oleh banyak orang, seperti di pasar, pusat perbelanjaan, jembatan penyeberangan, dan rumah sakit sehingga hasil yang didapat akan langsung dirasakan oleh pengguna tangga karena digunakan sebagai sumber energi penerangan.

6 ABSTRACT Instrument created is a tool that can generate electricity by harnessing the energy potential from the energy wasted during stair tread. Four steps of stairs with their respective dimensions 18 cm high, 50 cm long and 25 cm wide are modified to the addition of such mechanical springs and gearboxes which are able to withstand loads up to 93 kg. Multi generator that consists of 2 pieces of generators used to generate electrical energy which produces 7, Wh each stepping. In dry accumulator 5Ah 12VDC energy stored and used as an energy source 12VDC 3W LED lights. Mechanical and electrical circuits are on the lower rungs of this ladder so that it can be used without requiring a special place. This tool can be used in various public places where the stairs are used by many people, such as in the markets, shopping malls, pedestrian bridges, and hospitals so that the results obtained will be directly felt by the ladder user which results as a source of energy for lighting.

7 KATA PENGANTAR Terpujilah nama Tuhan Allah Semesta Alam, Yesus Kristus Tuhan dan Raja kita. Atas kasih dan karunianya perancangan dan penulisan skripsi sebagai syarat untuk menyelesaikan studi di Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer Universitas Kristen Satya Wacana dapat selesai dengan penuh ucapan syukur. Rasa terimakasih yang tak terkira dan permintaan maaf penulis haturkan kepada semua yang telah mendampingi dan membantu pembuatan skripsi ini: 1. Tuhan Yesus Kristus atas semua hal yang tak terkira sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini. 2. Mama Papa yang dengan sabar dan tetap setia mendukung apapun yang terbaik untuk anaknya ini. 3. Bapak Ir. Lukas B. Setyawan, M.Sc. dan Bapak Deddy Susilo, S. T., M. Eng. selaku pembimbing I dan pembimbing II, terima kasih atas bimbingan, dan pengarahan selama mengerjakan skripsi ini juga selama kuliah. 4. Adikku yang manis Ranti dan juga tak lupa Mas Rendi, Jefry atas kebaikannya selama pembuatan mekanik dan Sesa atas kesetiaannya selalu menunggu kepulanganku ditengah malam. 5. Koh Yos yang tetap menemani dengan sabar dan telaten. 6. Teman-temanku yang tetap tulus sampai akhir Gideon, Martino, Johny, Vita, Herlambang. 7. Tak lupa tentu saja para tukang dan mekanik serta teman-teman lain yang sudah menolong penulis merealisasikan skripsi ini. Dengan penuh keikhlasan penulis menyadari masih ada banyak kekurangan pada tugas akhir ini, oleh karena itu segala masukkan dan kritik yang membangun akan sangat membantu penyempurnaan alat hingga semoga suatu saat nanti dapat digunakan secara nyata. Terimakasih dan Tuhan Yesus memberkati. Salatiga, April 2015 Penulis

8 DAFTAR ISI INTISARI... ABSTRACT... KATA PENGANTAR... DAFTAR ISI... DAFTAR GAMBAR... DAFTAR TABEL... DAFTAR ISTILAH... i ii iii iv vi vii viii BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Spesifikasi Alat Sistematika Penulisan... 2 BAB II LANDASAN SISTEM Energi Potensial Gerak Rotasi Benda Tegar Roda Gigi Penyearah Gelombang Penuh IC (Integrated Circuit) LM2577-Adj... 6 BAB III PERANCANGAN SISTEM Mekanik Pegas Gearbox Generator Konverter Konverter AC DC Konverter DC DC... 17

9 Konverter Penaik Tegangan Penyimpanan Energi Penerangan BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA Mekanik Generator Konverter Konverter AC DC Konverter DC DC Hasil Energi Penjumlahan Tegangan Penyimpanan Energi Hasil Akhir Alat Dan Pengujian BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran Pengembangan DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN A... 37

10 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1. Rotasi Benda Tegar... 4 Gambar 2.2. Rangkaian Penyearah Gelombang Penuh... 5 Gambar 2.3. Blok Diagram IC LM2577-Adj[5]... 6 Gambar 2.4. Susunan Pin IC LM2577-Adj[5]... 7 Gambar 2.5. Grafik Pemilihan Nilai Induktor Pada LM2577[5]... 8 Gambar 3.1. Blok Diagram Sistem Secara Keseluruhan Gambar 3.2. Realisasi Keseluruhan Alat Gambar 3.3. Pegas Pada Sudut Anak Tangga Gambar 3.4. Tuas Penggerak Flywheel Gambar 3.5. Realisasi Gearbox Gambar 3.6. Realisasi Generator Gambar 3.7. Realisasi Multi Generator Gambar 3.8. Rangkaian Penaik Tegangan.[5] Gambar 3.9. Akumulator Kering Gambar Lampu LED 3 Watt Gambar 4.1. Realisasi Pengujian Mekanik Gambar 4.2. Grafik Hasil Pengujian Tegangan Rata-Rata Generator I Gambar 4.3. Grafik Hasil Pengujian Arus Rata-Rata Generator I Gambar 4.4. Grafik Hasil Pengujian Tegangan Rata-Rata Generator II Gambar 4.5. Grafik Hasil Pengujian Arus Rata-Rata Generator II Gambar 4.6. Rangkaian Pengujian Konverter AC-DC Gambar 4.7. Grafik Hasil Pengujian Tegangan Rata-Rata Konverter AC-DC Gambar 4.8. Grafik Hasil Pengujian Arus Rata-Rata Konverter AC-DC Gambar 4.9. Grafik Daya Konverter AC-DC Gambar Rangkaian Pengujian Efisiensi Elektris Gambar Grafik Tegangan Pengosongan Akumulator Gambar Grafik Arus Pengosongan Akumulator... 32

11 DAFTAR TABEL Tabel 3.1. Hasil Pengujian Generator I dan II Tanpa Beban Tabel 4.1. Berat Badan Subjek Tabel 4.2. Hasil Pengujian Tegangan Generator I Tabel 4.3. Hasil Pengujian Arus Generator I Tabel 4.4. Hasil Pengujian Tegangan Generator II Tabel 4.5. Hasil Pengujian Arus Generator II Tabel 4.6. Perhitungan Daya Generator I Tabel 4.7. Perhitungan Daya Generator II Tabel 4.8. Hasil Pengujian Tegangan Konverter AC-DC Tabel 4.9. Hasil Pengujian Arus Konverter AC-DC Tabel Perhitungan Daya Konverter AC-DC Tabel Hasil Pengujian Efisiensi Elektris Tabel Hasil Pengisian Akumulator Tabel 4.13 Pengujian Akumulator... 31

12 DAFTAR ISTILAH AC A-DC DC GR IC NC NO Op-Amp RMS VPP VDC VAC Alternating Current Ampere Direct Current Direct Current Gear Ratio Integrated Circuit Normally Closed Normally Open Operational Amplifier Root Mean Square Volt Peak to Peak Volt Direct Current Volt Alternating Current