Studi Eksperimental Pemanen Energi Biomekanik Pada Posisi Duduk

Transkripsi

1 Studi Eksperimental Pemanen Energi Biomekanik Pada Posisi Duduk Dosen Pembimbing: Ir. J. Lubi Oleh: Nurlaili Izzaty Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2011

2 Latar Belakang PERKEMBANGAN TEKNOLOGI AKTIFITAS KERJA MENINGKAT KEBUTUHAN LISTRIK MENINGKAT SUMBER DAYA ENERGI TERBATAS WAKTU OLAHRAGA BERKURANG PENGHASIL LISTRIK SUMBER GERAKAN MANUSIA

3 Perumusan Masalah PENGARUH ENERGI BANGKITAN

4 Batasan Masalah Manusia dengan anggota tubuh lengkap dan normal. Gerak tekan telapak kaki manusia normal secara umum. Besarnya gaya tekan kaki manusia dianggap sama. Energy Harvesting Device diletakkan pada telapak kaki sebelah kanan dan kiri. Getaran yang timbul, kerugian akibat gaya gesek dan elektrik selama alat bekerja tidak diperhitungkan atau diabaikan. Mekanisme penyimpanan energi listrik pada storage (baterai) tidak diperhitungkan. Alat ini dirancang untuk memenuhi kebutuhan energi listrik pada portable device atau mobile electronic device maupun peralatan lainnya yang membutuhkan energi listrik yang relatif kecil.

5 Tujuan Mengetahui pengaruh variasi frekuensi eksitasi terhadap energi bangkitan pada Energy Harvesting Device dengan prinsip injakan kaki. Mengetahui besarnya energi bangkitan pada Energy Harvesting Device ini dengan variasi posisi kaki, dan posisi tubuh manusia.

6 Manfaat Memberikan salah satu solusi dalam upaya menyediakan kebutuhan akan energi listrik. Dapat digunakan sebagai sumber energi alternatif dalam kehidupan sehari hari. Dapat dikembangkan menjadi alat pemanen energi yang memiliki kapasitas besar.

7 Tinjauan Pustaka Energy Harvesting sebuah proses dimana energi diambil dari sumber eksternal (seperti tenaga matahari, energi panas, energi dari angin, maupun energi kinetik), diubah, dan disimpan (sumber : -Sumber energi tersedia - Tidak merusak lingkungan (Sumber :

8 Bagian Kaki Manusia No Titik Peletakan Tekanan Puncak (kpa) Tekanan Rata-rata (kpa) 1 Heel 750,1 453,1 2 Midfoot 400,2 65,9 3 1 MTH 585,8 308,2 4 2 MTH 645,1 405,8 5 3 MTH 638,3 394,1 6 4 MTH 392,6 203,6 7 5 MTH 231,6 118,4 8 Hallux 508,8 146, toes 443,4 105,3 (Bagus Arif R.2009)

9 Dynamic forces induced by humans walking change simultaneously in time and space, being random in nature and varying considerably not only between different people but also for a single individual who cannot repeat two identical steps. Novacheck, Tom F., 1998 Decrease in surface stiffness resulted in decrease an a runner s metabolic rate and decrease in vertical GRF. (McMahon and Greene. 1979)

10 Increasing subject weight and step frequency led to a higher peak amplitudes of the force. (Galbraith and Barton. 1990) GRF: -Subject Body mass - Mechanical Properties of surface - Foot ground contact area and foot landing -Texture and stiffness of footwear (V.Racic. 2009)

11 Teori Elektromagnetik Induksi Magnet Jika displacement (posisi) sebuah massa magnetik berubah dengan waktu dan massa tersebut bergerak didalam suatu kumparan, pada ujung-ujung kumparan timbul beda potensial yang menyebabkan timbulnya arus listrik pada kumparan.

12 Sesuai hukum Faraday, dengan medan magnet atau fluks yang berubah-ubah, maka pada kumparan akan timbul gaya gerak listrik (ggl) sebesar : e N d dt atau e N Jika kerapatan fluks dan luas penampang merupakan besaran konstan, maka persamaan menjadi : d B. A dt E= B l v

13 Besarnya Energi Bangkitan (Volt) dihitung dengan persamaan dengan Dimana, E max N B = Energi bangkitan (Volt) = Jumlah lilitan (buah) = Kuat medan magnet (T) A = luas kumparan (m 2 ) ω = Kecepatan sudut (rad/sec)

14 Metodologi START Studi Literatur Penentuan parameter dan variasi pengujian Persiapan pengujian Pengujian Pengambilan data berupa Voltase (V) dan Arus (I) Hasil pengujian, kesimpulan dan saran SELESAI

15 F kaki ω in i 1 i 2 i 3 ω out

16 Flowchart Pengambilan Data START SETTING ALAT f = 40 CPM f + 20 CPM Tumpuan kaki pada tumit Gerak kaki bersamaan Tumpuan kaki pada telapak bagian depan Gerak kaki bersamaan Gerak kaki terpisah tidak f = 80 CPM Ya FINISH

17 Pengujian Alat dan Pengambilan Data

18 Peralatan Tambahan

19 PEMBAHASAN Gaya Kaki m=57,8 kg m=68,1 kg m=65,8 kg m=51,7 kg m=53,5 kg m=76,2 kg m=75,4 kg m=63,1 kg Besarnya gaya kaki tidak dipengaruhi oleh berat badan, tetapi kekuatan otot kaki

20 Duduk, injakan pada Tumit

21 Duduk, injakan pada Tumit Duduk, tumit, CH 1 Volt Frekuensi Duduk, tumit, CH 2 Volt Frekuensi

22 Duduk, injakan pada Telapak Kaki Depan Duduk, depan CH Volt Frekuensi Duduk, depan CH Volt Frekuensi

23 Duduk, injakan pada Telapak Kaki Depan, Bergantian Duduk, bergantian, CH Volt Frekuensi Duduk, bergantian, CH Volt Frekuensi

24 Grafik Keseluruhan Volt Grafik Rata-rata CH Frekuensi duduk,tumit duduk,depan duduk,bergantian Grafik Rata-rata CH 2 Volt duduk, tumit duduk,depan duduk,bergantian Frekuensi

25 Arus Bangkitan

26 Daya Bangkitan Watt Daya bangkitan, CH 1 Daya bangkitan, CH duduk,tumit 15 duduk,depan 13 duduk,bergantian Frekuensi

27 Kesimpulan VOLTASE TERBESAR 19,23 Volt FREKUENSI 80 CPM DUDUK, INJAKAN TELAPAK KAKI BAGIAN DEPAN TERKECIL 13,15 Volt FREKUENSI 40 CPM DUDUK, INJAKAN TUMIT FREKUENSI VOLTASE DAYA

28 Saran Pengukuran arus menggunakan alat yang lebih akurat. Generator diganti dengan motor yang sesuai. Pada perakitan alat, sebaiknya dilakukan perhitungan dan perancangan alat yang tepat dan presisi. Terutama dalam pembuatan komponen alat, seperti roda gigi.

29 Terima Kasih Mohon Saran dan Kritik untuk Kesempurnaan Tugas Akhir Ini