DESAIN SISTEM TRANSFER ENERGI NIRKABEL DENGAN MEMANFAATKAN GELOMBANG RADIO FM

Transkripsi

1 DESAIN SISTEM TRANSFER ENERGI NIRKABEL DENGAN MEMANFAATKAN GELOMBANG RADIO FM Kandi Rahardiyanti DOSEN PEMBIMBING : Eko Setijadi, ST., MT. Ph.D Dr.Ir.Wirawan, DEA

2 LATAR BELAKANG KELANGKAAN SUMBER ENERGI GEM SEBAGAI SUMBER ENERGI POTENSIAL 2 BANYAKNYA GEM YANG BERASAL DARI PEMANCAR RADIO ENERGY HARVESTING YANG RAMAH LINGKUNGAN

3 PETA PERSEBARAN PEMANCAR RADIO FM 3

4 PERUMUSAN MASALAH Bagaimanakah desain sistem transfer energi nirkabel dengan memanfaatkan gelombang radio FM yang dibangkitkan dengan Synthesized Signal Generator (SSG) dan pemancar radio FM sehingga didapatkan tegangan sebagai sumber energi. 4

5 BATASAN MASALAH Frekuensi yang digunakan adalah frekuensi FM Mhz. Pengambilan gelombang elektromagnetik dilakukan dengan menggunakan antena fraktal jenis tent. 5

6 TUJUAN Mengetahui desain antena fraktal yang bekerja pada frekuensi Mhz. Mengetahui tegangan yang dapat dihasilkan dari sistem transfer nirkabel dengan memanfaatkan gelombang radio FM. Memberi sumber energi ramah lingkungan khususnya bagi perangkat berdaya rendah, misalnya sensor. 6

7 SISTEM TRANSFER ENERGI NIRKABEL Pemancar radio GEM POWER HARVESTER TEGANGAN DC Antena fraktal 7

8 ANTENA FRAKTAL Antena fraktal terbentuk dari berbagai iterasi atau perulangan dari bentuk dasarnya Perulangan tersebut dapat terus berlanjut hingga tidak terbatas Dengan menggunakan desain antena fraktal didapat ukuran yang lebih kecil daripada antena pada umunya 8

9 TRANSFORMASI FRAKTAL TENT Langkah Perubahan Lebar Perubahan Panjang Pembalikan Rotasi A 2/3 L 1/3 L Horisontal - B 1/3 L 2/3 L Horisontal - C 1/3 L 2/3L Horisontal 90⁰ D 2/3 L 1/3 L - -90⁰ 9 E 2/3 L 2/3 L - -90⁰

10 TRANSFORMASI FRAKTAL TENT (2) (a) (b) (c) 10 (a) Bentuk dasar atau generasi ke-1 (b) Generasi ke-2 (c) Generasi ke-3

11 POWER HARVESTER Power harvester digunakan untuk mengubah gelombang elektromagnetik menjadi sumber tegangan DC. Terdiri dari diode sebagai komponen penyearah dan kapasitor sebagai penyimpan tegangan. 11

12 METODOLOGI MULAI 1 PENENTUAN PARAMETER ANTENA DAN POWER HARVESTER PENGUJIAN RANCANG BANGUN SIMULASI ANTENA DENGAN SOFTWARE 4NEC2 DAN DESAIN POWER HARVESTER PENGUKURAN PARAMETER DAN TEGANGAN RANCANG BANGUN ANTENA DAN POWER HARVESTER SELESAI 12 1

13 SIMULASI ANTENA FRAKTAL TENT Simulasi menggunakan software 4NEC2 Frekuensi : Mhz Ketebalan kawat : 1 mm Panjang kawat per-segmen 13

14 SIMULASI ANTENA FRAKTAL TENT (2) Merupakan antena fraktal tent generasi ke-2 dengan loop Antena berukuran 20 x 20 cm Antena fraktal terdiri dari 44 segmen dengan pencatuan berada pada segmen 39 VSWR bernilai 1,16 pada frekuensi 98 Mhz 14

15 SIMULASI ANTENA FRAKTAL TENT (3) 15

16 DESAIN POWER HARVESTER Rangkaian power harvester terdiri dari 2 tingkat yang disusun secara paralel. 16

17 RANCANG BANGUN ANTENA FRAKTAL Dimensi : 20x20 cm Kawat tembaga : 1mm Ground : 7x5 cm Konektor : N 17

18 RANCANG BANGUN POWER HARVESTER Kapasitor : 1 nf Diode schottky Konektor -N 18

19 VSWR Pengukuran menggunakan perangkat network analyzer Frekuensi : Frekuensi : Frekuensi :

20 BANDWIDTH f2 dan f1 : frekuensi dimana vswr bernilai dibawah 2 Sehingga bandwidth antena fraktal sebesar 15 Mhz 20

21 LEVEL DAYA 0-10 Level Daya (dbm) Frekuensi (MHz) Level daya tertinggi pada frekuensi 87,6 Mhz yaitu -31,12 dbm Level daya terendah pada frekuensi 93,2 Mhz yaitu -60,93 dbm 21

22 GAIN ANTENA 4 2 Gain (dbi) pengukuran simulasi Frekuensi (Mhz) 22 Gr : gain antena fraktal Gs : gain antena standar Antena standar FM dengan gain 12 dbi Gain rata-rata adalah 0,45 dbi

23 PENGUKURAN TEGANGAN Pengukuran tegangan dilakukan di 3 lokasi: Lab B-301 Sekitar pemancar Radio Colors Lt.4 atap gedungt.elektro Hasil pengukuran merupakan nilai tegangan 23

24 Tegangan (mv) LAB B-301 (1) Pemancar berasal dari signal generator Tegangan maksimum : 1994 mv Tegangan minimum : 1050 mv Tegangan rata-rata : 1522,34 mv Arus : 1,61 ua waktu (s) 24

25 RADIO COLORS (2) tegangan (mv) waktu (s) Pengukuran dilakukan di depan pemancar Radio Colors dengan jarak sekitar 7 meter Tegangan maksimum : 3030 mv Tegangan minimum : 2478 mv Tegangan rata-rata : 1771,5 mv Arus : 0,03 ma 25

26 UDARA BEBAS (3) Tegangan (mv) waktu (ms) 26 Pengukuran dilakukan dengan mengambil GEM dari pemancar sekitar Lokasi di atap gedung T.elektro lt. 4 Tegangan maksimum : 1300 mv Tegangan minimum : 53 mv Tegangan rata-rata : 600 mv

27 PENGISIAN BATERAI Tegangan baterai : 1,2 V Kapasitas arus : 1200 mah Waktu pengisian baterai menjadi : 27

28 KESIMPULAN 1.Dari pengukuran dengan membandingkan antena fraktal dan antena FM standar didapat gain bernilai 0,45 db. 2.Dari pengukuran dengan network analyzer didapat nilai VSWR terendah berada pada frekuensi Mhz, dengan nilai VSWR terendah adalah 1,5 pada frekuensi 98 Mhz. 3.Dari perhitungan didapatkan bandwidth antena bernilai 15 Mhz. 28

29 KESIMPULAN (2) 4. Diasumsikan dibutuhkan waktu 6 jam 40 menit untuk pengisian baterai 1,2V 1200 mah 5. Dari hasil pengukuran didapat bahwa semakin dekat jarak antena dengan pemancar radio, semakin besar tegangan yang dihasilkan. 29

30 DAFTAR PUSTAKA [1] Radio Stations in Surabaya, East Java, Indonesia. Diambil tanggal 26 Juni 2011 dari [2] Faiz, Muhammad, (2007) Investigation of Sierpinski Carpet Fractal Antenna. UniversitasTeknik Malaysia [3] Ali, Jawad K.,Ahmad, adil.h,(2008) A New GCPW-Fwd Fractal Printed Monopole Antena Based ontenttransformation for Modern Communication System, University oftechnology Baghdad, Iraq. [4] Harrist, Daniel W., (2004) Wireless Battery Charging System Using Radio Frequency Energy Harvesting, University of Pittsburgh [5] Stutzman,Warren L.,Thiele, Gary A., (1998) Antenna Theory and Design, 2 nd edition. JohnWiley & Sons, Inc. 30

31 SARAN 1.Mencari model antena fraktal lain sehingga ukuran antena dapat diperkecil lagi. 2.Mencoba antena dengan memanfaatkan gelombang elektromagnetik GSM karena pemancarnya juga banyak tersebar di daerah surabaya. 31

32 32 TERIMA KASIH