PEMANFAATAN MODUL TERMOELEKTRIK GENERATOR UNTUK MENGISI BATERAI PONSEL. oleh Daniel Adven Andriyanto NIM :

Transkripsi

1 PEMANFAATAN MODUL TERMOELEKTRIK GENERATOR UNTUK MENGISI BATERAI PONSEL oleh Daniel Adven Andriyanto 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 Juli 2015

2

3

4 PEMANFAATAN MODUL TERMOELEKTRIK GENERATOR UNTUK MENGISI BATERAI PONSEL oleh Daniel Adven Andriyanto 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. Deddy Susilo, M.Eng. Tgl :... Tgl :...

5 PENYATAAN BEBAS PLAGIAT Saya yang bertanda tangan dibawah ini : NAMA : Daniel Adven Andriyanto NIM : JUDUL SKRIPSI : Pemanfaatan Modul Termoelektrik Generator Untuk Mengisi Baterai Ponsel Menyatakan bahwa skripsi tersebut bebas plagiat. Apabila ternyata ditemukan unsur plagiat didalam skripsi saya, maka saya bersedia mendapatkan sanksi apapun sesuai aturan yang berlaku. Salatiga, Juli 2015 Daniel Adven Andriyanto

6 INTISARI Sistem yang direalisasikan adalah suatu sistem yang memanfaatkan panas yang terbuang dari kompor gas portable, yang digunakan untuk memanaskan nesting atau rantang masak. Dengan menggunakan modul termoelektrik generator, energi panas dapat dikonversi menjadi energi listrik dengan memanfaatkan perbedaan temperatur. Dengan dasar itu skripsi ini bertujuan untuk merancang sistem pengisian baterai ponsel, menggunakan modul termoelektrik generator tipe TEP Hasil pengujian menunjukkan bahwa modul termoelektrik generator bisa menghasilkan tegangan 1 volt DC untuk posisi diatas dan 2,3 volt DC untuk posisi disamping. Keluaran sistem menghasilkan tegangan 4 volt DC ketika posisi alat diatas dan 5 volt DC ketika alat disamping, dan bisa digunakan untuk mengisi baterai ponsel blackberry tipe gemini. Dimensi alat dengan panjang 10 cm, lebar 10 cm, tinggi 8 cm dan bobot 540 gram. Efisiensi yang dihasilkan dari perubahan energi panas menjadi energi listrik sebesar 1,19 % untuk posisi diatas dan 3,6 % untuk posisi disamping. i

7 ABSTRACT The system is realized by utilizing of waste heat from a portable gas stove, which is used to heat the nesting. By using a thermoelectric generator module, heat can be converted into electrical energy by exploiting the temperature difference. With that basis this thesis aims to design mobile phone battery charging systems, using thermoelectric generator module type of TEP Result of testing showed that the thermoelectric generator can generate voltage of 1 volt DC to above position and 2.3 volts DC to side position. Output system generates voltage 4 volt DC when in above and 5 volt DC in side position, and can be used to charge the phone battery type blackberry Gemini. This tool dimensions with a length of 10 cm, width 10 cm, height 8 cm and weighs 540 grams. The efficiency resulting from charges of heat energy into electrical energy by 1.19% at above and 3.6% at besides nesting. ii

8 KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yesus Kristus atas segala berkat dan anugerah yang telah diberikan-nya pada penulis. Sehingga penulis dapat menyelesaikan perancangan serta penulisan skripsi sebagai syarat untuk menyelesaikan studi di Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer Universitas Kristen Satya Wacana. Pada kesempatan ini penulis juga hendak mengucapkan terimakasih kepada berbagai pihak baik secara langsung maupun tidak telah membantu penulis dalam menyelesaikan skripsi ini : 1. Tuhan Yesus Kristus atas kasih karunia dan penyertaan yang diberikan-nya sehingga penulis bisa mengerjakan dan menyelesaikan skripsi dengan baik 2. Keluarga penulis bapak Djarmintoro, ibu Luntiah, mbak Ester dan saudarasaudara saya yang tidak bisa disebutkan satu persatu. Terimakasih atas semangat dan motivasinya secara langsung maupun tidak langsung, dukungan dari kalian selalu membuatku bersemangat mengerjakan skripsi ini. 3. Bapak Ir. Lukas B. Setyawan, M.Sc. dan Deddy Susilo, M.Eng selaku pembimbing I dan pembimbing II. Terimakasih atas arahan, bimbingan dan pengajarannya sehingga dapat menyelesaikan skripsi ini. 4. Seluruh staff dosen, karyawan dan laboran FTEK, Mbak Rista, Mbak Vera, Mbak Dita, Pak Budi, Pak Harto, Pak Bambang serta Mas hari. 5. Arlinda yang selalu ada dalam susah senang, selalu memberi semangat dan mendoakan dalam kondisi apapun. 6. Bang deka, face, hendro, dung, gendud, eko, cesar, anak-anak 2009, dan yang lainnya yang selalu ada menemani hari-hari di lab skripsi. 7. Teman-teman seangkatan 2008 yang tidak bisa disebutkan satu persatu. 8. Temen-temen RCSM yang selalu ada dalam kondisi susah, senang, sedih, dan bahagia. 9. Temen-temen futsal, sepak bola, dota, naik gunung, dan teman-teman lainnya. iii

9 10. Dan berbagai pihak yang tidak bisa disebutkan satu persatu, terimakasih buat semuanya. Sebagai kalimat penutup, penulis mengharapkan skripsi ini dapat member manfaat yang krusial bagi pihak yang membacanya. Karena kekurangan dan keterbatasan yang penulis miliki menjadikan skripsi ini jauh dari sempurna. Maka dari itu kritik dan saran yang membangun akan saya terima dengan besar hati Salatiga, Juli 2015 Penulis Daniel Adven Andriyanto iv

10 DAFTAR ISI INTISARI... i ABSTRACT... ii KATA PENGANTAR... iii DAFTAR ISI... v DAFTAR GAMBAR... vii DAFTAR TABEL... ix DAFTAR SINGKATAN... x BAB I PENDAHULUAN Tujuan Latar Belakang Spesifikasi Sistem Sistematika Penulisan... 2 BAB II LANDASAN TEORI Efek Termoelektrik Efek Seebeck Efek Peltier Efek Thomson Elemen Termoelektrik Figure of Merit Efisiensi, Perbedaan Temperatur dan Figure of Merit Modul Termoelektrik TEG TEC Efisiensi modul termoelektrik Dc-dc Step Up Converter Integrated Circuit (IC) MAX Konektor USB BAB III PERANCANGAN SISTEM Gambaran Alat Perancangan Mekanik Termoelektrik Generator v

11 Termoelektrik Generator TEP Perancangan Perangkat Keras Dc-dc Step Up Converter USB Konektor BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISIS Pengujian Termoelektrik Generator Pengujian Dc-dc Step Up Converter Pengujian USB konektor Pengujian Alat Keseluruhan BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran Pengembangan DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN vi

12 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1. Diagram untai seebeck A dan B adalah logam yang berbeda... 5 Gambar 2.2. Skema Efek Seebeck... 6 Gambar 2.3. Skema Efek Peltier... 7 Gambar 2.4. Pergerakan ion pada logam... 9 Gambar 2.5. Nilai Figure of Merit dari bahan semikonduktor yang berbeda-beda Gambar 2.6. Efisiensi terhadap beda temperature dalam pengaruh ZT Gambar 2.7. Termoelektrik Generator Gambar 2.8. Termoelektrik Cooler Gambar 2.9. Perbandingan efisiensi peltier dengan pembangkit daya yang lain Gambar Konfigurasi pin IC MAX Gambar Konfigurasi USB female Gambar 3.1. Blok Diagram alat Gambar 3.2. Penampang awal Gambar 3.3. Peredam panas bubble laminated foil Gambar 3.4. Heat sink Gambar 3.5. Kipas DC Gambar 3.6. Antarmuka permukaan yang tidak rata Gambar 3.7. Termoelektrik generator TEP Gambar 3.8. Grafik keluaran tegangan dengan beban V dan Th (T panas) terhadap variasi Tc (T dingin) Gambar 3.9. Grafik keluaran arus dengan beban V dan Th (T panas) terhadap variasi Tc (T dingin) Gambar Grafik keluaran daya dengan beban V dan Th (T panas) terhadap variasi Tc (T dingin) Gambar Skema modul dc-dc step up converter Gambar Realisasi untai dc-dc step up converter Gambar Skema konektor USB female Gambar Realisasi untai konektor USB Gambar 4.1. Kompor gas portable sebagai sumber panas Gambar 4.2. Nesting yang digunakan untuk memasak sebagai konduktor panas vii

13 Gambar 4.3. Grafik percobaan awal tanpa menggunakan heat sink dalam waktu yang singkat dan keadaan nesting yang sudah panas Gambar 4.4. Grafik percobaan awal menggunakan heat sink dalam waktu yang singkat dan keadaan nesting yang sudah panas Gambar 4.5. Grafik percobaan menggunakan heat sink dari awal memanaskan air perbedaan temperatur terhadap waktu Gambar 4.6. Grafik percobaan menggunakan heat sink dari awal memanaskan nesting, perbedaan tegangan terhadap perbedaan temperatur Gambar 4.7. Indikator dc-dc step up converter menyala, menandakan sudah bisa bekerja Gambar 4.8. Pengujian dc-dc step up converter masukan 0.7 Volt Gambar 4.9. Pengujian dc-dc step up converter masukan dan keluaran Gambar Rangkaian USB konektor Gambar Pengukuran tegangan pada data 1 dan data 2 USB konektor Gambar Indikator ponsel menyala proses pengisian baterai Gambar Grafik percobaan perbedaan temperatur terhadap waktu Gambar Grafik percobaan perbedaan tegangan pada keluaran TEG terhadap beda temperatur Gambar Grafik percobaan perbedaan temperatur tegangan masukan dc-dc step up converter terhadap perbedaan temperatur Gambar Grafik percobaan perbedaan tegangan keluaran dc-dc step up converter terhadap perbedaan temperature Gambar Grafik percobaan perbedaan arus terhadap perbedaan temperatur Gambar Grafik percobaan perbedaan tegangan terhadap perbedaan temperatur.. 39 Gambar Grafik percobaan perbedaan tegangan terhadap perbedaan temperatur di samping viii

14 DAFTAR TABEL Tabel 2.1. Deskripsi pin IC MAX Tabel 2.2. Deskripsi pin USB female Tabel 3.1. Spesifikasi TEP Tabel 4.1. Percobaan awal tanpa menggunakan heat sink dalam waktu yang singkat dan keadaan nesting yang sudah panas Tabel 4.2. Percobaan awal menggunakan heat sink dalam waktu yang singkat dan keadaan nesting yang sudah panas Tabel 4.3. Percobaan menggunakan heat sink dari awal memanaskan air Tabel 4.4. Percobaan keseluruhan alat Tabel 4.5. Percobaan keseluruhan alat ketika ditaruh samping ix

15 DAFTAR SINGKATAN GPS EMF TEG TEC IC USB DC Global Positioning System Electromotive Force Thermoelectric Generator Thermoelectric Cooler Integrated Circuit Universal Serial Bus Direct Current x