TUGAS AKHIR PENGUJIAN PROTOTYPE ALAT KONVERSI ENERGI MEKANIK DARI LAJU KENDARAAN SEBAGAI SUMBER ENERGI LISTRIK DENGAN VARIASI PEMBEBANAN Dsusun Oleh : M. SAMSUL MA ARIF 20110130100 PROGRAM STUDI S-1 TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH YOGYAKARTA YOGYAKARTA 2017
PERNYATAAN Saya yang bertanda tangan d bawah n, menyatakan dengan sesungguhnya bahwa tugas akhr n adalah asl hasl karya saya dan tdak terdapat karya yang pernah dajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan d Perguruan Tngg dan sepanjang pengetahuan saya juga tdak terdapat karya atau pendapat yang pernah dtuls atau dpublkaskan oleh orang lan, kecual yang secara tertuls dsebutkan sumbernya dalam naskah dan dalam daftar pustaka. Jka kemudan terdapat hasl karya orang lan yang saya plagat maka saya berseda menerma sanks dar Unverstas Muhammadyah Yogyakarta. Yogyakarta, 17 Aprl 2017 M. Samsul Ma arf 20110130100
HALAMAN MOTIFASI Hal besar tu akan ddapat jka kamu mau kerja kerasa dengan tekun dan sabar. Jka kamu tdak d rumah, kamu harus menjaga nama bak kedua orang tua mu, jangan sekal kal buat malu kedua orang tua. Balajar yang rajn, sholat yang tertb, kalau kamu bahaga dan sukses kamu sendr yang merasakanya bukan orang lan. Menkmat proses yang ada, menjalann proses dengan sabar dan jangan pantang menyarah selalu semangat...ngat karena hdup terkadang datas dan terkadang dbawah.
PERSEMBAHAN Dengan Rahmat Allah yang Maha Pengash lag Maha Penyayang. Dengan n penuls persembahkan karya tuls n kepada kedua orang tua dan (almh) bunda yang tercnta serta keluarga besar termakash atas dukungan dan doa yang kalan berkan. Untuk para sahabat saya ucapakan termakash atas motfas, semanagat dan dukungan yang kalan berkan. semoga hasl dan perjuangan yang selama n dapat berbuah hasl mans.
KATA PENGANTAR Alhamdullaahrabbl alamn, puj syukur kehadrat Allah SWT. Yang telah melmpahkan rahmat dan petunjuk-nya sehngga penuls dapat menyelesakan Tugas Akhr dengan judul Pengujan Prototype Alat Konvers Energ Mekank Dar Laju Kendaraan Sebaga Sumber Energ Lstrk Dengan Varas Pembebanan sesua yang dharapkan. Tugas Akhr n sengaja dlaksanakan untuk memenuh syarat kelulusan Program Stud Teknk Mesn, Fakultas Teknk, Unverstas Muhammadyah Yogyakarta. Selama menjalankan tugas akhr banyak sekal pengalaman dan pelajaran yang penuls dapatkan. Penuls menyampakan terma kash kepada phak phak yang telah membantu, dantaranya: 1. Nov Caroko, S. T., M. Eng. Selaku Ketua Prod S-1 Teknk Mesn Unverstas Muhammadyah Yogyakarta. 2. Muhammad Nadjb, S. T., M. Eng. Selaku dosen pembmbng I yang memberkan arahan serta motvas yang kuat. 3. Tto Hadj Agung S, S. T., M.T. Selaku dosen pembmbng II yang memberkan arahan serta motvas yang kuat. 4. Teman teman Teknk Mesn Unverstas Muhammadyah Yogyakarta angkatan 2011. 5. Tm Tugas Akhr (Hzyam Fazrn S. T dan Akhmad Agung Nugroho S. T) 6. Untuk kedua orang tua dan keluarga besar yang telah memberkan dukungan morl dan meterl 7. Untuk Almh. Masngdah seorang bu yang telah melahrkan dan membesarkan penuls, hngga penuls bsa menyelesakan penddkan sarjana. 8. Untuk keluarga besar yang telah mendukung dan selalu mendoakan penuls, hngga penuls dapat menyelesakan stud penddkan.
9. Untuk Irma Nat Sar S. E. yang telah memberkan semangat dan dukungan penuh kepada penuls dalam menyelesakan stud penddkan dan menyelesakan Tugas Akhr. 10. Untuk teman teman kos yang telah memberkan saran dan dukungan Eko Puj Hartoyo S.Kep., Ns., Husen Alw S. E., Nofr Yulwand, Mahfudn B, S. T., Muhammad Farhan S. E., Ded Fatmandadka S. E., Ar Kumara S. E., Handy Yunar Lestawan S. T., Akhls Pratama S. E. I., Beny Aryanto, Arf Iskandar, Budono Saputra Jat Asmoro, Sgt Purnomo, 11. Semua phak yang telah membantu terlaksana dan terselasakannya Tugas Akhr dan penulsan laporan n yang tdak bsa dsebutkan satu persatu, penuls ucapkan termakash. Karena Tugas Akhr n mash jauh dar kesempurnaan, maka penuls sangat mengharapkan krtk dan saran yang mempu membangun dan memperbak. Penuls juga berharap akan ada keberlanjutan pada pengerjaan alat yang telah tersusun. Yogyakarta, 17 Aprl 2017 Penuls, M. Samsul Ma arf
DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL... LEMBAR PENGESAHAN PEMBIMBING... HALAMAN PERNYATAAN... HALAMAN MOTIFASI... v HALAMAN PERSEMBAHAN... v KATA PENGANTAR... v INTISARI... v DAFTAR ISI... x DAFTAR GAMBAR... x DAFTAR TABEL... xv DAFTAR NOTASI... xv BAB I PENDAHULUAN... 1 1.1. Latar Belakang... 1 1.2. Rumusan Masalah... 2 1.3. Batasan Masalah... 3 1.4. Tujuan Perancangan... 3 1.5. Manfaat Perancangan... 3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA... 4 2.1. Tnjauan Pustaka... 4 2.2. Ladasan Teor... 6 2.2.1. Energ... 6 1. Energ potensal... 6 2. Energ knetk... 7 3. Energ mekank... 8 2.2.2. Hukum Newton... 8 2.2.2.1. Hukum Newton I... 8 2.2.2.2. Hukum Newton II... 9
2.2.3 Induks Elektromagnetk...... 10 2.2.4. Generator.... 11 2.2.5. Dnamo Sepeda... 12 2.2.6. Usaha dan Daya..... 14 2.2.7. Pegas.... 15 2.2.7.1 Defleks Pegas... 17 2.2.8. Batera.... 18 2.2.9. Speed Bump..... 18 2.2.10. Pul (V-belt).... 18 2.2.11. Flywheel... 20 2.2.12. Freewheel... 21 BAB III METODE PENELITIAN... 23 3.1. Alat peneltan... 23 3.1.1. Spesfkas alat... 24 1. Pjakan (speed bump)... 24 2. Fly wheel... 25 3. Pegas... 26 4. Kerangka alat... 26 Komponen alat alat pendukung... 27 1. Tmbangan... 27 2. Mult meter... 27 3. Dnamo sepeda... 29 4. Jangka sorong... 30 5. Beban... 30 3.2. Prosedur Peneltan... 31 3.2.1. Tahapan persapan... 31 3.2.2. Tahapan pengamblan data... 31 3.2.3. Rencana analsa data... 33 3.2.4. Dagram alr varas pembebanan... 34 3.3. Tahapan analsa data... 35
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN... 36 4.1. Data Hasl Pegujan... 36 Tabel 4.1. Hasl Pengujan Alat dengan Varas Besar Beban...... 36 4.2. Analss gaya pada speed bump... 37 Kecepatan... 37 Waktu kontak antara beban dengan speed bump... 38 Percepatan yang terjad... 38 Gaya yang bekerja pada sumbu (y) speed bump... 38 4.3. Analss Nla defleks pegas... 39 Gaya yang bekerja pada pegas... 39 Defleks rata rata... 39 Kekakuan pegas... 39 Analsa gaya F p pada pegas... 40 4.4. Analss gaya pada speed bump dan pegas... 40 4.5. Analss hasl pengujan... 40 Daya yang dhaslkan generator... 41 Nla usaha yang dhaslkan oleh speed bump... 41 Daya nput dar speed bump... 41 Daya output dar speed bump... 42 Nla efsens dar speed bump... 42 Tabel 4.2. Besar rata rata tegangan dan arus saat pengujan... 43 Tabel 4.3. Perhtungan pengaruh varas beban terhadap daya lstrk dan efsens... 44 4.4.1. Grafk pengaruh beban terhadap tegangan... 45 4.4.2. Grafk pengaruh beban terhadap arus... 46 4.4.3. Grafk pengaruh beban terhadap daya... 47 4.4.4. Grafk pengaruh beban terhadap efsens... 48 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN... 49 5.1. Kesmpulan... 49
5.2. Saran... 50 DAFTAR PUSTAKA... xv Lampran... xv Lampran 1 (Gambar alat konvers dar reverens)... xv Lampran 2 (Proses pengamblan data)... xv Lampran 3 (Perancangan komponen mesn)... xx
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1. Analsa energ potensal suatu benda... 7 Gambar 2.2. Hukum newton II... 9 Gambar 2.3. Gaya gerak lstrk... 10 Gambar 2.4. Generator arus DC... 11 Gambar 2.5. Generotor arus AC... 12 Gambar 2.6. Dnamo sepeda dan bagan dalam dnamo... 12 Gambar 2.7. Dnamo sepeda.... 13 Gambar 2.8. Usaha atau kerja... 14 Gambar 2.9. Pegas ulr... 15 Gambar 2.10. Speed bump... 17 Gambar 2.11. Pul... 18 Gambar 2.12. Flywheel... 19 Gambar 2.13. Freewheel... 21 Gambar 2.14. Gear nternal... 21 Gambar 3.1. Alat konvers energ.... 22 Gambar 3.2. Desan speed bump... 23 Gambar 3.3. Roda penerus gaya (flywheel)... 24 Gambar 3.4. Pegas... 25 Gambar 3.5. Tmbangan badan... 26 Gambar 3.6. Mult meter... 28 Gambar 3.7. Dnamo sepeda... 29 Gambar 3.8. Jangka sorong... 29 Gambar 3.9. Pengujan alat dengan menggunakan beban... 31 Gambar 3.10. Pengecekan tegangan dan arus output generator... 31 Gambar 3.11. Dagram alr varas pembebanan... 33 Gambar 4.1. Analsa gaya pada speed bump... 36 Gambar 4.2. Analss gaya yang terjad antara speed bum dan pegas... 40
Gambar 4.2. Grafk perbandngan antara tegangan dan beban... 45 Gambar 4.3. Grafk perbandngan antara arus dan beban... 46 Gambar 4.4. Grafk perbandngan antara hasl daya dan beban... 47 Gambar 4.5. Grafk perbandngan antara hasl efsens dan beban... 48 DAFTAR TABEL Tabel 4.1. Hasl pengujan alat dengan varas besar beban... 35 Tabel 4.2. Besar rata rata tegangan dan arus saat pengujan... 43 Tabel 4.3. Perhtungan pengaruh varas terhadap daya lstrk dan efsens.... 44
DAFTAR NOTASI E p : Energ Potensal (Joule) E m : Energ Mekank (Joule) E k : Energ Knetk (Joule) M : Massa (kg) g : Percepatan Gravta (m/s 2 ) h : Ketnggan (m) v : Kecepatan (m/s) F : Gaya (Newton) a : Percepatan (m/s 2 ) ɛ (epson) : GGL Induks (volt) N AB : Jumlah Lltan ( - ) ω (omega) :Kecepatan Sudut Kumparan (rad/s) t : Waktu (det) y : Defleks (mm) W : Beban Aksal (kg) n : Jumlah Lltan Aktf ( - ) D :Dameter Lngkaran yang Lebh besar (mm) d : Dameter Lngkaran yang lebh kecl (mm) G : Nla Modulus (N/m 2 ) K : Kekakuan (N/m) P : Daya Lsrk (watt) I : Arus (Ampere) V : Tegangan (volt) Ø (delta) : Dameter Lngkaran (mm) s : Jarak Perpndahan (m) W : Usaha (Joule) r : Jar jar (mm) l :Momen Inersa (kg.m 2 ) τ (tau) : Tors (kg.m 2 /s 2 )
α (alpa) : Percepatan sudut (rad/s 2 ) Ω (omega) : Kecepatan sudut kumparan (rad/s) Δ (deta) :Defleks Pegas (N/mm 2 ) δ (delta) : Defleks Rata- rata (mm) R : Hambatan lstrk (Ohm) L : Panjang Sabuk (m) : Raso kecepatan sudut ( - ) n : Putaran (rpm)