TUGAS AKHIR STUDI KARAKTERISTIK ENERGI YANG DIHASILKAN MEKANISME PEMBANGKIT SINYAL LISTRIK AKIBAT BEBAN IMPAK DENGAN METODE PIEZOELEKTRIK DISUSUN OLEH ALAIN IRJIK NRP. 2108 100 620 Dosen Pembimbing PROF. IR. I. N. SUTANTRA, M.SC., PH.D. LABORATORIUM DESAIN JURUSAN TEKNIK MESIN INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER 2011 1
Batasan Masalah Percobaan dilakukan untuk mengetahui voltase, arus listrik, dan daya1 Gaya tekan yang terjadi dianggap gaya terdistribusi pada piezoelectric 2 Gaya Gesek Yang terjadi antara Body Penekan dan Frame Diabaiakan 3 Variasi parameter (clearence, posisi piezoelectric,frekuensi getaran) 4 4
Tujuan Penelitian Mendapatkan pengaruh frekuensi terhadap sinyal listrik yang dihasilkan 1 Mendapatkan pengaruh Jumlah lapisan piezoeletric terhadap sinyal listrik yang dihasilkan 2 Mendapatkan pengaruh clearence dari pembebanan impak terhadap sinyal listrik yang dihasilkan 3 5
Studi Literatur 2 Hal Teori Mendasar Yang sangat dibutuhkan Dalam Penyusunan Tugas Akhir ini adalah : 1. Mekanika Getaran SYNERGY 2. Piezoelectric Effect m x(t) k c y(t) = Y Sin βt 9
Pemodelan Alat X B 120 100 Grafik Voltase Bangkitan Yang Dihasilkan X B = X B Akibat Sin (ωbeban b t θ) Impak ω B = Frekuensi body penekan 80 X f X B Voltase (mv) 60 40 20 0-20 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 Waktu (sekon) θ=ωt X = Asin ωt X f = X f Sin ω f.t ω f = Frekuensi motor penggerak 11
Studi Literatur Piezoelectric Piezoelectric adalah material yang dapat menghasilkan energi listrik apabila diberi tegangan mekanik & dapat menghasilkan deformasi mekanik bila diaplikasikan tegangan listrik (reverse effect). 12
Flowchart Umum Studi literatur Spesifikasi bahandanperalatan pengujian Penentuan parameter penelitian Observasi dan informasi tentang bahan bahan dan peralatan yang akan digunakan pada pengujian Perancangan dan Pembuatan Mekanisme Persiapan pengujian Pengujian mekanisme Pengambilan data dari mekanisme Data Voltase dan Daya Bangkitan dari Pengujian Mekanisme
Flowchart Umum Studi literatur Spesifikasi bahan dan peralatan pengujian Penentuan parameter penelitian Perancangan dan Pembuatan Mekanisme Persiapan pengujian Pengujian mekanisme Pengambilan data dari mekanisme Frekuensi (rpm) : 120 rpm Mesin Perkakas yang dipakai : 180 rpm Mesin Milling bengkel T. Mesin 240rpm ITS Mesin Drilling bengkel T. Mesin ITS Jumlah Lapisan: Material : 1 lapisan Prototype : Acrilik Tebal 5, 10, 12 mm Slider : Alumunium Panjang 2 350 lapisan mm Roller : Karet sintetis 3 lapisan Pengait : Kuningan Landasan : Kayu Tebal 40 Clearence: mm 2 mm 4 mm 6 mm Data Voltase dan Daya Bangkitan dari Pengujian Mekanisme
Flowchart Umum Studi literatur Spesifikasi bahan dan peralatan pengujian Penentuan parameter penelitian Persiapan pengujian Pengujianmekanisme VERS Pengambilan data dari mekanisme VERS Data Voltase dan Daya Bangkitan dari Pengujian Mekanisme VERS
Data Hasil Pengujian Voltase Bangkitan Frekuensi(ω) Variasi Voltase Bangkitan (mv) Rpm Motor Clearence penekan LapisanPiezo (rms) (maksimal) 1 43.14 74.72067 100 rpm 120 rpm 150 rpm 180 rpm 200 rpm 240 rpm 2 mm 4 mm 6 mm 2 mm 4 mm 6 mm 2 mm 4 mm 6 mm 2 69.87 121.0184 3 82.21 142.3919 1 61.97 107.3352 2 85.88 148.7485 3 88.71 153.6502 1 71.88 124.4998 2 119.67 207.2745 3 152.87 264.7786 1 50.07 86.72378 2 85.12 147.4322 3 90.73 157.149 1 80.09 138.7199 2 107.39 186.0049 3 118.20 204.7284 1 86.90 150.5152 2 140.11 242.6776 3 185.51 321.3127 1 53.43 92.54347 2 91.55 158.5693 3 98.10 169.9142 1 108.61 188.118 2 125.83 217.944 3 132.31 229.1676 1 114.27 197.9214 2 183.15 317.2251 3 237.43 411.2408
Grafik Voltase Vs Frekuensi 140 Grafik Pengujian Voltase Vs Frekuensi Dengan Clearence 4 mm 120 100 Voltase (mv) 80 60 40 1 lapisan 2 lapisan 3 Lapisan 20 0 120 rpm 180 rpm 240 rpm Frekuensi (rpm) F(t) = m {- ω b 2 Yb sin (ω b t θ)} + 3k { Yb Sin (ω b t θ)}
Grafik Voltase Vs Clearence Pengujian 3 Lapisan Grafik Voltase vs Clearence Pengujian 3 susunan Voltase (mv) 250 220 190 160 130 100 70 2 4 6 Clearence (mm) 120 rpm 180 rpm 240 rpm
Grafik Hasil Pengujian Arus Bangkitan 6,00 Grafik Arus Bangkitan Vs Frekuensi Pada Clearence 2 mm 5,00 Arus (µa) 4,00 3,00 2,00 1 piezo 2 piezo 3 piezo 1,00 100 150 240 Frekuensi (Rpm)
Grafik Hasil Pengujian Arus Bangkitan
Data Hasil Pengujian Voltase, Arus Bangkitan Dan Daya Keluaran Rpm Clearence Jumlah lapisan Arus bangkitan (µa) V Bangkitan (mv) P output (µw) 100 150 240 100 150 240 100 150 240 2 2.07 43.14 0.89 4 1.9 61.97 1.18 6 1.7 73.61 1.25 2 3.01 50.07 1.51 4 1 2.1 80.09 1.68 6 2 86.90 1.80 2 3.1 92.25 2.86 4 2.7 109.19 2.91 6 2.4 116.00 3.01 2 4.03 69.87 2.65 4 2.33 85.88 2.79 6 2.2 119.67 2.90 2 4.3 85.12 3.66 4 2 2.4 107.39 3.74 6 2.17 140.11 3.80 2 4.5 91.55 3.89 4 2.47 125.83 3.99 6 2.17 183.15 4.20 2 4.83 82.21 3.97 4 2.6 88.71 4.08 6 2.4 161.02 4.10 2 5.1 90.73 4.63 4 3 3.1 118.20 4.98 6 2.8 185.51 5.19 2 5.4 98.10 5.10 4 3.8 132.31 5.20 6 2.3 237.43 5.40
Grafik Hasil Pengujian Daya Keluaran Piezomaterial 6,00 Grafik Daya Output Vs Frekuensi Pada Clearence 6 mm 5,00 Daya (µw) 4,00 3,00 1 piezo 2 piezo 3 piezo 2,00 1,00 100 150 240 Frekuensi (Rpm)
Grafik Daya Output Vs Clearence Pada Frekuensi 240 rpm
Frekuensi 240 rpm Jumlah Lapisan 3 Clearence 6 mm Voltase Frekuensi 120 rpm Jumlah Lapisan 1 Semakin besar putaran motor, jumlah lapisan, dan clerence maka semakin besar voltase yang dapat dibangkitkan dari mekanisme pembangkit sinyal listrik Clearence 2 mm
Frekuensi 240 rpm Jumlah Lapisan 3 Clearence 2 mm Arus Frekuensi 120 rpm Jumlah Lapisan 1 Semakin besar putaran motor, Jumlah lapisan, Maka semakin besar arus yang dapat dibangkitkan namun semakin besar clearence maka arus yang dihasilkan semakin kecil Clearence 6 mm
Frekuensi 240 rpm Jumlah Lapisan 3 Clearence 6 mm Daya Frekuensi 120 rpm Jumlah Lapisan 1 Semakin besar putaran motor, jumlah lapisan, dan clerence maka semakin besar daya yang dihasilkan dari mekanisme pembangkit sinyal listrik Clearence 2 mm