RANCANG BANGUN CHARGER HANDPHONE TANPA KABEL TUGAS AKHIR EVA ROSALINA SIAGIAN 122408034 PROGRAM STUDI D-3 FISIKA DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATRA UTARA MEDAN 2015 i
RANCANG BANGUN CHARGER HANDPHONE TANPA KABEL TUGAS AKHIR Diajukan Untuk Melengkapi Tugas Dan Memenuhi Syarat Memperoleh Ahli Madya EVA ROSALINA SIAGIAN 122408034 PROGRAM STUDI D-3 FISIKA DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATRA UTARA MEDAN 2015 ii
PERSETUJUAN Judul : RancangBangun Charger HanphoneTanpaKabel Kategori : TugasAkhir Nama : Eva Rosalina Siagian NomorIndukMahasiswa : 122408034 Program Studi : Diploma III ( D-III) Fisika Departemen : Fisika Fakultas : MatematikadanIlmuPengetahuanAlam Universitas Sumatera Utara Disetujui di Medan, 13 Juli2015 DisetujuiOleh Prodi D-3 Fisika FMIPA USU Ketua, Pembimbing, Dr. Susilawati, M.Si NIP. 19741207200122001 Dr. KurniaBrahmana, M.si NIP.196009301986011001 i
PERNYATAAN RANCANG BANGUN CHARGER HANPHONE TANPA KABEL TUGAS AKHIR Saya mengakui bahwa tugas akhir ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya. Medan, Juli 2015 EVA ROSALINA SIAGIAN 122408034 ii
PENGHARGAAN Puji dan syukur penulis ucapkan terima kasih kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala rahmat dan keberkahan yang dilimpahkan-nya kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan Tugas akhir ini yang berjudul RANCANG BANGUN CHARGER HANDPHONE TANPA KABEL. Tugas Akhir ini merupakan salah satu syarat yang harus dipenuhi untuk menyelesaikan pendidikan Diploma III Jurusan Fisika Fakultas Matematika Dan Ilmu pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara. Penulis menyadari bahwa tersusunnya Tugas Akhir ini dari Doa, perhatian, bimbingan, motivasi dan dukungan berbagai pihak, sehingga dengan keikhlasan dan kerendahan hati pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada : 1. Teristimewa buat kedua orang tua penulis tercinta, atas perhatian dan dukungannya serta doanya selama ini. 2. Bapak Dr. Sutarman.Msc, selaku Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatra Utara. 3. Ibu Dr. Susilawati, M.Si, selaku Ketua Program Studi D III Fisika Departemen Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara. 4. Bapak Drs. Ferdinand Sinuhaji, M.S, selaku Sekretaris Program Studi Fisika Instrumentasi Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam. 5. Bapak Drs. Kurnia Brahmana, M.Si, Selaku pembimbing, yang telah membimbing dan mengarahkan kepada penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. 6. Seluruh Staf pengajar / pegawai Program Studi Fisika Instrumentasi Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam. 7. Seluruh pihak yang telah banyak membantu penulis didalam menyelesaikan Tugas Akhir yang namanya tidak dapat penulis sebutkan satu persatu. 8. Teman-teman dari stambuk 2012 yang telah banyak membantu dalam penulisan Tugas akhir ini. Penulis menyadari bahwa penyusunan laporan Tugas Akhir ini masih terdapat banyak kekurangan dan kelemahan. Untuk itu penulis mengharapkan kritik dan saran dari semua pihak guna penyempurnaan laporan di masa yang akan datang. Akhir kata, semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi rekan-rekan mahasiswa dan pembaca sekalian demi menambah pengetahuan bagi pembaca. Medan, Juli 2015 Penulis iii
RANCANGAN BANGUN CHARGER HANDPHONE TANPA KABEL ABSTRAK Rancang Bangun charger handphone tanpa kabel menggunakan konsep perancangan transmitter dan receiver. Dimana rangkaian transmitter pada rancang bangun charger handphone tanpa kabel ini merupakan inti dari sistem pembuatan alat dari tugas akhir ini, karena fungsinya untuk membangkitkan sinyal yang menjadi media penghasil energi/arus pada receiver. Metode yang digunakan pada sistem wireless adalah induksi resonansi magnetik. Dimana tegangan menggunakan frekuensi tinggi dipancarkan oleh transmitter lalu dengan prinsip resonansi tegangan yang dipancarkan dapat diterima oleh receiver dalam bentuk tegangan berfrekuensi sama dengan transmitter. Pengiriman daya listrik tanpa kabel ini merupakan suatu sistem yang memiliki proses dimana energi listrik dapat ditransmisikan dari suatu sumber listrik menuju ke beban listrik tanpa melalui suatu kabel. Transmisi daya listrik tanpa kabel ini akan sangat berguna apabila dibutuhkan suatu energi listrik, akan tetapi tidak ada kabel di sekitar tempat tersebut. Desain rangkaian penerima menjadi peranan penting di dalam suatu sistem pengiriman daya listrik tanpa kabel karena akan meningkatkan kinerja dari suatu sistem tersebut. Untuk memenuhi kebutuhan tersebut, dirancang sebuah alat berbasis mikrokontroller yang memungkinkan pengguna menentukan frekuensi yang akan dibangkitkan. Mikrokontroller yang digunakan yaitu mikrokontroller ATMega8. Kata Kunci : wireless energy transfer, transmitter, Mikrokontroller Atmega 8, induksi resonansi magnetik. iv
DAFTAR ISI Persetujuan Pernyataan Penghargaan Abstrak Daftar Isi Daftar Tabel Daftar Gambar Halaman i ii iii iv vi viii x BAB I PENDAHULUAN 1 1.1. Latar Belakang 1 1.2. Rumusan Masalah.... 2 1.3. Tujuan Penulisan.... 2 1.4. Batasan Masalah 3 1.5. Metodologi Penulisan 3 1.6. Sistematika Penulisan 3 BAB II LANDASAN TEORI 5 2.1. Sejarah Wireless Power Transfer... 5 2.1.1 Wireless power transfer di masa lalu... 5 2.1.2 Wireless power transfer di masa kini... 7 2.1.3 Aplikasi Wireless Power pada abad 21... 8 2.1.4 Definisi Pengiriman Daya Listrik Tanpa Kabel... 9 2.2. Mikrokontroler ATMega8... 12 2.2.1 Konfigurasi Pin ATMega 8... 14 2.2.2 Fitur Microkontroller ATMega8...... 18 2.2.3 Memori AVR Atmega...... 19 2.2.4 Arsitektur Mikrocontroller ATMega 8...... 20 2.3. Kumparan pemancar dan Kumparan penerima......... 21 2.3.1 Transmiter (Pemancar/Pengirim).. 23 2.3.2 Receiver (Penerima)...... 24 2.4. Prinsip Induksi Elektromagnetik 24 2.5. Prinsip Pengiriman Energi Melalui Induksi Magnet... 25 2.5.1 Resonansi.... 25 2.5.2 Resonansi Elektromagnetik... 26 2.5.3 Rangkaian LC... 28 2.5.4 Prinsip Kerja Rangkaian LC... 28 2.7. Struktur Pengiriman Daya Listrik Tanpa Kabel.. 28 2.8. Sistem Secara Umum Transfer Energi tanpa kabel. 30 2.9. Perancangan Transmitter...... 33 2.8.1 Perancangan Transmitter... 33 2.8.2 Perancangan Receiver... 36 2.9 Pengujian dan Pengambilan Data..... 41 v
BAB III PERANCANGAN SISTEM 44 3.1. Diagram Blok Sistem... 44 3.2. Power supply..... 45 3.3. Perancangan Pemancar ( Transmitter )... 46 3.4. Perancangan Penerima ( Receiver )... 48 3.5. Rangkaian Mikrokontroler ATMega 8... 49 BAB IV PENGUJIAN RANGKAIAN... 50 4.1. Pengujian Rangkaian Power Suplay 50 4.2. Pengujian Rangkaian Transmitter... 51 4.3. Pengujian Rangkaian Receiver... 52 4.4. Pengujian Rangkaian Mikrokontroller ATMega 8..... 53 BAB V PENUTUP... 54 5.1. Kesimpulan... 54 5.2. Saran... 54 DAFTAR PUSTAKA... 55 vi
DAFTAR TABEL Halaman Tabel 4.1. Data Pengujian Transmitter (Pemancar) 51 Tabel 4.2. Data Pengujian Receiver 52 vii
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Nikola Testa 5 Gambar 2.2 Wardenclyffe Tower atau disebut juga Tesla Tower 6 Gambar 2.3 Tesla coil 7 Gambar 2.4 Mobil listrik dengan wireless charging 8 Gambar 2.5 Wiresless charger handphone 8 Gambar 2.6 Konsep solar space power 11 Gambar 2.7 Konfigurasi Pin ATMega8 14 Gambar 2.8 Arsitektur Microkontroller ATMega 8 18 Gambar 2.9 Peta Memori Atmega 19 Gambar 2.10 Wireless Electricity 21 Gambar 2.11 Gelombang Elektromagnetik 27 Gambar 2.12 Rangkaian LC 28 Gambar 2.13 Skema Diagram Pengiriman Daya Listrik Tanpa Kabel 29 Gambar 2.14 Diagram blok wireless power transfer system 30 Gambar 2.15 Skema tahap-tahap proses perancangan 31 Gambar 2.16 Diagram dasar 32 Gambar 2.17 Diagram Blok transmitter 33 Gambar 2.18 Blok diagram Comparator Oscillator 34 Gambar 2.19 Rangkaian transmitter 35 Gambar 2.20 Blok diagram receiver 36 Gambar 2.21 Rangkaian receiver 37 Gambar 2.22 Rangkaian Receiver 37 Gambar 2.23 Sketsa Receiver 38 Gambar 2.24 Diagram spektrum non ionisasi & ionisasi 39 Gambar 2.26 Diagram blok alat pengatur frekuensi 40 Gambar 2.27 Diagram pengukuran alat pengatur frekuensi 42 Gambar 3.1 Diagram Blok System 44 Gambar 3.2 Power Supply 45 Gambar 3.3 Rangkaian Pemancar (transmitter) 46 Gambar 3.4 Rangkaian Penerima (Receiver) 48 Gambar 3.5 Rangkaian Mikrokontroller ATMega8 49 Halaman viii