Proposal PKM-P 2015, PIEZOELEKTRIK SEBAGAI MEDIA TRANSMISI ENERGI LISTRIK UNTUK PEMBUATAN CHARGER NIRKABEL PDF

Preview

Summary

PROPOSAL PROGRAM KREATIVITAS MAHASISWA JUDUL PROGRAM PIEZOELEKTRIK SEBAGAI MEDIA TRANSMISI ENERGI LISTRIK UNTUK PEMBUATAN CHARGER NIRKABEL BIDANG KEGIATAN : PKM PENELITIAN Diusulkan oleh : Rezza Anwary M0213077/2013 Oky Rio Pamungkas M0213069/2013 Miftahul Ma’arif M0213057/2013 Andy Saktia Warseno M...

Description

PROPOSAL PROGRAM KREATIVITAS MAHASISWA JUDUL PROGRAM PIEZOELEKTRIK SEBAGAI MEDIA TRANSMISI ENERGI LISTRIK UNTUK PEMBUATAN CHARGER NIRKABEL

BIDANG KEGIATAN : PKM PENELITIAN

Diusulkan oleh : Rezza Anwary

M0213077/2013

Oky Rio Pamungkas

M0213069/2013

Miftahul Ma’arif

M0213057/2013

Andy Saktia Warseno

M0213007/2013

Irvan Nurafriliano

K7413084/2013

UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2015

PENGESAHAN PKM-PENELITIAN

1. Judul Kegiatan

2. Bidang Kegiatan 3. Ketua Pelaksana Kegiatan a. Nama Lengkap b. NIM c. Jurusan d. Universitas e. Alamat Rumah dan No Tel./HP

: Piezoelektrik Sebagai Media Transmisi Energi Listrik Untuk Pembuatan Charger Nirkabel : PKM-P Rezza Anwary M0213077 S1-Fisika Universitas Sebelas Maret Kp. Baru RT/RW 01/07 Desa Sukamakmur Kecamatan Ciomas Kabupaten Bogor 089602795673 : [email protected] : 4 orang : : : : :

f. Alamat email 4. Anggota Pelaksana 5. Dosen Pembimbing a. Nama Lengkap : Dr. Fahru Nurosyid, S.Si., M.Si. b. NIDN : 0013107203 c. Alamat Rumah dan No Tel./HP : Perum Tiara Ardi Blok C14 Gagaksipat, Ngemplak, Boyolali 081329457069 6. Biaya Total a. DIKTI 7. Jangka Waktu pelaksanaan

:

Rp 11.933.000,-

: 4 Bulan

Menyutujui, Ketua Program Studi Fisika FMIPA UNS

Surakarta, 12 Mei 2015, Ketua Pelaksana Kegiatan

( Dr. Fahru Nurosyid, S.Si., M.Si.) NIP. 197210132000031002

(Rezza Anwary) NIM. M0213077

Wakil Rektor Bidang Kemahasiswaan dan Alumni UNS

Dosen Pembimbing

(Prof. Dr. Ir. Darsono, M.Si.) NIP. 19660611 199103 1 002

(Dr. Fahru Nurosyid, S.Si., M.Si.) NIP. 197210132000031002

ii

DAFTAR ISI PENGESAHAN PKM-PENELITIAN .................................................................... ii DAFTAR ISI .......................................................................................................... iii RINGKASAN ........................................................................................................ iv BAB I ...................................................................................................................... 1 PENDAHULUAN ............................................................................................... 1 Latar Belakang ................................................................................................. 1 Rumusan Masalah ............................................................................................ 1 Tujuan .............................................................................................................. 2 Luaran .............................................................................................................. 2 BAB II ..................................................................................................................... 3 TINJAUAN PUSTAKA ...................................................................................... 3 BAB III ................................................................................................................... 5 METODE PENELITIAN .................................................................................... 5 Alat dan Bahan................................................................................................. 5 Alur Kegiatan ................................................................................................... 6 BAB IV ................................................................................................................... 7 BIAYA DAN JADWAL KEGIATAN ................................................................ 7 Rancangan Biaya ............................................................................................. 7 Jadwal Kegiatan Program ................................................................................ 7 LAMPIRAN 1 ......................................................................................................... 9 LAMPIRAN 2 ....................................................................................................... 15 LAMPIRAN 3 ....................................................................................................... 17 LAMPIRAN 4 ....................................................................................................... 18

iii

RINGKASAN

Perkembangan teknologi membawa kita semakin dekat ke era wireless dimana teknologi dapat digunakan tanpa adanya transmisi data melalui kabel, sekarang tidak hanya data yang dapat ditransmisikan tanpa menggunakan kabel, energi listrik yang menjadi kebutuhan primer dalam kehidupan sehari-hari sudah dapat ditransmisikan tanpa kabel dengan memanfaatkan resonansi magnetik. Namun tidak hanya resonansi magnetik satu-satunya alternatif mentransmisikan energi listrik, dengan memanfaatkan piezoelektrik kita dapat mengubah energi listrik menjadi gelombang mekanik lalu ditransmisikan melalui medium udara ke sebuah piezoelektrik lain dengan mebalik metode sebelumnya gelombang mekanik dapat diubah kembali menjadi energi listrik. Dengan metode ini kekurangan dari resonansi magnetik dapat ditutupi yaitu jarak jangkauannya dimana pada resonansi magnetik transmitter dan receiver harus berada dekat dan sejajar, sedangkan dengan memanfaatkan resonansi gelombang mekanik maka jarak jangkauan akan lebih jauh bergantung pada kekuatan transmitter. Penelitian yang diusulkan adalah memanfaatkan resonansi gelombang mekanik sebuah portable device sehingga dapat diisi dayanya dengan jangkauan lebih jauh tanpa adanya kabel. Kata kunci : Piezoelektrik, Charger, Wireless, Ultrasonik

iv

BAB I PENDAHULUAN

Latar Belakang Penggunaan teknologi telepon genggam dalam kehidupan sehari-hari tidak dapat dipungkiri lagi pentingnya, kemudahan dalam telekomunikasi adalah sebab utama dari fenomena ini, semakin pesatnya perkembangan telepon genggam berdampak terhadap banyaknya daya yang digunakan pada device portable ini salah satu alternatif selain menggunakan baterai dengan kapasitas daya yang lebih luas adalah dengan mempermudah proses pengisian daya, baik dengan power bank, maupun charger standar yang langsung dihubungkan ke terminal listrik di rumah-rumah. Perkembangan teknologi membawa kita semakin dekat ke era wireless dimana teknologi dapat digunakan tanpa adanya transmisi data melalui kabel, sekarang tidak hanya data yang dapat ditransmisikan tanpa menggunakan kabel, energi listrik yang menjadi kebutuhan primer dalam kehidupan sehari-hari sudah dapat ditransmisikan tanpa kabel dengan memanfaatkan resonansi magnetik. Namun tidak hanya resonansi magnetik satu-satunya alternatif mentransmisikan energi listrik, dengan memanfaatkan piezoelektrik kita dapat mengubah energi listrik menjadi gelombang mekanik lalu ditransmisikan melalui medium udara ke sebuah piezoelektrik lain dengan mebalik metode sebelumnya gelombang mekanik dapat diubah kembali menjadi energi listrik. Dengan metode ini kekurangan dari resonansi magnetik dapat ditutupi yaitu jarak jangkauannya dimana pada resonansi magnetik transmitter dan receiver harus berada dekat dan sejajar, sedangkan dengan memanfaatkan resonansi gelombang mekanik maka jarak jangkauan akan lebih jauh bergantung pada kekuatan transmitter. Maka dari itu penelitian ini dilakukan untuk mencari frekuensi ultrasonik agar proses konversi energi terjadi lebih efektif hal ini penting untuk pengisian daya yang lebih cepat dan tidak membahayakan baterai.

Rumusan Masalah Transimisi energi listrik dengan memanfaatkan resonansi magnetik membuat sebuat handphone harus berada dekat dari sebuah transmitternya (charger) sehingga pengguna handphone harus berhenti menggunakan ponselnya untuk diisi dayanya ini juga berlaku pada pengisian dengan menggunakan kabel, namun dengan memanfaat resonansi gelombang mekanik sebuah portable device dapat diisi dayanya dengan jangkauan lebih jauh tanpa adanya kabel sehingga pengguna handphone dapat menggunakannya tanpa berhenti sejenak untuk mengisi dayanya. Dalam penggunaan piezoelectrik untuk pembuatan charger wireless diperlukan adanya analisa frekuensi ultrasonik terhadap output yang dihasilkan sehingga konversi energi lebih efektif dan akurat.

1

Tujuan Tujuan penelitian ini adalah dapat menganalisa pengaruh frekuensi resonan pada orde ultrasonik terhadap sebuah piezoelectric sebagai media transmisi energi listrik pada frekuensi resonan ultrasonik sehingga sebuah alat portable dapat lebih praktis dan efisien dalam pengisian dayanya.

Luaran Luaran yang diharapkan dengan diadakannya penelitian ini dapat mencipkan prototype charger wireless dengan memanfaatkan piezoelectric untuk dapat menutupi kekurangan dari penggunaan charger wireless dengan resonansi magnetik sehingga sebuah device portable dapat diisi dayanya tanpa harus jauh dari pemiliknya.

2

BAB II TINJAUAN PUSTAKA Perubahan energi mekanik menjadi energi listrik pada umumnya dilakukan oleh sebuah dynamo. Tapi ada juga fenomena fisik lain termasuk Piezoelectricity yang juga dapat mengubah gerak mekanik menjadi muatan listrik. Efek Piezoelektrik terjadi dengan 2 cara, yang pertama adalah efek Piezoelektrik secara langsung yaitu menggambarkan bahwa kempuan suatu material untuk mengubah tekanan mekanik menjadi muatan listrik dan yang kedua adalah efek Piezoelektrik terbalik yaitu kemampuan membalikkan sebuah potensial listrik menjadi energi bunyi mekanik gambar 1.

Gambar 1. Konversi elektromekanik dengan fenomena piezoelectricity Efek Piezoelektrik langsung digunakan untuk menjadikan material berfungsi sebagai sensor dan efek Piezoelektrik terbalik digunakan sebagai actuator. Sebuah bahan disebut Piezoelektrik jika bahan tersebut dapat mengubah energi listrik menjadi energi getar mekanik, demikian juga mengubah getaran mekanik menjadi muatan listrik. Perilaku mekanik dan listrik dari sebuah bahan piezoelektrik dapat dimodelkan oleh dua persamaan linier. Persamaan ini mengandung dua variable mekanik dan dua variabel listrik. Efek piezoelektrik langsung dan efek terbalik dapat dimodelkan dengan persamaan matriks berikut: Efek Piezoelektrik Langsung: Converse Piezoelektrik Efek: Di mana D adalah vektor perpindahan listrik,

adalah vektor regangan,

adalah permitivitas dielektrik matriks saat regangan konstan mekanik, adalah matriks koefisien penyeimbang pada medan listrik konstan, vektor regangan,

adalah matriks konstanta piezoelektrik , dan

adalah

adalah vektor

medan listrik. Subscript adalah matriks transposisi.(Minazara, 2014) Gelombang ultrasonik merupakan gelombang bunyi yang frekuensinya di atas 20.000 Hz yang saat ini banyak sekali kegunaannya. Perkembangan teknologi 3

yang semakin pesat, pada masa sekarang ini, banyak sekali memerlukan aplikasi dari gelombang ultrasonik, diantaranya dalam bidang kedokteran (USG), bidang kelautan (SONAR), bidang industri dan dalam bidang keteknikan (NDT). (Dharmawan, 2009) Salah satu alasan penggunaan gelombang bunyi ultrasonik selain fakta bahwa tidak bisa didengar, ialah untuk panjang gelombang yang lebih pendek, difraksinya menjadi lebih kecil, sehingga berkas gelombang tidak menyebar dan benda dapat dideteksi. Dengan frekuensi bunyi ultra yang lebih tinggi, maka panjang gelombangnya menjadi lebih kecil, sehingga benda yang lebih kecil dapat dideteksi. (Giancoli, 2001) Wireless Technology atau teknologi nirkabel, atau lebih sering disingkat wireless adalah teknologi elektronika yang beroperasi tanpa kabel. Wireless technology dapat dimanfaatkan untuk komunikasi, dan pengontrolan misalnya. Untuk komunikasi, dikenal wireless communication yaitu transfer informasi, berupa apapun, secara jarak jauh tanpa penggunakan kabel misalnya ponsel, jaringan komputer nirkabel dan satelit. Pengontrolan secara jarak jauh tanpa kabel adalah salah satu contoh teknologi nirkabel. Misalnya penggunaan remote TV, mobil kontrol, dan remote untuk membuka pintu garasi mobil. Masyarakat sudah akrab dengan teknologi nirkabel. Baik karena masyarakat menggunakan ponsel ataupun karena mulai banyak yang mengakses Internet melalui layanan hotspot. (Proboyekti, 2007)

4

BAB III METODE PENELITIAN

Alat dan Bahan 3.1.1 No 1 2 3 4 5 6 7

Alat Multimeter Solder Gunting Cutter Osiloskop Penggaris Laptop 3.1.2

No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

Alat Jumlah 2 buah 3 buah 2 buah 2 buah 1 buah 1 buah 1 buah

Bahan Bahan

Arduino Uno Ultrasonic Generator Android Mobile Kabel Resistor Modul Adaptor Transistor PCB Piezoelectric Dioda Saklar IC Acrylic UPS LED Timah Lem Lem tembak

Jumlah 2 buah 1 buah 2 buah 10 meter 30 buah 3 buah 10 buah 4 buah 15 buah 10 buah 4 buah 10 buah 1x1 meter 1 buah 10 buah 1 roll sedang 1 buah 1 buah

5

Alur Kegiatan Start

Mempersiapkan dan membeli alat & bahan

Membuat transmitter ultrasonic

Membuat Prototype Converting Vibration to Voltage by Piezzoelectric beserta rangkaiannya

Menguji prototype dengan variasi gelombang ultrasonik

Lulus uji?

Tidak

Ya Membuat sistem aplikasi charger android

Menggabungkan prototype dengan gadget.

Uji akhir

Analisa

Laporan

End 6

BAB IV BIAYA DAN JADWAL KEGIATAN

Rancangan Biaya No

JENIS PENGELUARAN

BIAYA (RP)

1

Bahan Habis Pakai

85.000

2

Bahan Tidak Habis Pakai

10.215.000

3

Biaya Perjalanan

1.440.000

4

Lain-Lain

193.000 Jumlah

11.933.000

Jadwal Kegiatan Program No 1 2 3

4

5 6

7 8 9

Tahapan

Bulan 1 1 2 3 4

Bulan 2 1 2 3 4

Bulan 3 1 2 3 4

Bulan 4 1 2 3 4

Perencanaan penelitian Persiapan alat dan bahan Pembuatan Transmitter Ultrasonic Pembuatan Prototype Converting Vibration to Voltage by Piezzoelectric Pengujian Prototype Pembuatan Sistem Aplikasi Charger Android Penggabungan prototype dengan Gadget Pengujian Akhir Analisis dan laporan

7

DAFTAR PUSTAKA

Minazara, E, et al. 2014. Piezoelectric Generator Harvesting Bike Vibrations Energy to Supply Portable Devices. SATIE (CNRS UMR 8029), PRES UNIVERSUD, ENS Cachan, 61 av. du Président Wilson 94230 Cachan France.

Dharmawan, Irwan Ary, et al. 2009. Gelombang dan Aplikasinya. Bandung : Unpad. Proboyekti, Umi. 2007. Teknologi Nirkabel : Telpon Seluler. Yogyakarta : UKDW. Giancoli, Douglas C. 2001. FISIKA edisi kelima. Jakarta : Erlangga.

8

LAMPIRAN 1 1. Biodata Ketua A. Identitas Diri 1 2 3 4 5 6 7

Nama Lengkap (dengan gelar) Jenis Kelamin Program Studi NIM Tempat dan Tanggal Lahir E-mail Nomor Telepon/HP

Rezza Anwary Laki – laki S1-Fisika M0213077 Bogor, 22 Juni 1995 [email protected] 089602795673

B. Riwayat Pendidikan

Nama institusi Jurusan Tahun Masuk-Lulus

SD SDN Gunung Batu I 2001-2007

SMP

SMA

SMPN 1 Ciomas

SMAN 9 Bogor

2007-2010

IPA 2010-2013

C. Pemakalah Seminar Ilmiah (Oral Presentation) No

Nama Pertemuan Ilmiah/Seminar

Judul Artikel Ilmiah

Waktu dan Tempat

1 D. Penghargaan dalam 10 tahun Terakhir (dari pemerintah, asosiasi atau institusi lainnya) No Jenis Penghargaan 1

Intitusi Pemberi Penghargaan

Tahun

Semua data yang saya isikan dan tercantum dalam biodata ini adalah benar dan dapat dipertanggungjawabkan secara hukum. Apabila di kemudian hari ternyata dijumpai ketidaksesuaian dengan kenyataan, saya sanggup menerima sanksi. Demikian biodata ini saya buat dengan sebenarnya untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam pengajuan Hibah PKM. Surakarta, 12 Mei 2015

(Rezza Anwary)

9

2. Biodata Anggota II A. Identitas Diri 1 2 3 4 5 6 7

Nama Lengkap (dengan gelar) Jenis Kelamin Program Studi NIM Tempat dan Tanggal Lahir E-mail Nomor Telepon/HP

Oky Rio Pamungkas Laki – laki Fisika M0213069 Ngawi, 25 Oktober 1994 [email protected] 085643481334

B. Riwayat Pendidikan

Nama institusi Jurusan Tahun Masuk-Lulus

SD SDN 7 Bangunrejo Kidul SDN 1 Metro Utara 2000-2006

SMP

SMA

SMPN 3 Metro

SMAN 3 Metro

2007-2010

IPA 2010-2013

C. Pemakalah Seminar Ilmiah (Oral Presentation) No

Nama Pertemuan Ilmiah/Seminar

Judul Artikel Ilmiah

Waktu dan Tempat

1 D. Penghargaan dalam 10 tahun Terakhir (dari pemerintah, asosiasi atau institusi lainnya) No Jenis Penghargaan 1

Intitusi Pemberi Penghargaan

Tahun

Semua data yang saya isikan dan tercantum dalam biodata ini adalah benar dan dapat dipertanggungjawabkan secara hukum. Apabila di kemudian hari ternyata dijumpai ketidaksesuaian dengan kenyataan, saya sanggup menerima sanksi. Demikian biodata ini saya buat dengan sebenarnya untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam pengajuan Hibah PKM. Surakarta, 12 Mei 2015

(Oki Rio Pamungkas)

10

3. Biodata Anggota I A. Identitas Diri 1 2 3 4 5 6 7

Miftahul Ma’arif Laki – laki S1-Fisika M0213057 Jombang, 15 Juni 1995 [email protected] 08563359633

Nama Lengkap Jenis Kelamin Program Studi NIM Tempat dan Tanggal Lahir E-mail Nomor Telepon/HP B. Riwayat Pendidikan

Nama institusi Jurusan Tahun Masuk-Lulus

SD MI Babussalam Tambar 2001-2007

SMP

SMA

SMPN 1 Jogoroto

SMAN Jogoroto

2007-2010

IPA 2010-2013

C. Pemakalah Seminar Ilmiah (Oral Presentation) No

Nama Pertemuan Ilmiah/Seminar

Judul Artikel Ilmiah

Waktu dan Tempat

1 D. Penghargaan dalam 10 tahun Terakhir (dari pemerintah, asosiasi atau institusi lainnya) No Jenis Penghargaan 1

Intitusi Pemberi Penghargaan

Tahun

Semua data yang saya isikan dan tercantum dalam biodata ini adalah benar dan dapat dipertanggungjawabkan secara hukum. Apabila di kemudian hari ternyata dijumpai ketidaksesuaian dengan kenyataan, saya sanggup menerima sanksi. Demikian biodata ini saya buat dengan sebenarnya untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam pengajuan Hibah PKM. Surakarta, 12 Mei 2015

(Miftahul Ma’arif)

11

4. Biodata Anggota II E. Identitas Diri 1 2 3 4 5 6 7

Nama Lengkap (dengan gelar) Jenis Kelamin Program Studi NIM Tempat dan Tanggal Lahir E-mail Nomor Telepon/HP

Andy Saktia Warseno Laki – laki Fisika M0213007 Karanganyar, 31 Juli 1995 [email protected] 085712634573

F. Riwayat Pendidikan

Nama institusi Jurusan Tahun Masuk-Lulus

SD SD Kristen Karanganyar 2001-2007

SMP SMPN 3 Karanganyar 2007-2010

SMA SMAN 1 Karanganyar IPA 2010-2013

G. Pemakalah Seminar Ilmiah (Oral Presentation) No

Nama Pertemuan Ilmiah/Seminar

Judul Artikel Ilmiah

Waktu dan Tempat

1 H. Penghargaan dalam 10 tahun Terakhir (dari pemerintah, asosiasi atau institusi lainnya) No Jenis Penghargaan 1

Intitusi Pemberi Penghargaan

Tahun

Semua data yang saya isikan dan tercantum dalam biodata ini adalah benar dan dapat dipertanggungjawabkan secara hukum. Apabila di kemudian hari ternyata dijumpai ketidaksesuaian dengan kenyataan,...