Implementasi Rangkaian Voltage-Doubler Piezoelektrik Keramik Murata 7BB35-3 Untuk Pemanenan Energi Getaran Motor Bakar

Abstract

Perkembangan teknologi yang bertambah pesat serta kebutuhan energi listrik yang terus meningkat tiap tahunnya menuntut untuk adanya peningkatan sumber energi listrik. Namun masih banyak sumber energi yang menggunakan sumber daya alam yang suatu hari akan habis. Maka dari itu dibutuhkan sumber energi alternatif yang dapat dilakukan dengan menggunakan energy harvesting. Pemanenan energi (Energy Harvesting) memanfaatkan sejumlah kecil energi dari lingkungan untuk dijadikan sumber energi listrik. Contoh pemanenan energi dapat menggunakan piezoelektrik yang mengubah energi getaran menjadi listrik. Akan tetapi, pemanenan energi menggunakan piezoelektrik ini hanya menghasilkan tegangan yang rendah, sehingga perlu adanya sistem yang dapat meningkatkan tegangan yang dihasilkan. Salah satu sistem yang dapat meningkatkan tegangan yaitu rangkaian voltage doubler yang dapat meningkatkan tegangan dua kali lipat tegangan masuk sekaligus menyearahkan arus AC dari piezoelektrik. Pada penelitian ini dilakukan menggunakan empat buah keramik piezoelektrik serta empat buah rangkaian full-wave Villard cascade voltage doubler (FWVC-VD). Terdapat lima pengujian pada penelitian ini yaitu pengujian karakteristik tegangan, pengujian rangkaian, pengujian korelasi, pengujian konfigurasi seri dan pengujian konfigurasi paralel. Pada pengujian karakteristik tegangan bertujuan untuk mengetahui karakteristik tegangan pada keramik piezoelektrik dan tegangan pada rangkaian serta hubungannya dengan frekuensi. Untuk pengujian rangkaian bertujuan untuk mengetahui voltage gain dari rangkaian FWVC-VD yang telah dirancang apabila menggunakan tegangan masuk dari voltage regulator dan tegangan masuk dari mekanisme penggetar. Pengujian ketiga yaitu pengujian korelasi antara RPM motor bakar dengan tegangan output bertujuan mencari hubungan terhadap kedua variabel. Pengujian konfigurasi seri rangkaian bertujuan untuk mengetahui penambahan tegangan ketika rangkaian FWVC-VD dirangkai secara seri. Dan yang terakhir pengujian konfigurasi paralel bertujuan untuk menemukan daya yang dihasilkan sistem apabila diberi beban yang bervariasi. Pada pengujian konfigurasi seri, sistem akan menghasilkan tegangan yang makin tinggi apabila jumlah yang diseri bertambah banyak. Sistem semula memiliki tegangan 2,87 V ketika tidak diseri, kemudian bernilai 5,51 V jika dua rangkaian diseri, kemudian 7,15 V apabila tiga rangkaian diseri, dan bernilai 11,07 V apabila keempat rangkaian diseri. Pada pengujian konfigurasi paralel, daya yang dihasilkan akan bertambah seiring bertambahnya jumlah paralel. Pada pengujian dengan beban 0,1 Ω daya yang dihasilkan satu rangkaian adalah 0,242 µW dan naik hingga 11,129 µW ketika keempat rangkaian diparalel. Ketika beban ditambah menjadi 0,5 Ω, daya yang dihasilkan satu rangkaian adalah 0,233 µW dan naik hingga 4,163 µW ketika keempat rangkaian diparalel. Pada pengujian dengan beban 2,2 Ω, daya yang dihasilkan satu rangkaian adalah 0,056 µW dan naik hingga 2,5 µW ketika keempat rangkaian diparalel. Dari percobaan tersebut dapat disimpulkan bahwa rangakain FWVC-VD dapat meningkatkan tegangan, namun dibutuhkan keramik piezoelektrik dengan jumlah yang banyak untuk dapat memanen energi secara optimal dari sumber ini.