Desain Perancangan Sensor Piezoelektrik Menggunakan Grafit-Aluminium dengan Metode Dynamic Surface Interaction

Abstract

Listrik kini menjadi kebutuhan yang sangat penting bagi masyarakat baik itu untuk kebutuhan rumah tangga maupun untuk kebutuhan industri. Banyak tuntutan tak terbatas untuk pasokan energi namun dengan sumber daya alam yang terbatas, kini telah menciptakan isu global pada generasi energi masa depan karena menghabiskan sumber daya alam dan menimbulkan efek negatif terhadap lingkungan. Sebagian besar sumber energi di dunia berasal dari fosil yang memiliki dampak berbahaya terhadap lingkungan. Hal ini sangat penting untuk mempelajari sumber energi alternatif dan ramah lingkungan, salah satunya adalah grafit dan aluminium. Didalam penelitian ini dilakukan rencang bangun piezoelektrik dengan grafit-aluminium dimana dijadikan sebagai media konversi energi mekanik menjadi energi listrik. Sehingga nantinya dapat diketahui seberapa besar energi listrik yang dihasilkan. Untuk mengetahui besaran nilai energinya maka dilakukan percobaan variasi tekanan mengenai piezoelektrik dengan membandingkan komposisi grafit dan komposisi air laut pada piezoelektrik grafit dan aluminium. Namun sebelum itu dilakukan pengujian karakteristik piezoelektrik grafitaluminium dengan menekan berbagai posisi pada piezoelektrik. Untuk material piezoelektrik terdiri atas grafit, aluminium dan air laut. Pada pengujian dengan perbandingan presentase komposisi grafit mengggunakan grafit total sebesar 3,45 gram dimana terdapat tiga piezoelektrik dengan komposisi grafit yang berbeda, yaitu 80% total (2,76 gram), 40% total (1,38 gram), dan 13% total (0,46 gram) dengan komposisi air laut dan ukuran aluminium sama. Kemudian untuk pengujian dengan perbedaan air laut terdapat tiga piezoelektrik dengan komposisi air laut berbeda, yaitu sebanyak 0,2 ml; 0,6 ml; 1 ml. Kemudian pengujian pada saat piezoelektrik dengan komposisi sama disusun seri sebanyak 2 buah. Pada komposisi grafit 80% (2,76 gram) mencapai kestabilan tegangan pada rentang 0,75 - 0,76 volt. Pada komposisi 40% (1,38 gram) mencapai tegangan yang stabil selama proses penekanan pada rentang tegangan 0,47 - 0,65 volt. Sedangkan pada komposisi grafit 13% (0,46 gram) mencapai tegangan stabil pada rentang 0,51 – 0,53 volt. Dari pengujian dapat disimpulkan bahwa penambahan komposisi grafit (% berat) menyebabkan kenaikan voltase tegangan pada piezoelektrik. Untuk perubahan tegangan piezoelektrik akibat penambahan volume air laut, pada volume air laut 0,2 ml berada pada rentang 0,51- 0,56 volt. Pada volume air laut 0,6 ml tegangan mencapai rentang 0,51 – 0,54 ml. Terlihat bahwa perbedaan tegangan yang terjadi sangat kecil 0,04 volt. Sedangkan pada volume air laut 1 ml, tegangan yang tercapai 0,38 volt. Hasil pengukuran tegangan dengan penambahan air laut menurut penelitian akan mengurangi impedansi material grafit sehingga tegangan semakin berkurang sesuai dengan hukum ohm. Untuk piezoelektrik dengan komposisi sama disusun seri sebnayak 2 buah, pada komposisi grafit 80% (2,76 gram) tegangan maksimal 1,4 volt, tegangan minimal 1,15 volt. Pada komposisi grafit 40% (1,38 gram) tegangan maksimal 1,21 volt, tegangan minimal 1,11 volt. Sedangkan pada komposisi 13% grafit (0,46 gram) tegangan maksimal mencapai 0,95 volt, tegangan minimal 0,78 volt.