BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Beberapa produk elektronika yang dihasilkan dari konsep WPT (Wireless Power Transfer) dapat kita saksikan bersama di mass media luar negeri, seperti alat-alat kedokteran, automotive hingga peralatan rumah tangga. Prinsip dasar WPT adalah, bilamana arus bolak-balik (AC) mengalir pada sebuah penghantar koil tertutup, maka garis-gaya medan magnet akan dihasilkan disekitar kumparan. Fenomena ini dikenal sebagai Hukum Ampere. Garis-gaya medan magnet yang dihasilkan oleh koil tertutup dapat beresonansi dan menginduksi tegangan arus bolak-balik juga pada kumparan penerima (Hukum Induksi Magnetik Faraday). Beberapa peneliti menyebutkan bahwa Faktor kualitas atau Qfaktor adalah parameter berdimensi yang menggambarkan karakteristik dari osilator atau resonator, atau ekuivalen dengan karakteristik relativitas bandwidth terhadap frekuensi pusatnya. Semakin tinggi Q menunjukkan tingkat kehilangan energi yang tersimpan pada osilator relatif kecil, osilasi merosot lebih lambat. Sistem dengan faktor kualitas rendah (Q <½) dikatakan sebagai overdamped. Suatu sistem yang tidak terosilasi secara keseluruhan, tapi ketika digeser dari output kondisi kesetimbangannya, maka ia kembali ke keadaan peluruhan eksponensial, mendekati steady state value asymptotically (batas kesetimbangan terdekatnya). Sistem dengan faktor kualitas tinggi (Q> ½) dikatakan underdamped. sistem 1 http://digilib.mercubuana.ac.id/
underdamped adalah kombinasi osilasi pada frekuensi tertentu dengan peluruhan sinyal amplitudo. Sebuah sistem dengan faktor kualitas (Q = ½) dikatakan kritis teredam. Seperti sistem overdamped, output tidak berosilasi. Efisiensi dari sistem kopling resonansi tergantung dari banyaknya energi yang ditransfer dari koil pengirim ke koil rangkaian penerima. (Syed Khalid Rahman, Omar Ahmed, Md. Saiful Islam,A.H.M. Rafiul Awal, Md. Shariful Islam _American Journal May, 2014), Konsep kopling resonansi magnetik adalah kondisi dimana frekuensi resonansi
bekerja pada jangkah frekuensi pemancar dan kumparan
penerima. Ketika dua kumparan disetel dan ber-resonansi dalam jangkah frekuensi yang sama, maka efisiensi dan energi yang ditransmisikan akan ditingkatkan. Selain daripada itu, energi bisa ditransfer kendati kumparan tidak selaras. Hal ini yang dimaksudkan sebagai transfer Energi Nonradiasi. Frekuensi resonansi (f) yang dibangkitkan dengan menggunakan rangkaian LC tuned di mana induktansi berasal dari eksitasi atau koil (kumparan) dan kapasitor penerima. Berangkat dari latar belakang ini penulis mencoba membuat disain elektronika dan mengkurnya dengan komparasi-komparasi
teori
dan
praktek
dan
menambahkan
koil
intermediasi sebagai ‘repeater’ untuk memperbaiki faktor kualitas yang telah dicapai oleh peneliti lain.
2 http://digilib.mercubuana.ac.id/
1.2 Rumusan Masalah Dalam masyarakat modern saat ini, energi telah menjadikan kebutuhan pokok kehidupan sehari-harinya, betapapun mobilitas manusia sudah semakin tinggi, namun kontinuitas pasokan energi listrik tidak boleh sekejappun berhenti atau ter-interupsi begitu saja. Perangkat daya rendah secara umum memiliki unsur penyimpan energi seperti baterai atau kapasitor. Agar bisa diisi ulang, elemen penyimpan energi memerlukan kabel penghubung
ke catu daya utama atau regulator power supply.
Kebutuhan kabel, konektor atau bahkan baterai dalam peralatan elektronik dapat dihilangkan dengan transmisi energi nirkabel. Ini merupakan solusi ideal ketika kondisi dan tempat yang tidak memungkinkan menggunakan kabel ditambah biaya yang cukup rendah. Sebagian besar komponen rangkaian ini mudah di dapatkan akan tetapi beberapa kendala yang ditemui penulis antara lain adalah: 1.
Keterbatasn komponen di pasar lokal seperti kapasitor jenis polypropylene, selain harganya cukup lumayan dan perlu dipesan dari luar negri.
2.
Bagaimana mempelajari dan memahami teknik operasi dan prinsip kerja kopling resonansi magnetik.
3.
Komponen klas apa saja yang dapat mendukung kinerja rangkaian elektronik ini.
3 http://digilib.mercubuana.ac.id/
1.3 Batasan Masalah 1. Membahas catu daya DC yang diisolasikan dengan komponen LCtank dan ditransmite ke penerima dengan menambahkan koil intermediasi untuk memperbesar faktor kualitas penerima. 2. Hanya untuk konsep transmisi daya nirkabel dan kopling resonansi magnetik. 3. Hal yang terkait dengan efisiensi dan kehandalan WPT. 1.4 Tujuan Penelitian Tugas Akhir ini ditujukan untuk mengembangkan prototipe yang bisa diterapkan dalam mencapai tiga sasaran yang telah diidentifikasi berdasarkan laporan masalah. Tujuan proyek adalah sebagai berikut: Tujuan dari penelitian ini adalah : 1. Mengetahui pengaruh jarak antara koil pemancar dengan koil penerima terhadap efisiensi transmisi daya. 2. Mengetahui pengaruh daya yang diberikan pada koil pemancar dengan penambahan koil intemediasi terhadap efisiensi transmisi daya. 3. Mengetahui pengaruh frekuensi yang dipakai pada transmisi daya terhadap efisiensi.
4 http://digilib.mercubuana.ac.id/
1.5 Metodologi Penelitian Metode yang digunakan dalam penulisan tugas akhir ini diterangkan dalam bab dan sub bab yang terkait dalam; 1. Studi Literatur, Untuk kelengkapan teori dan disain konstruksi serta rancang bangun proyek, penulis berdiskusi dengan dosen terkait, mencari literatur dari buku lokal, perpustakaan kampus Mercu Buana, internet dan jurnal luar negri yang terkait dengan wireless power transmission. 2. Analisa Data Data yang di dapat dari berbagai sumber yakni dari hasil observasi, dari hasil pengamatan selama beberapa bulan, setelah dianalisa, dihitung biayanya kemudian diterapkan menjadi proyek dalam rangka membuat sebuah perangkat ‘pemancar’ dan ‘penerima’ nirkabel.
1.6 Sistematika Penulisan Pada penulisan penelitian ini ditulis dengan sistematika penulisan sebagai berikut :
5 http://digilib.mercubuana.ac.id/
BAB I
: PENDAHULUAN Bab ini akan mengemukakan mengenai hal – hal yang menjadi latar belakang penulisan penelitian, perumusan masalah, batasan masalah, tujuan yang ingin dicapai, serta sistematika penulisan laporan tugas akhir ini.
BAB II
: LANDASAN TEORI Pada bab ini akan membahas mengenai teori yang berhubungan dengan wireless power transfer , kopling resonansi, desain koil pada inductive resonant coupling, induksi elektromagnetik, elektromagnet dan tubing copper, medan magnet, arus listrik menghasilkan kemagnetan, akuisisi data, daya listrik, power supply.
BAB III
: PERANCANGAN ALAT Bab ini akan membahas mengenai : 1. Pembuatan
rangkaian
elektronika
dan
pengimplementasian sistem dari inductive resonant coupling.
Untuk menjelaskan
setiap pembahasan
tersebut akan dijelaskan menggunakan blok diagram beserta penjelasan dari setiap bagian dari blok diagram yang digunakan.
6 http://digilib.mercubuana.ac.id/
2. Komponen-komponen yang diperlukan untuk membuat rangkaian transmisi wireless power transfer dengan menggunakan teknologi inductive resonant coupling. Rangkaian – rangkaian tersebut adalah rangkaian osilator dengan RF Choke, rangkaian LC-tank, koil pemancar, koil intermediasi dan koil penerima.
BAB IV
: ANALISA DAN PERFORMA PERANGKAT Bab ini penulis memaparkan mengenai proses perhitungan efisiensi berdasarkan hasil teori dari pengujian – pengujian yang telah
dilakukan.
Kemudian
berdasarkan
hasil
perhitungan tersebut akan dilakukan pembahasan mengenai pengaruh antara koil pemancar dengan koil penerima, daya yang diberikan pada koil pemancar, bilamana ditambahkan pada koil intermediasi diantara koil pemancar dan penerima. BAB IV
: KESIMPULAN & REKOMENDASI Pada Bab ini dibahas mengenai kesimpulan dari hasil pengujian
dan
analisis
terkait
dengan
tujuan
dan
permasalahan yang ada, serta saran untuk pengembangan sistem di masa mendatang.
7 http://digilib.mercubuana.ac.id/
