Latar Belakang. Pemanfaatan Energi Gerak Berjalan Sebagai Alternatif Energi. Energi Gerak Berjalan yang Belum Banyak Termanfaatkan

Latar Belakang

Diperlukan Sumber Energi Alternatif Keterbatasan Sumber Energi Kebutuhan Energi yang Meningkat

Energi Gerak Berjalan yang Belum Banyak Termanfaatkan

Pemanfaatan Energi Gerak Berjalan Sebagai Alternatif Energi

1

Frekuensi dari Pola gerak berjalan & berlari manusia

Contoh frekuensi pola gerak berjalan dan berlari manusia

2

3

Mobile Charger

Pemanfaatan Gerak Naik turun Ransel Akibat Aktifitas Berjalan dan Berlari

Perumusan Masalah

Bagaimana memanfaatkan energi yang terbuang dari gerak berjalan dan berlari manusia.

Tujuan Penelitian

Merancang sebuah alat yang dapat menghasilkan energi listrik memanfaatkan energi yang terbuang dari gerak berjalan dan berlari manusia

Batasan Masalah Lintasan dari toothead rack hanya berada dalam arah vertical. Rangka dianggap kuat sehingga tidak dimasukkan ke dalam perhitungan. Kapasitas ransel tidak diperhitungkan. Rugi-rugi yang dihasilkan oleh gesekan diabaikan

Manfaat Penelitian Memberikan informasi seputar sumber energi alternatif terbarukan dari pemanfaatan aktivitas gerak manusia.

Menghasilkan sumber energi yang ramah lingkungan.

Sebagai salah satu syarat kelulusan.

Tinjauan Pustaka Dari penelitian terdahulu didapatkan data tentang gerak berjalan manusia sebagai berikut

𝜔 = 2𝜋𝜋 𝑟𝑟𝑟⁄𝑠𝑠𝑠

Tinjauan Pustaka Pegas Pegas adalah elemen mesin fleksibel yang digunakan unruk memberikan gaya, torsi, dan juga menyimpan atau melepaskan energi.

Panjang pegas tanpa pembebanan ℎ𝑓 = ℎ𝑠 + 𝛿𝛿

Panjang pegas setelah diberi beban ℎ𝑙 = ℎ𝑓 + 𝛿 dimana :

hf = panjang bebas pegas tanpa pembebanan hs = panjang solid pegas 𝛿𝛿 = defleksi linear solid pegas

𝛿 = defleksi linear pegas

hl = panjang pegas setelah diberi beban

Tinjauan Pustaka Generator Generator merupakan sebuah perangkat mesin listrik dinamis yang mengubah energi mekanis menjadi energi listrik.

Tinjauan Pustaka Planetary Gear Set Planetary gear digunakan untuk mempercepat putaran masuk generator sehingga diharapkan dapat memperbesar voltase bangkitan yang dihasilkan.

Metodologi Diagram alir percobaan

Metodologi Diagram alir perhitungan konstanta pegas

Metodologi Diagram alir perhitungan dimensi pegas

Metodologi Diagram Alir Perhitungan Planetary Gear

Metodologi Skema dan prinsip kerja alat

Analisa Data dan Perhitungan Perhitungan konstanta pegas : Amplitudo = 10 Cm Defleksi = 7 Cm ω = 4,71 𝑟𝑟𝑟⁄𝑠𝑠𝑠 m = 15 Kg

𝑋=

[ 𝐾 − 𝑚 .ω

𝑋=

𝐴

2

𝐴

+ 𝐶 . ω 2 )]

1 [ 𝐾−𝑚 .ω2 2 ] �2

𝐾 = 111,39 𝑁�𝑚

1� 2

Analisa Data dan Perhitungan Perhitungan Dimensi Pegas

* Tinggi solid pegas : 7,5 Cm = 2,95 in * Diameter kawat pegas : 1 Mm = 0,039 in * Perbandingan diameter kawat dengan diameter pegas : 16 * Bahan pegas : tembaga

Mencari jumlah lilitan total pegas

ℎ𝑠= 𝑁𝑡 𝑥 𝐷 2,95 𝑖𝑖 = 𝑁𝑡 𝑥 0,039 𝑖𝑖 𝑁𝑡 = 75 𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙

Mencari jumlah lilitan aktif pegas Mencari jari-jari pegas

𝑁𝑎 = 75 − 2 𝑁𝑎 = 73 𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙 2𝑅 𝐶= 𝐷

𝑅 = 0,312 𝑖𝑖 = 7,9 𝑀𝑀 = 8 𝑀𝑀

Analisa Data dan Perhitungan Untuk menghitung generator dapat digunakan rumus

𝐸=

𝑝 𝑎

𝑥

𝑧 60

𝑥𝑛𝑥Ø

4 𝑍 3,7 𝑣𝑣𝑣𝑣 = 𝑥 𝑥 115 𝑥 1,45 𝑥 10−3 2 60 3,7 𝑣𝑣𝑣𝑣 𝑥 60 𝑍= 2 𝑥 115 𝑥 1,45 𝑥 10−3 𝑍 = 665

Dengan rumus :

𝑍 = 2. 𝑐. 𝑁 665 = 2.2. 𝑁 665 𝑁= = 166 𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙 4

Analisa Data dan Perhitungan Kecepatan Gerak Rack 𝐶 (𝑦 − 𝑦𝑦) + 𝑘 (𝑦 ̇ − ̇ 𝑦𝑦) = 𝑚 𝑥 𝑎

∑𝐹 = 𝑚 𝑥 𝑎

Dikarenakan sistem tidak membutuhkan redaman, maka harga C = 0, sehingga 𝑘 (𝑦 − 𝑦𝑦) = 𝑚 𝑥 𝑎 Untuk mencari nilai y’ digunakan rumus : 𝑘𝑘 sin(𝜔𝜔 − ∅1 ) + 𝑦𝑦𝑝 𝑡 = 𝑘 − 𝑚𝜔 2 2 + 𝑐𝑐 2 1/2

𝜔𝜔𝜔 cos(𝜔𝜔 − ∅1 ) 𝑘 − 𝑚𝜔 2 2 + 𝑐𝑐 2

1/2

Dikarenakan sistem tidak membutuhkan redaman, maka harga C = 0, sehingga 𝑘𝑘 sin(𝜔𝜔) 𝑦𝑦𝑝 𝑡 = 𝑘 − 𝑚𝜔 2 2 1/2 𝑦𝑦𝑝 𝑡 =

111,39 𝑥 0,05 𝑚 111,39 − 15 𝐾𝐾 𝑥 4,712

𝑦𝑦𝑝 𝑡 = −0,025 𝑚 (arah berlawanan)

*

2 1/2

Setelah diketahui nilai dari y’ maka dapat dicari percepatan dengan rumus : 𝑘 (𝑦 − 𝑦𝑦) = 𝑚 𝑥 𝑎 111,39 0,05 − 0,025 = 15𝐾𝐾 𝑥 𝑎 𝑎 = 0,18 𝑚� 2 𝑠𝑠𝑠

Untuk mencari kecepatan gerak rack maka digunakan integral dari percepatan : 1 𝑑𝑑 𝑣= � 𝑎 𝑑𝑑 0 1 𝑣 = 𝑎 𝑡2 2 1 𝑣 = 0,18 12 2 𝑣 = 0,09 𝑚⁄𝑠𝑠𝑠

Analisa Data dan Perhitungan Rancangan Planetary Gear Box Gear 3 Gear 2 Lengan putar

Generator Rack And Pinion Gear

Analisa Data dan Perhitungan Perhitungan Kecepatan masing-masing gear C

A 2

B

3

Mencari kecepatan 𝑉𝐴 = 𝜔1 𝑥 𝑅1 Karena : 𝑅1 = 𝑅2 + 𝑅3 Maka : 𝑉𝐴 = 𝜔1 𝑥 (𝑅2 + 𝑅3 )

Analisa Data dan Perhitungan C VC = 0 A VA

B

VB

𝑉𝐵𝐵 = 2𝑉𝐴 = 2 𝑥 𝜔1 (𝑅2 + 𝑅3 ) 𝑉𝐵𝐵 = 𝑉𝐵𝐵 = 2 𝑥 𝜔1 (𝑅2 + 𝑅3 ) Karena 𝑉𝐵𝐵 = 𝜔3 𝑥 𝑅3 Maka, 𝜔3 𝑥 𝑟3 = 2 𝑥 𝜔1 𝑅2 + 𝑅3 Sehingga dapat dicari kecepatan sudut dari roda gigi 3 dengan rumus : 2 𝑥 (𝑅2 + 𝑅3 ) 𝜔3 = 𝑥 𝜔1 𝑅3

Analisa Data dan Perhitungan kecepatan sudut gear pinion :

jumlah putaran pada gear 3 :

ω1 = ωpinion 𝜔𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝 = 𝜔𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝 =

𝜔𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝

𝑉𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝

𝑅𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝 9 𝑚𝑚 ⁄𝑠

6 𝑚𝑚 ⁄ = 1,5 𝑟𝑟𝑟 𝑠𝑠𝑠

kecepatan sudut gear 3 : 2 𝑥 (𝑅2 + 𝑅3 ) 𝑥 𝜔1 𝑅3 2 𝑥 (30 + 10) 𝑥 1,5 𝑟𝑟𝑟�𝑠𝑠𝑠 𝜔3 = 10 𝜔3 = 12 𝑟𝑟𝑟�𝑠𝑠𝑠 𝜔3 =

𝑛=

𝜔3 𝑥 60 𝑛= 2𝜋 12 𝑟𝑟𝑟�𝑠𝑠𝑠 𝑥 60

2 𝑥 3,14 𝑛 = 114,6 𝑟𝑟𝑟 ≈ 115 𝑟𝑟𝑟

Analisa Data dan Perhitungan jumlah roda gigi pinion 𝐷 𝑍= 𝑀 12 𝑚𝑚 𝑍= 1𝑚𝑚 𝑍 = 12 𝑏𝑏𝑏𝑏

jumlah gigi rack

𝐷 𝑍= 𝑀 100 𝑚𝑚 𝑍= 1 𝑚𝑚 𝑍 = 100 𝑏𝑏𝑏𝑏

jumlah roda gigi 2

𝐷 𝑍= 𝑀 60 𝑚𝑚 𝑍= 1 𝑚𝑚 𝑍 = 60 𝑏𝑏𝑏𝑏

jumlah roda gigi 3

𝐷 𝑍= 𝑀 20 𝑚𝑚 𝑍= 1 𝑚𝑚 𝑍 = 20 𝑏𝑏𝑏𝑏

Analisa Data dan Perhitungan Bentuk nyata Ransel Pembangkit Listrik

Analisa Data dan Perhitungan Ransel Pembangkit Listrik Saat Digunakan

Kesimpulan Dari perhitungan yang dilakukan dalam merancang ransel penghasil listrik memanfaatkan gerak berjalan manusia maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut : Pegas • Konstanta pegas yang dibutuhkan adalah sebesar 111,39 N/m. • Panjang pegas yang dibutuhkan adalah sebesar 7,5 cm. • Jumlah lilitan total pegas adalah sebanyak 75 lilitan. • Jari-jari pegas sebesar 8 mm. Generator • Agar dapat menghasilkan voltase output yang diinginkan maka jumlah lilitan kawat pada kumparan adalah sebanyak 166 lilitan. Roda Gigi Planetary • Pada perancangan roda gigi planetary ini digunakan roda gigi planet dengan diameter roda gigi sebesar 6 cm. • Pada perancangan roda gigi planetary ini digunakan roda gigi sun dengan diameter roda gigi sebesar 2 cm. • Jumlah gigi pada roda gigi planet adalah sebanyak 60 buah gigi. • Jumlah gigi pada roda gigi sun adalah sebanya 20 buah gigi.

Saran Saran • Pemilihan material yang lebih ringan untuk frame ransel agar memudahkan pengguna dalam membawa. • Penyederhanaan bentuk dan rancangan ransel beserta roda gigi planetary agar lebih efisien dalam pengerjaannya. • Adanya penelitian lebih lanjut mengenai perancangan ransel penghasil listrik ini dengan mempertimbangkan variasi konstanta pegas (k), dan optimalisasi generator.