際際滷

際際滷Share a Scribd company logo

538 1044-1-sm

A
Adi Mulyadi

I. Prototipe generator DC dengan penggerak tenaga angin dirancang untuk menghasilkan energi listrik dari energi angin. Prototipe ini menggunakan baling-baling yang terkopel dengan generator dan sensor untuk mengukur kecepatan, arus, dan tegangan. II. Data diolah menggunakan Arduino Uno dan disimpan menggunakan modul data logger. Pengambilan data dilakukan menggunakan sepeda motor. III. Hasil pengujian menunjukkan hub

1 of 11
PROTOTYPE GENERATOR DC DENGAN PENGGERAK TENAGA ANGIN Wan Novri Saputra, Dikpride Despa, Noer Soedjarwanto, Ahmad Saudi Samosir Jurusan Teknik Elektro Universitas Lampung Jl. Prof. Sumantri Brojonegoro No. 1 Bandar Lampung 35145 novrigtl@gmail.com Abstrak Angin merupakan salah satu sumber energi listrik. Untuk menghasilkan energi listrik dari angin dapat menggunakan alternator atau generator untuk mengonversi energi gerak menjadi energi listrik. Oleh karena itu, perlu dirancang sebuah prototype yang dapat digunakan sebagai referensi pemanfaatan sumber energi angin untuk menghasilkan energi listrik. Rancangan prototype ini menggunakan baling-baling yang terkopel dengan generator dan sistem utama yaitu sensor rotary encoder, sensor arus, dan sensor tegangan. Untuk pemrosesannya menggunakan modul Arduino Uno dan penyimpanan data menggunakan modul data logger. Sedangkan untuk pengambilan data menggunakan sepeda motor dengan memanfaatkan tekanan angin pada saat sepeda motor berjalan. Hasil pengujian didapatkan persamaan hubungan antara perbandingan tegangan uji dengan tegangan perhitungan terhadap kecepatan putaran rotor generator, yaitu yuji =0,007x+0,004 dan yperhitungan = 0,011x-2,844 dengan persentase rata-rata eror adalah 15,04%.Untuk persamaan hubungan antara perbandingan arus uji dengan arus perhitungan terhadap kecepatan putaran rotor pada generator, yaitu yuji =0,000x+0,0415 dan yperhitungan = 0,002x-0,498 dengan persentase rata-rata eror adalah 31,09%.Sedangkan untuk hubungan kecepatan putaran rotor generator terhadap kecepatan sepeda motor (untuk kecepatan sepeda motor 30 km/jam)didapatkan persamaan = 25,40 342,9. Kata Kunci: Angin, Prototype Generator dc, Rotary Encoder, Arduino Uno, Data Logger. Abstract The wind is one source of electrical energy. To generate electricity from wind energy can be used alternator or generator to convert the mechanical energy into electrical energy. Therefore, it is necessary to design a prototype that can be used as a reference utilization of wind energy to generate electricity. The design of this prototype using a propeller which is coupled to the generator and the main system. This main system consists of sensor Rotary Encoder, current sensors and voltage sensors. For its processing is used Arduino Uno module and data logger module as data storage. As for data acquisition using a motorcycle by utilizing the wind pressure when the motorcycle moving. The test results obtained equation relationship between the ratio of experimental voltage to the calculated voltage of the rotor speed, which is Yexperiment= 0,007X+0,004 and Ycalculation= 0,011X-2,844 with percentage of average error 15.04%. For equation the relationship between the ratio experimental current with the calculated current of the rotation speed of the generator rotor (rpm). Obtained equation Yexperiment = 0,000X+0.0415 and Ycalculation=0,002X-0,498 with percentage of average error 31.09%. As for the relationship of the generator rotor rotation speed to motorcycle speed (for motorcycle speed 30 km/h) obtained equation y = 25,40x - 342.9. Key words : Wind, Prototype Generator dc, Rotary Encoder, Arduino Uno, Data Logger.
I. PENDAHULUAN Penggunaan bahan bakar minyak dalam kehidupan sehari-hari dapat diemukan dimana saja, sepertiperalatan rumah tangga, alat perkantoran, pabrik, kendaraan, dan lain-lain. Dari sumber Ditjen MIGAS diketahaui bahwa cadangan minyak bumi dan produksinya setiap tahunya mengalami penurunan. Oleh sebab itu harus dapat menciptakan sumber energi baru untuk menguragi penggunaan bahan bakar setiap harinya.Pada dasarnya sumber energi listrik tidak dapat diperbaharui. Apabila manusia tidak dapat menggunakannya secara efektif dan efisien, maka energi listrik akan cepat habis. Semua peralatan yang menggunakan energi listrik akan membutuhkan energi lagi demi kelangsungan pemakaianya. Generator merupakan sebuah alat yang memproduksi energi listrik dari energi mekanik dan biasanya menggunakan induksi elektromagnet dalam sistem kerjanya.Generator terdiri dari bebagai jenis dankegunaannya, salah satu diantaranya generator pada kendaraan yangdisebut alternator. Alternator memiliki sistem kerja yang sama dengan generator, kinerja dari alternator melingkupi daerah proses kerja pada sebuah kendaraan. Dimana alternator berfungsi untuk mensuplay arus listrik untuk keperluan kendaraan. Dalam kendaraan bermotor baterai atau aki kendaraan tidak akan mampu menyuplai arus listrik kekendaraan sendirian. Sifat baterai adalah sebagai penampung listrik yang dihasilkan dari alternator. Pada saat mesin kendaraan dinyalakan, maka alternator akan bekerja untuk menghasilkan listrik menggantikan fungsi baterai atau aki. Jadi untuk menghemat sumber energi listrik atau bahan bakar kita dapat memanfaat tenaga angin untuk memutar alternator, yaitu dengan energi gerak menjadi listrik. Energi listrik yang dihasilkan dapat dimanfaatkan untuk keperluan sehari-hari, juga tidak menimbulkan polusi dan ramah lingkungan. II. TINJUAN PUSTAKA 2.1. Generator Arus Searah (DC) Generator arus searah mempunyai komponen dasar yang umumnya hampir sama dengan komponen mesinmesin listrik lainnya. Secara garis besar generator arus searah adalah alat konversi energi mekanis berupa putaran menjadi energi listrik arus searah. Energi mekanik digunakan untuk memutar kumparan kawat penghantar di dalam medan magnet. Berdasarkan hukum Faraday, pada kawat penghantar akan timbul ggl induksi yang besarnya sebanding dengan laju perubahan fluksi yang dilingkupi oleh kawat penghantar. Bila kumparan kawat tersebut merupakan rangkaian tertutup, maka akan timbul arus induksi. Perbedaan setiap generator biasanya terletak pada komponen penyearah yang terdapat didalamnya yang disebut dengan komutator dan sikat[3]. 2.2. Sensor Arus Listrik ACS712 Perangkat ACS712 ini terdiri dari rangkaian sensor efek-hall yang linier low- offset dan p sisi. Saat arus mengalir dijalur tembaga pada bagian pin 1-4 seperti pada gambar. 2.1, maka rangkaian sensor efek-hall akan mendeteksinya dan mengubahnya menjadi tegangan yang proporsional. Gambar 2.1. Konfigurasi pin dari IC ACS712[10]. Berikut ini adalah karakteristik dari sensor suhu ACS712[10]. a. Memiliki sinyal analog dengan sinyal-ganguan rendah low-noise b. Ben-bandwidth 80 kHz c. Total output error 1.5% pada Ta = 25属C d. Memiliki resistansi dalam 1.2 infl e. Tegangan sumber operasi tunggal 5.0V f. Sensitivitas keluaran: 66 sd 185 mV/A g. Tegangan keluaran proporsional terhadap arus AC ataupun DC h. Fabrikasi kalibrasi
i. Tegangan offset keluaran yang sangat stabil j. Hysterisis akibat medan magnet mendekati nol k. Rasio keluaran sesuaitegangan sumber 2.3. Pembagi Tegangan Pada dasarnya rangkaian pembagi tegangan terdiri dari dua buah resistor yang dirangkai secara seri. Rangkaian pembagi tegangan dapat dilihat pada gambar. 2.2. Gambar. 2.2. Rangkaian Pembagi Tegangan[5]. Aturan pembagi tegangan sangat sederhana, yaitu tegangan input dibagi secara proposional sesuai resistansi dua resistor yang dirangkai secara seri. Dari gambar. 2.2. didapat persamaan pembagi tegangan sebagai berikut[5]: 2 = 2 = 2 1+2 ................ (2.1) Atau 2 = 2 1+2 ................. (2.2) dan dengan cara yang sama, didapatkantegangan yang melintasi R1 adalah[5]: 1 = 1 1+2 ................ (2.3) Bila rangkaian pada Gambar 2.2. digeneralisir dengan menggantikan R2 dengan R2, R3, RN yang berhubungan seri, maka didapat hasil umum pembagian tegangan melintasi suatu untaian N tahanan seri adalah[5]. 1 = 1 1+2+ .................. (2.4) 2.4. Sensor Rotary Encoder Sensorrotary encoder inipada umumnya menggunakan sensor optik untuk menghasilkan serial pulsa yang dapat diartikan menjadi gerakan, posisi, dan arah. Sehingga posisi sudut suatu poros benda berputar dapat diolah menjadi informasi berupa kode digital oleh Rotary Encoder untuk diteruskan oleh rangkaian kendali. Rotary Encoder umumnya digunakan pada pengendalian robot, motor drive, dsb. Rotary encoder tersusun dari suatu piringan tipis yang memiliki lubang- lubang pada bagian lingkaran piringan. LED ditempatkan pada salah satu sisi piringan sehingga cahaya akan menuju kepiringan. Disisi yang lain suatu photo- transistor diletakkansehingga photo- transistor ini dapat mendeteksi cahaya dari LED yang berseberangan. Piringan tipis tadi dikopel dengan poros motor, atau divais berputar lainnya yang ingin kita ketahui posisinya, sehingga ketika motor berputar piringan juga akan ikut berputar. Apabila posisi piringan mengakibatkan cahaya dan LED dapat mencapai photo-transistor melalui lubang-lubang yang ada, maka photo- transistor akan mengalami saturasi dan akan menghasilkan suatu pulsa gelombang persegi. Susunan bagian dari rotary encoder dapat dilihat pada gambar. 2.3. berikut. Gambar. 2.3. Blok penyusun rotary encoder[4]. 2.5. Arduino Uno Arduino Uno adalah board mikrokontroller berbasis ATmega328. Memiliki 14 pin input dari output digital dimana 6 pin input tersebut dapat digunakan sebagai output PWM dan 6 pin input analog, 16 MHz osilator kristal, koneksi USB, jack power,ICSP header, dan tombol reset. Agar mikrokontroller dapat digunakan yaitu dengan menghubungkan Board Arduino Uno ke komputer dengan menggunakan kabel USB atau listrik dengan AC ke adaptor dc atau baterai. Bentuk
Arduino Uno dapat dilihat pada gambar 2.4. berikut. Gambar. 2.4. Modul Arduino Uno[1]. 2.6. Modul Data Logger Data logger merupakan data penyimpanan ke external memory atau ke SD Card, penggunaan data logger ini biasanya untuk menganalisa/mendapatkan data dari suatu kondisi di tempat tertentu. Misalnya untuk perubahan suhu per satuan waktu di tempat tertentu. Bentuk dari Aduino data logger dapat dilihat pada gambar. 2.5. berikut. Gambar 2.5. Arduino data logger[13]. Selain data logger, modul ini juga langsung ada RTC (Real Time Clock) untuk pencatat waktu. Untuk konfigurasi data logger dengan arduino menggunakan koneksi SPI, maka untuk pin di arduino UNO bisa menggunakan pin yang ditunjukan pada gambar. 2.6. sebagai berikut: a. MOSI - pin 11 b. MISO - pin 12 c. CLK - pin 13 d. CS - pin 10 Gambar. 2.6.Konfigurasi data logger dengan arduino[13]. III. METODELOGI PENELITIAN 3.1. Blok Diagram Secara garis besar sistem yang dibuat dapat dilihat pada gambar 3.1. berikut : Gambar.3.1. Blok diagram sistem Gen erat or DC Sensor Arus Sensor Teganga n Sensor Kecepat an Arduino Uno LCD Data Logger Sumber dc Baterai Lampu 12 V
3.2. Metode Kerja Proses penyelesaian penelitian ini melalui beberapa langkah yang dilakukan, secara umum langkah- langkah tersebut digambarkan dalam diagram alir yang terlihat pada gambar 3.2. di bawah ini : Gambar. 3.2. Diagram alir penelitian 3.2.1. Studi Literatur Pada studi literatur, dilakukan pengumpulan informasi dan literatur yang menunjang penelitian antara lain: a. Mempelajari prinsip generator dc yang akan digunakan pada prototype. b. Mempelajari mikrokontroler, dan modul-modul pendukung yang terdapat pada Arduino. c. Mempelajari penggunaan Rotary Encoder yang berfungsi sebagai sensor putaran pada jangkar generator. d. Mempelajari metode pembagi tegangan yang berfungsi sebagai sensor tegangan. e. Mempelajari ACS712 yang berfungsi sebagai pembacaan nilai arus atau sensor arus. f. Mempelajari penggunaan LCD 2x16 yang berfungsi untuk menampilkan nilai rpm, arus, dan tegangan. g. Mempelajari penggunaan Arduino Data Logging RTC Shield yang berfungsi sebagai tempat Multi Media Card (MMC) yaitu untuk menyimpan nilai-nilai yang didapatkan. 3.2.2. Spesifikasi Rancangan Sistem yang akan direalisasikan, yaitu untuk mendapat hubungan tegangan generator dan arus generator terhadap kecepatan putarrotor generator. Nilai-nilai yang didapat dalam pengambilan data akan dibandingkan dengan data perhitungan menggunakan rumus E.M.F Generator yaitu sebagai berikut[2]: ＄ = (ｐ) ................. (3.1) Perpotongan fluks dalam satu rotasi = = () ...................................... (3.2) waktu untuk satu putaran , = 60/ Jadi: = = 60 ｐ ........................... (3.3) = 60 ｐ .................................... (3.4) Keterangan[2] : o = nilai fluks o P = jumlah kutup o N = putaran jangkar permenit (rpm) o Emf = tegangan generator Untuk mencari hubungan kecepatan putaran rotor generator terhadap tegangan dan arus yang dihasilkan mempunyai dua tahapan sebagai berikut: a. Mencari hubungan rpm dengan tegan (volt) dengan persamaan Komponen tersedia Perancangan Alat Realisasi Rancangan Pengujian Ya Alat Bekerja Selesai Tidak Mulai Perancangan Model Pemilihan Komponen Tidak Studi Literatur Spesifikasi Sistem
= = 60 ｐ............ (3.5) = 60 ｐ .................... (3.6) b. Mencari hubungan rpm dengan arus (ampere) dengan persamaan terbagi menjadi 2 tahapan: Mencari Arus pada beban lampu = .................. (3.7) = .......................... (3.8) Mencari nilai R (ohm) pada beban lampu = .......................... (3.9) 3.2.3. Spesifikasi Alat Spesifikasi alat yang digunakan untuk membuat prototype ini adalah : a. Baling-baling berukuran 16 inch dan memiliki 3 buah blade, berfungsi untuk memutar jangkar generator, yaitu dengan cara mengkopel baling-baling pada bagian ujung rotor. Saat baling- baling berputar karena tekanan angin maka jangkar generator akan berputar sehingga generator dapat menghasilkan tegangan. b. Generator dc dengan spesikasi 12 volt dengan kecepatan putaran rotor 500 rpm saat tanpa beban dan daya yang mampu dihasikan sebesar 15 watt. c. Sensor rotary encoder berfungsi untuk membaca puataran yang dihasilkan pada jangkar generator. d. Menggunakan ACS712 5A, berfungsi sebagai pembaca arus yang dihasilkan generator saat ada beban lampu. e. Rangkaian pembagi tegangan digunakan sebagai sensor tegangan, yaitu berfungsi sebagai pembaca tegangan yang dihasilkan generator. f. Menggunakan Liquid Crystal Display (LCD) 16x2 sebagai penampil data. g. Menggunakan modul Arduino Data Logging RTC Shield yang berfungsi untuk menyimpan data yang telah diolah pada mikrokontroler. h. Device pengendali menggunakan modul Arduino Uno, berfungsi untuk membaca masukan dari sensor kecepatan, sensor tegangan dan sensor arus. Untuk menampilkan nilai rpm, tegangan, dan arus pada LCD dan data yang telah terbaca akan disimpan pada Arduino Data Logging RTC Shield. 3.3. Diagram Alir Kerja Alat Rancangan kerja prototype ini melalui beberapa langkah, yaitu start, inisialisasi arduino, kemudian pembacan sensor sampai end (selesai). Untuk diagram alir kerja alat dapat dilihat pada gambar. 3.3. berikut. Gambar. 3.3. Diagram Alir Kerja Alat IV. HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Prinsip Kerja Alat Penelitian ini adalah membuat prototype generator dc yang digerakan oleh angin untuk mendapatkan kecepatan putar rotor generator nilai tegangan, dan arus yang dihasilkan generator tersebut. Prinsip dari prototype ini yaitu generator dikopel dengan baling-baling menggunakan beban lampu sepeda motor 12Volt, dengan berputarnya baling-baling maka generator menghasilkan nilai tegangan (Volt), arus (Ampere), kecepatan putaran (rpm), sehingga lampu dapat menyala. Selanjutnya nilai-nilai tersebut ditampilkan START Inisialisasi Arduino dan Sensor Deteksi Sensor RPM Deteksi Sensor Arus DeteksiSensor Tegangan Tampilkan LCD END MMC
pada LCD 2 x 16 dan datanya disimpan secara berkala pada MMC (Multi Media Card) yang terpasang pada RTC Data Logger. 4.2. Konstruksi Alat Keseluruhan Konstruksi alat keseluruhan dapat dilihat pada gambar 4.1. Gambar 4.1. Konstruksi alatprototype Keterangan gambar 4.1: 1. Arduino Uno dan Data LoggerRTC Shield 2. Baterry lippo 11 Volt 3. Sensor Arus 4. Sensor Tegangan 5. LCD 2 x 16 6. Sensor rpm Rotary Encoder 7. Generator DC 12 V, 500 rpm tanpa beban 8. Baling-baling kipas 16 inch 4.3. Hasil Uji Data Alat Pengujian prototype ini menggunakan sepeda motor dengan kecepatan yang bervariasi, yang dilakuakan 6 kali pengujianpada kecepatan 10km/jam, 20km/jam, 30km/jam, 40km/jam, 50km/jam, dan 60km/jam. Data diambil persepuluh setiap kali pengujian.dataseluruh hasil pengujian dapat dilihat pada tabel. 4.1. berikut. Tabel.4.1. Hasil Uji Data Alat Kecepatan Sepeda Motor (km/jam) Rpm Generator Tegangan (V) Generator Arus (A) Generator 10 0 0 0 20 0 0 0 Kecepatan Sepeda Motor (km/jam) Rpm Generator Tegangan (V) Generator Arus (A) Generator 30 484 2.69 0.77 475 2.36 0.77 479 2.42 0.76 474 2.52 0.77 470 2.47 0.78 479 2.52 0.77 459 2.31 0.76 473 2.42 0.76 478 2.47 0.76 478 2.52 0.76 40 713 5.26 0.91 712 5.05 0.91 711 5.00 0.92 715 5.05 0.92 714 5.10 0.92 714 5.05 0.92 728 5.32 0.93 716 5.05 0.92 730 5.26 0.93 789 5.59 0.96 50 866 6.82 1.04 868 6.77 1.05 872 7.04 1.05 880 7.14 1.06 879 6.98 1.05 882 7.14 1.05 887 7.09 1.06 879 6.82 1.06 879 6.98 1.05 880 7.14 1.05 60 1105 9.45 1.16 1131 9.72 1.26 1194 10.53 1.29 1189 10.74 1.28 1180 10.74 1.28 1179 10.73 1.27 1189 10.74 1.27 1180 10.31 1.27 1303 11.12 1.42 1379 11.60 1.43 4.4. Nilai Uji Rata-rata Kecepatan Sepeda Motor 10 Km/jam 60 Km/jam Dari tabel. 4.1. didapatkan nilai uji rata-rata pengujian yang didapatkan dengan cara menjumlahkan semua data pengujian setiap kecepatan sepeda motor dibagi dengan jumlah data yang diambil. Nilai uji rata-rata dapat dilihat pada tabel. 4.2. berikut.
Tabel. 4.2. Nilai Uji Rata-rata Kecepatan Sepeda Motor (km/jam) Rpm Teganga (V) Arus (A) 10 0 0 0 20 0 0 0 30 474 2.47 0.77 40 724 5.17 0.92 50 877 6.99 1.05 60 1202 10.57 1.29 Data pada tabel. 4.2. di atas digunakan untuk mencari persamaan garis hubungan kecepatan sepeda motor dengan kecepatan putaran rotor generator, hubungan kecepatan rotor generator dengan arus generator, dan hubungan kecepatan rotor generator dengan tegangan generator. 4.5. Hubungan Antara Kecepatan Sepeda Motor Terhadap Puatran Rotor Generator Dari nilai rata-rata keseluruhan didapat grafik hubungan antara kecepatan sepeda motor dengan kecepatan putar rotor generator dengan menggunakan spesifikasi baling-baling 3 buah blade dengan diameter 16 inch. Grafik dapat dilihat pada gambar. 4.2.berikut. Gambar. 4.2. Grafik hubungan antara kecepatan sepeda motor terhadap putaran rotor generator. Grafik pada gambar. 4.2 di atas dapat dilihat bahwa hubungan antara tegangan yang dihasilkan generator terhadap kecepatan sepeda motor yang bervariasi adalah linier dan dari grafik di atas didapat persamaan garis yaitu: = 25,40 342,9 (berlaku saat kecepatan 30 Km/jam) dengan nilai regresinya adalah 0,962. Nilai regresi ini dihitung dengan merata-ratakan besarnya nilai R2 yang dihasilkan pada saat pengolahan data. 4.6. Hubungan Antara Putaran Rotor Generator dengan Tegangan Generator Dari tabel. 4.2. di atas didapatkan hubungan antara putaran rotor generator dengan tegangan generator. Grafik dapat dilihat pada gambar. 4.3. berikut. Gambar. 4.3. Hubungan antara putaran rotor generator dengan tegangan generator Grafik pada gambar. 4.3. di atas dapat dilihat bahwa hubungan antara tegangan yang dihasilkan generator terhadap kecepatan putaran rotor generator (rpm)yang bervariasi adalah linier dan dari grafik di atas didapat persamaan garis yaitu: = 0,008 0,449 dengan nilai regresinya adalah 0,970. 4.7. Hubungan Antara Putaran Rotor Generator dengan Arus Generator Dari tabel. 4.2. di atas didapatkan hubungan antara putaran rotor generator dengan arus generator. Grafik dapat dilihat pada gambar. 4.4. berikut. Gambar. 4.4. Grafik hubungan antara kecepatan putaran rotor generator dengan arus generator. Grafik pada gambar. 4.4 di atas dapat dilihat bahwa hubungan antara tegangan yang dihasilkan generator terhadap kecepatan putaran generator yang bervariasi adalah linier 0 0 474 724 877 1202 y = 25.403x - 342.93 R族 = 0.9627 -500 0 500 1000 1500 0 50 100 y Linear (y) PutaranGenerator(rpm) Kecepatan Sepeda Motor (Km/jam) 0.000.00 2.47 5.17 6.99 10.57 y = 0.0085x - 0.4496 R族 = 0.9707 -5.00 0.00 5.00 10.00 15.00 0 500 1000 1500 y TeganganGenerator(Volt) Kecepatan Putaran Generator (rpm) 0.000.00 0.77 0.92 1.05 1.29 y = 0.0011x + 0.0657 R族 = 0.9632 0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 1.60 0 500 1000 1500 y Linear (y) Kecepatan Putaran Generator (rpm) ArusGenerator(Ampere)
dan dari grafik di atas didapat persamaan garis yaitu: = 0,001 + 0,065 dengan nilai regresinya adalah 0,963. 4.8. Perbandingan Tegangan Uji Dengan Perhitungan Terhadap Kecepatan Rotor Generator. Untuk melihat kinerja prototype dilakukan pengujian data hasil perhitungan. Hasil perbandingan nilai tegangan uji dengan tegangan perhitungan dapat dilihat pada gambar 4.5. berikut. Gambar 4.5. Grafik perbandingan tegangan uji dengan tegangan perhitungan. Grafik pada gambar. 4.5. adalah perbandingan tegangan uji dengan perhitungan terhadap rpm generator. Dari grafik di atas juga dapat diketahui bahwa perbandingan tegangan uji dengan perhitungan terhadap rpm generator yang bervariasi adalah linier. Grafik di atas didapat persamaan garis yaitu: persamaan garis pada tegangan uji terhadap putaran rotor generator (rpm) adalah = 0,007 + 0,004 dengan nilai regresinya adalah 1. Sedangkan untuk persamaan garis pada tegangan dengan perhitungan y = 0,011x - 2,844 dengan nilai regresinya adalah 0,999. Sedangkan untuk rata-rata persentase perbandingan nilai tegangan antara teganan uji dan tegangan perhitungan adalah 15,04%. Dari rata-rata persentase yang didapat terlihat bahwa prototype ini belum dapat bekerja secara maksimal, hal ini dikarenakan pembacaan pada sensor rotary encoder saat putaran rendah (40km/jam) kurang akurat. 4.9. Perbandingan Nilai Arus Uji dengan Arus Perhitungan Terhadap Kecepatan Putaran Rotor Generator Hubungan perbandingan nilai arus uji dengan nilai arus perhitungan dilakukan untuk mengetahui kinerja alat.Nilai arus uji dengan arus perhitungan dapat dilihat pada gambar 4.6. berikut. Gambar 4.6. Grafik perbandingan arus uji dengan arus perhitungan. Grafik pada gambar. 4.6. adalah perbandingan tegangan uji dengan perhitungan terhadap rpm generator. Persamaan garis pada grafik persamaan garis pada arus uji terhadap putaran rotor generator (rpm) merupakany = 0,000x + 0,415 dengan nilai regresinya 0,996. Sedangkan untuk persamaan garis paga tegangan dengan perhitungan y = 0,002x - 0,498 dengan nilai regresinya 0,999. Sedangkan untuk rata-rata persentase perbandingan nilai arus antara arus uji dan arus perhitungan adalah 31,09%. Dari rata-rata persentase yang didapat terlihat bahwa prototype ini belum dapat bekerja secara maksimal yaitu dikarenakan pembacaan pada sensor rotary encoder saat putaran rendah (40km/jam) kurang akurat. y = 0.0112x - 2.8443 R族 = 0.9998 y = 0.0073x + 0.0041 R族 = 1 0 2 4 6 8 10 12 0 500 1000 1500 Tegangan Uji Tegangan Perhitungan Grafik Perbandingan Tegangan Uji Dengan Perhitungan Terhadap Kecepatan Putaran Rotor Generator Nilaitegangangenerator(volt) Kecepatan Putaran Rotor Generator (rpm) y = 0.0007x + 0.4156 R族 = 0.9964 y = 0.002x - 0.4983 R族 = 0.9999 0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 1.60 1.80 2.00 0 500 1000 1500 Arus Uji Generator Arus perhitungan Grafik Perbandingan Nilai Arus Uji Dengan Arus Perhitungan Terhadap Kecepatan Putaran Rotor Generator NilaiArusgenerator(Ampere) Kecepatan Putaran Rotor Generator (rpm)
V. KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan Kesimpulan dari hasil analisis dan pembahasan adalah : 1. Penelitian ini membuart sebuah prototype generator dengan penggerak tenaga angin yang telah diuji pada variasi 10 km/jam 60 km/jam. 2. Pada saat kecepatan 10 km/jam dan 20 km/jam saat kondisi berbeban, baling-baling yang terkopel dengan generator belum dapat bergerak sehingga belum dapat mengeluarkan putaran, tegangan, dan arus generator. 3. Hubungan kecepatan putaran rotor generator terhadap kecepatan sepeda motor prototypedengan persamaan = 25,40 342,9 hanya berlaku pada kecepatan 30 Km/jam. 4. Hubungan antara perbandingan tegangan uji dengan tegangan perhitungan terhadap kecepatan putaran rotor generator (rpm), prototypedengan persentase rata- rata eror adalah 15,04% dan didapatkan persamaan yuji =0,007x+0,004 dan yperhitungan = 0,011x-2,844. 5. Hubungan antara perbandingan arus uji dengan arus perhitungan terhadap kecepatan putaran rotor pada generator (rpm),prototype dengan persentase rata-rata eror adalah 31,09% dan didapatkan persamaan yuji =0,000x+0,0415 dan yperhitungan = 0,002x-0,498. Dari persentase eror yang didapat memungkinkan prototype ini belum bekerja secara maksimal dikarenakan pembacaan pada sensor yang belum akurat. 5.2. Saran Saran dari penilitian ini adalah : 1. Agar dapat mengoptimalkan prototype ini diperlukan generator dengan putaran rendah tetapi dapat menghasilkan tegangan dan arus yang besar. Juga diperlukan sensor dengan pembacaan yang akurat dan teliti 2. Prototype ini dapat digunakan untuk aplikasi lain yang menggunakan angin sebagai sumber utama penggerak putaran generator. DAFTAR PUSTAKA [1]. Arduino, Arduino ATmega 328, http://arduino.cc/en/Main, diakses pada tanggal 9 Januari 2015 [2]. Theraja, B. L., Electrical Technology, S. Chand & Company Ltd, 1978 [3]. Generator, Generator Arus Searah, http://repository.usu.ac.id, diakses pada tanggal 25 Oktober 2015. [4]. Laboratorium Konversi Energi Elektrik, Sekilas Rotary Encoder, ITB, Bandung, 2009 [5]. Laboratorium Teknik Pengukuran Elektrik, Modul Praktikum Rangkaian Listrik, Universitas Lampung, Bandar Lampung, 2010 [6]. Chapman, S. J, Electric Machinery Fundamentals, McGraw-Hill, 2005 [7]. Setiono Puji, Pemanfaatan Alternator Mobil Sebagai Pembangkit Listrik Tenaga Angin. Universitas Negeri Semarang, Semarang, 2006 [8]. Audli Ridho, Rancang Bangun Alat Ukur Portble 9 Titik Kecepatan Aliran Sungai (Open Channel) Nirkable Berbasis PC, Universitas Lampung, Bandar Lampung, 2014 [9]. Allegromicro, ACS712 Datasheet - Allegro MicroSystems, diakses pada tanggal 9 Januari 2015 [10]. Suyanto Muhammad dan Widyastuti Naniek, Pemanfaatan Alternator DC Dengan Inverter Pada (PLTMh) Sebagai Penyedia Daya Listrik Produktif Di Dusun Singosaren Imogiri Yogyakarta, Universitas Kristen Stya Wacana, Yogyakarta, 2014 [11]. Prinsip Penyearah Tegangan Listrik
Mesin Arus Searah (Komutasi), http://www.narotama.ac.id, diakses pada tanggal 15 Desember 2015 [12]. Petruzella, Frank D, Elektronik IndustrI, Jogjakarta, 1996 [13]. Arduino, Arduino Data Logger, http://www.arduino.web.id/, diakses pada tanggal 15 Desember 2015

More Related Content

538 1044-1-sm

  • 1. PROTOTYPE GENERATOR DC DENGAN PENGGERAK TENAGA ANGIN Wan Novri Saputra, Dikpride Despa, Noer Soedjarwanto, Ahmad Saudi Samosir Jurusan Teknik Elektro Universitas Lampung Jl. Prof. Sumantri Brojonegoro No. 1 Bandar Lampung 35145 novrigtl@gmail.com Abstrak Angin merupakan salah satu sumber energi listrik. Untuk menghasilkan energi listrik dari angin dapat menggunakan alternator atau generator untuk mengonversi energi gerak menjadi energi listrik. Oleh karena itu, perlu dirancang sebuah prototype yang dapat digunakan sebagai referensi pemanfaatan sumber energi angin untuk menghasilkan energi listrik. Rancangan prototype ini menggunakan baling-baling yang terkopel dengan generator dan sistem utama yaitu sensor rotary encoder, sensor arus, dan sensor tegangan. Untuk pemrosesannya menggunakan modul Arduino Uno dan penyimpanan data menggunakan modul data logger. Sedangkan untuk pengambilan data menggunakan sepeda motor dengan memanfaatkan tekanan angin pada saat sepeda motor berjalan. Hasil pengujian didapatkan persamaan hubungan antara perbandingan tegangan uji dengan tegangan perhitungan terhadap kecepatan putaran rotor generator, yaitu yuji =0,007x+0,004 dan yperhitungan = 0,011x-2,844 dengan persentase rata-rata eror adalah 15,04%.Untuk persamaan hubungan antara perbandingan arus uji dengan arus perhitungan terhadap kecepatan putaran rotor pada generator, yaitu yuji =0,000x+0,0415 dan yperhitungan = 0,002x-0,498 dengan persentase rata-rata eror adalah 31,09%.Sedangkan untuk hubungan kecepatan putaran rotor generator terhadap kecepatan sepeda motor (untuk kecepatan sepeda motor 30 km/jam)didapatkan persamaan = 25,40 342,9. Kata Kunci: Angin, Prototype Generator dc, Rotary Encoder, Arduino Uno, Data Logger. Abstract The wind is one source of electrical energy. To generate electricity from wind energy can be used alternator or generator to convert the mechanical energy into electrical energy. Therefore, it is necessary to design a prototype that can be used as a reference utilization of wind energy to generate electricity. The design of this prototype using a propeller which is coupled to the generator and the main system. This main system consists of sensor Rotary Encoder, current sensors and voltage sensors. For its processing is used Arduino Uno module and data logger module as data storage. As for data acquisition using a motorcycle by utilizing the wind pressure when the motorcycle moving. The test results obtained equation relationship between the ratio of experimental voltage to the calculated voltage of the rotor speed, which is Yexperiment= 0,007X+0,004 and Ycalculation= 0,011X-2,844 with percentage of average error 15.04%. For equation the relationship between the ratio experimental current with the calculated current of the rotation speed of the generator rotor (rpm). Obtained equation Yexperiment = 0,000X+0.0415 and Ycalculation=0,002X-0,498 with percentage of average error 31.09%. As for the relationship of the generator rotor rotation speed to motorcycle speed (for motorcycle speed 30 km/h) obtained equation y = 25,40x - 342.9. Key words : Wind, Prototype Generator dc, Rotary Encoder, Arduino Uno, Data Logger.
  • 2. I. PENDAHULUAN Penggunaan bahan bakar minyak dalam kehidupan sehari-hari dapat diemukan dimana saja, sepertiperalatan rumah tangga, alat perkantoran, pabrik, kendaraan, dan lain-lain. Dari sumber Ditjen MIGAS diketahaui bahwa cadangan minyak bumi dan produksinya setiap tahunya mengalami penurunan. Oleh sebab itu harus dapat menciptakan sumber energi baru untuk menguragi penggunaan bahan bakar setiap harinya.Pada dasarnya sumber energi listrik tidak dapat diperbaharui. Apabila manusia tidak dapat menggunakannya secara efektif dan efisien, maka energi listrik akan cepat habis. Semua peralatan yang menggunakan energi listrik akan membutuhkan energi lagi demi kelangsungan pemakaianya. Generator merupakan sebuah alat yang memproduksi energi listrik dari energi mekanik dan biasanya menggunakan induksi elektromagnet dalam sistem kerjanya.Generator terdiri dari bebagai jenis dankegunaannya, salah satu diantaranya generator pada kendaraan yangdisebut alternator. Alternator memiliki sistem kerja yang sama dengan generator, kinerja dari alternator melingkupi daerah proses kerja pada sebuah kendaraan. Dimana alternator berfungsi untuk mensuplay arus listrik untuk keperluan kendaraan. Dalam kendaraan bermotor baterai atau aki kendaraan tidak akan mampu menyuplai arus listrik kekendaraan sendirian. Sifat baterai adalah sebagai penampung listrik yang dihasilkan dari alternator. Pada saat mesin kendaraan dinyalakan, maka alternator akan bekerja untuk menghasilkan listrik menggantikan fungsi baterai atau aki. Jadi untuk menghemat sumber energi listrik atau bahan bakar kita dapat memanfaat tenaga angin untuk memutar alternator, yaitu dengan energi gerak menjadi listrik. Energi listrik yang dihasilkan dapat dimanfaatkan untuk keperluan sehari-hari, juga tidak menimbulkan polusi dan ramah lingkungan. II. TINJUAN PUSTAKA 2.1. Generator Arus Searah (DC) Generator arus searah mempunyai komponen dasar yang umumnya hampir sama dengan komponen mesinmesin listrik lainnya. Secara garis besar generator arus searah adalah alat konversi energi mekanis berupa putaran menjadi energi listrik arus searah. Energi mekanik digunakan untuk memutar kumparan kawat penghantar di dalam medan magnet. Berdasarkan hukum Faraday, pada kawat penghantar akan timbul ggl induksi yang besarnya sebanding dengan laju perubahan fluksi yang dilingkupi oleh kawat penghantar. Bila kumparan kawat tersebut merupakan rangkaian tertutup, maka akan timbul arus induksi. Perbedaan setiap generator biasanya terletak pada komponen penyearah yang terdapat didalamnya yang disebut dengan komutator dan sikat[3]. 2.2. Sensor Arus Listrik ACS712 Perangkat ACS712 ini terdiri dari rangkaian sensor efek-hall yang linier low- offset dan p sisi. Saat arus mengalir dijalur tembaga pada bagian pin 1-4 seperti pada gambar. 2.1, maka rangkaian sensor efek-hall akan mendeteksinya dan mengubahnya menjadi tegangan yang proporsional. Gambar 2.1. Konfigurasi pin dari IC ACS712[10]. Berikut ini adalah karakteristik dari sensor suhu ACS712[10]. a. Memiliki sinyal analog dengan sinyal-ganguan rendah low-noise b. Ben-bandwidth 80 kHz c. Total output error 1.5% pada Ta = 25属C d. Memiliki resistansi dalam 1.2 infl e. Tegangan sumber operasi tunggal 5.0V f. Sensitivitas keluaran: 66 sd 185 mV/A g. Tegangan keluaran proporsional terhadap arus AC ataupun DC h. Fabrikasi kalibrasi
  • 3. i. Tegangan offset keluaran yang sangat stabil j. Hysterisis akibat medan magnet mendekati nol k. Rasio keluaran sesuaitegangan sumber 2.3. Pembagi Tegangan Pada dasarnya rangkaian pembagi tegangan terdiri dari dua buah resistor yang dirangkai secara seri. Rangkaian pembagi tegangan dapat dilihat pada gambar. 2.2. Gambar. 2.2. Rangkaian Pembagi Tegangan[5]. Aturan pembagi tegangan sangat sederhana, yaitu tegangan input dibagi secara proposional sesuai resistansi dua resistor yang dirangkai secara seri. Dari gambar. 2.2. didapat persamaan pembagi tegangan sebagai berikut[5]: 2 = 2 = 2 1+2 ................ (2.1) Atau 2 = 2 1+2 ................. (2.2) dan dengan cara yang sama, didapatkantegangan yang melintasi R1 adalah[5]: 1 = 1 1+2 ................ (2.3) Bila rangkaian pada Gambar 2.2. digeneralisir dengan menggantikan R2 dengan R2, R3, RN yang berhubungan seri, maka didapat hasil umum pembagian tegangan melintasi suatu untaian N tahanan seri adalah[5]. 1 = 1 1+2+ .................. (2.4) 2.4. Sensor Rotary Encoder Sensorrotary encoder inipada umumnya menggunakan sensor optik untuk menghasilkan serial pulsa yang dapat diartikan menjadi gerakan, posisi, dan arah. Sehingga posisi sudut suatu poros benda berputar dapat diolah menjadi informasi berupa kode digital oleh Rotary Encoder untuk diteruskan oleh rangkaian kendali. Rotary Encoder umumnya digunakan pada pengendalian robot, motor drive, dsb. Rotary encoder tersusun dari suatu piringan tipis yang memiliki lubang- lubang pada bagian lingkaran piringan. LED ditempatkan pada salah satu sisi piringan sehingga cahaya akan menuju kepiringan. Disisi yang lain suatu photo- transistor diletakkansehingga photo- transistor ini dapat mendeteksi cahaya dari LED yang berseberangan. Piringan tipis tadi dikopel dengan poros motor, atau divais berputar lainnya yang ingin kita ketahui posisinya, sehingga ketika motor berputar piringan juga akan ikut berputar. Apabila posisi piringan mengakibatkan cahaya dan LED dapat mencapai photo-transistor melalui lubang-lubang yang ada, maka photo- transistor akan mengalami saturasi dan akan menghasilkan suatu pulsa gelombang persegi. Susunan bagian dari rotary encoder dapat dilihat pada gambar. 2.3. berikut. Gambar. 2.3. Blok penyusun rotary encoder[4]. 2.5. Arduino Uno Arduino Uno adalah board mikrokontroller berbasis ATmega328. Memiliki 14 pin input dari output digital dimana 6 pin input tersebut dapat digunakan sebagai output PWM dan 6 pin input analog, 16 MHz osilator kristal, koneksi USB, jack power,ICSP header, dan tombol reset. Agar mikrokontroller dapat digunakan yaitu dengan menghubungkan Board Arduino Uno ke komputer dengan menggunakan kabel USB atau listrik dengan AC ke adaptor dc atau baterai. Bentuk
  • 4. Arduino Uno dapat dilihat pada gambar 2.4. berikut. Gambar. 2.4. Modul Arduino Uno[1]. 2.6. Modul Data Logger Data logger merupakan data penyimpanan ke external memory atau ke SD Card, penggunaan data logger ini biasanya untuk menganalisa/mendapatkan data dari suatu kondisi di tempat tertentu. Misalnya untuk perubahan suhu per satuan waktu di tempat tertentu. Bentuk dari Aduino data logger dapat dilihat pada gambar. 2.5. berikut. Gambar 2.5. Arduino data logger[13]. Selain data logger, modul ini juga langsung ada RTC (Real Time Clock) untuk pencatat waktu. Untuk konfigurasi data logger dengan arduino menggunakan koneksi SPI, maka untuk pin di arduino UNO bisa menggunakan pin yang ditunjukan pada gambar. 2.6. sebagai berikut: a. MOSI - pin 11 b. MISO - pin 12 c. CLK - pin 13 d. CS - pin 10 Gambar. 2.6.Konfigurasi data logger dengan arduino[13]. III. METODELOGI PENELITIAN 3.1. Blok Diagram Secara garis besar sistem yang dibuat dapat dilihat pada gambar 3.1. berikut : Gambar.3.1. Blok diagram sistem Gen erat or DC Sensor Arus Sensor Teganga n Sensor Kecepat an Arduino Uno LCD Data Logger Sumber dc Baterai Lampu 12 V
  • 5. 3.2. Metode Kerja Proses penyelesaian penelitian ini melalui beberapa langkah yang dilakukan, secara umum langkah- langkah tersebut digambarkan dalam diagram alir yang terlihat pada gambar 3.2. di bawah ini : Gambar. 3.2. Diagram alir penelitian 3.2.1. Studi Literatur Pada studi literatur, dilakukan pengumpulan informasi dan literatur yang menunjang penelitian antara lain: a. Mempelajari prinsip generator dc yang akan digunakan pada prototype. b. Mempelajari mikrokontroler, dan modul-modul pendukung yang terdapat pada Arduino. c. Mempelajari penggunaan Rotary Encoder yang berfungsi sebagai sensor putaran pada jangkar generator. d. Mempelajari metode pembagi tegangan yang berfungsi sebagai sensor tegangan. e. Mempelajari ACS712 yang berfungsi sebagai pembacaan nilai arus atau sensor arus. f. Mempelajari penggunaan LCD 2x16 yang berfungsi untuk menampilkan nilai rpm, arus, dan tegangan. g. Mempelajari penggunaan Arduino Data Logging RTC Shield yang berfungsi sebagai tempat Multi Media Card (MMC) yaitu untuk menyimpan nilai-nilai yang didapatkan. 3.2.2. Spesifikasi Rancangan Sistem yang akan direalisasikan, yaitu untuk mendapat hubungan tegangan generator dan arus generator terhadap kecepatan putarrotor generator. Nilai-nilai yang didapat dalam pengambilan data akan dibandingkan dengan data perhitungan menggunakan rumus E.M.F Generator yaitu sebagai berikut[2]: ＄ = (ｐ) ................. (3.1) Perpotongan fluks dalam satu rotasi = = () ...................................... (3.2) waktu untuk satu putaran , = 60/ Jadi: = = 60 ｐ ........................... (3.3) = 60 ｐ .................................... (3.4) Keterangan[2] : o = nilai fluks o P = jumlah kutup o N = putaran jangkar permenit (rpm) o Emf = tegangan generator Untuk mencari hubungan kecepatan putaran rotor generator terhadap tegangan dan arus yang dihasilkan mempunyai dua tahapan sebagai berikut: a. Mencari hubungan rpm dengan tegan (volt) dengan persamaan Komponen tersedia Perancangan Alat Realisasi Rancangan Pengujian Ya Alat Bekerja Selesai Tidak Mulai Perancangan Model Pemilihan Komponen Tidak Studi Literatur Spesifikasi Sistem
  • 6. = = 60 ｐ............ (3.5) = 60 ｐ .................... (3.6) b. Mencari hubungan rpm dengan arus (ampere) dengan persamaan terbagi menjadi 2 tahapan: Mencari Arus pada beban lampu = .................. (3.7) = .......................... (3.8) Mencari nilai R (ohm) pada beban lampu = .......................... (3.9) 3.2.3. Spesifikasi Alat Spesifikasi alat yang digunakan untuk membuat prototype ini adalah : a. Baling-baling berukuran 16 inch dan memiliki 3 buah blade, berfungsi untuk memutar jangkar generator, yaitu dengan cara mengkopel baling-baling pada bagian ujung rotor. Saat baling- baling berputar karena tekanan angin maka jangkar generator akan berputar sehingga generator dapat menghasilkan tegangan. b. Generator dc dengan spesikasi 12 volt dengan kecepatan putaran rotor 500 rpm saat tanpa beban dan daya yang mampu dihasikan sebesar 15 watt. c. Sensor rotary encoder berfungsi untuk membaca puataran yang dihasilkan pada jangkar generator. d. Menggunakan ACS712 5A, berfungsi sebagai pembaca arus yang dihasilkan generator saat ada beban lampu. e. Rangkaian pembagi tegangan digunakan sebagai sensor tegangan, yaitu berfungsi sebagai pembaca tegangan yang dihasilkan generator. f. Menggunakan Liquid Crystal Display (LCD) 16x2 sebagai penampil data. g. Menggunakan modul Arduino Data Logging RTC Shield yang berfungsi untuk menyimpan data yang telah diolah pada mikrokontroler. h. Device pengendali menggunakan modul Arduino Uno, berfungsi untuk membaca masukan dari sensor kecepatan, sensor tegangan dan sensor arus. Untuk menampilkan nilai rpm, tegangan, dan arus pada LCD dan data yang telah terbaca akan disimpan pada Arduino Data Logging RTC Shield. 3.3. Diagram Alir Kerja Alat Rancangan kerja prototype ini melalui beberapa langkah, yaitu start, inisialisasi arduino, kemudian pembacan sensor sampai end (selesai). Untuk diagram alir kerja alat dapat dilihat pada gambar. 3.3. berikut. Gambar. 3.3. Diagram Alir Kerja Alat IV. HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Prinsip Kerja Alat Penelitian ini adalah membuat prototype generator dc yang digerakan oleh angin untuk mendapatkan kecepatan putar rotor generator nilai tegangan, dan arus yang dihasilkan generator tersebut. Prinsip dari prototype ini yaitu generator dikopel dengan baling-baling menggunakan beban lampu sepeda motor 12Volt, dengan berputarnya baling-baling maka generator menghasilkan nilai tegangan (Volt), arus (Ampere), kecepatan putaran (rpm), sehingga lampu dapat menyala. Selanjutnya nilai-nilai tersebut ditampilkan START Inisialisasi Arduino dan Sensor Deteksi Sensor RPM Deteksi Sensor Arus DeteksiSensor Tegangan Tampilkan LCD END MMC
  • 7. pada LCD 2 x 16 dan datanya disimpan secara berkala pada MMC (Multi Media Card) yang terpasang pada RTC Data Logger. 4.2. Konstruksi Alat Keseluruhan Konstruksi alat keseluruhan dapat dilihat pada gambar 4.1. Gambar 4.1. Konstruksi alatprototype Keterangan gambar 4.1: 1. Arduino Uno dan Data LoggerRTC Shield 2. Baterry lippo 11 Volt 3. Sensor Arus 4. Sensor Tegangan 5. LCD 2 x 16 6. Sensor rpm Rotary Encoder 7. Generator DC 12 V, 500 rpm tanpa beban 8. Baling-baling kipas 16 inch 4.3. Hasil Uji Data Alat Pengujian prototype ini menggunakan sepeda motor dengan kecepatan yang bervariasi, yang dilakuakan 6 kali pengujianpada kecepatan 10km/jam, 20km/jam, 30km/jam, 40km/jam, 50km/jam, dan 60km/jam. Data diambil persepuluh setiap kali pengujian.dataseluruh hasil pengujian dapat dilihat pada tabel. 4.1. berikut. Tabel.4.1. Hasil Uji Data Alat Kecepatan Sepeda Motor (km/jam) Rpm Generator Tegangan (V) Generator Arus (A) Generator 10 0 0 0 20 0 0 0 Kecepatan Sepeda Motor (km/jam) Rpm Generator Tegangan (V) Generator Arus (A) Generator 30 484 2.69 0.77 475 2.36 0.77 479 2.42 0.76 474 2.52 0.77 470 2.47 0.78 479 2.52 0.77 459 2.31 0.76 473 2.42 0.76 478 2.47 0.76 478 2.52 0.76 40 713 5.26 0.91 712 5.05 0.91 711 5.00 0.92 715 5.05 0.92 714 5.10 0.92 714 5.05 0.92 728 5.32 0.93 716 5.05 0.92 730 5.26 0.93 789 5.59 0.96 50 866 6.82 1.04 868 6.77 1.05 872 7.04 1.05 880 7.14 1.06 879 6.98 1.05 882 7.14 1.05 887 7.09 1.06 879 6.82 1.06 879 6.98 1.05 880 7.14 1.05 60 1105 9.45 1.16 1131 9.72 1.26 1194 10.53 1.29 1189 10.74 1.28 1180 10.74 1.28 1179 10.73 1.27 1189 10.74 1.27 1180 10.31 1.27 1303 11.12 1.42 1379 11.60 1.43 4.4. Nilai Uji Rata-rata Kecepatan Sepeda Motor 10 Km/jam 60 Km/jam Dari tabel. 4.1. didapatkan nilai uji rata-rata pengujian yang didapatkan dengan cara menjumlahkan semua data pengujian setiap kecepatan sepeda motor dibagi dengan jumlah data yang diambil. Nilai uji rata-rata dapat dilihat pada tabel. 4.2. berikut.
  • 8. Tabel. 4.2. Nilai Uji Rata-rata Kecepatan Sepeda Motor (km/jam) Rpm Teganga (V) Arus (A) 10 0 0 0 20 0 0 0 30 474 2.47 0.77 40 724 5.17 0.92 50 877 6.99 1.05 60 1202 10.57 1.29 Data pada tabel. 4.2. di atas digunakan untuk mencari persamaan garis hubungan kecepatan sepeda motor dengan kecepatan putaran rotor generator, hubungan kecepatan rotor generator dengan arus generator, dan hubungan kecepatan rotor generator dengan tegangan generator. 4.5. Hubungan Antara Kecepatan Sepeda Motor Terhadap Puatran Rotor Generator Dari nilai rata-rata keseluruhan didapat grafik hubungan antara kecepatan sepeda motor dengan kecepatan putar rotor generator dengan menggunakan spesifikasi baling-baling 3 buah blade dengan diameter 16 inch. Grafik dapat dilihat pada gambar. 4.2.berikut. Gambar. 4.2. Grafik hubungan antara kecepatan sepeda motor terhadap putaran rotor generator. Grafik pada gambar. 4.2 di atas dapat dilihat bahwa hubungan antara tegangan yang dihasilkan generator terhadap kecepatan sepeda motor yang bervariasi adalah linier dan dari grafik di atas didapat persamaan garis yaitu: = 25,40 342,9 (berlaku saat kecepatan 30 Km/jam) dengan nilai regresinya adalah 0,962. Nilai regresi ini dihitung dengan merata-ratakan besarnya nilai R2 yang dihasilkan pada saat pengolahan data. 4.6. Hubungan Antara Putaran Rotor Generator dengan Tegangan Generator Dari tabel. 4.2. di atas didapatkan hubungan antara putaran rotor generator dengan tegangan generator. Grafik dapat dilihat pada gambar. 4.3. berikut. Gambar. 4.3. Hubungan antara putaran rotor generator dengan tegangan generator Grafik pada gambar. 4.3. di atas dapat dilihat bahwa hubungan antara tegangan yang dihasilkan generator terhadap kecepatan putaran rotor generator (rpm)yang bervariasi adalah linier dan dari grafik di atas didapat persamaan garis yaitu: = 0,008 0,449 dengan nilai regresinya adalah 0,970. 4.7. Hubungan Antara Putaran Rotor Generator dengan Arus Generator Dari tabel. 4.2. di atas didapatkan hubungan antara putaran rotor generator dengan arus generator. Grafik dapat dilihat pada gambar. 4.4. berikut. Gambar. 4.4. Grafik hubungan antara kecepatan putaran rotor generator dengan arus generator. Grafik pada gambar. 4.4 di atas dapat dilihat bahwa hubungan antara tegangan yang dihasilkan generator terhadap kecepatan putaran generator yang bervariasi adalah linier 0 0 474 724 877 1202 y = 25.403x - 342.93 R族 = 0.9627 -500 0 500 1000 1500 0 50 100 y Linear (y) PutaranGenerator(rpm) Kecepatan Sepeda Motor (Km/jam) 0.000.00 2.47 5.17 6.99 10.57 y = 0.0085x - 0.4496 R族 = 0.9707 -5.00 0.00 5.00 10.00 15.00 0 500 1000 1500 y TeganganGenerator(Volt) Kecepatan Putaran Generator (rpm) 0.000.00 0.77 0.92 1.05 1.29 y = 0.0011x + 0.0657 R族 = 0.9632 0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 1.60 0 500 1000 1500 y Linear (y) Kecepatan Putaran Generator (rpm) ArusGenerator(Ampere)
  • 9. dan dari grafik di atas didapat persamaan garis yaitu: = 0,001 + 0,065 dengan nilai regresinya adalah 0,963. 4.8. Perbandingan Tegangan Uji Dengan Perhitungan Terhadap Kecepatan Rotor Generator. Untuk melihat kinerja prototype dilakukan pengujian data hasil perhitungan. Hasil perbandingan nilai tegangan uji dengan tegangan perhitungan dapat dilihat pada gambar 4.5. berikut. Gambar 4.5. Grafik perbandingan tegangan uji dengan tegangan perhitungan. Grafik pada gambar. 4.5. adalah perbandingan tegangan uji dengan perhitungan terhadap rpm generator. Dari grafik di atas juga dapat diketahui bahwa perbandingan tegangan uji dengan perhitungan terhadap rpm generator yang bervariasi adalah linier. Grafik di atas didapat persamaan garis yaitu: persamaan garis pada tegangan uji terhadap putaran rotor generator (rpm) adalah = 0,007 + 0,004 dengan nilai regresinya adalah 1. Sedangkan untuk persamaan garis pada tegangan dengan perhitungan y = 0,011x - 2,844 dengan nilai regresinya adalah 0,999. Sedangkan untuk rata-rata persentase perbandingan nilai tegangan antara teganan uji dan tegangan perhitungan adalah 15,04%. Dari rata-rata persentase yang didapat terlihat bahwa prototype ini belum dapat bekerja secara maksimal, hal ini dikarenakan pembacaan pada sensor rotary encoder saat putaran rendah (40km/jam) kurang akurat. 4.9. Perbandingan Nilai Arus Uji dengan Arus Perhitungan Terhadap Kecepatan Putaran Rotor Generator Hubungan perbandingan nilai arus uji dengan nilai arus perhitungan dilakukan untuk mengetahui kinerja alat.Nilai arus uji dengan arus perhitungan dapat dilihat pada gambar 4.6. berikut. Gambar 4.6. Grafik perbandingan arus uji dengan arus perhitungan. Grafik pada gambar. 4.6. adalah perbandingan tegangan uji dengan perhitungan terhadap rpm generator. Persamaan garis pada grafik persamaan garis pada arus uji terhadap putaran rotor generator (rpm) merupakany = 0,000x + 0,415 dengan nilai regresinya 0,996. Sedangkan untuk persamaan garis paga tegangan dengan perhitungan y = 0,002x - 0,498 dengan nilai regresinya 0,999. Sedangkan untuk rata-rata persentase perbandingan nilai arus antara arus uji dan arus perhitungan adalah 31,09%. Dari rata-rata persentase yang didapat terlihat bahwa prototype ini belum dapat bekerja secara maksimal yaitu dikarenakan pembacaan pada sensor rotary encoder saat putaran rendah (40km/jam) kurang akurat. y = 0.0112x - 2.8443 R族 = 0.9998 y = 0.0073x + 0.0041 R族 = 1 0 2 4 6 8 10 12 0 500 1000 1500 Tegangan Uji Tegangan Perhitungan Grafik Perbandingan Tegangan Uji Dengan Perhitungan Terhadap Kecepatan Putaran Rotor Generator Nilaitegangangenerator(volt) Kecepatan Putaran Rotor Generator (rpm) y = 0.0007x + 0.4156 R族 = 0.9964 y = 0.002x - 0.4983 R族 = 0.9999 0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 1.60 1.80 2.00 0 500 1000 1500 Arus Uji Generator Arus perhitungan Grafik Perbandingan Nilai Arus Uji Dengan Arus Perhitungan Terhadap Kecepatan Putaran Rotor Generator NilaiArusgenerator(Ampere) Kecepatan Putaran Rotor Generator (rpm)
  • 10. V. KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan Kesimpulan dari hasil analisis dan pembahasan adalah : 1. Penelitian ini membuart sebuah prototype generator dengan penggerak tenaga angin yang telah diuji pada variasi 10 km/jam 60 km/jam. 2. Pada saat kecepatan 10 km/jam dan 20 km/jam saat kondisi berbeban, baling-baling yang terkopel dengan generator belum dapat bergerak sehingga belum dapat mengeluarkan putaran, tegangan, dan arus generator. 3. Hubungan kecepatan putaran rotor generator terhadap kecepatan sepeda motor prototypedengan persamaan = 25,40 342,9 hanya berlaku pada kecepatan 30 Km/jam. 4. Hubungan antara perbandingan tegangan uji dengan tegangan perhitungan terhadap kecepatan putaran rotor generator (rpm), prototypedengan persentase rata- rata eror adalah 15,04% dan didapatkan persamaan yuji =0,007x+0,004 dan yperhitungan = 0,011x-2,844. 5. Hubungan antara perbandingan arus uji dengan arus perhitungan terhadap kecepatan putaran rotor pada generator (rpm),prototype dengan persentase rata-rata eror adalah 31,09% dan didapatkan persamaan yuji =0,000x+0,0415 dan yperhitungan = 0,002x-0,498. Dari persentase eror yang didapat memungkinkan prototype ini belum bekerja secara maksimal dikarenakan pembacaan pada sensor yang belum akurat. 5.2. Saran Saran dari penilitian ini adalah : 1. Agar dapat mengoptimalkan prototype ini diperlukan generator dengan putaran rendah tetapi dapat menghasilkan tegangan dan arus yang besar. Juga diperlukan sensor dengan pembacaan yang akurat dan teliti 2. Prototype ini dapat digunakan untuk aplikasi lain yang menggunakan angin sebagai sumber utama penggerak putaran generator. DAFTAR PUSTAKA [1]. Arduino, Arduino ATmega 328, http://arduino.cc/en/Main, diakses pada tanggal 9 Januari 2015 [2]. Theraja, B. L., Electrical Technology, S. Chand & Company Ltd, 1978 [3]. Generator, Generator Arus Searah, http://repository.usu.ac.id, diakses pada tanggal 25 Oktober 2015. [4]. Laboratorium Konversi Energi Elektrik, Sekilas Rotary Encoder, ITB, Bandung, 2009 [5]. Laboratorium Teknik Pengukuran Elektrik, Modul Praktikum Rangkaian Listrik, Universitas Lampung, Bandar Lampung, 2010 [6]. Chapman, S. J, Electric Machinery Fundamentals, McGraw-Hill, 2005 [7]. Setiono Puji, Pemanfaatan Alternator Mobil Sebagai Pembangkit Listrik Tenaga Angin. Universitas Negeri Semarang, Semarang, 2006 [8]. Audli Ridho, Rancang Bangun Alat Ukur Portble 9 Titik Kecepatan Aliran Sungai (Open Channel) Nirkable Berbasis PC, Universitas Lampung, Bandar Lampung, 2014 [9]. Allegromicro, ACS712 Datasheet - Allegro MicroSystems, diakses pada tanggal 9 Januari 2015 [10]. Suyanto Muhammad dan Widyastuti Naniek, Pemanfaatan Alternator DC Dengan Inverter Pada (PLTMh) Sebagai Penyedia Daya Listrik Produktif Di Dusun Singosaren Imogiri Yogyakarta, Universitas Kristen Stya Wacana, Yogyakarta, 2014 [11]. Prinsip Penyearah Tegangan Listrik
  • 11. Mesin Arus Searah (Komutasi), http://www.narotama.ac.id, diakses pada tanggal 15 Desember 2015 [12]. Petruzella, Frank D, Elektronik IndustrI, Jogjakarta, 1996 [13]. Arduino, Arduino Data Logger, http://www.arduino.web.id/, diakses pada tanggal 15 Desember 2015