Skip to content Skip to sidebar Skip to footer

BAB 4 Hasil dan pembahasan Transfer Daya Listrik Tanpa Kabel

Setelah membahas skripsi ini dari bab 1, kini admin publish lagi ni bab 4 nya tentang pembahasan dan hasil Transfer Daya Listrik Tanpa Kabel/nirkabel (wireless power transfer). Bagi yang ingin mendownload filenya, bisa Download Skripsi Transfer Daya Listrik Nirkabel disini. Harapan admin, tulisan skripsi ini berguna buat yang membacanya. Penulis sadar bahwa banyak sekali kekurangan di skripsi ini. Oleh karena itu, admin sebisa mungkin mempublish tulisan ini agar ada yang bisa melanjutkan dan membuatnya jadi lebih baik. postingan ini saya lengkapi dengan demonstrasi hasilnya via youtube agar tidak dikira omong kosong belaka, hee. Selamat membaca.

Dalam bab ini penulis akan mensimulasikan alat yang berhasil dibuat berdasarkan perancangan yang telah direncanakan pada bab sebelumnya sekaligus membahas data yang diperoleh dari hasil pengukuran alat tersebut.

4.1 Simulasi Alat
Gambar 4.1 Simulasi Transfer Energi Listrik Nirkabel
Gambar 4.1 di atas menunjukan bahwa rangkaian transmitter telah berhasil mengirim energi listrik ke sistem penerima dengan jarak maksimum 20 cm dengan menggunakan beban LED. Setelah itu akan dilakukan pengukuran besaran V dan I untuk mengetahui seberapa besar daya yang bisa dikirimkan dari pengirim ke penerima jika jarak transfer daya dari pengirim ke penerima diubah-ubah dari 0 ke 2 cm, 0 ke 4 cm, 0 ke 6 cm, dan seterusnya sampai dari 0-20 cm yang mana hasil pengukuran ini nantinya akan memberikan informasi mengenai besaran daya dan efisiensi dari sistem WPT itu sendiri. Selain itu, penulis juga akan melakukan pengujian dengan osiloskop untuk melihat bentuk gelombang yang bisa dihasilkan dari sistem pengirim dan penerima apakah sesuai dengan yang direncanakan atau tidak yang mana hal itu natinya akan memberikan informasi mengenai frekuensi yang dihasilkan oleh rangkaian pengirim.

Adapun nilai-nilai besaran listrik (V, I) hasil pengukuran serta analisanya dapat dilihat pada sub bab berikut ini.

Hasil pengukuran skripsi ini pada dasarnya pada 2 kondisi yang berbeda, yakni kondisi lilitan koil penerima berinti udara (air core) dan kondisi lilitan koil penerima dengan inti pasir besi (iron sand core) yang mana pengukuran nilai arus dan tegangannya akan dilakukan dalam 7 variasi frekuensi yang berbeda. Namun pada postingan ini hanya akan ditampilkan kondisi koil penerima tanpa inti pasir besi saja. Jika ingin lengkapnya, bisa didownload pada link di atas. Adapun hasilnya bisa dilihat pada Tabel 4.1 berikut.


Tabel 4.1 Variasi Frekuensi Pada Sisi Pengirim
4.3 Pengukuran Tanpa inti (Air Core)


Hasil pengukuran berikut ini diurutkan berdasarkan frekuensi yang paling tinggi ke frekuensi yang paling rendah. Yakni dari 976 KHz sampai 651 KHz.

4.3.1 Hasil Pengukuran Dan Analisa Sistem Transmisi Daya Nirkabel  Kumparan Pengirim dan Penerima Tanpa Inti (Air Core) Dengan Frekuensi 976 KHz


Gambar 4.2 di bawah ini adalah rangkaian pengirim (osilator) dan rangkaian penerima dengan frekuensi resonansi 976 KHz (pada pengirim) dan 944.7 KHz (pada penerima). Frekuensi tersebut diperoleh melalui hasil pengukuran dengan alat ukur frekuensi meter digital, di mana bentuk sinyalnya (baik pada pengirim maupun pada penerima) didapatkan setelah melalui pengujian dengan osiloskop untuk mengetahui apakah sinyal yang dihasilkan berbentuk sinusoidal, gergaji, ataukah sinyal kotak. Selain itu, pengujian dengan osiloskop ini juga bertujuan untuk mengetahui apakah frekuensi yang ditunjukan pada alat ukur frekuensi meter digital tersebut sama atau paling tidak mendekati dari yang ditunjukan pada osiloskop. Pada rangkaian ini, untuk memperoleh nilai frekuensi 976 KHz pada sisi pengirim, maka kapasitor C2 dan C3 dalam posisi close/on. Adapun pada sisi penerima hanya terdiri dari komponen L dan C saja yang kemudian diparalel dengan beban. Di mana, besar nilai frekuensi penerima tidak harus sama dengan frekuensi pengirim. Yang terpenting adalah syarat frekuensi resonansi nya terpenuhi.

Gambar 4.2 Rangkaian Pengirim (Osilator) 976 KHz


Gambar 4.2 Rangkaian Penerima 944.7 KHz
Setelah dilakukan pengujian dengan menggunakan osiloskop, didapatlah bentuk sinyal pada sisi pengirim dan penerima sebagaimana Gambar 4.3 berikut.



Gambar 4.3 Bentuk sinyal pengirim (Osilator) 976 KHz


Gambar 4.3 Bentuk sinyal penerima944 KHz
Pada Gambar di atas, terbukti bahwa sinyal yang dihasilkan pengirim dan yang tertangkap pada penerima adalah sinusoidal, dan berdasarkan hasil perhitungan frekuensi di atas, terlihat bahwa nilai frekuensi yang tertera pada osiloskop sedikit berbeda dengan yang dihasilkan oleh alat ukur frekuensi meter digital. Hal ini disebabkan karena osiloskop cenderung lebih presisi daripada frekuensi meter digital yang digunakan penulis. Untuk pengukuran frekuensi pada rangkaian berikutnya dilakukan dengan menggunakan frekuensi meter digital dengan alasan agar lebih cepat memperoleh nilai frekuensi yang diinginkan.



Adapun besar nilai Arus dan tegangan nya setelah dilakukan pengukuran adalah sebagai berikut, yang mana nilai daya (baik sumber, pengirim dan penerima) didapatkan melalui hasil perhitungan berdasarkan persamaan , sedangkan nilai efisiensi sistem dan pengiriman diperoleh berdasarkan persamaan (3.4) dan (3.5) pada bab sebelumnya.




4.3.2 Hasil Pengukuran Dan Analisa Sistem Transmisi Daya Nirkabel  Kumparan Penerima Tanpa Inti (Air Core) Dengan Frekuensi 800 KHz





Untuk memperoleh nilai frekuensi 800 KHz, kapasitor C2-C4 pada Gambar rangkaian di bawah ini berada dalam kondisi on (switch close). Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar berikut ini. Sedangkan pada sisi penerima ketentuannya sesuai dengan yang dijelaskan pada sub bab sebelumnya.



Gambar 4.4 : (a) Rangkaian pengirim 800 KHz
(b) Benuk sinyal penerima768 KHz
Adapun besar nilai Arus dan tegangan nya setelah dilakukan pengukuran adalah sebagai berikut, yang mana nilai daya dan efisiensi nya diperoleh melalui hasil perhitungan sebagaimana yang dijelaskan pada sub bab sebelumnya.



Tabel 4.3 Hasil pengukuran Osilator Frekuensi 800 KHz
4.3.3 Hasil Pengukuran Dan Analisa Sistem Transmisi Daya Nirkabel  Kumparan Penerima Tanpa Inti (Air Core) Dengan Frekuensi 780 KHz



Untuk memperoleh nilai frekuensi 780 KHz, kapasitor C2-C5 pada Gambar rangkaian di bawah ini berada dalam kondisi on (switch close). Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar berikut ini. Sedangkan pada sisi penerima ketentuannya sesuai dengan yang dijelaskan pada sub bab sebelumnya.



Gambar 4.5 : (a) Rangkaian pengirim 780 KHz
(b) Benuk sinyal penerima 768 KHz
Adapun besar nilai Arus dan tegangan nya setelah dilakukan pengukuran adalah sebagai berikut.



Tabel 4.4 Hasil pengukuran Osilator Frekuensi 781 KHz
4.3.4 Hasil Pengukuran Dan Analisa Sistem Transmisi Daya Nirkabel  Kumparan Penerima Tanpa Inti (Air Core) Dengan Frekuensi 774 KHz



Untuk memperoleh nilai frekuensi 774 KHz, kapasitor C2-C6 pada Gambar rangkaian di bawah ini berada dalam kondisi on (switch close). Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar berikut ini. Sedangkan pada sisi penerima ketentuannya sesuai dengan yang dijelaskan pada sub bab sebelumnya.


Gambar 4.6 : (a) Rangkaian pengirim 774 KHz
(b) Benuk sinyal penerima768 KHz
Adapun besar nilai Arus dan tegangan nya setelah dilakukan pengukuran adalah sebagai berikut.

Tabel 4.5 Hasil pengukuran Osilator Frekuensi 774 KHz
4.3.5 Hasil Pengukuran Dan Analisa Sistem Transmisi Daya Nirkabel  Kumparan Penerima Tanpa Inti (Air Core) Dengan Frekuensi 725 KHz

Untuk memperoleh nilai frekuensi 725 KHz, kapasitor C2-C7 pada Gambar rangkaian di bawah ini berada dalam kondisi on (switch close). Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar berikut ini. Sedangkan pada sisi penerima ketentuannya sesuai dengan yang dijelaskan pada sub bab sebelumnya.

Gambar 4.7 : (a) Rangkaian pengirim 774 KHz
(b) Benuk sinyal penerima754 KHz
Adapun besar nilai Arus dan tegangan nya setelah dilakukan pengukuran adalah sebagai berikut.

Tabel 4.6 Hasil pengukuran Osilator Frekuensi 725 KHz
4.3.6 Hasil Pengukuran Dan Analisa Sistem Transmisi Daya Nirkabel  Kumparan Penerima Tanpa Inti (Air Core) Dengan Frekuensi 711 KHz

Untuk memperoleh nilai frekuensi 711 KHz, kapasitor C2-C8 pada Gambar rangkaian di bawah ini berada dalam kondisi on (switch close). Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar berikut ini. Sedangkan pada sisi penerima ketentuannya sesuai dengan yang dijelaskan pada sub bab sebelumnya.

Gambar 4.8 : (a) Rangkaian pengirim 711 KHz
(b) Benuk sinyal penerima715 KHz
Adapun besar nilai Arus dan tegangan nya setelah dilakukan pengukuran adalah sebagai berikut.

Tabel 4.7 Hasil pengukuran Osilator Frekuensi 711 KHz
4.3.7 Hasil Pengukuran Dan Analisa Sistem Transmisi Daya Nirkabel  Kumparan Penerima Tanpa Inti (Air Core) Dengan Frekuensi 650 KHz

Untuk memperoleh nilai frekuensi 650 KHz, kapasitor C2-C9 pada Gambar rangkaian di bawah ini berada dalam kondisi on (switch close). Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar berikut ini. Sedangkan pada sisi penerima ketentuannya sesuai dengan yang dijelaskan pada sub bab sebelumnya.

Gambar 4.9 : (a) Rangkaian pengirim 650 KHz
(b) Benuk sinyal penerima619 KHz
Adapun besar nilai Arus dan tegangan nya setelah dilakukan pengukuran adalah sebagai berikut.

Tabel 4.8 Hasil pengukuran Osilator Frekuensi 650 KHz
Berdasarkan data hasil pengukuran di atas, terlihat bahwa :

  1. Semakin besar jarak antara pengirim dan penerima, ternyata daya yang diterima pada rangkaian penerima semakin kecil, di mana hal itu juga berarti efisiensi daya akan semakin menurun seiring bertambahnya jarak antara pengirim dan penerima.
  2. Terdapat rentang frekuensi tertentu di mana WPT dapat mengirimkan daya dengan efisiensi maksimum dalam hal ini pada frekuensi 774 KHz. Jika frekuensi diturunkan atau dinaikan dari frekuensi tersebut maka pengiriman daya akan menurun.


Sebagai pembuktian, berikut data efisiensi masing-masing frekuensi pada jarak tetap 2 cm.

Tabel 4.9 Perbandingan Efisiensi pada jarak tetap 2 cm
Jika melihat data pada Tabel 4.4 di atas, terdapat hubungan simetris antara masing-masing frekuensi terhadap daya dan efisiensi pengiriman yang jika digambarkan dalam bentuk grafik adalah sebagai berikut.

Gambar 4.10 Grafik Hubungan Antara Frekuensi Dengan Efisiensi Pengiriman daya
Dari data pada Tabel dan Grafik di atas, terlihat bahwa pada frekuensi 774 KHz, efisiensi pengiriman daya pada sistem WPT mencapai nilai maksimum. Hal ini disebabkan karena pada frekuensi tersebut, impedansi pada rangkaian osilator mencapai nilai minimum sehingga arus yang bisa mengalir pada kumparan pengirim adalah maksimum.

Untuk lebih jelasnya mengenai hubungan antara jarak dengan daya maupun frekuensi dari sistem Transfer Energi Listrik Nirkabel ini, dapat dilihat pada grafik berikut ini.

Gambar 4.11Grafik Hubungan Antara Jarak Dengan Daya
Dari grafik di atas, terlihat bahwa pengiriman daya terbesar terdapat pada frekuensi744 KHz. Hal ini disebabkan karena besar nilaiReaktansi induktif (  dan reaktansi kapasitif (  pada rangkaian osilator bernilai sama (impedansi minimum)sehingga arus yang mengalir pada kumparan pengirim menjadi maksimal yang mana hal ini berakibat pada besarnya medan elektromagnetik yang dipancarkan oleh kumparan pengirim ke penerima.

Hubungan antara jarak dengan efisiensi pengiriman 


Sama halnya dengan daya, efisiensi tertinggi terdapat pada frekuensi 774 KHz. Hal ini disebabkan karena medan elektromagnetik yang dipancarkan pada frekuensi ini lebih besar daripada frekuensi lainnya.