Listrik merupakan suatu kebutuhan utama yang diperlukan manusia

TRANSMISI DAYA TANPA KABEL (WIRELESS) UNTUK PENGISIAN
BATERAI SECARA OTOMATIS DENGAN KOMBINASI INDUKSI MAGNETIK
DAN RESONANSI PADA SISI RECEIVER
Setyo Mahadi, Dr. Rusminto Tjatur Widodo, MT
JURUSAN TEKNIK ELEKTRONIKA
POLITEKNIK ELEKTRONIKA NEGERI SURABAYA
Abstrak
Listrik merupakan suatu kebutuhan utama yang diperlukan manusia.
Kemajuan teknologi yang pesat saat ini mendorong manusia untuk melakukan inovasi
baru dalam hal transmisi daya dengan menggunakan teknologi wireless. Metode yang
dipakai adalah kombinasi induksi magnetik dan resonansi. Hal ini menyebabkan
kondisi pengisian baterai secara aman karena terisolasi secara elektrik antara
transmiter daya dengan pengguna. Teknologi transmisi daya secara wireless dapat
diaplikasikan pada pengisian baterai untuk peralatan elektronik yang sifatnya portabel
seperti handphone maupun laptop.
I. Pendahuluan
Pengisian
baterai
secara
wireless tentu akan memberikan
kontribusi untuk keselamatan dan
kesehatan baik dalam rumah tangga
dan tempat kerja. Pada salah satu sisi,
pengisian baterai secara wireless
adalah lebih mudah bagi konsumen
dan produsen karena daya yang hilang
dapat direduksi dengan efisiensi yang
tinggi dan aman digunakan karena
tidak ada sama sekali sambungan
logam langsung
yang dibutuhkan.
Dengan membandingkan pengisian
baterai secara wireless dan pengisian
baterai
konvensional,kita akan
menemukan banyak keuntungan dan
kontribusi
yang
baik
untuk
keselamatan.
A. Studi Kasus
Teknologi
transmisi
daya
secara wireless dapat dibedakan
menjadi Induksi Elektromagnetik,
Frekuensi Radio dan Resonansi.
B. Tujuan
Untuk mengetahui pengaruh
interferensi pada saat pengisian baterai,
Mendapatkan desain pengisi baterai
secara
wireless
dan
Untuk
mengoptimalkan tingkat keamanan
pada saat pengisian baterai.
C. Karakteristik Rectifier
Sebuah
rangkaian
yang
sama
digunakan untuk mengkonversi sinyal
AC dari trafo ke sinyal DC. Dioda
yang
berbeda digunakan sinyal
frekuensi tinggi karena sifat dari
kapasitor kecil digunakan dalam filter
karena frekuensi jauh lebih tinggi dari
sinyal 60 Hz disaring filter atas.
Karena kapasitor elektrolitik memiliki
resonansi frekuensi yang lebih rendah
daripada kapasitor keramik. Setelah itu
mereka berperilaku seperti induktor.
Gambar 1. Rangkaian Rectifier
Rectifier dan filter diatas dapat diuji
dengan memasukkan sinusoida dari
generator gelombang dan tegangan
pengukuran di output. Sirkuit ini tidak
terlalu sulit karena frekuensi tinggi
lebih mudah membuat filtering
tegangan output. Rangkaian penyearah
gelombang merupakan rangkaian yang
berfungsi untuk merubah arus bolakbalik (Alternating Current / AC)
menjadi arus searah (Direct Current /
DC). Komponen elektronika yang
berfungsi sebagai penyearah adalah
dioda, karena dioda memiliki sifat
hanya memperbolehkan arus listrik
melewati-nya dalam satu arah saja.
Rangkaian
Penyearah
Setengah
Gelombang Rangkaian penyearah
setengah
gelombang
merupakan
rangkaian penyearah sederhana yang
hanya dibangun menggunakan satu
dioda saja.
Gambar 2. Gelombang penuh
Kurva keluaran arus dan tegangan
dari penyearah gelombang penuh
terlihat
tidak
linear
dan
ini
mengakibatkan timbul-nya noise.
Noise yang dihasilkan pada penyearah
gelombang penuh ini masih tinggi dan
tidak layak untuk digunakan sebagai
catu daya perangkat elektronika yang
membutuhkan noise rendah. Oleh
sebab itu untuk memperhalus keluaran
dari penyearah gelombang agar
menghasilkan keluaran yang linear dan
noise yang rendah maka keluaran harus
disaring
(filtering)
menggunakan
kapasitor
D. Karakteristik Receiver
Gambar 3. Diagram Blok Penerima
Sistem secara keseluruhan terdiri
dari
transmiter
dan
receiver.
Transmiter berfungsi mentransmisikan
daya ke receiver. Daya dapat
ditransmisikan secara terus menerus
pada peralatan melalui modul receiver
pada tempat pengisian baterai .
Konsekuensinya, arus listrik
yang mengalir menciptakan medan
magnet. Teknologi ini memiliki
keuntungan yaitu dapat melalui udara.
Arus listrik pada base station
menciptakan medan magnet yang
membawa daya ke receiver yang
kemudian dikonversi kembali ke arus
listrik. Hal ini menyebabkan kondisi
pengisian baterai secara aman karena
terisolasi secara elektrik antara
transmisi daya dengan pengguna.
Gambar 4. ragkaian receiver
Rangkaian diatas juga sudah dibuat,
dan juga otomatis. Bila baterai kosong
maka led akan menyala menandakan
baterai sedang diisi. Bila baterai telah
penuh maka led akan mati menandakan
rangkaian berhenti menyalurkan arus.
Bila baterai yang akan diisi
berkapasitas 3v6 maka zener diodenya
menggunakan zener 3v3. Bila dipakai
mengisi baterai 6v maka zener 5v6
yang dipakai. Waktu pengisian hingga
penuh antara 2-3 jam. Perhatian:
sambung baterai
kerangkaian
terlebih dahulu baru nyalakan. Bila
tidak maka otomatisasi tidak berjalan.
VR untuk menset kapan baterai
berhenti mengisi bila penuh. Dengan
voltmeter (tanpa baterai tersambung)
set ke 4v. Saya menggunakan capit
buaya untuk menghubungkan baterai
dengan rangkaian. Biasa, cari yang
praktis! Anda bisa berkreasi sendiri.
Rangkaian adjustable power supply
1.2v – 20v/1A.
Rangkaian rectifier digunakan
untuk mengubah sinyal AC ke sinyal
DC. Rangkaian ini menggunakan dioda
frekuensi
tipe
APT15DS60B.
Selanjutnya kapasitor berfungsi untuk
menghasilkan tegangan ripple yang
lebih halus.
Rangkaian regulator akan
mengatur tegangan output sehingga
menghasilkan 5,3 Volt DC dan
memiliki fungsi untuk mengatur
tegangan agar efek dari sinyal AC
tidak terpengaruh pada tegangan
output. Kemudian output dari regulator
melalui kapasitor sebelum ke baterai
yang befungsi sebagai pengaman
beban.
Gambar 5. Rancangan Coil
Jarak antara satu lilitan dengan
lilitan lain adalah 0.5 mm.. Desain
receiver memiliki 90 lilitan dengan
diameter internal yaitu 10 mm. Lilitan
yang terdapat dalam rancangan di
etching pada pcb. Jarak antara satu
lilitan dengan lilitan lain adalah 0.5
mm.
Gambar 6. Ilustrasi koil
Dari ilustrasi koil di atas,
masing – masing notasi dapat
dijelaskan sebagai berikut:
E. Desain Coil dan Elektroda Bola
W
Di
N
S
A
= Diameter coil
= Diameter dalam
= Jumlah lilitan
= Jarak lilitan
= Luas permukaan koil
D. Daftar Pustaka
(1) S. Y. R. Hui, Fellow, IEEE, and
Wing. W. C. Ho. “A New
Generation
of
Universal
Contactless Battery Charging
Platform for Portable Consumer
Electronic Equipment” : IEEE
TRANSACTIONS ON POWER
ELECTRONICS, VOL. 20, NO.
3, 5 MEI 2005.
(2)
Andre Kurs, Ariesteidis Karalis,
J.D.Joanepoulus,Marin.S, Peter
Fisher, Robert.M. “Wireless
Power Transfer via strongly
Coupled Magnetic Resonances” :
Science Express, VOL. 317, NO.
5834, 6 Juli 2005.
(3)
Armahin, J.B.Pendri, K.Ryan,
“IEEE Standard for Safety Levels
with Respect to Human Exposure
to
Radio
Frequency
Electromagnetic Fields 3 kHz to
300 GHz”, IEEE Electrical. Juli
1995; 42(7): 731-5.
Gambar 7. Electroda Bola
Elektrode yang digunakan adalah
elektrode bola. Elektrode ini terbuat
dari bahan stainless steel. Diameter
bola memiliki ukuran 100 mm. Tinggi
elektrode adalah 30 cm. Pada titik
tengah elektrode terdapat kabel
connector yang terhubung ke pancake
coil.
Elektrode
ini
mampu
mentransmisikan muatan positif ke
muatan negatif melalui udara.