penyimpan energi yang terbuang dari panas setrika...

PENYIMPAN ENERGI YANG TERBUANG DARI PANAS SETRIKA LISTRIK

MENGGUNAKAN THERMOELECTRIC GENERATOR (TEG)

Oleh

Tri Wahyu Yulianingrum

NIM: 612009045

Skripsi

Untuk melengkapi salah satu syarat memperoleh

Gelar Sarjana Teknik

Program Studi Teknik Elektro

Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer

Universitas Kristen Satya Wacana

Salatiga

Oktober 2015

i

INTISARI

Setrika merupakan salah satu perangkat elektronik yang menggunakan relatif

banyak energi listrik. Ketika sedang digunakan, setrika tidak secara terus menerus

digosokkan pada kain, akan tetapi terdapat jeda seperti saat pengguna menyiapkan

pakaian, melipat pakaian, memasang pakaian pada hanger, memasang kancing pada

pakaian ataupun saat beristirahat sejenak. Saat jeda ini, setrika biasanya hanya diletakan

berdiri atau pada alas setrika konvensional sehingga energi panasnya terbuang sia- sia.

Panas setrika yang terbuang ini akan dimanfaatkan sebagai sumber energi yang diubah

menjadi energi listrik.

Pada skripsi ini akan dibuat suatu alas setrika yang mampu mengubah panas

terbuang dari setrika listrik yang kemudian diubah menjadi energi listrik. Alat ini

nantinya akan digunakan sebagai alas setrika yang bersifat portable menggunakan TEG

tipe TE-MOD-5W5V-30S yang bekerja bila terdapat gradien temperatur pada kedua

sisinya. Ketika setrika listrik yang telah panas sedang tidak digunakan menyetrika, posisi

setrika yang biasanya diletakkan secara tegak, berdiri atau pada alas konvensional, akan

diletakkan pada kolektor panas alas setrika. Pada sisi dingin terdapat heat sink dan oli

yang berfungsi sebagai pendingin. TEG yang terdapat pada kolektor panas akan

mengubah energi panas menjadi energi listrik. Keluaran dari TEG berupa tegangan DC

akan diproses dalam rangkaian buck-boost converter yang menggunakan IC LM2577-

Adj. Converter ini akan mengubah VOUT TEG menjadi 4,7V agar dapat mengisi baterai

kering lithium polymer 3,7V 380mAh.

Energi yang diperoleh dalam proses setrika selama satu jam adalah sebesar

404,45J atau 0,11Wh dari kapasitas total baterai 1,41Wh atau sebesar 7,99%.

Kata kunci : setrika, TEG (Thermoelectric Generator), alas setrika

.

ii

ABSTRACT

Iron is one of the electronic devices that use relatively much electrical energy. On

the process of ironing, the iron doesn’t rub on the fabric all the time, but there are some

pauses when users prepare clothes, fold clothes, put clothes on a hanger, put the buttons

on garments or while take a break. During this pause, irons are usually only placed

standing or put on the ironing board and the heat energy dissipates. The waste heat of iron

will be utilized as a source of energy that is converted into electrical energy.

In this final project, an ironing board which is capable of converting waste heat

from electric iron into electrical energy will be made. This tool will be used as a portable

ironing board using TEG TE-MOD-30S 5W5V type that will work if there is a temperature

gradient on both sides. When a heated electric iron is not being used, it will be put on the

ironing board heat collector. On the cold side there is a heat sink equipped with oil served

as a coolant. TEG placed in the heat collector will convert heat energy into electrical

energy. The output of TEG is the DC voltage that will be processed by buck-boost

converter using IC LM2577-Adj. This converter will convert TEG output to 4.7V so it

can charge a 3.7V 380mAh lithium polymer battery.

The energy obtained in the process of ironing for one hour is equal to 404.45J or

0.11Wh from 1.41Wh of the total batery capacity or 7.99%.

Key words : iron, TEG (Thermoelectric Generator), ironing board

iii

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Alloh swt atas segala berkat rahmat

karunia yang senantiasa penulis terima dalam menyelesaikan perancangan serta penulisan

skripsi sebagai syarat untuk menyelesaikan studi di Fakultas Teknik Elektronika dan

Komputer Universitas Kristen Satya Wacana.

Pada kesempatan ini penulis juga hendak mengucapkan terima kasih kepada

berbagai pihak yang baik secara langsung maupun tidak, yang telah membantu penulis

dalam menyelesaikan skripsi ini :

1. Bapak Nal, Buk Mar, Mbak Retno, Mas Luluk, Bimo, Gendis, terimakasih

untuk cinta dan kasih sayang yang luar biasa, nasehat dan semangat, serta segala

dukungan dalam bentuk apapun yang selalu diberikan kepada penulis selama

ini. “You’re all my motivation and inspiration, I love you”

2. Bapak Ir. F. Dalu Setiaji, M.T. dan Bapak Ir. Lukas B. Setyawan, M.Sc. selaku

pembimbing, terimakasih atas kesabaran, bimbingan, pengarahan, solusi,

nasehat, dukungan dan semua masukan yang tidak dapat disebutkan selama

mengerjakan skripsi ini.

3. Januar Nur Arifin, terimakasih untuk support yang luar biasa pada detik- detik

terakhir penyelesaian skripsi ini. I love you.

4. Teman-teman FTEK angkatan 2009, Pakdhe Andien dan Gigih Budi selaku

pembimbing III dan IV, Anel dan Wikan yang selalu ada setia setiap saat dalam

tangis dan tawa, Agung, Daniel, Ardit, Angga yang sudah merelakan meja lab

nya dijajah, Aksa, Adi Codot, Martino, Herlambang, Andre, Sunaryo, Vonso,

ciwi- ciwi kece Vita, Nisa, Ane, Vinlux, Mbak Cik, Tiara, Enjel, serta teman-

teman lain yang tak bisa disebutkan satu persatu. You’re the best I’ve ever had

!!!

5. Para penghuni Lab skripsi dan rekan- rekan FTEK, mbak- mas,cici-koko,adek-

adek, nonik- nyonyo, serta mas arie 04 yang sudah memberikan modal dalam

skripsi ini.

6. Dosen-dosen pengajar, karyawan dan laboran FTEK, Mbak Rista, Mbak Dita

dan Mbak Yola terimakasih atas bantuannya.

iv

7. Berbagai pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu yang telah turut andil

dalam proses pengerjaan skripsi ini.

Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari kata “sempurna”, oleh karena

itu penulis sangat mengharapkan kritik maupun saran dari pembaca sekalian sehingga

skripsi ini dapat berguna bagi kemajuan teknik elektronika.

Salatiga, Oktober 2015

Penulis

v

DAFTAR ISI

INTISARI .............................................................................................. i

ABSTRACT .......................................................................................................... ii

KATA PENGANTAR .......................................................................................... iii

DAFTAR ISI ......................................................................................................... v

DAFTAR GAMBAR ............................................................................................ vii

DAFTAR TABEL ................................................................................................. x

DAFTAR ISTILAH .............................................................................................. xi

BAB I PENDAHULUAN ............................................................................. 1

1.1. Tujuan ......................................................................................... 1

1.2. Latar Belakang Permasalahan ..................................................... 1

1.3. Spesifikasi Sistem ....................................................................... 4

1.4. Sistematika Penulisan ................................................................. 5

BAB II LANDASAN TEORI ......................................................................... 4

2.1. Setrika Listrik .............................................................................. 6

2.2. Thermoelectric Generator (TEG) ............................................... 7

2.3. Karakteristik Pendingin .............................................................. 9

2.4. Perpindahan Kalor ...................................................................... 10

2.4.1. Konduksi ........................................................................... 10

2.4.2. Konveksi ............................................................................ 10

2.5. Regulator Switching .................................................................... 11

2.5.1. IC (Integrated Circuit) LM2577-Adj

BAB III PERANCANGAN SISTEM .............................................................. 17

3.1. Cara Kerja Alat ........................................................................... 17

3.2. Perancangan dan Realisasi Perangkat Keras ............................... 17

vi

3.2.1. Kolektor Panas Alas Setrika ............................................ 18

3.2.2. Thermoelectric Generator (TEG) .................................... 20

3.2.3. Buck-Boost Converter ...................................................... 23

3.2.4. Baterai Kering ................................................................... 27

BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISIS ......................................................... 29

4.1. Pengujian Cairan Pendingin ........................................................ 29

4.2. Pengujian Thermoelectric Generator (TEG) .............................. 29

4.3. Pengujian Buck-Boost Converter ................................................ 32

4.4. Pengujian Penyimpanan Energi pada Baterai Kering ................. 35

4.5. Pengujian Keseluruhan Alat ....................................................... 37

4.6. Perbandingan Dengan Spesifikasi ............................................... 48

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN .......................................................... 52

5.1. Kesimpulan ................................................................................. 52

5.2. Saran Pengembangan .................................................................. 53

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 54

LAMPIRAN ......................................................................................................... 55

CARA MENGGUNAKAN ALAT.................................................... 55

DATASHEET LM2577-ADJ ........................................................... .. 56

DATASHEET TEG TE-MOD-5W5V-30S........................................ .. 57

vii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1. Alas Setrika Konvensional ........................................................... 2

Gambar 1.2. Pakaian yang Disetrika dengan Setrika Tidak Ditempelkan pada

Alas .............................................................................................. 3

Gambar 1.3. Pakaian yang Disetrika dengan Setrika Ditempelkan pada Alas .. 4

Gambar 2.1. Bagian Setrika Listrik ................................................................... 7

Gambar 2.2. Cara Kerja TEG Berdasar Efek Seebeck....................................... 8

Gambar 2.3. Konstruksi Elemen Thermoelectric Generator ............................. 8

Gambar 2.4. Skema Buck-Boost Converter ....................................................... 11

Gambar 2.5. Susunan Pin IC LM2577-Adj ........................................................ 11

Gambar 2.6. Blok Diagram IC LM2577-Adj sebagai Boost Converter ............ 12

Gambar 2.7. Grafik Pemilihan Nilai Induktor Pada LM2577-Adj .................... 14

Gambar 3.1. Diagram Kotak Keseluruhan Alat yang Dibuat ............................ 16

Gambar 3.2. Gambaran Alat yang Akan Dibuat Tampak Depan ...................... 17

Gambar 3.3. Gambaran Alat yang Akan Dibuat Tampak Samping ................... 18

Gambar 3.4. Lempeng Alumunium yang Digunakan ........................................ 19

Gambar 3.5. Heat Sink yang Digunakan ............................................................ 20

Gambar 3.6. Wadah Kaca sebagai Tempat Cairan Pendingin ........................... 20

Gambar 3.7. TEG tipe TE-MOD-5W5V-30S yang Digunakan .......................... 21

Gambar 3.8. Grafik POUT TE-MOD-5W5V-30S Terhadap Variasi Suhu ........... 22

Gambar 3.9. Susunan TEG Secara Seri ............................................................. 23

Gambar 3.10. Untai Buck-Boost Converter dengan LM2577-Adj ...................... 24

Gambar 3.11. Buck-Boost Converter yang Digunakan ........................................ 26

Gambar 3.12. Baterai Lithium- Polymer 3,7V 380mAh .............................................. 27

Gambar 3.13. Skema Rangkaian LED Indikator ................................................. 27

Gambar 4.1. Konstruksi Alat yang Dibuat ......................................................... 29

Gambar 4.2. Rangkaian Pengujian VOUT TEG. .................................................. 30

Gambar 4.3. Pengujian VOUT TEG ..................................................................... 30

Gambar 4.4. Grafik Perubahan VOUT terhadap 𝛥T ............................................ 32

Gambar 4.5. Rangkaian Pengujian IOUT Buck-Boost Converter ........................ 33

Gambar 4.6. Rangkaian Pengujian VOUT Buck-Boost Converter ....................... 33

viii

Gambar 4.7. Pengujian modul Buck-Boost Converter ....................................... 33

Gambar 4.8. Grafik Efisiensi Modul Buck-Boost Converter Terhadap Tegangan

Masukan(VIN) ................................................................................ 34

Gambar 4.9. Baterai dengan LED Indikator ...................................................... 35

Gambar 4.10. Grafik Tegangan Baterai (Vbat) Sebagai Fungsi Waktu Selama

Pengisian ...................................................................................... 35

Gambar 4.11. Grafik Arus Baterai (Ibat) Sebagai Fungsi Waktu Selama

Pengisian ...................................................................................... 36


Pengisian, dengan Panas Setrika Diatur Minimal ........................ 37



Gambar 4.14. Grafik Gradien Temperatur (𝛥T) Sebagai Fungsi Waktu Selama



Pengosongan Baterai .................................................................... 39

Gambar 4.16. Grafik Energi yang Dikeluarkan Sebagai Fungsi Waktu Selama

Pengosongan Baterai .................................................................... 39


Pengisian, dengan Panas Setrika Diatur Maksimal ...................... 40






Pengosongan ................................................................................ 42

Gambar 4.21. Grafik Energi yang Dikeluarkan Sebagai Fungsi Waktu Selama

Pengosongan ................................................................................ 43


Pengisian, dengan Sisa Panas Setrika yang Masih Panas (Catu Daya

Setrika Diputus) ........................................................................... 44

ix


Pengisian, dengan Sisa Panas yang Masih Panas (Catu Daya Setrika

Diputus) ........................................................................................ 44


Pengisian, dengan Sisa Panas Setrika yang Masih Panas (Catu Daya

Setrika Diputus) ........................................................................... 45

Gambar 4.25. Baterai yang Telah Diisi Dapat Diambil dan Digunakan untuk

Menyalakan Lampu Senter LED Tunggal .................................... 46


Pengosongan dari Proses Menyetrika Wajar Satu Jam ................. 47


Pengosongan dari Proses Menyetrika Wajar Satu Jam ................. 48

Gambar 4.28. Gambar Alat Keseluruhan yang Dibuat Tampak Depan ............... 49

Gambar 4.29. Gambar Alat Keseluruhan yang Dibuat Tampak Samping ........... 50

Gambar 4.30. Gambar Alat Keseluruhan yang Dibuat Tampak Atas ........... ...... 50

Gambar 4.31. Gambar Alat Keseluruhan Saat Sedang Digunakan Dengan

Penempatan Setrika di Atasnya ........... ......................................... 51

x

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1. Spesifikasi TEG TE-MOD-5W5V-30S yang Digunakan ................... 21

Tabel 4.1. Hasil Pengujian TEG dengan Hambatan yang Divariasikan ............. 31

xi

DAFTAR ISTILAH

DC Direct Current

IC Integrated Circuit

LED Light Emitting Dioda

TEG Thermoelectric Generator

penyimpan energi yang terbuang dari panas setrika...

Documents