PENGARUH KETEBALAN LAPISAN PIEZOELEKTRI PADA ENERGY HARVESTER KANTILEVER UNIMORPH TERHADAP TEGANGAN DAN DAYA KELUARAN - Rizki, Fahrina Novia; Wibawa, Unggul; Hasanah, Rini Nur (Jurnal Mahasiswa TEUB, 2021)
Abstrak–- Jaringan sensor nirkabel biasa ditempatkan di tempat terpencil yang tidak terjangkau penyedia layanan listrik sehingga membutuhkan suplai daya mandiri. Suplai daya yang biasa digunakan pada teknologi tersebut adalah baterai konvensional yang masih memiliki beberapa kekurangan, di antaranya adalah masa pakai yang terbatas dan biaya perawatan relatif mahal. Untuk mengatasi hal tersebut, diperlukan adanya solusi alternatif, yaitu dengan menggunakan metode energy harvesting yang memanfaatkan energi getaran menjadi energi listrik. Konfigurasi energy harvester yang dibahas pada skripsi ini adalah kantilever piezoelektrik unimorph. Sebagai upaya dalam pengoptimalan performansi daripada kantilever, dilakukan pengujian melalui perhitungan secara teori dan simulasi menggunakan perangkat lunak APDL untuk mengetahui pengaruh ketebalan lapisan piezoelektrik pada kantilever tersebut terhadap tegangan dan daya keluarannya. Terdapat dua kantilever berbeda yang diuji, yaitu kantilever dengan bahan lapisan piezoelektrik PZT-5H dan PZT-5A. Berdasarkan hasil analisis, kedua kantilever unimorph yang berbeda bahan lapisan aktif ini menunjukkan karakteristik yang sama. Baik hasil analisis secara teori maupun simulasi menunjukkan bahwa kedua kantilever tersebut memiliki satu nilai ketebalan lapisan aktif optimal untuk masing-masing data tegangan dan daya keluaran. Meski demikian, dibandingkan dengan kantilever PZT5H, kantilever PZT-5A menghasilkan nilai tegangan keluaran yang lebih besar, namun daya keluaran yang lebih kecil. Perbandingan antara tegangan keluaran hasil perhitungan secara teori dengan hasil simulasi pada kantilever PZT-5H menunjukkan presentase perbedaan paling besar sebanyak 3,32%, sedangkan pada kantilever PZT-5A menunjukkan presentase perbedaan paling besar sebanyak 3,1%. Kata Kunci— Energy harvester, kantilever unimorph, pengaruh ketebalan piezoelektrikAbstract— Wireless Sensor Networks (WSNs) typically are placed in remote places where there is no electric utility. In consequence, it requires an independent power supply. The power supply used in WSNs is a conventional battery, which still has several shortcomings, such as limited lifespan, environmental pollution, and relatively high-cost maintenance. To overcome the current issues, applying an energy harvesting method has become an alternative solution. The energy harvester configuration discussed in this thesis is a unimorph piezoelectric cantilever. To optimize the performance of the cantilevered energy harvester, the thickness effect analysis is needed. There are two different cantilevers discussed in this paper, namely cantilever with PZT-5H and PZT-5A piezoelectric material. Based on the analysis of theoretical and simulation calculations, the two cantilevers have the same optimal piezoelectric layer thickness value for each voltage and power output. However, compared with cantilever PZT-5H, cantilever PZT-5A generates greater output voltage value, yet smaller output power. The comparison of the output voltage between the theoretical calculation results and the simulation results on cantilever PZT-5H shows the largest percentage of 3.32%, while the comparison of the output voltage on cantilever PZT-5A shows the largest percentage difference of 3.1%. Index Terms— Energy harvester, piezoelectric thickness effect, unimorph cantilever.