Perancangan Sistem Pemanen Energi Biomekanika dari Pergerakan Tubuh Manusia Saat Berjalan dan Berlari

Abstract

Manusia menghabiskan sebagian energi yang dihasilkan dari metabolisme tubuh melalui pergerakan kaki saat berjalan yang dapat menghasilkan energi jika dipanen. Estimasi banyaknya produksi daya dari perubahan kaki saat berjalan adalah 67 W. Tujuan skripsi ini adalah merancang alat pemanen energi dari pergerakan kaki saat berjalan dan berlari. Secara garis besar sistem ini mengubah energi dari biomekanika pergerakan kaki manusia saat berjalan dan berlari oleh tranduser piezoelektrik. Tegangan keluaran tranduser akan disearahkan dengan penyearah jembatan, diproses oleh IC pemanen energi yaitu IC LTC 3588-1 dan disimpan dalam baterai kering yang dapat diisi ulang. Sumber energi didapatkan dari dua modul yaitu Modul Lutut dan Modul Bawah Kaki. Modul Pemanen sebagai jembatan antara sumber energi dengan Modul Penyimpan. Pengujian Modul Lutut dengan beban 100 kΩ didapatkan hasil tegangan 7,2 Vpp, arus 6 mA dan daya 0,18 µW dengan beban 100 Ω . Pengujian Modul Bawah Kaki dengan beban 100kΩ didapatkan hasil tegangan 14,6 Vpp, arus 7 mA dan daya 0,32 µW dengan beban 100 Ω. Pengujian pengisian muatan dari Modul Gabungan ke kapasitor Modul Pemanen didapatkan energi 5 × 10-6 J. Energi keluaran LTC 3588-1 sebesar 1,22 × 10-4 J dengan efisiensi sebesar 24,334%. Pengujian terhadap Modul Gabungan didapatkan hasil tegangan 31,2 Vpp dengan arus 15,7µA. Pengujian keseluruhan terhadap 20 sampel orang didapatkan hasil daya 12,8 µW dengan beban 1 MΩ.

Humans spend most of the energy generated from the metabolism of the body through the movement of the foot when walking, which can produce energy if it is harvested. Estimate the amount of production power of change legs when walking is 67 W. The purpose of this paper is to design a tool harvesting energy from the movement of the foot when walking and running. Broadly speaking, this system converts energy from the movement of the human foot biomechanics while walking and running by the piezoelectric transducer. Transducer output voltage will be rectified by a bridge rectifier, processed by energy harvesting IC is IC LTC 3588-1 and stored in a dry battery which can be recharged. Energy source obtained from two modules: Module Knee and Lower Leg. Harvesters’ module as a bridge between the energy sources with the Depositary module. Testing Modules Knee with 100 kΩ load voltage of 7.2 Vpp is obtained, the current 6mA and a power of 0.18 μW with a load of 100 Ω. Testing Module Lower Leg with 100 kΩ load showed 14.6 Vpp voltage, current 7mA and a power of 0.32 μW with a load of 100 Ω. Testing the charging of the capacitor module to module combined Harvesters energy gained 5 x 10-6 J. LTC 3588-1 energy output amounted to 1.22 x 10-4 J with an efficiency of 24,334%. Testing of Joint Module showed 31.2 voltages Vpp with 15,7μA flow. Testing of the whole of the 20 samples showed a power of 12.8 μW with a load of 1 MΩ.