Laporkan Masalah

PEMANEN ENERGI PIEZOELEKTRIK UNTUK PERANGKAT SENSOR PADA INTERNET OF THINGS (IOT)

NOOR PRATAMA A, Ir. Eka Firmansyah, S.T., M.Eng., Ph.D., IPM.; Ir. Lesnanto Multa Putranto, S.T., M.Eng., Ph.D., IPM.

2022 | Tesis | MAGISTER TEKNIK ELEKTRO

Daya baterai yang terbatas menjadi tantangan utama pada Jaringan Sensor Nirkabel (Wireless Sensor Node) dalam aplikasi Internet of Things (IoT), terutama di tempat-tempat yang sulit dijangkau yang memerlukan penggantian baterai secara berkala. Penerapan energy harvesting sebagai alternatif untuk mempertahankan umur jaringan dengan memanfaatkan energi lingkungan. Metode yang diusulkan menggunakan piezoelektrik untuk mengubah energi getaran/tekanan menjadi energi listrik melalui desain pemanenan energi piezoelektrik modular untuk memasok energi ke node sensor di WSN. Pada penelitian ini melakukan pengujian karakteristik respon keluaran piezoelektrik terhadap beban yang diterima dan mengusulkan modul pemanen energi dimana energi yang dihasilkan oleh modul kemudian di analisis untuk pemenuhan energi sensor perangkat IoT. Dioda jembatan dihubungkan ke setiap elemen untuk mengurangi efek umpan balik dari elemen lain ketika tekanan diterapkan. Energi yang dihasilkan oleh modul pemanen energi piezoelektrik disimpan pada kapasitor. Modul yang diusulkan dapat menghasilkan 7,436 µJ energi per pijakan dengan tekanan dari beban 45 kg. Hasil penelitian menunjukkan tiap elemen memiliki karakter yang berbeda meskipun menerima beban dalam kondisi yang sama, sehingga menjadi faktor ketidak-linieran dalam pemanenan energi. Sebaran tekanan yang tidak merata tiap langkah juga mempengaruhi linearitas rerata energi yang dihasilkan tiap langkah. Meskipun demikian, Energi dihasilkan modul yang diusulkan dapat mensuplai energi komponen sensor pada jaringan sensor nirkabel dalam aplikasi IoT dengan sistem pemanenan energi sederhana.

Limited battery power is a major challenge for Wireless Sensor Node (WSN) in Internet of Things (IoT) applications, especially in hard-to-reach places that require regular battery replacement. Application of energy harvesting as an alternative to maintain network life by utilizing environmental energy. The proposed method uses piezoelectricity to convert vibration/pressure energy into electrical energy through a modular piezoelectric energy harvesting design to supply energy to sensor nodes in WSN. In this study, testing the characteristics of the piezoelectric output response to the load received and proposing an energy harvesting module where the energy produced by the module is then analyzed for energy fulfillment of IoT device sensors. Bridge diodes are connected to each element to reduce the feedback effect of other elements when pressure is applied. The energy generated by the piezoelectric energy harvesting module is stored in the capacitor. The proposed module can produce 7,436 µJ of energy per footing with a pressure of 45 kg load. The results showed that each element has a different character even though it receives a load under the same conditions, so that it becomes a non-linear factor in energy harvesting. The uneven distribution of pressure at each step also affects the linearity of the average energy produced by each step. However, the energy generated by the proposed module can supply energy to the sensor components of the WSN in IoT applications with a simple energy harvesting system.

Kata Kunci : IoT, Jaringan Sensor Nirkabel, Pemanen Energi, Piezoelektrik

  1. S2-2022-437522-abstract.pdf  
  2. S2-2022-437522-bibliography.pdf  
  3. S2-2022-437522-tableofcontent.pdf  
  4. S2-2022-437522-title.pdf