Senin, 12 Januari 2015

Hubungan Daya, Energi, Tegangan dan Arus + Cara Kerja Joule Thief

Akhirnya saya membahas tentang ini lagi. Tadinya mau di update aja pada bahasan joule thief itu, namun terlalu panjang dan juga lumayan menambah postingan baru. Oh ya tentang postingan baru, tadinya saya mau memposting cara membuat inverter untuk memenuhi janji saya pada Sista Elfira, namun komponen yang saya pesan belum datang jadi ya.. sambil menunggu kita bahas tentang hubungan V,I,W dan P .

Joule Thief, joule adalah Satuan Internasional untuk energi dan Thief artinya pencuri. Sesuai namanya Pencuri Energi, rangkaian ini akan mencuri energi yang masih tersimpan pada sumber energi / sumber tegangan. Jadi rangkaian Joule Thief ini bukan memperkuat, menambah ataupun memperbaharui energi dan daya. Tapi mencuri/memaksa/memanfaatkan sisa energi yang tidak terpakai. (jika pakai sumber tegangan bekas/batere soak)

Membahas joule thief sama dengan membahas inverter. Jadi bisa dibilang joule thief ini adalah pengembangan dari inverter. (Atau inverter yang pengembangan dari joule thief??? hayoooo...). 
Komponen utama dalam rangkaian ini adalah transistor yang berfungsi sebagai saklar. Kemudian komponen penting lainnya adalah trafo ferit. Beserta komponen pendukung lainnya adalah resistor. Dengan tiga komponen ini kita sudah bisa membuat inverter yang berfungsi sebagai penguat. Bisa menguatkan daya ataupun menguatkan tegangan. Namun yang berfungsi sebagai penguat di sini bukan transistor tetapi trafo ferritnya. Nah pada cara kerja joule thief yang telah dibahas, pada konsepnya rangkaian ini mengambil energi yang tersisa dengan menguatkan daya pada sumber tegangan.

Energi, Daya, Tegangan dan Arus.
Energi listrik adalah perpindahan energi dalam bentuk tegangan dan arus dalam waktu tertentu
W=VxIxt
Daya listrik adalah energi yang dipindahkan per detik
P=W/t
Tegangan listrik adalah jumlah muatan listrik yang mengalir dalam kapasitansi tertentu
V=Q/C
Arus listrik adalah jumlah muatan listrik yang mengalir persatuan waktu
I=Q/t

Nah berdasarkan rumus di atas kita bisa saling mensubstitusikan rumus-rumus tersebut. Misalnya berapakah energi batere yang mempunyai tegangan 10volt dengan kapasitan 1farad yang digunakan dalam 100tahun?

Dik
V: 10volt
C: 1F
t=100tahun=4.730.400.000detik
Dit W??
Jawab:
W=473.040.000.000 joule
=================

Sesuai hukum kekekalan energi, maka energi tidak bisa diciptakan ataupun tidak bisa dimusnahkan. Hanya saja ketika energi itu hilang, maka energi itu telah diubah ke bentuk lain. Contoh energi listrik ada pada sebuah batere hp diubah menjadi energi panas, energi cahaya dsb. Jumlah energi yang tersimpan pada batere akan sama dengan penjumlahan energi panas, energi cahaya, energi gerak dll pada hp tersebut.

Pada sebuah komentar, gokil lu bertanya, bagaimana cara agar rangkaian ini bertahan selama sebulan. Dengan menggunakan konsep kekekalan energi dan rumus daya, kita bisa mengakali agar masa kerja rangkaian itu dapat bertahan lama. Namun tentu saja ini dapat berpengaruh pada rangkaian tersebut, pada rangkaian tersebut, karena Wbatere harus sama dengan Woutput, dan toutput harus lebih lama dari toutput normal, maka kita harus mengorbankan nilai arus dan atau nilai tegangan
Contoh
W=VxIxt atau 120=6x2x10, nah bagaimana agar nilai t ini lebih besar dari 10 namun W harus tetap 120? yup benar dengan memperkecil nilai V : 120=3x2x20 ataupun nilai I : 120=6x1x20 ataupun nilai keduanya : 120=2x0.01x600

Begitu juga dengan yang lainnya, misalnya jika ingin tegangan yang besar, maka nilai arus atau dan nilai waktu harus diperkecil. Nah pada joule thief, energi yang tersimpan ataupun energi sisa yang tersimpan (jika pakai batere bekas) akan digunakan terus sehingga energi pada batere tersebut tidak bisa dicuri lagi oleh joule thief. Tidak bisa dicuri lagi?? maksudnya joule thief pun masih menyisakan energi pada batere sehingga energi batere tidak benar-benar habis.

Misalnya :
Batere dengan tegangan 1.5 volt mampu mengalirkan arus 1,2 ampere perjam. Lalu dengan rangkaian joule thief ini, beban sanggup memperoleh tegangan 24volt dengan arus 1mA Hitunglah waktu yang dibutuhkan saat batere tidak bisa lagi mensupply energi.

Dik:Vs=1,5v Is=1,2AH Vo=30v Io=0,001A
Dit to=?
Jawab :

W=VxIxt=1,5x1,2x3600 = 5400joule

Agar Wo sama dengan Ws namun t lebih lama, maka kita perlu mengubah nilai, tentu saja ada nilai yang berubah yaitu Vo=24 hal ini berakibat nilai arus menjadi kecil:
W=VxIxt
5400=24x0,001xt
5400=0,024t
t=225.000 detik =62jam 30 menit
==========================

Dengan mengetahui energi dan daya, maka kita bisa memprediksi kapan sumber tegangan itu habis, misalnya pada sebuah batere.

Sebuah batere sanggup memberikan tegangan 3V dengan arus 2A perjamnya, dipasang pada hp yang membutuhkan arus 100mA perjamnya dengan tegangan yang sama. Berapakah waktu yang dibutuhkan untuk menghabiskan energi istrik pada batere tersebut?
Dik:
Vin=3v
Iin=2A
Vout=3v
Iout=0.1A
t=3600detik
Dit : t??

Jawab
P=VxI
Pin=3x2
Pin=6watt
Pout=3x0.1
Pout=0.3watt

Karena Pin tidak sama dengan Pout dan Win harus sama dengan Wout, maka Wout membutuhkan t yang lebih besar

Win=Wout
Pinxt=Poutxt
6x3600=Poutxt
21600=0.3xt
t=72000
t=72000detik=20jam

jadi hp itu membutuhkan waktu 20jam agar bisa menghabiskan setrum yang ada di batere tersebut. wkwkwkw HP jadul nih.... :D

==============================
Sebuah batere 3V 2A dipasang pada beban 3v dan membutuhkan waktu 4 jam untuk menghabiskan batere tersebut. Berapakah arus yang dibutuhkan beban tersebut.
Vb=3v
Ib=1A
Vo=3V
t=4jam=14.400detik
Io=??

Pb=3x2=6watt
Wb=Wo
Pbxt=Poxt
6x3600=Pox14.400
21.600=14.400Po
Po=1,5watt
VoxIo=1,5
3xIo=1,5
Io=1,5/3
Io=0.5A
Jadi beban tersebut hanya membutuhkan beban sebesar 0,5Ampere
===============================================

Jika dimisalkan, tegangan itu adalah kendaraan dan arus itu adalah kecepatan dan beban (lampu misalnya) itu adalah terowongan.

Tegangan 10volt dengan arus 2ampere bisa dianalogikan sebuah lamborgini dengan kecepatan maksimal 50km/jam dan lampu itu adalah terowongan.
Jika terowongan hanya bisa dilewati oleh kendaraan bermotor. Bagaimana jika terowongan itu dilewati dengan lamborgini? Yang terjadi adalah terowongan itu rusak. 

Begitu juga dengan rangkaian listrik. Jika lampu itu butuh 3volt namun dipasangi tegangan 10volt, maka lampu itu akan rusak. Lali bagaimana dengan arus? Untuk arus, arus ini akan menyesuaikan dengan kebutuhan lampu, misal lampu itu hanya butuh 10miliampere maka arus yang mengalirpun hanya 10mA. meskipun dia sanggup mengalirkan arus sampai 2A.  Jangankan 2ampere jutaan amperepun, kalau tegangan pas 3volt, maka lampu akan tercukupi. Tidak akan ada istilah kelebihan arus. 

Lalu kemanakah yang 1990miliampere itu???? Nah ini ada hubungannya dengan kapasitas. Ingat ya kapasitas bukan kapasitansi. Kapasitas ada hubungan langsung dengan arus sedangkan kapasitansi berhubungan langsung dengan tegangan.

Kembali lagi ke rumus Q=CxV dan Q=Ixt
Sebuah batere mempunyai beda potensial dengan kapasitas Q satuannya coulomb. Jika beda potensial ini mengalir, maka beda postensial ini disebut tegangan V dengan satuan volt. Saat mengalir, beda potesial mengalir dengan kapasitansi I satuannya ampere.

Arti kapasitas batere AH mAH
Nah bada baterai biasanya tertulis tegangan dan kapasitas arus yang dinyatakan dengan ampere hours AH ataupun miliampere hours mAH. Misalkan sebuah batere mempunyai kapasitas 3,7v 1500mAH. Artinya jika batere ini digunakan pada lampu 3,7volt dengan arus 1500mA, maka lampu ini akan menyala selama 1 jam.

Bagamana jika batere itu dipasang pada lampu yang hanya menggunakan 3,7v 15mA? berarti batere itu akan menyala selama 100jam.
Bagamana jika batere itu dipasang pada lampu yang hanya menggunakan 3,7v 2000mA? berarti batere itu akan menyala selama 45menit saja (ayo hitung... menggunakan rumus energi)

Energi batere harus sama dengan Energi lampu
Wbatere = Wlapu
VbxIbxtb=VlxIlxtl
3,7x1,5x3600=3,7x0,015xtl
19980=0,0555tl
tl=19980/0.0555
tl = 360000 detik = 100jam

Bagamana jika batere itu dipasang pada lampu yang hanya menggunakan :
4v 1000mA? lampu akan nyala redup selama 1 jam 23 menitan
2v 100mA? lampu akan mati/putus karena kelebihan tegangan ..
===============
===============

Oh ya bagi yang sudah sms, maaf tidak dibalas karena lagi tak ada pulsa..


















PERHATIAN

Sudah lebih dari satu tahun saya tidak mempunyai HP atau HH. Meskipun saya mempunyai modem dan kartu yang masih aktif, tapi saya tidak punya pulsa dan jarang mengisi kuota untuk membalas pesan, telepon ataupun komentar Anda. Jadi mulai hari ini sampai waktu yang tidak ditetapkan, segala bentuk komunikasi kepada saya hanya melalui email saja. Jika Anda ingin menghubungi saya karena keadaan darurat (misalnya minta bantuan FB kena hack), silahkan baca dan pahami link ini, jika Anda menginginkan respon dari saya.

Mohon maaf apabila ada pesan, komentar, dan permintaan teman di facebook yang belum/tidak terbalas. Harap maklum.


Terima kasih
Dadan Purnama


2 komentar:

  1. Posting yang sangat bagus om.... saya masih penasaran sama joule theif nih om gmn ya cara menghitung tegangan batrei yang telah ditingkatkan oleh joule theif ?

    BalasHapus
    Balasan
    1. kalau cek di C dan E pada TR belum memuaskan, bisa pakai perhitungan penguatan dari trafo ferit. Pakai rumus induksi elektromagnetik pada ferit.
      Tapi belum saya hitung, soalnya gak tau diameter kawat/kabelnya.

      Hapus

Silakan tinggalkan komentar, kritik, saran, spam atau apa saja yang penting sopan dan tidak SARA ya....

Jika ada pertanyaan atau request yang penting, bisa hubungi Admin di How to Contact

Terima kasih,
Dadan Purnama