Vol. 17  No. 1 (2020) 39 - 45 ISSN Media Elektronik: 2685-127X
Diterima Redaksi : 19-04-2020| Selesai Revisi : 19-04-2020 | Diterbitkan Online : 20-04-2020

## JURNAL BIT (Budi Luhur Information Technology)

## Kajian Efektifitas Sirkuit Joule Thief dan Aplikasi
Yani Prabowo 1) , Swasti Broto 2) , Wisjnuadji 3) , Grace Gata 4) , Siswanto *)
1) Sistem Komputer, Fakultas Teknologi Informasi, Universitas Budi Luhur
2) Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Budi Luhur
3) Sistem Komputer, Fakultas Teknologi Informasi, Universitas Budi Luhur
4) Sistem Informasi, Fakultas Teknologi Informasi, Universitas Budi Luhur
*) Teknik Informatika, Fakultas Teknologi Informasi, Universitas Budi Luhur Jalan Ciledug Raya, Jakarta Selatan, 12240 E-mail : yani.prabowo@budiluhur.ac.id 1) , swasti.broto@budiluhur.ac.id 2) , wisjnuadji@budiluhur.ac.id 3) , grace.gata@budiluhur.ac.id 4) , siswanto@budiluhur.ac.id * )

## Abstract
The benefit of this research is utilizing a battery with joule thief circuit so that the battery life can be longer and can  be  an  alternative  lighting  system  independently.  Batteries  are  one  place  to  store  electrical  energy,  these batteries in general if it is approaching a minimum voltage, it is generally unusable. If the battery is classified as a battery that can be "recharged", it can be reused. Batteries especially the type of LTO 18650 can be recharged, this battery has enough voltage between 3.7-3.9 volts. But one battery is not able to turn on the LED lamp with a voltage of 220v. This research aims to design and implement a Joule thief circuit for lighting with batteries as a power source independently. A joule thief circuit can be used to turn on an LED lamp with a voltage of 220v for several hours. The joule thief circuit with a 18650 LTO battery can power a 5 watt LED lamp for 4 hours. The joule  thief  circuit  consists  of  a  transformer  or  toroid.  One  of  the  electrical  circuits  to  increase  or multiply  the voltage by utilizing the working system of the inductor. Inductors can store energy in the form of magnetic fields arising from the electric current passing through it. The energy released is regulated by the transistor, from the fact that the transistor works discrete on / off in units of nano seconds to micro seconds. Joule thief series can be an alternative to emergency lighting systems or lighting systems independently in remote areas. The test results turn on the battery for about 4 hours.
Keywords: Baterai,Transistor,Inductor, Joule Thief

## Abstrak
Manfaat dari penelitian ini adalah memanfaatkan baterai dengan rangkaian joule thief sehingga masa pakai baterai itu bisa lebih lama dan bisa menjadi alternative sistem penerangan secara mandiri. Baterai merupakan salah satu tempat untuk menyimpan energi listrik, baterai ini pada umumnya jika sudah mendekati tegangan yang minimal, maka umumnya tidak dapat digunakan. Jika baterai tersebut tergolong baterai yang dapat di “cas” ulang, maka dapat digunakan kembali. Baterai terutama tipe LTO 18650 dapat diisi kembali, baterai ini mempunyai tegangan yang cukup  antara 3,7-3,9 volt. Tetapi satu buah baterai tersebut tidak dapat untuk menyalakan lampu LED dengan tegangan 220v. Penelitian ini bertujuan untuk merancang dan menerapkan rangkaian Joule thief untuk penerangan dengan baterai sebagai sumber daya secara mandiri . Sebuah sirkut joule thief dapat digunakan menyalakan sebuah lampu LED dengan tegangan 220v selama beberapa jam. Rangkaian joule thief dengan sebuah baterai LTO 18650 dapat  menyalakan  lampu  LED  5  watt  selama  4  jam.  Rangkaian  joule  thief  terdiri  satu  buah  transformator  atau toroida. Salah satu rangkaian listrik untuk menaikan atau melipat gandakan tegangan dengan memanfaatkan sistem kerja dari  induktor. Induktor dapat menyimpan energi dalam  bentuk medan  magnet yang ditimbulkan dari arus listrik  yang  melewatinya.  Energi  yang  keluar  diatur  oleh  transistor,  dari  fakta  bahwa  transistor  bekerja  secara diskrit on/off dalam satuan nano detik sampai micro detik. Rangkaian joule thief dapat menjadi alternative untuk sistem penerangan darurat atau sistem penerangan secara mandiri pada wilayah yang terpencil.  Hasil pengujian waktu menyala baterai selama kurang lebih 4 jam.
Kata kunci: : Baterai,Transistor,Inductor, Joule Thief

## 1. Pendahuluan
Saat  ini  hampir  semua  perangkat  elektronik menggunakan baterai, baterai saat ini masih menjadi
andalan  untuk  menyimpan  energi  dari  yang  ukuran kecil  sampai  ukuran  yang  besar.  Bermacam-macam
Jurnal BIT (Budi Luhur Information Technology) Vol . 17  No. 1 (2020) 39 – 45
Jurnal BIT (Budi Luhur Information Technology) Vol . 17  No. 1 (2020) 39 – 45
bahan dasar pembuat baterai seperti baterai berbasis Lithium  memiliki  banyak  kelebihan  dibanding baterai konvensional seperti Nickel-Cadmium , Nickel-Metalhydrate ataupun Lead  Acid yang mempunyai  karakteristik  dan  daya  simpan  energi yang berbeda-beda.   Sering kali baterai tersebut jika sudah  tidak  dapat  digunakan  maka  akan  dibuang begitu  saja  secara  sembarang.  Hal  ini  akan menyebabkan  kerusakan  lingkungan  akibat  limbah baterai.  Penelitian  pemanfaatan  limbah  baterai  juga dilakukan dengan  memanfaatkan baterai yang sudah tidak terpakai dimana baterai dengan rangkaian joule thief baterai  tersebut  akan  dioptimalkan  sampai baterai tersebut tidak dapat digunakan kembali. Baru kemudian dibuang di tempat pengolahan sampah[ 1].
Baterai  terutama  tipe  LTO  18650  dapat  diisi kembali, baterai ini mempunyai tegangan yang cukup antara 3,7-3,9 volt. Tetapi satu buah baterai tersebut tidak  dapat  untuk  menyalakan  lampu  LED  dengan tegangan 220v.
Baterai-baterai  tersebut  yang  dianggap  sudah tidak  layak  pakai,  ada  kemungkinan  masih  bisa digunakan  kembali  untuk  perangkat  lainnya,  tetapi baterai  saat  ini  umumnya  dapat  di  isi  ulang  untuk pemakaian  berikutnya  terutama  baterai  LTO  type 16850 yang dipergunakan untuk laptop.
Dari  masalah  di  atas,  muncul  ide  untuk memanfaatkan potensi baterai melalui pengembangan komponen listrik yang menghasilkan medan  elektromagnetik  dalam  bentuk  gulungan. Prinsip  kerja  dasar  dari  rangkaian  yang  diusulkan adalah dengan menerapkan gaya gerak listrik (EMF) atau  gaya  mekanika  elektro  (EMF)  secara  optimal melalui  konsep  induksi magnetic [2].  Penelitian pemanfaatan  limbah  baterai  dengan  menggunakan rangkaian blocking oscillator dilakukan [3].
Penelitian  sebelumnya  terkait  dengan blocking oscillator , analisis kinerja dilakukan untuk menentukan  efisiensi  osilator  pemblokiran  dan potensinya  untuk  diadopsi  dalam  alat  elektronik menggunakan tegangan rendah dan arus dari baterai. Pengukuran  dilakukan  menggunakan  osiloskop, multimeter, dan pengukur cahaya. Hasil menunjukkan  bahwa  sistem  menghasilkan  pulsa listrik  1,5  hingga  7,6  VDC  dan  menyalakan  sistem secara  normal.  Sistem  ini  menghasilkan  kekuatan 3,167  mW  untuk  menghasilkan  intensitas  176  Lux. Sebaliknya,  sistem  standar  membutuhkan  1,8mW untuk  menghasilkan  5  Lux.  LED  biasanya membutuhkan setidaknya 60mW untuk mendapatkan 7150 Lux [3].
Berdasarkan  pada  latar  belakang  penelitian  ini, berikut  adalah  identifikasi  masalah  yang  didapat adalah  bagaimana  memanfaatkan  baterai  untuk sistem  penerangan  dengan  rangkaian  sirkuit  joule thief  untuk  diaplikasikan.  Masalah  dalam  penelitian
ini  adalah  bagaimana  memanfaatkan  baterai  limbah terutama  LTO18650  untuk  dapat  digunakan  untuk sistem  penerangan  darurat  atau  untuk  penerangan secara  mandiri.  Penelitian  ini  bertujuan  untuk merancang  dan  menerapkan  rangkaian  Joule  thief untuk  penerangan  dengan  baterai  sebagai  sumber daya  secara  mandiri.    Manfaat  dari  penelitian  ini adalah memanfaatkan baterai dengan rangkaian joule thief sehingga masa pakai baterai itu bisa lebih lama dan  bisa  menjadi  alternative  sistem  penerangan secara mandiri..
Joule thief bukanlah  sebuah  konsep  yang  baru. Dasarnya adalah boster oscilasi tegangan. Teknologi ini  sudah dipatenkan beberapa decade  yang  lampau. Peneletian  mengenai  sudah  dimulai  tahun  1930 dengan  oleh  Harlord  weber  dengan  melakukan konversi    tegangan  rendah  menjadi  tegangan  tinggi dengan  teknik  osilasi  meggunakan  tabung  vacuum dan dipatenkan dengan nomor patent USPatent1949383  [4],  kemudian  tahun  1937, blocking  oscillator  dipatenkan  oleh  Geiger  max merupakan penyempuranaan dari patent sebelumnya dengan nomor patent US Patent 2211852 [5].  Di era transistor  tahun  1951  diperkenalkan  teknik  osilator blocking dengan menggunakan transistor dipatentkan oleh Jean F walker dengan nomor patent US Patent 2745012.  Tahun 1955 dipatenkan circuit untuk  mengkonversi  tegangan  rendah  menjadi tegangan  tinggi  secara  langsung  oleh  PJH  Jannsen [6].
Boster  oscilasi  tegangan  adalah  sebuah rangkaian  untuk  menaikan  tegangan  DC  ke  tingkat yang  lebih  tinggi.  Dengan  kata  lain,  rangkaian  ini digunakan  jika  diinginkan  tegangan  keluaran  DC yang lebih tinggi daripada tegangan masukannya [7]. Prinsip dasar rangkaian ini dapat dilihat pada

## Gambar 1. Rangkaian Joule Thief
Transistor   pada   Gambar   1   berfungsi    sebagai saklar.    Jika    transistor    ON,    maka    ;    pada  saat transistor OFF, arus induktor mengalir melalui dioda sehingga
Dari  Gambar  1.  Bila  transistor  tertutup,  arus mengalir  melewati  induktor  searah  jarum  jam  dan induktor  menyimpan  sejumlah  energi  dengan meregenerasi  medan  magnet  di  sebelah  sisi  kiri polaritas positif inductor maka tegangan Vx  =  Vin Berikutnya bila transistor terbuka, medan magnet tadi polaritas  akan  berubah  (sisi  kiri  berubah  negatif sekarang) maka Vx  =  Vo dan medan magnet  akan
Jurnal BIT (Budi Luhur Information Technology) Vol . 17  No. 1 (2020) 39 – 45
Jurnal BIT (Budi Luhur Information Technology) Vol . 17  No. 1 (2020) 39 – 45
dihilangkan kebentuk arus listrik kemudian disalurkan  ke  beban  sehingga  seperti  dua  buah sumber  daya  yang  bekerja  bergantian  secara  seri.
Arus akan  melewati dioda D kapasitor C dan beban
R.  Waktu  saklar  terbuka    katakanlah  Toff    .  Total waktu periode (T) diformulasikan seperti persamaan (1).

## T=Ton+Toff
Frekuensi  osilasi    buka-tutup  saklar  dinyatakan dengan persamaan (2).
Joule-Thief adalah  salah  satu  rangkaian  listrik untuk  menaikan  atau  melipatgandakan  tegangan dengan  memanfaatkan  sistem  kerja  dari  induktor. Inductor  ini  merupakan  konservasi  energi  dengan menggunakan  teknis  medan  elektromagnetik  arus transien  pada  sebuah coil .  Induktor  adalah  sebuah komponen  elektronika  pasif  yang  dapat  menyimpan energi  pada  medan  magnet  yang  ditimbulkan  oleh arus listrik yang melintasnya. Joule thief merupakan salah satu bentuk dari penguat tegangan osilasi yang kecil,  yang  memanfaatkan  limbah  baterai  untuk penerangan [8].
Penelitian sebelumnya rangkaian konverter DC to DC (voltage booster ) adalah  salah satu solusi untuk penghematan  energi  dengan  menggunakan  gaya elektromagnetik  yang  meningkat  pada  koil  Toroid. Rangkaian  ini  bekerja  sebagai  osilasi  mandiri  tak teregulasi  dengan  transistor  yang  dioperasikan sebagai  saklar  tegangan  dan  arus  yang  mengalir sepanjang lilitan pada toroid yang akan menyebabkan induksi  magnetik  dan  menghasilkan  energi  listrik yang  di  gunakan  untuk  menghidupkan  beban. Prototipe  eksperimental  ini  dirancang    dengan aplikasi LTSpice dan implementasi rangkaian dengan dengan menggunakan baterai 1.5V untuk menghidupkan  Light  Emitting  Diode  atau  LED sebagai  beban.  LED  dihubungkan  dalam  rangkaian paralel  atau  serial.  Hasilnya  menunjukkan  bahwa rangkaian  ini    mampu  memasok  rangkaian  LED dengan jumlah LED sebanyak 12 buah [8]
Cara kerja joule thief adalah A blocking oscillator adalah konfigurasi  komponen elektronik diskrit yang dapat  menghasilkan  sinyal  yang  beroperasi  bebas, hanya  membutuhkan resistor,  transformator ,  dan satu  elemen  penguat.  Nama  ini  berasal  dari  fakta bahwa  transistor  (atau  tabung)  terputus  atau "diblokir"  untuk  sebagian  besar  siklus-tugas, menghasilkan  pulsa  berkala.  Output non-sinusoidal tidak  cocok  untuk  digunakan  sebagai  osilator  lokal frekuensi  radio,  tetapi  dapat  berfungsi  sebagai generator  untuk  menyalakan  lampu,  LED.  Untuk monostable triggered  transistor , the  pulse  width  of blocking  oscillator  (base  timing) dalam  rentang waktu nano detik sampai micro detik. Sebuah resistor
dihubungan secara seri dengan basis transistor untuk mengontrol waktu, hal ini akan menjadi sebuah pulsa [9].
Baterai  adalah  sebuah  sel  listrik  dimana didalamnya  berlangsung  proses  elektrokimia  yang reversible  (dapat  berkebalikan)  dengan  efisiensinya yang  tinggi.  Yang  dimaksud  dengan  reaksi elektrokimia reversibel adalah didalam baterai dapat berlangsung  proses  pengubahan  kimia  menjadi tenaga  listrik  (proses  pengosongan)  dan  sebaliknya dari  tenaga  listrik  menjadi  tenaga  kimia  (proses pengisian)  dengan  cara  proses  regenerasi  dari elektroda  -  elektroda  yang  dipakai  yaitu,  dengan melewatkan  arus  listrik  dalam  arah  polaritas  yang berlawanan  didalam sel.  Berdasarkan  proses pengisian yang terjadi pada baterai dapat digolongkan menjadi baterai primer dan baterai sekunder. Baterai primer ini adalah baterai yang hanya dapat diisi sekali setelah  habis  masa  pakainya  maka  baterai  tersebut dibuang,  sedangkan  baterai  sekunder  adalah  baterai yang dapat diisi dan digunakan secara berulang.
Baterai  adalah  sebuah  sel  listrik  dimana didalamnya  berlangsung  proses  elektrokimia  yang reversible (dapat  berkebalikan)  dengan  efisiensinya yang  tinggi.  Yang  dimaksud  dengan  reaksi elektrokimia reversibel adalah didalam baterai dapat berlangsung  proses  pengubahan  kimia  menjadi tenaga  listrik  (proses  pengosongan)  dan  sebaliknya dari  tenaga  listrik  menjadi  tenaga  kimia  (proses pengisian)  dengan  cara  proses  regenerasi  dari elektroda  -  elektroda  yang  dipakai  yaitu,  dengan melewatkan  arus  listrik  dalam  arah  polaritas  yang berlawanan  didalam sel.  Berdasarkan  proses pengisian yang terjadi pada baterai dapat digolongkan menjadi baterai primer dan baterai sekunder. Baterai primer ini adalah baterai yang hanya dapat diisi sekali setelah  habis  masa  pakainya  maka  baterai  tersebut dibuang,  sedangkan  baterai  sekunder  adalah  baterai yang  dapat  diisi  dan  digunakan  secara  berulang. Penelitian  sebelumnya  memanfaatkan transistor blocking untuk menyalakan lampu flourence dengan daya yang tegangan 12V dan daya 8 watt [10].

## 2. Metode Penelitian
Penelitian
dilakukan sesuai dengan alur / Flowchart kegiatan  pada  gambar  2.  dimulai setelah mengidentifikasi permasalahan, dari permasalahan dilanjutkan dengan studi pustaka untuk mencari pendekatan dalam menyelesaikan permasalahan.  Tahap  menentukan  metoda  dan perancangan rangkaian joule thief. Tahapan perancangan  ini  sekaligus  implementasi  rangkaian dilanjutkan tahapan pengujian. Apakah penelitian ini sudah  sesuai  dengan  rencana  awal  jika  sudah dilanjutkan dengan implementasi. Jika ada kesalahan dalam  perancangan,  maka  dilakukan  perancangan kembali.
………..(2) ………..(1)
Jurnal BIT (Budi Luhur Information Technology) Vol . 17  No. 1 (2020) 39 – 45
Mulai Identifikasi permasalahan
Studi pustaka
Penentuan metode Perancangan Pengujian Apakah tujuan tercapai Perbaikan rangkaian Implementasi Stop N

## Gambar 2.  Flowchart Kegiatan
Langkah- langkah metode penelitian sebagai berikut:

## 2.1 Identifikasi Permasalahan
Identifikasi  permasalahan  dalam  penelitian  ini adalah  penulis  menemukan  banyak  baterai  terutama LTO18650  yang  tidak  digunakan  sehingga  baterai tersebut  hanya  dibuang  ditempat  pembuangan sampah  yang  tentunya  baterai  tersebut  tergolong bahan berbahaya dan beracun .

## 2.2 Penentuan Metode
Metode  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini adalah membuat prototype untuk pengujian. Sebelum dilakukan penentuan metode dilakukan studi pustaka untuk  mencari  referensi  mengenai  penanganan baterai .

## 2.3 Perancangan
Dari  studi  pustaka  dan  metode  yang  didapatkan dilanjutkan  dengan  pembuatan  prototype  untuk pengujian.  Penelitian  ini  ditetapkan  menggunakan rangkaian  osilasi  mandiri atau dikenan dengan  joule thief  dengan  transistor  dan  inductor  sebagai komponen utamannya.

## 2.4 Pengujian
Pengujian  dilakukan  untuk  menguji  rancangan joule thief terhadap daya tahan baterai dan daya tahan rangkaian joule thief tersebut.

## 2.5 Implementasi
Tahap  implementasi  adalah  penerapan  dari rangkaian  pengujian,  pada  tahapan  ini  apakah rangkaian tersebut layak untuk di terapkan atau tidak.

## 3. Hasil dan Pembahasan
Komponen  utama  dari  joule  thief  ini  adalah transistor  dan  induktor,  transistor  dan  induktor bekerja  sama  akan  menghasilkan  osilasi.  Fungsi utama  transistor  adalah  sebagai  penguat  sinyal  dan switch (saklar). Pada rangkaian Joule Thief, transistor berfungsi  sebagai  pengontrol  arus  listrik.  Dalam aplikasi  nya  pada  rangkaian  elektronik,      banyak digunakan sebagai penguatan pada sinyal  listrik dan switch digunakan. Oleh karena itu, transistor menjadi salah  satu  komponen  yang  penting.  Berdasarkan perkembangannya,  transistor  terbagi  menjadi  BJT (bipolar  junction  transistor)  dan  FET  (field  effect transistor).  Transistor  BJT  memiliki  tiga  bagian/pin yaitu basis, emitter, dan kolektor. Besarnya kuat arus yang  mengalir  dikontrol  oleh  besar  arus  yang mengalir  dari  basis  ke  emitter.  Pada  pemakaian standar, arus kecil yang mengalir dari basis ke emitter akan menyebabkan arus besar mengalir dari collector ke emitter.  Cara kerja transistor BJT tipe npn adalah ketika  kondisi  antara  pin  base  dan  emitter  dipanjar mundur,  (VB  <  0.7),  tidak  ada  arus  yang  mengalir dari collector ke emitter. Kondisi ini dinamakan cut- off.  Pada  kondisi  ini,  transistor  berperan  sebagai saklar terbuka (open switch) dan besar tegangan VCE akan  sama  dengan  VCC.  Sementara,  transistor berperan  sebagai  saklar  tertututp  (closed  switch). Apabila  pin  base  dan  emitter  dipanjar  maju  (VB  > 0.7).  Pada  kondisi  tersebut  arus  akan  mengalir  dari collector  ke  emitter.  Kondisi  ini  disebut  keadaan saturasi.  Besar  arus  yang  mengalir  dari  collector ke emitter dalam keadaan saturasi disebut IC (SAT) dengan persamaan (3).
Sementara, besar arus minimum pada basis yang diperlukan  untuk  menghasilkan  keadaan  saturasi adalalah IB(min) dengan persamaan (4).
𝛽𝐷𝐶 adalah gain transistor. Nilai gain terdapat di datasheet dan  ditulis  sebagai  hfe,  gambar  3  sebuah transistor yang digunakan sebagai saklar.
Gambar 3. Transistor Sebagai Saklar
………..(3)
………..(4)
Jurnal BIT (Budi Luhur Information Technology) Vol . 17  No. 1 (2020) 39 – 45
Jurnal BIT (Budi Luhur Information Technology) Vol . 17  No. 1 (2020) 39 – 45
Transformator dalam  penelitian  ini  bekerja mengikuti  prinsip  Induksi  Elektromagnet  dan  hanya dapat bekerja pada tegangan yang berarus bolak balik (AC). Trafo memegang peranan yang sangat penting untuk  pendistribusian  tenaga  listrik.  Pada  sebuah Trafo  yang  sederhana  pada  dasarnya  terdiri  dari  2 lilitan  atau  kumparan  kawat  yang  terisolasi  yaitu kumparan primer dan kumparan sekunder. Kebanyakan Transformator, kumparan kawat terisolasi  ini  dililitkan  pada  sebuah  besi  yang dinamakan Inti Besi ( Core ).
Transformator ini kemudian dihubungkan dengan sebuah inductor atau  ika  kumparan  primer  yang dialiri arus AC (bolak-balik) maka akan menyebabkan  medan  magnet  atau  fluks  magnetik disekitarnya.  Kekuatan  Medan  magnet  ( densitas Fluks  Magnet )  tersebut  di  pengaruhi  pada  besarnya arus listrik yang dialirinya.
Semakin besar arus listriknya maka semakin besar pula  medan  magnetnya.  Fluktuasi  medan  magnet yang  terjadi  pada  kumparan  pertama  (primer)  akan menginduksi  GGL  (Gaya  Gerak  Listrik)  dalam kumparan  kedua  (sekunder)  dan  akan  terjadi pelimpahan daya pada kumparan primer ke kumparan sekunder.  Maka,  terjadilah  pengubahan  taraf tegangan listrik ini baik dari tegangan rendah menjadi tegangan  yang  lebih  tinggi  maupun  dari  tegangan tinggi menjadi tegangan yang rendah. Sedangkan Inti besi  pada  Transformator  atau  Trafo  pada  umumnya ialah  kumpulan  lempengan-lempengan  besi  tipis yang  terisolasi  dan  ditempel  berlapis-lapis  dengan gunanya  untuk  mempermudah  jalannya Fluks Magnet yang ditimbulkan oleh arus listrik kumparan dan  untuk  mengurangi  suhu  panas  yang  sering ditimbulkan.  Gambar  4.3  adalah  sebuah  inductor transformator.  Rasio  lilitan  yang  berada  pada kumparan  sekunder  terhadap  kumparan  primer menentukan  rasio  tegangan  pada  kedua  kumparan tersebut.    1  lilitan  pada  kumparan  primer  dan  10 lilitan  pada  kumparan  sekunder  akan  menghasilkan tegangan  10  kali  lipat  dari  tegangan  input  pada kumparan  primer.  Jenis  Transformator  ini  biasanya disebut  Transformator  Step  Up.  Sebaliknya,  jika terdapat 10 lilitan pada kumparan primer dan 1 lilitan pada  kumparan  sekunder,  maka  tegangan  yang dihasilkan  Kumparan  Sekunder  adalah  1/10  dari tegangan input pada Kumparan Primer. Transformator  jenis  ini  sering  disebut  dengan Transformator Step Down.
Rangkain dasar joule thief adalah menghubungkan fungsi transistor dengan transformator  untuk  menghasilkan  osilasi  tegangan. Model  kerja  rangkaian  ini  berisolasi  diri  untuk memberikan  penguatan  tegangan  dan  di  butuhkan sinyal voltase stabil  untuk  mengubah  menjadi serangkaian  pulsa  frekuensi  tinggi  pada  tegangan yang  lebih  tinggi.  Osilasi  ini  dibangkitkan  dengan sirkuit  yang  memberikan  tegangan  atau  arus  bolak-
balik  sendiri,  tanpa  input  apa  pun  yang  kemudian disebut  dengan oscilator.  Oscillator membutuhkan penguat  dan  juga  umpan  balik  dari  output.  Umpan balik  yang  diberikan  harus  berupa  umpan  balik regeneratif  yang  bersama  dengan  bagian  dari  sinyal output memberikan penguatan tegangan keluaran dari 1,5 Volt DC  dengan sumber batery untuk memasok LED  beban  dengan  memanfaatkan  arus  balik  yang terjadi pada pada belitan toroid melalui cut breaking yang  di  lakukan  oleh  transistor.  Rangkaian  dasar joule thief disajikan pada gambar 4

## Gambar 4.  Rangkaian Dasar Joule Thief
Pada  rangkaian  4  tersebut  menggunakan toroid yang dibuat 2 lilitan primer dan sekunder seperti trafo dengan  jumlah  lilitan  baik  primer  maupun  sekunder adalah  20  lilitan.  Transistor  yang  digunakan  adalah transistor jenis NPN D882. Arus positif masuk ke R dan  lilitan  sekunder  secara  bersamaan,  masing- masing dari itu semua melewati sebuah jalur menuju basis dan kolektor Q. Syarat supaya ada aliran proton ke kutub negative dan electron ke kutub positif adalah terbukanya gerbang di Q pada transistor atau dengan kata  lain  transistor  harus  jenuh  dan  kaki  Basis membutuhkan arus listrik kecil supaya dari kolektor ke Emitor gerbang itu terbuka. Sehingga arus pada R memicu transistor menjadi aktif. Saat arus kecil pada basis  harus  melewati  lilitan  primer  dan  hal  itu menimbulkan  sebuah  medan  magnetic  atau  fluks magnetic di transformator dengan arah medan magnet sesuai hukum Faraday. Arus kecil yang menyebabkan medan  magnet  itu  bangkit  siap  membuka  pintu gerbang bagi arus di kaki kolektor menuju ke ground.
Listrik  akan  disimpan  dalam  bentuk  medan magnetik, dan saat pemutusan  listrik  medan  magnet dipaksa  mengosongkan  diri,  proses  pengosongan medan  magnetik  ini  mengakibatkan  induksi  yang mengakibatkan  medan  listrik  dengan  polarisasi sebaliknya. Transformator ini mempunyai 2 kumparan,  masing-masing  dialiri  listrik  dari  baterai yang  sama,  bedanya  kumparan  yang  satunya menggunakan resistor jadi arusnya diturunkan, maka hasilnya  medan  magnetiknya pun akan berbeda dari kumparan  satunya  yang  mendapatkan  arus  secara direct . Akibatnya akan terjadi fluktuasi energi dikaki basis  dan  kolektor  transistor  NPN,  flusktuasi  yang relatip  ini  mengakibatkan transistor mengalami efek saturasi atau  masa  jenuh,  yang  mengakibatkan
TR1 R1 1k Q1 2N3004 D1 DIODE-LED BAT1 0.5-3,7V
Jurnal BIT (Budi Luhur Information Technology) Vol . 17  No. 1 (2020) 39 – 45
Jurnal BIT (Budi Luhur Information Technology) Vol . 17  No. 1 (2020) 39 – 45
transistor  dapat  mengalirkan  arus  dari  kolektor  ke emitor, karena basis mendapatkan tegangan saturasi, dan  karena  kaki  kolektor  dikuras  atau  digroundkan kekaki emitor karena efek saturasi, maka terjadi efek berkelanjutan di kumparan, basis dan kolektor. Besar listrik  yang  dihasilkan  salah  satu  kumparan  yang terhubung  dengan  kolektor  ini  didistribusikan  ke LED  sebagai  pemasok  arus  kutub  (+),  sementara pemasok  arus  kutub  (-)  nya  tetap  yaitu  batre  yang kurang  dari  1,5V  tadi,  tapi  karena  efek  listrik  dan magnetik didalam lilitan yang kita buat mengakibatkan  arus  naik  turun,  ketika  arus  naik menjadi  bisa  lebih  dari  1,5V.  Pengujian  dilakukan pada  batere,  1,5volt  dengan  kapasitas  0.8  ampere. Berarti  daya  batere  ini  adalah  1,2  watt.    Kemudian dipasangkan  pada  sebuah  lampu  LED  yang membutuhkan  tegangan  1,7  volt  1  miliampere. Berarti  daya  yang  dibutuhkan  LED  adalah 0,0017watt.  Dengan  ini,  batere  sanggup  memberi energi  pada  LED  selama  (1,5/0,0017)  =  705  jam. Namun  pada  kenyataannya,  sumber  tegangan  tidak serta  merta  langsung  habis  pada  masa  kerjanya namun tegangannya  menurun. Misalnya pada batere 1,5  volt  ini,  pada  jam  ke  500,  tegangan  menurun sehingga tidak sanggup menyalakan lampu LED. Jadi batere ini masih menyimpan sisa energi 205 jam.
Pembahasan  rangkaian  gambar  4.  dimana rangkaian  tersebut  menggunakan transformator bekas  HP. Transformator ini  mempunyai    lilitan primer  ini  yang  nantinya  sebagai  output  rangkaian joule  thief  ini  (dihubungkan  ke  LED  220V).  Lilitan sekunder masing-masing 12 lilit, keduanya dihubungkan  secara  seri,  pada  hubungan  keduanya disambung  dengan  lilitan  induktor  yang  ke  sumber tegangan  baterai.  Ujung  satu  diantanranya  akan dihungkan ke basis transistor melalui resistor 10 Ohm dan ujung yang lain terhubung ke kolektor transistor, emitor  transistor  dihubungkan  langsung  ke  sumber tegangan negatif baterai. Komponen yang digunakan. Pada      komponen  R1  menimbulkan  tegangan  pada basis  transistor,  dengan  16  ohm  bisa  di  peroleh tegangan  maksimal.  Sehingga power  out juga  bisa pada mode maksimal. Dengan 100 ohm keluaran juga masih  baik,  namun  rangkaian  tidak  maksimal. Penambahan  kapasitor  dengan  nilai  1000uf  6,3v berguna sebagai filter tegangan input. Ini di harapkan bisa  lebih  menstabilkan  riple  tegangan.  Nilai kapasitor yang lainnya namun dengan nilai voltage di atas  tegangan  input/batterey.  Tipe  transistor  yang digunakan  adalah  tipe  NPN  D882.  Bisa  juga transistor npn lainya seperti tip31 atau tip3055. Maka dengan rangkaian tersebut dengan input 1,5 v. 3 buah lampu 220v AC 5 watt mampu menyala dengan stabil dan terang selama ± 16 jam nonstop .
Pengujian dilanjutkan kembali dengan menggunakan  baterai LTO 18650 dengan rangkaian Joule Thief dan beban lampu LED  dengan Daya 5
Watt /  AC  220V  ,  yang  dilakukan  pada  tanggal  11 April 2020  didapatkan seperti Tabel 1.
Tabel 1. Hasil Pengukuran Lampu 5W No Pukul (WIB) Tegangan (Volt) Arus (mA) 1 12.15 4.2 1.29 2 12.30 4.1 1.11 3 12.45 4 1.07 4 13.00 3.9 1.03 5 13.15 3.8 1.02 6 13.30 3.7 1 7 13.45 3.6 0.96 8 14.00 3.6 0.92 9 14.15 3.5 0.91 10 14.30 3.5 0.9 11 14.45 3.4 0.86 12 15.00 3.4 0.85 13 15.15 3.2 0.76 14 15.30 2.8 0.69 15 15.45 2.7 0.62 16 16.00 2.7 0.51
Grafik  Tegangan  dan  Arus  Baterai  dapat  dilihat Gambar 5.
Gambar 5. Grafik Tegangan dan Arus Baterai
Jika  diplot  secara  terpisah  masing  masing  Arus dan Tegangan adalah sebagai berikut:
(a) Grafik Tegangan pada Batere dalam Volt dapat dilihat Gambar 6.
Gambar 6. Grafik Tegangan Vs Waktu Per 15 Menit
Jurnal BIT (Budi Luhur Information Technology) Vol . 17  No. 1 (2020) 39 – 45
Jurnal BIT (Budi Luhur Information Technology) Vol . 17  No. 1 (2020) 39 – 45
(b) Grafik Arus Pada Betere dalam mA (mili ampere) dapat dilihat Gambar 7.
Gambar 7. Grafik Arus vs Time per 15 menit
Sampling  data  dilakukan  per  15  menit,  dimulai pada pukul 12.15  WIB dan berakhir pada pukul 16.00 ,  tanggal  11  April  2020  sampai  lampu  benar  benar padam  dan  baterai  tidak  dapat  mensuplai  daya  ke rangkaian joule thief. Hasil pengujian waktu menyala baterai  selama  kurang  lebih  4  jam.  Jika  dirangkaian ini  diterapkan  untuk  penerangan  perlu  membuat sistem  pengisian  baterai  secara  otomatis.  Melalui pembangkit  listrik  tenaga  surya,  jika  pengisian menggunakan  jaringan  listrik  dari  PLN  tentu  tidak menjadi ekonomis..

## 4. Kesimpulan
Pengujian  rangkaian joule  thief dilakukan  pada baterai,  1,5volt  dengan  kapasitas  0.8  ampere. Kemudian  dipasangkan  pada  sebuah  lampu  LED yang membutuhkan tegangan 1,7 volt 1 miliampere. Berarti  daya  yang  dibutuhkan  LED  adalah 0,0017watt.  Dengan  ini,  batere  sanggup  memberi energi  pada  LED  selama  (1,5/0,0017)  =  705  jam. Kemudian  rangkaian  joule  thief  ini  dengan  1  buah baterai    LTO  18650  dengan  tegangan  3,9  volt  bisa menyalakan 1 buah  lampu LED 5 watt selama kurang lebih  4  jam.  Tetapi  jika  untuk  diterapkan  dalam sebuah ruangan perlu ditambahkan rangkaian pengisi baterai  secara  otomatis  melalui  pembangkit  listrik tenaga matahari. Jika sistem pengisian baterai masih menggunakan  jaringan  distribusi  PLN  maka  sistem ini  tidak  menjadi  ekonomis  karena  ada  daya  yang hilang  saat  konversi  dari  listrik  PLN  menjadi tegangan  daya  baterai.  Sistem  penerangan  dengan joule  thief  ini  dapat  untuk  diaplikasikan  untuk penerangan  dengan  menggunakan  baterai  LTO 18650. Hasil pengujian waktu menyala baterai selama kurang lebih 4 jam.
Perlu dilakukan penelitian lanjutan secara khusus untuk  penyusunan  baterai  LTO18650  dan  sistem pengisian  yang  tepat  untuk  menunjang  rangkaian joule thief. Baterai ini dengan penyusunan yang tepat dapat menjadi tempat penampung sumber daya listrik yang besar.

## Daftar Pustaka
[1] J.  Sujatha,  P.  Baurai,  R.  Sevta,  and  S.  Prasad.
2018.,  “A  Review  on  Joule  Resurrection  Circuit and its Applications,” Int. J. Adv. Manag. Technol. Eng. Sci. ISSN NO  2249-7455 A , vol. 8, no. Iii, pp. 77–84.
[2] Bustanul  Arifin  Eka  Nuryanto  Budisusila,  2017. “Joule-Thief  Circuit  Performance  for  Electricity Energy Saving of Emergency Lamps Joule -Thief
Circuit Performance for Electricity Energy Saving of Emergency Lamps,” IOP Conf. Ser. Mater. Sci.
Eng. , pp. 3–9.
[3] Kenny  anindia  Dewanto,  restu  ,  2015.  “simple blocking  oscilattor  performance  analysis  for battera,” J.  Mob.  Multimed. ,  vol.  11,  no.  3,  pp. 321–329.
[4] H. C. Weber, 1934. “Electronic Device,”.
[5] J.  H.  Felker,  1956..  “Transistor  Blocking Oscillators” .
[6] P. J.  H. Janssen,  1957. “Circuit Arrangement for Converting”.
[7] A. Yani, 2017. “Rancang Bangun Perangkat Catu Daya Mandiri pada Laptop dengan Memanfaatkan Port USB dan Rangkaian Joule Thief,” J. Electr. Technol. , vol. 2, no. 3.
[8] A.  Joko  and  B.  Pramono,  2017  “Pengggunaan Konverter  Sebagai  Altrernatif  Penghematan Energy Listrikuntuk Penerangan Daerah Terpencil di Halmahera Timur Maluku Utara,” Pros. Semin. Nas. XII “Rekayasa Teknol. Ind. Inf. 2017 Sekol.
Tinggi Teknol. Nas. Yogyakarta , pp. 205–209.
[9] D. Harjunowibowo, W. Widiawati, A. Jamaluddin,  and  F.  Idris,  “Simple  Blocking Oscillator  for  Waste  Battery  ’  s  Voltage Enhancement,” vol. 6, no. 2, pp. 93–96, 2016.
[10] A. A. Adegbemile,  2008. “Performance Analysis of  a  blocking  Oscillator  used  for  Low  Voltage Flourence  Lighting.”  International  Journal  of Electrical and Power Engginering, pp. 35–38.