DESAIN DAN SIMULASI GENERATOR LISTRIK TENAGA MANUSIA UNTUK PENGISIAN DAYA TELEPON GENGGAM DENGAN METODE GENERATOR MOTOR LINEAR
Andreas Luis 1 , Daniel Wolo 2 , Richardo Barry Astro 2
1 Jurusan Arsitek, Fakultas Teknik, Universitas Flores, Ende, Indonesia
2 Program Studi Pendidikan Fisika, FKIP, Universitas Flores, Ende, Indonesia E-mail: andreasluis.uniflor2009@gmail.com

## Abstrak
Telah  dilakukan  penelitian  pada  desain  dan  simulasi  generator  listrik  tenaga  manusia  untuk pengisian  daya  telepon  genggam.  Generator  didesain  sebagai  generator  motor  linear  karena pertimbangan ergonomi. Studi kasus dilakukan pada pengisian baterei 2000mAh. Hasil penelitian menunjukkan  bahwa  pada  tegangan  5  Volt,  arus  4  Ampere  dengan  penggunaan  selama  1  jam mampu  melakukan  pengisian  sebesar 20%  pada  baterei  2000  mAh.  Sedangkan  pada tegangan  4 Volt  dan kuat arus  3  Ampere,  arus listrik  digunakan  mampu  mengisi  baterei  2000  mAh.  sebesar 15% daya baterei.
Kata  kunci : Generator  sederhana;  Motor  linear;  Tenaga  manusia;  Batarei  telepon  genggam; magnet neodymium silinder

## Abstract
Research has been carried out on the design and simulation of human power plants to charge mobile phones. The generator is designed as a linear generator motor due to ergonomic considerations. A case study was conducted on a charging 2000mAh battery. The results showed that at a voltage of 5 Volts, a current of 4 Ampere with 1 hour of use was able to charge 20% of the 2000 mAh battery. While at a voltage of 4 Volts and a strong current of 3 Ampere, the electric current is used to charge the 2000 mAh battery by 15% battery power.
Keywords : Simple  generator;  linear  motor;  human  power;  cell  phone  battery;  cylindrical neodymium magnet

## PENDAHULUAN
Telepon  genggam  yang  lebih  populer dengan sebutan Hand Phone (H.P.) merupakan kebutuhan  pokok  manusia  moderen  selain beberapa  jenis  gadget  lain  yang  terus berkembang.  Data  terbaru  melaporkan  ada sekitar 3,8 miliar pengguna HP yang tersebar di seluruh  dunia.    Normalnya  baterei  HP  yang terisi  penuh  hanya  cukup  untuk  penggunaan selama 24 jam. Dalam banyak kasus HP sering mengalami masalah kehabisan daya pada waktu dan  tempat  yang  tidak  diharapkan.  Untuk mengatasi  masalah  itu  saat  ini  sudah  tersedia teknologi  power  bank  yang  dapat  digunakan untuk  pengisian  kembali  daya  HP.  Meskipun demikian  power  bank  merupakan  baterei  yang juga  dapat  kehabisan  daya.  Pengisian  daya baterei  pada  HP  membutuhkan  energi  listrik yang  menyebabkan  ketergantungan  nya  pada ketersediaan  sumber  energi  listrik.  Untuk situasi  mendesak  sebuah  generator  listrik
tenaga  manusia  diharapkan  dapat  digunakan untuk pengisian daya HP.
Pencarian sumber energi ramah lingkungan  terus  dilakukan  sebagai  bentuk kepedulian  terhadap  lingkungan.  Teknologi abad  21  menawarkan  beberapa  alternatif metode  generator  listrik  ramah  lingkungan. Dalam penelitian ini penulis mencoba menerapkan  metode  generator  listrik  tenaga manusia  dari  model  generator  motor  linear. Pembahasan akan mencakup efisiensi generator motor linear sebagai alternatif generator listrik tenaga manusia dan potensinya untuk pengisian baterei HP.
Beberapa penelitian yang sudah dilakukan menunjukkan bahwa energi potensial kinetik  lebih  sesuai  untuk  digunakan  sebagai sumber  energi  alternatif  pembangkit  listrik untuk aplikasi mini. Hasil penelitian menyimpulkan  bahwa  energi  kinetik  dalam kehidupan kita sehari-hari terdesentralisasi dan
karena  itu  sulit  untuk  dikumpulkan  [1] . Perangkat dirancang dalam pekerjaan ini dapat memanfaatkan
energi terdesentralisasi semacam ini dengan sebaik-baiknya. Perangkat ini adalah ditampilkan dengan struktur sederhana,  pembuatan  mudah,  biaya  rendah, dan  dengan  demikian  dapat  digunakan  dengan batasan  ditentukan  oleh  lokasi  dan  waktu. Setelah perangkat ini mulai digunakan, itu akan sangat  meningkatkan  pemanfaatan  energi kinetik sekitar dan mempercepat pembangunan masyarakat energi baru.
Penelitian  terhadap  berbagai  sumber energi  alternatif  yang  dapat  digunakan  untuk pengisian    baterei  situasi  mendesak  telah dilakukan dan hasilnya energi kinetik merupakan  pilihan  paling  mudah  dan  praktis [2] . Hal  ini  dikuatkan  dengan  penelitian beberapa  penelitian  lain  dimana  listrik  tenaga sepeda  merupakan  solusi  berkelanjutan  yang ekonomis untuk aplikasi pengisian daya baterei [3] . Dalam Analisis hasil perancangan pembangkit listrik tenaga sepeda statis di fitness center  terminal  transit  bahan  bakar  minyak pertamina  wayame  ambon  disimpulkan  bahwa rentang  kecepatan  yang  dibutuhkan  pada PLTSS  untuk  menghasilkan  energi  listrik  dan efektif dan efektif bagi pengguna , sepeda statis yaitu 30 – 40 KM/Jam [4] . Untuk penggunaan 20 buah lampu LED 5 Watt selama satu tahun dapat  menghemat  biaya  Rp.  468.590  Pada Simulasi  dilakukan  dengan  menggunakan perangkat  lunak  MAXWEEL  menunjukkan bahwa prototipe generator listrik elektromagnetik linier mampu memanen energi getaran  pada  frekuensi  lebih  dari  50  Hz    dan menghasilkan energi listrik 100Watt [5] .
Beberapa  penelitian  lain  yang  sudah dilakukan untuk memanfaatkan energi potensial kinetik  sebagai  solusi  alternatif  generator listrik.    Seperti  aplikasi  listrik  tenaga  air  dan tenaga  angin  sukses  dan  direkomendasikan untuk  pengisian  semua  jenis  telepon  genggam [6]. Selain itu diketahui bahwa sistem portable turbin  angin  multi  direksi  sangat  bermanfaat untuk  digunakan  pada  kendaraan  terutama sepeda  motor  tanpa  pengisian  daya  tambahan. Pada  kecepatan  normal  pengisian  daya mencukupi  untuk  pengisian  daya  peralatan tambahan [7]. Hal ini semkain diperkuat dengan penelitian  selanjutnya  dimana  turbin  angin putaran  lambat  dapat  menghasilkan  voltase yang  dibutuhkan untuk pengisian  daya telepon genggam  namun  kuat  arus  yang  dihasilkan
terlampau  lemah  sehingga  efisiensinya  sangat rendah  dan  berdampak  pada  lambatnya  waktu pengisian daya baterei [8].
Pencarian terhadap sumber energi alternatif  lain  masih  terus  dilakukan  untuk melihat  kemungkinan  adanya  sumber  energi alternatif  lain  yang  bisa  diusahakan  termasuk juga  teknologi  pendukung  lainnyaSeperti sistem MFC berhasil mengisi daya smartphone modern. Beberapa sistem pemanen energi telah diuji  dan  hasilnya  menunjukkan  bahwa  sirkuit pengisian  daya  ponsel  yang  tersedia  secara komersial  dapat  mengkonsumsi  38%  energi  di atas  kapasitas  baterai  [9]. Penelitian  lainnnya terkait  sumber  energi  alternative  menunjukkan bahwa  transfer  listrik  nirkabel  berkaitan  erat dengan jarak dan menunjukkan bahwa semakin dekat jarak transfer semakin kuat voltase listrik yang ditransfer [10].
Penelitian  ini dilakukan pada desain  dan implementasi  generator  listrik  tenaga  manusia untuk pengisian daya telepon genggam dengan menggunakan  generator  motor  linear.  Energi listrik  dihasilkan  dari  energi  gerak  tubuh manusia. Studi kasus dilakukan pada pengisian daya  telepon  genggam.  Model  generator  yang dipilih  yaitu  generator  motor  linear.  Generator motor  linear  dipilih  karena  pertimbangan ergonomis.

## METODE
Generator listrik didesain untuk menghasilkan listrik dari energi gerak manusia. Energi  listrik  yang  dihasilkan  oleh  generator akan  digunakan  untuk  pengisian  daya  telepon genggam.  Pertimbangan  ergonomi  diterapkan untuk kenyamanan pengguna. Generator motor linear dianggap lebih sesuai dengan pola gerak tubuh manusia yang cenderung linear.
Sebuah  generator  motor  linear  dibuat berbentuk  tabung  dengan  ukuran  15x6x6  cm. Bahan  tabung  dipilih  dari  bahan  pipa  PVC karena  mudah  didapat  dan  harga  terjangkau. Magnet  yang  digunakan  yaitu  Neodymium Magnet silinder tipe N52 berukuran 4x5x5 cm. Kumparan  penghantar  terbuat  dari  kawat tembaga berukuran 0,3 mm, berat 20 gram, dan nilai  hambatan  yang  dihasilkan  yaitu  9Ohm. Berat  generator  berkisar  1  kg.  Energi  listrik dihasilkan  dari  tenaga  gerak  linear  anggota tubuh  manusia.  Generator  didesain  untuk digerakkan  oleh  tenaga  tangan  dan  kaki manusia.  Tenaga  gerak  tangan  dan  kaki
manusia  dianggap  cukup  potensial  untuk menghasilkan listrik.
Gambar  1.  (a)  Sebelum  Dan  Sesudah
Perakitan (b)Desain Kutub Magnet (Sumber: Dokumen Pribadi) Gambar 1 menjelaskan tampak generator sebelum  dan  sesudah  dirakit.  Generator  yang dirakit berbentuk tabung. Gambar 2
menjelaskan tentang komponen dalam generator. A. Penutup tabung. Penutup  kiri  dan  kanan  masing-masing berisi  satu  keping  magnet  dengan  kutub berlawanan arah. Magnet ini digunakan sebagai peredam benturan magnet induktor. B. tabung.
Tabung terbuat dari pipa PVC sepanjang 15  cm.  kawat  tembaga  dililitkan  di  bagian tengah tabung. Lebar lilitan 5 cm dan terdiri dari 5  lapis  lilitan.  Total  nilai  hambatan  yang dihasilkan  yaitu  9  ohm.  Bagian  dalam  tabung berisi  magnet neodymium silinder; grade N52, diameter  5  cm  dan  tebal  4  cm.  Magnet  ini berfungsi sebagai magnet induktor.
Generator  digerakkan  dengan  tenaga gerak manusia. Dua cara yang dianggap paling potensial  yaitu  dengan  tenaga  tangan  atau dengan  tenaga  kaki.  Simulasi  dilakukan  untuk mengetahui  sejauh  mana  energi  listrik  yang dihasilkan  oleh  generator  dapat  digunakan untuk mengisi daya HP. Pengukuran dilakukan untuk  memperoleh  data  efisiensi  generator. Penelitian  yang  dilakukan  akan  melaporkan efisiensi desain generator.
Gambar 2. Skema Generator (Sumber: Dokumen Pribadi)
Generator yang dibuat menghasilkan arus listrik bolak-balik. Empat buah dioda 1 Ampere digunakan  untuk  mengubah  arus  listrik  AC menjadi arus listrik DC. Empat buah kapasitor 2200μF  16  Volt  digunakan  sebagai  stabilizer kuat  arus  listrik.  Satu  buah  multi  meter digunakan  untuk  mengukur  tegangan  dan  kuat arus  yang  dihasilkan.  Hasil  pengukuran disimpan untuk proses analisa.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Simulasi  awal  dilakukan  dengan  tenaga gerak  tangan.  Tenaga  tangan  menggerakkan generator  seberat  1  Kg  dengan  kecepatan  5 siklus  per  detik.  Generator  bergerak  sebagai motor linear oleh gerakan mengocok. Simulasi awal  menghasilkan  listrik  tegangan  5  volt sedangkan  kuat  arus  4  Ampere.  Arus  listrik digunakan  untuk  mengisi  baterei  2000mAh. Penggunaan  generator  selama  1  jam  dapat mengisi 20% daya baterei.
Gambar 3. Hasil simulasi dengan tenaga gerak tangan (Sumber: Dokumen Pribadi)
(a)
(b)
Simulasi  dilanjutkan  dengan  tenaga  gerak kaki. generator menempel pada kaki pengguna dengan bantuan sabuk kaki. Generator bergerak sebagai motor linear oleh gerakan kaki. Tenaga kaki  menggerakkan  generator  seberat  1  Kg dengan  kecepatan  3  siklus  per  detik.  Simulasi awal menghasilkan tegangan 4 Volt sedangkan kuat  arus  3  Ampere.  Arus  listrik  digunakan untuk  mengisi  baterei  2000mAh.  Penggunaan generator selama 1 jam dapat mengisi 15% daya baterei.

## Gambar 4. Hasil simulasi dengan tenaga gerak kaki (Sumber: Dokumen Pribadi)

## SIMPULAN DAN SARAN
Berdasarkan hasil penelitian dapat disimpulkan  bahwa  aplikasi  generator  listrik tenaga  manusia  untuk  pengisian  daya  telepon genggam dengan metode generator motor linear hanya  cocok  untuk  digunakan  pada  situasi mendesak  saja.  Energi  listrik  yang  dihasilkan dapat  mengisi  baterei,  meskipun  demikian energi  gerak yang dikerahkan cukup besar dan melelahkan.  Hasil  penelitian  menyarankan desain  generator  dengan  ukuran  yang  lebih kecil dan dengan maksimal 0,5 Kg.

## DAFTAR PUSTAKA
1 Xu  L,  Bai  W,  Ru  J,  Li  Q,  Li  J.  2011.
Design  and  implementation  of  the reciprocating  pedal-powered  electricity generating  device.  Adv.  Mater.  Res. 282 – 283 : 735.
2 Chakma R, Chawaphan T, Mamun KA Al, Chakma A, Harun S. 2017. Portable
Smart  Phone  Charger  Using  Human Mechanical  Energy  by  Gear Train  with Hand  Crank.  IOSR  J.  Electr.  Electron. Eng. 12 (03): 20.
3 Alwyn  YWS,  Faizal  M.  2021.  Bicycle
Powered Mobile Phone Charger. MATEC Web Conf. 335 : 03018.
4 Ashfahani  A,  Fajar  R,  Setiawan  ME, Suhendar  E,  Sinatrya  WH.  2017.
Analisis Hasil Perancangan Pembangkit Listrik Tenaga Sepeda Statis Di Fitness
Center  Terminal  Transit  Bahan  Bakar Minyak  Pertamina  Wayame  Ambon.  J. Teknol. Elektro. 8 (1): 43. 5 Cho  SJ,  Kim  JH.  2017.  Linear electromagnetic  electric  generator  for harvesting vibration energy at frequencies  more  than  50  Hz.  Adv. Mech. Eng. 9 (10): 1. 6 Ramli N, Rusli MR, Ahmad I, Rahman AHA, Sapiee NA. 2019. Application of water  and  wind  energy  for  low  cost portable mobile phone charger (PMPC). AIP Conf. Proc. 2129 (July): .
7 Ali K, Wan Mohd WS, Rifai D, Ahmed MI,  Muzzakir  A,  Asyraf  TA.  2016. Design  and  implementation  of  portable mobile  phone  charger  using  multi directional  wind  turbine  extract.  Indian J. Sci. Technol. 9 (9): .
8 Rajan R, Panchalogaranjan V, Aravinthan V, Thiruvaran T,
Shanmugarajah  V.  2018.  Low  Cost Portable  Wind  Power  Generation  for
Mobile  Charging  Applications.  2018
IEEE 9th Int. Conf. Inf. Autom. Sustain.
ICIAfS 2018. 1.
9 Walter XA, Stinchcombe A, Greenman J, Ieropoulos I. 2017. Urine transduction to  usable  energy:  A  modular  MFC approach  for  smartphone  and  remote system  charging.  Appl.  Energy. 192 : 575.
10 Fareq M, Fitra M, Irwanto M, Hasan S, Arinal  M.  2014.  Low  wireless  power transfer  using  Inductive  Coupling  for mobile  phone  charger.  J.  Phys.  Conf. Ser. 495 (1): .