Pemodelan & Simulasi Piezoelektrik Kantilever Bimorph Untuk Pemanenan Energi Listrik Menggunakan Software Simulink MATLAB

Latar Belakang. Pemanfaatan sistem piezoelektrik sebagai sumber energi alternatif melalui mekanisme pemanenan energi (energy harvesting) semakin berkembang seiring meningkatnya kebutuhan terhadap sumber energi mandiri berdaya rendah. Struktur kantilever bimorph piezoelektrik banyak digunakan karena memiliki sensitivitas tinggi terhadap eksitasi getaran dan mampu menghasilkan tegangan listrik yang relatif besar pada frekuensi rendah. Tujuan. Penelitian ini bertujuan untuk melakukan pemodelan dan simulasi sistem piezoelektrik kantilever bimorph untuk aplikasi pemanenan energi listrik menggunakan perangkat lunak Simulink MATLAB serta memvalidasi hasil simulasi menggunakan perangkat lunak COMSOL Multiphysics. Selain itu, penelitian ini juga bertujuan untuk menganalisis pengaruh variasi material piezoelektrik, yaitu PZT-5A, PZT-5H, dan PZT-5J, terhadap karakteristik frekuensi resonansi dan tegangan keluaran sistem. Metode. Pemodelan sistem piezoelektrik dilakukan menggunakan Simulink MATLAB untuk menganalisis respons tegangan keluaran, respon frekuensi, serta respon daya keluaran yang dihasilkan menggunakan blok Piezo Bender Simulink MATLAB. Selanjutnya, perangkat lunak COMSOL Multiphysics digunakan sebagai alat validasi dengan membandingkan hasil simulasi melalui analisis respons mekanik dan distribusi potensial listrik pada struktur piezoelektrik. Hasil. Hasil simulasi menunjukkan bahwa ketiga material memiliki frekuensi resonansi utama yang relatif sama, yaitu sekitar 26 Hz (Simulink) dan 31 Hz (COMSOL). PZT-5A menghasilkan tegangan keluaran tertinggi sebesar 14,51 V (Simulink) dan 15,6 V (COMSOL), diikuti oleh PZT-5H sebesar 13,97 V (Simulink) dan 12,54 V (COMSOL), serta PZT-5J sebesar 12,22 V (Simulink) dan 10,8 V (COMSOL). Kesimpulan. Pemodelan dan simulasi sistem piezoelektrik kantilever bimorph menggunakan MATLAB Simulink berhasil merepresentasikan respons sistem dengan baik dan tervalidasi oleh COMSOL Multiphysics. Ketiga material memiliki frekuensi resonansi yang relatif sama, namun menghasilkan tegangan keluaran yang berbeda. PZT-5A menunjukkan performa terbaik, diikuti oleh PZT-5H dan PZT-5J, sehingga pemilihan material piezoelektrik berpengaruh signifikan terhadap kinerja sistem pemanenan energi.