Rangkaian JT(Joule Thief)

Joule Thief

Kalo diterjemahkan secara bahasa Joule thief adalah pencuri energi (satuan listrik), haha...Jadi maksudnya ini apa? 

Rangkaian Joule Thief Sederhana

Rangkaian Joule Thief atau Pencuri Energi adalah rangkaian untuk menaikkan atau menaikkan atau melipatgandakan tegangan.  Rangkaian ini bisa mengoprasikan rangkaian / komponen lain dengan tegangan sumber yang kurang dari dibutuhkan oleh komponen atau rangkaian itu. Misalnya hal yang paling umum adalah menyalakan 100 buah LED dengan satu buah batu baterai. 

Ok pertama kita lihat ini sebuah rangkaian elektronika, dengan komponen utamanya adalah induktor, ok saya yang ga ahli elektro langsung terbayang motor, dinamo, trafo, kumparan, relay, karena sistem kerjanya adalah induktor.

Induktor itu sebuah kawat yang dililitkan membentuk gulungan kawat, seperti gulungan benang jait punya ibu kita, bedanya yang dililitkan adalah kawat tembaga yang memiliki isolator atau email (wajib). Jika kawat yang dililit tidak memiliki isolator apalah artinya lilitan tersebut, karena akan dianggap listrik sebagai jalan lurus, dengan kawat email (isolator) yang dililit-lilit maka arus listrik akan menempuh jalur panjang mengikuti penampang kabel, nah setiap konduktor (media peghantar) ketika dialiri arus listrik maka disekitar penampang kabel tersebut akan menghasilkan medan magnet, ketika kawat dililit-lilit maka kuat medan magnet akan meningkat.

Kumparan pada paku besi

(pic by bbc.co.uk)

Besi yang dililiti kawat email yang dialiri listrik DC ini akan memperkuat medan magnet dari kawat, maka dari itu besi paku ini bisa menjadi magnet, arus listrik disimpan dalam bentuk medan magnet, seketika listrik DC diputus maka energi yang berbentuk magnet ini tidak lantas hilang seiring pemutusan listrik, medan magnet ini akan menginduksi kawat dan menghasilkan listrik dengan arah kebalikannya, namun hal ini terjadi begitu cepat, pengosongan energi dari magnetik menjadi listrik (demagnetisasi) ini akan sulit diamati, tanpa bantuan osciloscope, tapi untuk melihat gelagat pembuktiannya mudah saja, gulungkan sebuah paku dengan kawat email secukupnya, tidak terlalu sedikit tidak terlalu penuh juga, lalu aliri dengan listrik DC dari batre misalnya, maka paku yang tadinya tidak punya kekuatan magnetik sekarang bisa menarik benda-benda seperti besi atau seng layaknya magnet, dan setelah listrik diputus seketika, kemampuan magnetik paku tidak lantas hilang, butuh waktu untuk pengosongan, dan ketika benar-benar kosong maka paku akan kehilangan seluruh kekuatan magnetiknya.

Hal ini terlihat dari benda yang tadinya menempel jadi lepas berjatuhan. Nah selama paku masih memiliki kekuatan magnetik sesaat setelah listrik diputuskan itu adalah bukti masih tersimpannya energi listrik dalam bentuk magnetik, dan magnetik itu akan membalik prosesnya, dari magnetik menjadi listrik, dan arah arus listriknya berkebalikan dari arah arus awal.

Jadi Joule thief itu apa?

Nah sekarang kita sudah tau ya, ternyata prinsip kerja kumparan itu seperti itu, listrik disimpan menjadi magnetik, dan magnetik akan mengosongkan diri menjadi listrik segera setelah pasokan listrik diputus.

Ko mirip cara kerja kapasitor? Oh iya ya? Mirip banget, bedanya kalo kapasitor menyimpan energi berupa tegangan dari input arus tertentu, dan kalo induktor menyimpan energi berupa magnetik dari input tegangan, dan pada akhirnya mengeluarkan arus, jadi kalo induktor kita paralelkan dengan kapasitor jadi apa ya? Pertanyaan genius, pasti akan saling mengisi, mereka adalah pasangan serasi, kaya emak ama babe, hahaha....

Nah rangkaian joule thief ini tidak menggunakan induktor yang dipararelkan dengan kapasitor (rangkaian dasar), tapi induktor ini akan terdiri dari 2 buah kumparan, dimana satu kumparan akan menginduksi kumparan satunya melalui flux medan magnetiknya. 

Ooo ini kaya trafo dong? Iya bener lagi, memang mirip trafo prinsip kerjanya, trafo dengan inti ferit, tapi kita katakan induktor aja bukan trafo ya.

 

Ok sekarang kita akan membuat rangkaian driver untuk meng ON kan dan meng OFF kan arus listrik ke kumparan pertama, agar terjadi fenomena charging dan discharging atau magnetisasi dan demagnetisasi seperti yang sudah kita bahas diatas, pemutusan listrik sesaat akan membuat medan magnetik melakukan pengosongan yaitu dengan cara merubah medan magnetik menjadi arus listrik yang mengalir secara terbalik dari arah arus awal, dan yang kedua medan magnetik ini akan menginduksi kumparan kedua untuk menghasilkan listrik, jadi ketika mereka bermain-main dengan medan listrik dan magnetik melalui metoda ON dan OFF, hal ini akan menghasilkan listrik tambahan, tidak hanya dari sumber utama saja, misal batre. 

Apaan sih ga ngerti? Gini kita langsung praktek aja biar mudahnya kita buktikan dengan pembuktian sederhana, kita kumpulkan bahan-bahan yang dibutuhkan, awas ga boleh dapet nyolong, nyolong itu dosa, hahaha... :

-1 batre AAA (1,5V)
-1 lampu LED  (2V - 20mA)

Coba kita perhatikan lampu LED membutuhkan listrik DC sebesar 2V, sedangkan batre hanya punya 1,5V, wah tekor dong ga mungkin bisa nyala! 

Tapi siapa tau bisa, coba aja dulu..... Oo iya bener ternyata lampu LED ga bisa nyala, coba cek kakinya terbalik ga? Soalnya kaki LED itu ada anoda dan katoda, jadi (+) harus ke anoda, dan (-) ke katodanya, kalau terbalik ga akan nyala. Udah dibolak balik tetep ga nyala, bener batrenya ga mampu masok lampu LED untuk menyala.

Ok, sekarang kita tambah bahan-bahan yang sudah kita punya, karena masih kurang komplit, inget ga boleh nyolong, hehe :

-1 transistor NPN (apa aja bebas namanya juga percobaan)
-1 ferit toroid (ga usah beli, cari didalem lampu TL/neon bekas, radio bekas ada banyak)

Trafo dan induktor berinti ferit dari neon bekas

Iya yang kaya gitu yang bulet kaya donat warnanya item bisa nempel ke magnet, copotin hati-hati jangan sampai pecah ferit toroidnya. Masih kurang ni bahannya, biar enak kita tambahin biar prakteknya mudah dan menyenangkan :

-Beberapa kawat email 0,5mm atau kabel berisolasi (masih ada kulitnya, ukurannya yang kecil supaya muat ditoroid yang kecil ini)

-Papan tancap alias breadboard

Breadboard alias papan tancap alias project board

Ok sekarang kita rakit komponen-komponennya, ah ga mungkin nyala dong, kan tadi udah dicoba ga nyala, apalagi sekarang ditambah transistor dan induktor, tambah tekor dong kan cuman pake batre 1,5V. 

Ya uda liatin aja dulu ya, nanti baru dicoba sendiri. Bentuk rangkaiannya seperti ini.

Skema dasar Joulethief

Sekarang kita lilit dulu ferit toroid yang kaya donat ini dengan kawat email, bebas mau berapa lilitan diatas 10 aja dulu coba, sebetulnya ada matematiknya, tapi kita belum perlu hitungan-hitungan itu kan, yang kita butuhkan saat ini pembuktiannya. Good!

Perhatiin kita lilit kabel atau kawat email sekaligus 2 kawat, Oo ya kalo kawat email kan kawatnya ada bungkusnya, jadi nanti ujung-ujungnya mesti dikerok pake cutter ato amplas halus untuk ngilangin isolatornya ya, kalo ngga nanti ga jadi konduktor, hehe..

Cara melilit inductor

(pic by jagawana80m.wordpress.com)

Nah sudah lengkap semua, tinggal merakit di papan tancap alias breadboard << mestinya papan roti dong? hehe iyaya artinya papan roti ya, hahaha... nanti kita fikirkan :D

1 batre soak menyalakan 2 lampu LED dengan terang

11 lampu LED menggunakan batre mati bekas remote TV

1 batre soak menyalakan lampu TL, it's possible dude!!

(pic by johnsenergy.com)

Manfaatkan barang yang ada disekitar untuk awal praktek, hal ini akan memunculkan kemampuan "survival ability" kita yang telah hilang karena program sekolah, dengan begitu kita bisa kreatif dan bisa melihat semua kejadian sepahit apapun sebagai sesuatu yang patut dan layak untuk disyukuri, karena Tuhan selalu mencukupi kebutuhan kita bukan keinginan kita, berfikir dan berbagi keselamatan dan kesejahteraan itu enak, Segala Puji bagi Allah Tuhan Semesta Alam.

Apaaaaa? Ko bisa satu batre bisa nyalain banyak lampu LED? Tadi kan uda dicoba satu lampu LED aja ga bisa nyala padahal batrenya baru, ko bisa? 

Akan kita fikirkan cara kerjanya, tapi yang jelas penjelasannya sebagian sudah ya diatas, saya jelaskan sedikit lagi dari kerja rangkaian ini.

Hasil pengukuran tegangan batre hanya 0.86 volt (batre soak)

Besar tegangan batre ketika diukur dengan AVO meter hanya sebesar 0.86 volt, whaatt??? Iya kan udah dibilang ini batre soak, sebelum kita buang ketempat sampah mari kita hargai untuk mengenang jasa-jasanya, hehe...Oya lampu ini tertanggal dari 15 juli 2013 selama 1 bulan penuh menyala tanpa mati, and kalo mau sekarang masih bisa dinyalain, tuh tanggalnya ditulis di fotonya 15/7 2013.

 

Sebetulnya ini belum apa-apa, rangkaian ini masih bisa nyalain yang lebih besar, seperti lampu neon. Iya bener lampu neon, yang penting yang mengandung induktor. 

Oh jadi selain yang tidak mengandung induktor ga bisa? 

Ga gitu, tapi kan diatas sudah dijelasin efek kumparan ketika dialiri listrik dan ketika terjadi pemutusan listrik. Nah transistor NPN disini berfungsi sebagai driver untuk meng ON kan dan meng OFF kan arus listrik, hal ini terjadi karena permainan flux magnetik dicoil toroid, masih inget kalo awalnya kumparan dialiri listrik akan menghasilkan medan magnetik? 

Listrik akan disimpan dalam bentuk medan magnetik, dan saat pemutusan listrik medan magnet dipaksa mengosongkan diri, nah proses pengosongan medan magnetik ini mengakibatkan induksi yang mengakibatkan medan listrik dengan polarisasi sebaliknya. 

Nah induktor ini kan punya 2 kumparan, masing-masing dialiri listrik dari batre yang sama, bedanya kumparan yang satunya pake resistor jadi arusnya diturunkan sedikit, maka hasilnya medan magnetiknya pun akan berbeda dari kumparan satunya yang mendapatkan arus secara direct. 

Nah akibat inilah maka terjadi fluktuasi energi dikaki basis dan kolektor transistor NPN, flusktuasi yang relatip ini mengakibatkan transistor mengalami efek saturasi atau masa jenuh, yang mengakibatkan 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, nah 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 coil yang kita buat mengakibatkan arus naik turun, nah ketika arus naik menjadi tidak lagi 1,5V, maka dari itu wajar jadi bisa menyalakan LED lebih dari 1. Coba kita fikirkan rangkaian ini masih mentah, masih bisa dikembangkan menjadi lebih bermanfaat. 

Insyaallah saya akan membahas sisi lain dari rangkaian ini, karena dalam membuat sesuatu kita jangan memikirkan sisi positipnya saja, kita juga harus memikirkan sisi negatipnya, selain dapat memberikan efek terang meski hanya dengan 1 batre, tapi kita harus kaji sisi lain nya, terutama sisi buruknya jika ada. 

Alat ini mengandung medan magnetik yang termodulasi dan ini tidak baik bagi kesehatan, kalo tidak percaya coba gunakan radio AM dan dekatkan dengan alat ini, semakin kuat power medan magnet maka akan semakin kuat fluktuasinya, inductor toroid yang seperti donat itu lebih baik ketimbang batang atau bentuk E, toroid membuat flux magnetik tidak terlalu menyebar, jadi joulethief bisa dong dibuat dari trafo inti ferit berbentuk E atau batang?

Secara prinsip kerja itu sangat mungkin sekali, coba perhatikan cara kerja SMPS switching mode power supplay, seperti adaptor-adaptor HP sekarang, atau raket nyamuk, itu menggunakan konsep AC matic. Tapi menurut saya teknologi ini sudah sangat kuno dan tidak baik bagi kesehatan lingkungan dan manusia itu sendiri.