BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.3 Perancangan Sistem
Dalam membuat suatu sistem diperlukan blok diagram perancangan sehingga sistem yang dibuat dapat dijalankan sesuai dengan yang diharapkan.
Perancangan ini berdasarkan Blok Diagram alat yang terlihat pada gambar 3.2.
RF OFFSET
ATTENUATOR TRANSCEIVER
SENSOR IMU
GY-87 MICROCONTROLLER
FIELD STRENGTH METER
VU DISPLAY ANALOG
VU DISPLAY BAR
OLED DISPLAY
DIRECTIONAL ANTENA
OP-AMP
Gambar 3. 2 Diagram blok perancangan sistem 3.3.1 Perancangan Hardware
Perancangan hardware adalah perancangan yang menyangkut tentang tampilan secara fisik antara lain rangkaian elektronis..
A. Perancangan Power Supply
Rangkaian ini berfungsi untuk mengatur penyediaan dan pembagian tegangan kerja pada alat serta mengatur jalur data. Tengangan kerja yang digunakan adalah 3.3 VDC yang berasal dari adaptor charger dan battery lithium 18650.
B. Perancangan Kompas Digital
Pada perancangan kompas digital ini menggunakan modul GY-87 sebagai sensor untuk mengambil data sudut Azimuth dari antena pengarah. GY-87 memiliki 3 buah sensor, yaitu sensor HMC5883L (kompas), sensor MPU6050 (accelerometer dan gyroscope) , sensor BMP180 (temperatur dan tekanan). Pada penelitian kali ini hanya digunakan sensor HMC5883L dan senso MPU6050 yang difungsikan untuk membaca nilai sudut Azimuth serta pitch roll dari alat yang dirancang. Sedangkan mikrokontroller yang digunakan yaitu NodeMCU, dan Display dari sudut Azimuth menggunakan OLED SSD1306. Pemrograman dengan menggunakan software Arduino IDE dengan listing program terlampir.
Gambar 3. 3 Rangkaian Kompas Digital C. Perancangan Offset Attenuator
Rangkaian ini berfungsi untuk mengurangi tingkat penerimaan sinyal sambil memberikan hasil yang akurat untuk impedansi dengan karakteristik yang digunakan. Rangkaian ini berjenis active attenuator artinya rangkaian ini memerlukkan tegangan untuk mengatur berapa besar peredaman sinyal. Rangkaian dibuat menggunakan pcb berlubang dan disambungkan ke antena dan transciever.
Rangkaian ini sekaligus menggeser frekuensi penerimaan sesuai crystal yang digunakan.
Gambar 3. 4 Rangkaian Attenuator RF D. Perancangan OpAmp
Operational Amplifier atau lebih dikenal dengan istilah OpAmp adalah salah satu dari bentuk IC Linear yang berfungsi sebagai Penguat Sinyal listrik. Sebuah OpAmp terdiri dari beberapa Transistor, Dioda, Resistor dan Kapasitor yang terinterkoneksi dan terintegrasi sehingga memungkinkannya untuk menghasilkan Gain (penguatan) yang tinggi pada rentang frekuensi yang luas. Dalam bahasa Indonesia, OpAmp atau Operational Amplifier sering disebut juga dengan Penguat Operasional.
Gambar 3. 5 Rangkaian OpAmp
.Dalam penulisan ini OpAmp digunakan sebagai penguat tegangan input dari sinyal antena untuk ditampilkan ke rangkaian VU Meter. Pada rangkaian yang dibuat penulis menggunakan IC LM358 sebagai penguat masukan dari sensor, fungsi rangkaian penguat adalah untuk memperbesar masukan dari sensor ke rangkaian VU Meter.
E. Perancangan Field Strength Meter
Dalam telekomunikasi, Field Strength Meter adalah instrumen yang mengukur kekuatan medan listrik yang berasal dari pemancar. Field Strength Meter pada penelitian ini digunakan untuk mengetahui posisi pemancar dalam jarak dekat.
Gambar 3. 6 Rangkaian Field Strength Meter 3.3.2 Perancangan Software
Perancangan software adalah perancangan yang menyangkut tentang bagaimana sistem akan bekerja dimulai dari inisialisasi sensor IMU GY-87, hingga penDisplayan data ke OLED Display. Perancangan ini berdasarkan pada prinsip kerja alat seperti pada gambar 3.2. Perancangan ini diawali dengan menginstal program Arduino IDE, Setelah itu dilanjutkan dengan menginstal Driver CH340, lalu menginstal Board ESP8266 Arduino melalui Board Manager. Sebelumnya mendownload, masukan dulu URL Download ESP8266 Board ke “Additional Board URLs” di setting, URLnya yaitu: https://dl.espressif.com/dl/package_esp32_
index.json.
Gambar 3. 7 Setting URL Board
Setelah menambahkan URL, Selanjutnya mengunduh Board ESP8266 melalui Board Manager. Setelah itu, kita mengatur Board, Upload Speed, dan Port sesuai mikrokontroler yang kita miliki. Selanjutnya memasukan program pada Arduino IDE. Program lengkap dapat dilihat dilampiran.
Gambar 3. 8 Tampilan ketika mengatur Board
Terdapat beberapa bagian dalam perancangan ini, yaitu : 1. Program inisialisasi pin dan variabel.
2. Program untuk pembacaan nilai masukan dari sensor.
3. Program untuk menentukan keadaan berdasarkan masukan dari sensor.
4. Program menampilkan Hasil Pembacaan Data ke OLED.
3.3.3 Perancangan Antena
Antena Yagi diketemukan oleh Professor Hidetsugu Yagi dan Assistannya Shintaro Uda pada tahun 1925. Antena Yagi merupakan sebuah antenna Dipole yang diberi tambahan parasitic elements berupa Reflector dan Director sehingga menghasilkan Gain kearah tertentu. Dari berbagai macam Buku Referensi Antena, bisa disimpulkan bahwa : “Tidak ada formula khusus untuk membuat Yagi terbaik di Band manapun “. Akan tetapi banyak sekali design Yagi yang baik dan bisa dicoba dibuat sendiri oleh Rekan-Rekan amatir radio.” (ORARI, 2007) Dari berbagai literature tentang antena Yagi pada band dimanapun, secara umum bisa disimpulkan sebagai berikut :
Gambar 3. 9 Perancangan Antena
A. Driven Element mempunyai panjang ½
λ
( lambda ). Sehingga rumus untuk menghitung total panjang Driven Element sebuah Yagi adalah sbb :𝝀 = 𝟑𝟎𝟎/𝒇...(3.1)
𝐋 = 𝟎, 𝟓 𝐱 𝐊 𝐱 𝛌
...(3.1)
Dimana :
f = frekuensi kerja yang diinginkan.
λ
= panjang gelombang diudara L = panjang Driven Element.K = velocity factor pada logam yang diambil sebesar 0,95
B. Panjang Reflector biasanya dibuat sekitar 7 % lebih panjang dari Driven Element.
C. Panjang Director 1 dibuat 5 % lebih pendek dari Driven Element. Jika akan dibuat Yagi yang memiliki elemen lebih dari 3 elemen, maka Director berikutnya ( Director 2 ) biasanya dipotong sedikit lebih pendek dari Director 1. Demikian juga dengan Director 3 , Director 4 dan seterusnya.
D. Gain terbesar diperoleh jika jarak antara Driven Element dengan Reflector sekitar 0,2 λ – 0,25 λ.
E. Untuk memperoleh coupling yang baik antara Driven Element dengan Director 1, maka Director 1 sebaiknya ditempatkan sejauh 0,1 λ – 0,15 λ dari Driven Element.
F. Jika menggunakan Director 2, maka ditempatkan sejauh 0,15 λ – 0,2 λ dari Director 1.
G. Jika menggunakan Director 3, maka ditempatkan sejauh 0,2 λ - 0,25 λ dari Director 2, dan seterusnya.
Karena pada penelitian kali ini mengunakan frekuensi VHF maka akan memakai Antena Yagi 2 meter band ½ λ. Maka perhitungan diperoleh perhitungan sebagai berikut :
𝜆 =300 𝑓
𝜆 = 300
144.000
𝜆 = 2,0833333 𝑚𝑒𝑡𝑒𝑟 𝐾 = 0.95
Maka panjang Driven elemen : 𝐿 = 0.5 𝑥 𝐾 𝑥 𝐿
𝐿 = 0.5 𝑥 0.95 𝑥 2,0833333 𝑚 𝐿 = 0,9896 𝑚
Dibulatkan menjadi 99 cm. Panjang Reflector : R = 1.07 x 99cm = 105,93 cm.
Dibulatkan menjadi 106 cm. Panjang director : D = 0.95 x 99 cm = 94.05 cm
Jarak antar elemen sekitar 20 cm – 10 cm, kecuali Driven Elemen dengan Director 1 sekitar 10 cm – 15 cm.