MAKSIMUM MENGGUNAKAN
HANDY-TRANSCEIVER)
RAUZATUL NAZZLA
SKRIPSI
DEPARTEMEN ILMU DAN TEKNOLOGI KELAUTAN FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN
Dengan ini, saya menyatakan bahwa skripsi yang berjudul :
PERANCANGAN PROTOTIPE RADIO-TAG DAN
PEMROGRAMANNYA (PENENTUAN POLA RADIASI DAN
KUAT PANCAR MAKSIMUM MENGGUNAKAN
HANDY-TRANSCEIVER)
Adalah benar merupakan hasil karya sendiri dan belum diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi manapun. Semua sumber data dan informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun yang tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan pada Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.
Bogor, Juni 2011
RAUZATUL NAZZLA.Perancangan Prototipe Radio Tag dan
Pemrogramannya (Penentuan Pola Radiasi Jarak Berdasarkan Kuat Pancar MenggunakanHandy-Transceiver). Dibimbing oleh TOTOK
HESTIRIANOTO.
Radio frekuensi merupakan bagian penting dalam sistem jaringan wireless. Salah satu manfaatnya dalam bidang kelautan adalah penerapan dalam bidang konservasi biota laut. Disamping mudah dalam aplikasinya, RF juga relatif lebih murah. Penelitian ini bertujuan merancang prototipe penanda yang berbasis frekuensi radio. Radio frekuensi juga dapat dimanfaatkan untuk menduga posisi objek yang bergerak dengan stasiun pemantau.
Metoda yang digunakan terdiri dari perancangan perangkat keras, pemrograman, dan pengamatan karakteristik sinyal. Perancangan prototipe berbasis mikrokontroler ATMega8535, sedangkan pengamatan karakteristik sinyal dilakukan berdasarkan frekuensi yang diperoleh pesawat radio. Metoda dalam pendugaan posisi objek adalah dengan membuat skenario posisi pesawat pemancar terhadap penerima. Karakter sinyal penanda diukur berdasarkan kekuatan sinyal penanda, yang diterima menggunakan receiver terarah. Kuat pancar yang dihasilkan oleh pesawat penerima digunakan untuk menghitung jarak kedua pesawat tersebut.
Prototipe memancarkan gelombang radio terdeteksi oleh pesawat radio berupa bunyi detak dengan waktu tunggu 100 ms. Gelombang radio tersebut dapat dipantau pada frekuensi 67, 88, 99, dan 101 MHz. Kuat pancar tertinggi secara langsung dapat menggambarkan radius maksimum yang dapat dicapai gelombang radio saat merambat di udara. Dengan kata lain radiasi gelombang radio merambat ke segala arah namun tidak merata.
MENGGUNAKAN
HANDY-TRANSCEIVER)
RAUZATUL NAZZLA
SKRIPSI
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Ilmu Kelautan pada Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan
Institut Pertanian Bogor
DEPARTEMEN ILMU DAN TEKNOLOGI KELAUTAN FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN
Judul :
PERANCANGAN PROTOTIPE RADIO-TAG DAN
PEMROGRAMANNYA (PENENTUAN POLA RADIASI
DAN PENDUGAAN JARAK BERDASARKAN KUAT
PANCAR MENGGUNAKAN HANDY TRANSCEIVER)
Nama : Rauzatul NazzlaNRP : C54054134
Menyetujui,
Pembimbing
Dr. Ir. Totok Hestirianoto, MSc NIP. 19620324 198603 1 001
Mengetahui,
Ketua Departemen Ilmu dan Teknologi Kelautan
Prof. Dr. Ir. Setyo Budi Susilo,M.Sc NIP. 19580909 198303 1 003
Syukur kepada ALLAH, karena anugerah dan hikmat-Nya penulis dapat
menyelesaikan penelitian dan skripsi berjudul" Perancangan Prototipe Radio
Tag dan Pemrogramannya (Penentuan Pola Radiasi dan Jarak Kuat Pancar MenggunakanHandy-Transceiver)."dengan sebaik-baiknya.
Pada kesempatan ini, penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada :
1. Dr. Ir. Totok Hestirianoto, M.Sc. selaku Dosen Pembimbing yang telah
memberikan arahan dan pengetahuan kepada penulis selama penelitian dan
penulisan skripsi.
2. Ir. Beginer Subhan, M.Si sebagai Dosen Penguji Tamu.
3. Dr. Ir. Henry M. Manik, M.T. sebagai Koordinator Program Pendidikan
S1 Departemen Ilmu dan Teknologi Kelautan, Fakultas Perikanan dan
Ilmu Kelautan, Institut Pertanian Bogor.
4. Dr. Ir. Sri Pujiyati, MSi. sebagai Pembimbing Akademik.
5. Kedua orang tua dan adik-adik dan seluruh keluarga besar yang turut
memotivasi penulis selama penelitian.
6. Teman-teman ITK 42 dan pihak-pihak yang telah mendukung.
Semoga skripsi ini bermanfaat bagi semua pihak yang membutuhkan.
Bogor, Juni 2011
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL ... xi
DAFTAR GAMBAR ... xii
DAFTAR LAMPIRAN ... xiv
1. PENDAHULUAN ... 1
1.1 Latar belakang ... 1
1.2 Tujuan ... 2
2. TINJAUAN PUSTAKA ... 3
2.1 Definisi Transceiver... 3
2.2 KarakterRadio Frequency(RF) ... 3
2.3 Persamaan Daya dan Jarak... 6
2.4 TransceiverRFM12B ... 7
2.4.1. Antena... 9
2.5 Mikrokontroler ATMEGA 8535 ... 10
2.6 Antena Kaleng ... 11
2.7 Handy Transceiver... 12
2.8 Perangkat Lunak Wavelab ... 12
2.9 Medan Magnet... 12
3. BAHAN DAN METODE ... 14
3.1 Waktu dan Tempat Pelaksanaan... 14
3.2 Bahan dan Alat ... 14
3.2.1 Bahan ... 14
3.2.2 Alat ... 15
3.3 Perancangan Alat ... 15
3.4 Metoda Perolehan Data ... 19
3.5 Metoda Pengolahan Data ... 21
4. HASIL DAN PEMBAHASAN ... 22
4.1 Penelitian 1 (Prototipe Transmitter) ... 22
4.1.1 Prototipe Transmiter... 24
4.1.2 Hasil IntegrasiHardware... 25
4.1.3 Pengukuran Kuat Sinyal (Berdasarkan Jarak Horizontal, Vertikal, dan Posisi Antena) ... 27
4.2 Penelitian 2 (Handy-Transceiver)... 30
4.2.1 Pola Radiasi dengan Diagram Radar ... 35
4.2.2 Pendugaan JarakTransmitterTerhadapReceiver... 38
2. KESIMPULAN DAN SARAN ... 41
5.1 Kesimpulan ... 41
DAFTAR PUSTAKA ... 43
LAMPIRAN... 45
DAFTAR TABEL
Halaman
1. Tabel 1.Panjang Kawat Berdasarkan Frekuensi dan Panjang
Gelombang ... 10
2. Tabel 2.Tabel Bahan... 14
3. Tabel 3.Tabel Alat ... 15
4. Tabel 4. Sudut Dugaan pada Diagram Radar... 39
DAFTAR GAMBAR
Halaman
1. Gambar 1. Tranceiver RFM12B... 8
2. Gambar 2. Antena Kaleng... 11
3. Gambar 3. Diagram Alir Pelaksanaan Kerja Secara Umum ... 16
4. Gambar 4. Konfigurasi Pin ATMEGA8535 dan RFM12B ... 17
5. Gambar 5. Diagram Alir Transmitter ... 18
6. Gambar 6. Skema Perolehan Data di Lapang ... 19
7. Gambar 7. Diagram Alir Pengolahan Data ... 20
8. Gambar 8. Diagram Alir Perolehan Arah Pancaran Maksimum... 21
9. Gambar 9. Konstruksi 3 Dimensi Prototipe Radio Beacon ... 23
10. Gambar 10. Skema Tata Letak Tampak Atas Pada Project Board... 24
11. Gambar 11. Hasil Rangkaian ... 24
12. Gambar 12. Skema Integrasi antara prototipe transmiter, radio, dan PC ... 25
13. Gambar 13. Seperangkat Alat dalam Proses Transmit dan Receiver .... 26
14. Gambar 14. Transmiter, Radio, dan Elemen “V”... 27
15. Gambar 15. Skema Pengukuran Sinyal Berdasarkan Jarak dan Gain ... 28
16. Gambar 16. Skema Pengukuran Sinyal Berdasarkan Posisi Antena ... 29
17. Gambar 17. Handy Transceiver... 31
18. Gambar 18. Acuan Arah Pancar Tx terhadap Rx... 32
19. Gambar 19. Sketsa Posisi Pemancar (Tx) dan Penerima (Rx)... 33
20. Gambar 20. Grafik Hubungan Jarak dan Nilai Rata-rata Power Received Gelombang Radio ... 34
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
1. Lampiran 1. Perhitungan Jarak Antara Transmiter dan Receiver ... 56
2. Lampiran 2. Tutorial Analisis Sektrum ... 57
3. Lampiran 3. Tutorial Pola Radiasi... 61
1.1 Latar Belakang
Teknologi wireless merupakan salah satu pengembangan dari prinsip telemetri.
Hal tersebut memungkinkan setiap manusia dapat berkomunikasi tanpa harus
menggunakan kabel. Sehingga benda-benda yang bergantung pada kabel dapat
bermobilisasi. Hubungan komunikasi yang dilakukan oleh wireless adalah radiasi
elektromagnetik, salah satunya gelombang radio atau Radio Frekuensi (RF). RF
telah menjadi bagian dari keseharian manusia karena RF digunakan pada sistem
networking dan siaran radio.
Adapula RFID yang digunakan untuk identifikasi livestock, dan ISO telah
menetapkan standar ISO 11784 dan 1175 untuk membatu perkembangan
teknologi ini (Finkenzeller, 1999 dalam Hamrita dan Hoffacker, 2003).
RFID telah di produksi dalam skala besar. Ada yang bersifat serba guna,
general, berukuran kecil, dan tidak membutuhkan saluran komunikasi tersendiri
Sistem backscatter biasanya digunakan untuk sebuah transformer, dengan antena
reader, atau interrogator, yang menjadi kawat koil utama dan antena tag yang
kedua. Selain itu, sistem RFID yang sama dapat digunakan untuk beberapa jenis
sensor (Troyk, 1999). Contoh pengembangan transceiver yang telah meluas di
berbagai penjuru dunia adalahhandy-talkie.
Perluasan, pengembangan, pengimplementasian, dan pemahaman
mengenai teknologi RF perlu dilakukan. Dalam bidang kelautan implementasi
dari RF dapat diterapkan pada sistem tracking untuk kebutuhan di bidang
1.2 Tujuan
Tujuan dari penelitian pertama adalah membuat prototipe radio-tag dengan
memanfaatkan gelombang radio. Penelitian pertama meliputi perancangan
perangkat keras dan meneliti bagaimana proses transmisi dilakukan. Penelitian
kedua meliputi pengamatan mengenai power received, pola radiasi, dan arah
2.1 DefinisiTransceiver
Transceiverdapat didefinisikan sebagai sistem telemetri yang dihubungkan via magnetik (komunikasi induksi) atau komunikasi radio elektrik menujubase stationataureaderatau radio tag lainnya.Transceiver deviceyang secara aktif memancarkan dan menerima data digital dengan menyediakan daya pada sebuah
antena.
Salah satu pengembangan dari transceiver adalah teknologi RF tag yang juga
dikenal dengan nama transponder. Aspek utama sistem RF terdiri dari 3 bagian
yaitu transponder (transmitter/ responder),reader, dan antena.Transmitter
merupakan alat yang berfungsi memancarkan sinyal Radio-Frekuensi.
(http://www.lib.itb.ac.id/~mahmudin/makalah/ict/ref/RFID.pdf)
2.2 Karakteristik Radio Frequency (RF)
Jenis-jenis RF terdiri daripassive tag,semi-active, danactive tag
(mikrokontroller berbasis wireless divais, termasuk kemungkinan untuk
mengindera). Transponder aktif menggunakan baterai internal, sedangkan
transponder pasif menggunakan eksternalpower supply.
Dengan menggunakan ISM (Industrial, Icientific and Medical), frekuensi berkisar antara 125 kHz sampai 5,8 GHz, yang memungkinkan untuk dilakukan
penyesuaian keseluruhan sistem untuk kebutuhan yang spesifik. Jarak separasi
antara reader dan tag memainkan peranan penting dalam pemancaran sinyal pada
berkala, antena direksional digunakan untuk membatasifield-of-view, dan sehingga reader memiliki zona resolusi (www.hoperf.com)
Pada manajemen riset dan konservasi, radio tag merupakan miniatur
transmiter yang digunakan untuk memantau pergerakan hewan. Transponder
merupakan fasilitastransmitter-receiveryang berfungsi untuk memancarkan dan menerima sinyal secara otomatis (Nostrand, 1968).
Transponder aktif terdiri dari baterai. Transponder pasif mendapat suplai
listrik dari energi sinyal yang diterima. Transponder pasif dirancang untuk
dioperasikan pada beberapa frekuensi, diantaranyaLow Frequency(LF, 30-300 KHz) dan HF sampai VHF,Ultra High Frequency(UHF, 300-3000 MHz) dan radar (Super High Frequency,(SHF, 3-30 GHz) (Douglas, 1998)
Berdasarkan panduantrackingdari Crasswell, terdapat beberapa aspek dari cara gelombang radio dapat mempengaruhi prinsip kerja radio-tag. Hal ini penting
dilakukan sebelum memulai proses tracking, adapun aspek tersebut termasuk:
1) Atenuasi, kekuatan sinyal direduksi/berkurang dengan adanya vegetasi
seperti pepohonan. Sinyal melemah dengan cepat, atau bahkan hilang
semuanya, jika tag berada di belakang gedung atau pegunungan.
2) Refleksi, gelombang radio dapat direfleksikan secara baik dengan tebing,
sisi bukit, kayu, dan gedung. Hal ini dapat mengecoh pengamat/tracker
dengan dihasilkannya impresi/jejak tag yang salah.
3) Difraksi, merupakan proses yang memungkinkan gelombang radio
dideteksi secara perlahan di luar batas kisaran transmiter dari suatu objek
yang tidak dapat ditembus. Bagaimanapun, difraksi juga dapat
dan dapat mempersulit untuk mendapatkan hasil yang akurat untuk sinyal
yang timbul dari kayu menuju “Fresnel Zone” yang dapat diperpanjang
sekitar 50 meter keluar area.
4) Polarisasi, merupakan proses pergerakan gelombang radio secara osilasi
menuju arah tertentu dan saling tegak lurus satu sama lain dan tegak lurus
terhadap arah rambatan. Ketika gelombang radio mencapai antena maka
secara horizontal atau vertikal akan dipolarisasikan, dan untuk penerimaan
sinyal terbaik elemen pada antenna semestinya berada pada orientasi yang
sama. Hal ini penting jika kita kehilangan jejak tag, karena dengan posisi
antenna yang vertikal saja memiliki sinyal yang lemah apalagi dengan
posisi horizontal.
Performa dan kemampuan fungsional atau daya gunanya yang terjadi
tergantung pada frekuensi divais. Frekuensi akan mengubah kemampuan radio-tag
pada lingkungan yang kasar (ekstrim), yang dekat dengan air, atau material
konduktif, selama kisaran tag dan konsumsi daya dan daya tahan baterai.
Pada umumnya instrumen RF menggunakan modulasibackscattersebagai metode transmisi frekuensi radio. Sebagai mode komunikasi, yang tergantung
pada level perangai (kopling) diantara antena reader dan tag.
Empat fungsicarrier(gelombang modulasi/pembawa) pada radio tag:carrier
berisi masukan aliran data digital, beberapa kasuscarrierhanya menampakkan fungsi logika untuk menghidupkan dan mematikan, serta mengaktifasi transmisi
dari tag.
1. carriermerupakan sumber daya bagi divais. menerima sinyalcarierdari
menyediakan daya untuk rangkaian yang terintegrasi dan logika pada
divais.
2. carrierberperan sebagaiclockdantime baseuntuk menggerakkan logika dan sirkuit di dalam IC. Dalam beberapa kasus sinyal pembawa dibagi
untuk menghasilkan kecepatanclockyang lebih rendah (lower clock speed)
3. carrierjuga dapat berperan sebagai frekuensi dan fase referensi (acuan) untuk radio dan pemrosesan sinyal. Alat penanda dapat menggunakan koil
untuk menerima sebuah karir pada frekuensi yang tepat dan fase acuan
untuk sirkuit dalam radio tag untuk komunikasi di balik koil kedua untuk
reader/writeryang akan membuat pemrosesan sinyal menjadi akurat. Keberhasilan transmisi data tergantung pada kualitas sinyal yang
ditransmisikan dan karakteristik media transmisi. Transfer data terjadi antara
transmiter(pemancar) danreceiver(penerima) melalui beberapa media transmisi seperti di bawah ini:
1. Hardwire/ kawat keras /guided media. Media yang dituntun karena gelombang-gelombang dituntun melalui jalur fisik.
2. Softwire/ kawat lunak /unguided media. Media yang tidak dituntun, menyediakan suatu divais untuk mentransmisi gelombang elektromagnetik
tetapi tanpa menuntunnya, melalui udara, hampa udara dan air laut.
2.3 Persamaan Daya dan Jarak
Daya yang sesuai diterima oleh tag ditentukan dengan Persamaan Jarak (1).
komunikasi dimulai dengan penentuan sumber radiasi isotropik. Sumber isotropik
mengemisi daya secara bersamaan di segala arah.Densitas poweruntuk sebaran (Jurnal RFID Radio Circuit Design in CMOS)
( ) =
4 Watt/ m (1)
2.4 TransceiverRFM12B
Berdasarkan situs produsen RFM (Radio Frequency Module)
www.hoperf.com, modultransceiverRFM12B menjadi popular saat ini karena harganya yang terjangkau dibandingkan modul lainnya di pasaran. Tetapi
beberapa orang menghadapi berbagai kesulitan ketika hendak menjalankan alat ini
jika berdasarkan pemrograman yang disediakan oleh pabrik.
RFM12B mendukung sebuah perintah antarmuka untuk mengatur frekuensi,
deviasi, keluaran, serta tingkatan data. Untuk hal tersebut tidak membutuhkan
pengaturan ketika menerapkan frekuensi yang diinginkan.
multi-band PLLsynthesizer, PA dengan pengaturan antena, sebuah LNA dengan
switch-able gain,I/Q down converter mixes, baseband filterdanamplifier, dan sebuah I/Q demodulator yang disertakan dengan filter data.
2.4.1 Antena
Antena adalah transformator / struktur transmisi antara gelombang terbimbing
(saluran transmisi) dengan gelombang ruang bebas atau sebaliknya. Sekarang
antena adalah salah satu elemen penting yang harus ada pada sebuah teleskop
radio, TV, radar, dan semua alat komunikasi lainnya yang menggunakan sinyal.
Jenis-jenis antena antara lain omni, parabolik, grid, dan sektoral.
Fungsi antena adalah untuk mengubah sinyal listrik menjadi sinyal
elektromagnetik, lalu meradiasikannya (pelepasan energi elektromagnetik ke
udara / ruang bebas). Sebaliknya, antena juga dapat berfungsi untuk menerima
sinyal elektromagnetik dari ruang bebas dan mengubahnya menjadi sinyal listrik.
Pada radar atau sistem komunikasi satelit, sering dijumpai sebuah antena yang
melakukan kedua fungsi (peradiasi dan penerima) sekaligus. Fungsi antena pada
teleskop radio hanya menjalankan fungsi penerima saja (Mufti, 2001).
Panjang antena ditentukan berdasarkan pabrik yang memproduksi antenna.
Untuk tipe RFM12B dengan band sebesar 915 Mhz, panjang antena yang
dibutuhkan 87 mm. Sumber lain mengatakan untuk 916 MHz, kawat yang
memiliki panjang 2.25 inchi (57 mm) akan menyediakan sebuah impedansi yang
baik jika ada campur tangan. Pastikan antena terpisah dari sirkuit lain dan ground,
ground. Sedangkan voltase RF dapat terinduksi pada jarak yang relatif dekat
(www.hoperf.com /upfile/antennas_module).
Beberapa panjang kawat yang dapat dijadikan acuan berdasarkan frekuensi
panjang gelombang seperti tertera di Tabel 1.
Tabel 1. Panjang Kawat Berdasarkan Frekuensi dan Panjang Gelombang
433 MHz 868 MHz 915 MHz
¼ gelombang 164.7mm 82.2mm 77.9mm
½ gelombang 329.4mm 164.3mm 155.9mm
gelombang penuh
692.7mm 345.5mm
-Sumber: http://talk.jeelabs.net/topic/12 (2010)
2.5 Mikrokontroler ATmega8535
ATmega8535 merupakan chip yang menggunakan kemasan PDIP, tidak jauh
berbeda dengan kemasan yang lain seperti (TQPF, QFN/MLF). Mikrokontroller
ini memiliki 40 pin kolektor. Port I/O 8-bit dengan resistorpull-up internaltiap pin.Buffer portmemiliki kapasitas meyerap (sink) dan mencatu (source). Yakni terdiri dari PortA, PortB, PortC, dan PortD. Masing-masing port memiliki 1
grounddan 1 Vcc dan P7.. P0.
Sinyal Clock merupakan pecahan dari osilator kristal dan dapat diaplikasikan
pada MCU clock untuk menyimpan second kristal. Jika tidak digunakan maka
atur bit “dc” untuk men-disable output clock. Untuk mengintegrasikan beban kapasitas internal tidak hanya dapat hemat biaya, namun juga dapat mengatur
2.7 Handy Transceiver
Handy Transceiver(HT) adalahtwo-wayradio transceiver yang portabel atau yang mudah dibawa-bawa. Ciri umumnya meliputi sebuah kanalhalf-duplexdan
push-to-talk(PPT) yang mengawali proses transmisi.Half-duplexyaitu pada satu waktu hanya terdapat satu radio yang memancarkan gelombang. Sedangkan
tombol PPT yang mengawali proses transmisi. Tipikal HT menyerupai seperti
telepon genggam yang dilengkapi sebuah antenna di bagian atasnya.Hand-held transceiversmemungkinkan untuk digunakan demi keperluan komunikasi antara dua pengamat, atau dengan base station (Silver,2005).
2.8 Perangkat Lunak Wavelab
Wavelab merupakan perangkat lunak audio yang beroperasi dengan system
operasi Windows. Wavelab mampu menampilkan gelombang suara dalam bentuk
grafik yang sesuai dengan kondisi gelombang suara tersebu. Data yang diperoleh
memiliki beberapa format yaitu wave (wav.), AIFF, AU, MP3, MP2, RAW,
Windows Media, AES-31. Perangkat lunak ini dapat mengolah audio profesional
dan menampilkan suara dalam grafik 3D, durasi, intensitas, dan frekuensi
(Steinberg,2006).
2.9 Medan Magnet
Gelombang elektromagnetik adalah gelombang yang dapat merambat walau
tidak ada medium. Energi elektromagnetik merambat dalam gelombang dengan
beberapa karakter yang bisa diukur, yaitu: panjang gelombang, frekuensi,
panjang gelombang adalah jarak antara dua puncak. Karena kecepatan energi
elektromagnetik adalah konstan (kecepatan cahaya), panjang gelombang dan
frekuensi berbanding terbalik.
Beberapa ciri gelombang elektromagnetik adalah sebagai berikut
1. Perubahan medan listrik dan medan magnetik terjadi pada saat yang
bersamaan, sehingga kedua medan memiliki harga maksimum dan minimum
pada saat yang sama dan pada tempat yang sama. Ini merupakan ciri
gelombang transversal.
2. Arah medan listrik dan medan magnetik saling tegak lurus dan keduanya
tegak lurus terhadap arah rambat gelombang.
3. Seperti halnya gelombang pada umumnya, gelombang elektromagnetik
mengalami peristiwa pemantulan, pembiasan, interferensi, dan difraksi. Juga
3.1 Waktu dan Tempat Pelaksanaan
Penelitian prototipe transmiter Radio Frekuensi dan pola radiasi Held-Transceiverdilaksanakan mulai bulan Juni 2009 sampai dengan Maret 2011. Tempat pelaksanaan penelitian adalah di Laboratorium Akustik dan Instrumentasi
Kelautan, Departemen Ilmu dan Teknologi Kelautan, FPIK, IPB.
3.2 Bahan dan Alat
Pada penelitian yang berjudul Perancangan Prototipe Radio Tag dan
Pemrogramannya (Penentuan Pola Radiasi dan Arah Pancar MenggunakanHandy Transceiver) terdapat dua bagian. Penelitian pertama merupakan rancangan transmiter berbasis mikrokontroler. Penelitian kedua merupakan percobaan sistem
wireless menggunakan teknologi RF yaituhandy transceiver. Bahan dan alat yang digunakan seperti yang dipaparkan berikut ini.
3.2.1 Bahan
Pada perancangan prototipe radio tag terdapat beberapa bahan yang
digunakan. Rinciannya dapat dilihat pada Tabel 2.
Tabel 2. Bahan Penelitian
Bahan Penelitian 1. Perancangan
Radio Tag
RF-tag adalah PCB, antena koil, resistor, LED, unit
kabel jumper,black-housing, baterai, dan kawat timah.
2. Penentuan Pola Radiasi dan Pendugaan Jarak
SepasangHeld Handy Transceiver, kaleng berdiameter 15 cm, dankabel jack.
3.2.2 Alat
Pada perancangan prototipe radio tag terdapat beberapa alat yang digunakan.
Rinciannya dapat dilihat pada Tabel 2.
Tabel 3. Alat Penelitian
Alat Penelitian 3. Perancangan
Radio Tag
Catu daya, bor, solder, tang, obeng, dll. Perangkat keras
yang digunakan adalah laptop atau unit komputer beserta
downloader. Laptop atau komputer disertai dengan
perangkat lunak yang berupa programBasic Compiler
(BASCOM)
4. Penentuan Pola Radiasi dan Pendugaan Jarak
Alat-alat yang mendukung percobaan sistem wireless
yang berupa perangkat keras adalah Laptop. Sedangkan
perangkat lunak yang digunakan terdiri dari Wavelab dan
MS.Excel
3.3 Perancangan Alat
Gambar 3. Diagram Alir Pelaksanaan Kerja Secara Umum
Perancangan prototipe mencakup perancanganhardwaredan pemrograman sebagai pendukunghardware.
1. PerancanganHardware
Pada proses perancanganhardwarediperlukan bahan dan alat seperti yang telah disebutkan pada nomor 3.2. Perancanganhardwaredimulai dengan menghubungkan pin-pin transceiver dengan mikrokontroler. Konfigurasi pin
untuktransmitterseperti yang ditunjukkan Gambar 4. Integrasi
Mulai
Selesai
PerancanganHardware Pemrograman
Gambar 4. Konfigurasi Pin ATMEGA8535 dan RFM12B
2. Pemrograman
Softwareuntuk mengoperasikan sistem ditulis dalamfileBASCOM (Basic Compiler). Tahap paling pertama dalam perancang prototipe difokuskan pada bagaimana cara bekerjanya transmiter meradiasikan gelombang radio
kemudian diterima oleh radio siaran. Konsep dasar untuk langkah-langkah
pembuatansoftwaredapat dilihat pada Diagram alir software Gambar 5. 3. Diagram Demo Transmitter
Setelah inisialisasi RFM12B, bukatransmitterdan gunakan nIRQ sebagai datarate clock. MCU menulis bit data dalam FSK pada nIRQ batas jatuh temponya (falling edge). Demotransmitterdanreceivermemiliki perbedaan.
ATMEGA8535 PB1 (T1) PA1 (ADC1) PB2 (AIN0) PA2 (ADC2) PB3 (AIN1) PA3 (ADC3) PB4 (SS) PA4 (ADC4) PB5 (MOSI) PA5 (ADC5) PB6 (MISO) PA6 (ADC6) PB7 (SCK) PA7 (ADC7)
RESET AREF
VCC AGND
GND AVCC
XTAL2 PC7 (TOSC2) XTAL1 PC6 (TOSC1)
PD0 (RXD) PC5
PD1 (TXD) PC4
Berikut ini merupakan diagram alir sebagai gambaran umum untuk demo
transmitter.
Gambar 5. Diagram Alir Transmitter
Setelah inisialisasi RFM12B lalu buka transmitter, RFM12B akan
mentransmisikan 1bytedan mendorong nIRQ menuju kondisilowketika transmisi berakhir, kemudian MCU akan menulisbyteberikutnya untuk ditransmisikan.
3.4 Metoda Perolehan Data
Sebelum melakukan perekaman data, sebaiknya lakukan peredamannoise
dengan cara men-settinginput dengan menghubungkan kabel data dari Rx menuju
PC/Laptop. Kemudian mengaktifkan mode “recording” pada audio input. Demo
Inisialisasi RFM12B
Buka Tx
Kirim Data
Tutup Tx
Kirim Data
Tunggu nIRQ kondisi low
Tulis Data 1 byte
Kembali
Tidak
Ya Paket Data
Gambar 6. Diagram Alir Perolehan Data
Salah satu HT ditentukan sebagai pesawat penerima lalu disambungkan
dengan alat perekam suara berupa laptop yang telah di-installprogram Wavelab. Kemudian perekaman data dilakukan seperti yang diilustrasikan pada Gambar 7.
Data yang diperoleh berupa kurva FFT (Fast Fourier Transform) yang harus diekstrak menjadi data ASCII. Kemudian data mentah disortir sesuai yang
dibutuhkan yaitu nilai kuat pancar maksimum.
Gambar 7. Skema Perolehan Data di Lapang
Gambar 7 menunjukkan dua buah HT yang salah satunya berfungsi sebagai
transmitter(Tx) dan yang lainnya sebagaireceiver(Rx). Laptop yang berfungsi 0
Rekam data di Wavelab sebanyak 8 sudut dan
12 posisi Hubungkan alat
penerima dengan PC
sebagaireaderdihubungkan denganreceiver. Untuk mengetahui bagaimana pengaruh arah maka diperlukan sebuah alat berbentuk tabung. Tabung tersebut
dimasukkan sebuah HT yang berfungsi sebagaireceiver. Arah direpresentasikan dengan sudut fase.
Metoda penyampaian data berbasis pada dua buah pesawathandy talky(HT) dan sebuah laptop. Satu HT berfungsi sebagaitransmittersinyal penanda dan HT lainnya sebagai receiver sinyal penanda. Laptop yang berfungsi sebagai pembaca
sinyal penanda, dihubungkan denganreceiver, kemudian dibaca menggunakan program wavelab 5.0. Karakter sinyal penanda diukur berdasarkan kekuatan
sinyal penanda, yang diterima menggunakanreceiverterarah. Receiverterarah diperoleh dengan cara memasukkan HTreceiverkedalam tabung logam
berdiameter 15 cm dan tinggi 15,5 cm untuk mengetahui pengaruh arah digunakan
alat berbentuk tabung. Tabung tersebut dimasukkan sebuah HT yang berfungsi
sebagaireceiver. Tabung kemudian diputar dengan penambahan sudut 45 derajat. Mulut tabung yang didalamnya terdapatreceiverdiputar searah jarum jam mulai dari 0oatau tegak lurus dengan transmiter, sampai kembali pada titik awal. Pada
penelitian ini data yang direkam adalah sebanyak 8 arah, yaitu 0o, 45o, 90o, 135o,
180o, 225o, 270o, dan 315o.
Pengukuran dilakukan dengan dua metoda. Metoda pertama adalah
3.5 Pengolahan Data
Wavelab digunakan untuk melihatpower receivedtertinggi. Power received
ditampilkan sebagai kurva spektrum suara. Selain menampilkanpower received, Wavelab memiliki format data lain berupa text yang dapat diekstrak. Hasil
ekstrasi diolah terlebih dulu di MS.Excel untuk mendapatkan data nilai-nilai
power receivedtertinggi. Nilai rata-rata dan standar deviasi yang diperoleh dapat digunakan untuk mementukan plot-plot dalam diagram radar
Gambar 8. Diagram Alir Pengolahan Data
Setelah mendapatkan hasil pola radiasi dalam diagram radar, selanjutnya
dapat dilakukan pendugaan jarak antaratransmitterdanreceiver. Pertama yang dilakukan adalah penentuan sudut dugaan. Berdasarkan data sudut yang telah
diperoleh, tarik garis memanjang untuk masing-masing plot yang sederet (A,O,B).
Lalu pastikan apakah masing-masing garis saling berpotongan, sejajar, atau
berlawanan arah. Cara menghitung jarak dapat dilihat pada lampiran pertama
halaman 45.
Sortir hasil rekaman berdasarkan nilai maksimumpower received
Diagram Radar
Menduga Jarak Antara
Transmitter
danReceiver
Hitung nilai rata-rata dan standar deviasinya Rekam suara
4.1 Prototipe Transmiter
Konstruksi prototipebeaconterdiri dari satu unit mikrokontroler dan rangkaian RF transceiver yang disertai catu daya. Pada penelitian ini konstruksi
yang dibuat seperti tertera pada Gambar 9.
Gambar 9. Konstruksi 3 Dimensi Prototipe Radio Beacon
Prototipe beacon atau transmiter terdiri dari satu buah IC transceiver RFM12B
yang dilengkapi antena, mikrokontroler ATMEGA8535, LED, resistor, dan
baterai 6 Volt. Untuk lebih detail dapat diperhatikan pada Gambar 10 dan 11.
4cm
8 cm
mikrokontroler Project board yang memuat rangkaian
Gambar 10. Skema Tata Letak Tampak Atas Pada Project Board
Gambar 10 merupakan skema tata letaktransmittertampak atas. Hasil rancangan dapat dilihat pada Gambar 11.
Gambar 11. Hasil Rangkaian
Jenis receiver yang digunakan adalah radio yang telah lazim digunakan
untuk menangkap siaranbroadcast. Devais tersebut berfungsi sebagai penerima
3
5 1
2
4 Keterangan :
1. antena koil 2. LED
3. Transceiver RFM12B 4. Resistor
sinyal-sinyal yang dipancarkan transmiter. Pada saattransmittermemancarkan sinyal radio,receivermendeteksi sinyal lalu menghasilkan suara detak dengan
delaysekitar 100 ms.
4.1.2 Hasil Integrasi Hardware
Beaconatau transmiter tidak dapat berguna jika bekerja sendiri. Untuk mendeteksi sinyal yang dipancarkannya maka diitegrasikan bersama devais
lainnya seperti PC dan radio.
Gambar 12. Skema Integrasi antara prototipe transmiter, radio, dan PC
Transmittermengirimkan sinyal secarawirelessmenujureceiver. Sedangkan receiver mengirimkan data melalui kabel serial menuju PC. Hasil ditampilkan
dalam grafik spektrum dan kurva FFT.
2
Yakni, jika pada jarak antara dua stasiun terdapat objek–objek yang lebih
tinggi dari pancaran gelombang radio maka sinyal melemah akibat adanya
penghalang yang lebih tinggi dari pancaran gelombang. Sehingga sinyal yang
diterimareceivermerupakan sinyal hasil refleksi.
Hal ini akan mengganggu pengamat untuk menentukan dimana posisi Tx.
Selain itu sinyal lemah atau yang tidak terdeteksi dapat dipertajam lagi dengan
menambahkan elemen yang dapat mengkonsentrasikan sinyal menuju antena
seperti ditunjukkan pada Gambar 14.
Untuk mendapatkan hasil yang baik perlu dilakukan percobaan dengan sudut
counterpoise. Yakni mengatur arah antena (membangun directional antenna) dalam kondisi marginal, memperpanjangcounterpoise. Caranya dengan
menambahkan kawat atau bahan konduktor untuk mengatur kualitas penangkapan
sinyal yang radiasikan. Seperti yang ditunjukkan Gambar 14 dengan kedua kutub
antena dibuat membentuk huruf ”V” seperti yang ditunjukkan nomor 1 pada
Gambar 14.
Gambar 14. Prototipe Transmiter, Radio, dan Elemen “V”
1
2
jarak
Keterangan 1. Elemen V 2. Radio 3. Prototipe
1
2
Pada dasarnya antena tidak mampu meningkatkan kekuatan sinyal radio
karena antenna merupakan alat pasif yang tidak dapat berfungsi jika tanpa adanya
power supply. Antena hanya membantu mengkonsentrasikan dan memfokuskan sinyal.
Sebuah antena adalah bagian vital dari suatu pemancar atau penerima yang
berfungsi untuk menyalurkan sinyal radio ke udara. Panjang antena secara efektif
adalah panjang gelombang frekuensi radio yang dipancarkannya. Antena setengah
gelombang adalah sangat poluler karena mudah dibuat dan mampu
memancarkan gelombang radio secara efektif.
4.1.3 Pengukuran Kuat Sinyal (Berdasarkan Jarak Horizontal, Vertikal, dan Posisi Antena)
Selanjutnya dapat diteliti bagaimana pengaruh jarak dan posisi antena
terhadap kuat sinyal. Pada jarak 0-1 meter, sinyal dapat ditangkap dengan baik
olehreceiver.Akan tetapi pada saat tag dijauhkan dari receiver maka kuat sinyal akan melemah.
Keterangan: Tx: Pemancar Rx:Penerima
Gambar 15. Skema Pengukuran Sinyal Berdasarkan Jarak
Jika kita membandingkan kekuatan sinyal berdasarkan posisi antena yakni
pada posisi horizontal dan vertikal. Jarak antara Rx dan Tx usahakan sama, seperti
yang diilustrasikan pada Gambar 15
r2 r1
TX2 TX1
Gambar 16. Skema Pengukuran Sinyal Berdasarkan Posisi Antena
Jika antena Rx diposisikan horizontal, maka kuat sinyal akan berubah,
yakni mencapai maksimum saat Tx berada di sekitarnya, dan akan mencapai
minimum saat Tx menjauhinya.
Pada saat transmiter dinyalakan, alat ini akan mentransmisikan sinyal
dengan frekuensi yang telah di-settingdari pabriknya yaitu 915 MHz. Sinyal yang terdeteksi akan menghasilkan bunyi detak dengan waktu tunggu 100 ms. Lalu
pada radio, kita pantau sinyal yang diterima pada frekuensi 67, 88, 99, dan 101
MHz. Jika kita perhatikan, frekuensi dari sinyal yang transmisikan dan frekuensi
yang diterima radio memiliki nilai yang jauh berbeda.Bandwidthtransceivernya sendiri hanya bernilai 67 MHz.
Readermengirimkan sinyal dan menerima sinyal menuju dan dari Tx. Kemudian sebuah mikroprosesor memeriksa dan menyandikan data, serta
menyimpan data dalam memori.Readerdapat menjadi bagian dari pengendali dan sebagai alat pemrosesan data.Readermengemisi gelombang radio pada area
Posisi antenna horizontal Posisi antenna
vertikal
Rx
Tx
transmisi, yang tergantung pada frekuensi yang digunakan oleh sistem dan ukuran
antenna.
Transmittermemiliki antena kecil, yang rangkaian modulasinya terdiri dari chip IC untuk mengendalikan komunikasi kepada reader, dan memori non-volatileberisi data untuk ditransmisikan ke reader pada saat diaktivasi. Jumlah data dari yang disimpan pada tag berkisar dari 8 sampai 16 Kbit.
Untuk menguji fungsionalitas sistem diberikan sebuah indikator yang
disambungkan padareader. Padareadertersebutlah akan terjadi komunikasi dengan tag, kemudian indikator LED akan aktif.
Radio Data Transceiver yang digunakan memiliki frekuensi 915 MHz.
Kode-kode yang diprogram padahardwareakan memanfaatkan data serial dari PC dan mengkonversinya menjadi frekuensi radio. Setelah sinyal radio diterima
devais mengkonversi frekuensi radio kembali menuju serial.
Antena berkaitan dengan pola radiasi, pola arah pancaran dan polarisasi.
Karakter-karakter ini umumnya sama pada sebuah antena, baik ketika antena
tersebut menjadi pemancar atau menjadi penerima untuk suatu frekuensi,
untuk radio komunikasi jarak dekat dan beroperasi pada frekuensi 100-300 Mhz.
Gelombang radio yang dipancarkan membentuk garis lurus (horizontal).
Analisis data dibagi menjadi dua bagian, yaituforwarddanbackward.
Forwardmerupakan bagian depan yakni di lintang utara. Bagianforward
merupakan kondisi dimana Tx dan Rx saing berhadapan, sedangkanbackward
sebaliknya. Masing-masing bagian dibagi lagi berdasarkandirectivitymenjadi lima arah. Yaitu 0, 45, 90, 135, dan 180 untuk forward dan 0, 45, 90, 135, dan
-180 untuk backward.
Gambar 18. Acuan Arah Pancar Tx terhadap Rx
Gambar 19 merupakan tiga posisi pemancar terhadap penerima. Gambar
A, O, dan B dimana posisi pemancar dan penerima membentuk segitiga siku-siku.
Letak pemancar terhadap penerima pada masing-masing gambar adalah A,
pemancar berada di sebelah kanan penerima, B pemancar berada di sebelah kiri
penerima, dan O menjadi titik acuan dengan pemancar yang berada tegak lurus
terhadap penerima.
90
-90
-45 180
45 135
0 -180
-135
S N
Guna mengetahui perubahan arah pancar dengan bertambah jauhnya posisi
pemberi sinyal terhadap penerima sinyal, maka perlu dilakukan penentuan plot
terlebih dulu. Salah satu contoh sketsa posisi yang dapat dibuat seperti gambar 19.
Gambar 19. Sketsa Posisi Pemancar (Tx) dan Penerima (Rx)
Pada percobaan terdapat jarak antara Rx yang menjadi patokan (titik B) dan
Rx lainnya (titik A dan C). Dimana pada percobaan pertama, setiap penambahan
jarak TX maka tidak RxA dan RxB tetap pada posisi semula yaitu 1,5 m dan RxO.
O
A B
r = 3m
Rx Rx Rx
Tx
Tx
Tx
Penelitian ini dilakukan dengan mengumpulkan data nilai output sinyal
sebanyak 12 plot. Hubungan antara penambahan jarak dengan nilai output sinyal
seperti yang ditampilkan Gambar 20. Grafik menampilkan adanya perubahan
yang signifikan antara meter ke tiga dan meter ke enam. Penurunan nilai yang
cukup tajam jika dibandingkan dengan jarak lainnya. Dari pola grafik tersebut
menunjukkan bahwa setiap terjadi penambahan jarak. Perubahan nilai pada saat
transmisi akan ditampilkan secara linear.
Gambar 20. Hubungan Antara Jarak dan Nilai Rata-rata Power Received Gelombang Radio
Grafik hubungan jarak dan standar deviasi memiliki pola yang terbalik jika
dibandingkan dengan nilai rata-rata. Hal tersebut menjelaskan bahwa setiap
penambahan jarak, maka kesalahan yang terjadi pada saat transmisi bertambah
tinggi. Nilai yang menurun paling signifikan terjadi mulai meter ke tiga menuju
meter ke enam yang mengalami perubahan yang signifikan.
5.80E+07
Grafik Hubungan Antara Jarak dan Nilai Power Received
Gambar 21. Grafik Hubungan Antara Jarak dan Standar Deviasi
Jika kedua kurva pada Gambar 20 dan 21 diamati, maka terlihat polatrendline
yang saling berlawanan. Pada dasarnya nilai power received akan semakin
menurun setiap alat penerima dijauhkan dan semakin meningkat jika didekatkan.
Hal ini disebabkan pada saat gelombang radio merambat terjadi pelemahan di
udara akibat adanya parameter-parameter tertentu.
Dengan demikian meningkatnya kesalahan atau error pada pada saat transmisi
akan seiring pertambahan jarak disebabkan hal yang sama yaitu terjadinya
atenuasi pada saat perambatan di udara. Parameter lain dapat berupa absorbsi
karena adanya hambatan diudara seperti adanya molekul dan partikel, kelembaban
diudara, dan perbedaan suhu.
Hal ini selaras dengan pernyataan Kenward. Yakni gelombang radio memiliki
persamaan dengan gelombang cahaya. Hal yang mungkin terjadi pada dua jenis
gelombang ini adalah refeksi, refraksi, difraksi dan interferensi. Intensitas sinyal
0.00E+00 1.00E+07 2.00E+07 3.00E+07 4.00E+07 5.00E+07 6.00E+07 7.00E+07
0 5 10 15
Grafik Hubungan Antara Jarak dan Standar Deviasi
66.8
berkurang dengan pertambahan jarak daritransmitterberdasarkan hukum kebalikan kuadrat, dimana kekuatan sinyal akan melemah sampai 75% jika jarak
semakin jauh dari sumber suara.
4.2.1 Pola Radiasi dengan Diagram Radar
Diagram radar atau diagram polar merupakan sebuah metode grafis untuk
menampilkan data yang bersifat multivariasi. Data yang ditampilkan
merepresentasikan pada sumbu yang dimulai pada titik pusat yang sama. Nilai
power receiveddigunakan untuk membuat diagram radar. Oleh sebab itu, dengan adanya radar plot tersebut maka dapat diketahui arah pancaran maksimum di
setiap posisi pengambilan data. Penelitian ini mengambil dengan 12 posisi
berbeda. Adapun hasil plot dari masing-masing posisi dibuat dalam 12 diagram
radar pada Gambar 22.
3A 3O 3B
6O 6B
56.5
55.9 56.2 56.4
56.3
Gambar 22. Diagram Radar
Dari 12 hasil dapat diamati bahwa kuat pancar tertinggi secara langsung dapat
menggambarkan radius maksimum yang dapat dicapai gelombang radio saat
merambat di udara. Selain itu dapat dilihat pola radiasi gelombang radio yang
terbentuk tidak beraturan. Dengan kata lain radiasi gelombang radio merambat ke
segala arah namun tidak merata. Pola radiasi antara bagian depan dan belakang
pada umumnya seragam, namun dari hasil dapat dilihat terjadi perbedaan.
Hal ini disebabkan jarak yang ditempuh gelombang radio dari pesawat
pemancar menuju penerima terlalu dekat. Pada saat gelombang radio sampai,
gelombang radio yang diterima memiliki kapasitas yang overload.
medan listrik dan magnet tersebut berubah secara sinus dan mempunyai frekuensi
seperti frekuensi getaran listrik. Getaran-getaran dalam sebuah pesawat pemancar
yang dibangkitkan oleh rangkaian osilator (pembangkit getaran) diperkuat lalu
disalurkan ke antena untuk dipancarkan ke udara.
Akibat perambatan gelombang radio di udara, maka timbullah gejala-gejala
yang mencakup pemantulan, pembiasan, difraksi, polarisasi seperti halnya pada
cahaya. Seperti yang diungkapkan oleh Hukum Coulomb yaitu muatan listrik
menghasilkan medan listrik yang kuat. Hukum Bio-Savart berbunyi aliran muatan
(arus) listrik menghasilkan medan magnet di sekitarnya. Hukum Faraday
berbunyi perubahan medan magnet dapat menimbulkan medan listrik.
Gejala-gejala yang telah disebutkan sebelumnya memiliki pengaruh pada kualitas
propagasi. Parameter lain dapat mempengaruhi kualitas propagasi. Absorbsi atau
koefisien atenuasi akibat adanya molekul air, partikel, kelembaban diudara, dan
perbedaan suhu. Gejala-gejala tersebut merupakan beberapa hambatan dalam
propagasi gelombang radio yang telah terungkap. Dengan demikian perlu
dilakukan tindakan untuk mengantisipasi pengaruh tersebut dengan pengambilan
data saat kondisi cuaca cerah, sehingga gelombang radio yang diterima memiliki
kualitas yang baik
4.2.2 Pendugaan Jarak AntaraTransmitterdanReceiver
Selanjutnya adalah melakukan pendugaan jarak antaratransmitter dan
receiver. Rumus penentuan sudut dugaan dan penentuan jarak alat penanda pesawat pemancar terhadap penerima (∆y).Hasil perhitungan sudut-sudut dapat
= ∑ ( )
∑ ………...………….……(3)
Setelah melakukan pendugaan sudut yang memiliki nilai kuat pancar
tertinggi, maka dapat ditentukan beberapa posisi yang memungkinkan untuk
diprediksi. Penentuannya dengan melihat hasil sudut dugaan pada Tabel 2.
Tabel 4. Sudut Dugaan Pada Diagram Radar
Tabel 2 merupakan hasil hitung pendugaan sudut yang memiliki arah pancar
maksimum. Keterangan “ya” dan “tidak” berarti ada atau tidaknya kemungkinan
terbentuknya perpotongan garis yang terbentuk dari arah maksimum yang telah
diperoleh.
Untuk menduga jarak yang ditempuh sinyal daritransmittermenujureceiver
dengan menggunakan rumus:
ŷ1=∆ŷ2………(4)
tanα*∆x1=tan β*(∆x1+∆x2)………...……(5)
Depan Belakang
3A 3O 3B 3A 3O 3B
89.66 90.32 90.23 -90.57 -90.43 -90.31
tidak ya ya tidak tidak tidak
6A 6O 6B 6A 6O 6B
90.14 90.15 90.28 -90.34 -88.70 -90.17
tidak ya ya tidak ya ya
9A 9O 9B 9A 9O 9B
89.97 90.26 90.17 -90.31 -90.18 -90.28
tidak tidak tidak tidak ya ya
12A 12O 12B 12A 12O 12B
90.17 90.28 90.12 -90.25 -90.22 -90.12
Dengan menggunakan rumus-rumus tersebut, maka jarak antara pemancar
dan penerima dapat ditentukan. Hasilnya seperti yang ditunjukkan Tabel 3.
Tabel 5. Jarak Pancar Dugaan
Hasil yang diperoleh memiliki perbedaan yang sangat signifikan dengan jarak
aktual. Kesalahan ini disebabkan jarak aktual antara pesawat pemancar dan
penerima terlalu dekat. Adanya medan magnet disekitar yang timbul di sekitar
pesawat pengirim dan penerima saling mempengaruhi.
Intensitas gelombang tersebut merupakan fungsi jarakrdari sumber suara. Nilaipower receivedsuatu sumber gelombang bunyi bergantung pada jenis atau tipe sumber tersebut. Gelombang akan merambat lurus dari transmiter menuju
receiver. Pada saat terdapat halangan dan dapat menyebabkan interferensi destruktif oleh obyek halangan yang diterimareceiver.
Selain itu, garis lurus yang terbentuk antara antenna pemancar dan penerima
atau RF Line Of Sight (RF LoS) akan membentuk zona Fresnel. Pada zona
Fresnel, zona gasal memiliki interferensi konstruktif dan zona genap memiliki
interferensi destruktif. Hal ini terjadi karena halangan pada zona Fresnel pertama
akan menghasilkan sinyal dengan fasa 0-90 derajat, pada zona kedua berkisar
antara 90-270 derajat, zona ketiga berkisar antara 270-450 derajat dan seterusnya.
Forward Backward
3O 3B 6O 6B
954.9075 m 439.4503 m
9O 9B 9O 9B
954.916 m 859.4226 m
12A 12B
-5.1 Kesimpulan
Prototipe transmiter yang menggunakan frekuensi 915 MHz dapat
mentransmisikan sinyal secara horizontal. Pulsa yang ditransmisikan dapat
diketahui dengan adanya bunyi detak pada receiver/radio siaran. Radio yang dapat
menangkap sinyal ini dapat detuning pada frekuensi 66,7, 99,8 dan 104 FM.
Pola radiasi dan pendugaan jarak, terdapat perbedaan berdasar 3 posisi
yang telah ditentukan. Nilai power received akan menurun seiring dengan
pertambahan jarak. Hal sebaliknya terjadi pada standar deviasi yang akan
meningkat dengan adanya pertambahan jarak. Dari pengamatan dapat diketahui
bahwa pada saat transmisi gelombang radio merambat ke segala arah. Namun
terdapat arah tertentu yang memiliki daya pancar paling dominan. Jarak yang
dihitung berdasarkan kuat pancar yang diterima receiver memiliki nilai yang
tinggi dan berbeda jauh dari jarak sebenarnya.
5.2 Saran
Setelah mengetahui sistem bekerjanya radio komunikasi, maka prototipe
hasil penelitian sebaiknya ditingkatkan lagi dalam hal penguatan daya transmisi
sinyal sehingga dapat memperluas jarak jangkauan sinyal. Selain itu perlu
menggunakan komponen yang berukuran lebih kecil sehingga struktur lebih
Untuk penelitian kedua sebaiknya ditambahkan lagi skenario berupa jarak,
posisi, frekuensi terutama kisaran sudut. Supaya penajaman hasil dan tampilannya
Atmel. 2006.8-bit Microcontroller with 8K Bytes In-System Programmable Flash
http://www.atmel.com/dyn/resources/prod_documents/doc2502.pdf [03 April 2009]
Basalamah. A. dan O. W. Purbo. 1994.Sepintas Wireless Spread Spectrum Radio Untuk Internet Berkecepatan Tinggi. Computer Network Research Group (CNRG) ITB.
http://www.scribd.com/doc/47298026/sepintas-wireless-spread-spectrum radio-untuk-internet-berkec [13 Desember 2010]
Caldwell. D. K. 1980.Some Aspects of Nesting Behavior of Atlantic loggerhead sea turtle based primarily on tagging returns. Jurnal Integrative and
Comparative Biology, vol 20 (3): 507-523
Carr. A. P. Ross. and S. Carr. 1974.Internesting behavior of the Green Turtle. Chelonia midas at a Mid-ocean Island Breeding Ground. Copeia, vol 1974 (3) : 703-706.
Cresswell, B. 2009.Practical Radio Tracking. Biotrack Ltd. Dorset. Danielson, G.L. dan R.S. Walker. 1982.Radio System for Technician (3).
Butterworths. Cincinnati.
Douglas, M.E. 1998.Miniature radio frequency transponder technology suitability as threatened species tags. Department of Conservation, Otago. Glidden, R., C. Bockorick, S.Cooper., C. Diorio, D. Dressler, V. Gutnik, C.
Hagen, D. Hara, T. Hass, T. Humes, J. Hyde, R. Oliver, O. Onen, A.
Pesavento, K. Sundstrom, dan M. Thomas. 2004.Design of Ultra-Low-Cost UHF RFID Tags for Supply Chain Applications. IEEE Communications Magazine, vol 42 (8): 140–151.
Henlia, 2006.Mengenal RFID.
http://www.lib.itb.ac.id/~mahmudin/makalah/ict/ref/RFID.pdf
Hope RF Electronic.Antenna Applications for RF module.
http://www.hoperf.com/upload/rf/RFM12B.pdf [03 April 2009]
Macdonald, W. 1977.Radio-tracking : some application and limitations,In: Stonehouse, B.Animal Marking. The Macmillan Press Ltd. H. 193-204 Mufti, N. A. 2001.Modul Sistem Antena, edisi revisi. Mobile Communication
Laboratory, Jakarta.
Nuryanto, 2008.Siklus Matahari.
http://dimensi5.wordpress.com/2008/11/28/179/ [24 April 2011]
Nostrand.V. 1968.Encyclopedia of Flight
www.scribd.com/doc/37758995/Encyclopedia-of-Flight
Rao K. V. S., Nikitin P. V. and Lam S. 2005Antenna Design for UHF RFID Tags: a Review and a Practical Application. IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 53(12): 3870-3876.
Rehm., G. 2007.How To Build A Tin Can Waveguide WiFi Antena.
http://www.turnpoint.net/wireless/cantennahowto.html [20 Januari 2011]
Silver, H. W.Two-Way Radios and Scanners for Dummies. Wiley Publishing, Hoboken.
http://books.google.com/books
Sklar B., 1988.Digital Communications Fundamentals and Applications, edisi kedua. Prentice Hall. New Jersey
Steinberg. 2006.Wavelab Audio and Mastering Suite
http://www.steinberg/product/wavelab.html [25 Desember 2010]
Stephen. 2009.Wire antenna lengths
http://talk.jeelabs.net/topic/12 [2 April 2010]
Sundaresan K., P. E. Allen, and F. Ayazi, 2006.Process and temperature
compensation in a 7-MHz CMOS clock oscillator. IEEE Journal of Solid-state Circuits, vol 41(2): 433-442.
Lampiran 1. Perhitungan Jarak AntaraTransmiterdanReceiver
Rumus pendugaan arah pancar maksimum:
= ∑ ( )
∑
x= x*tanβ/(tanα-tanβ)
*Untuk 6O dan 6B
y1=x*tan α dan y2=x*β
y= tanβ/(1,5+ x)
Forward Backward
89,68o 89,77o
89,74o 89,83o 88,7o 89,83o 89,83o 89,88o 89,82o 89,72o
x 1,5+ x x 1.5+ x
3,8332 5,3332
2,8333 4,3333 * *
3,5999 5,0999 2,6999 4,1999
6O (β) 6B(α)
1.3 0.17 88.7 89.83
y y
954,9075
Lampiran 2. Tutorial Analisis Sektrum
Sebelum melakukan proses perekaman sebaiknya lakukan tahap-tahap
1. Analisis spektrum diawali dengan perekaman gelombang suara. Pertama buka
Wavelab, klik tombol record pada toolbar maka akan tampil record
windows. Untuk meredam noise pada saat perekaman, aktifkan tombol
monitor audio input
Rekam suara pada saat Tx terkoneksi dengan Rx. Setelah suara direkam
simpan file dalam ekstensi wav.
2. Buka kembali file wav yang telah disimpan lalu klik tombol “Spectrum
Analyser” pada toolbar maka akan tampil window FFT meter. Lalu
kursor pada file wav, lalu amati fluktuasi gelombang, terutama pergeseran
amplitudonya.
3. Pada saat amplitudo berada pada puncak maksimum, tekan “Option” pada
window FFT meter lalu klik “Export FFT as Data ASCII”. Lalu simpan
dalam ekstensi txt. Perhatikan pergeserannya lalu ambil sebanyak 10 data
4. Buka file txt pada MS.Excel. Data yang diolah berupa frekuensi dan
intensitas. Hapus data yang lebih kecil dari 100 Hz dan data-data pada kolom
A dan D. Setelah itu urutkan nilai intensitas dari yang terbesar hingga
terkecil. Maka akan diperoleh nilai maksimum.
5. Masing-masing terdapat 10 nilai maksimum yang telah diperoleh dari 8 sudut
Lampiran 3. Tutorial Pola Radiasi
1. Pada MS. Axcel susun rata-rata kuat pancar berdasarkan arahnya.
2. Padacommand buttoninsert pilih salah satu tools untuk menentukan chart.
3. Pilih radar chart.
4. Sorot data yang ingin dibuat pola radr chartnya dengan cara klik kanan dan pilih“select data”. Lalu edit dta seriesnya dan tambahkan label.
Lampiran 4. Pemrograman Radio-Tag (Transmiter)
'************************ tx.bas *********************** '
'Test program for using the RFM12 or RFM12B '915 MHz Radio Data Transceivers.
'This code + hardware takes serial data from a PC and converts 'it to RF. A second indentical device receives the RF signal and 'converts it back to serial.
'
'This code is not ment to be a complete RF serial link. It is
'for testing and evaluating the RFM12 modules only. However with 'the addition of error detection and correction, I believe a
'reliable RF link could be relized.
'By: David Carr 'modified by: nazla
$regfile = "m8535.dat"
$hwstack = 32 ' default use 32 for the hardware stack $swstack = 10 'default use 10 for the SW stack $framesize = 40 'default use 40 for the frame space
$crystal = 4000000 ' used crystal frequency $baud = 19200 'baud rate
Const File = "tx.bas"
Const Description = "RFM12 monitor program"
Print 'new line
Print Description Print File
Print Version()
Rfm12_rst Alias Porta.5 Config Rfm12_rst = Input
Config Portb = &B1011_1110
Rfm12_cs Alias Portb.4 Set Rfm12_cs
Rfm12_sdo Alias Pinb.6 Set Portb.6
Rfm12_sck Alias Portb.7
Rx_led Alias Portb.1 Config Pinb.1 = Output
Tx_led Alias Portb.2 Config Pinb.2 = Output
Error_led Alias Portb.3 Config Pinb.3 = Output
Test_pin Alias Portd.2 Config Pind.2 = Output
Config Spi = Hard , Interrupt = Off , Data Order = Msb , Master = Yes , _ Polarity = Low , Phase = 0 , Clockrate = 4 , Noss = 1
Spiinit
Declare Sub Rfm12_spi_wrt
Declare Sub Rfm12_tx(txarray As Byte) Declare Sub Rfm12_rx(rxarray As Byte) Declare Sub Rfm12_tx_ready
Declare Sub Rfm12_rx_wait Declare Sub Rfm12_get_status_bit Declare Sub Saveflags
Declare Sub Rfm12_clear_fifo Declare Sub Rfm12_rx_on Declare Sub Rfm12_init Declare Sub Printflags
'From: RF12 Programing Guide 'Min Freq 900.72
'Max Freq 929.27 'in 2.5KHz steps '
'That makes 3800 possible frequencies 'to choose from.
'Fc = the center Freq. in MHz 'Fr = the Freq. register value. 'Fc = 900 + Fr * 0.0075 (MHz) 'Fr = (Fc - 900) * 134
Const Fr =(fc - 900) * 134 Const Fcmnd = &HA000 + Fr
'Payload can be up to 254 bytes. 'I have tested up to 128 bytes only. 'const Payload_Size = 128
Const Payload_size = 32 'const Payload_Size = 16
Const Pls_plus1 = Payload_size + 1
'make the test beacon length Payload_Size - 2
Const Beacon = "123456789012345678901234567890"
Dim Tempbit As Bit Dim Temp As Byte Dim Tempw As Word
Dim Spi_tx_wrd As Word
Dim Spi_tx_l As Byte At Spi_tx_wrd Overlay Dim Spi_tx_h As Byte At Spi_tx_wrd + 1 Overlay Dim Spi_rx_wrd As Word
Dim Spi_rx_l As Byte At Spi_rx_wrd Overlay Dim Spi_rx_h As Byte At Spi_rx_wrd + 1 Overlay
Dim Rx_status_bit As Bit
Dim Rxbuffer(pls_plus1) As Byte
Dim Rxstring As String * Payload_size At Rxbuffer(1) Overlay Rxbuffer(pls_plus1) = 0
Dim Txindex As Byte
Dim Txbuffer(pls_plus1) As Byte
Dim Txstring As String * Payload_size At Txbuffer(1) Overlay Txbuffer(pls_plus1) = 0
Dim Timeout As Word Dim Cmnd As String * 4 Dim Flags As Byte
Echoflag Alias Flags.0 Beaconflag Alias Flags.1 Sermsgflag Alias Flags.2 Rxonflag Alias Flags.3 Txonflag Alias Flags.4
'I have read somewhere that eram address 0 has a bug 'so I don't use it.
'ProgCntr is incramented by the bootloader 'each time the chip is flashed.
Dim Progcntr As Eram Word At 2 Dim Savedflags As Eram Byte
Tempw = Progcntr
Print "uC flashed " ; Tempw ; " times." Print
'kill some time here while 'rfm12 does a power on reset. Reset Rx_led
Flags = Savedflags Print "Echo = " ; Echoflag Print "Beacon = " ; Beaconflag Cmnd = ""
Do
If Beaconflag = 1 Then
'Tx a test beacon about once a second. Txstring = Beacon
Print "Tx: " ; Txstring Rfm12_tx Txbuffer(1)
'now loop waiting for a reply msg. For Temp = 1 To 255
'poll RFM12 for Rx data. Rfm12_get_status_bit If Rx_status_bit = 1 Then
'Rx RxBuffer
Rfm12_rx Rxbuffer(1) Print "Rx: " ; Rxstring If Rxstring <> Txstring Then
Reset Error_led Print "<>" End If
End If
If Temp = 255 Then Reset Error_led Print "no echo" End If
'this delay gives the other module time to echo 'back the beacon.
'waitus 50 'at 38.3kbps, 32 byte payload 'waitus 350 'at 19.2kbps, 128 bytes
Waitus 150 'at 19.2kbps, 32 bytes Set Error_led
Next Temp Else
'poll RFM12 for Rx data. Rfm12_get_status_bit If Rx_status_bit = 1 Then
'reset RX_LED 'Rx RxBuffer
Rfm12_rx Rxbuffer(1) Print "Rx: " ; Rxstring If Echoflag = 1 Then
Print "Ec: " ; Rxstring 'Tx RxBuffer.
Temp = Inkey() If Temp <> 0 Then
If Temp = 27 Then
'press "esc" to get a command prompt. Spi_tx_wrd = 0
Rfm12_spi_wrt
Tempw = Progcntr
Print "uC flashed " ; Tempw ; " times." 'print
'print "Status word = " ; bin(SPI_Rx_H) ; "_" ; bin(SPI_Rx_L) Printflags
Rfm12_rx_on Elseif Temp = 13 Then
Print "Tx: " ; Txstring 'Tx TxBuffer.
Rfm12_tx Txbuffer(1) Txstring = ""
Txindex = 0 Else
'fill the TxBuffer until <cr> or full. If Txindex < Payload_size Then
Print Chr(temp); Incr Txindex
Txbuffer(txindex) = Temp Temp = Txindex + 1 Txbuffer(temp) = 0 End If
End If End If
If Cmnd <> "" Then Select Case Cmnd
Case "u"
'To start the bootloader without using the reset button. 'Press "u <CR>"
'then within 2+3=5 seconds press F4 to start the programer. Print
Print "Press F4 to start upload." Waitms 3000
'address of boot loader. 'for mega168
'goto &H1C00
'for mega8535 Goto &HC00
Case "c"
'Input a hex command word value to send to RFM12. 'For example enter: c0e0 <enter> will set the
'ouput CLK to 10MHZ.
'see the RFM12 Programing guide for commands. Print
Input "Enter a Command Word in HEX >" , Cmnd Spi_tx_wrd = Hexval(cmnd)
Rfm12_spi_wrt
Case "b"
Toggle Beaconflag
If Beaconflag = 1 Then Echoflag = 0 Saveflags
Printflags
Case "e"
Toggle Echoflag
If Echoflag = 1 Then Beaconflag = 0 Saveflags
Printflags
Case Else
Print "Unknown Command"
End Select
If Beaconflag = 1 Then Print "Beacon ON" Else
Print "Beacon OFF" End If
If Echoflag = 1 Then Print "Echo ON" Else
Print "Echo OFF" End If
End Sub
Sub Saveflags 'save to eram Flags = Flags And 3 Savedflags = Flags End Sub
Sub Rfm12_init Local I As Byte Print "Init values:" 'Initialize RFM12 Restore Init_data For I = 1 To 14
Print Hex(spi_tx_wrd) 'send init data to RFM12. Rfm12_spi_wrt
'The following data lines are RFM12 commands used to initialize the device. 'read the RFM12 progamming guide and data sheets for a complete
'description of these commands. '
'Configuration settings: '
'&h80D8 = Configure module for 433Mhz band. '
'RF center Freq. setting
'select freq with const "Fc" above.
'Fcmnd is a constant that holds the Freq command. 'see the "const" statments at the top of this code. 'example: &hA000 + Fr = &hA7D0 for 435MHz '
'To change the data rate the following values will need to be adjusted. '
'bit rate
'&hC611 = 19.2kbps works well at 8MHz '&hC608 = 38.3kbps works at 8MHz '
'Rx band width
'&h94A0 = Rx BW = 134KHz works at 8MHz '&h9480 = 200kHz works at 8MHz
'
'Tx deviation
'&h9850 = 90kHz works at 8MHz '&h9870 = 120kHz works at 8MHz
Init_data:
Data &H80D8% , &H8298% , Fcmnd% , &HC611% , &H94A0% , &HC2AC% , &HCA81%
Data &HCED4% , &HC483% , &H9850% , &HCC17% , &HE000% , &HC800% , &HC040%
'***************************************************************** ********
Spi_tx_wrd = &HCA81 Rfm12_spi_wrt
Spi_tx_wrd = &HCA83 Rfm12_spi_wrt
End Sub
Sub Rfm12_tx(txarray As Byte) Local I As Byte
Reset Tx_led 'turn on Tx
Spi_tx_wrd = &H8239 Rfm12_spi_wrt Txonflag = 1 Waitus 150
If Timeout = 0 Then Exit For Rfm12_spi_wrt
Next I
'Send payload.
For I = 1 To Payload_size Rfm12_tx_ready
If Timeout = 0 Then Exit For Spi_tx_wrd = &HB800 + Txarray(i) Rfm12_spi_wrt
Data &HB8AA% , &HB8AA% , &HB8AA% , &HB82D% , &HB8D4%
Sub Rfm12_tx_ready Reset Rfm12_cs Timeout = 65500 While Rfm12_sdo = 0
Decr Timeout Waitus 6
If Timeout = 0 Then Print "Tx Timeout" Exit While
End Sub
Sub Rfm12_rx_on 'Start Rx
Spi_tx_wrd = &H8299 Rfm12_spi_wrt Rfm12_clear_fifo Rxonflag = 1 Waitus 80 End Sub
Sub Rfm12_rx(rxarray As Byte) Local I As Byte
Timeout = 1 Reset Rx_led
Spi_tx_wrd = &HB000 For I = 1 To Payload_size
Rfm12_rx_wait Rxarray(i) = Spi_rx_l Next I
Rxarray(i) = 0 Rfm12_clear_fifo Set Rx_led End Sub
Sub Rfm12_rx_wait Timeout = 35500 Do
Rfm12_get_status_bit 'timeout if nothing happens. Decr Timeout
If Timeout = 0 Then Reset Error_led Print "Rx Timeout" Exit Do
End If
Loop Until Rx_status_bit = 1 End Sub
Set Rfm12_sck
Rx_status_bit = Rfm12_sdo Reset Rfm12_sck
Set Rfm12_cs End Sub
Sub Rfm12_spi_wrt
'Send word (SPI_Tx_wrd) to RFM12. 'Also receive word (SPI_Rx_wrd). 'RFM12 Chip select
Reset Rfm12_cs 'send hi byte.
Spi_rx_h = Spimove(spi_tx_h) 'send lo byte.
Spi_rx_l = Spimove(spi_tx_l) 'deselect chip.
