BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Perkembangan telekomunikasi saat ini meningkat pesat dari tahun ke tahun, perkembangan tersebut tidak lepas dari penemuan peralatan digital yang baru. Berkembangnya peralatan digital mempengaruhi perkembangan teknik modulasi digital sebagai teknik pengolahan data dari input menjadi output. Semakin berkembangnya teknik modulasi digital mendorong perkembangan media transmisi dalam dunia pertelekomunikasian. Media transmisi yang biasa digunakan dalam telekomunikasi adalah kabel tembaga, tetapi untuk saat ini telah ditemukan media tansmisi yang baru yaitu udara (wireless). Media ini dapat menjangkau daerah yang luas dan memungkinkan pengirim dan penerima dapat berkomunikasi. Selain itu, tidak perlu dilakukan pemasangan kabel yang begitu banyak (seperti media kabel tembaga) untuk hubungan antara pengirim dan penerima.
Sinyal informasi yang dikirimkan dari kamera berupa format digital, agar proses pengiriman informasi yang berasal dari kamera ke komputer dapat berhasil maka dibutuhkan suatu device yang mampu memproses sinyal digital. Modulator dan demodulator 8 PSK merupakan suatu deviceyang dapat memproses sinyal informasi yang berupa format digital. Faktor inilah yang menjadi acuan digunakannya modulator dan demodulator 8 PSK dalam pengiriman informasi dari kamera ke komputer.
Metode pengiriman data digital secara umum dibagi menjadi dua cara, yaitu pengiriman data secara paralel dan pengiriman data secara serial. Pada pengiriman data secara serial data dikirim satu persatu. Sedangkan pada pengiriman data secara pararel data dikirimkan secara bersama-sama. Proses pengiriman data secara serial mempunyai keunggulan dibandingkan dengan pengiriman data secara paralel karena lebih menghemat jalur data. Pengiriman data secara serial membutuhkan satu jalur data sedangkan pengiriman data secara paralel membutuhkan lebih dari satu jalur data. Jalur data yang digunakan dapat menggunakan berbagai macam media, misalnya media udara.
menggunakan alat khusus yang dinamakan antena pemancar. Sedangkan untuk mendapatkan sinyal yang merambat di udara menggunakan antena penerima.
1.2 Tujuan
Berdasarkan latar belakang diatas, tujuan penelitian tugas akhir ini sebagai berikut.
1. Memahami modulator dan demodulator 8 Phase Shift Keying(PSK).
2. Merancang sistem monitoring ruangan berbasis wireless menggunakan modulator dan demodulator 8 PSK.
1.3 Rumusan Masalah
Permasalahan yang paling utama dari tugas akhir ini adalah pembuatan modulator dan demodulator 8 PSK yang kemudian diaplikasikan ke dalam sistem monitoring ruangan dengan media transmisi berupa wireless. Gambar yang dikirimkan dari kamera dapat ditampilkan di komputer menggunakan sebuah software kemudian gambar tersebut dapat disimpan di dalam komputer. Secara teori bahwa pengiriman data secara wirelessbanyak mengalami gangguan (noise).
1.4 Batasan Masalah
Dalam penelitian tugas akhir ini terdapat batasan masalah, diantaranya.
1. Modulator dan demodulator yang dirancang adalah 8 PSK.
3. Data yang dikirimkan dari kamera berupa gambar.
4. Gambar yang ditampilkan di komputer menggunakan software.
5. Software yang digunakan tidak dirancang melainkan menggunakan software yang sudah jadi.
6. Format gambar yang disimpan di komputer berupa foto dan video.
7. Sistem diuji dengan jarak yang tetap atau tidak dirubah-ubah.
8. Radio Frequency tidak dirancang sendiri tetapi menggunakan yang sudah ada dipasaran.
1.5 Metoda Penelitian
Untuk mempermudah pembacaan dari hasil laporan tugas akhir ini, penulis menyertakan gambar-gambar, tabel serta lampiran yang berkaitan dengan bahan penulisan laporan.
Tahapan-tahapan penelitian yang akan ditempuh dalam menyelesaikan tugas akhir ini diantaranya adalah.
a. Tinjauan pustaka
b. Perancangan sistem
Pada tahap ini akan dilakukan perancangan sistem dan ditampilkan dalam bentuk blok diagram.
c. Pembuatan sistem
Pada tahap ini akan dilakukan pembuatan sistem sesuai dengan model yang telah dirancang dalam blok diagram.
d. Pengujian sistem
Pengujian sistem dilakukan dengan cara mengukur keluaran sinyal dari
setiap blok rangkaian menggunakan osiloskop.
Mencoba sistem monitoring ruangan dengan cara menampilkan
hasilnya di komputer e. Analisa
Sistem yang sudah dibangun kemudian diuji, sesudah proses pengujian berlangsung maka dilakukan analisa.
1.6 Sistematika Pembahasan
Untuk memudahkan dalam pembahasan tugas akhir ini, maka penyusun membuat sistematika penulisan yang meliputi lima bab pembahasan, yaitu:
BAB I : PENDAHULUAN
BAB II : TINJAUAN PUSTAKA
Bab ini membahas teori dasar sistem monitoring ruangan, modulasi digital, perkembangan wireless, Radio Frequency FM dan komunikasi serial.
BABIII : PERANCANGAN SISTEM
Berisi tentang perancangan dan pembuatan dari seluruh elemen dari sistem monitoring ruangan berbasis wireless yang berupa blok diagram perangkat keras (hadware) dan tampilan perangkat lunak (software).
BAB IV : PENGUJIAN dan ANALISA SISTEM
Berisi tentang hasil pengujian dan analisa dari sistem yang sudah dirancang.
BAB V : PENUTUP
BAB II
DASAR TEORI
Dasar teori yang mendukung untuk tugas akhir ini adalah teori tentang device atau komponen yang digunakan, antara lain teori tentang:
1. Sistem Monitoring Ruangan
Teknologi kamera yang banyak digunakan untuk implementasi sistem monitoring ruangan adalah kamera Closed Circuit Television (CCTV). Kamera tersebut dapat memantau berbagai sisi atau sudut ruangan yang diinginkan. Pergerakan kamera tersebut dikontrol oleh sebuah pengontrol yang dihubungkan ke kamera, secara otomatis kamera tersebut akan bergerak sesuai pengaturan dipengontrol.
Bayangan cahaya suatu gambar dapat diubah menjadi sinyal video dengan menggunakan tabung kamera. Tabung kamera ini merupakan tabung sinar katoda (CRT) yang berisi sensor photo-elektrik dan penembak elektron. Kamera akan menghasilkan sinyal video yang berupa sinyal listrik yang berisi informasi gambar sesuai dengan intensitas cahaya yang diterima dari obyek.
Secara prinsip pemancar televisi sama seperti pemancar radio, pada pemancar televisi sinyal informasi yang dipancarkan berupa sinyal gambar (video) dan suara (audio) mengunakan antena. Sedangkan pada pemancar radio sinyal informasi yang dipancarkan berupa sinyal suara (audio).
Bagian antena pada penerima menangkap sinyal yang dikirim pemancar dalam bentuk sinyal Radio Frequency(RF) yang sudah dimodulasi dengan sinyal video dan audio. Sinyal dikuatkan dan kemudian dideteksi untuk mendapatkan kembali sinyal video dan audio. Sinyal video diumpankan ke tabung gambar untuk membentuk gambar dan sinyal audio diumpankan ke penyaring suara (loud-speaker).
Pada sistem CCTV, sinyal video yang berasal dari tabung kamera langsung dihubungkan ke berbagai monitor penerima dengan menggunakan kabel. Pemancar dalam CCTV bisa berupa kamera atau Video Tape Recorder(VTR). Jadi sinyal yang ditransmisikan ke penerima adalah sinyal video dan audio. Dalam hal ini tidak ada sinyal RF sebagai gelombang pembawa seperti halnya dalam broadcasting.
masing-masing monitor dihubungkan secara paralel ke pemancar (kamera). Karena sinyal video ditransmisikan melalui kabel, maka kerugian daya saluran transmisi akan cukup berarti apabila kabel yang digunakan makin panjang atau jumlah monitor makin banyak.
Perbedaan CCTV dengan Cable Television (CATV) yaitu dalam bentuk pengiriman sinyal yang dikirimkan. Pada sistem CATV pengirimannya berupa sinyal RF termodulasi sedangkan pada CCTV menggunakan kabel. Pada umumnya sistem penyiaran menggunakan kabel dihubungkan langsung dari kamera di tempat suatu kegiatan ke pesawat penerima TV di tempat lain sehingga sistem ini disebut dengan CCTV. Apabila monitor yang digunakan sebagai penerima jumlahnya banyak dan jarak antara penerima dengan sumber gambar cukup jauh, maka biaya yang dikeluarkan untuk pengadaan kabel sangat besar. Sehingga penggunaan sistem CCTV ini lebih efektif apabila digunakan dalam satu gedung yang terdiri atas beberapa ruangan. Sedangkan untuk suatu lingkungan kampus yang terdiri atas beberapa gedung yang terpisah hal ini kurang efektif.
2.2 Modulasi Digital
Dalam memenuhi kebutuhan transmisi sinyal, maka dibutuhkan suatu proses modulasi atau penumpangan sinyal data yang berbentuk biner pada suatu gelombang pembawa (carrier). Pemilihan jenis modulasi yang digunakan ditentukan oleh penerapan yang diinginkan, termasuk juga karakteristik kanal yang digunakan seperti bandwidth yang tersedia dan kerentanan (susceptibility) kanal terhadap perubahan (fading).
Teknik modulasi yang digunakan dapat menggunakan teknik modulasi digital diantaranya, teknik modulasiAmplitude Shift Keying (ASK), Frequency Shift keying (FSK), Phase Shift Keying(PSK) dan lain sebagainya.
2.2.1 Amplitude Shift Keying (ASK)
Pada teknik modulasi ASK data digital yang ditumpangkan direpresentasikan dengan cara mengubah-ubah amplitudo gelombang pembawa. Secara matematis sinyal termodulasi ASK dapat dinyatakan dalam persamaan sebagai berikut:
( ) = cos ( + ∅ ) 0 ≤ ≤ = 1,2, … , , (2.1)
( ) = cos 2
Gambar 2.1Blok Diagram Modulator ASK
Dalam modulasi ASK, amplitudo carrier tersaklar ON dan OFF sesuai dengan kecepatan sinyal pemodulasi. Sinyal direpresentasikan dalam dua kondisi perubahan amplitudo gelombang pembawa, yaitu logika “1” dan “0”. Logika “1” direpresentasikan dengan status “ON” (ada gelombang pembawa) sedangkan logika “0” direpresentasikan dengan status “OFF” (tidak ada gelombang pembawa).
Dari dua kondisi tersebut, maka didapatkan sebuah sinyal yang termodulasi ASK. Berikut adalah gambar hubungan sinyal digital dengan sinyal termodulasi ASK.
Gambar 2.2Hubungan Sinyal Digital dan Sinyal Modulasi ASK
2.2.2 Frequency Shift Keying(FSK)
cos 2
berbeda yang berasal dari frekuensi carrier dan data, secara matematis hal tersebut dapat ditunjukkan pada persamaan berikut:
( ) = cos[2 + 2 ∫ ( ) ] (2.2)
Dari persamaan 2.2 maka modulator FSK dapat direalisasikan ke dalam blok diagram sebagai sebagai berikut.
Gambar 2.3Blok Diagram Modulator FSK
Gambar 2.3di atas menunjukan blok diagram modulator FSK. Pada modulasi FSK frekuensi carrierdigeser oleh input data yang berupa data biner. Ketika sinyal input biner berubah dari logika 0 ke 1 atau sebaliknya, maka output FSK bergeser antara dua frekuensi (frekuensi mark dan space). Output modulasi FSK akan mengalami perubahan frekuensi untuk setiap terjadinya perubahan kondisi logika dari sinyal input data. Sehingga kecepatan perubahan output modulasi FSK akan sama dengan kecepatan perubahan data pada input. Berikut adalah gambar hubungan sinyal digital dengan sinyal termodulasi FSK.
Gambar 2.4Hubungan Sinyal Digital dan Sinyal Modulasi FSK
2.2.3 Phase Shift Keying (PSK)
Secara matematis sinyal PSK dapat dinyatakan pada persamaan sebagai berikut:
( ) = cos 2 + ( ) (2.3)
Pada sistem modulasi PSK, fasa gelombang pembawa berubah-ubah sesuai dengan sinyal data pemodulasinya. Dengan demikian pada teknik modulasi PSK data yang dibawa direpresentasikan dengan perubahan fasa gelombang pembawa sehingga frekuensi gelombang pembawa akan konstan tetapi fasanya akan sebanding dengan sinyal pemodulasinya. Gambar berikut adalah sinyal termodulasi PSK.
Gambar 2.5Sinyal Modulasi PSK
2.2.3.1 Binary Phase Shift Keying (BPSK)
( ) = cos [2 + ∆ ( )] (2.4)
Dalam modulasi BPSK, mempunyai dua outputfasa yang berbeda. Satu fasa output (00 misalnya) mewakili suatu logika 1 dan yang lainnya (misalnya 1800) logika 0. Sesuai dengan perubahan keadaan sinyal input digital, fasa pada output gelombang pembawa bergeser diantara dua sudut yang keduanya terpisah 1800.
Balance
Gambar 2.6Blok Diagram Modulator BPSK
PadaGambar 2.6 di atas Balanced modulator bekerja seperti switch pembalik fasa dan output dari modulator PSK tergantung dari kondisi logika pada input data sedangkan gelombang pembawa yang dikirim ke output pada kondisi fasa 00 atau bergeser 1800dengan gelombang pembawa sebagai referensi. Outputdari modulator BPSK menghasilkan sinyal yang termodulasi. Berikut adalah gambar hubungan sinyal digital dengan sinyal termodulasi BPSK.
+
Modulasi BPSK memiliki dua posisi beda fasa yang masing-masing sebesar 1800 dengan 1 bit setiap simbol, diantaranya 0 dan 1. Berikut adalah tabel kebenaran modulasi BPSK.
Tabel 2.1Tabel Kebenaran Modulasi BPSK Input biner Output fasa
logika 0 1800
logika 1 00
Berdasarkan tabel kebenaran BPSK, modulasi BPSK mempunyai dua masukan data biner, yaitu logika ‘1’ dan ‘0’. Sehingga keluaran dari modulasi BPSK itu sendiri menghasilkan dua fasa yang berbeda, yaitu 1800dan 00. Apabila keluaran dari BPSK digambarkan dalam diagram konstelasi, maka terlihat seperti pada gambar sebagai berikut.
sin 2.2.3.2 Quadrature Phase Shift Keying (QPSK)
Sesuai dengan M-ary codinguntuk modulasi QPSK jumlah n yang digunakan adalah n=2 sehingga menghasilkan beda fasa sebanyak empat atau M=4.
Persamaan yang digunakan dalam modulasi QPSK adalah sebagai berikut:
= ( ) − ( ) (2.5)
dimana, ( ) = ( ) dan ( ) = ( )(− )
Dari persamaan di atas bahwa sinyal QPSK diperoleh dengan menjumlahkan dua buah sinyal bermodulasi double side band suppressed carrier, yaitu dan ( )dan ( ), dengan gelombang pembawa yang berbeda fasa 90 yaitu cos dan sin .
Berikut adalah gambar blok diagram modulator QPSK.
Gambar 2.9Blok Diagram Modulator QPSK
00 01
10
11
Tabel 2.2 Tabel Kebenaran Modulasi QPSK
Berdasarkan tabel kebenaran QPSK, modulasi QPSK mempunyai empat masukan data biner, yaitu 00, 01, 10 dan 11. Sehingga keluaran dari modulasi QPSK itu sendiri menghasilkan empat fasa yang berbeda, yaitu 00, 900, 1800dan 2700. Keluaran dari QPSK digambarkan dalam diagram kontelasi, maka terlihat seperti pada gambar sebagai berikut.
Gambar 2.10Diagram Konstelasi QPSK
2.2.3.3 8Phase Shift Keying (8 PSK)
Sesuai dengan M-ary coding untuk modulasi 8 PSK jumlah n yang digunakan adalah n=3 sehingga menghasilkan beda fasa sebanyak delapan atau M=8. Berikut adalah gambar blok diagram modulator 8 PSK.
Inputbiner Outputfasa
00 00
01 900
10 1800
Gambar 2.11Blok Diagram Modulator 8 PSK
Modulasi 8 PSK memiliki delapan posisi beda fasa yang masing-masing sebesar 450 dengan 3 bit setiap simbol, diantaranya 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110 dan 111. Berikut adalah tabel kebenaran modulasi 8 PSK.
000
Berdasarkan tabel kebenaran 8 PSK, modulasi 8 PSK mempunyai delapan masukan data biner, yaitu 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110 dan 111. Sehingga keluaran dari modulasi 8 PSK itu sendiri menghasilkan delapan fasa yang berbeda, yaitu 00, 450, 900, 1350, 1800, 2250, 2700dan 3150. Keluaran modulasi 8 PSK digambarkan dalam diagram konstelasi, maka terlihat sebagai berikut.
Gambar 2.12Diagram Konstelasi 8 PSK
2.3 Perkembangan Wireless
Sejarah perkembangan wireless meliputi berbagai jenis dan spesifikasi yang berkembang. Generasi pertama yang mucul adalah teknologi yang disebut Advanced Mobile Phone Service (AMPS). Teknologi ini dikenal dengan nama pelayanan selular
100 1800
101 2250
110 2700
karena konfigurasi antenanya. Meskipun AMPS berbentuk mirip seperti sarang lebah, sel ini dapat mengurangi pemakaian energi, meningkatkan akses, menggunakan kembali frekuensi yang dibatasi bandwith. Namun demikian, teknologi ini masih memiliki kelemahan karena tidak mengantisipasi secara dinamis penggunaan teknologi ini di pasar, sehingga konsumen sering kali mendapatkan sinyal yang sibuk.
Sebagai perbaikan dari AMPS, maka munculah teknologi baru yaitu Multiple Access Technology yang dikenal dengan Frequency Division Multiple Access (FDMA). FDMA merupakan teknik multi akses dimana terdapat alokasi frekuensi yang spesifik. Pada FDMA frekuensi yang digunakan dapat dengan mudah didefinisikan, tetapi penggunaan frekuensi tersebut belum cukup optimal. Akibatnya muncul kembali teknologi baru yang berusaha untuk menutupi kekurangan tersebut yaitu Time Division Multiple Access (TDMA) untuk penggunaan frekuensi yang lebih besar.
TDMA memanfaatkan frekuensi tertentu yang dibagi ke beberapa pengguna sekaligus. Dengan demikian terjadi efisiensi penggunaan frekuensi yang ada. Proses pembagian kanal diantara para pengguna dilakukan dengan cara pembagian slot waktu kepada masing-masing pengguna. Metode ini sama dengan metode yang terdapat pada Time Diivision Multiplexingyang digunakan dalam jaringan kabel.
merupakan penghubung antara mobile unit kepada MSC. Jadi MBS dapat dikatakan sebagai sebuah transmitter yang mencari letak MSC terdekat untuk meneruskan frekuensi yang diterima dari mobile unit. Teknologi MSC memiliki landline yang sama dengan Central Office(CO), kecuali antar pengguna dengan komponen wireless jaringan. Karena fungsinya yang rumit, maka MSC dilengkapi dengan HLR (Home Location Register) sebagai penyimpan data dan informasi mengenai pelanggan yang tersimpan secara permanen tanpa tergantung pada posisi pelanggan.
Pada era sekarang terdapat 3G dan 3.5G, maka di masa mendatang diperkirakan akan terdapat suatu teknologi jaringan baru yang disebut 4G. 4G merupakan teknologi yang menawarkan streaming video dengan kualitas yang tinggi dan daya tampung data yang lebih besar dibandingkan dengan 3G. Selain itu, 4G juga memberikan fasilitas penerimaan Software Defined Radio (SDR), Orthogonal Freqiency Division Multiplexing(OFDM), dan Multiple Input Multiple Output(MIMO) yang semuanya menggunakan transmisi data berkecepatan tinggi. Namun, terdapat kekurangan pada 4G, dimana belum semua orang bisa memanfaatkan teknologi tersebut karena sifatnya yang masih terbatas dan tarifnya yang mahal.
2.4 Radio FrequencyFM
penumpangan data digital terhadap gelombang pembawa dengan frekuensi yang lebih tinggi untuk kemudian dipancarkan ke udara oleh pemancar. Pada bagian penerima, gelombang pembawa yang mengandung data digital diterima oleh Radio Frequency FM dibagian penerima.
Pada pengiriman informasi, sistem FM banyak digunakan dibandingkan dengan sistem AM. Jika dibandingkan dengan sistem AM, maka FM memiliki beberapa keunggulan diantaranya.
1. Lebih tahan noise
Frekuensi yang dialokasikan untuk siaran FM berada pada range frekuensi 88 MHz – 108 MHz, dimana pada wilayah frekuensi ini secara relatif bebas dari gangguan baik dari atmosfirmaupun interferensiyang tidak diharapkan. Jangkauan dari sistem modulasi ini tidak jauh jika dibandingkan pada sistem modulasi AM dimana panjang gelombangnya lebih panjang. Sehingga noise yang diakibatkan oleh penurunan level daya hampir tidak berpengaruh karena dipancarkan secara Line Of Sight(LOS).
2. Bandwidth yang lebar
Wave). Bandwidth yang lebar pada saluran FM juga memungkinkan untuk memuat dua saluran yaitu data atau audio.
2.5 Komunikasi Serial
Komunikasi data serial sangat berbeda dengan format pemindahan data pararel. Disini, pengiriman bit-bit tidak dilakukan sekaligus melalui saluran pararel, tetapi setiap bit dikirimkan satu persatu melalui saluran tunggal (perhatikan Gambar 2.13). Dalam pengiriman data secara serial harus ada sinkronisasi atau penyesuaian antara pengirim dan penerima agar data yang dikirimkan dapat diterima dengan tepat dan benar oleh penerima. Salah satu mode transmisi dalam komunikasi serial adalah mode asynchronous. Transmisi serial mode ini digunakan apabila pengiriman data satu karakter tiap pengiriman. Antara satu karakter dengan yang lainnya tidak ada waktu antara yang tetap. Karakter dapat dikirimkan sekaligus ataupun beberapa karakter kemudian berhenti untuk waktu yang tidak tentu, kemudian dikirimkan sisanya. Dengan demikian bit-bit data ini dikirimkan dengan periode yang acak sehingga pada sisi penerima data akan diterima kapan saja. Adapun sinkronisasi yang terjadi pada mode transmisi ini adalah dengan memberikan bit-bit penanda awal dari data dan penanda akhir dari data pada sisi pengirim maupun penerima. Berikut adalah format pengiriman secara serial.
Format data komunikasi serial terdiri dari parameter-parameter yang dipakai untuk menentukan bentuk data serial yang dikomunikasikan, dimana elemen-elemennya terdiri dari.
1. Kecepatan data per bit (baud rate).
2. Jumlah bit data pekarakter (data length).
BAB III
PERANCANGAN SISTEM
Sistem monitoring ini terdiri dari perangkat keras (hadware) dan perangkat lunak (software). Perangkat keras terdiri dari bagian blok pengirim (transmitter) dan blok penerima (receiver). Sedangkan perangkat lunak adalah suatu program sudah jadi yang di install di komputer yang bertugas untuk menampilkan dan menyimpan informasi yang dikirimkan dari kamera.
3.1 Perangkat Keras (Hadware)
Dalam perancangan perangkat keras ini terdiri dari beberapa bagian, berikut ini adalah diagram alur pengiriman informasi dari sistem alat yang dirancang.
RF Pengirim
Gambar 3.1Blok Diagram Alur Pengiriman Data dari Kamera ke Komputer
pengiriman dan penerimaan data yang berupa gambar yang berasal dari sebuah kamera dan hasil gambar tersebut dapat disimpan dan ditampilkan di komputer.
3.1.1 Transmitter(TX)
Blok diagram transmitter ini terdiri dari beberapa blok yang terdiri dari kamera, modulator 8 PSK dan Radio Frequency (RF) FM, sebagaimana ditunjukkan pada
Gambar 3.2.
Gambar 3.2Blok Diagram Transmitter
1. Kamera
Kamera digunakan sebagai interface yang dapat menangkap objek gambar. Output
dari kamera dihubungkan dengan input modulator sehingga terjadi koneksi antara kamera dengan modulator. Sesudah terjadi koneksi, maka gambar yang ditangkap oleh kamera dikirimkan ke rangkaian modulator 8 PSK sebelum dipancarkan menggunakan RF FM.
2. Modulator 8 PSK
rangkaian modulator mengalami proses modulasi sinyal, dimana parameter gelombang pembawa (carrier) berubah sesuai dengan sinyal informasi atau gambar.
Teknik modulasi yang digunakan dalam perancangan sistem ini, yaitu menggunakan modulasi 8 Phase Shift Keying (PSK). Masukannya berupa data Not Return Zero
(NRZ) yang berasal dari keluaran kamera dengan frekuensi 17 kHz dalam keadaan cahaya normal dan 85 kHz dalam kedaan cahaya terang dengan gelombang pembawa sebesar 500 KHz. Berikut adalah blok diagram modulator 8 PSK yang dirancang.
Gambar 3.3Blok Diagram Modulator 8 PSK
Blok diagram modulator 8 PSK ini terdiri dari beberapa blok rangkaian, diantaranya rangkaian pengubah level, pengacak data, osilator 500 KHz, pembangkit sinyal kotak 200 kHz, pencacah (counter), penggeser fasa, control shift register, dan balance modulator.
a. Pengubah Level
Rangkaian pengubah level ini berfungsi mengubah data dari kamera yang berlevel
Return to Zero (RZ) ke level Not Return to Zero (NRZ) menggunakan prinsip
transistor transistor logic (TTL). Jenis rangkaian yang digunakan untuk mengubah level sinyal RZ ke level NRZ menggunakan transistor NPN yang bekerja sebagai penguatan commoncollector.Berikut adalah gambar rangkaian TTL yang dirancang.
Gambar 3.4Rangkaian Pengubah Level
pada tegangan 5 volt, maka rangkaian pengubah level yang dirancang diberi sumber tegangan DC 5 volt.
b. Osilator 500 KHz
Rangkaian osilator ini digunakan untuk membangkitkan sinyal pembawa (carrier) yang berbentuk sinusoidal dengan frekuensi 500 KHz, yang dibangkitkan oleh IC pembangkit sinyal sinusoidal dengan tipe EXAR 2206. Berikut adalah gambar rangkaian osilator yang dirancang.
Gambar 3.5Rangkaian Osilator
Adapun spesifikasi osilator yang akan dirancang adalah sebagai berikut.
Pada rangkaian osilator, umumnya frekuensi keluaran ditentukan oleh elemen penentu frekuensi yang biasanya terdiri dari elemen R dan C. Akan tetapi frekuensi operasi maksimum dari rangkaian osilator yang menggunakan IC mempunyai batas maksimum yang sudah ditentukan dalam data sheet sehingga penentuan elemen R dan C tidak sembarang nilainya. Besarnya frekuensi yang dihasilkan dari rangkaian osilator ditentukan menggunakan persamaan sebagai berikut.
= (3.1)
c. Penggeser fasa (Phase Switching Network)
Untuk mencari sudut fasa dinyatakan dengan persamaan sebagai berikut.
= 2 2 (derajat) (3.2)
Pada perancangan modulator 8 PSK menggunakan delapan nilai sudut fasa yang berbeda. Sudut fasa yang dirancang adalah sebagai berikut.
Tabel 3.1Sudut Fasa yang Dirancang
Sudut Fasa
0o 45o 90o 135o
180o 225o 270o 315o
Gambar 3.6Rangkaian Penggeser Fasa
Pada rangkaian penggeser fasa di atas terdapat beberapa komponen yang menentukan besarnya nilai sudut yang diinginkan, yaitu kapasitor (Ca) dan resistor (Ra). Untuk
mempermudah perancangan rangkaian penggeser fasa ini, maka diantara komponen Ra dan Ca harus ditentukan salah satu. Agar mudah dalam melakukan pengaturan nilai sudut, maka komponen Ca ditentukan nilainya sedangkan nilai Ra dicari. Untuk mencari nilai Ra menggunakan persamaan sebagai berikut:
=
(⁄ ) (3.3)Dari persamaan (3.6), maka diperoleh harga-harga komponen Ra untuk setiap nilai sudut fasa yang berbeda, seperti terlihat pada Tabel 3.2.
Tabel 3.2Nilai Komponen Ra untuk setiap Sudut Fasa
Untuk merancang sudut 180o, 225o, 270odan 315o menggunakan rangkaian sebagai berikut.
Gambar 3.7Rangkaian Penggeser Fasa 1800
Gambar 3.7 merupakan rangkaian inverting atau disebut rangkaian pembalik fasa. Rangkaian tersebut dapat mengeser fasa sebesar 1800 sehingga keluaran dari rangkaian inverting akan berlawanan fasa 1800 dengan masukannya. Sudut 180o, 225o, 270o dan 315o didapat dari masing-masing sudut fasa 0o, 45o, 90o dan 135o yang dijadikan masukan untuk rangkaian inverting. Penguatan tegangan dari rangkaian invertingterletak pada komponen Rf, dimana nilai Rf harus lebih besar dari
R. Penguatan tegangan pada rangkaian inverting dapat dihitung menggunakan persamaan sebagai berikut.
= − . (3.4)
d. Gelombang Kotak (Clock) 100 kHz
Gambar 3.8Rangkaian Gelombang Kotak
Output dari rangkaian gelombang kotak berasal dari pin 7 yang menghasilkan gelombang persegi (squarewave), sehingga keluarannya adalah bersifat open collector artinya harus dipasang resistor eksternal terhadap Vcc. Frekuensi yang dihasilkan dari rangkaian gelombang kotak dapat dicari dari timingkapasitor (C) dan
timingresistor (R) menggunakan persamaan sebagai berikut:
=
(3.5)e. Pencacah (Counter)
karena gelombang kotak yang digunakan untuk mengontrol rangkaian shift register
membutuhkan dua nilai frekuensi, yaitu f1dan f2. Frekuensi f2 diambil dari keluaran
rangkaian pencacah, sedangkan frekuensi f1 diambil dari keluaran rangkaian
gelombang kotak. Berikut adalah blok skematik rangkaian pencacah.
Gambar 3.9Blok Skematik Rangkaian Pencacah
Berdasarkan perancangan pada Gambar 3.9 gelombang kotak menjadi masukan untuk rangkaian pencacah. Kemudian gelombang kotak tersebut dibagi menjadi setengah nilai frekeunsi dari frekuensi gelombang kotak. Pada saat J dan K bernilai ‘1’ (high), maka flip-flop berada dalam “toggle”, artinya keluaran Q akan berlawanan dengan keluaran sebelumnya. Ketika J dan K bernilai ‘0’ (low), maka flip-flop tidak memberikan tanggapan apapun sehingga keluaran Q tetap bertahan pada keadaan terakhirnya.
f. Control Shift Register
Rangkaian control shift register berfungsi untuk menyimpan data atau informasi. Pada perancangan ini menggunakan metode pengeluaran data secara paralel sebagaimana ditunjukkan pada Gambar 3.10.
f1
Gambar 3.10Rangkaian Control Shift Register
Rangkaian control shift registerdi atas dibangun dari kombinasi dua buah IC, yaitu IC 7474 dan IC 7408. IC 7474 berfungsi sebagai penyimpan data sedangkan IC 7408 berfungsi sebagai kendali keluaran data. Gerbang AND memiliki masukan dari keluaran FF dan sinyal kendali keluaran. Keluaran dari gerbang AND ini merupakan data yang akan dikeluarkan dari register.
Ketika kendali keluaran bernilai “0”, maka gerbang AND akan memiliki keluaran “0”. Tetapi pada saat kendali keluaran bernilai “1”, maka isi register akan dikeluarkan secara bersamaan dan dapat di baca mulai dari K3, K2 dan K1. Dengan demikian
penambahan gerbang AND pada rangkaian control shift register berfungsi untuk mengatur kapan saatnya data yang tersimpan dalam register tersebut akan dikeluarkan. Data yang dikeluarkan dari rangkaian control shift register terjadi, jika kendali keluaran bernilai “1”.
g. Balance Modulator
keluaran sehingga IC multiplekser ini dapat digunakan sebagai pencampur sinyal atau
balance modulator. Berikut adalah blok skematik rangkaian balance modulator yang dirancang.
Gambar 3.11Blok Skematik Rangkaian Balance Modulator
Pada perancangan ini terdapat dua bagian masukan untuk rangkaian balance modulator, masukannya berasal dari rangkaian penggeser fasa dan pengendali keluaran (data yang mengalami pergeseran). Jumlah masukan untuk setiap bagian dapat ditentukan melalui 2n, dimana n menunjukkan jumlah saluran kendali (pengendali) sedangkan 2n menunjukkan jumlah saluran masukan (berasal dari penggeser fasa). Berikut adalah tabel kebenaran multiplekser.
Tabel 3.3Tabel Kebenaran Multiplekser
K3 K2 K1 F
1 X X X 0
0 0 0 0 X0
0 0 0 1 X1
0 0 1 1 X3
0 1 0 0 X4
0 1 0 1 X5
0 1 1 0 X6
0 1 1 1 X7
Berdasarkan tabel kebenaran multiplekser di atas, memegang peranan
penting dalam mengeluarkan data. Jika E mewakili saluran , maka berdasarkan tabel kebenaran multiplekser keluaran F dinyatakan dengan persamaan sebagai berikut.
= . . . . + . . . . + . . . . + . . . . +
. . . . + . . . . + . . . . + . . . . (3.6)
Ketika saluran = 1, maka keluaran bernilai ‘0’ sehingga keluaran dari rangkaian balance modulator tidak akan terjadi modulasi 8 PSK. Tetapi ketika
saluran = 0, keluaran F diatur melalui pengontrol keluaran, yaitu K1, K2, dan
K3. Sehingga keluaran dari rangkaian balance modulator akan membentuk sinyal
modulasi 8 PSK.
3. Radio FrequencyFM di Pengirim
menggunakan Radio Frequency FMsehingga sinyal modulasi tersebut dapat diterima oleh Radio Frequency FM dibagian penerima.
3.1.2 Receiver(RX)
Blok diagram receiver ini terdiri dari beberapa blok yang terdiri dari Radio Frequency FM, demodulator 8 PSK dan komputer sebagaimana ditunjukkan pada
Gambar 3.12.
Gambar 3.12Blok Diagram Receiver
1. Radio FrequencyFM di Penerima
Radio Frequency FMdigunakan sebagai deviceyang dapat menerima sebuah sinyal modulasi yang ditransmisikan melalui udara. Sinyal modulasi yang dipancarkan
Radio Frequency FM dibagian transmitter ke udara kemudian diterima oleh Radio Frequency FM dibagian receiver. Kemudian sinyal modulasi yang sudah diterima
Radio Frequency FM dibagian penerima disalurkan ke input demodulator untuk melalui proses selanjutnya sampai sinyal termodulasi tersebut menjadi sinyal informasi kembali.
2. Demodulator 8 PSK
Demodulator 8 PSK digunakan sebagai device yang dapat melakukan proses demodulasi sinyal yang termodulasi. Sinyal informasi yang menyatu dengan sinyal pembawa dipisahkan melalui proses demodulasi, sehingga outputdari demodulator 8 PSK berupa sinyal informasi. Berikut adalah blok diagram demodulator 8 PSK.
Gambar 3.13Blok Diagram Demodulator 8 PSK
Blok diagram demodulator 8 PSK di atas terdiri dari beberapa blok, diantaranya
serial to parallel, Osilator 500 kHz, balance demodulator, penggeser fasa 900, Low Pass Filter(LPF), parallel to serialdan komparator.
a. Serial to Parallel
memasukan data per-bit. Flip-flop data yang mulai terisi data pertama kali, yaitu flip-flop data yang berada di kiri, kemudian data tersebut digeser per-bit ke kanan sampai flip-flop data yang berada di sebelah kanan terisi. Penggeseran data ini dikendalikan melalui sinyal clock. Dalam perancangan ini IC yang digunakan untuk rangkaian
serial to parallel adalah IC 7474. Berikut adalah rangkaian penyimpan data secara seri.
Gambar 3.14Rangkaian Penyimpan Data Secara Seri
Pada Gambar 3.14 keluaran flip-flop akan berubah sesuai dengan data yang dimasukkan. Ketika clock-nya mulai turun dan clock bernilai low proses ini dinamakan proses merekam data atau mengambil data. Sedangkan, ketika clock-nya mulai naik dan clock bernilai high proses ini dinamakan proses menahan data atau menyimpan data.
b. Osilator 500 KHz
sama dengan perancangan rangkaian osilator yang ada di modulator 8 PSK (perhatikan Gambar 3.5).
Rangkaian osilator yang berada di demodulator 8 PSK ini berfungsi untuk mengurangi sinyal carrieryang berada pada sinyal termodulasi 8 PSK.
c. Balance Demodulator
Balance demodulatoryang dirancang ini menggunakan IC MC1496. Penguatan dari seluruh rangkaian balance demodulator ditentukan dari nilai R8 sedangkan R9
menentukan besar arus bias. Rangkaianbalance demodulatoryang dirancang adalah sebagai berikut.
Gambar 3.15Rangkaian Balance Demodulator
Rangkaian Balance Demodulator memiliki dua masukan sinyal, yaitu sinyal carrier
sinyal modulasi. Ketika kedua sinyal tersebut dimasukkan ke dalam rangkaian
balance demodulator, maka sinyal carrier tersebut hilang sehingga sinyal yang keluar dari rangkaian balance demodulator adalah sinyal informasi yang dikirimkan dari kamera.
d. Penggeser Fasa 900
Rangkaian pengeser fasa yang dirancang ini besarnya 900. Perancangan rangkaian penggeser fasa ini sama dengan perancangan rangkaian pengeser fasa yang ada di modulator 8 PSK (perhatikan Gambar 3.6)
Rangkaian penggeser fasa yang berada di demodulator 8 PSK ini berfungsi untuk menggeser sinyal carrier sebesar 900dengan osilator 500 kHz sebagai referensinya. Sinyal carrier yang digeser sebesar 900 menjadi masukan untuk salah satu balance demodulator.
e. Low Pass Filter(LPF)
Perancangan rangkaian LPF digunakan sesudah RF penerima dan balance demodulator. Rangkaian LPF ini bertujuan agar frekuensi rendah saja yang masuk sedangkan frekuensi tinggi tidak dapat masuk. Pada rangkaian LPF terjadi pembatasan frekuensi yang diteruskan dan ada juga yang ditahan serta terjadi perubahan fasa antara inputdan output. Frekuensi yang berada di bawah frekuensi cut off akan diteruskan masuk sedangkan frekuensi yang berada di atas frekuensi cut off
jumlah orde filter yang digunakan. Rangkaian LPF yang dirancang inyyi menggunakan filter jenis Butterworth dengan jumlah orde filter, yaitu dua atau disebut dengan filter gabungan (cascada).
Rangkaian LPF orde pertama ini menggunakan sebuah op-amp yang mempunyai konfigurasi non-inverting (tidak membalik sinyal input yang masuk) dengan masukannya yang berupa dua buah resistor dipasang secara seri dan satu buah kapasitor dipasang secara paralel dengan groundserta satu buah kapasitor berfungsi sebagai umpan balik. Sedangkan untuk penguatan gainditentukan dari besarnya nilai Rf1 dan Rf2. Berikut ini adalah gambar rangkaian LPF untuk orde pertama yang
dirancang.
Gambar 3.16Rangkaian LPF -40 dB
Pada perancangan rangkaian LPF -40 dB ini, nilai hambatan dicari menggunakan persamaan sebagai berikut.
Dengan cara, menentukan terlebih dahulu frekuensi cut-off yang besarnya 500 kHz dan kapasitor C3sebesar 1 nF yang berada pada rangkaian LPF orde dua. Untuk Rf1
besarnya adalah dua kali lipat dari R sedangkan untuk R1 dan R2 sama dengan R.
Kapasitor C1 besarnya, yaitu setengah dari kapasitor C3 sedangkan kapasitor C2
besarnya dua kali lipat dari kapasitor C3.
Perancangan rangkaian LPF orde dua ini, sama seperti rangkaian LPF orde pertama yang menggunakan sebuah op-ampyang mempunyai konfigurasi non-inverting (tidak membalik sinyal input yang masuk) dengan masukannya berupa satu buah resistor dan satu buah kapasitor dipasang secara paralel dengan ground. Sedangkan penguatan gainditentukan oleh Rf2. Berikut adalah gambar rangkaian LPF untuk orde
ke dua.
Gambar 3.17Rangkaian LPF -20 dB
Pada perancangan rangkaian LPF -20 dB ini, nilai hambatan dicari menggunakan persamaan (3.7) yang sama pada rangkaian LPF orde pertama. Rf2dan R3mempunyai
Dengan demikian dari hasil perancangan di atas diperoleh rangkaian lengkap LPF -60 dB yang merupakan penggabungan dari rangkaian LPF orde pertama dan kedua. Berikut ini adalah rangkaian keseluruhan LPF -60 dB.
-Gambar 3.18Rangkaian Kesuluruhan LPF -60 dB
f. Parallel to Serial
Rangkaian parallel to serial ini dirancang menggunakan rangkaian penjumlah, dan berfungsi sebagai rangkaian penjumlah ketiga sinyal, yaitu sinyal Q(t), I(t) dan C(t) yang masing-masing berasal dari balance demodulator 1 dan 2. Berikut adalah rangkaian serial to parallelyang dirancang.
Pada Gambar 3.19 sinyal C(t) merupakan penjumlahan antara sinyal Q(t) dan I(t). Kemudian sinyal C(t) dijumlahkan dengan sinyal Q(t) dan I(t) sehingga menghasilkan satu buah output sinyal yang dinamakan dengan data yang masih berbentuk sinyal sinusodial. Penjumlahan ketiga sinyal tersebut dirumuskan menggunakan persamaan sebagai berikut.
= − + + (3.8)
g. Komparator
Komparator merupakan rangkaian pengubah sinyal sinusoidal menjadi sinyal kotak, tegangan yang masuk ke rangkaian komparator dibandingkan dengan tegangan referensi yang ada di rangkaian komparator sehingga output sinyal pada rangkaian komparator berbentuk kotak. Berikut adalah rangkaian komparator yang dirancang.
Gambar 3.20Rangkaian Komparator
informasi yang berasal dari kamera dapat berubah atau tidak sesuai dengan informasi yang dikirim.
Data yang diterima pada output demodulator 8 PSK ini kemudian dikirimkan ke komputer dengan cara menghubungkan outputdemodulator 8 PSK dengan komputer menggunakan sebuah converter yang dapat merubah bentuk output kabel RCA menjadi USB. Converter yang digunakan, yaitu TV USB karena TV USB mempunyai input video in untuk kamera dengan bentuk kabel jack RCA dan output
USB sehingga TV USB ini dapat dihubungkan ke komputer. Berikut adalah TV USB yang digunakan untuk menghubungkan demodulator 8 PSK dengan komputer.
Gambar 3.21TV USB
3. Komputer
Komputer merupakan interface yang berfungsi sebagai penyimpan driver software
kamera. Driver kamera ini digunakan agar komunikasi antara komputer dengan rangkaian demodulator terjadi synchronisasi. Sesudah terjadinyasynchronisasi, maka gambar yang ditangkap menggunakan kamera dapat ditampilkan dan disimpan di komputer.
3.2 Perangkat Lunak (Software)
Perangkat lunak yang digunakan dalam merancang sistem monitoring ruangan ini menggunakan dua buah perangkat lunak. Pertama software untuk menampilkan gambar di komputer menggunakan “CAM WIZARD”. Kedua software untuk menampilkan bentuk sinyal selama proses pengiriman gambar mulai dari kamera sampai ke komputer menggunakan “Capture Oscilloscope”.
3.2.1 CAM WIZARD
Software ini mempunyai banyak aplikasi diantaranya dapat menampilkan dan menyimpan gambar di komputer secara manual maupun otomatis.
Gambar yang disimpan secara otomatis di komputer yaitu foto. Foto tersebut merupakan hasil dari pengambilan gambar yang dilakukan oleh software CAM WIZARD secara otomatis dengan cara memberikan batas area terlebih dahulu untuk daerah kerja kamera pada software CAM WIZARD. Ketika ada gerakan yang melewati batas area tersebut, maka software CAM WIZARDakan mengambil gambar secara otomatis dan menyimpannya di komputer. Berikut adalah tampilan software CAM WIZARD yang diinstal di komputer dan digunakan sebagai sistem monitoring ruangan.
3.2.2 Capture Osilloscope
Capture Osilloscope merupakan software bawaan dari osiloskop digital tipe GDS-810.Software ini digunakan untuk melihat proses pengiriman sinyal gambar, mulai dari outputkamera sampai gambar tersebut dapat tampil di komputer. Berikut adalah tampilan softwareosiloskop tipe GDS-10.
Gambar 3.23Tampilan Software Osiloskop
Software “Capture Oscilloscope” diinstal di komputer. Kemudian komputer dengan osiloskop dihubungkan menggunakan kabel serial atau DB9. Berikut adalah kabel DB9 yang dirancang.
Sesudah terjadi koneksi dan sinkronisasi, maka gambar sinyal, volt serta time yang tampil di osiloskop dapat diambil langsung menggunakan software “Capture Oscilloscope” di komputer. Hasil pengambilan gambar tersebut dapat diprint
BAB IV
PENGUJIAN DAN ANALISA SISTEM
Bab ini membahas pengujian alat yang dibuat, kemudian hasil pengujian tersebut
dianalisa.
4.1 Pengujian
Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui keberhasilan dan kekurangan dari alat yang
dibuat. Pengujian yang akan dilakukan pada penelitian ini adalah sebagai berikut.
1. Pengujian blok rangkaian.
2. Pengujian keseluruhan sistem.
4.1.1 Pengujian Blok Rangkaian
Pengujian blok rangkaian ini dilakukan pada masing-masing blok rangkaian dari
transmitter dan receiver. Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui perubahan
frekuensi, amplitudo dan bentuk sinyal setiap blok rangkaian sesuai perubahan input
data dari function generator.
Pengujian pada BagianTransmitter
Pengujian pada bagian transmitter, meliputi semua blok rangkaian yang ada dibagian
sinyal data termodulasi dan dipancarkan ke udara menggunakan Radio Frequency
FM. Berikut adalah pengujian blok rangkaian pada bagian transmitter.
a. Osilator
Berdasarkan pengujian rangkaian osilator yang dirancang, sinyal yang dihasilkan
adalah sebagai berikut.
Gambar 4.1 Sinyal Osilator
Sinyal osilator pada Gambar 4.1memiliki nilai frekuensi 500 kHz dan amplitudo 3
Vpp. Berdasarkan hasil pengujian dengan perancangan, frekuensi yang didapatkan
adalah sama. Berikut adalah perancangan osilator menggunakan persamaan 3.1.
=2. 10 . 101
= 500
Sinyal osilator ini mempunyai kualitas yang baik (tidak cacat). Berdasarkan tingkat
standarisasi perancangan sebuah osilator, osilator ini mempunyai kualitas yang baik
dimana nilai frekuensi dan amplitudonya besar. Untuk mengetahui kestabilan
frekuensi dan amplitudo osialator ini, maka dilakukan pengujian berdasarkan waktu.
Berikut adalah data pengujian frekuensi dan amplitudo berdasarkan waktu pengujian.
Tabel 4.1Pengujian Frekuensi dan Amplitudo Osilator yang Dirancang
No Frekuensi Awal
% = ∑ ℎ
Berdasarkan pengujian frekuensi osilator yang dirancang pada Tabel 4.1, frekuensi
osilator mengalami penurunan sedangkan amplitudo stabil. Penurunan frekuensi
tersebut disebabkan IC yang digunakan mengalami panas, tetapi penurunan frekuensi
osilator masih dalam batas toleransi karena hasil perhitungan rata-rata frekuensi akhir
dibawah satu persen.
b. Penggeser Fasa
Sinyal penggeser fasa ini berasal dari sinyal osilator yang keluarannya mendapat
pergeseran fasa (sinyal osilator sebagai referensinya). Ketika sinyal osilator
dibandingkan dengan sinyal penggeser fasa, maka terdapat beda fasa diantara
keduanya.
Pengujian rangkaian penggeser fasa ini dilakukan sebanyak delapan kali dengan
sudut fasa yang berbeda, yaitu 00, 450, 900, 1350, 1800, 2250, 2700dan 3150. Berikut
adalah hasil pengujian rangkaian penggeser fasa untuk delapan nilai sudut fasa.
1. Penggeser Fasa 00
Berdasarkan hasil pengujian rangkaian penggeser fasa 00, sinyal yang dihasilkan
Gambar 4.2Sinyal Penggeser Fasa 00
Sinyal penggeser fasa nol derajat adalah sinyal osilator yang belum mengalami
pergeseran fasa karena sinyal osilator ini belum dihubungkan ke rangkaian penggeser
fasa.
2. Penggeser fasa 450
Berdasarkan hasil pengujian rangkaian penggeser fasa 450, sinyal yang dihasilkan
adalah sebagai berikut.
PadaGambar 4.3sinyal yang berwarna hijau adalah sinyal osilator sedangkan sinyal
yang berwarna merah adalah sinyal penggeser fasa 450. Sinyal osilator digeser
fasanya sebesar 450 oleh rangkaian penggeser fasa. Pergeseran fasa ini dipengaruhi
elemen R dan C, sebagaimana dirumuskan dalam persamaan = 2 tan 2 . .
Diketahui :
= 500 , = 131.8 Ωdan = 1
= 2 tan 2 (3,14.5. 10. 131,8. 10 )
= 45
Berdasarkan hasil pengujian dengan perhitungan, hasil yang didapatkan sama yaitu
45 derajat. Perbedaan ini terjadi pada amplitudo sinyal osilator yang turun nilainya
ketika dimasukkan kedalam rangkaian penggeser fasa. Amplitudo osilator ini turun
dari 3 Vpp menjadi 1,8 Vpp, penurunan amplitudo osilator pada rangkaian penggeser
fasa disebabkan pengaturan resistor variable yang diturunkan harganya untuk
mendapatkan sudut fasa 450. Untuk mencari sudut fasa 900, 1350, 1800, 2250, 2700
dan 3150melalui perhitungan, caranya sama seperti mencari sudut fasa 450.
3. Pengeser Fasa 900
Berdasarkan hasil pengujian rangkaian penggeser fasa 900, terdapat beda fasa 900
antara sinyal osilator dengan sinyal penggeser fasa. Sebagaimana terlihat seperti pada
Gambar 4.4Sinyal Penggeser Fasa 900
Pada Gambar 4.4, sinyal yang berwarna hijau adalah sinyal osilator sedangkan
sinyal yang berwarna merah adalah sinyal penggeser fasa 900. Sinyal osilator digeser
fasanya sebesar 900oleh rangkaian penggeser fasa.
3. Pengeser Fasa 1350
Berdasarkan hasil pengujian rangkaian penggeser fasa 1350, sinyal yang dihasilkan
adalah sebagai berikut.
Pada Gambar 4.5, sinyal yang berwarna hijau adalah sinyal osilator sedangkan
sinyal yang berwarna merah adalah sinyal penggeser fasa 1350. Sinyal osilator
digeser fasanya sebesar 1350oleh rangkaian penggeser fasa.
5. Pengeser Fasa 1800
Berdasarkan hasil pengujian rangkaian penggeser fasa 1800, terdapat beda fasa 1800
antara sinyal osilator dengan sinyal penggeser fasa. Berikut adalah sinyal penggeser
fasa 1800.
Gambar 4.6Sinyal Penggeser Fasa 1800
Pada Gambar 4.6, sinyal yang berwarna hijau adalah sinyal osilator sedangkan
sinyal yang berwarna merah adalah sinyal penggeser fasa 1800. Ketika mencari sudut
fasa 1800 amplitudo sinyal osilator naik dari 1,8 Vpp menjadi 2,4 Vpp. Kenaikan
amplitudo terjadi, karena pengaruh perputaran resistor variableyang mencapai nilai
6. Penggeser Fasa 2250
Berdasarkan hasil pengujian rangkaian penggeser fasa 2250, terdapat beda fasa 2250
antara sinyal osilator dengan sinyal penggeser fasa. Berikut adalah sinyal penggeser
fasa 2250.
Gambar 4.7Sinyal Penggeser Fasa 2250
Pada Gambar 4.7, sinyal yang berwarna hijau adalah sinyal osilator sedangkan
sinyal yang berwarna merah adalah sinyal penggeser fasa 2250. Sinyal osilator
digeser fasanya sebesar 2250 oleh rangkaian penggeser fasa. Amplitudo sinyal
osilator dan penggeser fasa untuk sudut 2250turun dibandingkan dengan amplitudo
pada saat sudut fasa 1800. Penggeser fasa 2250 ini dihasilkan dari output sinyal
penggeser fasa 450 yang dijadikan input untuk rangkaian inverting. Menggunakan
rangkaian inverting tersebut, sudut 450 dibalik fasanya sebesar 1800 sehingga
menghasilkan sudut 2250, walaupun secara pengujian sudutnya tidak tepat sebesar
rangkaian inverting. Untuk sinyal penggeser fasa 2700 dan 3150 yaitu sama seperti
penggeser fasa 2250.
7. Penggeser Fasa 2700
Berdasarkan hasil pengujian rangkaian penggeser fasa 2700, terdapat beda fasa 2700
antara sinyal osilator dengan sinyal penggeser fasa. Berikut adalah sinyal penggeser
fasa 2700.
Gambar 4.8 Sinyal Penggeser Fasa 2700
PadaGambar 4.8 sinyal yang berwarna hijau adalah sinyal osilator sedangkan sinyal
yang berwarna merah adalah sinyal penggeser fasa 2700. Sinyal osilator digeser
fasanya sebesar 2700 oleh rangkaian penggeser fasa. Penggeser fasa 2700 ini
dihasilkan dari outputsinyal penggeser fasa 900yang dijadikan inputuntuk rangkaian
inverting. Menggunakan rangkaian inverting tersebut, sudut 900 dibalik fasanya
8. Penggeser Fasa 3150
Berdasarkan hasil pengujian rangkaian penggeser fasa 3150, terdapat beda fasa 3150
antara sinyal osilator dengan sinyal penggeser fasa. Berikut adalah sinyal penggeser
fasa 3150.
Gambar 4.9Sinyal Penggeser Fasa 3150
Pada Gambar 4.9, sinyal yang berwarna hijau adalah sinyal osilator sedangkan
sinyal yang berwarna merah adalah sinyal penggeser fasa 3150. Sinyal osilator
digeser fasanya sebesar 3150oleh rangkaian penggeser fasa. Penggeser fasa 3150 ini
dihasilkan dari output sinyal penggeser fasa 1350 yang dijadikan input untuk
rangkaian inverting. Menggunakan rangkaian inverting tersebut, sudut 1350 dibalik
fasanya sebesar 1800sehingga menghasilkan sudut 3150.
Delapan penggeser fasa diatas dimasukkan ke dalam rangkaian balance modulator
c. Data
Data untuk masukkan modulator dan demodulator 8 PSK berasal dari function
generatordengan bentuk sinyal kotak dan level sinyal TTL. Sinyal data dengan level TTL mempunyai kualitas yang baik apabila dibandingkan dengan sinyal data yang
tidak mempunyai level TTL. Sinyal data dengan level TTL dapat meminimalisir
terjadinya noise, karena sinyal data dengan level TTL bentuknya simetris. Berikut
adalah hasil pengujian data pada function generator.
Tabel 4.2Hasil Pengujian Data dari Function Generator
Frekuensi
Berdasarkan hasil pengujian pada Tabel 4.2, pengujian dilakukan dengan cara
mengubah-ubah nilai frekuensi. Setelah dilakukan pengujian, perubahan terjadi pada
kerapatan sinyal data sedangkan nilai amplitudo tetap, sebagaimana terlihat seperti
Gambar 4.10Data untuk Frekuensi 1 kHz
Gambar 4.11Data untuk Frekuensi 17 kHz
Perubahan kerapatan sinyal data terjadi dari perubahan nilai frekuensi karena
frekuensi berhubungan dengan fungsi waktu. Semakin kecil nilai frekuensi data maka
kerapatan sinyal lebar, berarti sinyal data untuk melakukan satu kali periode
membutuhkan waktu yang lama. Sedangkan semakin besar nilai frekuensi data maka
kerapatan sinyal sempit, berarti sinyal data untuk melakukan satu kali periode
d. Gelombang Kotak (Clock) 100 kHz
Frekuensi clock yang digunakan untuk modulator 8 PSK, yaitu 100 kHz. Komponen
yang mempengaruhi nilai frekuensi adalah resistor dan kapasitor yang dirumuskan
pada persamaan 3.5. Berikut adalah perhitungan untuk mencari nilai frekuensi clock.
= 1.
=10 . 101
= 100
Clockini berfungsi sebagai pewaktu (timing) untuk menggerakkan data yang masuk
pada rangkaian control shift register. Berikut adalah hasil pengujian clock pada
rangkaian pembangkit gelombang kotak.
Berdasarkan hasil perbandingan, antara nilai frekuensi berdasarkan perhitungan dan
pengujian adalah sama. Berdasarkan hasil pengujian bentuk gelombang kotak yang
dihasilkan mempunyai sedikit cacat karena frekuensi dan amplitudo yang digunakan
terlalu besar sehingga bentuk sinyal clocktidak menyerupai bentuk kotak semestinya.
Penggunaan frekuensi yang besar pada clock bertujuan untuk mengefektipkan laju
data yang masuk dengan frekuensi yang besar. Laju data terus berlangsung jika
frekuensi clock lebih besar dari frekuensi data. Sebaliknya, jika frekuensi clock
nilainya sama atau lebih kecil dari frekuensi data maka laju data akan terhenti.
Penggunaan amplitudo yang besar bertujuan untuk membangkitkan rangkaian
pencacah (counter). Ketika sinyal clockmenjadi masukkan untuk rangkaian pencacah
dengan nilai amplitudo dibawah 5 Vpp, maka rangkaian pencacah tidak aktif
sehingga nilai amplitudo pada clock perlu dinaikkan. Pada saat amplitudo clock
dinaikkan menjadi 10 Vpp, maka rangkaian pencacah aktif sehingga dapat membagi
frekuensi clockwalaupun kualitas sinyal yang dihasilkan masih terjadi cacat.
e. Pencacah (Counter)
Sinyal pencacah berasal dari sinyal clock, frekuensi sinyal pencacah adalah setengah
dari frekuensi clock. Berdasarkan hasil pengujian pada rangkaian pencacah, bentuk
Gambar 4.13Sinyal Pencacah
Pada Gambar 4.13, kualitas sinyal yang dihasilkan adalah baik karena sinyal tersebut
tidak ada cacat. Amplitudo dari sinyal clock mengalami penurunan setelah menjadi
masukkan untuk rangkaian pencacah. Amplitudo sinyal clock adalah 10 Vpp
sedangkan amplitudo sinyal pencacah adalah 4 Vpp. Penurunan amplitudo ini
disebabkan arus yang berasal dari clock kecil, maka sinyal clock ketika masuk ke
rangkaian pencacah mengalami penurunan tegangan.
f. Control Shift Register
Control shift register ini berfungsi sebagai pengatur keluaran data yang dikontrol oleh tiga buah pengontrol, yaitu K1, K2 dan K3. Pengatur waktu kontrol data berasal
dari sinyal pencacah. Berikut adalah bentuk sinyal pengontrol K1, K2, dan K3 yang
Gambar 4.14Sinyal Pengontrol K1 untuk Frekuensi 1 kHz
Gambar 4.16Sinyal Pengontrol K3 untuk Frekuensi 1 kHz
Berdasarkan hasil pengujian pada rangkaian control shift register terlihat bentuk
output sinyal control shift register yang berwarna hijau dan sinyal data berwarna
merah dengan nilai frekuensi 1 kHz pada Gambar 4.14. Bentuk sinyal control shift
register ada dua, yaitu garis lurus dan rapat. Sinyal garis lurus menunjukkan kendali keluaran ketika bernilai ‘0’, maka data disimpan di dalam register atau ditahan.
Ketika kendali keluaran bernilai ‘1’, maka data yang disimpan di dalam register akan
dikeluarkan dan terlihat sebagai sinyal yang rapat.
Pada output masing-masing pengontrol (K1, K2 dan K3) terjadi pergeseran data
dengan sinyal data sebagai referensinya. Pergeseran data untuk pengontrol K1 lebih
lebar karena mengalami pergeseran data sebanyak tiga kali. Pergeseran data untuk
pengontrol K2 lebih rapat dibandingkan pengontrol K1 karena mengalami pergeseran
dibandingkan pada pengontrol K1 dan K2 karena pengontrol K3 mengalami
pergeseran satu kali. Pengontrol yang mengalami pergeseran lebih banyak, maka
pergeserannya semakin lebar.
Untuk input data dengan frekuensi 17 kHz, bentuk sinyal yang dihasilkan rangkaian
control shift register, yaitu lebih rapat apabila dibandingkan dengan data pada
frekuensi 1 kHz. Kerapatan sinyal untuk rangkaian control shift register sesuai
dengan kerapatan data dari function generator, tetapi mengalami pergeseran waktu.
Kerapatan sinyal ini dipengaruhi oleh frekuensi input data, semakin besar frekuensi
data yang diinputkan maka output sinyal yang dihasilkan semakin rapat.
Sebagaimana ditunjukkan pada Gambar 4.17.
Gambar 4.18Sinyal Pengontrol K2 untuk Frekuensi Data 17 kHz
Gambar 4.19Sinyal Pengontrol K3 untuk Frekuensi Data 17 kHz
Seperti halnya frekuensi data 1 kHz, frekuensi 17 kHz juga memiliki pergeseran
rapat dibandingkan pengontrol K1 dan K2 karena pengontrol K3 mengalami
pergeseran data paling sedikit, yaitu satu kali.
g. Balance Modulator
Berdasarkan pengujian balance modulator, penggabungan sinyal pembawa (carrier)
dengan sinyal data berhasil sampai membentuk sinyal termodualsi 8 PSK. Ada
kelemahan pada sinyal modulasi 8 PSK ini, yaitu amplitudo yang tidak stabil.
Ketidakstabilan amplitudo ini disebabkan dari dua sinyal penggeser fasa, yaitu 00dan
1800yang mempunyai amplitudo lebih besar dari amplitudo penggeser fasa yang lain.
Perbedaan amplitudo menyebabkan sinyal termodulasi memiliki dua nilai amplitudo,
yaitu tinggi dan rendah. Berikut adalah sinyal termodulasi 8 PSK untuk frekuensi
data 1 kHz dan 17 kHz.
Gambar 4.21Sinyal Termodulasi 8 PSK untuk Frekuensi Data 17 kHz
h. Radio Frequencydi Pengirim
Pengujian pengiriman sinyal termodulasi 8 PSK dari pengirim ke penerima
menggunakan RF FM berhasil dilakukan Berikut adalah sinyal termodulasi 8 PSK
yang dipancarkan oleh RF FM dipengirim.
Pada Gambar 4.22, sinyal yang dipancarkan oleh RF FM memiliki bentuk sinyal yang tidak beraturan karena sinyal termodulasi 8 PSK bergabung dengan sinyal
Intermediate Frequency (IF) yang dihasilkan oleh rangkaian RF itu sendiri. Sinyal tersebut melakukan gerakan merapat dan merenggang ketika tampil pada osiloskop,
gerakan merapat dan merenggang sama seperti karakteristik dari sinyal FM.
Pengujian pada Bagian Receiver
Pengujian pada bagian receiver, meliputi semua blok rangkaian yang ada dibagian
receiver. Mulai dari sinyal termodulasi masuk sampai sinyal termodulasi berubah menjadi sinyal informasi kembali. Berikut adalah pengujian setiap blok rangkaian
pada bagian receiver.
a. Radio Frequencydi Penerima
Berdasarkan pengujian pada RF FM dipenerima, sinyal yang didapatkan adalah
sebagai berikut.
Pada Gambar 4.23, sinyal termodulasi 8 PSK dapat diterima oleh RF FM dipenerima
pada frekuensi 107,9 MHz. Sinyal termodulasi 8 PSK yang diterima mengalami
banyak noise, karena pengiriman sinyal yang dilakukan menggunakan media udara.
b. Low Pass Filter(LPF)
Pada pengujian rangkaian LPF, hasil yang didapatkan adalah sebagai berikut.
Gambar 4.24 Sinyal LPF untuk Frekuensi 1 kHz
Berdasarkan hasil pengujian pada rangkaian LPF, sinyal termodulasi 8 PSK
frekuensinya dibatasi menggunakan LPF sehingga frekuensi sinyal rendah saja yang
diloloskan. Sebagaimana terlihat pada Gambar 4.24untuk frekuensi data 1 kHz dan
Gambar 4.25untuk frekuensi data 17 kHz.
Output sinyal LPF untuk frekuensi data 1 kHZ dan 17 kHz mempunyai amplitudo yang tidak stabil, ketidakstabilan sinyal LPF berasal dari amplitudo sinyal penggeser
fasa yang tidak sama sehingga berpengaruh terhadap sinyal termodulasi 8 PSK yang
mengalami pembatasan frekuensi oleh rangkaian LPF.
c. Serial to Parallel Converter
Serial to parallel converter ini membagi satu input menjadi dua output. Sinyal input yang berasal dari rangkaian LPF dibagi menjadi dua sinyal, yaitu sinyal Q1 dan Q2
dengan nilai frekuensi dan amplitudo yang sama. Berikut adalah gambar sinyal Q1
dan Q2 pada rangkaian serial to parallel converteruntuk frekuensi data 1 kHz.
Pada Gambar 4.26 sinyal yang berwarna hijau adalah sinyal Q1 sedangkan sinyal
yang berwarna merah adalah sinyal Q2. Sinyal Q1 waktunya lebih cepat dari pada
sinyal Q2, karena sinyal Q2 mendapatkan input data dari sinyal Q1 pada rangkaian
serial to parallel converter.
Sinyal Q1 dan Q2 pada frekuensi data 17 kHz sama seperti sinyal Q1 dan Q2 pada
frekuensi data 1 kHz. Sinyal Q1 waktunya lebih cepat dari pada sinyal Q2, karena
sinyal Q2 mendapatkan input data dari sinyal Q1 pada rangkaian serial to parallel
convertersebagaimana terlihat pada Gambar 4.27.
Gambar 4.27Sinyal Q1 dan Q2 untuk Frekuensi Data 17 kHz
d. Osilator
Berdasarkan hasil pengujian osilator yang dirancang pada bagian demodulator,output
Gambar 4.28Sinyal Osilator
Sinyal osilator pada Gambar 4.28 yaitu sama seperti sinyal osilator pada bagian
modulator. Menghasilkan frekuensi 500 kHz dan amplitudo 3 Vpp, selain itu osilator
ini mempunyai outputsinyal yang baik (tidak cacat).
e. Penggeser fasa 900
Berdasarkan hasil pengujian rangkaian penggeser fasa 900, sinyal yang dihasilkan
adalah sebagai berikut.
Pada Gambar 4.29, sinyal yang berwarna hijau adalah sinyal osilator sedangkan
sinyal yang berwarna merah adalah sinyal penggeser fasa 900. Sinyal osilator digeser
fasanya sebesar 900oleh rangkaian penggeser fasa. Sinyal pengeser fasa 900dibagian
demodulator ini sama seperti sinyal penggeser fasa 900 dibagian modulator. Sinyal
penggeser fasa ini berfungsi menggeser fasa output sinyal data pada rangkaian
balance demodulatoruntuk sinyal Q2.
f. Balance Demodulator1
Berdasarkan hasil pengujian rangkaian balance demodulator1 untuk frekuensi data 1
kHz, sinyal yang dihasilkan adalah sebagai berikut.
Gambar 4.30Sinyal Balance Demodulator 1 untuk Frekuensi Data 1 kHz
Sinyal balance demodulator 1 untuk frekuensi data 1 kHz tidak mengalami
pergeseran fasa 900. Balance demodulator1 ini mempunyai dua input sinyal, pertama
sinyal termodulasi 8 PSK yang sudah mengalami pembatasan frekuensi dan
