BAB II
LANDASAN TEORI
Bagian ini menguraikan dasar - dasar teori yang digunakan untuk mendukung penelitian mengenai desain dan implementasi sistem secara garis besar termasuk perancangannya. Adapun pokok-pokok yang dibahas adalah:
2.1 Perkembangan Audio
Teknologi yang ada saat ini telah membantu masyarakat dalam berkomunikasi karena kesulitan mencapai komunikasi secara langsung. Tujuan dari komunikasi selain menyampaikan pesan, tetapi juga dapat bersifat membujuk dan menghibur. Teknologi yang kita gunakan untuk mendengarkan lagu terus berkembang dari tahun ke tahun seperti pada tahun sembilan puluhan, kita menggunakan walkman untuk mendengarkan lagu yang ada didalam kaset. Namun, sekarang telah hadir teknologi baru seperti perangkat iPod yang dikeluarkan oleh Apple. Teknologi dibagi menjadi teknologi analog dan digital. Teknologi yang saat ini berkembang
ialah teknologi digital. Teknologi digital memiliki berbagai keunggulan seperti dapat mengurangi gangguan atau noise. Audio digital adalah teknologi yang dapat digunakan untuk merekam, menyimpan, menghasilkan, memanipulasi, dan mereproduksi suara dengan menggunakan sinyal audio yang dikodekan dalam bentuk digital. seiring dengan perkembangan yang signifikan selama kurun waktu 1970an, audio digital dengan cepat menggantikan teknologi audio analog di banyak rumah produksi musik, perekayasa suara dan telekomunikasi di seluruh dunia [6].
Sebuah mikrofon mengubah suara menjadi sinyal listrik analog, kemudian sebuah konverter analog-ke-digital mengubah sinyal analog menjadi sinyal digital, begitu juga dengan konverter digital-ke-analog melakukan proses sebaliknya, mengubah sinyal digital kembali menjadi sinyal analog, dimana sirkuit analog memperjelas sinyalnya dan mengirimnya ke pengeras suara [6].
Sistem audio digital dapat mencakup kompresi, penyimpanan, pengolahan dan komponen komponen lain transmisi. Konversi ke format digital memungkinkan kenyamanan dalam hal manipulasi, penyimpanan, transmisi dan pengambilan sinyal audio. Hal ini terlihat ketika semakin banyak diciptakan teknologi yang semakin lama semakin canggih serta banyak pula produk elektronik baru yang ada di pasaran. Perkembangan teknologi yang pesat ini turut membantu memudahkan manusia dalam
menciptakan suasana kehidupan yang lebih nyaman, diantaranya berbagai peralatan dengan teknologi wireless[6].
2.2 Audio Wireline
Kabel mulai ditemukan saat manusia membutuhkan sebuah alat yang berguna untuk menghubungkan suatu perangkat dengan perangkat lain, dan ditemukan pada awal 1400an. Proses penemuan kabel ini tidak sama antara satu jenis kabel dengan kabel lainnya. Penemuan kabel tembaga membutuhkan proses yang paling lama dibanding kabel yang lain, hingga akhirnya berhasil ditemukan sebuah telepon. Penemuan kabel koaksial mengikuti penemuan kabel tembaga. Baru-baru ini, kabel koaksial telah disempurnakan kembali dengan penemuan kabel serat optik yang sangat tipis dan mampu mentransmisikan sinyal cahaya [7].
Secara umum, kabel memiliki fungsi sebagai media transimisi yang berperan untuk mempercepat penyampaian pesan. Setiap kabel memiliki spesialisasi fungsi yang berbeda-beda. Kabel tembaga seringkali digunakan sebagai penghubung ke jaringan telepon dan Ethernet. Kabel koaksial sering kita gunakan pada televisi dan radio. Sedangkan, kabel jack pada audio yang berfungsi sebagai pengiriman data sinyal audio [7].
Gambar 2.1 Kabel audio
2.3 Audio Wireless
Pada dasarnya koneksi audio nirkabel adalah sistim pengiriman data sinyal audio melalui media udara yang menggunakan frekuensi tertentu yang dipancarkan oleh device berupa transmitter dan kemudian sinyal ini diteruskan ke bagian penerima (Receiver) yang kemudian data audio tersebut diterjemahkan menjadi Analogic sehingga bisa diterima indera pendengaran kita. Pada umumnya Transmitter (TX) dan Receiver
(RX) wireless ini terdapat Frequensi menggunakan Range Frequency
Radio mulai dari HF, VHF, hingga UHF. Tak hanya itu penyampaian sinyal ini bisa dikirim melalui sinar Infra Red (hanya untuk remote). Radius pengiriman tergantung pada kekuatan RF Amplifier yang terdapat pada komponen transmitter. Pada transmitter supaya ringan dan bisa dibawa kemana-mana maka menggunakan baterai yang disesuaikan dengan power listrik yang dibutuhkan. Biasanya bagian receiver yang menggunakan adaptor listrik (power supply), dan berada pada area pencampur audio hingga ke posisi speaker [8].
Gambar 2.2 Audio wireless
2.4Modulasi
Modulasi adalah proses perubahan suatu gelombang periodik
sehingga menjadikan suatu sinyal mampu membawa suatu informasi. Dengan proses modulasi, suatu informasi (biasanya berfrekeunsi rendah) bisa dimasukkan ke dalam suatu gelombang pembawa, biasanya berupa gelombang sinus berfrekuensi tinggi. Terdapat tiga parameter kunci pada suatu gelombang sinusiuodal yaitu : amplitudo, fase dan frekuensi. Ketiga parameter tersebut dapat dimodifikasi sesuai dengan sinyal informasi (berfrekuensi rendah) untuk membentuk sinyal yang termodulasi [9].
Peralatan untuk melaksanakan proses modulasi disebut modulator,
sedangkan peralatan untuk memperoleh informasi informasi awal (kebalikan dari dari proses modulasi) disebut demodulator dan peralatan yang melaksanakan kedua proses tersebut disebut modem [9].
2.4.1 Jenis Modulasi
Informasi yang dikirim bisa berupa data analog maupun digital sehingga terdapat dua jenis modulasi yaitu :
1. modulasi analog 2. modulasi digital
Modulasi analog adalah komunikasi yang mentransmisikan
sinyal-sinyal analog yaitu time signal yang berada pada nilai kontinu pada interval waktu yang terdefinisikan.
Modulasi digital ialah suatu sinyal analog di modulasi berdsarkan aliran data digital. Modulasi digital merupakan proses penumpangan sinyal digital ke dalam sinyal carrier. Modulasi digital sebetulnya adalah proses mengubah-ubah karakteristik dan sifat gelombang pembawa (carrier) sedemikian rupa sehingga bentuk hasilnya (modulated carrier) memiliki ciri-ciri dari bit-bit (0 atau 1) yang dikandungnya. Teknik modulasi digital pada prinsipnya merupakan variant dari metode modulasi analog [9].
2.5Demodulasi
Demodulasi mempunyai fungsi kebalikan dari modulasi, yaitu
proses mendapatkan kembali data atau proses membaca data dari sinyal yang diterima dari pengirim. Dalam demodulasi, sinyal pesan dipisahkan dari sinyal pembawa frekuensi tinggi [9].
2.6 PLL (Phase Locked Loop)
Osilator adalah sebuah rangkaian yang sangat penting dalam
sistem komunikasi radio. Sebab gelombang elektromagnetik hanya bisa terpancar bila ada arus listrik yang berubah, sedangkan cara termudah untuk mendapatkannya adalah dari osilator. Jadi fungsi utama osilator
adalah sebagai pembangkit gelombang pembawa. Fungsi penting lain dari
osilator adalah ketika gelombang pembawa itu harus digeser frekuensinya
ke frekuensi lain yang dikehendaki [10].
Gambar 2.3 Rangkaian VCO
VCO (voltage controlled oscillator) adalah osilator LC yang
frekuensinya bisa dikendalikan dari tegangan yang diberikan pada varaktor-nya. Varaktor adalah dioda yang bila diberi tegangan balik akan menjadi kapasitor, dimana nilai kapasitansinya tergantung dari tegangan
yang diberikan padanya. Jadi dengan mengubah tegangan pada varaktor itu, frekuensi VCO akan berubah [10].
Berikut ini adalah rumus rangkaian VCO :
F min = ( ) (VCO Input = Vss) F max = ( +fmin (Vco Input = VDD) Where : 10k ≤ R1 ≤ 1M 10k ≤ R2 ≤ 1M 100pF ≤ C1≤ .01 µF 2.7Laser 635nm
Laser 635nm module yang memancarkan sinar infra merah yang menumpang di sinar laser sehingga pancarannya bisa lebih jauh. Laser diletakkan di tempat dudukan yang bisa di adjust sehingga mudah untuk diarahkan ke photo dioda / penerima yang ada di speaker [11].
Beberapa kelebihan laser diantaranya adalah kekuatan daya keluarannya yang amat tinggi sangat diminati untuk beberapa aplikasinya. Namun demikian laser dengan daya yang rendah sekalipun (beberapa miliwatt) yang digunakan dalam pemancaran, masih dapat membahayakan penglihatan manusia, karena pancaran cahaya laser dapat mengakibatkan
mata seseorang yang terkena mengalami kebutaan dalam sesaat atau tetap
[11].
Gambar 2.4 Laser 635nm
Laser pointer awal helium-neon gas laser (HeNe) dan
menghasilkan radiasi laser pada 633 nanometer (nm), biasanya dirancang untuk menghasilkan sinar laser dengan daya output di bawah 1 milliwatt (mW). Laser pointer paling mahal menggunakan dioda laser merah tua dekat 670/650 nanometer (nm) panjang gelombang. Yang sedikit lebih mahal menggunakan dioda merah-oranye 635 nm, lebih mudah terlihat karena sensitivitas yang lebih besar dari mata manusia pada 635 nm. Warna lainnya yang mungkin juga, dengan 532 nm laser hijau menjadi alternatif yang paling umum. Kecerlangan dari sebuah titik dari sebuah sinar laser tergantung pada daya optik dari laser, reflektifitas permukaan, dan respon berwarna dari mata manusia. Untuk daya optik yang sama,
sinar laser hijau akan tampak lebih terang daripada warna lainnya karena mata manusia paling sensitif pada tingkat cahaya yang rendah di wilayah hijau dari spektrum (panjang gelombang 520-570 nm). Sensitivitas menurun untuk panjang gelombang merah atau biru. Laser pointer Kuning memancarkan pada 593,5 nm menjadi tersedia dalam beberapa tahun terakhir. Meskipun mereka didasarkan pada proses DPSS, dalam hal ini dua baris penguat ND ini: YVO4, 1064 nm dan 1342 nm, yang dijumlahkan bersama-sama dengan kristal nonlinier. Kompleksitas dari proses ini membuat Laser pointer ini inheren tidak stabil dan tidak efisien, dengan output mereka mulai dari 1 mW sampai 10 mW, banyak bervariasi dengan suhu dan biasanya mode-melompat jika mereka terlalu panas atau terlalu dingin. Itu karena suatu proses yang kompleks mungkin memerlukan stabilisator suhu dan pendinginan aktif, yang tidak dapat dipasang ke host berukuran kecil. Juga, kebanyakan lebih kecil 593,5 nm pointer bekerja dalam modus berdenyut sehingga mereka dapat menggunakan dioda pompa yang lebih kecil dan kurang kuat [11].
2.8 IC Regulator L7812
Pada perancangan tugas akhir ini memerlukan supply tegangan sebesar 12 volt, untuk mendapatkan tegangan sebesar 12 volt yang stabil maka dibutuhkan sebuah IC yang dapat meregulasi tegangan sebesar 12 volt. IC yang digunakan untuk meregulasi tegangan sebesar 12 volt adalah IC regulator L7812. Dipilihnya IC ini karena IC ini mampu meregulasikan tegangan yang stabil sebesar yang dibutuhkan untuk keperluan semua
modul. Selain itu harga IC ini cukup ekonomis dan sangat mudah didapat dipasaran [12]. Konfigurasi dan bentuk fisik dari IC regulator L7812 dapat dilihat pada Gambar dibawah ini.
Gambar 2.5 konfigurasi pin dan Bentuk fisik IC Regulator L7812
2.9 CD4046 Phase Locked Loop
Pada perancangan tugas akhir ini menggunakan CD4046 yang digunakan 2 fungsi yaitu fungsi VCO dan fungsi PLL. Fungsi VCO digunakan untuk modulator yaitu merubah sinyal audio menjadi gelombang frekuensi yang dikirimkan lewat laser 635nm. Fungsi PLL digunakan untuk demodulator yaitu merubah sinyal gelombang frekuensi yang ditangkap oleh photo dioda dari Laser pointer menjadi sinyal audio yang dapat menghasilkan suara apabila sudah masuk penguat suara [10].
2.10 Catu Daya
Catu daya yang digunakan adalah rangkaian yang berfungsi untuk menyediakan daya pada peralatan elektronik. komponen utama rangkaian catu daya yang akan kita bahas disini yaitu trafo step down, dioda silicon
dan kondensator elektrolit (elco). sedangkan untuk komponen sekundernya yaitu IC dan transistor yang berfungsi sebagai regulator untuk membersihkan arus DC dari paku – paku tegangan AC yang mana paku – paku ini biasanya memberikan efek bunyi dengung dan desis (noise) pada peralatan audio [13].
Gambar 2.7 Trafo step down
2.11 Photo dioda
Photo dioda adalah dioda yang bekerja dengan intensitas cahaya, jika photo dioda terkena cahaya maka photo dioda bekerja seperti diode pada umumnya, tetapi jika tidak mendapat cahaya maka photodiode akan berperan seperti resistor dengan nilai tahanan yang besar sehingga arus listrik tidak dapat mengalir [14].
Photo dioda merupakan sensor cahaya semi konduktor yang dapat mengubah besaran cahaya menjadi besaran listrik. Photo dioda merupakan sebuah dioda dengan sambungan p-n-p yang dipengaruhi cahaya dalam kerjanya. Cahaya yang dapat dideteksi oleh photo dioda ini mulai dari cahaya inframerah, cahaya tampak, ultra ungu sampai dengan sinar-X [14].
Prinsip kerja, karena photodiode terbuat dari semikonduktor p-n junction maka cahaya yang diserap oleh photodiode akan menyebabkan terjadinya pergeseran foton yang akan menghasilkan pasangan electron-hole dikedua sisi dari sambungan. Ketika electron-elektron yang dihasilkan itu masuk kepita konduksi maka elektron-elektron itu akan mengalir ke arah positif sumber tegangan sedangkan hole yang dihasilkan mengalir ke arah negative sumber tegangan sehingga arus akan mengalir di dalam rangkaian. Besarnya pasangan electron ataupun hole yang dihasilkan tergantung dari besarnya intensitas cahaya yang diserap oleh
photo dioda[14].
2.12 Penguat Suara
Pada perancangan proyek akhir ini menggunakan penguat suara untuk dapat menghasilkan suara yang dapat didengar oleh telinga manusia. Oleh karena itu peneliti menggunakan LM386 yang dapat menguatkan suara hasil dari demodulasi dari PLL yang sinyalnya masih sangat kecil sehingga dapat dikeluarkan ke speaker untuk dapat didengar oleh telinga manusia [15].
Gambar 2.9 bentuk fisik dan datasheet LM386
2.13 KAPASITOR
Kapasitor merupakan komponen pasif elektronika yang sering dipakai didalam merancang suatu sistem yang berfungsi untuk mengeblok arus DC, Filter, dan penyimpan energi listrik. Didalamnya 2 buah pelat elektroda yang saling berhadapan dan dipisahkan oleh sebuah insulator. Sedangkan bahan yang digunakan sebagai insulator dinamakan dielektrik. Ketika kapasitor diberikan tegangan DC maka energi listrik disimpan pada tiap elektrodanya. Selama kapasitor melakukan pengisian, arus mengalir. Aliran arus tersebut akan berhenti bila kapasitor telah penuh. Yang
membedakan tiap - tiap kapasitor adalah dielektriknya, dan akan meneruskan bila diberi tegangan bolak balik (AC), besaran ukuran kekuatannya dinyatakan dalam FARAD (F). Dalam radio, kapasitor digunakan untuk :
1.Menyimpan muatan listrik 2.Mengatur frekuensi 3.Sebagai filter
4.Sebagai alat kopel (penyambung)
Berbagai macam kapasitor digunakan pada radio, ada yang mempunyai kutub positif dan negatif disebut polar . Ada pula yang tidak berkutub, biasa di sebut non-polar. Kondensator elektrolit atau elco dan tantalum adalah kondensator polar. Kondensator dengan solid dialectric biasanya non polar, Disamping nilai kapasitansi, kondensator mempunyai batas kemampuan tegangan (Work Voltage), ialah tegangan maksimum yang diperbolehkan. Penulisan kapasitansi kapasitor pasif biasanya memakai kode angka tiga digit dengan satuan pF, sedangkan pada elco angka decimal [16].
2.14 Dioda
Dioda adalah komponen semikonduktor yang paling sederhana, ia terdiri atas dua elektroda yaitu katoda dan anoda. Ujung badan dioda biasanya diberi tanda, berupa gelang atau berupa titik, yang menandakan letak katoda [16].
Dioda hanya bisa dialiri arus DC searah saja, pada arah sebaliknya arus DC tidak akan mengalir. Apabila dioda silikon dialiri arus AC ialah arus listrik dari PLN, maka yang mengalir hanya satu arah saja sehingga arus output dioda berupa arus DC [16].
Bila anoda diberi potensial positif dan katoda negatif, dikatakan dioda diberi forward bias dan bila sebaliknya, dikatakan dioda diberi
reverse bias. Pada forward bias, perbedaan voltage antara katoda dan anoda disebut threshold voltage atau knee voltage. Besar voltage ini tergantung dari jenis diodanya, bisa 0.2V, 0.6V dan sebagainya [16].
Bila dioda diberi reverse bias (yang beda voltagenya tergantung dari tegangan catu) tegangan tersebut disebut tegangan terbalik. Tegangan terbalik ini tidak boleh melampaui harga tertentu, Harga ini disebut
breakdown voltage, misalnya dioda type 1N4001 sebasar 50V.
Dioda bridge adalah sebuah komponen elektronika semikonduktor yang berfungsi sebagai penyearah arus bolak-balik (AC). Disebut Dioda bridge karena didalam komponen ini terdapat empat buah dioda yang dihubungkan saling bertemu satu sama lain (bridge rectifier/penyearah jembatan). Dioda bridge merupakan penyearah arus bolak-balik satu gelombang penuh, jadi akan dihasilkan tegangan DC (searah) yang lebih baik, yang cenderung memiliki noise rendah. Saat ini, Dioda bridge
banyak digunakan pada perangkat-perangkat elektronika modern, karena memang memiliki kinerja yang baik [16].
2.15 TRANSISTOR
Transistor adalah alat semikonduktor yang dipakai sebagai penguat, pemotong (switching), stabilisasi tegangan, modulasi sinyal atau fungsi lainnya. Pada dasarnya transistor merupakan komponen aktif dengan arus, tegangan atau daya keluarannya dikendalikan oleh arus masukan. Didalam sistem komunikasi transistor digunakan sebagai penguat sinyal. Didalam untai elektronis komputer transistor digunakan untuk saklar elektronis laju tinggi. Transistor adalah komponen yang sangat penting dalam dunia elektronik modern. Dalam rangkaian analog, transistor digunakan dalam amplifier (penguat). Rangkaian analog melingkupi pengeras suara, sumber listrik stabil, dan penguat sinyal radio. Dalam rangkaian-rangkaian digital, transistor digunakan sebagai saklar berkecepatan tinggi. Beberapa transistor juga dapat dirangkai sedemikian rupa sehingga berfungsi sebagai logic gate, memori, dan komponen-komponen lainnya [16].
Transistor PNP dan NPN mempunyai sifat yang saling berkebalikan walaupun sebenarnya prinsip kerja kedua jenis transistor adalah sama .Untuk transisitor PNP di perlukan arus dan tegangan yang berlawanan dengan transisitor NPN. Jika pada transistor NPN kolektornya lebih positif dari pada emitor, maka transisitor PNP emitornya lebih positif dari kaki kolektor [16].
2.16 BC550 Transistor NPN
Pada perancangan proyek akhir ini menggunakan Transistor NPN yang low noise sehingga sinyal gelombang frekuensi yang masuk dapat dikuatkan tetapi tetap mendapatkan hasil sinyal yang bersih. Oleh karena itu saya menggunakan BC550 untuk menguatkan arus sinyal gelombang frekuensi sehingga dapat dideteksi oleh PLL [16].
Gambar 2.12 Datasheet BC550
2.17 SPEAKER ( PENGERAS SUARA )
Speaker (Pengeras suara) adalah transduser yang mengubah sinyal elektrik ke frekuensi audio (suara) dengan cara menggetarkan komponennya yang berbentuk membran untuk menggetarkan udara
sehingga terjadilah gelombang suara sampai di kendang telinga kita dan dapat kita dengar sebagai suara [17].
Dalam setiap sistem penghasil suara (loud speaker), pengeras suara merupakan juga menentukan kualitas suara disamping juga peralatan pengolah suara sebelumnya yang masih berbentuk listrik dalam rangkaian penguat amplifier[17].
