SKRIPSI
RANCANG BANGUN ALAT UKUR RF POWER TRANSCEIVER UNTUK WIFI 2.4 GHz
Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam menyelesaikan pendidikan sarjana (S-1) pada Departemen Teknik Elektro Subkonsentrasi
Teknik Telekomunikasi
Oleh
FRANCIUS LUIS SIMANJUNTAK NIM : 140402093
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
2019
ABSTRAK
WIFI merupakan suatu perangkat yang berfungsi untuk menghubungkan user ke internet tampa menggunakan kabel. Pemanfaatan wifi sebagai koneksi user ke internet dalam sebuah ruangan memerlukan pemilihan penempatan posisi yang sesuai agar sinyal yang dipancarkannya dapat menjangkau seluruh ruangan secara merata. Untuk itu diperlukan alat ukur yang mampu mengukur daya pancar dan daya terima WIFI. Saat ini pengukuran untuk keperluan diatas dilakukan dengan mengukur pada sisi pengirim dan sisi penerima secara terpisah, sehingga tidak praktis dan memerlukan waktu yang relatif lama. Untuk itu diperlukan alat ukur yang dapat menampilkan hasil pengukuran kuat daya pancar dan kuat daya terima yang terintegrasi pada satu alat ukur saja, sehingga hasil pengukuran dapat diamati dari satu sisi (di sisi penerima saja). Dalam penelitian ini telah dirancang alat yang mampu mengukur daya pancar dan daya terima serta rugi – rugi propagasi pada jaringan WIFI yang dapat dibaca pada sisi penerima. Alat ukur yang dirancang dibangun menggunakan modul NODE MCU 01 sebagai pengukur kuat daya gelombang radio (RF Power) perangkat WIFI 2.4GHZ dan modul radio TxRx 433MHz yang berfungsi sebagai link data pengukuran. Dari hasil pengujian alat dengan daya pancar 12 dB di dapat loss pada jarak 10 meter adalah -33 dB , pada jarak 50 meter loss sebesar -49 dB dan pada jarak 100 meter loss -59 dB dengan perbedaan loss pengukuran terhadap perhitungan free space loss memiliki selisih nilai loss terendah 9,05 dB pada jarak 100 meter dan selisih nilai loss tertinggi 16,09 dB pada jarak 40 meter.
Kata kunci : Propagasi Gelombang Radio , Loss, Transmisi Friis , NodeMCU
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Tuhan yang Maha Esa atas berkat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini yang berjudul “RANCANGBANGUN ALAT UKUR TRANSCEIVER POWER WIFI 2.4 GHz.”
Skripsi ini merupakan salah satu persyaratan yang harus dipenuhi untuk menyelesaikan pendidikan Sarjana Strata Satu di Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
Dalam menyelesaikan skripsi ini, penulis banyak menerima bantuan dan dukungan dari berbagai pihak. Untuk itu penulis ingin mengucapkan terimakasih kepada:
1. Prof. Dr. Runtung, S.H., M.Hum. Rektor USU 2. Ir.Seri Maulina,M.Si,Ph.D. Dekan FT USU
3. Dr. Fahmi,S.T.,M.Sc.,IPM. Ketua Jurusan Teknik Elektro FT USU
4. Ir.Arman Sani, M.T selaku dosen pembimbing penulis yang telah memberi banyak masukan, bimbingan, dan meluangkan banyak waktu sehingga skripsi ini dapat diselesaikan dengan baik.
5. Bapak Ir. M.Zulfin, M.T. dan Bapak Drs. Hasdari Helmi Rangkuti, M.T., selaku dosen penguji penulis yang telah banyak mengoreksi dan memberikan masukan sehingga skrispi ini dapat diselesaikan dengan baik.
6. Keluargaku yang selalu mendoakan dan mendukungku baik secara materil maupun moral.
7. Semua sahabat setia penulis dalam suka maupun duka, yang selalu menyemangati penulis dalam menyelesaikan skripsi ini.
8. Seluruh Staf Pengajar Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara yang telah memberikan ilmu kepada penulis.
9. Seluruh Staf Pegawai Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
10. Semua pihak yang telah mendukung dalam menyelesaikan skripsi ini yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu penulis mengharapkan adanya kritik dan saran yang bertujuan menyempurnakan kajian skripsi ini. Akhir kata, penulis mengucapkan terimakasih dan semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi para pembaca.
Medan, Februari 2019 Penulis,
Francius Simanjuntak NIM. 140402093
DAFTAR ISI
ABSTRAK ... i
KATA PENGANTAR ... ii
DAFTAR ISI ... iv
DAFTAR GAMBAR ... v
DAFTAR TABEL ... vii
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1 Latar Belakang Masalah ... 1
1.2 Perumusan Masalah ... 3
1.3 Tujuan Penulisan Skripsi ... 3
1.4 Manfaat Penelitian ... 3
1.5 Batasan Masalah ... 4
BAB II DASAR TEORI ... 5
2.1 Komunikasi Wireless ... 5
2.2 WIFI (Wireless Fidelity)... 5
2.3 Propagasi Gelombang Radio ... 7
2.4 Parameter Propagasi Gelombang Radio ... 8
2.5 Antena ... 9
2.6 Free Space Loss ... 10
2.7 Rumus Transmisi Friis ... 11
2.8 Modul ESP 8266 NodeMCU 1... 13
2.9 Modul Rx/Tx 433 Mhz ... 14
2.10 LCD ... 15
2.11 Resistor ... 19
BAB III METODOLOGI PENELITIAN ... 24
3.1 Waktu dan Tempat ... 24
3.2 Tahapan Penelitian ... 24
3.3 Penentuan Variabel Pembanding ... 27
3.4 Perancangan Alat ... 28
BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISIS ... 35
4.1 Umum ... 35
4.2 Sistem Kerja Alat ... 36
4.2.3 Pengambilan Data ... 39
4.2.4 Analisis Data ... 40
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 45
5.1 Kesimpulan ... 45
5.2 Saran ... 45
DAFTAR PUSTAKA ... 46 LAMPIRAN
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Jenis Propagasi Gelombang Radio ... 8
Gambar 2.2 Free Space Loss ... 11
Gambar 2.3 NodeMCU 1 ... 13
Gambar 2.4 Modul RX/TX 433 Mhz ... 14
Gambar 2.5 LCD display 20*4... 16
Gambar 2.6 Resistor ... 22
Gambar 2.7 Trimpot ... 23
Gambar 2.8 Trimpot Sebagai pembagi tegangan ... 23
Gambar 3.1 Tahapan Penelitian ... 25
Gambar 3.2 Diagram Blok Alat ... 29
Gambar 3.3 Rangkaian NodeMCu 1 dan modul pemancar 433 MHz ... 30
Gambar 3.4 Rangkaian NodeMCu 1 dan modul penerima 433 MHz ... 31
Gambar 3.5 Rangkaian NodeMCu 1 dan LCD display 4x20... 32
Gambar 3.6 Rangkaian keseluruhan alat ukur pada sisi penerima... 32
Gambar 3.7 Flowchart Pembuatan Program ... 33
Gambar 4.1 Alat Ukur RF Power Transceiver untuk WIFI 2.4Ghz Bagian Pemancar ...35
Gambar 4.2 Alat Ukur RF Power Transceiver untuk WIFI 2.4Ghz Bagian Penerima ...35
Gambar 4.3 Tampilan Awal LCD ... 37
Gambar 4.4 Tampilan Pengukuran LCD... 37
Gambar 4.5 Flowchart Sistem Kerja Alat Pada Sisi Pemancar dan Penerima.. 38
Gambar 4.6 Lokasi Pengukuran RF Power WIFI Grafik ... 39
Gambar 4.7 Perbandingan Loss Pengukuran dan Loss Perhitungan ... 42 Gambar 4.8 Grafik Perbandingan Loss Tehadap jarak ... 43 Gambar 4.9 Grafik Persamaan Faktor koreksi ... 43
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Berbagai Standar IEEE 802.11... 6
Tabel 2.2 Fungsi pin pada LCD display ... 16
Tabel 2.3 Kode Warna resistor ... 20
Tabel 4.1 Data Hasil Pengukuran ... 40
Tabel 4.2 Data Perhitungan Rugi Rugi Lintasan ... 41
Tabel 4.3 Hasil Pengukuran Loss ... 42
Tabel 4.4 Faktor Koreksi ... 44
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah
WIFI (Wireless Fidelity) merupakan teknologi yang memiliki berbagai fungsi, salah satunya adalah sebagai penghubung pengguna (user) ke internet tanpa harus menggunakan kabel (nirkabel) tetapi melalui gelombang radio.
Pemanfaatan wifi sebagai koneksi user ke internet dalam sebuah ruangan memerlukan pemilihan penempatan posisi yang sesuai agar sinyal yang dipancarkannya dapat menjangkau seluruh ruangan secara merata. Disamping itu, penempatan wifi juga harus berada pada posisi yang dapat meminimalisir rugi- rugi lintasan sinyal radio dari perangkat user ke wifi dan sebaliknya. Untuk ini dibutuhkan suatu alat ukur yang dapat mengukur kuat daya pancar sinyal wifi dan kuat daya terima di setiap titik dalam ruangan, sehingga posisi penempatan wifi dapat dievaluasi dan direposisi pada posisi letak yang lebih sesuai. Disamping itu, data hasil pengukuran ini juga dapat dimanfaatkan untuk memperhitungkan besar rugi-rugi lintasan pada titik penerimaan tertentu dan untuk mempelajari karakteristik pancaran sinyal wifi melalui berbagai lintasan sinyal yang terjadi.
Saat ini pengukuran untuk keperluan diatas dilakukan dengan mengukur pada sisi pengirim dan sisi penerima secara terpisah, sehingga tidak praktis dan memerlukan waktu yang relatif lama. Terkadang terjadi kesulitan akibat terdapatnya benda-benda penghalang di sepanjang lintasan sinyal tersebut. Oleh karena itu diperlukan alat ukur yang dapat menampilkan hasil pengukuran kuat
daya pancar dan kuat daya terima yang terintegrasi pada satu alat ukur saja, sehingga hasil pengukuran dapat diamati dari satu sisi (di sisi penerima saja).
Dalam pembuatan alat ini ada beberapa penelitian sejenis yang dapat dijadikan acuan. Iwan Sentosa dalam penelitiannya berjudul “Karakteristik Propagasi di Outdoor Berdasarkan Analisis RSSI Pada Jaringan Sensor Nirkabel”[1]. Penelitian ini membandingkan nilai pengukuran Received Signal Strength Indication (RSSI) outdoor. Pada penelitian ini terdapat kelemahan dikarenakan data pengukuran di dapat melalui node yang terpasang pada jarak tertentu sehingga untuk melakukan penambahan pengukuran pada variasi jarak dibutuhkan node tambahan pula, sedangkan Ummu Handasah melakukan penelitian berjudul “Analisis Path Loss Model Propagasi Dalam Ruangan” [2].
Pada penelitian ini digunakan Software Android G-net WIFI. Software ini memiliki kelemahan dalam proses pencatatan data dilakukan secara manual dan dalam pengukuran nilai daya pancar sinyal radio (RF Power WIFI ) tidak dapat dilakukan.
Pada penelitian ini dilakukan rancang bangun RF Power Transceiver untuk mengukur kuat daya pancar dan daya terima perangkat wifi 2,4GHz dimana hasil besaran yang diukur dapat dibaca di sisi penerima. Dari penelitian ini berhasil diperoleh alat ukur RF Power Transceiver yang dapat digunakan untuk mengukur kuat daya pancar dan terima perangkat wifi 2,4GHz pada arah tertentu.
1.2 Perumusan Masalah
Adapun rumusan masalah dari skripsi ini adalah sebagai berikut:
1. Merancang dan membuat alat ukur yang mampu mengukur kuat daya pancar dan daya terima sinyal wifi 2.4GHz sinyal frekuensi radio (RF power) di sisi pemancar.
2. Menampilkan dan merekam data daya sinyal pemancar, daya sinyal penerima dan besar rugi-rugi propagasi di sisi penerima.
3. Menentukan dan menganalisa model rugi-rugi propagasi dari data pengamatan dan membandingkannya dengan model propagasi Friis.
1.3 Tujuan Penulisan Skripsi
Adapun tujuan penulisan skripsi ini adalah sebagai berikut:
Untuk merancang dan membangun alat yang mampu mengukur daya pancar dan daya terima serta rugi-rugi propagasi pada jaringan WIFI yang dapat dibaca pada sisi penerima.
1.4 Manfaat Penelitian
Manfaat dari Penelitian ini adalah untuk mendapatkan informasi kuat daya sinyal pemancar dan penerima dari perangkat wifi langsung pada sisi penerima, serta untuk mempelajari model propagasi dari gelombang radio WIFI.
1.5 Batasan Masalah
Batasan masalah pada skripsi ini yaitu:
1. Perangkat pengukur kuat daya sinyal di sisi pengirim menggunakan modul WIFI ESP-8266.
2. Rugi-rugi penyaluran daya sinyal dari perangkat WIFI ke alat ukur pada sisi pemancar yang dirancang diabaikan.
3. Perangkat pengukur kuat daya sinyal di sisi penerima yang digunakan adalah modul WIFI ESP-8266 .
4. Menampilkan data daya sinyal pemancar , daya sinyal penerima dan besar rugi-rugi propagasi disisi penerima menggunakan arduino promini dan LCD 20x4.
5. Perekaman data hasil pengukuran menggunakan Laptop melalui kabel USB dengan software teraterm.
6. Model rugi-rugi propagasi yang dianalisis Line-Of-Sight dan tanpa penghalang.
7. Model rugi-rugi propagasi pembanding yang digunakan adalah model propagasi Friis.
BAB II DASAR TEORI
2.1 Komunikasi Wireless
Komunikasi wireless pertamakali dikembangkan sebelum zaman industri.
Sistem komunikasi wireless ditransmisikan secara line of sight menggunakan media seperti asap, obor, pantulan cahaya dari cermin, cahaya suar, atau bendera semapor. Perkembangan selanjutnya sistem komunikasi ini digantikan oleh telegraph, dan kemudian telepon [3].
Beberapa dekade setelah itu, Marconi mendemonstrasikan transmisi radio pertama sejauh 18 mil (1895) , dan merupakan awal mula kelahiran sistem komunikasi radio. Sistem komunikasi radio awalnya mentransmisikan sinyal analog, namun saat ini kebanyakan sistem komunikasi radio mentransmisikan sinyal digital. Dalam perkembangannya komunikasi radio dengan sinyal digital digunakan untuk sistem komunikasi selular, internet, streaming video. Dalam internet dikenal beberapa sistem radio yang mengkoneksikan terminal user ke internet seperti bluetooth, infrared dan WIFI (wireless fidelity).
2.2 WIFI (Wireless Fidelity)
Wifi (Wireless Fidelity) atau yang juga dikenal sebagai IEEE 802.11 merupakan teknologi nirkabel yang memungkinkan local acces link yang menghubungkan user ke internet melalui gelombang radio. Nama dan logo wifi sendiri merupakan penyebutan komersial yang diberikan oleh interbrand corporation untuk memudahkan dalam mengenali protokol IEE 802.11.
Penggunaan wifi sebagai local acces link semakin populer karena keandalannya dalam mobilitas user untuk tetap terkoneksi. Selain dalam koneksi internet, Wifi juga digunakan untuk berbagai fungsi seperti transfer data, transmisi video, penggunaan perangkat kontroler dan berbagai keperluan lainnya.
Wifi memiliki berbagai standar yang ditetapkan oleh IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers). Dalam perkembangannya wifi memiliki berbagai standar, seperti 802.11a, 802.11b, 802.11g, 802.11n. Spesifikasi dari masing masing standar ini dapat diperhatikan pada Tabel 2.1[4].
Tabel 2.1 Berbagai Standar IEEE 802.11
Protokol Tahun Frekuensi Kerja
Data Rate (Typ)
Data Rate (Max)
Range (Indoor)
Range (Outdoor)
802.11a 1999
5.15-5.35/
5.47-5.725/
5.725-5.875 GHz
25 Mb/s 54 Mb/s
~25
meter ~75 meter
802.11b 1999 2.4-2.5 GHz
5.5 Mb/s
11 Mb/s
~35 meter
~100 meter 802.11g 2003 2.4-2.5
GHz 25 Mb/s 54
Mb/s
~25
meter ~75 meter 802.11n 2007 2.4 GHz or
5 GHz
200 Mb/s
540 Mb/s
~50 meter
~126 meter
2.3 Propagasi Gelombang Radio
Propagasi atau perambatan gelombang radio dapat diartikan perambatan gelombang elektromagnetik melalui udara dari antena pemancar ke antena penerima. Ada berbagai jenis propagasi gelombang radio yang dikenal [5] :
1. Propagasi gelombang tanah.
Perambatan gelombang radio yang merambat di sepanjang permukaan tanah. Gelombang yang dipancarkan harus terpolarisasi secara vertikal karena bumi akan menghubung-singkatkan medan listriknya apabila polarisasi horizontal.
2. Propagasi gelombang ionosfer.
Perambatan gelombang radio yang merambat pada lapisan ionosfer.
3. Propagasi troposfer.
Perambatan gelombang radio yang merambat pada lapisan troposfer.
4. Propagasi garis pandang ( Line Of Sight ).
Propagasi ini disebut juga propagasi langsung, dimana gelombang radio akan di rambatkan langsung dari antena pemancar ke antena penerima.Agar gelombang dapat dirambatkan langsung, lintasan propagasi garis pandang harus tidak memiliki penghalang.
Pada penelitian ini akan difokuskan model propagasi LOS (Line Of Sight).
Untuk menjelaskan ke-empat jenis propagasi diatas dapat dilihat ilustrasi pada Gambar 2.1 [5].
Gambar 2.1 Jenis Propagasi Gelombang Radio Keterangan :
1. Gelombang Tanah 2. Gelombang Ionosfir 3. Gelombang Troposfir 4. Gelombang Langsung
2.4 Parameter Propagasi Gelombang Radio
Ada berbagai macam jenis daya berdasarkan penggunaannya, salah satunya adalah daya pancar. Daya pancar atau yang sering disebut juga Tx Power atau Daya Tx, daya pancar dinyatakan dalam besaran Watt atau milliwatt, Jika bekerja pada frekuensi microwave seringkali digunakan besaran dBm. Daya pemancar pada peralatan WiFi dan WiMAX berkisar 30 mW sampai 200 mW atau lebih. Daya pancar maksimum pada frekuensi 2.4GHz yang legal di Indonesia adalah 100 mW. Daya Tx seringkali tergantung pada kecepatan transmisi. Besarnya daya pancar akan memengaruhi besarnya sinyal penerimaan di suatu tempat tertentu pada jarak tertentu dari stasiun pemancar. Semakin tinggi
daya pancar semakin besar level kuat medan penerimaan siaran. Namun besarnya penerimaan siaran tidak hanya dipengaruhi oleh besarnya daya pancar.
Besarnya daya pancar yang diperlukan untuk menjangkau sasaran pada jarak tertentu dipengaruhi antara lain oleh besarnya frekuensi, ketinggian antena pemancar dan antena penerima, profil antara lokasi pemancar dengan lokasi penerima, serta besarnya level kuat medan yang diharapkan dapat diterima oleh pesawat penerima. Parameter-parameter yang berpengaruh pada penerimaan sinyal dinyatakan dengan Persamaan 2.1 [5].
( ) = ( ) + ( ) − ( ) + ( ) ..………(2.1)
Keterangan :
Pfs(db) : Level Field Strength dalam satuan dB.
Po(db) : Power Output pemancar dalam satuan dB.
GTx(db) : Gain antena pemancar dalam satuan dB.
Apl(db) : Attenuation Path Loss dalam satuan dB (redaman ruang).
Grx(db) : Gain antena penerima dalam satuan dB.
2.5 Antena
Antena adalah perangkat yang berfungsi untuk memancarkan atau menerima gelombang elektromagnetik dari media kabel ke udara atau sebaliknya dari udara ke media kabel. Struktur antena biasanya menggunakan bahan konduktor [6]. Antena merupakan suatu piranti transisi antara saluran transmisi dan udara bebas. Karena merupakan perangkat perantara antara media kabel dan
udara, maka antena harus mempunyai sifat yang sesuai (match) dengan media kabel pencatunya.
Antena juga merupakan transducer, karena mengubah arus listrik bolak- balik (ac) menjadi gelombang elektromagnetik. Fenomena radiasi atau perambatan energi menuju udara bebas disebabkan oleh muatan listrik yang bergerak dengan kecepatan yang selalu berubah-ubah, atau dengan kata lain muatan listrik tersebut bergerak dengan percepatan. Muatan listrik yang diam atau statis tidak menyebabkan radiasi, demikian juga muatan listrik yang bergerak dengan kecepatan konstan (tidak ada percepatan) pada penghantar dengan panjang tertentu tidak mengakibatkan radiasi.
Pola radiasi adalah penggambaran pancaran daya suatu antena sebagai fungsi koordinat ruang. Pola radiasi (radiation pattern) merupakan salah satu parameter penting dari suatu antena. Parameter ini sering dijumpai dalam spesifikasi suatu antena, sehingga dapat dilihat bentuk pancaran yang dihasilkan oleh antena tersebut. Pola ini dibuat untuk mengukur kuat medan pada setiap titik permukaan di sekitar antena dengan antena sebagai pusatnya.
Gain antena pada arah tertentu adalah perkalian 4p dengan nilai perbandingan antara intensitas radiasi pada arah tertentu dan daya bersih yang diterima antena dari pemancar. Jika arah tidak disebutkan, nilai power gain biasanya diambil dalam arah maksimum. Gain antena (G) dapat dihitung dengan menggunakan antena lain sebagai antena standard atau sudah memiliki gain standard, dimana akan dibandingkan daya yang diterima antara antena standard
dengan antena yang akan diukur dari antena pemancar yang sama dan dengan daya yang sama.
2.6 Free Space Loss
Perjalanan sinyal dari Tx menuju Rx yang di perliharkan pada gambar 2.2 akan mengalami pelemahan ruang bebas, hal ini dimanakan free space loss [7].
Gambar 2.2 Free Space Loss
Jika jarak antara antena Tx dan Rx adalah d dan frekuensi kerja f, maka pelemahan sinyal dalam ruang bebas (free space loss ) dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan 2.2 yaitu [7]:
( ) = 92.45 + 20 + 20 ………...………..(2.2)
Keterangan :
f : Frekuensi kerja (GHz)
d : Panjang lintasan propagasi (Km)
2.7 Rumus Transmisi Friis
Rumus friss merupakan rumus mendasara yang digunakan dalam mengenalisis dan merancang suatu komunikasi radio. Rumus friis menghubungkan antara besar daya yang diperlukan oleh antena pemancar agar pada antena penerima pada jarak tertentu didapatkan daya terima yang cukup[8].
Dalam rumus friis di definisikan bahwa titik sumber merupakan titik isotropis dimana daya pancar di transmisikan merata pada setiap satuan luas permukaan dari jarak d terhadap pemancar atau dengan kata lain daya pancar di bagi merata pada seluruh permukaan pada jarak d. Hal ini dapat dirumuskan pada Persamaan 2.3 [8].
= = ……….………(2.3)
Ketika daya pancar di tansmisikan melalui antena pemancar rapat daya (W) akan di dikali dengan gain antena (Gt). Hal ini dapat dirumuskan pada Persamaan 2.4 [8].
= . = . ………..(2.4)
Pada rumus friis hubungan antara daya pancar dan daya terima dapat dilihat pada persamaa 2.5 [8].
= ( . ) ……….……….………...…(2.5)
Keterangan :
W : Rapat daya (dB/m2) Pt : Daya pancar (dB) d : Jarak (Km)
A : Luas permukaan ( m2)
Gt : Gain Pemancar (dB) Gr : Gain Penerima (dB)
2.8 Modul Pengukur Daya Pancar dan Daya Terima WIFI
Adapun modul yang digunakan sebagai pengukur daya terima dan daya pancar adalah sebagai berikut :
2.8.1 ESP 8266 NodeMCu 1
NodeMCU 1 adalah perangkat open source yang dikembangkan oleh Huang pada Desember 2013 [9]. Node MCU berfungsi untuk menghubungkan suatu perangkat ke internet melalui jaringan WIFI untuk mendukung internet of things (IoT). NodeMCU dapat berfungsi sebagai server maupun client.
Gambar 2.3 NodeMCU 1
Adapun spesifikasi yang dimiliki oleh NodeMCU sebagai berikut :
1. Board ini berbasis ESP8266 serial WiFi SoC (Single on Chip) dengan onboard USB to TTL. Wireless yang digunakan adalah IEE 802.11b/g/n.
2. Dua kapasitor tantalum 100 mikro farad dan 10 mikro farad.
3. 3.3v LDO regulator.
4. Blue led sebagai indikator.
5. Cp2102 usb to UART bridge.
6. Tombol reset, port usb, dan tombol flash.
7. Terdapat 9 GPIO yang di dalamnya ada 3 pin PWM, 1 x ADC Channel, dan pin Rx Tx.
8. Tiga pin ground.
9. S3 dan S2 sebagai pin GP.
10. S1 MOSI (Master Output Slave Input) yaitu jalur data dari master dan masuk ke dalam slave, sc cmd/sc.
11. S0 MISO (Master Input Slave Input) yaitu jalur data keluar dari slave dan masuk ke dalam master.
12. SK yang merupakan SCLK dari master ke slave yang berfungsi sebagai clock.
2.9 Modul Tansmisi Data Tx ke Rx
Dalam modul ini digunakan modul transmisi data dari pemancar ke penerima sebagai berikut :
2.9.1 Modul Rx/Tx 433 MHz
Modul ini berfungsi untuk mengirimkan data pada sisi pemancar ke sisi penerima dengan menggunakan frekuensi 433 MHz [10].
Gambar 2.4 Modul Rx/Tx 433 MHz
Adapun spesifikasi dari modul pemancar 433MHz MX-FS-03V adalah sebagai berikut :
Pada sisi Pengirim :
Jarak Tx/Rx : 20-200 meters
Tegangan : 3.5-12V
Ukuran : 19 * 19mm
Modulasi : AM
Transfer rate : 4KB / S Transmitting power : 10mW
Frekuensi : 433MHz
Pada sisi Penerima :
Modulasi : AM
Tegangan : DC5V
Arus : 4mA
Sensitivitas :-105DB
Frekuensi : 433MHz
Ukuran : 30 * 14 * 7mm
2.10 LCD (Liquid Cristal Display)
Display elektronik adalah salah satu komponen elektronika yang berfungsi sebagai tampilan suatu data, baik karakter, huruf ataupun grafik. LCD (Liquid Cristal Display) adalah salah satu jenis display elektronik yang dibuat dengan teknologi CMOS logic yang bekerja dengan tidak
menghasilkan cahaya tetapi memantulkan cahaya yang ada di sekelilingnya terhadap front-lit atau mentransmisikan cahaya dari back- lit.
LCD (Liquid Cristal Display) berfungsi sebagai penampil data baik dalam bentuk karakter, huruf, angka ataupun grafik. Material LCD (Liquid Cristal Display) adalah lapisan dari campuran organik antara lapisan kaca bening dengan elektroda transparan indium oksida dalam bentuk tampilan seven- segment dan lapisan elektroda pada kaca belakang. LCD display mampu menampilkan jumlah karakter sesuai dengan dimensi dari lcd tersebut, LCD 4x20 mampu menampilkan 80 karakter berupa 20 kolom karakter dalam 4 baris. Pada penelitian ini digunakan LCD dengan karakter 4x20 seperti pada Gambar 2.5.
Umumnya LCD display memiliki pin yang memiliki fungsi masing-masing hal ini dapat dilihat di Tabel 2.2 [11].
Gambar 2.5 LCD display 20x4
Tabel 2.2 Fungsi pin pada LCD display
PIN SIMBOL FUNGSI
1 VSS Gnd
2 VDD 3 volt/ 5 volt
3 V0 Pengaturan kontras
4 Rs H/L register select signal
5 R/W H/L read/write signal
6 E H L enable signal
7 DB0 H/L data bus line
8 DB1 H/L data bus line
9 DB2 H/L data bus line
10 DB3 H/L data bus line
11 DB4 H/L data bus line
12 DB5 H/L data bus line
13 DB6 H/L data bus line
14 DB7 H/L data bus line
15 A Tegangan untuk LED
16 K Gnd
17 NC/Vee Negative voltage input
18 NC NC connection
2.10.1 Cara Kerja LCD
Pada aplikasi umumnya RW diberi logika rendah “0”.Bus data terdiri dari 4bit atau 8 bit. Jika jalur data 4 bit maka yang digunakan ialah DB4 sampai dengan DB7. Sebagaimana terlihat pada table deskripsi, interface LCD merupakan sebuah bus pararel, dalam hal ini sangat memudahkan dan sangat cepat dalam pembacaan dan penulisan data dari atau ke LCD. Kode ASCII yang ditampilkan sepanjang 8bit dikirim ke LCD secara 4bit atau 8bit pada satu waktu
Jika mode 4bit yang digunakan, maka 2 nibble data dikirim untuk membuat sepenuhnya 8bit (pertama dikirim 4bit MSB lalu 4bit LSB dengan pulsa
clock EN setiap nibble-nya). Jalur control EN digunakan untuk memberitahu LCD bahwa mikrokontroler mengirimkan data ke LCD. Untuk mengirim data ke LCD program harus menset EN ke kondisi high “1” dan kemudian menset dua jalur control lainnya (RS dan R/W) atau juga mengirimkan data ke jalur data bus. Saat jalur lainnya sudah siap, EN harus diset ke “0” dan tunggu beberapa saat, dan set EN kembali ke high “1”. Ketika jalur RS berada dalam kondisi low “0”, data yang dikirimkan ke LCD dianggap sebagai sebuah perintah atau instruksi khusus (seperti bersihkan layar, posisi kursor dll). Ketika RS dalam kondisi high atau “1”, data yang dikirimkan adalah data ASCII yang akan ditampilkan dilayar.
Misal, untuk menampilkan huruf “A” pada layar maka RS harus diset ke
“1”. Jalur control R/W harus berada dalam kondisi low (0) saat informasi pada data bus akan dituliskan ke LCD. Apabila R/W berada dalam kondisi high “1”, maka program akan melakukan query data dari LCD. Instruksi pembacaan hanya satu, yaitu Get LCD status, lainnya merupakan instruksi penulisan, Jadi hampir setiap aplikasi yang menggunakan LCD, R/W selalu di set ke “0”. Jalur data dapat terdiri 4 atau 8 jalur. Mengirimkan data secara parallel baik 4bit atau 8bit merupakan 2 mode operasi primer.
Untuk membuat sebuah aplikasi interface LCD, menentukan mode operasi merupakan hal yang paling penting. Mode 8bit sangat baik digunakan ketika kecepatan menjadi keutamaan dalam sebuah aplikasi dan setidaknya minimal tersedia 11 pin I/0 (3pin untuk control, 8pin untuk data). Sedangkan mode 4bit minimal hanya membutuhkan 7bit (3pin untuk control, 4 pin untuk data). Bit RS digunakan untuk memilih apakah data atau instruksi yang akan ditransfer antara
mikrokontroler dan LCD. Jika bit ini diset (RS = 1), maka byte pada posisi kursor LCD saat itu dapat dibaca atau ditulis. Jika bit ini di reset (RS = 0), merupakan instruksi yang dikirim ke LCD atau status eksekusi dari instruksi terakhir yang dibaca.
2.11 Resistor
Resistor adalah komponen dasar elektronika yang digunakan membatasi jumlah arus yang mengalir dalam satu rangkaian. Sesuai dengan namanya resistor bersifat resistif dan umumnya terbuat dari bahan karbon. Dari hukum Ohm diketahui, resistansi berbanding terbalik dengan jumlah arus yang mengalir melaluinya. Satuan resistansi dari suatu resistor disebut Ohm atau dilambangkan dengan simbol Ω (Omega).
2.11.1 Jenis - Jenis Resistor A. Resistor tetap
Tipe resistor tetap yang umum adalah berbentuk tabung dengan dua kaki tembaga di kiri dan kanan.Pada badannya terdapat lingkaran membentuk gelang kode warna untuk memudahkan pemakai mengenali besar resistansi tanpa mengukur besarnya dengan Ohmmeter. Kode warna tersebut adalah standar manufaktur yang dikeluarkan oleh EIA (Electronic Industries Association) seperti yang ditunjukkan pada Tabel 2.1 [12].
Tabel 2.3 Kode Warna resistor
Resistansi dibaca dari warna gelang yang paling depan ke arah gelang toleransi berwarna coklat, merah, emas atau perak. Biasanya warna gelang toleransi ini berada pada badan resistor yang paling pojok atau juga dengan lebar yang lebih menonjol, sedangkan warna gelang yang pertama agak sedikit ke dalam. Dengan demikian pemakai sudah langsung mengetahui berapa toleransi dari resistor tersebut.Kalau anda telah bisa menentukan mana gelang yang pertama selanjutnya adalah membaca nilai resistansinya.
Jumlah gelang yang melingkar pada resistor umumnya sesuai dengan besar toleransinya. Biasanya resistor dengan toleransi 5%, 10% atau 20% memiliki 3 gelang (tidak termasuk gelang toleransi). Tetapi resistor dengan toleransi 1% atau 2% (toleransi kecil) memiliki 4 gelang (tidak termasuk gelang toleransi). Gelang
pertama dan seterusnya berturut-turut menunjukkan besar nilai satuan, dan gelang terakhir adalah faktor pengalinya.
Misalnya resistor dengan gelang kuning, violet, merah dan emas. Gelang berwarna emas adalah gelang toleransi. Dengan demikian urutan warna gelang resitor ini adalah gelang pertama berwarna kuning, gelang kedua berwana violet dan gelang ke tiga berwarna merah. Gelang ke empat tentu saja yang berwarna emas dan ini adalah gelang toleransi. Dari Tabel 2.1 diketahui jika gelang toleransi berwarna emas, berarti resitor ini memiliki toleransi 5%. Nilai resistansisnya dihitung sesuai dengan urutan warnanya. Pertama yang dilakukan adalah menentukan nilai satuan dari resistor ini. Karena resitor ini resistor 5%
(yang biasanya memiliki tiga gelang selain gelang toleransi), maka nilai satuannya ditentukan oleh gelang pertama dan gelang kedua. Diketahui gelang kuning nilainya = 4 dan gelang violet nilainya = 7. Jadi gelang pertama dan kedua atau kuning dan violet berurutan, nilai satuannya adalah 47. Gelang ketiga adalah faktor pengali, dan jika warna gelangnya merah berarti faktor pengalinya adalah 100. Sehingga dengan ini diketahui nilai resistansi resistor tersebut adalah nilai satuan x faktor pengali atau 47 x 100 = 4.7K Ohm dan toleransinya adalah 5%.
Spesifikasi lain yang perlu diperhatikan dalam memilih resitor pada suatu rancangan selain besar resistansi adalah besar watt-nya. Karena resistor bekerja dengan dialiri arus listrik, maka akan terjadi disipasi daya berupa panas sebesar W=I2R watt. Semakin besar ukuran fisik suatu resistor bisa menunjukkan semakin besar kemampuan disipasi daya resistor tersebut. Gambar 2.6 merupakan salah satu bentuk fisik dari resistor tetap.
Gambar 2.6 Resistor
Umumnya di pasar tersedia ukuran 1/8, 1/4, 1, 2, 5, 10 dan 20 watt.
Resistor yang memiliki disipasi daya 5, 10 dan 20 watt umumnya berbentuk kubik memanjang persegi empat berwarna putih, namun ada juga yang berbentuk silinder. Tetapi biasanya untuk resistor ukuran jumbo ini nilai resistansi dicetak langsung dibadannya, misalnya 100W5W.
B. Resistor Variabel
Resistor tidak tetap (Variable Resistor) merupakan jenis resistor yang memiliki nilai resistansi yang berubah-ubah secara langsung yaitu dengan cara menggeser atau memutar tuas yang ada. Resistor jenis Trimpot merupakan resistor yang nilai resistansinya dapat berubah, dalam dunia elektronika akrab disebut Trimpotensiometer. Karakter dan sifat resistor trimpot hampir sama dengan potensiometer, yang membedakan adalah bentuknya, kalau trimpot relatif kecil sedangkan potensiometer lebih besar.
Perubahan nilai dalam resistor trimpot juga sama denga potensiometer yaitu linier dan logaritmatik. Adapun cara mengubah nilai resistro trimpot adalah dengan cara memutar libang tengah yang terdapat di tengah trimpot dengan
menggunakan obeng. Trimpot merupakan suatu komponen elektronik yang berfungsi sebagai hambatan yang memiliki nilai hambatan yang dapat diubah sesuai dengan keinginan. Gambar 2.7 merupakan salah satu bentuk fisik dari resistor variabel.
Gambar 2.7 Trimpot
Salah satu jenis resistor variabel yang banyak digunakan adalah trimpot.
Trimpot bekerja sebagai pembagi tegangan. Pada gambar 2.8 diasumsikan bahwa B merupakan kaki tengah dari trimpot, kemudian pada kaki selanjutnya diberikan suplai tegangan pada A dan Gnd pada C. Ketika trimpot diputar maka dilai dari R1 (titik AB) dan R2 (titik BC) akan berubah - ubah sesuai pergeseran dari trimpot. sehingga tegangan di B akan berubah.
Gambar 2.8 Trimpot Sebagai pembagi tegangan
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1 Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian dilaksanakan mulai bulan November 2018 hingga Januari 2019 di Departemen Teknik Elektro Universitas Sumatera Utara. Pengukuran dilakukan di stadion mini USU pada bulan Januari 2019 dengan mengambil data daya pancar dan daya terima sinyal WIFI dalam keadaan tanpa penghalang.
3.2 Tahapan Penelitian
Tahapan penelitian mencakup aspek urutan penelitian yang dilakukan mulai dari awal hingga akhir penelitian. Tahapan penelitian merupakan gambaran penelitian yang dilakukan, seperti yang diperlihatkan pada gambar 3.1.
Adapun tahapan penelitian yang dilakukan adalah : 1. Menentukan Topik
Penentuan topik ditentukan sebagai alasan mendasar kenapa penelitian dilakukan . Topik akan menjadi gambaran umum alasan mengapa alat dibuat .Dalam penelitian ini yang menjadi topik adalah alat ukur daya pancar dan daya terima sinyal WIFI.
2. Identifikasi Masalah
Identifikasi masalah menjadi tujuan mengapa alat ukur perlu dibuat. Hal ini menjadi penting karena alat yang dibuat harus menjadi jawaban dari setiap masalah masalah yang teridentifikasi.
25
Mulai
Menetukan Topik
Identifikasi Masalah
Pembatasan Masalah
Studi Literatur
Perancangan dan Desain Alat
Pembuatan Alat
Pembuatan Hardware
Pembuatan Software
Pengujian Alat
Pengambilan Data
Analisis Data
Kesimpulan
Selesai YA
Alat Berfungsi
TIDAK
Gambar 3.1 Tahapan Penelitian
3. Pembatasan Masalah
Pembatasan masalah diperlukan untuk menajamkan topik, sehingga penelitian memiliki fokus utama. Hal ini juga berguna untuk memudahkan peneliti mencapai suatu pemecahan masalah yang khusus. Dalam penelitian ini Pengukuran dilakukan dengan menggunakan model propagasi LOS. Dengan rumus friis sebagai pembanding.
26
4. Studi Literatur
Studi literatur dilakukan dengan mencari referensi melalui berbagai media yang berguna untuk mengetahui bagaimana pengambilan data pada model propagasi LOS dan rumus friis.
5. Perancangan dan Desain Alat
Tahapan selanjutnya adalah melakukan perancangan dan desain alat.
Dalam tahap ini terdapat prose penentuan komponen yang digunakan dan berbagai software pendukung untuk pembuatan alat. Dalam penelitian ini digunakan sofware desain proteus dan arduino IDE.
6. Pembuatan Alat
Pembuatan Alat terbagi dua bagian, yaitu : a. Hardware
Pada hardware dilakukan perangkaian alat dan penyusunan modul alat ukur daya pancar dan daya terima WIFi kedalam suatu kotak perangkat.
b. Software
Berisi gambar rangkaian dan program yang akan di isi kedalam modul NodeMCU 1.
7. Pengujian Alat
27
Tahap pengujian alat berisi proses pengambilan data, dan penyesuaian output data dengan keadaan teoritis sehingga didapatkan akurasi pengukuran yang dapat diterima.
8. Analisis Data
Tahap analisa dilakukan untuk menganalisa hasil pengujian alat, apakah alat yang dibuat tersebut telah sesuai dengan apa yang diharapkan.
9. Kesimpulan dan Saran
Kesimpulan berisikan hal-hal yang dianggap pokok didalam proses perancangan alat, dan saran yang berisi merupakan masukan guna kesempurnaan alat ini.
3.3 Penentuan Variabel pembanding
Ada dua perhitungan yang digunakan sebagai variabel pembanding, yaitu:
1. Penghitungan Rugi Rugi Lintasan
Penelitian ini dilakukan dengan model propagasi LOS dengan perhitungan rugi rugi atau pelemahan daya pancar menggunakan Persamaan 3.1[6]:
( ) = 92.45 + 20 + 20 ……….(3.1)
Keterangan :
f : Frekuensi kerja (GHz)
d : Panjang lintasan propagasi (Km)
2. Rumus Pembanding Pengujian Alat
28
Rumus friis dapat digunakan untuk menghubungkan antara daya pancar dan daya terima . sehingga didapatkan penyesuaian terhadap kebenaran nilai daya terima.Rumus yang digunakan merupakan Persamaan 3.2 [7].
= ( . ) ………(3.2)
Keterangan :
Pt : Daya pancar (dB) Pr : Daya terima (dB) Gt : Gain Pemancar (dB) Gr : Gain Penerima (dB) d : Jarak (Km)
: Panjang gelombang
3.4 Perancangan Alat
Alat ukur yang dirancang dibangun menggunakan modul NODE MCU 01 sebagai pengukur kuat daya gelombang radio (RF Power) perangkat WIFI 2.4GHZ dan modul radio TxRx 433MHz yang berfungsi sebagai link data pengukuran.
3.4.1 Diagram Blok Keseluruhan
Adapun bagian-bagian dari alat yang akan dirancang secara keseluruhan diperlihatkan blok diagram pada Gambar 3.2. Peralatan yang dirancang ini terdiri atas 3 bagian utama yaitu bagian perangkat WIFI, bagian pemancar dan bagian penerima. Pada bagian pemancar terdiri dari modul Node MCU yang berguna sebagai pengukur kuat daya sinyal dari perangkat wifi di sisi pemancar dan modul
29
Tx 433 MHz sebagai pengirim data daya pancar ke sisi penerima. Pada bagian Penerima terdapat modul node MCU sebagai pengukur kuat daya sinyal dari perangkat wifi pada sisi penerima, kemudian modul Rx 433 MHz sebagai penerima data daya pancar dan LCD display sebagai penampil hasil pengukuran.
Gambar 3.2 Diagram Blok Alat
30
3.4.2 Perancangan Alat Ukur Pada Sisi Pemancar
Berikut ini adalah perancangan alat ukur pada sisi pemancar : 1. Alat dan Bahan
Modul Node MCU 0.1
Modul TX 433 Mhz
2. Rangkaian Alat Ukur Pada Sisi Pemancar
Pada sisi pengirim alat ukur terdiri atas komponen modul NodeMCU dengan modul TX 433 Mhz sebagai pengirim data ke bagian penerima.
Pada Gambar 3.3 diperlihatkan rangkaian dari sisi pemancar alat ukur power transmiter yang dimana pin Vcc modul Tx terhubung dengan Vcc pin NodeMCU kemudian pin D0 pada NodeMCU terhubung dengan pin Tx dan pin GND NodeMCU terhubung dengan pin GND dari modul Tx 433 Mhz. Penggunaan pin D0 sebagai output data didasar atas fungsi dari pin D0 dari modul NodeMCU sebagai pin I/O data digital.
Gambar 3.3 Rangkaian Modul ESP 8266 NodeMCu 1 dan modul pemancar 433 MHz
31
3.4.3 Perancangan Alat Ukur Pada Sisi Penerima
Berikut ini adalah perancangan alat ukur pada sisi pemancar : 1. Alat dan Bahan
Modul Node MCU 0.1
Modul RX 433 Mhz
LCD 20*4
2. Rangkaian Alat Ukur Pada Sisi Penerima
Pada sisi pemancar ada tiga tahapan perancangan yaitu perancangan NodeMCU dengan modul Rx 433 Mhz, NodeMCU dengan LCD display 20*4 kemudian perancangan keseluruhan alat. Dalam perancangan sisi penerima tiap pin VCC akan di hubungkan ke VCC, kemudian pin GND ke pin GND, pin Rx pada penerima ke pin D0 NodeMCU, dan pin D2 sampai D7 dihubungkan ke pin LCD dan seterusnya sesuai dengan rangkaian Gambar 3.4 sampai Gambar 3.6.
Gambar 3.4 Rangkaian Modul ESP 8266 NodeMCu 1 dan modul penerima
32
Gambar 3.5 Rangkaian Modul ESP 8266 NodeMCu 1 dan LCD display 4x20.
Gambar 3.6 Rangkaian keseluruhan alat ukur pada sisi penerima
33
3.4.4 Perancangan Program (Perangkat Lunak)
Perancangan program merupakan tahapan yang terakhir dalam pembuatan alat yang berbasis mikrokontroler. Pemrograman merupakan tahapan penyusunan perintah perintah tertentu agar alat yang dirancang bekerja sesuai dengan fungsi dan tujuan alat tersebut. Dalam perancangan software digunakan arduino IDE yang sudah terinstal liblary board NodeMCU. Arduino IDE dapat di download secara bebas di Website Arduino : www.arduino.cc. Adapun tahapan pada perancangan sofware yang dilakukan dapat dijelaskan pada diagram alir Gambar 3.7. Pada alat ini terdapat source code program yang di perlihatkan pada bagian lampiran.
Mulai
Set jenis board dan Port yang digunakan Pembuatan Source code Sensor dan tampilan LCD
Editing Program
Selesai Compiling program
34
Gambar 3.7 Flowchart Pembuatan Program
BAB IV
DATA DAN ANALISA
4.1 Umum
Pengujian dan analisa merupakan tahapan melakukan pengambilan sampel data yang kemudian dilakukan analisa untuk mendapatkan suatu kesimpulan akhir penelitian. Dalam penelitian yang telah dilakukan , dihasilkan alat ukur RF Power Transceiver untuk WIFI 2.4GHz yang terdiri dari dua bagian yaitu pemancar dan penerima seperti yang diperlihatkan pada Gambar 4.1 dan Gambar 4.2.
Gambar 4.1 Alat Ukur RF Power Transceiver untuk WIFI 2.4GHz Bagian Pemancar. (a) Dalam Susunan Komponen (b) Dalam Kemasan
Gambar 4.2 Alat Ukur RF Power Transceiver untuk WIFI 2.4GHz Bagian Penerima. (a) Dalam Susunan Komponen (b) Dalam Kemasan
36
4.2 Sistem Kerja Alat
Sitem kerja alat pada Alat Ukur RF Power Transceiver untuk WIFI 2.4GHz ini tediri atas 2 bagian, yaitu :
4.2.1 Sistem Kerja Alat Pada Sisi Pemancar
Pada sisi pemancar terdapat modul Node MCU yang berfungsi untuk mengukur nilai RSSI perangkat WIFI dan mengirimkan data kuat sinyal RSSI kepada perangkat penerima melalui modul TX 433 MHz. Perangkat pemancar ini berfungsi sebagai pengukur besarnya daya pancar dari WIFI. Besar daya pancar WIFI pada penelitian ini diasumsikan sebagai nilai RSSI tertinggi yang di ukur oleh perangkat pemancar. Pengukuran nilai RSSI tertinggi dilakukan dengan menempatkan Alat ukur daya sinyal pada sisi pemancar di jarak terdekat dengan perangkat WIFI.
4.2.2 Sistem Kerja Alat Pada Sisi Penerima
Pada sisi penerima, ketika alat di-switch on akan terdapat tampilan pembuka seperti Gambar 4.3. Kemudian alat akan melakukan pengukuran terhadap SSID yang telah di input didalam program. Pada penelitian ini SSID yang digunakan adalah dlink. Ketika SSID telah terindentifikasi alat akan melakukan pengukuran RSSI. Nilai RSSI yang terukur pada penerima akan digunakan sebagai daya terima. Nilai daya pancar diterima dari hasil pengukuran oleh perangkat pada sisi pengirim melalui modul rx 433 MHz. Kemudian alat akan melakukan perhitungan loss dengan mengurangkan nilai daya pancar dengan daya terima. Kemudian besar daya pancar, daya terima dan loss akan ditampilkan pada LCD sepeti yang dapat dilihat pada Gambar 4.4.
37
Gambar 4.3 Tampilan Awal LCD RF Power Transceiver WIFI 2.4
Gambar 4.4 Tampilan Pengukuran RF Power Transceiver untuk WIFI 2.4GHz
Mulai
Ukur daya Pancar INISIALISASI SSID dan
Tampilan Awal LCD
Terdeteksi ? Kirim data melalui modul 433MHz
Data diterima?
Ukur daya terima Hitung LOSS
Tampilkan data daya pancar , daya terima dan LOSS
SELESAI
TIDAK YA
YA TIDAK
Gambar 4.5 Flowchart Sistem Kerja Alat Pada Sisi Pemancar dan Penerima
39
4.3 Pengambilan Data
Dalam penelitian ini dilakukan pengukuran data dengan ketentuan sebagai berikut:
1. Pengukuran data dilakukan di area luas tanpa penghalang dalam jarak 100 meter. Lokasi pengukuran pada penelitian ini dapat dilihat pada Gambar 4.6 (titik A ke titik B).
2. Posisi Antena pemancar dengan alat ukur adalah LOS (Line of Sight).
3. Peletakan Alat ukur pada sisi pemancar dilakukan dengan mengambil posisi daya pancar tertinggi.
4. Pengambilan data berdasarkan fungsi jarak dengan kelipatan 10 meter.
Gambar 4.6 Lokasi Pengukuran RF Power WIFI
40
Data di peroleh dengan menggunakan sofware teraterm pada Laptop melalui kabel USB ke perangkat penerima. Data hasil pengukuran dapat dilihat pada Tabel 4.1.
Tabel 4.1 Data Hasil Pengukuran
NO Jarak Daya Pancar (dB) Daya Terima (dB)
1 10 m 12 -33
2 20 m 12 -38
3 30 m 12 -41
4 40 m 12 -44
5 50 m 12 -49
6 60 m 12 -52
7 70 m 12 -53
8 80 m 12 -55
9 90 m 12 -57
10 100 m 12 -59
4.3 Analisis Data
Dalam alat ini untuk mengetahui tingkat eror pada alat ukur dilakukan perbandingan dengan nilai perhitungan pada rugi rugi free space loss. Kemudian untuk membandingkan hasil pengukuran antara daya pancar dan daya terima dilakukan perhitungan dengan persamaan friis. Pengolahan data hasil pengukuran dilakukan dengan mengunakan MS EXCEL. Kemudian dalam hasil data akan didapat persamaan hasil pengukuran rugi rugi free space loss berdasarkan fungsi
41
jarak. Berdasarkan rumus free space loss, didapatkan data rugi – rugi / redaman dari ruang bebas sebagai berikut :
Jika : f = 2,4 GHz
d = 10 meter = 10-2Km
( ) = 92.45 + 20 + 20 2.4 ( ) = 92.45 + 20 10 + 7.6 maka :
( ) = 92.45 + 20 10 + 7.6 ( ) = 60.5
Kemudian dilakukan perhitungan untuk jarak 20 sampai 100 meter , sehingga didapat data hasil perhitungan pada Tabel 4.2.
Tabel 4.2 Data Perhitungan Rugi Rugi Lintasan
NO Jarak Free space Loss (dB)
1 10 m 60.5
2 20 m 66.07
3 30 m 70.50
4 40 m 72.09
5 50 m 74.02
6 60 m 75.61
7 70 m 76.95
8 80 m 78.11
9 90 m 79.13
10 100 m 80.05
42
Perbandingan rugi-rugi lintasan hasil pengukuran dengan hasil perhitungan ditampilkan pada Tabel 4.3.
Tabel 4.3 Hasil Pengukuran Loss
NO Jarak Free space Loss (dB) Loss Pengukuran (dB)
1 10 m 60.5 45
2 20 m 66.07 50
3 30 m 70.50 53
4 40 m 72.09 56
5 50 m 74.02 61
6 60 m 75.61 64
7 70 m 76.95 65
8 80 m 78.11 67
9 90 m 79.13 69
10 100 m 80.05 71
Hasil perbandingan perhitungan loss dan pengukuran Loss pada Tabel 4.3 dapat di tampilkan dalam bentuk grafik pada Gambar 4.7.
Gambar 4.7 Grafik Perbandingan Loss Pengukuran dan Loss Perhitungan
60,5 66,07 70,5 72,09 74,02 75,61 76,95 78,11 79,13 80,05
45 50 53 56 61 64 65 67 69 71
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Loss (dB)
Jarak (KM)
Hasil Perhitungan Hasil Pengukuran
43
Perbandingan rugi-rugi lintasan hasil pengukuran dengan jarak Pengukuran ditampilkan pada Gambar 4.8.
Gambar 4.8 Grafik Perbandingan Loss Tehadap jarak
Dari Tabel dapat dicari persamaan fungsi dengan memanfaatkan metode trend polynomial pada fungsi excel, sehingga Perkiraan besar loss terhadap perubahan jarak berdasarkan data hasil pengukuran menggunakan alat ukur yg telah dirancang bangun menggunakan rumus pada Persamaan 4.1.
y = -0.1856x2+ 4.872x + 40.45 – k ..………...………(4.1) y = Loss (dB)
x = Jarak (m) k = Faktor Koreksi
Faktor koreksi (k) dari hasil pengukuran dan hasil perhitungan dapat dilakukan dengan mencari persamaan selisih nilai dari hasil pengukuran dengan hasil perhitungan. Selisih pada tiap titik pengukuran diperlihatkan pada Tabel 4.4.
45 50 53 56 61 64 65 67 69 71
y = -0,1856x2+ 4,872x + 40,45
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Loss (dB)
Jarak (KM)
Hasil Pengukuran Poly. (Hasil Pengukuran)
44
Kemudian persamaan faktor koreksi akan di analisa menggunakan sofware excel sehingga didapat grafik persamaan faktor koreksi seperti Gambar 4.7.
Tabel 4.4 Faktor Koreksi
NO Jarak Free space Loss (dB) Loss Pengukuran (dB) Faktor Koreksi
1 10 m 60.5 45 15.5
2 20 m 66.07 50 16.07
3 30 m 70.50 53 17.5
4 40 m 72.09 56 16.09
5 50 m 74.02 61 13.02
6 60 m 75.61 64 11.61
7 70 m 76.95 65 11.95
8 80 m 78.11 67 11.11
9 90 m 79.13 69 10.13
10 100 m 80.05 71 9.05
Gambar 4.9 Grafik Persamaan Faktor koreksi Sehingga didapat faktor koreksi :
k = 0.003x6- 0.1x5+ 1.2989x4- 8.1125x3+ 24.653x2- 33.1x + 30.843
15,5 16,07 17,5
16,09 13,02
11,61 11,95 11,11 10,13 9,05
k = 0.003x6 - 0.1x5 + 1.2989x4 - 8.1125x3 + 24.653x2 - 33.1x + 30.843 0
5 10 15 20
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
LOSS DB
PERCOBAAN
Faktor Koreksi
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Dari percobaan yang telah dilakukan, dapat di tarik beberapa kesimpulan sebagai berikut :
1. Alat berfungsi dengan baik dalam mengukur daya pancar dan daya terima pada perangkat WIFI dan mampu menampilkan data pada sisi penerima.
2. Daya sinyal RF yang diterima pada propagasi LOS dipengaruhi oleh jarak router ke Node MCU.
3. Berdasarkan hasil pengukuran pada jarak 10 sampai 100 meter, nilai loss terkecil adalah 45 dB pada jarak 10 meter dan nilai loss terbesar adalah 71 dB pada jarak 100 meter.
4. Semakin jauh jarak pengukuran maka nilai daya terima semakin kecil.
5.2 Saran
Untuk penelitian lebih lanjut dapat dilakukan beberapa pengembangan sebagai berikut :
1. Model propagasi dapat diperluas selain model propagasi line of sight.
2. Pada modul pengukur daya pancar dapat dikembangkan dengan menggunakan perangkat lain selain modul Rx/Tx 433 MHz, misalnya seperti modul gsm.
46
DAFTAR PUSTAKA
[1] Santosa, Iwan (2015). KARAKTERISTIK PROPAGASI DI OUTDOOR BERDASARKAN ANALISIS RSSI PADA JARINGAN SENSOR NIRKABEL.Madura :Jurnal Ilmiah NERO.
[2] Handasah,Ummu(2016). ANALISIS PATH LOSS MODEL PROPAGASI DALAM RUANGAN. Medan : Universitas Sumatera Utara.
[3] Goldsmith, A. (2005). WIRELESS COMMUNICATIONS. Cambridge : Cambridge University Press.
[4] Enterprise, J. (2010). Rahasia Menjadi Jago Download. Jakarta: PT Elex Media Computindo.
[5] Taryana, Suryana (2013). Propagasi Gelombang Radio. Bandung : repository UNIKOM.
https://repository.unikom.ac.id/32993/1/ANTENA%20PROPAGASI.pdf.
Diakses :22 januari 2019, 1.41 AM.
[6] Collin. E Robert .(1985). Antennas and Radiowaves Propagation. NewYork:
McGraw-Hill Book Company.
[7] Freeman,Roger.(1998). Telecommunications Transmission Handbook, 4th Edition. NewYork: Wiley.
[8] Nikolova. Friis Transmission Equation and Radar Range Equation.2018.
http://www.ece.mcmaster.ca/faculty/nikolova/antenna_dload/current_lectu res/L06_Friis.pdf. Diakses :22 januari 2019, 1.44 AM.
[9] Handson Tecnology. User Manual V1.2 ESP8266 NodeMCU WiFi Devkit.
Handson Tecnology. Sumber : http://www.handsontec.com/pdf- learn/esp8266-V10.pdf. Diakses :22 januari 2019, 1.53 AM.
47
[10] Mikro Elektron. RF WIRELESS TX & RX MODULE 433MHz.
Https://mikroelectron.com/Product/RF-Wireless-Tx-Rx-Module-433Mhz/.
diakses : selasa, 22 januari 2019, 1.41 AM.
[11] Vishay (2017). LCD-020N004L : VISHAY INTERTECHNOLOGY, INC.
[12] Esistorlectronic Industries Association (2016). Intenational Standard IEC60266 edition 06.Geneva : Intenational Electrotechnical Commision.
48
LAMPIRAN
49
LAMPIRAN 1 SOURCE CODE PROGRAM
#include <LiquidCrystal.h>
#include "ESP8266WiFi.h"
const char* ssid = "HALL 1";
const char* password = "hall1mdn";
const int rs = D7, en = D6, d4 = D5, d5 = D4, d6 = D3, d7 = D2;
LiquidCrystal lcd(rs, en, d4, d5, d6, d7);
int Pemancar = A0;
int dBPemancar = 0 ; int dBPenerima = 0 ; int loss = 0 ;
int scan = D0;
void setup()
{ WiFi.begin(ssid, password);
delay(100);
pinMode (Pemancar,INPUT);
pinMode (scan,INPUT);
lcd.clear();
lcd.begin(20, 4);
lcd.print(" ALAT UKUR ");
lcd.setCursor (0,1);
lcd.print(" TRANSCEIVER POWER ");
lcd.setCursor (0,2);
lcd.print(" 2.4 GHz ");
lcd.setCursor (0,3);
lcd.print(" by ; Francius ");
while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) { delay(500);
Serial.print(".");
}
delay (3000);
50
}
void loop() {
dBPemancar = analogRead (Pemancar) ; dBPenerima = WiFi.RSSI();
loss = dBPemancar - dBPenerima ; lcd.clear ();
lcd.setCursor (7,0);
lcd.print(ssid);
lcd.setCursor (0,1);
lcd.print("Daya Pancar : dBm");
lcd.setCursor (13,1);
lcd.print(dBPemancar);
lcd.setCursor (0,2);
lcd.print("Daya Terima : dBm");
lcd.setCursor (13,2);
lcd.print(dBPenerima);
lcd.setCursor (0,3);
lcd.print("Loss : dBm");
lcd.setCursor (13,3);
lcd.print(loss);
delay (1000);
}
