BASED ON DIGITAL COMPASS SKRIPSI
Disusun oleh :
IWAN SETYO BUDI 151.041.046
PROGRAM STUDI S1 TEKNIK ELEKTRO JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI INSTITUT SAINS & TEKNOLOGI AKPRIND
YOGYAKARTA
2020
i
DETEKTOR SUDUT AZIMUTH ARAH KEDATANGAN SINYAL BERBASIS KOMPAS DIGITAL
AZIMUTH DETECTOR DIRECTION OF ARRIVAL SIGNAL BASED ON DIGITAL COMPASS
SKRIPSI
Disusun oleh :
IWAN SETYO BUDI
NIM : 151.041.046
Program Studi : Teknik Elektro Jenjang Studi : Strata Satu (S-1) Konsentrasi : Elektronika Jurusan : Teknik Elektro Fakultas : Teknologi Industri
INSTITUT SAINS & TEKNOLOGI AKPRIND YOGYAKARTA
2020
ii
HALAMAN PENGESAHAN
iv
HALAMAN PERSETUJUAN
v
HALAMAN PERNYATAAN
vi
KATA PENGANTAR
Puji syukur ke hadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan barokah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Laporan dengan judul
“Detektor Sudut Azimuth Arah Kedatangan Sinyal Berbasis Kompas Digital”.
Laporan ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat dalam memperoleh gelar Sarjana Teknik (S.T.) pada Program Studi S1 Teknik Elektro, Fakultas Teknik Industri, Institut Sains & Teknologi AKPRIND Yogyakarta.
Dalam melakukan penelitian dan penyusunan laporan ini penulis telah mendapatkan banyak dukungan dan bantuan dari berbagai pihak. Penulis mengucapkan terima kasih yang tak terhingga kepada:
1. Kedua Orang Tua saya yang telah membesarkan saya sampai saat ini dan memberikan motivasi kuat dalam menjalani perkuliahan ini.
2. Kakak saya yang senantiasa membimbing dan membantu saya baik moril maupun materil, serta memberikan dorongan kepada saya sehingga saya mampu menyelesaikan laporan ini.
3. Bapak Dr. Ir. Amir Hamzah, M.T. Selaku Rektor Institut Sains & Teknologi AKPRIND Yogyakarta.
4. Bapak Dr. Ir. Toto Rusianto selaku Dekan Institut Sains & Teknologi AKPRIND Yogyakarta.
5. Bapak Sigit Priyambodo, S.T., M.T. selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro, Institut Sains & Teknologi AKPRIND Yogyakarta.
6. Bapak Dr. Samuel Kristiyana, S.T., M.T. selaku Dosen Pembimbing Skripsi dan sekaligus Kepala Laboratorium Teknologi Komunikasi.
7. Bapak Ir. Muhammad Suyanto, M.T. selaku Dosen Pembimbing 2 Skripsi.
8. Rekan-rekan mahasiswa Jurusan Teknik Elektro Institut Sains & Teknologi AKPRIND Yogyakarta yang telah memberikan masukan-masukan dalam penyusunan laporan ini.
9. Semua pihak yang telah membantu dalam pelaksanaan maupun pembuatan laporan Skripsi ini, walaupun tidak dapat penulis sebutkan satu persatu.
vii
Penulis menyadari sepenuhnya bahwa laporan skripsi ini masih jauh dari sempurna, untuk itu semua jenis saran, kritik dan masukan yang bersifat membangun sangat penulis harapkan. Akhir kata, semoga tulisan ini dapat memberikan manfaat dan memberikan wawasan tambahan bagi para pembaca dan khususnya bagi penulis sendiri.
Penulis
viii
INTISARI
Teknologi Komunikasi Dua-Arah menggunakan gelombang elektromagnetik berkembang dengan sangat pesat. Contohnya berbagai bidang kehidupan umum, militer, dan keperluan emergency menggunakan spektrum frekuensi radio, karena mudah digunakan, handal dan bersifat portable.
Komunikasi radio diperlukan oleh tim penyelamat atau tim SAR (Search and Rescue) untuk berkoordinasi mengenai strategi evakuasi korban, pengiriman logistik dan lain-lain.
Salah satu permasalahan yang sering terjadi dalam komunikasi radio dua arah yaitu sering terjadinya interferensi akibat gangguan dari topografi lingkungan, dan pemasangan antena yang kurang tepat arahnya apabila menggunakan antena directional. Penggunaan antena directional dalam komunikasi dua arah memiliki kelebihan dibandingkan antena omnidirectional, diantaranya adalah jangkauan yang lebih jauh. Tetapi arah kedatangan sinyal sangat berpengaruh pada sistem komunikasi radio yang menggunakan antena directional.
Dengan mengetahui arah kedatangan sinyal, maka akan didapatkan penerimaan sinyal yang baik dan minim gangguan serta peningkatan jarak. Untuk mempermudah hal tersebut maka diperlukan suatu detektor arah kedatangan sinyal dengan berdasarkan kompas sebagai alat bantu untuk mengetahui sudut Azimuth arah dari antena.
Kata-Kata kunci – Sinyal RF, Antena Directional, Detektor Azimuth.
ix
ABSTRACT
Two-way Communication Technology using electromagnetic waves is developing very rapidly. For example, various areas of public life, military, and emergency use the radio frequency spectrum, because it is easy to use, reliable and portable. Radio communication is needed by SAR (Search and Rescue) teams to coordinate victims' evacuation strategies, logistical deliveries and others.
One of the problems in two-way radio communication is due to interference from environmental topography, and the installation of antennas that are not quite right when using directional antennas. The use of directional antennas in two-way communication has advantages compared to omnidirectional antennas, which are further distances. But the direction of the signal arrival is very influential on radio communication systems that use directional antennas.
By knowing the direction of the signal arrival, we will get a good signal reception and minimal interference and increased distance. To simplify this, we need a detector for the direction of the signal arrival based on a compass as a tool to determine the Azimuth angle of direction of the antenna.
Keywords : RF signal, Directional Antenna, Azimuth Detector.
x
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ... i
HALAMAN PENGESAHAN ... ii
HALAMAN PERSETUJUAN ... iv
HALAMAN PERNYATAAN ... v
KATA PENGANTAR ... vi
INTISARI ... viii
ABSTRACT ... ix
DAFTAR ISI ... x
DAFTAR TABEL ... xii
DAFTAR GAMBAR ... xiii
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Perumusan Masalah ... 2
1.3 Batasan Masalah ... 3
1.4 Tujuan dan Manfaat Penelitian ... 3
1.5 Keaslian Penelitian... 4
1.6 Sistematika Penulisan ... 5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI ... 6
2.1 Tinjauan Pustaka ... 6
2.2 Landasan Teori... 11
2.2.1 Peta ... 11
2.2.2 Gelombang Elektromagnetik ... 21
2.2.3 Antena... 30
2.2.4 Operational Amplifier (OpAmp)... 40
2.2.5 Offset Attenuators RF ... 53
2.2.6 Transmitter dan Receiver ... 54
2.2.7 Radio Komunikasi VHF ... 59
2.2.8 Sensor GY-87 ... 61
xi
2.2.9 Microcontroller ... 62
2.3 Hipotesis ... 64
BAB III METODOLOGI PENELITIAN ... 65
3.1 Alat dan Bahan ... 65
3.1.1 Alat ... 65
3.1.2 Bahan ... 66
3.2 Tahapan Penelitian ... 66
3.3 Perancangan Sistem ... 69
3.3.1 Perancangan Hardware ... 69
3.3.2 Perancangan Software ... 72
3.3.3 Perancangan Antena ... 74
3.4 Cara Analisis ... 76
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 78
4.1 Hasil Perancangan Alat ... 78
4.2 Hasil Pengujian ... 79
4.3 Pembahasan... 83
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 90
5.1 Kesimpulan ... 90
5.2 Saran ... 90
DAFTAR PUSTAKA ... 92
LAMPIRAN ... 1 A. Listing Program ... L-1 B. Hasil Tabel Pengujian ... L-5 C. Dokumentasi ... L-35
xii
DAFTAR TABEL
Tabel 1. 1 Keaslian Penelitian ... 4
Tabel 3. 1 Alat yang digunakan ... 65
Tabel 3. 2 Bahan yang igunakan ... 66
Tabel 4. 1 Hasil Pengujian Rata-Rata Repeater Nglanggeran ... 80
Tabel 4. 2 Hasil Pengujian Rata-Rata Repeater Suroloyo ... 81
Tabel 4. 3 Hasil Pengujian Rata-Rata Repeater Blado ... 82
xiii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2. 1 Skala Grafis ... 14
Gambar 2. 2 Sudut Azimuth ... 17
Gambar 2. 3 Peta Digital ... 18
Gambar 2. 4 Kompas... 19
Gambar 2. 5 Bentuk gelombang radio ... 21
Gambar 2. 6 Spektrum elektromagnetik ... 25
Gambar 2. 7 Atribut spektrum elektromagnetik ... 25
Gambar 2. 8 Proses Modulasi ... 26
Gambar 2. 6 Modulasi Analog ... 28
Gambar 2. 7 Modulasi FM ... 28
Gambar 2. 8. Modulasi PM ... 29
Gambar 2. 9 Antena sebagai pengirim dan penerima ... 30
Gambar 2. 10 Pola radiasi antena directional... 33
Gambar 2. 11 Pola radiasi antena Omnidirectional ... 34
Gambar 2. 12 Polarisasi antena ... 34
Gambar 2. 13 Polarisasi vertikal ... 35
Gambar 2. 14 Polarisasi horizontal ... 35
Gambar 2. 15 Polarisasi circular ... 36
Gambar 2. 16 Polarisasi cross ... 36
Gambar 2. 17 Beamwidth lobe... 37
Gambar 2. 18 Bandwidth antena ... 38
Gambar 2. 19 Diagram schematic simbol OpAmp ... 40
Gambar 2. 20 Diagram blok OpAmp ... 41
Gambar 2. 21 Rangkaian inverting Amplifier... 42
Gambar 2. 22 Rangkaian noninverting amplifier ... 43
Gambar 2. 23 Rangkaian buffer ... 43
Gambar 2. 24 Rangkaian penjumlah dengan hasil negatif ... 44
Gambar 2. 25 Rangkaian pengurang dengan 1 OpAmp ... 45
Gambar 2. 26 Rangkaian pengurang dengan 2 OpAmp. ... 46
xiv
Gambar 2. 27 Rangkaian pengurang dengan 3 OpAmp ... 46
Gambar 2. 28 Proses mencari persamaan dari rangkaian pengurang 3 OpAmp ... 47
Gambar 2. 29 Rangkaian pengurang 3 OpAmp dengan buffer ... 47
Gambar 2. 30 Rangkaian Differensiator OpAmp. ... 48
Gambar 2. 31 Rangkaian praktis (aplikasi) diferensial OpAmp ... 49
Gambar 2. 32 Rangkaian integrator OpAmp sederhana ... 50
Gambar 2. 33 Rangkaian integrator OpAmp untuk aplikasi (praktis) ... 51
Gambar 2. 34 Rangkaian Offset RF Attenuator ... 54
Gambar 2. 35 Blok diagram Pemancar Radio ... 55
Gambar 2. 36 Blok Diagram Penerima radio ... 57
Gambar 2. 37 Blok Diagram Radio Penerima Superheterodyne ... 58
Gambar 2. 38 Blok Diagram Transceiver ... 60
Gambar 2. 39 Sensor GY-87 ... 61
Gambar 2. 40 NodeMCU ... 63
Gambar 3. 1 Tahapan Penelitian ... 68
Gambar 3. 2 Diagram blok perancangan sistem ... 69
Gambar 3. 3 Rangkaian Kompas Digital ... 70
Gambar 3. 4 Rangkaian Attenuator RF ... 71
Gambar 3. 5 Rangkaian OpAmp ... 71
Gambar 3. 6 Rangkaian Field Strength Meter ... 72
Gambar 3. 7 Setting URL Board ... 73
Gambar 3. 8 Tampilan ketika mengatur Board ... 73
Gambar 3. 9 Perancangan Antena ... 74
Gambar 3. 10 Flowchart Analisis Sistem ... 77
Gambar 4. 1 Bentuk Fisik Perancangan ... 78
Gambar 4. 2 VU Meter dan OLED Display ... 79
Gambar 4. 3 S-Meter HT Dolton ... 79
Gambar 4. 4 Frekuensi Pengetesan ... 83
Gambar 4. 5 Grafik Pengujian Repeater Nglanggeran... 86
Gambar 4. 6 Grafik Deviasi Pengujian Repeater Nglanggeran ... 87
Gambar 4. 7 Grafik Pengujian Repeater Suroloyo... 87
xv
Gambar 4. 9 Grafik Pengujian Repeater Blado ... 88 Gambar 4. 10 Grafik Deviasi Pengujian Repeater Blado ... 89
1
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Pada akhir abad ke 18, seorang ilmuwan berkebangsaan Jerman bernama Heinrich Rudolph Hertz menemukan fenomena gelombang elektromagnetik. Hertz menemukan bahwa pengiriman energi listrik dari satu titik ke titik lain dapat dilakukan tanpa kabel. Namanya kemudian diabadikan sebagai satuan frekuensi yang menyatakan banyaknya gelombang tiap satu satuan waktu (1 Hertz=1 gelombang per detik). Teknologi gelombang elektromagnetik yang mencakup spektrum frekuensi radio ini kemudian berkembang dan menjadi dasar teknologi komunikasi nirkabel modern saat ini. (Kossor, 1999)
Frekuensi merupakan sumber daya yang terbatas dan tidak dapat diperbaharui sehingga keberadaannya merupakan aset yang sangat berharga bagi suatu wilayah. Menurut konvensi ITU (International Telecommunication Union) NAIROBI/1982, yang telah diratifikasikan dengan UU 11/1985, diterangkan bahwa didalam penggunaan perangkat telekomunikasi yang menggunakan gelombang radio dan gelombang elektromagnetik lainnya tidak boleh saling mengganggu dan sesuai dengan fungsinya masing-masing.(Sipasulta & Sompie, 2014)
Frekuensi radio banyak digunakan untuk komunikasi dua arah. Komunikasi dua arah dilakukan secara bergantian. Untuk dapat melakukan komunikasi radio dua arah, diperlukan suatu struktur yang dapat memancarkan gelombang elektromagnetik yang disebut pemancar (transmitter) dan juga struktur yang dapat menerima pancaran gelombang elektromagnetik yang disebut penerima (receiver).
Stuktur tersebut dinamakan Antena, yang didefinisikan sebagai struktur yang terkait dengan wilayah transisi antara gelombang terpandu dengan gelombang ruang bebas dan sebaliknya (Kraus and Marhefka, 2015).
Pada kasus-kasus bencana yang kerap terjadi di Indonesia seperti gempa bumi dan erupsi gunung berapi, peran komunikasi radio dua arah menjadi sangat vital. Komunikasi radio diperlukan oleh tim penyelamat atau tim SAR (Search and Rescue) untuk berkoordinasi mengenai strategi evakuasi korban, pengiriman
logistik dan lain-lain. Pada kasus lain seperti kecelakaan pesawat terbang, komunikasi radio juga diperlukan bagi para tim penyelamat untuk menemukan korban dan juga untuk melacak keberadaan kotak hitam (Black Box) pesawat yang berisi rekaman data percakapan penerbangan yang sangat penting untuk mengetahui penyebab terjadinya kecelakaan (Kristiyana, 2017).
Demikian penting fungsi dari komunikasi radio dua arah dalam bidang mitigasi dan penanggulangan bencana serta Search and Rescue , tetapi dalam pengaplikasiannya masih menghadapi banyak hambatan dan gangguan diantaranya gangguan dari pemancar-pemancar ilegal yang memiliki frekuensi yang sama sehingga menimbulkan interferensi pada frekuensi pemancar resmi. Gangguan- gangguan tersebut dapat mengakibatkan ketidaklancaran komunikasi sehingga menghambat proses penanganan bencana yang seharusnya dapat dilakukan secepatnya.
Melihat besarnya dampak gangguan tersebut, maka diperlukan suatu alat yang dapat mengetahui arah pancaran frekuensi sehingga dengan mengetahui arah sinyal, maka antena pemancar akan mengarahkan beam pancar antena hanya ke sumber sinyal tersebut sehingga akan terjadi efisiensi daya pancar antena ataupun sebaliknya, penerimaan sinyal yang baik, meminimalisir gangguan bagi penerimanya dan Peningkatan jarak apabila menggunakan antena direct. Dalam penelitian ini, akan dirancang sebuah alat pencari sudut azimuth arah frekuensi radio yang akan dapat menemukan arah datangnya sinyal frekuensi tertentu untuk tujuan tersebut.
1.2 Perumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang tersebut, rumusan masalah dalam laporan skripsi ini adalah:
1. Bagaimana untuk mengetahui sudut Azimuth arah datang sinyal frekuensi dengan mengunakan antena directional berdasarkan kompas digital?
2. Bagaimana pemilihan antena yang mampu mendeteksi sinyal dari jarak jauh?
3. Bagaimana cara menampilkan sudut azimuth arah kedatangan sinyal?
1.3 Batasan Masalah
Agar masalah yang dibahas dalam laporan ini tidak menyimpang dari maksud dan tujuannya, maka dilakukan pembatasan masalah yaitu :
1. Detektor yang dimaksud adalah sebuah alat yang bisa menunjukan sudut Azimuth arah datangnya sinyal.
2. Sudut yang diukur 0 drajat utara ke sudut datangnya sinyal utara (true north).
3. Arah kedatangan sinyal (Direction of Arrival) yang dimaksud adalah sistem pencarian arah berdasarkan dimana sinyal yang paling kuat yang dapat diterima.
4. Kompas digital menggunakan sensor GY-87.
1.4 Tujuan dan Manfaat Penelitian 1.4.1 Tujuan Penelitian
Berdasarkan pada latar belakang dan rumusan masalah, penelitian ini bertujuan untuk :
1. Mengetahui sudut Azimuth arah datangnya sinyal radio frekuensi.
2. Agar mendapatkan desain yang mampu mendeteksi sumber sinyal dari jarak jauh.
3. Agar menampilkan hasil deteksi arah kedatangan sinyal dari sebuah sumber sinyal.
1.4.2 Manfaat Penelitian
Adapun manfaat dari penelitian ini adalah:
1. Untuk memberikan solusi dan rekomendasi pada teknisi, stasiun radio atau radio finder untuk mendapatkan arah kedatangan sinyal.
2. Untuk mendapatkan parameter dan karakteristik antena yang mampu mendeteksi arah datangnya sinyal.
3. Untuk mendapatkan informasi sudut Azimuth dari arah datangnya sinyal secara realtime dan digital.
1.5 Keaslian Penelitian
Setelah melakukan penelusuran terhadap hasil penelitian yang di lakukan oleh beberapa peneliti sebelumnya, terdapat beberapa penelitian berkaitan dengan detektor sudut Azimuth arah kedatangan sinyal berbasis kompas digital. Ringkasan penelitian yang berkaitan dapat dilihat pada Tabel 1.1.
Tabel 1. 1 Keaslian Penelitian
NO PENELITI JUDUL PUBLIKASI DUKUNGAN
TEORI KETERANGAN
1
1 Rohde Schwarz Introduction into Theory of direction finding
Monitoring and radio location, catalog 2012
Basic theory direction finding
Dasar pencarian sumber sinyal.
1 2
Samuel
Kristiyana, Adhi susanto, sunarno, risanuri H
Sistem detektor arah sinyal RF
Technosaentia Vol.7 no.2 2015
Detektor arah sinyal RF
Menggunakan antena omnidirectional, jarak lebih pendek
3 3 Umi Fadlilah
Simulasi Pola Radiasi Antena Dipole Tunggal
Teknik Elektro Universitas Diponegoro
Pola Radiasi Antena Dipole
Dasar penggunaan antena dipole
4
4 Kristiyana, Uning
Piranti cerdas pemantauan tracking benda bergerak berbasis SMS dan general paket radio servis
Kopertis wilayah V, yogyakarta, 2013
SIG berbasis web dengan google maps
Masih tergantung pada provider GSM
5
5 Enrico Lukiman
Simulasi Estimasi Arah Kedatangan Dua Dimensi Sinyal menggunakan Metode Propagator dengan Dua Sensor Array Paralel
Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik,
Universitas Kristen Maranatha
Direction of Arrival (DOA)
Berupa simulasi.
Belum menggunakan kompas digital, antena omnidirectional
6
6 Denny Dermawan
Pendeteksi Arah dan Amplitudo Pemancar Radio VHF 146 MHz
Prosiding Nasional Rekayasa Teknologi Industri dan Informasi XIII
Metode pendeteksian keberadaan radio pemancar
Masih menggunakan LED dengan ketelitian 22,5 derajat
Dari beberapa penelitian yang dilakukan belum ada yang menggunakan antena directional untuk detektor arah dan belum ada yang menggunakan penampil data menggunakan proses digital.
1.6 Sistematika Penulisan
Untuk memberikan kemudahan dalam memahami penulisan pada perancangan ini, maka sistematika penulisan dikelompokkan ke dalam lima bagian, yaitu :
BAB I PENDAHULUAN
Pada bab ini memaparkan mengenai latar belakang masalah, batasan masalah, rumusan masalah, tujuan, metodologi penulisan, manfaat perancangan, keaslian penelitian serta sistematika penulisan.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI
Dalam bab ini akan memeberikan penjabaran tentang landasan teori dasar tentang Gelombang elektromagnetik, Antena, Attenuator, OpAmp, transmitter, receiver serta rangkaian elektronika lain yang mendukung dan mendasari terhadap perancangan sistem ini.
BAB III METODOLOGI PENETILIAN
Bab ini akan membahas tentang prinsip kerja rancangan sistem secara keseluruhan, realisasi langkah pembuatan alat, fungsi dan cara kerja atas alat yang dirancang.
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
Pada bab ini akan diulas tentang hasil pengujian alat dan analisis keseluruhan dari hasil perancangan yang telah diimplementasikan ke dalam perangkat keras (hardware).
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
Pada bahasan ini akan memaparkan kesimpulan dari sistem kerja alat hasil perancangan yang telah dilakukan pengujian dan juga diberikan saran terhadap kemungkinan pengembangan perancangan alat ini kedepan agar lebih bermanfaat.
6
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI
2.1 Tinjauan Pustaka
Komunikasi radio merupakan hubungan komunikasi dengan penggunaan media udara dan frekuensi gelombang radio (radio frequency) sebagai sinyal pembawa informasi, baik informasi bersifat data atau audio. Perangkat radio untuk komunikasi terdiri atas 3 (tiga) bagian utama, yaitu pesawat radio, antena, dan catu daya (power supply). (Sherman and John Pike, 1999)
Sinyal adalah suatu isyarat untuk melanjutkan atau meneruskan suatu kegiatan. Biasanya isyarat ini berbentuk tanda-tanda, lampu-lampu, suara-suara, dan lain-lain. Dalam kereta api, misalnya, isyarat berarti suatu tanda untuk melanjutkan atau meneruskan perjalanan ke tempat/stasiun berikutnya, dan biasanya isyarat ini dikirimkan oleh stasiun yang terkait. Dalam dunia Keteknikan, khususnya Teknik Elektro, Teknik Informasi, dan Teknik Kendali, isyarat adalah besaran yang berubah dalam waktu dan atau dalam ruang dan membawa suatu informasi. (Sipasulta, St and Sompie, 2014)
Pesawat radio merupakan salah satu bagian dengan fungsi sebagai pengirim dan penerima informasi dalam bentuk gelombang suara, sehingga pada perangkat radio terdiri atas dua bagian, yaitu pemancar (transmitter) dan penerima (receiver).
Kedua bagian tersebut menjadi satu kesatuan dengan fungsi masing–masing dan sering disebut radio transceiver (trasmitter dan receiver). Radio Transceiver adalah jenis komunikasi dua arah, sehingga dapat kirim dan terima sinyal pada satu frekuensi operasi (Cover and Thomas, 2005)
Metode komunikasi yang digunakan adalah half duplex, dimana sinyal informasi dapat terjadi dalam dua arah secara bergantian, yaitu waktu untuk pengiriman gelombang radio (Tx) berbeda dengan waktu untuk penerimaan gelombang radio (Rx). Keberadaan saklar (switch) push to talk (PTT) pada radio transceiver sebagai saklar untuk pengaturan radio transceiver pada posisi terima
atau kirim. Untuk kondisi dimana saklar PTT kondisi -ON, maka radio transceiver berada dalam keadaan pancar (pemancaran sinyal), sedangkan jika saklar PTT kondisi -OFF, maka radio transceiver berada dalam keadaan terima (penerimaan sinyal). Secara garis besar dalam sistem transceiver, keberadaan sebuah pemancar Tx memancarkan daya melalui antena ke arah tujuan, sinyal dipancarkan berbentuk gelombang elektromagnetik. Gelombang elektromagnetik tersebut diterima oleh sebuah antena yang sesuai. Sinyal diterima kemudian diteruskan ke sebuah pesawat penerima Rx.(Cover and Thomas, 2005)
Gelombang radio (radio frequency) merupakan gelombang elektromagnetik yang merambat dengan media perambatan udara yang mempunyai beberapa parameter antara lain parameter fisik, parameter kelistrikan, dan parameter kemagnetan. Gelombang elektromagnetik terdiri atas medan elektrik dan medan magnetik yang saling tegak lurus dan keduanya tegak lurus pada arah rambatan dengan kecepatan tertentu. (Kraus, 2001)
Gelombang radio dapat merambat melalui 3 cara, yaitu gelombang langsung (direct wave), gelombang permukaan (ground waves) dan gelombang antariksa (sky wave). Gelombang langsung (direct waves) memerlukan jalur dimana antena pemancar dan antena penerima dapat “saling melihat” dan tidak ada penghalang di antaranya. Gelombang permukaan (ground waves) merambat di permukaan dan mengikuti kelengkungan bumi. Gelombang permukaan mengalami penyerapan energi oleh bumi. Jarak jangkauannya tergantung pada frekuensi dan konduktivitas permukaan yang dilalui. Di atas lautan, jarak jangkauannya bisa mencapai 300 km, sementara di daerah gersang, berbatu, jarak jangkauannya bisa turun sampai 30 km.
Gelombang permukaan umumnya digunakan untuk komunikasi antara satu tempat tetap dengan satu obyek yang bergerak, atau antara dua obyek yang bergerak, misalnya antara dua kapal yang sedang berlayar. Sinyal VHF merambat sangat bagus di atas permukaan air, sementara sinyal UHF merambat sangat baik di daerah perkotaan dengan gedung- gedung tinggi. Bila gelombang VHF dan UHF digunakan untuk jarak lebih dari 150 km diperlukan stasiun relay supaya gelombang radio dapat mencapai jarak cukup jauh. (Suhartini, 2008)
Untuk dapat memancarkan dan menerima suatu gelombang elektromagnetik diperlukan sebuah struktur yang berhubungan dengan daerah peralihan antara gelombang tegak terpandu dengan gelombang bebas yang berupa antena. Antena merupakan faktor yang penting dalam kelajuan komunikasi untuk memancarkan dan menerima gelombang elektromagnetik dengan frekuensi tertentu. Namun dalam waktu yang bersamaan tidak dapat memancar dan sekaligus menerima sinyal. Pergantian antara proses memancar dan menerima harus dilakukan untuk dapat melakukan komunikasi. (Kristiyana, 2015)
Keunggulan suatu sistem telekomunikasi tidak hanya ditentukan oleh kualitas pemancar dan penerimanya saja, namun juga sangat dipengaruhi oleh kualitas pemancaran dan penerimaan antena, diantaranya adalah antena dipole.
Antena dipole merupakan antena fundamental untuk pemancaran dan penerimaan gelombang radio. Pola pancaran radiasi gelombang elektromagnetik yang lepas dari antena dapat terjadi dengan mengikuti pola linier, melingkar dan eliptik yang sangat tergantung dari jenis dan betuk bangunan antena. (Fadlilah, 2003)
Antena adalah sebuah alat yang berfungsi untuk memancarkan sinyal RF (Radio Frekuensi) dari kabel ke udara. Dalam komunikasi dua arah antenna berfungsi sebagai pemancar dan penerima. Antena digunakan pertama kalinya oleh Heinrch Hertz (1886) dengan menggunakan dipole antenna ½λ yang tujuannya untuk membuktikan adanya gelombang elektromagnetik yang sebelumnya telah diprediksi oleh James Clrek Maxwell dengan menemukan fenomena arus pergeseran yang menjadi dasar ilmu radiasi pada tahun 1864 melalui suatu manipulasi matetamatis diferensial. (Kristiyana, 2015)
Pola radiasi antena atau pola antena didefinisikan sebagai fungsi matematik atau representasi grafik dari sifat radiasi antena sebagai fungsi dari koordinat. Pada sebagian besar kasus, pola radiasi ditentukan di luasan wilayah dan direpresentasikan sebagai fungsi dari koordinat directional. Pola radiasi antena adalah plot 3 dimensi distribusi sinyal yang dipancarkan oleh sebuah antena, atau plot 3-dimensi tingkat penerimaan sinyal yang diterima oleh sebuah antena.
(Fadlilah, 2003)
Antena dengan pola segala arah memang sangat efektif jika dipergunakan untuk penerimaan atau pengiriman sinyal pemancar radio dimana para penggunannya berada pada titik pandang yang tidak tentu, misalnya di depan, di belakang, kanan, kiri dari pusat antena yang dipergunakan. Tetapi jika antena yang dipergunakan untuk keperluan khusus yang mengarah pada satu titik saja maka antena segala arah menjadi tidak efektif, karena akan terjadi penyebaran sinyal dan tentunya akan mempengaruhi penguatan antena. Antena pengarah model Yagi adalah antena yang terdiri dari beberapa elemen yaitu Driven, reflektor dan direktor.
Antena pengarah model yagi ini harapannya hanya mengarah ke arah yang akan dituju (point to point) dengan penguatan yang besar dan jangkauan yang jauh.
(Rahayu, 2015)
Radio pencari arah adalah suatu alat untuk mencari arah dari suatu sinyal yang dipancarkan, dimana keberadaan dari sinyal pemancar tersebut belum diketahui, dengan bantuan radio pencari arah akan mudah untuk menemukan lokasi dari pemancar sinyal tersebut. Radio Pencari arah digunakan dalam melakukan pelacakan terhadap gangguan frekuensi radio dan melacak pancaran dalam kegiatan fox hunting. (Kristiyana, 2008)
Bidang ilmu pengetahuan yang sangat menaruh perhatian pada masalah perpetaan adalah Kartografi atau Cartography. Menurut Asosiasi Kartografi Internasional, Kartografi didefinisikan sebagai "seni, ilmu pengetahuan dan teknologi pembuatan peta, bersama!' sarna dengan mempelajari peta sebagai dokumen ilmiah dan karya seni". (Robinson, 2019)
Kompas adalah alat penunjuk arah yang bekerja berdasarkan gaya medan magnet. Pada kompas selalu terdapat sebuah magnet sebagai komponen utamanya.
Magnet tersebut biasanya berbentuk sebuah jarum penunjuk. Saat magnet penunjuk tersebut berada dalam keadaan bebas, maka akan mengarah ke utara-selatan magnet bumi. Inilah yang dijadikan dasar dalam pembuatan kompas dan alat navigasi berbasis medan magnet yang lain. Umumnya kompas terdiri dari tiga komponen kompas, yaitu badan kompas, jarum magnet, dan skala arah mata angin. Badan kompas berfungsi sebagai pembungkus dan pelindung komponen utama kompas.
Jarum magnet dipasang sedemikian rupa agar bisa berputar bebas secara horizontal.
Skala penunjuk umumnya berupa lingkaran 360° dan arah mata angin. (Lowrie, 2007)
NodeMCU pada dasarnya adalah pengembangan dari ESP 8266 dengan firmware berbasis e-Lua. Pada NodeMCU dilengkapi dengan micro usb Port yang berfungsi untuk pemrograman maupun Power supply. Selain itu juga pada NodeMCU di lengkapi dengan tombol push button yaitu tombol reset dan Flash.
NodeMCU menggunakan bahasa pemrograman Lua yang merupakan package dari esp8266. (EINSTRONIC, 2017)
Sensor HMC5883l adalah sensor yang memliki respon terhadap rotasi atau putaran, jadi sensor ini akan memiliki nilai yang berbeda saat dia berada dengan posisi hadap yang berbeda, misal jika sensor ini menghadap ke utara dengan ke selatan, maka hasilnya saat posisi menghadap ke utara akan berbeda dengan pada saat sensor menghadap ke posisi selatan. (Rafsanjani, 2017)
MPU6050 adalah chip IC inverse yang didalamnya terdapat sensor Accelerometer dan Gyroscope yang sudah terintergrasi. Accelerometer digunakan untuk mengukur percepatan, percepatan gerakan dan juga percepatan gravitasi.
Accelerometer sering digunakan untuk menghitung sudut kemiringan, dan hanya dapat melakukan dengan nyata ketika statis dan tidak bergerak. Untuk mendapatkan sudut akurat kemiringan, sering dikombinasikan dengan satu atau lebih gyro dan kombinasi data yang digunakan untuk menghitung sudut. (Firman, 2016)
2.2 Landasan Teori
Dalam komunikasi radio, arah dari sumber sinyal belum tentu diketahui.
Estimasi arah kedatangan sinyal sangat berpengaruh pada sistem komunikasi radio.
Dengan mengetahui arah kedatangan sinyal, maka antena pemancar secara otomatis akan mengarahkan beam pancar antena hanya ke sumber sinyal tersebut sehingga akan terjadi efisiensi daya pancar antena ataupun sebaliknya, penerimaan sinyal yang baik dan minim gangguan serta Peningkatan jarak apabila menggunakan antena directional bagi penerimanya.
2.2.1 Peta
Peta telah sangat umum dikenal orang, karena hampir di setiap instansi memiliki dan menampilkannya. Pada·pendidikan formal, peta sudah diperkenalkan sejak Sekoiah Dasar. Peta sesungguhnya dapat dikatakan sebagai alat komunikasi antara pembuat peta dan pembaca peta. Oleh sebab itu, karena peta biasanya ditampilkan dalam bentuk grafis maka perlu adanya keterangan – keterangan yang berhubungan dengan isi peta itu sendiri. Jadi keterangan-keterangan tersebut, merupakan perlengkapan peta yang sangat pentingagar pembaca peta dapat memahami maksud dari pembuatpeta. Semakin lengkap isi keterangan suatu peta, maka semakin baik kualitas peta tersebut.
2.2.1.1
KartografiDalam arti luas, kartografi pada waktu ini meliputi setiap aktivitas yang perhatian utamanya adalah tentang pembuatan dan penggunaanpeta. Hal ini meliputi pengajaran tentang ketrampilan menggunakan peta, mempelajari sejarah kartografi, memelihara koleksi peta, kepustakaan peta, merancang dan membuat peta, chart, bagan, dan atlas.
Kartografi sering dicitrakan sebagai tempat pertemuan antara ilmu pengetahuan dan seni. Proses kartografi melibatkan banyak aktivitas intelektual yang menggunakan dasar-dasar ilmiah. Prinsip-prinsipnya diperoleh melalui analisis data ilmiah yang mendasarkan diri pada ilmu pengetahuan Geodesi, Geografi dan Psikologi. Selain daripada itu pembuatan peta akan senantiasa
diusahakan sebaik mungkin, dalam arti menghindari penampilan yang buruk. Oleh sebab itu, kartografi sebenarnya juga merupakan suatu seni kreatif dengan cara yang teliti.
Menurut Multilingual Dictionary of Technical Terms in Cartography, peta didefinisikan sebagai suatu gambaran dari kenampakan konkret atau abstrak yang dipilih pada atau dalam hubungannya dengan permukaan bumi atau suatu benda langit, biasanya berskala dan digambar pada medium yang datar". Secara singkat, suatu peta adalah setiap gambaran geografis dari lingkungan. Beberapa batasan yang penting tentang peta sebagai: (a) penggambaran peta adalah sistematik secara dimensional, (b) peta biasanya dibuat pada permukaan yang datar karena berbagai pertimbangan, (c) peta hanya dapat memperlihatkan suatu fenomena geografis yang terpilih dan telah dilakukan penyederhanaan atau generalisasi. (George, 1974)
Dari beberapa pendapat dan definisi di atas,maka dapat dirumuskan tentang ciri-ciri umum.yang membatasi peta sebagai berikut:
➢ Peta merupakan gambaran dari kenampakan yang konkret dan ataupun abstrak.
➢ Kenampakan tersebut merupakan' fenomena geografis yang sengaja dipilih dan digeneralisir.
➢ Fenomena geografis tersebut terdapat padaatau mempunyai hubungan dengan permukaan bumi atau suatu benda langit.
➢ Penggambaran ,kenampakan biasanya dilakukan padaa medium yang datar, dengan memperhatikan skala.
2.2.1.2 Perlengkapan Peta
Semua keterangan yang berhubungan dengan isi peta sudah selayaknya apabila dimuat sekaligus pada lembar peta, agar pembacaan dapat dilakukan secara optimal. Pada peta berseri misalnya peta topografi, biasanya wilayah yang dipetakan memenuhi ruangan peta. Akibatnya keterangan-keterangan tentang isi peta dikelompokkan dan dimuat atau ditempatkan di luar kerangka (frame) peta.
Sedang dalam peta-peta pulau, pembuat peta lebih leluasa menempatkan keterangan didalam kerangka peta, dengan mempertimbangkan keseimbangan penampakan peta.
Perlengkapan peta meliputi: judul, skala,legenda, Inset, petunjuk arah (orientasi), jaring-jaring (grid), sumber data, ·pembuat peta, dan waktu pembuatan peta. Pada peta detail seperti peta topografi beberapa keterangan biasanya ditambahkan yaitu grafik konversi, daftar kata-kata, cara membaca grid, sistem proyeksi, jenis corak warna, nomor lembar peta danketerangan nomor sambungan peta.
A. Judul
Suatu judul berfungsi untuk memberikan petunjuk tentang isi atau wilayah yang digambarkan di dalam Peta. Judul hendak nya dirumuskan secara singkat, jelas dan operasional. Pada suatu karya ilmiah yang di dalamnya disertakan Peta, kadang-kadang peta tidak diberi judul karena isi atau wilayah yang digambar pada peta sudah jelas diketahui.
B. Skala
Yang dimaksud dengan skala adalah perbandingan antara dimensi peta dan realitas, misalnya jarak atau luas. Terdapat empat macam pernyataan skala yaitu :
➢ Skala pecahan (representative fraction = ratio) Misalnya:
1 : 100.000
Ini berarti bahwa jarak satu satuan panjang di dalam peta sama dengan jarak seratus ribu satuan yang sama di lapangan. Contoh konkret, bila jarak di peta adalah satu centi meter, maka itu berarti jaraknya di lapangan adalah seratus ribu centi meter.
➢ Skala verbal (word statement) Misalnya:
1 centimetre to 10 kilometres atau:
1 inch to 10 miles atau dalam bahasa Indonesia mungkin:
1 Centimeter sesuai dengan 10 kilometer
➢ Skala grafis atau batang (graphic or bar scale).
Skala grafis ini bentuknya mirip dengan penggaris kecil yang dicetak pada Peta. Meskipun demikian tanda-tanda yang terdapat pada skala ini ukurannya tidak sama dengan penggaris biasa. Dalam skala ini, batang atau garis dibagi-bagi untuk menunjukkan panjang di dalam peta terhadap unit jarak di lapangan atau permukaan bumi.
Misalnya:
Gambar 2. 1 Skala Grafis
➢ Skala Luas
Skala jenis ini menunjukkan perbandingan antara luas didalam peta dengan luas di permukaan bumi.
Misalnya:
1 : 1.000.0002
Ini berarti satu satuan luas di dalam peta sama dengan satu juta satuan luas yang sama di permukaan bumi. Contoh konkret, bila luas di dalam peta adalah satu centimeter2 maka luas sesungguhnya di permukaan bumi adalah satu juta centimeter2.
C. Legenda
Legenda atau kunci, sangat penting pada peta karena menyajikan keterangan tentang berbagai simbul yang digunakan. Setiap simbol yang tampil di dalam peta akan digambar dan diterangkan di dalam legenda tepat sebagaimana yang tergambar di dalam Peta, baik dalam ukuran maupun cara penggambarannya. Tanpa legenda, seorang pembaca peta akan kesulitan dalam memahami isi atau maksud peta.
D. Inset
Kata Inset (bahasa Inggris) berarti sisipan. Jadi pengertian umum dari Inset dalam kartografi adalah peta yang disisipkan di dalam peta utama.
Maksud dari penyisipan ini adalah untuk memberikan kejelasan hubungan antara lingkungan yang tergambar di dalam peta dengan lingkungan yang lebih luas di sekelilingnya. Dengan demikian skala Inset akan lebih kecil daripada skala peta utama.
Selain itu, Inset berfungsi juga untuk memberikan kejelasan lebih lanjut tentang kenampakan lingkungan yang tergambar di dalam peta dalam kaitannya dengan sesuatu atau beberapa kepentingan. Dalam hal ini skala Inset akan lebih besar daripada skala peta utama. Inset tidak harus ada di dalam setiap peta kecuali adanya pertimbangan-pertimbangan di atas.
E. Petunjuk arah (orientasi)
Pada peta dunia atau mappae mundi abad pertengahan, bagian atas dari suatu lembaran peta adalah menunjukkan arah timur jauh. Hal ini disebabkan karena bagian burni yang paling jauh dikenal pada waktu itu adalah bagian timur, Tetapi sekarang pada umumnya ditetapkan bahwa bagian atas lembar peta adalah utara, dan yang di bagian bawah adalah selatan.
Terdapat tiga macam penunjukan arah (misalnya Utara), sebagai berikut:
➢ Utara geografis atau utara yang benar (true north).
Arah utara ini mengikuti garis bujur atau meridian. Jadi dalam hal ini didasarkan pada sistem koordinat membola (spherical coordinates), yang jaring-jaringnya disebut grid geografis atau graticule terdiri dari garis-garis lintang (latitude) dan garis-garis bujur (longitude = meridian).
➢ Utara grid (grid north)
Arah utara ini didasarkan pada sistem koordinat mendatar (plane coordinates). Dalam hal ini lokasi dibuat pada suatu permukaan yang datar.
➢ Utara magnetik (magnetic north)
Arah utara ini mengikuti arah jarum kompas yang senantiasa meluruskan diri terhadap kekuatan medan magnit.
F. Jaring-jaring atau grid
Pada suatu peta sering dijumpai jaring-janng atau kisi-kisi yang terdiri dari garis-garis mendatar dan tegak. Jaring-jaring tersebut dimaksudkan agar seseorang mudah dalam menetapkan dan mencari lokasi sesuatu pada peta (sistem koordinat). Sistem koordinat ini ada dua macam yaitu membola dan mendatar. Jaring-jaring yang mengikuti sistem koordinat membola atau sferis yaitu grid geografis biasanya terdapat pada peta-peta berskala kecil. Sedang jaring-jaring. yang mengikuti sistem koordinat mendatar biasanya terdapat pada peta-peta berskala besar, seperti peta topografi.
G. Sumber data
Data bagi pembuatan peta dapat diperoleh secara langsung (primer), dapat pula secara tidak langsung yaitu menggunakan data yang telah dikumpulkan oleh pihak lain (sekunder). Penyebutan tentang sumber data perlu dicantumkan di dalam pembuatan peta agar pembaca peta dapat mencek kembali bilamana diperlukan, di samping sebagai kelaziman dalam etis penyajian karya ilmiah.
H. Pembuat peta
Peta dapat dibuat secara perseorangan, dapat pula dibuat oleh lembaga baik pemerintah maupun swasta. Tentu saja tujuan dari pembuatan peta tersebut sesuai dengan kepentingan atau perhatian masing-masing.
Sebagai pertanggungjawaban dalam pembuatan Peta, maka pembuat peta wajib menyebutkan identitasnya di dalam lembar peta yang dibuatnya. Peta- peta yang bersifat rahasia dan sangat detail biasanya hanya dibuat oleh lembaga pemerintah.
I. Waktu pembuatan peta
Peta pada urnumnya menunjukkan tentang kondisi-kondisi pada suatu waktu tertentu, dan waktu tersebut merupakan masa lampau bagi pembaca Peta. Dengan mengingat bahwa di dunia tidak ada yang abadi seiring dengan perjalanan waktu, maka pembuat peta wajib mencantumkan Saat atau waktu peta diselesaikan. Sebaliknya bagi pemakai peta harus
benar-benar memperhatikan keterangan tentang hal tersebut agar tidak terjadi kesalahan dalam pemakaiannya. Peta yang menggunakan informasi sensus biasanya meinuat pula tentang waktu data dikumpulkan.
J. Sistem Proyeksi
Sistem proyeksi peta adalah suatu sistem transformasi dari permukaan (bumi) yang sferis ke permukaan yang mendatar. Macam proyeksi dapat dikenal yaitu: silindris, konik (kerucut), asimutal, pseudosilindris, dan campuran. Masing-masing sistem proyeksi akan memberikan hasil peta yang berbeda dari yang lain. Perlu kiranya diketahui bahwa bumi tidaklah benar-benar bulat, melainkan pepat pada kedua kutubnya. Garis tengah ekuatorial bumi adalah 12.757 kilometer, dan panjang sumbu kutub adalah 12.714 kilometer. Sedang keliling ekuatorial bumi ± 40.075 kilometer
K. Daftar kata-kata
Daftar kata-kata (glossary) adalah deretan kata-kata/istiiah setempat yang disertai penjelasan tentang arti masing-masing kata/istilah yang berlaku umum.
2.2.1.3 Sudut Azimuth
Gambar 2. 2 Sudut Azimuth
Azimuth adalah besaran sudut horizontal yang dimulai dari arah utara diputar searah jarum jam besarnya antara 0-360˚. Azimuth magnetis yaitu Azimuth yang dimulai dari salah satu ujung jarum magnit, diakhiri pada ujung obyektif garis bidik dan besarnya sama dengan angka pembacaan.
Fungsi Azimuth ; Memberikan orientasi arah utara dan sebagai kontrol hasil pengukuran sudut. Contoh perhitungan Azimuth dengan menggunakan koordinat misal diketahui koordinat A (XA,YA) dan koordinat B (XB, YB).
𝛼𝐴𝐵 =𝑋𝐵− 𝑋𝐴 𝑌𝐵− 𝑌𝐴
AB = Azimuth A – B XB – YB = koordinat titik B XA – YA = koordinat titik A 2.2.1.4 Peta Digital
Peta digital adalah representasi fenomena geografik yang disimpan untuk ditampilkan dan dianalisis oleh komputer digital. Setiap objek pada peta digital disimpan sebagai sebuah atau sekumpulan koordinat. Sebagai contoh, objek berupa lokasi sebuah titik akan disimpan sebagai sebuah koordinat, sedangkan objek berupa wilayah akan disimpan sebagai sekumpulan koordinat.(Nuryadin, 2005)
Gambar 2. 3 Peta Digital
Beberapa kelebihan penggunaan peta digital dibandingkan dengan peta analog (yang disimpan dalam bentuk kertas atau media cetakan lain), antara lain dalam hal (Nuryadin, 2005:19):
1) Peta digital kualitasnya tetap. Tidak seperti kertas yang dapat terlipat, memuai atau sobek ketika disimpan, peta digital dapat dikembalikan ke bentuk asalnya kapanpun tanpa ada penurunan kualitas.
2) Peta digital mudah disimpan dan dipindahkan dari satu media penyimpanan yang satu ke media penyimpanan yang lain. Peta analog yang disimpan dalam bentuk gulungangulungan kertas misalnya, memerlukan ruangan yang lebih besar dibanding dengan jika peta tersebut disimpan sebagai peta digital dalam sebuah harddisk, CD-ROM atau DVD-ROM.
3) Peta digital lebih mudah diperbarui. Penyuntingan untuk keperluan pemutakhiran data atau perubahan sistem koordinat misalnya, dapat lebih mudah dilakukan menggunakan perangkat lunak tertentu.
2.2.1.5 Kompas
Kompas merupakan salah satu alat yang paling penting dalam navigasi yang berfungsi dalam menentukan arah berdasarkan posisi kutub bumi. Kompas bekerja berdasarkan gaya medan magnet. Kompas memiliki sifat magnet yang selalu menunjuk arah utara selatan, meskipun arah utara yang dimaksud disini bukan sebenarnya, tetapi arah utara secara magnetis.
A. Susunan Kompas
Gambar 2. 4 Kompas Secara fisis kompas terdiri dari :
1. Badan, sebagai pembungkus dan pelindung komponen utama kompas.
2. Jarum, selalu menunjuk arah utara selatan, dengan catatan tidak dekat denganmagnet lain/ tidak dipengaruhi medan magnet dan pergerakan jarum tidak terganggu/ peta dalam posisi horizontal.
3. Skala penunjuk, merupakan pembagian derajat sistem mata angin. Jenis kompas yang biasa digunakan dalam navigasi darat ada dua macam, yaitu
kompas bidik (misal kompas prisma) dan kompas orienteering (misal kompas silva, sunto dll). Skala penunjuk umumnya berupa lingkaran 3600 dan arah mata angin.
B. Fungsi Kompas
Adapun fungsi utama dari kompas adalah : 1. Untuk mencari arah utara magnetis 2. Untuk mengukur besarnya sudut kompas 3. Untuk mengukur besarnya sudut peta 4. Untuk menentukan letak orientasi
Alat apa pun yang memiliki batang atau jarum magnetis yang bebas bergerak menunjuk arah utara magnetis dari magnetosfer sebuah planet sudah bisa dianggap sebagai kompas.
C. Arah Mata Angin
Mata angin biasa digunakan untuk menentukan arah yang umumnya digunakan dalam navigasi, kompas dan peta. Berikut ini adalah arah mata angin yang dapat ditentukan kompas:
1. Utara (0°) disingkat U atau N
2. Timur laut (45°) terletak antar timur dan utara, disingkat TL atau NE 3. Timur (90°) disingkat T atau E
4. Tenggara (135°) terletak diantara timur dan selatan, disingkat TG atau SE 5. Selatan (180°) disingkat S
6. Barat daya (225°) terletak diantara barat dan selatan, disingkat BD atau SW 7. Barat (270°) disingkat B atau W
8. Barat laut (315°) diantara barat dan utara, disingkat BL atau NW
2.2.2 Gelombang Elektromagnetik
Gelombang elektromagnetik adalah gelombang yang memiliki medan listrik dan medan magnet yang berosilasi dan merambat melewati ruang dan membawa energi dari satu tempat ke tempat yang lain. Medan listrik pada gelombang elektromagnet tegak lurus terhadap medan magnetnya dan searah serta tegak lurus dengan arah rambat gelombang (Kraus, 2001). Gelombang radio adalah salah satu bentuk dari radiasi elektromagnetik, dan terbentuk ketika objek bermuatan listrik dari gelombang osilator (gelombang pembawa) yang dimodulasi dengan gelombang audio (ditumpangkan ke frekuensinya) pada suatu spektrum elektromagnetik, dan radiasi elektromagnetiknya bergerak dengan cara osilasi elektrik maupun magnetik.
Gambar 2. 5 Bentuk gelombang radio (Fadhillah, 2015)
Gelombang ini digunakan sebagai pembawa informasi dari satu tempat ke tempat lain. Karena sifatnya yang mudah dipantulkan oleh lapisan ionosfer bumi, maka gelombang radio dapat mencapai tempat - tempat di bumi yang jaraknya sangat jauh dari pemancar radio. Informasi yang berupa suara yang dibawa oleh gelombang radio menggunakan perubahan amplitudo yang disebut modulasi amplitudo atau dikenal dengan Radio AM (Amplitudo Modulation), maupun sebagai perubahan frekuensi yang disebut modulasi frekuensi atau dikenal dengan Radio FM (Frequency Modulation). Saat ini gelombang radio banyak digunakan untuk berbagai macam komunikasi, misalnya digunakan untuk broadcasting TV
ataupun radio FM, komunikasi 2 arah menggunakan HT atau RIG, jaringan internet, dan masih banyak lagi kegunaan lainnya.
Gelombang radio memiliki beberapa jenis. Jenis - jenis Gelombang radio yaitu:
1. Gelombang panjang (long wave) ; gelombang jenis ini memiliki sinyal yang panjang sehingga mampu menjangkau range area yang sangat luas.
Kerugian dari gelombang ini adalah memerlukan daya listrik yang sangat besar sehingga mahal dalam operasionalnya, Karena jenis gelombangnya panjang dan lebar menyebabkan rentan terhadap gangguan (noise).
2. Gelombang pendek (short wave) gelombang yang menggunakan udara sebagai mediator. Jenis gelombang ini adalah SW (short wave), Keuntungan dari gelombang ini adalah Mampu menjangkau wilayah (coverage area) yang luas Banyak digunakan oleh pemancar internasional atau antar benua, Kerugian dari gelombang ini adalah Banyak noise-nya khususnya dari matahari, cuaca, udara, halilintar dsb, Suara manusia dapat didengar dengan baik tetapi pengguanaan sound effect kehilangan mutu kulitasnya (kabur).
3. Gelombang medium (medium wave) ; gelombang yang menggunakan permukaan bumi sebagai mediator. Secara umum kebanyakan gelombang yang dipakai oleh stasiun radio. Jenis yang dipakai oleh gelombang ini adalam AM (amplitudo modulation) dan FM (frequency modulation) Keuntungan dari gelombang ini adalah Permukaan bumi kurang dipengaruhi cuaca sehingga tidak terjadi noise Mutu penyiaran lebih bagus dalam kualitas suara dan sound effect. Kerugian dari gelombang ini adalah Tanah menyerap gelombang lebih cepat daripada udara yang menyebabkan jarak jangkauan siaran lebih sempit sehingga memerlukan booster, Tanah di Indonesia mengandung besi yang cepat menyerap gelombang sehingga merupakan penghantar yang buruk.
2.2.2.1 Sifat Gelombang Elektromagnetik
Gelombang elektromagnetik memiliki dua sifat, yaitu sifat sebagai gelombang dan sifat sebagai Materi atau partikel.
A. Sifat sebagai gelombang
Radiasi gelombang elektromagnet mempunyai frekuensi (f). Frekuensi adalah jumlah siklus gelombang per satu satuan waktu. Satuan Frekuensi adalah Hertz (Hz). Frekuensi dirumuskan dengan :
𝑓 =1
𝑇 ... (2.1) Dengan f = frekuensi (Hz)
T = periode (s)
Pada gelombang elektromagnetik, frekuensi memiliki hubungan dengan Amplitudo dan panjang gelombang. Amplitudo (A) dapat didefinisikan sebagai jarak/simpangan terjauh dari titik kesetimbangan dalam sebuah gelombang sinusoide. Sedangkan panjang gelombang (λ) adalah jarak yang ditempuh oleh satuan berulang dari suatu pola gelombang. Panjang gelombang memiliki hubungan invers / berbanding terbalik dengan frekuensi. Panjang gelombang sama dengan kecepatan jenis gelombang dibagi dengan frekuensi. Dalam ruang hampa, kecepatan jenis ini adalah kecepatan cahaya, sedangkan di udara, kecepatan jenis ini adalah kecepatan suara di udara.
𝜆 =𝑐
𝑓 ... (2.2) Dengan: λ = panjang gelombang
c = kecepatan cahaya (3x108m/s) 𝑓 = frekuensi (Hz)
Radiasi gelombang elektromagnetik mempunyai intensitas yang proporsional dengan energi radiasi yaitu jumlah energi dari seberkas sinar yang melewati luasan tertentu per detik yang disebut dengan Energi Radiasi. Bila
seberkas radiasi elektromagnetik dilewatkan melalui celah sempit, maka akan terjadi difraksi. Dalam difraksi terjadi perubahan/pemisahan panjang gelombang.
B. Sifat Sebagai Materi atau Partikel
Radiasi elektromagnetik memiliki Energi radiasi. Energi radiasi
elektromagnetik dipancarkan dalam bentuk kuanta (atau foton), Energi satu foton hanya akan bergantung pada frekuensi.
E = h x f ... (2.3) Sifat partikel dari radiasi elektromagnetik ditunjukkan dengan efek
fotolistrik.
E = h x f = h 𝑐
𝜆 ... (2.4) Dengan : E = Energi foton dalam Joule
f = frekuensi radiasi elektromagnetik h = tetapan Planck (6,626 x 10-34J.s ) c = kecepatan cahaya (3 x 108 m/s ) λ = panjang gelombang
2.2.2.2 Spektrum Elektromagnetik
Gelombang elektromagnetik memiliki energi radiasi. Rentang semua radiasi elektromagnetik disebut spektrum elektromagnet. Spektrum elektromagnetik dapat dibagi dalam beberapa daerah yang terentang dari sinar gamma gelombang pendek berenergi tinggi sampai pada gelombang mikro dan gelombang radio dengan panjang gelombang sangat panjang. Pembagian ini sebenarnya tidak begitu tegas dan tumbuh dari penggunaan praktis yang secara historis berasal dari berbagai macam metode deteksi (Schmitt, 2008).
Gambar 2. 6 Spektrum elektromagnetik (Schmitt, 2008)
Biasanya dalam mendeskripsikan energi spektrum elektromagnetik dinyatakan dalam elektron volt untuk foton berenergi tinggi, dalam panjang gelombang untuk energi menengah, dan dalam frekuensi untuk energi rendah (λ ≥ 0,5 mm). Istilah “spektrum optik” juga masih digunakan secara luas dalam merujuk spektrum elektromagnetik, walaupun sebenarnya hanya mencakup sebagian rentang panjang gelombang saja (320 – 700 nm).
Gambar 2. 7 Atribut spektrum elektromagnetik (https://id.wikipedia.org/ )
2.2.2.3 Modulasi Gelombang Elektomagnetik
Modulasi adalah pengaturan parameter dari sinyal pembawa (carrier) yang berfrekuensi tinggi sesuai sinyal informasi yang frekuensinya lebih rendah, sehingga informasi tersebut dapat disampaikan. Modulasi diperlukan karena:
• Meminimalisasi interferensi sinyal pada pengiriman informasi yang menggunakan frekuensi sama atau berdekatan.
• Dimensi antenna menjadi lebih mudah diwujudkan.
• Sinyal termodulasi dapat dimultiplexing (proses menggabungkan beberapa sinyal untuk ditransmisikan serentak pada satu kanal ) dan ditransmisikan via sebuah saluran transmisi.
• Mempermudah meradiasikan sinyal.
A. Proses Modulasi
Informasi yang berada di wilayah A akan ditransmisikan ke wilayah B.
Informasi tersebut pertama-tama diubah menjadi bentuk sinyal informasi dan ditransmisikan melalui sinyal pembawa (carrier). Proses inilah yang disebut proses modulasi dengan menggunakan alat modulator (peralatan untuk melaksanakan proses modulasi). Setelah tiba di wilayah B, sinyal informasi tersebut harus diubah lagi ke dalam bentuk informasi awal, dengan melakukan proses demodulasi dengan menggunakan alat demodulator (peralatan untuk memperoleh informasi informasi awal (kebalikan dari dari proses modulasi).
Gambar 2. 8 Proses Modulasi
Informasi ditransmisikan dari frekuensi rendah ke frekuensi tinggi. Semakin tinggi frekuensinya maka semakin jauh jangkauan antarnya (bandwidth). Dan juga
perlu diingat dalam proses men-transmisikan informasi, perangkat tidak hanya digunakan modem, tetapi juga input-output transducer (mentransformasikan suatu bentuk energi menjadi ke bentuk energi yang lain), encoder-decoder, serta transmitter-receiver.
B. Jenis-Jenis Modulasi Analog
Secara garis besar modulasi terbagi menjadi modulasi analog dan modulasi digital. Perbedaan mendasar antara modulasi analog dan digital terletak pada bentuk sinyal informasinya. Pada modulasi analog, sinyal informasinya berbentuk analog dan sinyal cariernya analog. Sedangkan pada modulasi digital, sinyal informasinya berbentuk digital dan sinyal cariernya analog. Jenis jenis modulasi Analog yaitu:
• Modulasi Analog Linier
Yang termasuk dalam modulasi analog linier adalah Amplitude Modulation (AM). Amplitude Modulation adalah salah satu bentuk modulasi dimana sinyal informasi digabungkan dengan sinyal pembawa (carrier) berdasarkan perubahan amplitudonya. Disebut linier karena frekuensi sinyal pembawa tetap / konstan.
Besarnya amplitudo sinyal informasi mempengaruhi besarnya amplitudo dari carrier, tanpa mempengaruhi besarnya frekuensi sinyal pembawa. Parameter sinyal yang mengalami perubahan adalah amplitudonya, Amplitudo sinyal pembawa berubah-ubah sesuai dengan perubahan amplitudo sinyal informasi. Rentang frekuensi AM adalah 500 Hz – 1600 KHz dan panjang gelombang atau amplitudo AM adalah 1600 KHz – 30000 KHz. Jika direntangkan dengan satuan meter, jangkauan sinyal AM bisa mencapai puluhan ribu kilometer.
AM adalah metode pertama kali yang digunakan untuk menyiarkan radio komersil. Kelemahan dari sistem AM adalah mudah terganggu oleh gangguan atmosfer dan kualitas suara terbatasi oleh bandwidth yang sempit.
Gambar 2. 9 Modulasi Analog (Sherman and John Pike, 1999)
• Modulasi Analog Non-linier
Modulasi Analog Non-linier biasa juga disebut modulasi sudut. Disebut non-linier karena frekuensi sinyal pembawa bisa berubah-ubah. Pada modulasi ini, besarnya amplitudo sinyal informasi mempengaruhi besarnya frekuensi dari carrier tanpa mempengaruhi besarnya amplitudo sinyal pembawa. Yang termasuk dalam modulasi ini adalah Frequency Modulation (FM) dan Phase Modulation (PM).
Parameter sinyal yang mengalami perubahan adalah frekuensi dan fasenya, frekuensi sinyal pembawa berubah-ubah sesuai dengan perubahan amplitudo sinyal informasi (untuk FM) dan fase sinyal carrier berubah-ubah sesuai dengan perubahan amplitudo sinyal informasi (untuk PM).
- Frequency Modulation (FM)
Gambar 2. 10 Modulasi FM (Sherman and John Pike, 1999)
Frequency Modulation merupakan suatu bentuk modulasi dimana frekuensi sinyal pembawa divariasikan secara proposional berdasarkan amplitudo sinyal informasi. Amplitudo sinyal pembawa tetap konstan.
Contoh dari FM adalah frekuensi radio yang sekarang lebih sering digunakan radio pada umumnya.
Rentang frekuensi FM adalah 88 MHz – 108 MHz sehingga dikategorikan sebagai Very High Fequency (VHF). Sedangkan panjang gelombangnya adalah dibawah 1000 KHz sehingga jangkauan sinyalnya tidak jauh. Modulasi frekuensi memiliki bandwidth yang lebih lebar daripada modulasi amplitudo sehingga bisa menghasilkan suara stereo dengan menyatukan beberapa saluran audio pada satu gelombang cerrier.
FM lebih tahan terhadap gangguan sehingga dipilih untuk sebagai modulasi standar untuk frekuensi tinggi. Keuntungan FM antara lain potensi gangguan jauh lebih kecil (kualitas lebih baik) dan daya yang dibutuhkan lebih kecil.
- Phase Modulation (PM)
Gambar 2. 11. Modulasi PM (Sherman and John Pike, 1999)
Phase Modulation merupakan bentuk modulasi yang merepresentasikan informasi sebagai variasi fase dari sinyal pembawa.
Hampir mirip dengan FM, frekuensi pembawa juga bervariasi karena variasi
fase dan tidak merubah amplitudo pembawa. PM jarang digunakan karena memerlukan perangkat keras penerima yang lebih kompleks. Keuntungan PM adalah potensi gangguan dan daya yang dibutuhkan lebih kecil.
2.2.3 Antena
Menurut “The IEEE Standard Definitions of Terms for Antennas” (IEEE Std 145-1983), definisi antena adalah suatu bagian dari sistem telekomunikasi nirkabel yang digunakan untuk memancarkan atau menerima gelombang radio. Kaitan dengan tulisan ini, Antena atau Radio Antenna dapat didefinisikan sebagai struktur yang terkait dengan wilayah transisi antara gelombang terpandu dengan gelombang ruang bebas dan sebaliknya (Krauss, 1988).
Antena dapat juga didefinisikan sebagai sebuah atau sekelompok konduktor yang digunakan untuk memancarkan atau meneruskan gelombang elektromagnetik menuju ruang bebas atau menangkap gelombang elektromegnetik dari ruang bebas.
Energi listrik dari pemancar dikonversi menjadi gelombang elektromagnetik dan oleh sebuah antena yang kemudian gelombang tersebut dipancarkan menuju udara bebas. Pada penerima akhir gelombang elektromagnetik dikonversi menjadi energi listrik dengan menggunakan antena.
Sebuah antena dapat dikatakan baik apabila memiliki efisiensi pancaran yang baik (diatas 50%), mempunyai impedansi masukan yang sesuai dengan impedansi karakteristik kabel pencatunya (SWR < 2) serta dapat meradiasikan dan menerima energi gelombang radio dengan arah dan polarisasi yang sesuai dengan aplikasi yang dibutuhkan.
Gambar 2. 12 Antena sebagai pengirim dan penerima (Jardiknas, 2015)
2.2.3.1 Parameter Antena
Antena memiliki beberapa parameter dalam penerapannya yang dapat digunakan untuk menguji atau mengukur performa antena yang akan digunakan.
Berikut penjelasan beberapa parameter antena yang sering digunakan yaitu directivity antena, Gain antena, pola radiasi antena, polarisasi antena, beamwidth antena dan bandwidth antena.
2.2.3.2 Directivity Antena
Directivity dari sebuah antena atau deretan antena diukur pada kemampuan yang dimiliki antena untuk memusatkan energi dalam satu atau lebih ke arah khusus.
Antena dapat juga ditentukan pengarahanya tergantung dari pola radiasinya. Dalam sebuah array propagasi akan diberikan jumlah energi, gelombang radiasi akan dibawa ketempat dalam suatu arah. Elemen dalam array dapat diatur sehingga akan mengakibatkan perubahan pola atau distribusi energi lebih yang memungkinkan ke semua arah (Omnidirectional). Elemen juga dapat diatur sehingga radiasi energi dapat dipusatkan dalam satu arah (unidirectional).
Direktivitas antena merupakan perbandingan kerapatan daya maksimum dengan kerapatan daya rata-rata. Maka dapat dituliskan pada persamaan :
Direktivitas = D = 𝑃(Ɵ,ø)𝑚𝑎𝑘𝑠
𝑃(Ɵ,ø)𝑟𝑎𝑡𝑎−𝑟𝑎𝑡𝑎 ... (2.5)
Dengan : D = Direktivitas
𝑃(Ɵ, ø) = kerapatan daya 2.2.3.3 Gain Antena
Gain (directive Gain) adalah karakter antena yang terkait dengan kemampuan antena mengarahkan radiasi sinyalnya, atau penerimaan sinyal dari arah tertentu. Gain bukanlah kuantitas yang dapat diukur dalam satuan fisik pada umumnya seperti watt, ohm, atau lainnya melainkan suatu bentuk perbandingan. Oleh karena itu satuan yang digunakan untuk Gain adalah desibel.
Gain dari sebuah antena adalah kualitas nyala yang besarnya lebih kecil daripada penguatan antena tersebut yang dapat dinyatakan dengan :
Gain = G = k x D ...(2.6) Dimana k = efisiensi antena, 0 ≤ k ≤1
Gain antena dapat diperoleh dengan mengukur daya pada main lobe dan membandingkan dayanya dengan daya pada antena referensi. Gain antena diukur dalam desibel, bisa dalam dBi ataupun dBd. Jika antena referensi adalah sebuah dipole, maka Gain antena diukur dalam dBd. “d” di sini mewakili dipole, jadi Gain antena diukur relatif terhadap sebuah antena dipole. Jika antena referensi adalah sebuah antena isotropic, maka Gain antena diukur relatif terhadap sebuah antena isotropic.
Gain dapat dihitung dengan membandingkan kerapatan daya maksimum antena yang diukur dengan antena referensi yang diketahui Gain-nya. Maka dapat dituliskan pada Persamaan :
G = 𝑃𝑚𝑎𝑥 (𝑎𝑛𝑡𝑒𝑛𝑎 𝑦𝑎𝑛𝑔 𝑑𝑖𝑢𝑘𝑢𝑟)
𝑃𝑚𝑎𝑥 (𝑎𝑛𝑡𝑒𝑛𝑎 𝑟𝑒𝑓𝑒𝑟𝑒𝑛𝑠𝑖) X G (antena referensi) ... (2.7) Dimana : G = Gain
P = Daya Antena
Atau jika dihitung dalam nilai logaritmik dirumuskan oleh persamaan :
Gt (dB) = (Pt(dBm) – Ps(dBm)) + Gs(dB) ... (2.8) Dimana : Gt = Gain total antena.
Pt = Nilai level sinyal maksimum yang diterima antena (dBm).
Ps = Nilai level sinyal maksimum yang diterima antena referensi (dBm).
Gs = Gain antena referensi.
Decibel (dB) merupakan satuan Gain antena. Decibel adalah perbandingan dua hal. Decibel ditetapkan dengan dua cara, yaitu :
a) Ketika mengacu pada pengukuran daya.
XdB = 10log10 ( 𝑃𝑎𝑛𝑡𝑒𝑛𝑎 𝑑𝑖𝑢𝑘𝑢𝑟
𝑃𝑎𝑛𝑡𝑒𝑛𝑎 𝑟𝑒𝑓𝑒𝑟𝑒𝑛𝑠𝑖) ... (2.9) b) Ketika mengacu pada pengukuran tegangan.
XdB = 10log20 ( 𝑃𝑎𝑛𝑡𝑒𝑛𝑎 𝑑𝑖𝑢𝑘𝑢𝑟
𝑃𝑎𝑛𝑡𝑒𝑛𝑎 𝑟𝑒𝑓𝑒𝑟𝑒𝑛𝑠𝑖) ... (2.10)
