PENDAHULUAN Penentuan Pola Radiasi dan

1. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Teknologi wireless merupakan salah satu pengembangan dari prinsip telemetri. Hal tersebut memungkinkan setiap manusia dapat berkomunikasi tanpa harus menggunakan kabel. Sehingga benda-benda yang bergantung pada kabel dapat bermobilisasi. Hubungan komunikasi yang dilakukan oleh wireless adalah radiasi elektromagnetik, salah satunya gelombang radio atau Radio Frekuensi RF. RF telah menjadi bagian dari keseharian manusia karena RF digunakan pada sistem networking dan siaran radio. Adapula RFID yang digunakan untuk identifikasi livestock, dan ISO telah menetapkan standar ISO 11784 dan 1175 untuk membatu perkembangan teknologi ini Finkenzeller, 1999 dalam Hamrita dan Hoffacker, 2003. RFID telah di produksi dalam skala besar. Ada yang bersifat serba guna, general, berukuran kecil, dan tidak membutuhkan saluran komunikasi tersendiri Sistem backscatter biasanya digunakan untuk sebuah transformer, dengan antena reader, atau interrogator, yang menjadi kawat koil utama dan antena tag yang kedua. Selain itu, sistem RFID yang sama dapat digunakan untuk beberapa jenis sensor Troyk, 1999. Contoh pengembangan transceiver yang telah meluas di berbagai penjuru dunia adalah handy-talkie. Perluasan, pengembangan, pengimplementasian, dan pemahaman mengenai teknologi RF perlu dilakukan. Dalam bidang kelautan implementasi dari RF dapat diterapkan pada sistem tracking untuk kebutuhan di bidang konservasi.

1.2 Tujuan

Tujuan dari penelitian pertama adalah membuat prototipe radio-tag dengan memanfaatkan gelombang radio. Penelitian pertama meliputi perancangan perangkat keras dan meneliti bagaimana proses transmisi dilakukan. Penelitian kedua meliputi pengamatan mengenai power received, pola radiasi, dan arah pancaran maksimum dengan menggunakan Handy Transceiver.

2. TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Definisi

Transceiver Transceiver dapat didefinisikan sebagai sistem telemetri yang dihubungkan via magnetik komunikasi induksi atau komunikasi radio elektrik menuju base station atau reader atau radio tag lainnya. Transceiver device yang secara aktif memancarkan dan menerima data digital dengan menyediakan daya pada sebuah antena. Salah satu pengembangan dari transceiver adalah teknologi RF tag yang juga dikenal dengan nama transponder. Aspek utama sistem RF terdiri dari 3 bagian yaitu transponder transmitter responder, reader, dan antena. Transmitter merupakan alat yang berfungsi memancarkan sinyal Radio-Frekuensi. http:www.lib.itb.ac.id~mahmudinmakalahictrefRFID.pdf

2.2 Karakteristik Radio Frequency RF

Jenis-jenis RF terdiri dari passive tag, semi-active, dan active tag mikrokontroller berbasis wireless divais, termasuk kemungkinan untuk mengindera. Transponder aktif menggunakan baterai internal, sedangkan transponder pasif menggunakan eksternal power supply. Dengan menggunakan ISM Industrial, Icientific and Medical, frekuensi berkisar antara 125 kHz sampai 5,8 GHz, yang memungkinkan untuk dilakukan penyesuaian keseluruhan sistem untuk kebutuhan yang spesifik. Jarak separasi antara reader dan tag memainkan peranan penting dalam pemancaran sinyal pada sistem RF. Secara berkala, antena direksional digunakan untuk membatasi field-of-view, dan sehingga reader memiliki zona resolusi www.hoperf.com Pada manajemen riset dan konservasi, radio tag merupakan miniatur transmiter yang digunakan untuk memantau pergerakan hewan. Transponder merupakan fasilitas transmitter-receiver yang berfungsi untuk memancarkan dan menerima sinyal secara otomatis Nostrand, 1968. Transponder aktif terdiri dari baterai. Transponder pasif mendapat suplai listrik dari energi sinyal yang diterima. Transponder pasif dirancang untuk dioperasikan pada beberapa frekuensi, diantaranya Low Frequency LF, 30-300 KHz dan HF sampai VHF, Ultra High Frequency UHF, 300-3000 MHz dan radar Super High Frequency,SHF, 3-30 GHz Douglas, 1998 Berdasarkan panduan tracking dari Crasswell, terdapat beberapa aspek dari cara gelombang radio dapat mempengaruhi prinsip kerja radio-tag. Hal ini penting dilakukan sebelum memulai proses tracking, adapun aspek tersebut termasuk: 1 Atenuasi, kekuatan sinyal direduksiberkurang dengan adanya vegetasi seperti pepohonan. Sinyal melemah dengan cepat, atau bahkan hilang semuanya, jika tag berada di belakang gedung atau pegunungan. 2 Refleksi, gelombang radio dapat direfleksikan secara baik dengan tebing, sisi bukit, kayu, dan gedung. Hal ini dapat mengecoh pengamattracker dengan dihasilkannya impresijejak tag yang salah. 3 Difraksi, merupakan proses yang memungkinkan gelombang radio dideteksi secara perlahan di luar batas kisaran transmiter dari suatu objek yang tidak dapat ditembus. Bagaimanapun, difraksi juga dapat meningkatkan efek interferensi disekitar penghalang contohnya pohon dan dapat mempersulit untuk mendapatkan hasil yang akurat untuk sinyal yang timbul dari kayu menuju “Fresnel Zone” yang dapat diperpanjang sekitar 50 meter keluar area. 4 Polarisasi, merupakan proses pergerakan gelombang radio secara osilasi menuju arah tertentu dan saling tegak lurus satu sama lain dan tegak lurus terhadap arah rambatan. Ketika gelombang radio mencapai antena maka secara horizontal atau vertikal akan dipolarisasikan, dan untuk penerimaan sinyal terbaik elemen pada antenna semestinya berada pada orientasi yang sama. Hal ini penting jika kita kehilangan jejak tag, karena dengan posisi antenna yang vertikal saja memiliki sinyal yang lemah apalagi dengan posisi horizontal. Performa dan kemampuan fungsional atau daya gunanya yang terjadi tergantung pada frekuensi divais. Frekuensi akan mengubah kemampuan radio-tag pada lingkungan yang kasar ekstrim, yang dekat dengan air, atau material konduktif, selama kisaran tag dan konsumsi daya dan daya tahan baterai. Pada umumnya instrumen RF menggunakan modulasi backscatter sebagai metode transmisi frekuensi radio. Sebagai mode komunikasi, yang tergantung pada level perangai kopling diantara antena reader dan tag. Empat fungsi carrier gelombang modulasipembawa pada radio tag: carrier berisi masukan aliran data digital, beberapa kasus carrier hanya menampakkan fungsi logika untuk menghidupkan dan mematikan, serta mengaktifasi transmisi dari tag. 1. carrier merupakan sumber daya bagi divais. menerima sinyal carier dari base station dan menggunakan sinyal carrier yang diubah untuk menyediakan daya untuk rangkaian yang terintegrasi dan logika pada divais. 2. carrier berperan sebagai clock dan time base untuk menggerakkan logika dan sirkuit di dalam IC. Dalam beberapa kasus sinyal pembawa dibagi untuk menghasilkan kecepatan clock yang lebih rendah lower clock speed 3. carrier juga dapat berperan sebagai frekuensi dan fase referensi acuan untuk radio dan pemrosesan sinyal. Alat penanda dapat menggunakan koil untuk menerima sebuah karir pada frekuensi yang tepat dan fase acuan untuk sirkuit dalam radio tag untuk komunikasi di balik koil kedua untuk readerwriter yang akan membuat pemrosesan sinyal menjadi akurat. Keberhasilan transmisi data tergantung pada kualitas sinyal yang ditransmisikan dan karakteristik media transmisi. Transfer data terjadi antara transmiter pemancar dan receiver penerima melalui beberapa media transmisi seperti di bawah ini: 1. Hardwire kawat keras guided media. Media yang dituntun karena gelombang-gelombang dituntun melalui jalur fisik. 2. Softwire kawat lunak unguided media. Media yang tidak dituntun, menyediakan suatu divais untuk mentransmisi gelombang elektromagnetik tetapi tanpa menuntunnya, melalui udara, hampa udara dan air laut.

2.3 Persamaan Daya dan Jarak

Daya yang sesuai diterima oleh tag ditentukan dengan Persamaan Jarak 1. Hubungan daya fundamental antara transmitter dan receiver dari sistem komunikasi dimulai dengan penentuan sumber radiasi isotropik. Sumber isotropik mengemisi daya secara bersamaan di segala arah. Densitas power untuk sebaran Jurnal RFID Radio Circuit Design in CMOS = 4 Watt m 1

2.4 Transceiver RFM12B

Berdasarkan situs produsen RFM Radio Frequency Module www.hoperf.com, modul transceiver RFM12B menjadi popular saat ini karena harganya yang terjangkau dibandingkan modul lainnya di pasaran. Tetapi beberapa orang menghadapi berbagai kesulitan ketika hendak menjalankan alat ini jika berdasarkan pemrograman yang disediakan oleh pabrik. RFM12B mendukung sebuah perintah antarmuka untuk mengatur frekuensi, deviasi, keluaran, serta tingkatan data. Untuk hal tersebut tidak membutuhkan pengaturan ketika menerapkan frekuensi yang diinginkan. RFM12B dapat digunakan dalam beberapa aplikasi seperti mainan remote control, alarm wireless, sensor wireless, keyboardmouse wireless, home- automation, dan wireless data collection. multi-band PLL synthesizer, PA dengan pengaturan antena, sebuah LNA dengan switch-able gain , IQ down converter mixes, baseband filter dan amplifier, dan sebuah IQ demodulator yang disertakan dengan filter data.

2.4.1 Antena

Antena adalah transformator struktur transmisi antara gelombang terbimbing saluran transmisi dengan gelombang ruang bebas atau sebaliknya. Sekarang antena adalah salah satu elemen penting yang harus ada pada sebuah teleskop radio, TV, radar, dan semua alat komunikasi lainnya yang menggunakan sinyal. Jenis-jenis antena antara lain omni, parabolik, grid, dan sektoral. Fungsi antena adalah untuk mengubah sinyal listrik menjadi sinyal elektromagnetik, lalu meradiasikannya pelepasan energi elektromagnetik ke udara ruang bebas. Sebaliknya, antena juga dapat berfungsi untuk menerima sinyal elektromagnetik dari ruang bebas dan mengubahnya menjadi sinyal listrik. Pada radar atau sistem komunikasi satelit, sering dijumpai sebuah antena yang melakukan kedua fungsi peradiasi dan penerima sekaligus. Fungsi antena pada teleskop radio hanya menjalankan fungsi penerima saja Mufti, 2001. Panjang antena ditentukan berdasarkan pabrik yang memproduksi antenna. Untuk tipe RFM12B dengan band sebesar 915 Mhz, panjang antena yang dibutuhkan 87 mm. Sumber lain mengatakan untuk 916 MHz, kawat yang memiliki panjang 2.25 inchi 57 mm akan menyediakan sebuah impedansi yang baik jika ada campur tangan. Pastikan antena terpisah dari sirkuit lain dan ground, sekitar 14 inchi atau 6 mm atau lebih. Jejak sirkuit non-ground mungkin dapat mengganggu efektifitas antena karena antena merupakan bagian dari sistem ground. Sedangkan voltase RF dapat terinduksi pada jarak yang relatif dekat www.hoperf.com upfileantennas_module. Beberapa panjang kawat yang dapat dijadikan acuan berdasarkan frekuensi panjang gelombang seperti tertera di Tabel 1. Tabel 1. Panjang Kawat Berdasarkan Frekuensi dan Panjang Gelombang 433 MHz 868 MHz 915 MHz ¼ gelombang 164.7mm 82.2mm 77.9mm ½ gelombang 329.4mm 164.3mm 155.9mm gelombang penuh 692.7mm 345.5mm - Sumber: http:talk.jeelabs.nettopic12 2010

2.5 Mikrokontroler ATmega8535

ATmega8535 merupakan chip yang menggunakan kemasan PDIP, tidak jauh berbeda dengan kemasan yang lain seperti TQPF, QFNMLF. Mikrokontroller ini memiliki 40 pin kolektor. Port IO 8-bit dengan resistor pull-up internal tiap pin. Buffer port memiliki kapasitas meyerap sink dan mencatu source. Yakni terdiri dari PortA, PortB, PortC, dan PortD. Masing-masing port memiliki 1 ground dan 1 Vcc dan P7.. P0. Sinyal Clock merupakan pecahan dari osilator kristal dan dapat diaplikasikan pada MCU clock untuk menyimpan second kristal. Jika tidak digunakan maka atur bit “dc” untuk men-disable output clock. Untuk mengintegrasikan beban kapasitas internal tidak hanya dapat hemat biaya, namun juga dapat mengatur frekuensi dengan software.

2.7 Handy Transceiver

Handy Transceiver HT adalah two-way radio transceiver yang portabel atau yang mudah dibawa-bawa. Ciri umumnya meliputi sebuah kanal half-duplex dan push-to-talk PPT yang mengawali proses transmisi. Half-duplex yaitu pada satu waktu hanya terdapat satu radio yang memancarkan gelombang. Sedangkan tombol PPT yang mengawali proses transmisi. Tipikal HT menyerupai seperti telepon genggam yang dilengkapi sebuah antenna di bagian atasnya. Hand-held transceivers memungkinkan untuk digunakan demi keperluan komunikasi antara dua pengamat, atau dengan base station Silver,2005.

2.8 Perangkat Lunak Wavelab

Wavelab merupakan perangkat lunak audio yang beroperasi dengan system operasi Windows. Wavelab mampu menampilkan gelombang suara dalam bentuk grafik yang sesuai dengan kondisi gelombang suara tersebu. Data yang diperoleh memiliki beberapa format yaitu wave wav., AIFF, AU, MP3, MP2, RAW, Windows Media, AES-31. Perangkat lunak ini dapat mengolah audio profesional dan menampilkan suara dalam grafik 3D, durasi, intensitas, dan frekuensi Steinberg,2006.

2.9 Medan Magnet

Gelombang elektromagnetik adalah gelombang yang dapat merambat walau tidak ada medium. Energi elektromagnetik merambat dalam gelombang dengan beberapa karakter yang bisa diukur, yaitu: panjang gelombang, frekuensi, amplitudo, dan kecepatan. Amplitudo adalah tinggi gelombang, sedangkan panjang gelombang adalah jarak antara dua puncak. Karena kecepatan energi elektromagnetik adalah konstan kecepatan cahaya, panjang gelombang dan frekuensi berbanding terbalik. Beberapa ciri gelombang elektromagnetik adalah sebagai berikut 1. Perubahan medan listrik dan medan magnetik terjadi pada saat yang bersamaan, sehingga kedua medan memiliki harga maksimum dan minimum pada saat yang sama dan pada tempat yang sama. Ini merupakan ciri gelombang transversal. 2. Arah medan listrik dan medan magnetik saling tegak lurus dan keduanya tegak lurus terhadap arah rambat gelombang. 3. Seperti halnya gelombang pada umumnya, gelombang elektromagnetik mengalami peristiwa pemantulan, pembiasan, interferensi, dan difraksi. Juga mengalami peristiwa polarisasi karena termasuk gelombang transversal.

3. METODOLOGI

3.1 Waktu dan Tempat Pelaksanaan

Penelitian prototipe transmiter Radio Frekuensi dan pola radiasi Held- Transceiver dilaksanakan mulai bulan Juni 2009 sampai dengan Maret 2011. Tempat pelaksanaan penelitian adalah di Laboratorium Akustik dan Instrumentasi Kelautan, Departemen Ilmu dan Teknologi Kelautan, FPIK, IPB.

3.2 Bahan dan Alat

Pada penelitian yang berjudul Perancangan Prototipe Radio Tag dan Pemrogramannya Penentuan Pola Radiasi dan Arah Pancar Menggunakan Handy Transceiver terdapat dua bagian. Penelitian pertama merupakan rancangan transmiter berbasis mikrokontroler. Penelitian kedua merupakan percobaan sistem wireless menggunakan teknologi RF yaitu handy transceiver. Bahan dan alat yang digunakan seperti yang dipaparkan berikut ini.

3.2.1 Bahan

Pada perancangan prototipe radio tag terdapat beberapa bahan yang digunakan. Rinciannya dapat dilihat pada Tabel 2. Tabel 2. Bahan Penelitian Bahan Penelitian 1. Perancangan Radio Tag RF-tag adalah PCB, antena koil, resistor, LED, unit mikrokontroller ATMEGA8535, transceiver RFM12B, kabel jumper, black-housing, baterai, dan kawat timah.

2. Penentuan Pola Radiasi dan

Pendugaan Jarak Sepasang Held Handy Transceiver, kaleng berdiameter 15 cm, dan kabel jack.

3.2.2 Alat

Pada perancangan prototipe radio tag terdapat beberapa alat yang digunakan. Rinciannya dapat dilihat pada Tabel 2. Tabel 3. Alat Penelitian Alat Penelitian 3. Perancangan Radio Tag Catu daya, bor, solder, tang, obeng, dll. Perangkat keras yang digunakan adalah laptop atau unit komputer beserta downloader. Laptop atau komputer disertai dengan perangkat lunak yang berupa program Basic Compiler BASCOM

4. Penentuan Pola Radiasi dan

Pendugaan Jarak Alat-alat yang mendukung percobaan sistem wireless yang berupa perangkat keras adalah Laptop. Sedangkan perangkat lunak yang digunakan terdiri dari Wavelab dan MS.Excel

3.3 Perancangan Alat

Secara umum perancangan alat dimulai dengan perancangan hardware lalu pembuatan script program lalu diintegrasikan. Hasilnya akan ditampilkan pada PCLaptop. Gambar 3. Diagram Alir Pelaksanaan Kerja Secara Umum Perancangan prototipe mencakup perancangan hardware dan pemrograman sebagai pendukung hardware. 1. Perancangan Hardware Pada proses perancangan hardware diperlukan bahan dan alat seperti yang telah disebutkan pada nomor 3.2. Perancangan hardware dimulai dengan menghubungkan pin-pin transceiver dengan mikrokontroler. Konfigurasi pin untuk transmitter seperti yang ditunjukkan Gambar 4. Integrasi Mulai Selesai Perancangan Hardware Pemrograman Tampilan Gambar 4. Konfigurasi Pin ATMEGA8535 dan RFM12B 2. Pemrograman Software untuk mengoperasikan sistem ditulis dalam file BASCOM Basic Compiler . Tahap paling pertama dalam perancang prototipe difokuskan pada bagaimana cara bekerjanya transmiter meradiasikan gelombang radio kemudian diterima oleh radio siaran. Konsep dasar untuk langkah-langkah pembuatan software dapat dilihat pada Diagram alir software Gambar 5. 3. Diagram Demo Transmitter Setelah inisialisasi RFM12B, buka transmitter dan gunakan nIRQ sebagai data rate clock. MCU menulis bit data dalam FSK pada nIRQ batas jatuh temponya falling edge. Demo transmitter dan receiver memiliki perbedaan. ATMEGA8535 1 1 1 1 1 GND RFM12B VDI VDD SDI SCK nSEL SDO nIRQ DATA DCLK CLK nRES GND 2 3 4 5 6 7 1 11 9 8 12 10 R1 10K VCC PB TO PA0 ADC0 PB1 T1 PA1 ADC1 PB2 AIN0 PA2 ADC2 PB3 AIN1 PA3 ADC3 PB4 SS PA4 ADC4 PB5 MOSI PA5 ADC5 PB6 MISO PA6 ADC6 PB7 SCK PA7 ADC7 RESET AREF VCC AGND GND AVCC XTAL2 PC7 TOSC2 XTAL1 PC6 TOSC1 PD0 RXD PC5 PD1 TXD PC4 PD2 INT0 PC3 PD3 INT1 PC2 PD4 OC1B PC1 PD5 OC1A PC0 PD6 ICP PD7 OC2 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 40 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 VCC