Perancangan Sistem Telemetri Untuk Pendeteksi Keadaan Gunung Berapi Menggunakan Modulasi Digital FSK-FM

MENGGUNAKA

Disusun untuk memenuhi syarat kelulusan dalam menempuh pendidikan Program Sarjana

PROGRAM

FAKULTAS TEKN

UNIVERSITAS KO

MENGGUNAKAN MODULASI DIGITAL FSK

TUGAS AKHIR

Disusun untuk memenuhi syarat kelulusan dalam menempuh pendidikan Program Sarjana pada Program Studi Teknik Elektro

Disusun oleh : ZAKIR ALI

1.31.05.007

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK DAN ILMU KOMPUTER

UNIVERSITAS KOMPUTER INDONESIA

2011

N MODULASI DIGITAL FSK-FM

Disusun untuk memenuhi syarat kelulusan dalam menempuh pendidikan Program

TEKNIK ELEKTRO

PUTER

ONESIA

i

Indonesia merupakan negara yang rawan akan bencana letusan gunung berapi yang dapat terjadi sewaktu-waktu, untuk itu dibutuhkan tekhnologi yang dapat mengetahui tanda – tanda gunung berapi tersebut dalam keadaan aktif untuk mencegah jatuhnya korban jiwa, salah satunya adalah sistem telemetri_.

Sistem telemetri _{dapat memantau keadaan gunung berapi dari jarak jauh} menggunakan media transmisi kabel maupun udara. Dalam tugas akhir ini sistem telemetri _{dirancang menggunakan modulasi} FSK _dan FM _{dan menggunakan tiga} sensor yaitu sensor suhu, getaran dan gas. Modulasi FSK _dan FM _{ini berfungsi} sebagai media transmisi yang akan mengirimkan data lewat media udara sehingga dapat diterima dari jarak jauh, sedangkan sensor sendiri berfungsi sebagai indera peraba yang akan mendeteksi perubahan keadaan gunung berapi tersebut dan data yang didapatkan akan ditampilkan pada PC_.

Dari hasil pengujian didapatkan kesimpulan bahwa alat yang dirancang dapat memantau keadaan gunung berapi dengan melihat keadaan perubahan suhu serta getaran yang dapat dilihat pada PC_.

ii

Indonesia is a country prone to catastrophic volcanic eruption that may occur at any time, for it needed technology that could find a sign of the volcano is active to prevent loss of life, one of which is a telemetry system. Telemetry system can monitor the volcano remotely using cable or air transmission media. In this final project telemetry system was designed using FSK and FM modulation and uses three sensors are temperature sensor, vibration and gas. FSK and FM modulation serves as a transmission medium that will transmit data over the air medium that is acceptable from a distance, while the sensor itself serves as the sense of touch that will detect the change of state of the volcano and the data obtained will be displayed on the PC.

From the test results obtained the conclusion that a tool designed to monitor the state of the volcano to see the state of temperature changes and vibration which can be viewed on a PC.

iii

Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT karena berkat anugerah dan kuasanya penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini dengan judul “Perancangan Sistem Telemetri Untuk Pendeteksi Keadaan Gunung Berapi Menggunakan Modulasi Digital FSK-FM”. Selama penyusunan tugas akhir ini penulis mengalami berbagai halangan, cobaan dan masalah yang silih berganti, tetapi akhirnya semua itu dapat penulis hadapi dengan sikap yang tegar dan tidak berputus-asa sehingga tugas akhir ini dapat terselesaikan dengan baik. Hal tersebut juga dapat terwujud tidak lepas dari dorongan, bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak, sehingga semua kesulitan - kesulitan dapat diatasi. Oleh karena itu pada kesempatan yang baik ini penulis ingin mengucapkan rasa terima kasih yang sebesar – besarnya kepada :

1. Ayah Ibu yang tercinta yang selalu memberikan semangat, dorongan baik secara moril maupun materil dan selalu mendoakan saya sehingga saya dapat menyelesaikan kuliah di UNIKOM Bandung.

2. Bapak Muhammad Arya, MT., selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro di UNIKOM.

3. Ibu Tri Rahajoeningroem, MT., selaku dosen wali dan koordinator tugas akhir yang telah memberikan kesempatan pada saya untuk menyelesaikan tugas akhir ini.

4. Ibu Levy Olivia Nur, MT., selaku pembimbing yang telah memberikan nasehat, saran dan masukkan kepada saya sehingga saya dapat menyelesaikan tugas akhir ini.

iv

6. Bapak Budi Herdiana, ST., yang selalu memberikan nasehat dan solusi baik secara teori maupun dalam hal perancangan alat.

7. Kepada anak – anak elektro UNIKOM angkatan 2003 sampai 2006 : Oding, Omen, Abah, Idur, Abang, Iip, Begung, Randi, dan bang Jufri Arab yang telah memberi masukkan kepada saya serta teman – teman lainnya yang telah memberikan dorongan serta saling membantu satu sama lain dalam mengerjakan tugas akhir.

8. Seseorang yang spesial yaitu Jayanti Oktavia yang telah memberikan dorongan, motivasi serta pengertiannya kepada penulis.

Penulis menyadari dengan sepenuhnya bahwa dngan keterbatasn ilmu yang dimiliki, penyusunan tugas akhir ini masih jauh dari kata sempurna, untuk itu dengan senang hati penulis menerima segala saran dan kritik yang sifatnya membangun agar tugas akhir ini menjadi lebih baik. Akhir kata, semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi kita semua. Amien

Bandung, Agustus 2011

Salah satu teknologi atau alat yang dapat membantu meringankan pekerjaan manusia ialah teknologi telemetri dimana manusia dapat mengetahui suatu hal atau keadaan dari jarak jauh tanpa harus berada di lokasi. Prinsip kerja dari alat ini adalah menggunakan sensor dan gelombang radio, dimana suatu besaran yang terdeteksi oleh sensor lalu dipancarkan lewat gelombang radio sehingga sampai ke penerima. Atas dasar latar belakang itulah penulis mengambil judul “ Perancangan Sistem Telemetri Untuk Pendeteksi Keadaan Gunung Berapi Menggunakan Modulasi Digital FSK-FM”

1.2 Tujuan

Adapun tujuan dari pembuatan tugas akhir ini adalah :

 Perancangan berbasiskan sistem telemetri ini diharapkan dapat digunakan untuk mengukur suatu besaran seperti suhu, getaran dan volume gas dari jarak jauh yang dapat diaplikasikan sebagai pendeteksi aktivitas gunung berapi

 Mengetahui prinsip kerja dari sistem telemetri menggunakan modulasi FSK dan gelombang FM.

1.3 Rumusan Masalah

Bagaimana merancang dan membuat alat yang dapat mendeteksi besaran suhu, gas dan getaran berbasiskan sistem telemetri sehingga dapat digunakan untuk mendeteksi keadaan gunung berapi.

1.4 Batasan Masalah

Karena rumitnya pembuatan tugas akhir ini maka batasan masalah yang diambil meliputi :

 Rangkaian pengirim dan penerima FM yang digunakan adalah rangkaian yang sudah jadi..

 Sensor yang digunakan adalah sensor suhu, sensor getar dan sensor gas Karbon Monoksida (CO).

1.5 Metoda Penelitian

Dalam Menyelesaikan Tugas Akhir ini penulis melakukan langkah-langkah :

 Mempelajari dan mengumpulkan data dari buku serta artikel-artikel yang berhubungan dengan Tugas Akhir ini.

 Melakukan Perancangan dan menentukan komponen yang akan digunakan untuk pembuatan alat.

 Melakukan pengujian alat untuk menetukan kinerja dari tiap rangkaian serta melakukan pengukuran di laboratorium.

 Melakukan konsultasi dengan pembimbing untuk mengetahui dan mengatasi masalah serta hambatan yang timbul dalam pembuatan Tugas Akhir Ini.

1.6 Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan laporan Tugas Akhir ini meliputi : BAB I : PENDAHULUAN

Membahas latar belakang, tujuan, rumusan masalah, batasan masalah, ,metodologi penelitian dan sistematika penulisan.

BAB II : DASAR TEORI

Membahas teori dasar yang berhubungan dengan pembuatan tugas akhir ini.

BAB III : PERANCANGAN ALAT

Membahas cara kerja rangkaian, langkah-langkah perancangan dan pembuatan perangkat ini.

BAB IV : PENGUJIAN ALAT

Berisi hasil pengukuran serta pengujian rangkaian dan analisa. BAB V : PENUTUP

Berisi mengenai kesimpulan dari hasil pembuatan tugas akhir ini serta saran yang ditujukan untuk pengembangan alat lebih lanjut.

 30 buah di Bali dan Nusa Tenggara

 16 buah di Maluku

 18 buah di Sulawesi

Gunung berapi terdapat dalam beberapa bentuk sepanjang masa hidupnya. Gunung berapi yang aktif mungkin berubah menjadi separuh aktif, istirahat, sebelum akhirnya menjadi tidak aktif atau mati. Bagaimanapun gunung berapi mampu istirahat dalam waktu 610 tahun sebelum berubah menjadi aktif kembali. Oleh itu, sulit untuk menentukan keadaan sebenarnya daripada suatu gunung berapi itu, apakah gunung berapi itu berada dalam keadaan istirahat atau telah mati. Apabila gunung berapi meletus, magma yang terkandung di dalam kamar magma di bawah gunung berapi meletus keluar sebagai lahar atau lava. Selain aliran lava, kehancuran oleh gunung berapi disebabkan melalui berbagai cara seperti berikut:

 Aliran lava.

 Letusan gunung berapi.

 Aliran lumpur.

 Abu.

 Kebakaran hutan.

 Gas beracun.

 Gelombang tsunami.

 Gempa bumi.

Di bawah ini adalah tingkatan status aktifitas untuk gunung berapi serta makna dari tiap status tersebut :

Tabel 2.1 Tingkat Isyarat Gunung Berapi di Indonesia

Status Makna

AWAS

 Menandakan gunung berapi yang segera atau sedang meletus atau ada keadaan kritis yang menimbulkan bencana

 Letusan awal dimulai dengan abu dan asap

 Letusan berpeluang terjadi dalam waktu 24 jam

SIAGA

 Menandakan gunung berapi yang sedang bergerak ke arah letusan atau menimbulkan bencana

 Peningkatan intensif kegiatan seismik

 Semua data menunjukkan bahwa aktivitas dapat segera berlanjut ke letusan atau menuju pada keadaan yang dapat menimbulkan bencana

WASPADA

 Terdapat kenaikan aktivitas di atas level normal

 Peningkatan aktivitas seismik dan kejadian vulkanis lainnya

 Sedikit perubahan aktivitas yang diakibatkan oleh aktivitas magma, tektonik dan hidrotermal

NORMAL

 Tidak ada gejala aktivitas tekanan magma

 Level aktivitas dasar

Tak seperti gempa yang tak bisa diprediksi kehadirannya, bencana gunung berapi meletus sebenarnya lebih dapat dipantau dan diprediksi. Setiap gunung berapi memiliki pos pemantauan yang bertugas memantau aktivitas gunung berapi

secara fisik dan kimiawi. Dari pantauan ini pula status gunung berapi bisa ditentukan, waspada, siaga, dan awas. Selain hasil pantauan seismik di pos-pos pemantau gunung berapi, beberapa tanda gunung berapi meletus dapat dipantau oleh mata awam, misalnya:

 Suhu di sekitar kawah naik (normalnya rata-rata berkisar antara 100 C-400C).

 Mata air menjadi kering.

 Frekuensi getaran yang meningkat.

 Tumbuhan di sekitar gunung layu.

 Binatang di sekitar gunung bermigrasi.

Selain itu tanda-tanda gunung api meletus juga dapat disertai dengan keluarnya gas vulkanik dari dalam kawah antara lain gas Karbonmonoksida(CO),

Karbondioksida (CO2), Hidrogen Sulfida (H2S), Sulfurdioksida (SO2), dan

Nitrogen (NO2) yang dapat membahayakan manusia. Dengan mengetahui tanda-tanda tersebut maka para pemantau gunung berapi dapat memberitahukan kepada masyarakat atau para wisatawan agar tidak mendekati gunung tersebut sehingga tidak menimbulkan korban.

2.2 Telemetri

Telemetri berasal dari akar bahasa Yunani yaitu tele = jarak jauh, dan

metron = pengukuran, jadi telemetri adalah sistem pengukuran jarak jauh dari parameter suatu obyek ( benda, ruang, kondisi alam), yang hasil pengukurannya di kirimkan ke tempat lain melalui proses pengiriman data baik dengan menggunakan kabel maupun tanpa menggunakan kabel (wireless), selanjutnya

data tersebut dapat dimanfaatkan langsung atau perlu dianalisa. Jadi pada dasarnya sistem telemetri ini dapat membantu pekerjaan manusia untuk memantau atau mengumpulkan data dari tempat yang jauh atau sulit dijangkau tanpa bersusah payah datang ke lokasi. Dengan sistem telemetri ini kita hanya perlu membawa alat ukur dari sistem telemetri ini tanpa perlu membawa perangkat pengolah datanya. Secara umum sistem telemetri terdiri atas enam bagian pendukung yaitu objek ukur, sensor, pemancar, saluran transmisi, penerima dan tampilan/display. Beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam telemetri adalah teknik modulasi dan saluran transmisi.

Modulasi merupakan proses konversi sinyal informasi menjadi suatu gelombang sinus, atau penumpangan suatu sinyal (sinyal informasi) ke sinyal pembawa (carrier). Ada beberapa macam teknik modulasi yang biasa digunakan, tergantung pada parameter yang dimodulasi. Saluran transmisi adalah alat (device) yang dipakai untuk menghubungkan antara sumber data dan penerima data (penampil). Pada bagian ini komponen berhubungan langsung dengan media transmisinya, komponen yang dipakai adalah modem (modulator/demodulator). Komponen yang digunakan sebagai pengirim data adalah modulator digital FSK yang memodulasi data yang berasal dari sensor untuk kemudian dikirimkan ke pemancar FM. Data yang telah dipancarkan lalu dikirimkan ke penerima FM untuk kemudian dimodulasi kembali oleh demodulator FSK. Setelah itu data yang berupa tegangan TTL (Transistor Transistor Logic) masuk ke dalam rangkaian pengolah data yang kemudian mengubahnya ke level tegangan RS232 untuk komunikasi serial komputer. Rangkaian ini kemudian dihubungkan secara seri melalui serial port (COM) menggunakan DB9 dengan komputer. Komputer disini

adalah sebagai penampil data untuk keperluan analisa atau dapat diolah untuk keperluan lebih lanjut.

2.3 Sensor

Sensor adalah peralatan yang digunakan untuk mendeteksi ataupun mengukur ukuran dari sebuah obyek penelitian, yaitu dengan mengubah besaran fisik atau kimia menjadi suatu sinyal listrik. Sensor umumnya dikategorikan menurut obyek yang diukur dan memiliki peranan penting, baik dalam sebuah proses monitoring maupun proses pengendalian modern.

Dalam memilih peralatan sensor yang tepat dan sesuai dengan sistem yang akan disensor maka perlu diperhatikan persyaratan umum sensor berikut ini : a. Linearitas

Ada banyak sensor yang menghasilkan sinyal keluaran yang berubah secara kontinyu sebagai tanggapan terhadap masukan yang berubah secara kontinyu. Sebagai contoh, sebuah sensor panas dapat menghasilkan tegangan sesuai dengan panas yang dirasakannya. Dalam kasus seperti ini, biasanya dapat

100 T em p er at u r (m as u k an ) 1 100 T em p er at u r (m as u k an ) 1 0 0 Tegangan (keluaran)

(a) Tanggapan linier (b) Tanggapan non linier

Gambar 2.1. Keluaran dari Sensor Panas

diketahui secara tepat bagaimana perubahan keluaran dibandingkan dengan masukannya berupa sebuah grafik. Gambar 2.1 memperlihatkan hubungan dari dua buah sensor panas yang berbeda. Garis lurus pada gambar 2.1(a). memperlihatkan tanggapan linier, sedangkan pada gambar 2.1(b). adalah tanggapan non-linier.

b. Sensitivitas

Sensitivitas akan menunjukan seberapa jauh kepekaan sensor terhadap kuantitas yang diukur. Sensitivitas sering juga dinyatakan dengan bilangan yang menunjukan “perubahan keluaran dibandingkan unit perubahan masukan”. Beberepa sensor panas dapat memiliki kepekaan yang dinyatakan dengan “satu volt per derajat”, yang berarti perubahan satu derajat pada masukan akan menghasilkan perubahan satu volt pada keluarannya. Sensor panas lainnya dapat saja memiliki kepekaan “dua volt per derajat”, yang berarti memiliki kepekaan dua kali dari sensor yang pertama. Linieritas sensor juga mempengaruhi sensitivitas dari sensor. Apabila tanggapannya linier, maka sensitivitasnya juga akan sama untuk jangkauan pengukuran keseluruhan. Sensor dengan tanggapan pada gambar 2.1(b) akan lebih peka pada temperatur yang tinggi dari pada temperatur yang rendah.

c. Tanggapan Waktu

Tanggapan waktu pada sensor menunjukan seberapa cepat tanggapannya terhadap perubahan masukan. Sebagai contoh, instrumen dengan tanggapan frekuensi yang jelek adalah sebuah termometer merkuri. Masukannya adalah temperatur dan keluarannya adalah posisi merkuri. Misalkan perubahan

temperatur terjadi sedikit demi sedikit dan kontinyu terhadap waktu, seperti tampak pada gambar 2.2(a).

Frekuensi adalah jumlah siklus dalam satu detik dan diberikan dalam satuan hertz (Hz).{ 1 hertz berarti 1 siklus per detik, 1 kilohertz berarti 1000 siklus per detik}. Pada frekuensi rendah, yaitu pada saat temperatur berubah secara lambat, termometer akan mengikuti perubahan tersebut dengan “setia”. Tetapi apabila perubahan temperatur sangat cepat lihat gambar 2.2(b) maka tidak diharapkan akan melihat perubahan besar pada termometer merkuri, karena ia bersifat lamban dan hanya akan menunjukan temperatur rata-rata.

Ada bermacam cara untuk menyatakan tanggapan frekuensi sebuah sensor. Misalnya “satu milivolt pada 500 hertz”. Tanggapan frekuensi dapat pula dinyatakan dengan “decibel (db)”, yaitu untuk membandingkan daya keluaran pada frekuensi tertentu dengan daya keluaran pada frekuensi referensi.

Klasifikasi Sensor

Secara umum berdasarkan fungsi dan penggunaannya sensor dapat dikelompokan menjadi 3 bagian yaitu:

R at a-ra ta Waktu T em p er at u r 1 siklus 50 40 30 50 40 30

(a) Perubahan lambat (b) Perubahan cepat

a. Sensor thermal (panas)

Sensor thermal adalah sensor yang digunakan untuk mendeteksi gejala perubahan panas/temperature/suhu pada suatu dimensi benda atau dimensi ruang tertentu, Contohnya; bimetal, termistor, termokopel, RTD, photo transistor, photo dioda, photo multiplier, photovoltaik, infrared pyrometer, hygrometer,dsb.

b. Sensor mekanis

Sensor mekanis adalah sensor yang mendeteksi perubahan gerak mekanis, seperti perpindahan atau pergeseran atau posisi, gerak lurus dan melingkar, tekanan, aliran, level dsb, Contoh; strain gage, linear variable deferential transformer (LVDT), proximity, potensiometer, load cell, bourdon tube, dsb.

c. Sensor optik (cahaya)

Sensor optik atau cahaya adalah sensor yang mendeteksi perubahan cahaya dari sumber cahaya, pantulan cahaya ataupun bias cahaya yang mengernai benda atau ruangan, Contoh; photo cell, photo transistor, photo diode, photo voltaic, photo multiplier, pyrometer optic,dsb.

2.4 Penguat Operasional (Op-Amp)

Penguat operasional (op-amp) merupakan kumpulan puluhan transistor dan resistor dalam bentuk satu chip IC. Op-Amp merupakan komponen aktif linear yang merupakan penguat gandeng langsung (direct coupling), dengan penguatan terbuka (open gain) yang sangat besar dan dapat dipakai untuk

menjumlahkan, mengalikan, membagi, mendiferensialkan, serta mengintegralkan tegangan listrik. IC Op-Amp sering dipakai untuk perhitungan-perhitungan analog, instrumentasi, maupun berbagai macam aplikasi kontrol.

2.4.1 Penguat Inverting

Padainverting amplifier ini, input dengan outputnya berlawanan polaritas. Jadi ada tanda minus pada rumus penguatannya.

Penguatan inverting amplifier adalah bisa lebih kecil nilai besaran dari 1, misalnya -0.2 , -0.5 , -0.7 , dst dan selalu negatif. Rumusnya :

= − . ……….(2.1)

Gambar 2.3 Rangkaian Inverting Amplifier

2.4.2 Penguat Non-Inverting

Rangkaian non-inverting ini hampir sama dengan rangkaian inverting

hanya perbedaannya adalah terletak pada tegangan inputnya dari masukan non-inverting.

Rumusnya seperti berikut :

Sehingga persamaannya menjadi :

= + 1 . ………(2.3)

Hasil tegangan output non-inverting ini akan lebih dari satu dan selalu positif. Rangkaiannya adalah seperti pada gambar berikut ini :

Gambar 2.4 RangkaianNon-inverting Amplifier

2.5 Multiplekser

Multiplekser adalah suatu piranti elektronis yang mampu menyalurkan salah satu masukan dari banyak masukan pada sebuah kanal keluaran. Pemilihan masukan dilakukan melalui masukan selektor sebagai penyeleksi masukan yang akan dikeluarkan pada kanal keluaran. Gambar 4.1 menunjukkan bagan kerja MUX.

Selektor pada MUX akan memilih saklar yang akan dihubungkan. Jumlah masukan selektor adalah ‘n’ yang dapat menyeleksi ‘2n’ saluran masukan. Contoh: Sebuah MUX 4 ke 1 akan memiliki dua buah Selektor, yaitu S1 dan S2. Ketika saluranEnable = 1, keluaran selalu bernilai ‘0’. Tetapi ketika saluran Enable = 0, maka keluaran F diatur melalui S1 dan S2. Tabel kebenaran MUX ini dinyatakan sebagai berikut:

Tabel 2.2Logika Kebenaran MUX 4 ke 1

2.6 ADC (Analog to Digital Converter )

ADC adalah suatu rangkaian yang mengkonversikan sinyal analog menjadi sinyal digital. Ada beberapa jenis rangkaian ADC antara lain Servo ADC,

Successive Approximation dan Parallel Converter. Keluaran dari sensor masih berupa besaran analog, untuk itu diperlukan sebuah komponen ADC yang berfungsi untuk mengubah besaran analog tersebut menjadi besaran digital, agar selanjutnya dapat diproses oleh mikrokontroler. ADC adalah komponen untuk mengubah sinyal listrik analog menjadi sinyal diskrit, yang diwakili oleh susunan bit-bit kombinasi tertentu. Komponen ini bertugas untuk membantu komputer

Enable S2 S1 F

1 0 0 0 0 x 0 0 1 1 x 0 1 0 1 0 X0 X1 X2 X3

dalam pengambilan data analog, karena komputer hanya bekerja dalam domain digital, yang hanya mampu membaca sinyal diskrit saja, sedangkan banyak sistem yang ada di luar memakai sistem analog, sehingga sinyal analog harus diubah dulu ke dalam bentuk digital. Beberapa parameter Penting yang harus diperhatikan pada ADC ialah :

1. Resolusi konversi ADC

Resolusi konversi dari sebuah konverter analog ke digital adalah, dimana kita dapat mengkonversikan data analog kedalam bit-bit digital tersebut, apakah data analog tersebut akan dikonversikan ke dalam data 8bit, 16 bit atau 32bit, ini tergantung keinginan si perancang desain dan tergantung dari kekompatibelan

device yang nanti akan di interface kan. Misalkan ingin menginterfacekan ADC dengan mikrokontroller maka harus dilihat support untuk berapa bit kah mikrokontroller tersebut, dan biasanya mikrokontroller support untuk ADC dengan resolusi 8 bit.

2. Time Konversi

Time konversi atau waktu konversi adalah waktu yang dibutuhkan oleh ADC untuk mengkonversi data analog ke digital, untuk menentukan time konversi ini tentunya kita harus melihat di datasheet nya, dan harus dilihat untuk kebutuhan seperti apa. Time konversi semakin tinggi mungkin semakin baik, tetapi harus didukung pula untuk interface nya seperti apa, misal untuk mikrokontroller yang

support untuk time lebih besar maka tidak akan cocok bila menggunakan ADC dengan time yang lebih besar, penentuan time konversi ini perlu disesuaikan dengan design interface nya seperti apa. Jika semua device nya mendukung untuk time yang lebih cepat maka dengan menggunakan ADC yang time nya lebih cepat

itu akan menjadi lebih baik. di bawah ini adalah contoh rangkaian dasar dari ADC tipe 080x :

Gambar 2.6 Rangkaian Dasar dari ADC tipe 080x

2.7 Mikrokontroler

Mikrokontroler adalah sebuah sistem komputer fungsional dalam sebuah chip. Di dalamnya terkandung sebuah inti prosesor, memori (sejumlah kecil RAM, memori program, atau keduanya), dan perlengkapan input output. Dengan kata lain, mikrokontroler adalah suatu alat elektronika digital yang mempunyai masukan dan keluaran serta kendali dengan program yang bisa ditulis dan dihapus dengan cara khusus, cara kerja mikrokontroler sebenarnya membaca dan menulis data. Mikrokontroler merupakan komputer didalam chip yang digunakan untuk mengontrol peralatan elektronik, yang menekankan efisiensi dan efektifitas biaya. Secara harfiahnya bisa disebut “pengendali kecil” dimana sebuah sistem elektronik yang sebelumnya banyak memerlukan komponen-komponen pendukung seperti IC TTL dan CMOS dapat direduksi/diperkecil dan akhirnya terpusat serta dikendalikan oleh mikrokontroler ini.

Mikrokonktroler digunakan dalam produk dan alat yang dikendalikan secara automatis, seperti sistem kontrol mesin, remote control, mesin kantor, peralatan rumah tangga, alat berat, dan mainan. Dengan mengurangi ukuran, biaya, dan konsumsi tenaga dibandingkan dengan mendesain menggunakan mikroprosesor memori, dan alat input output yang terpisah, kehadiran mikrokontroler membuat kontrol elektrik untuk berbagai proses menjadi lebih ekonomis. Dengan penggunaan mikrokontroler ini maka :

 Sistem elektronik akan menjadi lebih ringkas.

 Rancang bangun sistem elektronik akan lebih cepat karena sebagian besar dari sistem adalah perangkat lunak yang mudah dimodifikasi.

 Pencarian gangguan lebih mudah ditelusuri karena sistemnya yang kompak.

Agar sebuah mikrokontroler dapat berfungsi, maka mikrokontroler tersebut memerlukan komponen eksternal yang kemudian disebut dengan sistem minimum. Untuk membuat sistem minimal paling tidak dibutuhkan sistem clock dan reset, walaupun pada beberapa mikrokontroler sudah menyediakan sistem

clock internal, sehingga tanpa rangkaian eksternal pun mikrokontroler sudah beroperasi.

Untuk merancang sebuah sistem berbasis mikrokontroler, kita memerlukan perangkat keras dan perangkat lunak, yaitu:

1. Sistem minimum mikrokontroler.

Yang dimaksud dengan sistem minimum adalah sebuah rangkaian mikrokontroler yang sudah dapat digunakan untuk menjalankan sebuah aplikasi. Sebuah IC mikrokontroler tidak akan berarti bila hanya berdiri sendiri.

2.7.1 Jenis-jenis Mikrokontroller

Secara teknis, hanya ada 2 macam mikrokontroller. Pembagian ini didasarkan pada kompleksitas instruksi-instruksi yang dapat diterapkan pada mikrokontroler tersebut. Pembagian itu yaitu RISC dan CISC.

 RISC merupakan kependekan dari Reduced Instruction Set Computer.Instruksi yang dimiliki terbatas, tetapi memiliki fasilitas yang lebih banyak.

 CISC kependekan dari Complex Instruction Set Computer. Instruksi bisa dikatakan lebih lengkap tapi dengan fasilitas secukupnya.

Masing-masing mempunyai keturunan atau keluarga sendiri-sendiri. Berikut ini adalah pembagian jenis-jenis mikrokonktroler yang telah umum digunakan :

1. Keluarga MCS51

Mikrokonktroler ini termasuk dalam keluarga mikrokonktroler CISC. Sebagian besar instruksinya dieksekusi dalam 12 siklus clock. Mikrokontroler ini berdasarkan arsitektur Harvard dan meskipun awalnya dirancang untuk aplikasi mikrokontroler chip tunggal, sebuah mode perluasan telah mengizinkan sebuah

ROM luar 64KB dan RAM luar 64KB diberikan alamat dengan cara jalur pemilihan chip yang terpisah untuk akses program dan memori data. Salah satu kemampuan dari mikrokontroler 8051 adalah pemasukan sebuah mesin pemroses boolean yang mengijikan operasi logika boolean tingkatan-bit dapat dilakukan secara langsung dan secara efisien dalam register internal dan RAM. Karena itulah MCS51 digunakan dalam rancangan awal PLC (Programmable Logic Control).

2. AVR

Mikrokonktroler Alv and Vegard’s Risc processor atau sering disingkat AVR merupakan mikrokonktroler RISC 8 bit. Karena RISC inilah sebagian besar kode instruksinya dikemas dalam satu siklus clock. AVR adalah jenis mikrokontroler yang paling sering dipakai dalam bidang elektronika dan instrumentasi. Secara umum, AVR dapat dikelompokkan dalam 4 kelas. Pada dasarnya yang membedakan masing-masing kelas adalah memori, peripheral dan fungsinya. Keempat kelas tersebut adalah keluarga ATTiny, keluarga AT90Sxx, keluarga ATMega dan AT86RFxx.

3. PIC

Pada awalnya, PIC merupakan kependekan dari Programmable Interface Controller. Tetapi pada perkembangannya berubah menjadi Programmable Intelligent Computer. PIC termasuk keluarga mikrokonktroler berarsitektur

Divisi Mikroelektronik General Instruments dengan nama PIC1640. PIC cukup popular digunakan oleh para developer dan para penghobi elktronika karena biayanya yang rendah, ketersediaan dan penggunaan yang luas, database aplikasi yang besar, serta pemrograman (dan pemrograman ulang) melalui hubungan serial pada komputer.

2.7.3 Mikrokontroler AT89S52

AT89S52 adalah salah satu anggota dari keluarga MCS-51/52 yang dilengkapi dengan internal 8 Kbyte Flash PEROM (Programmable and Erasable Read Only Memory), yang memungkinkan memori program untuk dapat diprogram kembali. Mikrokontroler AT89S52 memiliki :

 Sebuah CPU ( Central Processing Unit ) 8 Bit.

 256 byte RAM ( Random Acces Memory ) internal.

 Empat buah port I/O, yang masing masing terdiri dari 8 bit.

 Osilator internal dan rangkaian pewaktu.

 Dua buah timer/counter 16 bit.

 Lima buah jalur interupsi ( 2 buah interupsi eksternal dan 3 interupsi internal).

 Sebuah port serial dengan full duplex UART (Universal Asynchronous Receiver Transmitter).

 Mampu melaksanakan proses perkalian, pembagian, dan Boolean.

 Kecepatan maksimum pelaksanaan instruksi per siklus adalah 0,5 μs pada

frekuensi clock 24 MHz. Apabila frekuensi clock mikrokontroler yang digunakan adalah 12 MHz, maka kecepatan pelaksanaan instruksi adalah 1

μs.

CPU ( Central Processing Unit )

Bagian ini berfungsi mengendalikan seluruh operasi pada mikrokontroler. Unit ini terbagi atas dua bagian, yaitu unit pengendali atau CU ( Control Unit ) dan unit aritmatika dan logika atau ALU ( Aritmetic logic Unit ) Fungsi utama unit pengendali adalah mengambil instruksi dari memori (fetch) kemudian menterjemahkan susunan instruksi tersebut menjadi kumpulan proses kerja sederhana (decode), dan melaksanakan urutan instruksi sesuai dengan langkah-langkah yang telah ditentukan program (execute). Unit aritmatika dan logika merupakan bagian yang berurusan dengan operasi aritmatika seperti penjumlahan, pengurangan, serta manipulasi data secara logika seperti operasi AND, OR, dan perbandingan.

Bagian Masukan/Keluaran (I/O)

Bagian ini berfungsi sebagai alat komunikasi serpih tunggal dengan piranti di luar sistem. Sesuai dengan namanya, perangkat I/O dapat menerima maupun memberi data dari /ke serpih tunggal. Ada dua macam piranti I/O yang digunakan, yaitu piranti untuk hubungan serial UART (Universal Asynchronous Receiver Transmitter) dan piranti untuk hubungan pararel yang disebut dengan PIO (Pararel Input Output).

Konfigurasi Pin

Mikrokontroler AT89S52 mempunyai 40 pin dengan catu daya tunggal 5 Volt. Ke-40 pin tersebut digambarkan sebagai berikut :

Gambar 2.7 Konfigurasi Pin Mikrokontroler AT89S52

Berikut adalah penjelasan mengenai fungsi dari tiap-tiap pin (kaki) yang ada pada mikrokontroller AT89S52 :

a. Port 0

Merupakan dual-purpose port (port yang memiliki dua kegunaan). Pada disain yang minimum (sederhana), port 0 digunakan sebagai port Input/Output (I/O). Port 0 terdapat pada pin 32-39

b. Port 1

Merupakan port yang hanya berfungsi sebagai port I/O (Input/Output). Port 1 terdapat pada pin 1-8.

c. Port 2

Merupakan dual-purpose port. Pada desain minimum digunakan sebagai port I/O (Input/Output). Sedangkan pada desain lebih lanjut digunakan sebagai

high byte dari address (alamat). Port 2 terdapat pada pin 21-28.

d. Port 3

Merupakan dual-purpose port. Selain sebagai port I/O (Input/Output), port 3 juga mempunyai fungsi khusus. Fungsi khusus tersebut diperlihatkan pada tabel berikut :

Tabel 2.3Data Port 3 pin 10 -17

No.Pin Port Pin Nama Port Fungsi Alternatif

10 P3.0 RXD Menerima data untuk port serial

12 P3.1 TXD Mengirim data untuk port serial

17 P3.2 _{INT 0} Interupsi eksternal 0

18 P3.3

INT 1 Interupsi eksternal 1

19 P3.4 T0 Interupt eksternal waktu /pencacah 0

20 P3.5 T1 Interupt eksternal waktu/pencacah 1

21 P3.6

WR Sinyal tanda baca memori data eksternal

22 P3.7

RD Sinyal tanda tulis memori data eksternal

e. PSEN (Program Store Enable)

PSEN adalah sinyal kontrol yang mengizinkan untuk mengakses program (code) memori eksternal. Pin ini dihubungkan ke pin OE (Output Enable) dari EPROM. Sinyal PSEN akan “0” (LOW) pada tahap fetch (penjemputan) instruksi.

PSEN akan selalu bernilai “1” (HIGH) pada pembacaan program memori internal. PSEN terdapat pada pin 29.

f. ALE (Address Latch Enable)

ALE digunakan untuk men-demultiplex address (alamat) dan data bus. ketika menggunakan program memori eksternal, port 0 akan berfungsi sebagai

address (alamat) dan data bus. Pada setengah paruh pertama memori cycle ALE akan bernilai “1” (HIGH) sehingga mengizinkan penulisan address (alamat) pada register eksternal. Dan pada setengah paruh berikutnya akan bernilai “1” (HIGH) sehingga port 0 dapat digunakan sebagai data bus. ALE terdapat pada pin 30.

g. EA (External Access)

Jika EA diberi input “1” (HIGH), maka mikrokontroller menjalankan program memori internal saja. Jika EA diberi input “0” (LOW), maka AT89S52 menjalankan program memori eksternal (PSEN akan bernilai “0”). EA terdapat pada pin 31.

h. RST (Reset)

RST terdapat pada pin 9. Jika pada pin ini diberi input “1” (HIGH) selama minimal 2 machine cycle, maka sistem akan di-reset dan register internal AT89S52 akan berisi nilai default tertentu. Proses reset merupakan proses untuk mengembalikan sistem ke kondisi semula. Reset tidak mempengaruhi internal program memory. Reset terjadi jika pin RST bernilai high selama minimal dua siklus lalu kembali bernilai low. Power on reset merupakan proses reset yang berlangsung secara otomatis pada saat sistem pertama kali diberi suplai. Proses ini mempengaruhi semua register dan internal data memory. Untuk mendapatkan

proses ini, maka pin RST harus diberi tambahan rangkaian seperti pada gambar berikut :

Gambar 2.8Rangkaian Reset AT89S52

i. On-Chip oscillator

AT89S52 telah memiliki on-chip oscillator yang dapat bekerja jika drive

menggunakan kristal. Tambahan kapasitor diperlukan untuk menstabilkan sistem. Nilai kristal yang biasa digunakan pada AT89S52 ini adalah 12 MHz. On-chip oscillator tidak hanya dapat di-drive dengan menggunakan kristal, tetapi juga dapat dengan menggunakan TTL Oscillator.

j. XTAL1

XTAL1 berfungsi sebagai masukan dari rangkaian osilasi mikrokontroler. XTAL1 terdapat pada pin 19.

k. XTAL2

XTAL2 berfungsi sebagai keluaran dari rangkaian osilasi mikrokontroler. XTAL2 terdapat pada pin 18.

l. VCC

VCC merupakan masukan sumber tegangan positif bagi mikrokontroler yang terdapat pada pin 40.

R 10k +Vcc

Pin 9 C

Memori Program

Memori program merupakan suatu ruang memori yang digunakan untuk menyimpan kode program dan konstanta yang sifatnya tetap. Memori program hanya bisa dibaca saja (Read Only Memori), dalam artian ketika sedang melakukan eksekusi program memori hanya bersifat di baca saja namun tidak dapat diubah isinya, sebagian memori program terdapat didalam chip mikrokontroler (On-chip) dan sebagian lagi berada diluar (off-chip). Mikrokontroler ATMEL AT89S52 mempunyai kapasitas memori program on-chip sebesar 8 kB.

Memori Data

RAM merupakan memori data internal (on-chip). Untuk AT89S52 mempunyai memori sebesar 256 byte. Pada segment data ini dibagi menjadi tiga bagian, dimulai dari alamat 0×00 sampai dengan 0xFh dikenal sebagai

register R0 sampai dengan R7 yang diorganisasikan menjadi 4 bank. Pemilihan bank yang dilakukan dengan memberikan kombinasi logika pada register Program Status Word (PSW). Bagian berikutnya adalah mulai alamat 0×20 sampai dengan 0x2f sebanyak 128 bit merupakan lokasi memori yang dapat dimanipulasi perbit (bit addressable) juga dikenal dengan segment bit (BDATA). Bagian berikutnya adalah general purpose RAM mulai alamat 0×30 sampai dengan 0x7fh.

Interuksi

Terdapat beberapa kelompok fungsi pada instruksi keluarga MCS – 52, yaitu :

a. Instruksi Aritmatika

Kelompok intruksi ini melakukan operasi aritmatika seperti penjumlahan, pembagian, pengurangan. Misalnya adalah: add, mul, subb, inc dan dec

Contohnya : Mov a,#10h Mov b,#05h

Mov a,#10h artinya salin data 10h ke a Mov b,#05h artinya salin data 05h ke b

Mul ab artinya kalikan nilai akumulator dengan nilai register b

b. Instruksi Logika

Intruksi ini melakukan operasi logika seperti and, or, exor dan clear Misalnya adalah : anl, orl, xrl, clr,Contohnya : clr p3.5 Clr p3.5, artinya nolkan p3.5.

c. Instruksi Transfer Data

Kelompok instruksi ini digunakan untuk memindahkan data antara lain : 1. Register – register

2. Memori – memori 3. Register – memori 4. Interface – register 5. Interface – memori Contoh:

MOV A, R1 : memindahkan isi register R1 ke accumulator

MOV A, @R2 : memindahkan isi memori yang alamatnya ditunjukkan oleh register R2 ke accumulator.

2.8 Modulasi

Modulasi adalah suatu proses penumpangan sinyal-sinyal informasi baik berupa suara, gambar atau data ke dalam sinyal pembawa (carrier) yang berfrekuensi lebih tinggi, sehingga dapat ditransmisikan ke tujuan. Informasi yang ditransmisikan bisa berupa data analog maupun data digital sehingga terdapat dua jenis modulasi yaitu:

1. Modulasi Analog 2. Modulasi Digital

Adapun tujuan dari modulasi itu adalah :

 Agar transmisi menjadi efisien atau memudahkan pemancaran.

 Untuk Menekan derau atau interferensi.

 Untuk memudahkan pengaturan alokasi frekuensi radio.

 Sebagai multiplexing yaitu proses penggabungan beberapa sinyal informasi untuk disalurkan secara bersama-sama melalui satu kanal transmisi.

2.8.1 Modulasi Analog

Dalam modulasi analog, proses modulasi merupakan respon atas informasi sinyal analog. Modulasi analog yang umum dikenal ada beberapa macam bentuk modulasi antara lain :

 Modulasi Amplitudo ( Amplitude Modulation -AM)

 Modulasi Amplitudo Pulsa ( Pulse Amplitudo Modulation -PAM)

2.8.1.1 Modulasi Amplitudo

Modulasi ini adalah modulasi yang paling sederhana, dimana frekuensi pembawa atau carrier diubah amplitudonya sesuai dengan sinyal informasi atau

message signal yang akan dikirimkan. Dengan kata lain AM adalah modulasi yang mana amplitudo dari sinyal pembawa (carrier) berubah karakteristiknya sesuai dengan amplitudo sinyal informasi. Modulasi ini disebut juga linear modulation, artinya bahwa pergeseran frekuensinya bersifat linier mengikuti sinyal informasi yang akan ditransmisikan. Frekuensi sinyal pemodulasi biasanya merupakan sinyal pada rentang frekuensi audio ( Audio Frequency - AF) yaitu antara 20 Hz sampai dengan 20 kHz. Sedangkan frekuensi sinyal pembawa biasanya berupa sinyal radio (Radio Frequency - RF) pada rentang frekuensi tengah ( Mid-Frequency – MF ) yaitu antara 300 kHz sampai dengan 3 Mhz. Proses modulasi antara sinyal informasi dengan sinyal pembawa pada AM adalah sebagai berikut :

2.8.1.2 Modulasi Frekuensi (FM)

Modulasi frekuensi adalah suatu proses modulasi dengan cara mengubah frekuensi gelombang pembawa sinusoidal yaitu dengan cara menyelipkan sinyal sinyal pemodulasi pada gelombang pembawa. Jika sinyal informasi (sinyal pemodulasi) telah diselipkan maka frekuensi gelombang pembawa akan naik menuju harga maksimum, sesuai dengan amplitudo dari sinyal pemodulasi yang naik menuju harga maksimum dalam arah positif. Kemudian frekuensi gelombang pembawa akan turun kembali menuju harga nol. Selanjutnya pada setengah siklus berikutnya, frekuensi gelombang pembawa akan turun ke harga minimum, sesuai dengan harga amplitudo sinyal pemodulasi yang menuju negatif, kemudian frekuensi gelombang pembawa akan naik kembali munuju harga aslinya sesuai dengan harga ampliduto sinyal pemodulasi yang turun kembali ke harga nol.

Modulasi FM merupakan modulasi analog yang sangat banyak digunakan, hal ini dikarenakan noise yang rendah, tahan terhadap perubahan amplitudo yang berubah-ubah sebagai akibat fading.

2.8.1.3 Modulasi Amplitudo Pulsa (PAM)

Konsep dasar PAM adalah merubah amplitudo sinyal pembawa yang masih berupa deretan pulsa (diskrit) dimana perubahannya mengikuti bentuk amplitudo dari sinyal informasi yang akan dikirimkan ketempat tujuan. Sehingga sinyal informasi yang dikirim tidak seluruhnya tapi hanya sampelnya saja

(sampling signal).

Gambar 2.11 Modulasi Amplitudo Pulsa (PAM)

2.8.2 Modulasi Digital

Pada modulasi digital, suatu sinyal analog dimodulasi berdasarkan aliran data digital. Modulasi sinyal digital dengan gelombang pembawa analog akan meningkatkan Sinyal to Noise Ratio (SNR) jika dibandingkan dengan modulasi analog. Modulasi gelombang pembawa sinyal digital merupakan pergeseran kunci, karena hal tersebut disebabkan adanya perubahan nilai diskrit dalam

parameter gelombang pembawa. Ada tiga macam teknik umum yang dipakai dalam sistem modulasi digital antara lain :

 Phase Shift Keying (PSK), digunakan suatu jumlah terbatas berdasarkan fase.

 Frekeunsi Shift Keying (FSK), digunakan suatu jumlah terbatas berdasarkan frekuensi.

 Amplitudo Shift Keying (ASK), digunakan suatu jumlah terbatas amplitudo.

2.8.2.1 Phase Shift Keying (PSK)

Pada modulasi PSK (diterjemahkan sebagai penguncian penggeseran phasa), sinyal pemodulasi yang berupa sinyal digital digunakan untuk memodulasi fase sinyal pembawa sinusoidal. Jika sinyal informasi mempunyai logika “1” maka sistem akan mentransmisikan sinyal pembawa dengan suatu fase tertentu misalnya fase 0, sedangkan jika sinyal informasi mempunyai logika “0” maka sistem akan mentransmisikan sinyal pembawa dengan suatu fase yang lain, misalnya fase 180°. Dengan demikian, maka sinyal PSK yang ditransmisikan adalah sinyal sinusoidal dengan amplitudo konstan dengan fase yang sesuai dengan arus data pada sinyal informasi. Berikut ini adalah gambar dari sinyal termodulasi PSK.

2.8.2.2 Frekuency Shift Keying (FSK)

Frequency Shift Keying (FSK) merupakan sistem modulasi digital yang relatif sederhana, dengan kinerja yang kurang begitu bagus dibandingkan sistem PSK dan QAM. FSK biner adalah sebuah bentuk modulasi sudut dengan envelope

konstan yang mirip dengan FM konvensional, kecuali bahwa dalam modulasi FSK, sinyal pemodulasi berupa aliran pulsa biner yang bervariasi diantara dua level tegangan diskrit sehingga berbeda dengan bentuk perubahan yang kontinyu pada gelombang analog. Ekspresi yang umum sebuah sinyal FSK biner adalah :

...(2.4) Dimana :

v(t) = bentuk gelombang FSK biner

Vc = puncak amplitudo carrier tanpa termodulasi

ωc = carrier frekuensi (dalam radian)

fm(t) = frekuensi sinyal digital biner pemodulasi

Δω = beda sinyal pemodulasi (dalam radian)

Pada sebuah modulator FSKcenter dari frekuensi carrier tergeser oleh masukan data biner, maka keluaran pada modulator FSK adalah sebuah fungsi

step pada domain frekuensi. Sesuai perubahan sinyal masukan biner dari suatu logika “0” ke logika “1” dan sebaliknya, dalam metode FSK angka tersebut kemudian dipresentasikan ke dalam bentuk frekuensi, dan keluaran FSK bergeser diantara dua frekuensi tersebut, yaitu mark frequency atau logika “1” dan space

frequency atau logika “0”. Terdapat perubahan frekuensi output setiap adanya perubahan kondisi logic pada sinyal input. Sebagai konsekuensinya, laju perubahan output adalah sebanding dengan laju perubahan input, maka perubahan output pada FSK sebanding dengan perubahan yang terjadi pada sinyal inputnya. Dalam modulasi digital, laju perubahan input pada modulator disebut bit rate dan memiliki satuan bit per second. Sedangkan laju perubahan pada output modulator disebut baud rate.Sehingga pada modulasi FSK bit rate sama dengan baud rate.

2.8.2.2 Amplitudo Shift Keying (ASK)

Pada modulasi ASK (diterjemahkan sebagai penguncian penggeseran amplitudo), sinyal pemodulasi yang berupa sinyal digital digunakan untuk memodulasi amplitudo sinyal pembawa sinusoidal. Jika sinyal informasi mempunyai logika “1” maka sistem akan mentransmisikan sinyal pembawa dengan suatu amplitudo, sedangkan jika sinyal informasi mempunyai logika “0” maka sistem akan mentransmisikan sinyal pembawa dengan suatu amplitudo yang lain. Dengan demikian, maka sinyal ASK yang ditransmisikan adalah sinyal sinusoidal dengan frekuensi dan fase konstan namun dengan amplitudo yang berubah-ubah sesuai dengan arus data pada sinyal informasi. Dalam modulasi ASK, amplitudo carrier tersaklar ON dan OFF sesuai dengan kecepatan sinyal pemodulasi. Sinyal direpresentasikan dalam dua kondisi perubahan amplitudo gelombang pembawa, yaitu logika “1” dan “0”. Logika “1” direpresentasikan dengan status “ON” (ada gelombang pembawa) sedangkan logika “0” direpresentasikan dengan status “OFF” (tidak ada gelombang pembawa). Dari dua kondisi tersebut, maka didapatkan sebuah sinyal yang termodulasi ASK. Berikut adalah gambar hubungan sinyal digital dengan sinyal termodulasi ASK :

0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0

Sinyal data digital

Sinyal termodulasi ASK

(b)

Gambar 3.1(a) Blok Diagram Sistem Telemetri Bagian Pengirim Data (b) Blok Diagram Sistem Telemetri Bagian Penerima Data

3.2 Perancangan Perangkat Keras (hardware)

Perancangan perangkat keras ini meliputi perancangan komponen-komponen yang dibutuhkan serta tata letak komponen-komponen pada masing-masing rangkaian baik secara manual maupun menggunakan software elektronika hingga menjadi rangkaian elektronika yang dipasang pada PCB.

3.2.1 Sensor Suhu LM 35

Pada Tugas Akhir ini sensor suhu yang digunakan adalah sensor suhu seri LM 35, LM 35 adalah sensor suhu yang teliti dan terkemas dalam bentuk Integrated Circuit(IC), dimana output tegangan keluaran sangat linear berpadanan dengan perubahan suhu. Sensor ini berfungsi sebagai pengubah dari besaran fisis suhu ke besaran tegangan yang memiliki koefisien sebesar 10 mV /°C yang berarti bahwa kenaikan suhu 1° C maka akan terjadi kenaikan tegangan sebesar 10 mV. IC LM 35 ini tidak memerlukan pengkalibrasian atau penyetelan dari luar karena ketelitiannya sampai lebih kurang seperempat derajat celcius pada temperature ruang. Jangka sensor mulai dari – 55°C sampai dengan 150°C, IC LM35 penggunaannya sangat mudah. IC LM 35 dapat dialiri arus 60 m A dari

Penerima FM

Demodulator FSK

Level

supply sehingga panas yang ditimbulkan sendiri sangat rendah kurang dari 0 ° C di dalam suhu ruangan. Adapun keistimewaan dari IC LM 35 adalah :

 Kalibrasi dalam satuan derajat celcius.

 Lineritas +10 mV/ º C.

 Akurasi 0,5 º C pada suhu ruang.

 Range +0 º C – 150 º C.

 Dioperasikan pada catu daya 4 V – 20 V.

 Arus yang mengalir kurang dari 60 µA

Gambar 3.2Konfigurasi Sensor Suhu LM35

3.2.2 Sensor Gas TGS 2442

Sensor gas yang dipakai dalam tugas akhir ini adalah sensor TGS 2442 yang berfungsi sebagai pendeteksi gas KarbonMonoksida (CO). Sensor ini mempunyai nilai resistansi Rx yang akan berubah bila terkena gas Karbon Monoksida (CO). Selain itu sensor ini juga mempunyai sebuah pemanas (heater) yang digunakan untuk membersihkan ruangan sensor dari kontaminasi udara luar. Elemen dari sensor terdiri dari bahan semikonduktor, metaloksida dan aluminasubtrate yang digabung bersama heater (pemanas). Dalam pendeteksian gas Karbon Monoksida (CO), perubahan daya konduksi sensor tergantung pada konsentrasi gas yang dideteksi. Rangkaian eletronika sederhana dapat merubah daya konduksi menjadi sinyal keluaran dengan penyesuaian pada konsentrasi gas. Berikut ini spesifikasi dari sensor TGS 2442 :

 Target Gas : Carbon monoxide

 Output : Resistance

 Typical Detection Range : 30ppm - 1.000ppm

 Heater Voltage : 5 ± 0.2 (DC/AC)

 Sensor resistance : 6.81KW - 68.1KW (pada 100ppm)

Sensor membutuhkan tegangan (Vc) input 5V yang dihubungkan pada heater (Vh) dan Rs, tegangan Vc digunakan sebagai tegangan input Rs di dalam sensor. Rsmerupakan resistansi sensor yang terhubung pada pin 2 dan pin 3 pada sensor, dan merupakan elektroda sensor. Pada pin 2 diberikan hambatan (RL) dan sebagai output tegangan dari sensor yang kemudian dihubungkan pada rangkaian ADC. Tegangan Vc juga digunakan sebagai input pada elemen heater (pemanas) yang terhubung pada pin 1 dan 2 di dalam sensor.

Untuk menentukan nilai konsentrasi gas KarbonMonoksida terlebih dahulu harus mengetahui nilai Rs, nilai Rs merupakan nilai konsentrasi gas untuk menentukan nilai satuan yang diukur, dalam hal ini nilai satuan gas dinyatakan sebagai ppm. Satuan ppm merupakan Part per Milion yang artinya partikel per sejuta, dan nilai Rs dapat ditentukan dengan rumus seperti berikut :

Rs = ((Vcc x RL) / Vout) – RL………..(3.1)

Vccmerupakan tegangan input yang dibutuhkan pada rangkaian, dalam hal ini Vcc diberikan tegangan 5V. RL merupakan hambatan pada sensor dan diberikan hambatan sebesar 20 K ohm, sedangkan Vout merupakan nilai output sensor yang nilainya selalu berubah-ubah. Sebagai acuan atau pembanding untuk mengetahui nilai ppm dibutuhkan tabel Rs dan nilai konsentrasi gas Karbon Monoksida (ppm), dan nilai tersebut dapat dilihat pada gambar 3.4 karena kepekaan sensor TGS 2442 berada pada 30 – 1000 ppm maka nilai Rs tertinggi berada pada 5 dan nilai konsentrasi gas CO berada pada 30 ppm, sedangkan nilai Rsterendah berada pada 0.08 dan nilai konsentrasi gas CO berada pada 1000 ppm.

Gambar 3.5Grafik Konsentrasi Gas (ppm) Terhadap Nilai Rs

3.2.3 Sensor Getar

Sensor ini berfungsi untuk mendeteksi getaran yang terjadi di suatu tempat, karena sulitnya mencari komponen tesebut serta keterbatasan anggaran maka penulis memakai komponen sensor getar sederhana yang bekerja secara mekanik. Sensor getar ini adalah sensor getar air raksa yang akan bekerja jika ada getaran yang mengenainya. Berikut ini adalah gambar dari sensor getar tersebut :

Gambar 3.6 Sensor getar dengan air raksa

Seperti terlihat pada gambar di atas, di dalam sensor getar tersebut terdapat air raksa yang akan menghubungkan kedua kawat di dalam sensor tersebut jika ada getaran yang mengenainya, sehingga komponen ini dapat berfungsi layaknya

sebuah switching yang akan memberikan informasi berupa peringatan bahwa ada suatu pergerakkan atau getaran.

3.2.4 Penguat Operasional (Op-Amp)

Tegangan yang dihasilkan dari output LM 35 sangat kecil, yaitu hanya sebesar 10mV setiap kenaikan 10C, untuk memudahkan pembacaan pada alat ukur dan agar tingkat kenaikan tegangan berada di atas toleransi ketelitian dari rangkaian ADC maka diperlukan rangkaian Op-Amp. IC Op-Amp yang akan digunakan disini adalah IC LM 358 yang memiliki keunggulan dalam pemakaian daya yang lebih rendah, kemampuan penggunaan saluran input yang berkorelasi dengan saluran pentanahan, dapat dicatu menggunakan mode catu daya tunggal maupun catu daya ganda.

Gambar 3.7Simbol Diagram LM 358

Besarnya penguatan yang diharapkan oleh penulis adalah sebesar 3 kali sehingga rangkaiannya adalah seperti di bawah ini :

Gambar 3.8Skema Rangkaian Op-Amp (non-inverting) LM358 3

2

1

8

4

U1:A

LM358 R1

1k

R2 2k Vcc

Vo Vin

Dari rangkaian tersebut, besarnya penguatan yang dihasilkan didapatkan dari persamaan :

= + . ………...(3.2)

= + = ………..(3.3)

= = = kali..………...(3.4)

3.2.5 Multiplekser(IC 4051)

Rangkaian ini berfungsi untuk menggabungkan beberapa input data ke dalam satu keluaran agar dapat diterima oleh rangkaian ADC 0804. Berikut ini adalah bentuk dari IC 4051 beserta tabel kebenarannya :

(a) (b)

Gambar 3.9 (a) Bentuk Fisik dari IC 4051

(b) Tabel Kebenaran Multiplekser IC 4051

IC 4051 ini merupakan multiplekser yang mempunyai 8 kanal input dan satu kanal output dan dapat bekerja pada rentang tegangan 3 – 18 Volt DC. IC ini harus diberi masukan berupa sinyal clock untuk mengontrol saluran input mana yang akan diaktifkan sesuai dengan tabel kebenaran diatas.

3.2.6 Pengubah Analog ke Digital (ADC 0804)

Sistem mikroprosesor hanya dapat mengolah (memproses) data dalam bentuk biner saja, atau lebih sering disebut besaran digital, oleh sebab itu setiap data analog yang akan diproses oleh mikroprosesor harus diubah terlebih dahulu ke dalam bentuk kode biner (digital). Tegangan analog yang merupakan masukan dari ADC berasal dari sensor. Sensor inilah yang mengubah besaran fisis menjadi tegangan listrik. Tegangan listrik yang dihasilkan oleh sensor yang berubah secara kontinyu pada suatu range tertentu disebut tegangan analog, dan tegangan analog ini diubah oleh ADC menjadi bentuk digital yang sebanding dengan tegangan analognya. Pada perancangan ini digunakan IC ADC 0804 yang dapat mengubah tegangan analog yang berasal dari output penguat menjadi kode digital (biner 8 bit).

Gambar 3.10Skema Rangkaian ADC 0804

ADC 0804 mempunyai resolusi 8 bit dengan waktu konversi 100 µs untuk clock 640 Khz serta mempunyai 8 kanal output. Pin 19 dan 4 dihubungkan dengan R dan C untuk membangkitkan clock internal sehingga tidak membutuhkan lagi pembangkit clock eksternal.

Gambar 3.11 Konfigurasi Pin dan Kaki ADC 0804

3.2.7 Mikrokontroler AT89S52

Data yang berasal dari ADC 0804 masih berupa data paralel, sehingga membutuhkan rangkaian mikrokontroler untuk mengubah data tersebut ke dalam bentuk serial. Rangkaian mikrokontroler ini merupakan pengolah data bagi sistem yang telah dibuat. Pada dasarnya rangkaian mikrokontroler ini merupakan sistem minimum dari mikrokontroler AT89S52. Agar mikrokontroler dapat bekerja, maka dibutuhkan suatu rangkaian osilator sebagai sumber clock, dan dalam hal ini digunakan osilator internal yang sudah ada dalam mikrokontroler AT89S52 yang langsung dihubungkan dengan sebuah kristal. Kristal yang digunakan adalah kristal 12 Mhz supaya mikrokontroler dapat bekerja dengan kecepatan maksimum. Fungsi dari kapasitor C1 dan C2 merupakan sebagai penstabil clock, seperti terlihat pada gambar 3.11 berikut :

Gambar 3.12 Sistem Minimum AT89S52

3.2.8 Modulator FSK(XR 2206)

Data digital yang dikirimkan secara serial oleh mikrokontroler sebelum diteruskan ke pemancar harus dimodulasikan atau diubah parameternya dari parameter tegangan menjadi frekuensi. Modulator FSKakan mengubah data yang dikirimkan mikrokontroler menjadi sinyal sinusiodal dengan frekuensi yang bergantung pada data dari mikrokontroler. Nilai frekuensi yang dihasilkan bergantung pada nilai R1, R2 dan nilai C yang merupakan komponen eksternal

yang harus ditambahkan pada IC XR-2206. Nilai frekuensi yang dihasilkan akan sesuai dengan persamaan :

f1= 1/(R1.C)………..………(3.5)

dan

f2= 1/(R2.C)………..(3.6)

f1 merupakan frekuensi yang dihasilkan pada saat input berupa data logika high, sedangkan f2 merupakan frekuensi yang dihasilkan pada saat input berupa data logika low. Rangkaian modulator FSK dapat dilihat pada gambar 3.12. Pulsa logikahigh pada penelitian ini akan setara dengan f1yaitu sebesar 1100 Hz. Nilai

XTAL2 18 XTAL1 19 ALE 30 EA 31 PSEN 29 RST 9 P0.0/AD0 39 P0.1/AD1 38 P0.2/AD2 37 P0.3/AD3 36 P0.4/AD4 35 P0.5/AD5 34 P0.6/AD6 33 P0.7/AD7 32 P1.0/T2 1 P1.1/T2EX 2 P1.2 3 P1.3 4 P1.4 5 P1.5 6 P1.6 7 P1.7 8 P3.0/RXD 10 P3.1/TXD 11 P3.2/INT0 12 P3.3/INT1 13 P3.4/T0 14 P3.7/RD 17 P3.6/WR 16 P3.5/T1 15 P2.7/A15 28 P2.0/A8 21 P2.1/A9 22 P2.2/A10 23 P2.3/A11 24 P2.4/A12 25 P2.5/A13 26 P2.6/A14 27 IC AT89S52 X1 12 Mhz C1 33pF C2 33pF C3

10uF R1_10k

V

dari C ditetapkan sebesar 33nF, karena itu nilai R1 adalah sebesar 27,5 k ohm.

Sedangkan data logika low akan setara dengan f2 sebesar 2200 Hz, sehingga nilai R2 adalah 13,7 k ohm. Untuk memudahkan pengesetan dan karena tidak ada nilai

resistor sebesar itu maka untuk R1 dan R2 digunakan resistor variabel

masing-masing sebesar 50 k ohm.

Gambar 3.13Rangkaian Modulator FSK

3.2.9 Demodulator FSK(XR 2211)

Rangkaian demodulator FSK menerima sinyal yang berasal dari receiver. Seperti pada waktu dipancarkan, sinyal ini berupa sinyal sinusiodal yang berubah-ubah frekuensinya sesuai dengan data yang dikirimkan. Demodulator akan mengubah kembali sinyal sinusoidal tersebut menjadi sinyal digital (biner) yang dapat diterima mikrokontroler melalui pin RxD. Pengubahan oleh demodulator dilakukan dengan membandingkan dengan frekuensi tengah (f0). Frekuensi yang

lebih besar dari frekuensi tengah akan menghasilkan output logika high, sedangkan frekuensi input yang kurang dari frekuensi tengah akan menghasilkan output logika low. Frekuensi tengah ditentukan dengan mengatur besarnya

hambatan pada R0 dan besarnya C0 (kondensator yang terhubung pada pin 13 dan

14 IC XR 2211). Nilai frekuensi tengah ditentukan berdasarkan nilai kedua frekuensi yang dihasilkan oleh modulator FSK. Penentuan nilai frekuensi tengah dihitung dengan persamaan :

= . ……….(3.7)

Pemilihan nilai R0dan C0dilakukan berdasarkan persamaan :

f0= 1/(R0.C0)………....(3.8)

Nilai f1 dan f2 berturut-turut adalah 1100 Hz dan 2200 Hz sehingga didapatkan nilai f0 adalah sebesar 1556 Hz. Berdasarkan nilai f0 ini, ditentukan nilai C sebesar 33 nF dan R0 sebesar 19,4 k ohm, dengan demikian R0 yang

digunakan dalam rangkaian adalah variabel resistor sehingga dapat diubah-ubah nilainya untuk pengesetan.

3.2.10 Antarmuka Serial RS232

Data yang berasal dari demodulator FSK adalah pada level tegangan TTL (Transistor Transistor Logic), sedangkan komputer hanya dapat menerima data dalam bentuk level tegangan RS232. Oleh karena itu digunakanlah IC MAX232 yang dapat mengubah level tegangan TTL menjadi level tegangan RS232 dan sebaliknya sehingga data dapat terbaca. Seperti kita ketahui bahwa level tegangan pada TTLadalah antara 0 sampai 5 volt, dimana tegangan 0 volt mewakili kondisi low dan 5 volt mewakili kondisi high.Sedangkan pada RS232 level tegangannya berkisar antara -3 sampai -25 voltuntuk mewakili kondisi lowdan +3 sampai +25 volt untuk kondisi high. Gambar 3.14 merupakan gambar aplikasi dari IC MAX232 sebagai antarmuka serial RS232.

Gambar 3.15Antarmuka Serial RS232 dengan IC MAX232

Komunikasi serial membutuhkan port sebagai saluran data, salah satunya dengan menggunakan port serial DB9. Berikut tampilan port serial DB9 yang umum digunakan sebagai port serial :

T1IN 11 R1OUT 12 T2IN 10 R2OUT 9 T1OUT 14 R1IN 13 T2OUT 7 R2IN 8 C2+ 4 C2-5 C1+ 1 C1-3 VS+ 2 VS- 6 U1 MAX232 C1 1uF C2 1uF C3 1uF C4 1uF C5 1uF VCC P IN 2 D B 9 INPUT

Gambar 3.16 Port Serial DB9

Keterangan mengenai fungsi pada konektor DB-9 adalah sebagai berikut :

 Received Line Signal Detect, dengan saluran ini DCE memberitahukan ke DTE bahwa pada terminal masukan ada data masuk.

 Receive Data, digunakan DTE menerima data dari DCE.

 Transmit Data, digunakan DTE mengirimkan data ke DCE.

 Data Terminal Ready, pada saluran ini DTE memberitahukan kesiapan terminalnya.

 Signal Ground, saluran ground

 DCE ready, sinyal aktif pada saluran ini menunjukkan bahwa DCE sudah siap.

 Request to Send, dengan saluran ini DCE diminta mengirim data oleh DTE.

 Clear to Send, dengan saluran ini DCE memberitahukan bahwa DTE boleh mulai mengirim data.

 Ring Indicator, pada saluran ini DCE memberitahukan ke DTE bahwa sebuah stasiun menghendaki hubungan dengannya.

3.3 Perancangan Perangkat Lunak (Software)

Perangkat lunak pada sistem telemetri ini berfungsi sebagai pengolah dan penampil data. Untuk mengolah data digunakan program lunak mikrokontroller menggunakan bahasa assembly MCS51. Program mikrokontroler ini berfungsi sebagai pengolah data, sedangkan untuk menampilkan data pada PC, program yang digunakan adalah program Borland Delphi. Sebelum melakukan perancangan software, hal pertama yang harus dilakukan adalah membuat skematik diagram alur (flowchart) agar program yang dibuat dapat berjalan seperti yang diharapkan.

Pada program pengolah data ini tahapan pertama dimulai dengan fungsi startyaitu tahap dimana memulai keadaan pada pemrograman yang dalam bahasa assembler yaitu dengan mengetikkan org 00h. Selanjutnya diikuti oleh proses initialisasi untuk mempersiapkan parameter apa saja yang dibutuhkan untuk proses selanjutnya, setelah itu program mulai membaca data. Setelah data terbaca lalu diteruskan oleh fungsi selanjutnya sampai data ditampilkan pada PC selama selang waktu beberapa detik kemudian menampilkan data selanjutnya secara bergantian. Berikut ini adalah contoh potongan program initialisasi untuk menghasilkan baudrate sebesar 1200 bps :

Initserial : mov scon,#52h mov tmod,#20h mov th1,#0e6h setb tr1

Untuk mendapatkanbaudrate sebesar 1200 bpsmaka kita harus menentukan nilai dari th1 yaitu dengan menggunakan rumus :

= − ………(3.9) Di bawah ini adalah flowchart program utama dari sistem telemetri untuk pendeteksi keadaan gunung berapi :

no yes no yes no yes

Gambar 3.17Flowchart Program Utama Sistem Telemetri Pendeteksi Keadaan Gunung Berapi

Dari gambar flowchart diatas dapat disimpulkan bahwa pada sistem telemetri yang dibuat ini keadaan pertama yang akan dideteksi sistem adalah perubahan data atau besaran suhu kemudian disusul oleh perubahan data getaran dan kemudian adalah perubahan besaran gas CO.

Start

Baca Data Sensor Inisialisasi

Kirimkan Data Ubah ke Data

Serial Ambil Data Getaran Ambil Data Gas CO Ambil Data Suhu

Delay 5 detik

Sudah 5 detik ?

Sudah 5 detik ? Ubah ke Data

Serial

Ubah ke Data Serial Kirimkan Data Kirimkan Data

Sudah 5 detik ? Delay 5 detik Delay 5 detik

Tabel 4.1Hasil Perbandingan Antara Output LM 35 dengan Termometer No Output LM 35 (Volt) Termometer Analog (0C) Error (0C)

1 0,25 25 0

2 0,26 26 0

3 0,27 26,5 0,5

4 0,28 27,5 0,5

5 0,29 28 1

6 0,30 29 1

7 0,35 35,5 0,5

8 0,40 40,5 0,5

9 0,45 44 1

10 0,50 49 1

Dari tabel di atas dapat diketahui bahwa terdapat perbedaan kecil antara hasil pembacaan sensor dan termometer analog dimana respon pembacaan termometer lebih lambat dibandingkan keluaran tegangan dari LM 35. Karena

error yang dihasilkan tidak begitu besar maka rangkaian sensor ini masih terbilang cukup baik dan mempunyai perbandingan yang linier terhadap perubahan suhu.

4.1.2 Pengujian Op-Amp LM 358

Tegangan yang keluar dari sensor suhu masih sangat kecil yaitu hanya sebesar 0,1 volt setiap perubahan 1 derajat celcius sehingga tidak akan terbaca oleh rangkaian ADC. Untuk menyesuaikan dengan resolusi tegangan input pada

rangkaian ADC, maka keluaran dari sensor ini dikuatkan lagi dengan rangkaian penguat agar dapat lebih mudah terbaca dan memudahkan pengukuran. Rangkaian penguat yang dipakai menggunakan LM358 dengan penguatan sebesar 3 kali. Pengaturan besarnya penguatan ini didapatkan sesuai persamaan :

= ………(4.1)

= + ……….(4.2)

Berikut ini adalah tabel hasil pengujian output sensor menggunakan multimeter :

Tabel 4.2 Hasil Keluaran Op-Amp

No Tegangan Output LM 35 (volt) Tegangan Output Op-Amp (volt)

1 0,26 0,78

2 0,27 0,81

3 0,28 0,84

4 0,29 0,87

5 0,30 0,90

6 0,35 1,05

7 0,40 1,20

8 0,45 1,35

9 0,50 1,50

4.1.3 Pengujian Sensor Getar Air Raksa

Prinsip kerja dari sensor getar ini sebenarnya mirip seperti saklar, yaitu akan menghidupkan tegangan listrik jika kedua kawat di dalam sensor ini

terhubung oleh air raksa yang berfungsi sebagai konduktor. Di bawah ini adalah tabel hasil pengujian dari sensor getar :

Tabel 4.3Hasil Keluaran dari Sensor Getar Tegangan Sensor (Volt) Keluaran ADC Status Sensor

0 0 Tidak Aktif

3,63 10111100 Aktif

Saat sensor getar ini aktif, maka tegangan yang keluar dari sensor ini akan diubah oleh rangkaian ADC ke dalam bentuk bit bilangan biner yang selanjutnya akan terbaca oleh mikrokontroller bahwa sensor dalam keadaan aktif dan akan mengirimkan pesan peringatan yang akan muncul pada PC. Sebaliknya jika sensor dalam keadaan OFF maka mikrokontroler akan membaca bahwa sensor dalam keadaan tidak aktif dan akan mengirimkan pesan bahwa tidak ada aktivitas gempa pada PC.

4.1.4 Pengujian Sensor Gas TGS 2442

Pada pengujian ini penulis tidak sempat mendapatkan data dari sensor ini

dikarenakan terjadi kesalahan saat melakukan perancangan sehingga

menyebabkan sensor ini rusak dan tidak dapat bekerja dengan semestinya. Untuk itu pengujian pada rangkaian sensor ini tidak bisa dilakukan sehingga penulis melakukan pengujian perhitungan berdasarkan data electrical characteristicsdari datasheet sensor tersebut. Perhitungan ini dilakukan sesuai dengan rumus yang ada pada datasheet sensor yaitu :

Rs = ((Vcc x RL) / Vout) – RL

Misalnya kita asumsikan bahwa Vcc = 5 Volt, RL = 20 K ohm ,dan Vout = 4 Volt maka :

Rs = ((5 x 20000) / 4 ) – 20000 = 5 K ohm

Setelah itu gunakan grafik perbandingan antara konsentrasi gas dengan nilai Rs

yang ada pada gambar di bawah ini :

Gambar 4.1Grafik Perbandingan Nilai Antara Konsentrasi Gas dan Hambatan Rs

Seperti terlihat pada grafik diatas bahwa nilai Rs berbanding terbalik dengan nilai konsentrasi gas (ppm) jadi semakin kecil nilai Rs maka maka nilai konsentrasi gas semakin besar. Dengan melihat grafik perbandingan tersebut maka dapat diketahui bahwa pada nilai Rs 5 K ohm maka besar konsentrasi gas adalah kira – kira sebesar 30 ppm.

4.1.5 Pengujian Multiplekser (IC 4051)

Untuk mengetahui apakah rangkaian multiplekser ini bekerja dengan baik maka dilakukan pengujian dengan cara memasukkan tegangan dengan nilai yang bervariasi pada tiap input multiplekser ini lalu dilihat keluarannya sesuai dengan

control input yang diberikan pada IC 4051 ini. Nilai tegangan tersebut masing – masing adalah sebesar 2,4 V, 2,7 V , 3 V, 3,3 V, 3,6 V, 3,9 V, 4,3 V dan 4,7 V yang akan dimasukkan secara berurutan mulai dari input X0 sampai X7 pada IC 4051. Berikut adalah data hasil pengujian yang dapat dilihat pada tabel :

Tabel 4.4Data Hasil Pengujian Multiplekser

Control Inputs Input Tegangan

(Volt)

Pin Input

Output Tegangan (Volt)

C B A

0 0 0 2,4 X0 2,4

0 0 1 2,7 X1 2,7

0 1 0 3 X2 3

0 1 1 3,3 X3 3,3

1 0 0 3,6 X4 3,6

1 0 1 3,9 X5 3,9

1 1 0 4,3 X6 4,3

1 1 1 4,7 X7 4,7

Setelah dilakukan pengujian lalu data hasil percobaan dicocokkan dengan tabel kebenaran dari datasheet IC 4051 seperti terlihat di bawah ini:

Tabel 4.5Tabel kebenaran IC 4051

Setelah dibandingkan dengan tabel kebenaran maka dapat disimpulkan bahwa rangkaian multiplekser menggunakan IC 4051 bekerja dengan baik.

4.1.6 Pengujian ADC 0804

Pada rangkaian ADC, yang perlu diperhatikan adalah resolusinya, resolusi ini adalah batas minimum tegangan input yang dapat terbaca oleh ADC yang akan menentukan bit keluaran dari rangkaian ADC. Untuk mengetahui resolusi tersebut adalah dengan menggunakan persamaan :

=

Vref = Tegangan referensi ADC 2n = Lebar data bit

Sehingga untuk mendapatkan nilai output digital digunakan dengan menggunakan rumus berikut :

Dalam perancangan alat ini tegangan power supply yang dipakai oleh penulis adalah sebesar 4,89 volt sehingga besar resolusinya adalah :

Resolusi = . = , = ,

Hasil dari pengujian pada rangkaian ADC didapatkan data output sebagai berikut : Tabel 4.6 Data Hasil Pengujian Rangkaian ADC

No Vin (+)

Output ADC

D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0

1 0,78 volt 0 0 1 0 1 0 0 1

2 0,81 volt 0 0 1 0 1 0 1 0

3 0,84 volt 0 0 1 0 1 1 0 0

4 0,87 volt 0 0 1 0 1 1 0 1

5 0,90 volt 0 0 1 0 1 1 1 1

Sedangkan dari persamaan dihasilkan data sebagai berikut :

 Data 1: Nilai Digital = ,

, = , = dibulatkan menjadi

41 diubah ke bentuk biner menjadi = 00101001

 Data 2: Nilai Digital = ,

, = , = dibulatkan menjadi

43 diubah ke bentuk biner menjadi = 00101010

 Data 3: Nilai Digital = ,

, = , = dibulatkan menjadi

44 diubah ke bentuk biner menjadi = 00101100

 Data 4: Nilai Digital = ,

, = , = dibulatkan menjadi

46 diubah ke bentuk biner menjadi = 00101101

 Data 5: Nilai Digital = ,

47 diubah ke bentuk biner menjadi = 00101111

Dibawah ini adalah contoh gambar pengujian dari ADC 0804 saat tegangan inputnya sebesar 0,78:

Gambar 4.2Hasil Pengujian ADC Saat Tegangan Inputnya sebesar 0,78 volt

4.1.7 Pengujian Rangkaian Mikrokontroler

Pada rangkaian ini dilakukan pengujian dengan cara melakukan

pengukuran output mikrokontroler menggunakan alat ukur osiloscope untuk

melihat bentuk gelombang sinyal yang dihasilkan. Berikut adalah data-data yang didapatkan dari hasil pengukuran :

Gambar 4.3Hasil Pengujian Output Mikrokontroler Saat Output ADC=00101001

Gambar 4.4Hasil Pengujian Output Mikrokontroler Saat Output ADC=01110111

Gambar 4.5Hasil Pengujian Output Mikrokontroler Saat Output ADC= 01110011

Dari hasil pengukuran dapat dilihat bahwa pada output mikrokontroler, sinyal yang dihasilkan berupa sinyal kotak yang akan berubah-ubah sesuai dengan sinyal digital yang berasal dari ADC. Sinyal kotak yang dihasilkan oleh mikrokontroler berupa data TTL (transistor transistor logic) sebesar 0 Volt untuk sinyal low dan +5 V untuk sinyal high sehingga perubahan pada data input mikrokontroler tidak mempengaruhi amplitudonya. Sinyal TTL ini nantinya akan digunakan unuk mengirim data ke modulator FSK yang hanya bisa bekerja jika diberi sinyal input berupa data TTL.

4.1.8 Pengujian Rangkaian Modulator FSK

Rangkaian Modulator FSK ini berfungsi untuk mengubah sinyal digital yang berasal dari output mikrokontroler ke dalam bentuk sinyal analog agar nantinya data dapat dikirimkan oleh pemancar. Pada pengujian modulator ini ialah dengan melakukan pengukuran menggunakan alat ukur osiloskop pada outputnya. Di bawah ini adalah data hasil pengujian dengan membandingkan antara output mikrokontroler dengan output modulator FSK :

Gambar 4.6Hasil Pengujian Output Modulator FSK Dengan Data Dari Sensor Suhu

Gambar 4.7Hasil Pengujian Output Modulator FSK Dengan Data Dari Sensor Getar

Seperti terlihat pada gambar, data input yang berupa sinyal digital kotak yang mempunyai keadaan 1 dan 0 akan dirubah ke dalam bentuk sinyal analog yang mempunyai frekuensi berbeda yaitu f1 (mark frequency) dan f2 (space frequency). Keluaran dari output fsk akan bergeser diantara frekuensi tersebut sesuai perubahan data input yaitu frekuensi mark pada saat logika ‘1’ dan frekuensi spacepada saat logika ‘0’, ini sesuai dengan karakteristik pada modulasi FSK.

4.1.9 Pengujian Rangkaian Demodulator FSK

Untuk merubah sinyal analog yang berasal dari pemancar, maka dibutuhkan rangkaian demodulator untuk merubah kembali sinyal ke dalam bentuk digital agar dapat diterima oleh rangkaian pengolah data selanjutnya. Teknik pengujian pada rangkaian ini dilakukan dengan mengukur keluaran dari demodulator ini menggunakan osiloskop. Berikut ini data yang dihasilkan dari hasil pengujian dengan membandingkan antara input modulator dengan output Demodulator FSK :

Gambar 4.8Hasil Pengujian Output Demodulator FSK Dengan Data Dari Sensor Suhu

Gambar 4.9 Hasil Pengujian Output Demodulator FSK Dengan Data Dari Sensor Getar

Pada demodulasi FSK, maka sinyal output dari rangkaian demodulator harus sama dengan bentuk sinyal data yang berasal dari mikrokontroler yaitu berupa sinyal logika ‘1’ dan ‘0’.

4.1.10 Pengujian Rangkaian Pemancar FM

Rangkaian ini berfungsi untuk memancarkan atau mengirimkan data menggunakan media udara sehingga dapat diterima oleh bagian penerima. keluaran dari pemancar FM merupakan sinyal analog dengan masukan berasal dari rangkaian demodulator FSK. Berikut ini adalah sinyal keluaran dari pemancar FM :

Seperti terlihat pada gambar di atas, bentuk sinyal keluaran dari pemancar FM berbentuk sinyal yang tidak beraturan, seharusnya bentuk keluaran sinyal berupa gelombang yang merapat dan merenggang seperti halnya sinyal output modulator. Hal ini dikarenakan frekuensi pada output pemancar masih bercampur dengan frekuensi RF atau frekuensi tinggi yang berasal dari rangkaian pemancar.

4.1.11 Pengujian Rangkaian Penerima FM

Rangkaian penerima FM merupakan rangkaian demodulasi yang akan mengembalikan bentuk sinyal FM ke dalam bentuk aslinya sehingga frekuensi tinggi yang berasal dari pemancar akan dihilangkan. Bentuk sinyal keluaran dari penerima FM identik dengan keluaran dari rangkaian modulator FSK karena

merupakan bentuk pemodulasi yang merubah nilai frekuensi carriernya. Di

bawah ini adalah gambar sinyal output penerima FM hasil pengujian

menggunakanoscilloscope :

Gambar 4.11 Output Penerima FM

4.1.12 Pengujian Rangkaian RS232

Seperti telah dijelaskan pada bab sebelumnya bahwa rangkaian ini berfungsi untuk merubah format data pada level tegangan RS232, yaitu sebesar -3

sampai -25 voltuntuk mewakili kondisi lowdan +3 sampai +25 voltuntuk kondisi

high agar data dapat terbaca oleh komputer. Pengujian rangkaian ini dilakukan dengan cara mengukur gelombang outputnya menggunakan osciloskop dan berikut ini adalah gambar gelombang keluarannya :

Gambar 4.12 Output RS232

Seperti terlihat pada gambar di atas bahwa besar tegangan dari output rangkaian ini adalah sebesar 8,8 volt sehingga masih mencakup pada level tegangan RS232 untuk itu dapat disimpulkan bahwa rangkaian ini berjalan dengan baik.

4.2 Pengujian Perangkat Lunak

4.2.1 Assembly MCS-51

Pada intinya program assembly ini digunakan untuk merubah data paralel ke serial agar dapat diterima oleh pemancar. Berikut ini adalah potongan program pengubah data paralel ke serial :

0rg 00h

Kirim_serial : mov a,p1 mov sbuf,a

jnb ti,$ clr ti

sjmp Kirim_serial end

maksud dari program di atas yaitu data masukkan yang berupa data paralel 8 bit masuk ke port 1 mikrokontroler kemudian menyimpannya ke dalam akumulator. Data di akumulator kemudian dikirim ke sbuf (serial data buffer) yang akan mengirimkan data karakter keluar melalui port serial. Jika sudah selesai dikirim maka nilai ti= 1. Untuk dapat mengirimkan data lagi maka ti harus di nol kan lagi, kemudian mengulang konversi.

4.2.2 Program Borland Delphi 7

Data yang telah diterima oleh komputer selanjutnya ditampilkan menggunakan program delphi 7. Karena data yang diterima adalah data serial maka dibutuhkan komponen tambahan pada program delphi yaitu menggunakan

komponen ComPortyang harus diinstal terlebih dahulu ke dalam program delphi

ini. Berikut adalah potongan program untuk menampilkan data suhu:

procedure TForm1.ComPort1RxChar(Sender: TObject; Count: Integer); var

data: string; begin

ComPort1.Readstr(data,count); edit1.Text:=data;

end; end.

Maksud dari program diatas yaitu, saat komponen ComPort aktif maka

data yang berasal dari rangkaian diterima menggunakan procedure

ComPortRxChar lalu diubah kedalam format string (karakter) untuk kemudian ditampilkan dalam bentuk visual. Pengujian perangkat lunak ini dilakukan dengan cara menghubungkan antara keluaran mikrokontroler dengan PC secara langsung untuk mengukur keluaran masing- masing sensor tanpa menggunakan modem FSK dan FM. Berikut ini adalah hasil tampilan dari program penampil data

menggunakan Delphi 7 :

Gambar 4.13Tampilan Program Pada Saat Suhu Sebesar 210Celcius

Gambar 4.15Tampilan Program Pada Saat Suhu Sebesar 250Celcius

Gambar 4.16Tampilan Program Pada Saat Suhu Sebesar 270Celcius

Gambar 4.18Tampilan Program Pada Saat Suhu Sebesar 350Celcius

Gambar 4.19Tampilan Program Pada Saat Suhu Sebesar 400Celcius

Gambar 4.21Tampilan Program Pada Saat Suhu Sebesar 500Celcius

Gambar 4.22Tampilan Program Saat Tak Ada Getaran Pada Sensor Getar

Gambar 4.23 Tampilan Program Saat Terjadi Getaran Kecil Pada Sensor Getar

Gambar 4.24 Tampilan Program Saat Terjadi Getaran Sedang Pada Sensor Getar

Gambar 4.25 Tampilan Program Saat Terjadi Getaran Besar Pada Sensor Getar

Dari hasil pengujian perangkat lunak ini dapat diketahui bahwa data yang tampil pada PC dapat diterima dengan baik tanpa ada cacat ataupun data yang hilang. Adapun untuk mengetahui perubahan dari sensor suhu maka penulis mengujinya dengan menggunakan solder dengan cara didekatkan sedikit demi sedikit pada sensor LM 35. Sedangkan untuk sensor getar yaitu dengan cara digerakkan secara perlahan-lahan mulai dari intensitas kecil sampai besar menggunakan tangan.

4.3 Pengujian Sistem Keseluruhan

Pada pengujian ini yang dilakukan adalah menguji hasil tampilan data pada PC setelah semua rangkaian dihubungkan dan dilihat hasil akhirnya. Pengujian ini sangat penting karena dengan pengujian ini kita dapat melihat apakah sistem yang kita buat berjalan dengan baik dan sesuai dengan yang kita harapkan atau tidak. Berikut ini adalah tampilan data pada program Borland Delphi setelah semua rangkaian dihubungkan :

Gambar 4.26Tampilan Program Pada Saat Suhu Sebesar 210Celcius

Gambar 4.28Tampilan Program Pada Saat Suhu Sebesar 300Celcius

Gambar 4.29Tampilan Program Pada Saat Suhu Sebesar 310Celcius

78

Gambar 4.31Tampilan Program Pada Saat Suhu Sebesar 500Celcius

Gambar 4. 32Tampilan Program Saat Terjadi Getaran Pada Sensor Getar

Gambar 4.33Tampilan Program Saat Tidak Ada Getaran Pada Sensor Getar

Pada hasil akhir pengujian ini ternyata data yang tampil pada PC mengalami cacat atau data yang tampil bercampur dengan karakter lain secara

79

acak. Selain itu data yang bisa ditangkap oleh penerima setelah menggunakan pemancar FM adalah hanya sampai jarak sekitar 1 meter. Timbulnya data yang cacat ini dapat disebabkan banyak faktor seperti kualitas pemancar FM yang kurang baik sehingga rentan terhadap noise, faktor pengkabelan yang kurang tepat ataupun penyolderan yang terlalu lama sehingga menurunkan kualitas komponen. Selain itu dapat juga disebabkan karena interferensi pada saat data dipancarkan lewat udara karena gelombang radio rentan terhadap noise dan pengaruh dari luar.

81

5.2 Saran

Untuk pengembangan alat lebih lanjut serta agar dapat mendapatkan hasil yang lebih baik maka penulis memberikan saran sebagai berikut :

1. Antena pemancar FM yang digunakan sangat mempengaruhi pada kualitas sinyal yang dihasilkan serta data yang diterima pada PC sehingga diharapkan dapat menggunakan jenis antena yang lebih baik yang mempunyai sudut pancar yang fokus pada penerima FM.

2. Disarankan memakai rangkaian pemancar FM jenis PLL (Phase Locked Loop) agar data yang diterima dapat lebih baik.

3. Untuk pengembangan lebih lanjut penulis menyarankan agar program yang dibuat lebih disempurnakan lagi karena program yang dibuat pada tugas akhir ini masih memiliki banyak kekurangan.

DAFTAR PUSTAKA

http://id.wikipedia.org/wiki/Gunung_berapi http://id.wikipedia.org/wiki/Gunung_meletus http://electronic-telemetry.blogspot.com/2009/06/cara-kerja-fsk-modem.html http://gatsan.dosen.akprind.ac.id/files/2008/09/4-siskom-modulasi-digital.pdf www.elektro.undip.ac.id/transmisi/des05/sukiswodes05.PDF http://belajar-elektronika.net/receiver-transmiter/demodulator-fsk-frekuensi-shift-keying en.wikipedia.org/wiki/Frequency-shift_keying http://fisika.um.ac.id/index.php/abstrak-skripsi-mahasiswa/290-perancangan- sistem-telemetri-suhu-dengan-modulasi-digital-fsk-fm-frequency-shift-keying-frequency-modulation.html http://id.wikipedia.org/wiki/Modulasi_frekuensi http://meandmyheart.files.wordpress.com/2009/09/kuliah-4-modulasi-frekuensi.pdf

Iswanto, ST., Antarmuka Port Paralel dan Port Serial dengan Delphi 6, Gava Media, Yogyakarta, 2008.

Agfianto Eko Putra, Belajar Mikrokontroler AT89C51/52/55 (Teori dan Aplikasi), Gava Media, Yogyakarta,2010

DAFTAR RIWAYAT HIDUP

I. IDENTITAS DIRI

NamaLengkap : Zakir Ali

Nim : 13105007

Tampat, Tanggal Lahir : Tasikmalaya, 27 Juni 1987

Agama : Islam

Jenis Kelamin : Laki-laki

Status : Mahasiswa

Alamat : Ds Cihaur, Desa Papayan,

Kec.Jatiwaras, Kab Tasikmalaya

No. Handphone : 085295099920

II. PENDIDIKAN FORMAL

1993 - 1999 : SDN 09 Pagi Pondok Pinang JakSel

1999 – 2002 : SLTPN 2 SALOPA Tasikmalaya

2002 – 2005 : SMKN 2 Tasikmalaya