TUGAS AKHIR PENGUKUR KUAT MEDAN ELEKTROMAGNETIK UNTUK SISTEM PEMETAAN DAN PENGAWASAN FREKUENSI RADIO FM BERBASIS SISTEM INFORMASI GEOGRAFIS

  

TUGAS AKHIR

PENGUKUR KUAT MEDAN ELEKTROMAGNETIK

UNTUK SISTEM PEMETAAN DAN PENGAWASAN

FREKUENSI RADIO FM

BERBASIS SISTEM INFORMASI GEOGRAFIS

  Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

  Program Studi Teknik Elektro

  

Oleh :

ARI WIBOWO

NIM : 065114007

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

  

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

  

FINAL PROJECT

ELECTROMAGNETIC FIELD STRENGTH MEASUREMENT

FOR MAPPING AND MONITORING SYSTEM

OF FM RADIO FREQUENCY

BASED ON GEOGRAPHICAL INFORMATION SYSTEM

  Presented as Partial Fulfillment of the Requirements To Obtain the Sarjana Teknik Degree

  In Electrical Engineering Study Program

  

By :

ARI WIBOWO

NIM : 065114007

ELECTRICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

  

SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA

  Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa tugas akhir ini tidak memuat karya atau bagian orang lain, kecuali yang telah disebutkan dalam kutipan dan daftar pustaka sebagaimana layaknya karya ilmiah.

  Yogyakarta, 28 September 2010 Penulis

  Ari Wibowo

HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP

  ! ! ! !

  

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN

PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN

AKADEMIS

  Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma : Nama : ARI WIBOWO Nomor Mahasiswa : 065114007

  Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma karya ilmiah saya yang berjudul :

  

PENGUKUR KUAT MEDAN ELEKTROMAGNETIK

UNTUK SISTEM PEMETAAN DAN PENGAWASAN FREKUENSI RADIO FM

BERBASIS SISTEM INFORMASI GEOGRAFIS

  beserta perangkat yang diperlukan (bila ada). Dengan demikian saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan, mengalihkan dalam bentuk media lain, mengelolanya dalam bentuk pangkalan data, mendistribusikan secara terbatas dan mempublikasikannya di internet atau media lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta ijin dari saya maupun memberikan royalti kepada saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis.

  Demikian pernyataan ini yang saya buat dengan sebenarnya. Yogyakarta, 28 September 2010 Ari Wibowo

  

INTISARI

  Keterbatasan alokasi frekuensi radio FM dan jumlah pengguna frekuensi yang banyak menyebabkan penggunaan frekuensi radio FM harus diatur sesuai dengan aturan dari International Telecommunication Union (ITU). Berdasarkan aturan tersebut, diperlukan suatu sistem pemetaan dan pengawasan spektrum frekuensi radio FM berbasis SIG (Sistem Informasi Geografis). Sistem ini memberikan informasi data-data pengukuran, letak dan pemetaan stasiun radio FM. Diharapkan sistem ini dapat mempermudah dalam pengawasan dan penertipan pengguna frekuensi radio sesuai dengan aturan yang berlaku.

  Salah satu bagian dari sistem pemetaan dan pengawasan spektrum frekuensi radio FM berbasis SIG adalah pengukur kuat medan elektromagnetik. Alat ini bekerja dengan menerima gelombang radio menggunakan FM tuner. Sinyal IF (intermediate frequency) keluaran FM tuner berupa tegangan analog diubah ke dalam format digital oleh mikrokontroler. Data digital tersebut kemudian dikirimkan ke komputer dikonversi ke dalam dBm, dBµV, dBµV/m dan disimpan dalam database.

  Pengukur Kuat Medan Elektromagnetik untuk sistem pemetaan dan pengawasan radio FM berbasis SIG berhasil dibuat namun tidak sempurna. Rangkaian penyangga tegangan pada alat ukur kuat medan elektromagnetik tidak dapat bekerja dengan baik, sehingga berpengaruh pada kemampuan alat dalam mendeteksi level tegangan sinyal IF (intermediate frequency) dan hasil konversi program visual pada komputer.

  Kata kunci : Pengukuran, antena, Radio, FM, SIG.

  

ABSTRACT

  Limitations of the FM radio frequency allocation and the numbers of users that causes many user radio frequency should be set in accordance with the rules of the International Telecommunication Union (ITU). Based on these rules, we need a system of mapping and monitoring FM radio frequency spectrum based on GIS (Geographic Information System). This system provides information on measurement data, the location and mapping of the FM radio station. This system is expected to facilitate the supervision and control the radio frequency users according to the rules and regulations.

  A part of the mapping and monitoring system for the FM radio frequency spectrum based on GIS is electromagnetic field strength meter. This tool works by receiving radio waves using the FM tuner. IF (intermediate frequency) signal produced by FM tuner in the form of anolog voltage converted into digital format by the microcontroller. Digital data is transmitted then to the computer, converted into dBm, dBµV, dBµV/m and stored in the database.

  Electromagnetic Field Strength Meter for mapping and monitoring system for the FM radio-based on GIS was successfully created but not perfect. Voltage buffer circuit in the electromagnetic field strength measuring instrument can not work properly, thus affect the ability of equipment to detect voltage level signal IF (intermediate frequency) and the conversion of visual program on the computer.

  Keywords: Measurement, Antenna Radio, FM, GIS.

KATA PENGANTAR

  Puji dan syukur penulis haturkan pada Sang Hyang Widhi Wasa, karena atas rahmat dan karunia-Nya penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini yang berjudul “Pengukur Kuat Medan Elektromagnetik Untuk Sistem Pemetaan Dan Pengawasan Frekuensi Radio FM Berbasis Sistem Informasi Geografis ”.

  Penulis menyadari mulai dari proses perancangan, pengujian alat dan proses penyusunan skripsi ini tidak dapat lepas dari bantuan, dorongan, dan bimbingan berbagai pihak. Oleh karena itu dengan segala kerendahan hati, penulis mengucapkan terima kasih kepada :

  1. Bapak Yosef Agung Cahyanta, S.T., M.T. selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

  2. Bapak Augustinus Bayu Primawan, S.T., M.Eng., Selaku dosen pembimbing yang menyumbangkan pemikiran, ide, tenaga dan memberikan saran serta kritik yang membantu dalam menyelesaikan tugas akhir ini dari awal hingga selesai.

  3. Seluruh dosen teknik elektro dan laboran yang memberikan ilmu dan membantu selama perkuliahan

  4. Kedua orang tua tercinta. Terimakasih atas perhatian, dukungan dan kesabaran dalam mendidik penulis.

  5. Maria Esti Windarti . Terimakasih atas dukungan dan motivasinya.

  6. Teman-teman teknik elektro angkatan 2006. Terimakasih atas bantuannya.

  Penulis menyadari bahwa dalam penulisan tugas akhir ini masih banyak kekurangan, kelemahan dan jauh dari sempurna. Oleh karena itu dengan segenap kerendahan hati, penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun untuk penyempurnaan tugas akhir ini. Terimakasih.

  Yogyakarta, 28 September 2010 Penulis Ari Wibowo

  

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL

  ......................................................................................................... i

  

HALAMAN PERSETUJUAN ......................................................................................... iii

HALAMAN PENGESAHAN .......................................................................................... iv

LEMBAR PERNYATAAN KEASLIAN KARYA

  ........................................................ v

  

HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTO HIDUP .................................................. vi

LEMBAR PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

  .................................................................................... vii

  

INTISARI ....................................................................................................................... viii

ABSTRACT ..................................................................................................................... ix

KATA PENGANTAR ................................................................................................... x

DAFTAR ISI

  .................................................................................................................. xi

  

DAFTAR GAMBAR ..................................................................................................... xii

DAFTAR TABEL .......................................................................................................... viii

BAB I. PENDAHULUAN

  ............................................................................................. 1

  1.1 Latar Belakang ........................................................................................................... 1

  1.2 Tujuan dan Manfaat ................................................................................................... 2

  1.3 Batasan Masalah ........................................................................................................ 2

  1.4 Metodologi Penelitian ................................................................................................ 2

  

BAB II. DASAR TEORI ................................................................................................ 5

  2.1 Kuat Medan Elektromagnetik .................................................................................... 5

  2.2 Antena Yagi 2 Elemen ............................................................................................... 5

  2.3 Balun .......................................................................................................................... 6

  2.4 FM Tuner dan FM Display ......................................................................................... 7

  2.5 Penyangga dan Penyearah Tegangan ......................................................................... 7

  2.6 Mikrokontroler ATMega8535 .................................................................................. 9

  2.6.1 Analog to Digital Converter (ADC) ............................................................... 10

  2.6.2 Komunikasi Serial USART ............................................................................ 12

  2.7 Liquid Cristal Display (LCD) ................................................................................... 14

  2.8 Komunikasi Serial RS232 ........................................................................................ 15

  2.10 Basis Data dan Pemrograman Visual ......................................................................... 19

  

BAB III. RANCANGAN PENELITIAN ........................................................................ 21

  3.1 Prinsip Kerja Sistem .................................................................................................. 21

  3.2 Perancangan Perangkat Keras ................................................................................... 22

  3.2.1 Antena Yagi 2 Elemen ................................................................................... 22

  3.2.2 Balun Koaksial .............................................................................................. 23

  3.2.3 Penyangga dan Penyearah Tegangan ............................................................ 24

  3.2.4 Sistem Minimum Mikrokontroler ATMega8535 .......................................... 24

  3.2.5 Komunikasi Serial RS232 ............................................................................. 25

  3.3 Perancangan Perangkat Lunak ................................................................................... 26

  3.3.1 Diagram Alir Program mikrokontroler ATMega8535 .................................. 26

  3.3.1 Diagram Alir Program Visual Pada Komputer .............................................. 27

  3.4 Kit FM Tuner dan FM Display ................................................................................... 30

  BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

  ......................................................................... 32

  4.1 Bentuk Fisik Pengukur Kuat Medan Elektromagnetik ............................................... 32

  4.2 Pengujian Antena Yagi 2 Elemen .............................................................................. 34

  4.3 Pengujian Rangkaian Penyangga dan Penyearah Tegangan ..................................... 36

  4.4 Pengujian Rangkaian MAX232 .................................................................................. 39

  4.5 Pengujian ADC ATMega8535 ................................................................................... 40

  4.6 Pembahasan Program Mikrokontroler ATMega8535 ............................................... 40

  4.7 Pembahasan Program Visual ..................................................................................... 44

  4.8 Pembahasan Database ............................................................................................... 47

  4.9 Pembahasan Hasil Pengukuran .................................................................................. 53

  BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN

  .......................................................................... 59

  5.1 Kesimpulan ................................................................................................................ 59

  5.2 Saran .......................................................................................................................... 59

  DAFTAR PUSTAKA

  ....................................................................................................... 60

  

LAMPIRAN ...................................................................................................................... 62

  

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.14 Konfigurasi UCSRB .................................................................................. 13Gambar 3.5 Perancangan Sistem Minimum mikrokontroler ATMega8535 ................ 25Gambar 3.4 Perancangan Penyangga dan Penyearah Tegangan .................................. 24Gambar 3.3 Perancangan Balun Koaksial .................................................................... 23Gambar 3.2 Perancangan Antena Yagi 2 Elemen ........................................................ 22Gambar 3.1 Sistem Pengukur Kuat Medan Elektromagnetik ...................................... 21Gambar 2.21 Komponen Standar Dalam Toolbox .......................................................... 20Gambar 2.20 Interface Pemrograman Visual ................................................................. 20Gambar 2.19 Perbedaan Level Tegangan TTL dan RS232 ............................................. 17Gambar 2.18 Konfigurasi IC MAX232 ........................................................................... 17Gambar 2.17 Konfigurasi Konektor DB9 ....................................................................... 16Gambar 2.16 LCD 2x16 Karakter ................................................................................... 14Gambar 2.15 Konfigurasi UCSRC .................................................................................. 13Gambar 2.13 Konfigurasi UBRR .................................................................................... 12Gambar 1.1 Sistem Pemetaan dan Pengawasan Frekuensi Radio FM Berbasis SIG ... 3Gambar 2.12 Konfigurasi SFIOR .................................................................................... 11Gambar 2.11 Konfigurasi ADCSRA ............................................................................... 11Gambar 2.10 Konfigurasi ADMUX ................................................................................ 10Gambar 2.9 Konfigurasi Pin IC ATMega8535 ............................................................. 9Gambar 2.8 Bentuk Gelombang dengan Penapis Kapasitor ......................................... 9Gambar 2.7 Penyearah Setengah Gelombang ............................................................... 8Gambar 2.6 Drop Tegangan pada Dioda ....................................................................... 8Gambar 2.5 Rangkaian Penyangga ................................................................................ 8Gambar 2.4 FM Display ................................................................................................ 7Gambar 2.3 FM Tuner ................................................................................................... 7Gambar 2.2 Konfigurasi Balun Koaksial ...................................................................... 5Gambar 2.1 Pola Radiasi Antena Yagi 2 Elemen .......................................................... 4Gambar 1.2 Blok Model Sistem Pengukur Kuat Medan Elektromagnetik ................... 3Gambar 3.6 Perancangan Komunikasi Serial RS232 ................................................... 26Gambar 3.8 Tampilan Program Visual .......................................................................... 28Gambar 4.14 Tampilan LCD Pengukur Kuat Medan ...................................................... 43Gambar 4.27 Grafik Pengukuran dBµV/m Berlokasi di Terminal Manisrenggo Klaten 56Gambar 4.26 Grafik Pengukuran dBm Berlokasi di Terminal Manisrenggo Klaten ...... 55Gambar 4.25 Grafik Pengukuran dBµV/m Berlokasi di Terminal Condong Catur ........ 54Gambar 4.24 Grafik Pengukuran dBm Berlokasi di Terminal Condong Catur .............. 54Gambar 4.23 Hubungan Tabel dengan Data Query ........................................................ 52Gambar 4.22 Data Query Pengukur Kuat Medan ........................................................... 51Gambar 4.21 Pesan Kegagalan Menyimpan Data Ke Database ..................................... 50Gambar 4.20 Pesan Kegagalan Menghubungkan Database ........................................... 49Gambar 4.19 Tabel Penyimpan Hasil Pengukuran ke Database .................................... 48Gambar 4.18 Form Bantuan Pada Program Visual………………………………...…..47Gambar 4.17 Pesan Kegagalan Perhitungan ................................................................... 47Gambar 4.16 Pesan Kegagalan Pembukaan Port ............................................................ 45Gambar 4.15 Tampilan Program Visual Pengukur Kuat Medan ..................................... 44Gambar 4.13 Terminal CodeVisionAvr .......................................................................... 39Gambar 3.9 Diagram Alur Program Visual Pada Komputer ......................................... 29Gambar 4.12 Sinyal Keluaran ......................................................................................... 38Gambar 4.11 Sinyal Masukan ......................................................................................... 38Gambar 4.10 Grafik Pengujian Antena ........................................................................... 36Gambar 4.9 Jamming 3,8 div f=113 MHz ..................................................................... 35Gambar 4.8 Jamming 6,7 div f=99 MHz ....................................................................... 35Gambar 4.7 Jamming 3,9 div f=86 MHz ...................................................................... 35Gambar 4.6 FM Display dan FM Tuner ........................................................................ 33Gambar 4.5 Sistem Minimum ATMega8535 ............................................................... 33Gambar 4.4 Penyangga dan Penyearah Tegangan ....................................................... 33Gambar 4.3 Rangakain MAX232 ................................................................................ 33Gambar 4.2 Pengukur Kuat Medan (Tampak Atas dan Tampak Depan) ..................... 32Gambar 4.1 Antena Yagi 2 Elemen ............................................................................. 32Gambar 3.11 Kit FM Display .......................................................................................... 31Gambar 3.10 Kit FM Tuner ............................................................................................. 31Gambar 4.28 Grafik Pengukuran dBm Berlokasi di Balai Desa Banaran Playen ........... 57

  

DAFTAR TABEL

Tabel 4.2 (Lanjutan) Pengujian Rangkaian Penyangga ................................................. 37Tabel 4.9 Pengukuran Berlokasi di Terminal Manisrenggo Klaten ............................... 55Tabel 4.8 Pengukuran Berlokasi di Terminal Condong Catur ....................................... 53Tabel 4.7 Pengukuran Balai Monitoring D.I.Yogyakarta ……………………………..53Tabel 4.6 Jarak Lokasi Stasiun Radio dengan Lokasi Pengukuran…………………….48Tabel 4.5 Kordinat Lokasi Pengukuran dan Stasiun Radio FM ..................................... 48Tabel 4.4 Pengujian ADC ATMega8535 ....................................................................... 40Tabel 4.3 Pengujian Penyearah tegangan ....................................................................... 38Tabel 4.2 Pengujian Rangkaian Penyangga ................................................................... 36Tabel 2.1 Rumus Perhitungan UBRR ............................................................................ 11Tabel 4.1 (Lanjutan) Daya Sinyal Jamming Terukur ..................................................... 35Tabel 4.1 Daya Sinyal Jamming Terukur ....................................................................... 34Tabel 3.2 (Lanjutan) Level Sinyal IF ............................................................................. 31Tabel 3.2 Level Sinyal IF ............................................................................................... 30Tabel 3.1 Nama Komponen Program Visual .................................................................. 28Tabel 2.4 Konfigurasi Pin dan Nama Bagian Konektor Serial DB9 .............................. 14Tabel 2.2 Fungsi Pin LCD 2x16 Karakter ..................................................................... 13Tabel 4.10 Pengukuran Berlokasi di Balai Desa Banaran Playen .................................... 56

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

  Kehadiran stasiun siaran radio menjadi sangat penting karena memberikan informasi berupa audio. Alokasi frekuensi stasiun radio FM adalah 87 – 108 MHz dan AM adalah 530 – 1700 kHz. Dibandingkan dengan radio AM, Radio FM memiliki banyak keunggulan, yaitu rentang frekuensi lebar, hemat daya, tahan terhadap noise, dan kualitas suara yang baik sehingga radio FM lebih banyak digunakan. Jumlah stasiun siaran radio FM yang banyak, serta keterbatasan alokasi frekuensi radio FM menyebabkan penggunaan alokasi frekuensi radio FM harus diatur sesuai dengan aturan dari International

  

Telecommunication Union (ITU). Berdasarkan aturan tersebut, diperlukan suatu sistem

  pemetaan dan pengawasan spektrum frekuensi radio FM berbasis SIG (Sistem Informasi Geografis). Sistem ini memberikan informasi data-data pengukuran secara periodik, letak dan pemetaan stasiun radio FM agar mempermudah dalam pengawasan dan penertipan sesuai dengan aturan yang berlaku.

  Penelitian terdahulu yang telah dilakukan yaitu pembuatan web SIG yang diaplikasikan untuk manajemen informasi stasiun radio [1]. Data spasial pada web SIG diperoleh dari laporan pihak stasiun radio swasta kepada kantor pusat informasi. Data spasial tersebut diolah menjadi peta digital yang memberikan informasi status siar tiap stasiun radio, baik dilihat dari aktif atau tidak stasiun radio tersebut melakukan siaran, perpindahan lokasi pemancar maupun yang lainnya. Sebagai contoh web SIG manajemen informasi stasiun radio yang digunakan di Cina untuk membantu proses pendirian stasiun radio siaran sehingga efisien dalam proses administrasi dan pengawasan

  Sistem pemetaan dan pengawasan spektrum frekuensi radio FM berbasis SIG terdiri dari 4 bagian yaitu spectrum analyzer (SPA), pengukur kuat medan, GPS, dan database. GPS digunakan untuk memetakan stasiun siaran radio FM berdasarkan posisi posisi lintang dan bujur bumi. Spectrum analyzer digunakan untuk mengukur nilai frekuensi, bandwidth, dan harmonisa, sedangkan pengukur kuat medan digunakan untuk mengukur kekuatan radiasi sinyal dari antena pemancar stasiun radio FM. Data-data pengukuran dari SPA, GPS dan pengukur kuat medan disimpan dan diolah dalam database yang kemudian disajikan dalam sistem monitoring frekuensi radio FM berbasis SIG Berdasarkan hal diatas, bagian yang akan dirancang dalam penelitian ini adalah pengukur kuat medan. Sistem ini bekerja dengan menerima dan memilih radiasi dari sinyal Radio Frequency (RF) diudara menggunakan FM tuner. Level sinyal IF keluaran FM tuner disearahkan dan diubah kedata digital menggunakan mikrokontoler. Data digital dikirimkan ke komputer yang selanjutnya data tersebut dikonversi ke dalam dBm (desibel miliWatt), dBµV dan dBµV/m. Hasil pengukuran ditampilkan oleh program visual pada komputer.

  1.2 Tujuan dan Manfaat

  Tujuan penelitian ini adalah menghasilkan suatu alat yang dapat mengukur kuat medan elektromagnetik dari pemancar stasiun radio FM. Manfaat dari penelitian ini adalah sebagai alat untuk pengukuran kuat medan elektromagnetik bagi stasiun radio FM maupun dinas pengawasan frekuensi radio.

  1.3 Batasan Masalah

  Batasan masalah dalam penelitian ini adalah : a. Rentang pita frekuensi radio yang diukur adalah 87 MHz – 108 MHz.

  b. Antena yang digunakan antena Yagi 2 elemen.

  c. Menggunakan kabel koaksial 50 .

  d. Menggunakan FM Tuner dan FM Display.

  e. Menggunakan penguat operasional.

  f. Menggunakan ADC ATMega8535.

  g. Menggunakan RS232 untuk komunikasi serial dengan komputer.

  h. Merancang visualisasi Graphical User Interface (GUI) pada komputer.

  1.4 Metodologi Penelitian

  Penulisan skripsi ini menggunakan metode sebagai berikut :

  a. Pengumpulan bahan-bahan referensi. Bahan referensi berupa buku-buku mengenai antena, penguat operasional, AVR ATMega8535, RS232 dan jurnal ilmiah mengenai pengukur kuat medan elektromagnetik. b. Perancangan model sistem. Blok model secara keseluruhan sistem pengawasan dan pemetaan frekuensi radio FM berbasis SIG ditunjukkan pada Gambar 1.1. Di dalam blok model sistem ini terdapat blok model pengukur kuat medan elektromagnetik.

Gambar 1.2 memperlihatkan blok model yang akan dirancang.Gambar 1.1. Sistem Pemetaan dan Pengawasan Frekuensi Radio FM Berbasis SIG

  Penyearah

Gambar 1.2. Blok Model Sistem Pengukur Kuat Medan Elektromagnetik

  c. Perancangan perangkat keras dan perangkat lunak. Berdasarkan Gambar 1.2, antena Yagi menerima sinyal RF di udara dan mentransmisikan ke balun. Sinyal RF tersebut ditala FM tuner dimana frekuensi tertala ditampilkan FM display. Sinyal IF keluaran FM tuner di searahkan dan diubah ke data digital melalui ADC. Data digital tersebut ditransmisikan ke komputer melalui RS232, yang selanjutnya program pada komputer mengkonversi ke dalam dBm, dBµV dan dBµV/m. Hasil pengukuran kemudian d. Proses pengujian alat. Pengujian alat dilakukan perbagian dengan menguji antena, ADC, program, dan menguji alat yang dirancang dengan mengukur kuat medan elektromagnetik dari antena pemancar stasiun radio FM.

  e. Pengambilan data. Pengambilan data dilakukan dengan pengukuran kuat medan elektromagnetik dari 10 stasiun radio FM di wilayah D.I. Yogyakarta. Lokasi pengukuran berada di Balai Desa Banaran Playen Gunung Kidul, Terminal Manisrenggo Klaten dan Terminal Condong Catur Yogyakarta.

  f. Analisis dan penyimpulan hasil percobaan. Analisa dilakukan dengan membandingkan data pengukuran kuat medan elektromagnetik menggunakan alat yang dirancang dengan data pengukuran kuat medan elektromagnetik yang telah dilakukan oleh Balai Monitoring Spectrum Frekuensi Radio dan Orbit Satelit Kelas II D.I.Yogyakarta. Kesimpulan berupa hasil perancangan pengukur kuat medan elektromagnetik.

BAB II DASAR TEORI Bab ini membahas dasar teori pengukur kuat medan elektromagnetik, meliputi

  definisi kuat medan elektromagnetik, antena, balun, FM tuner, FM display, penyangga dan penyearah tegangan, mikrokontroler ATMega8535, RS232, LCD, dan pemrograman

  

visual . Bab ini juga membahas Analog Digital Converter (ADC) dan komunikasi data

antara mikrokontroler ATMega8535 dengan komputer.

  2.1 Kuat Medan Elektromagnetik

  Medan elektromagnetik adalah sebuah medan yang terdiri dari dua medan vektor yang berhubungan yaitu medan listrik dan medan magnet. Medan listrik dan medan magnet memiliki sebuah nilai yang didefinisikan pada setiap titik ruang dan waktu. Radiasi gelombang elektromagnetik terdiri dari medan listrik dan medan magnet yang merambat secara periodik dan saling tegak lurus dengan arah rambatannya. Gelombang

  2

  8

  elektromagnetik memiliki frekuensi 10 Hz sampai 10 Hz dan membawa energi dalam perambatannya.

  Energi rata-rata per satuan luas yang dirambatkan oleh gelombang elektromagnetik disebut dengan intensitas gelombang elektromagnetik [2]. Intensitas tersebut sebanding dengan harga maksimum medan magnet dan sebanding dengan harga maksimun medan listriknya. Pada jarak yang jauh dari sumber gelombang, amplitudo dari getaran medan akan mengecil terhadap jarak. Amplitudo dari level getaran gelombang elektromagnetik dapat diukur dengan menggunakan alat pengukur kuat medan elektromagnetik.

  2.2 Antena Yagi 2 Elemen

  Antena ditemukan pertama kali oleh Heinrich Hertz (1857-1894) [2]. Antena terbuat dari bahan konduktor yang dapat meradiasikan atau menerima gelombang radio. Antena mempunyai banyak jenis, salah satunya adalah antena Yagi yang ditemukan oleh Dr. Hidetsugu Yagi dari Tokyo Univesity pada tahun 1926 [2]. Antena Yagi yang paling sederhana adalah antena Yagi 2 elemen yang terdiri atas satu driven element dan satu

  

ratio sebesar 7 sampai 15 dB [3]. Pola radiasi antena Yagi 2 elemen ditunjukkan pada

Gambar 2.1.

Gambar 2.1. Pola Radiasi Antena Yagi 2 Elemen [4]

  Persamaan untuk menghitung panjang elemen dan jarak antar elemen (spacing) antena Yagi 2 elemen sebagai berikut [3]:

  Driven Elemen=145/f(MHz)

  (2.1)

  Director=137/f (MHz)

  (2.2)

  Spacing=36.6/f (MHz)

  (2.3)

2.3 Balun

  Balun (balance-to-unbalance) berfungsi sebagai sebuah rangkaian antarmuka yang

  menghubungkan titik keluaran yang bersifat balance dengan masukan yang bersifat

  

unbalance, atau sebaliknya (unbalance output-to-balance input). Balun dapat dirancang

  dengan menggunakan kabel koaksial. Balun koaksial dapat menyesuaikan impedansi antara antena yang balance dengan feeder line yang unbalance seperti kabel koaksial. Konfigurasi balun Koaksial ditunjukkan pada Gambar 2.2.

Gambar 2.2. Konfigurasi Balun koaksial [5]

  143

  Balun koaksial 1:4 dapat digunakan untuk menjodohkan kabel koaksial 50

  dengan feedpoint 200 pada Log Periodic Antenna atau kabel koaksial 75 dengan

  

feedpoint folded dipole 300 [3]. Perancanagan balun koaksial mengacu pada persamaan

(2.4) dimana L adalah panjang kabel koaksial dan f adalah frekuensi [6].

  2.4 FM Tuner dan FM Display

  FM tuner digunakan untuk tala radio FM pada frekuensi 88 MHz sampai dengan 108 MHz. Konfigurasi FM tuner ditunjukkan pada Gambar 2.3. Di dalam konfigurasi FM

  tuner

  terdapat oscilator, RF amplifier, mixer, IF amplifier dan AGC sedangkan pin keluaran FM tuner antara lain ground, tegangan vcc, IF output, OSC, dan AFC.

Gambar 2.3. FM Tuner [7] Gambar 2.4. FM Display [8]

  FM tuner bekerja dengan mencampur sinyal yang berasal dari penguat RF tertala dengan sinyal yang berasal dari osilator lokal. Hasil mixer 2 buah sinyal tersebut adalah sinyal Intermediate Frecuency (IF). FM display menggunakan IC Sanyo LC7265 dengan penampil 7 segmen. FM display dapat menampilkan frekuensi 88 MHz sampai dengan 108 MHz, dimana masukan FM display berasal dari keluaran OSC FM tuner. Konfigurasi FM display ditunjukkan pada Gambar 2.4.

  2.5 Penyangga dan Penyearah Tegangan

  Rangkaian penyangga tegangan menggunakan penguat operasional seperti Gambar

  2.5. Rangkaian penyangga digunakan sebagai penyangga tegangan agar beban yang terpasang tidak membebani rangkaian utama. Keluaran penyangga tegangan mempunyai keluaran sama dengan tegangan masukan. Komponen resistor dapat dipasang pada

  

feedback masukan inverting secara seri. Komponen resistor yang terpasang berguna untuk komponennya. Secara umum komponen resistor ini tidak dipasang agar arus dapat maksimal sesuai dengan kemampuan penguat operasionalnya.

Gambar 2.5. Rangkaian Penyangga [9]

  Rangkaian penyearah setengah gelombang digunakan untuk menyearah sinyal IF (intermediate Frequency) dari keluaran FM tuner yang berupa gelombang sinusoidal menjadi tegangan positif agar dapat dibaca oleh ADC mikrokontroler ATMega8535.

  Rangkaian penyearah setengah gelombang seperti ditunjukkan pada Gambar 2.6. Secara teori perhitungan drop tegangan dan bentuk sinyal keluaran sebagai berikut:

Gambar 2.6. Drop Tegangan pada Dioda [10]

  Untuk menentukan tegangan rata-rata DC yang melewati beban, terlebih dahulu tegangan drop pada dioda harus dihitung. Drop tegangan yang melewati dioda silikon arah maju adalah 0,7 volt, sehingga akan mengurangi tegangan puncak (Vp). Tegangan rata-rata untuk penyearahan setengah gelombang dapat dihitung dengan menggunakan rumus [10]:

  0,318. 2.5

Gambar 2.8. Bentuk Gelombang dengan Penapis Kapasitor[11]

  Penyearah setengah gelombang pada Gambar 2.7 menggunakan penapis kapasitor untuk membentuk bentuk gelombang tegangan keluarnya bisa menjadi rata seperti ditunjukkan pada Gambar 2.8. Prinsip filter kapasitor adalah proses pengisian dan pengosongan kapasitor. Saat dioda bias maju, kapasitor terisi dan tegangannya sama dengan periode ayunan tegangan sumber. Pengisian berlangsung sampai nilai maksimum, dimana tegangan kapasitor sama dengan Vp. Pada ayunan turun pada saat kondisi bias mundur, kapasitor akan mengosongkan muatannya.

2.6 Mikrokontroler ATMega8535

  Mikrokontroler AVR memiliki arsitektur Reduced Instruction Set Computing (RISC) 8 bit [12]. Secara umum, AVR dikelompokkan menjadi keluarga ATtiny, keluarga AT90Sxx, keluarga ATMega, dan AT86RFxx. Hal yang membedakan masing-masing kelas adalah memori, peripheral, dan fungsi. Pada ATMega8535 memiliki konfigurasi pin seperti ditunjukkan Gambar 2.6. Fungsi pin-pin ATMega 8535 sebagai berikut : a.

  VCC merupakan pin input catu daya.

  XTAL1 dan XTAL2 merupakan pin input untuk clock eksternal. i. AVCC merupakan pin input tegangan untuk ADC. j. AREF merupakan pin input tegangan referensi untuk ADC

Gambar 2.10. Konfigurasi ADMUX

  REFS1 REFS0 ADLAR MUX4 MUX3 MUX2 MUX1 MUX0

  c. MUX[0..4] merupakan bit pemilih saluran pembacaan ADC.

  Proses inisialisasi ADC meliputi penentuan clock, tegangan referensi, format output data, dan mode pembacaan. Register yang perlu di setting adalah ADMUX, ADCSRA, dan SFIOR. ADMUX adalah register 8 bit yang berfungsi menentukan tegangan referensi ADC, format data output dan saluran ADC yang digunakan. Konfigurasi ADMUX seperti pada Gambar 2.10. Bit penyusun ADMUX dapat dijelaskan sebagai berikut : a. REFS[0..1] merupakan bit pengatur tegangan referensi ADC ATMega8535 b. ADLAR merupakan bit pemilih mode data keluaran ADC.

  konfigurasi pewaktuan, tegangan referensi, mode operasi, dan kemampuan tapis derau yang fleksibel [12].

  

single ended maupun differential input. Selain itu ADC ATMega8535 memiliki

  ATMega8535 merupakan tipe AVR yang dilengkapi 8 saluran ADC internal dengan fidelitas 10 bit. Mode operasi ADC ATMega8535 dapat dikonfigurasi sebagai

  h.

  b. GND merupakan pin ground.

  g. RESET merupakan pin yang digunakan untuk melakukan reset pada mikrokontroler.

  f. Port D (PD0-PD7) merupakan pin input/output (I/O) dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu komparator analog, interupsi eksternal dan komunikasi serial.

  e. Port C (PC0-PC7) merupakan pin input/output (I/O) dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu TWI, komparator analog, dan Timer Oscilator.

  B (PB0-PB7) merupakan pin input/output (I/O) dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu Timer/Counter, komparator analog, dan SPI.

  Port

  d.

  c. Port A (PA0-PA7) merupakan pin input/output (I/O) dua arah dan pin input ADC.

2.6.1 Analog to Digital Converter (ADC)

  ADCSRA merupakan register 8 bit yang digunakan untuk manajemen sinyal kontrol dan status ADC. Konfigurasi ADCSRA seperti pada Gambar 2.11. Bit penyusun ADCSRA dapat dijelaskan sebagai berikut : a. ADEN merupakan bit pengatur aktivasi ADC.

  ADTS2 ADTS1 ADTS0 - ACME PUD PSR2 PSR10

  

single conversion . Mode free running memungkinkan untuk mengkonversi 1 kali

  255 2.6 ⁄ ADC bekerja dengan pengubahan sinyal analog kenilai diskrit sehingga terdapat error kuantisasi pada ADC. Pada ATMega8535 terdapat mode operasi free running dan

  

)* + ,

  !"# $%& # ' (

  Dalam proses pembacan hasil konversi ADC, dilakukan pengecekan terhadap bit ADIF pada regiter ADCSRA. ADIF bernilai 1 jika konversi selesai dilakukan dan data hasil konversi disimpan dalam register ADCH dan ADCL. Masukkan tegangan ADC harus lebih besar 0 Volt dan lebih kecil dari tegangan referensi. Untuk hasil perhitungan ADC 8 bit ATMega8535 dapat diperoleh dengan persamaan (2.5) [12].

Gambar 2.12. Konfigurasi SFIOR

  b. ACME, PUD, PSR2 dan PSR10 tidak diaktifkan.

  b. ADCS merupakan bit penanda mulai konversi ADC.

  SFIOR merupakan register 8 bit pengatur sumber picu konversi ADC. Susunan SFIOR adalah seperti pada Gambar 2.12. Bit penyusun SFIOR dijelaskan sebagai berikut : a. ADTS[2..0] merupakan bit pengatur picu eksternal operasi ADC.

Gambar 2.11. Konfigurasi ADCSRA

  ADEN ADCS ADATE ADIF ADIE ADPS2 ADPS1 ADPS0

  f. ADPS[2..0] merupakan bit pengatur clock ADC.

  e. ADIE merupakan bit pengatur aktivasi interupsi yang berhubungan dengan akhir konversi ADC.

  d. ADIF merupakan bit penanda akhir suatu konversi ADC.

  c. ADATE merupakan bit pengatur aktivasi picu otomatis operasi ADC.

  sedangkan single conversion setiap konversi dilakukan dengan pensetingan bit ADCSC pada bit ADCSRA.

2.6.2 Komunikasi Serial USRT

  Komunikasi data serial memerlukan suatu kecepatan data yang sesuai, baik disisi komputer maupun disisi mikrokontroler. Hal-hal yang perlu diperhatikan pada mikrokontroler adalah setingan boud rate, format data stop bit, dan pengaturan register seperti RXEN, TXEN, dan RXCIE [12].

  Dalam proses inisialisai ada beberapa buah register yang perlu diperhatikan antara lain UBRR, UCSRB, dan UCSRC. UBRR merupakan register 16 bit yang berfungsi melakukan penentuan kecepatan transmisi data yang digunakan.UBRR dibagi menjadi dua seperti pada Gambar 2.13. Bit penyusun UBRR dapat dijelaskan sebagai berikut : a. URSEL merupakan bit pemilih antara akses UBRR dan UCSRC.

  b. UBRR[11..0] merupakan bit penyimpan konstanta kecepatan komunikasi serial.

  URSEL - - - UBRR[11..8] UBRRH UBRRL

  UBRR[7..0]

Gambar 2.13. Konfigurasi UBRR

  UBRRH menyimpan 4 bit data seting boud rate dan UBRRL menyimpan data bit sisa. Data yang dimasukkan ke UBRRH dan UBRRL dihitung sesuai Tabel 2.1. U2X merupakan merupakan bit pada register UCSRA.

Tabel 2.1. Rumus Perhitungan UBRR

  Mode Operasi Rumus nilai UBRR

  Asinkron mode kecepatan normal (U2X=0)

  234

  /011 16 5 '( # 6" 7 1 Asinkron mode kecepatan ganda (U2X=1)

  234

  /011 8 5 '( # 6" 7 1 Sinkron

  234

  /011 2 5 '( # 6" 7 1 UCSRB merupkan register 8 bit yang mengatur aktivasi penerimaan dan pengiriman USART. Komposisi UCSRB seperti Gambar 2.14. Bit penyusun UCSRB dapat dijelaskan sebagai berikut : b. TXCIE mengatur aktivasi interupsi pengiriman data serial.

  c. UDRIE mengatur aktivasi interupsi yang berhubungan dengan kondisi bit UDRE pada UCSRA.

  d. RXEN merupakan bit pengatur aktivasi penerima serial ATMega8535.

  e. TXEN merupakan bit pengatur aktivasi pengirim serial ATMega8535.

  f. UCSZ2 menentukan ukuran karakter serial yang dikirimkan.

  RXCIE TXCIE UDRIE RXEN TXEN UCSZ2 RXB8 TXB8

Gambar 2.14. Konfigurasi UCSRB

  UCSRC merupakan register 8 bit yang digunakan untuk mengatur mode dan kecepatan komuniksi serial. Komposisi UCSRC seperti pada Gambar 2.15. Bit penyusun UCSRC dapat dijelaskan sebagai berikut : a. URSEL merupakan bit pemilih akses antara UCSRC dan UBRR.

  b. UMSEL merupakan bit pemilih komunikasi serial antara sinkron dan asinkron.

  c. UPM[1..0] merupakan bit pengatur paritas.

  d. USBS merupakan bit pemilih ukuran bit stop.

  e. UCSZ1 dan UCSZ0 merupakan bit pengatur jumlah karakter serial.

  f. UCPOL merupakan bit pengatur hubungan antara perubahan data keluaran data masukkan serial dengan clock sinkronisasi URSEL UMSEL UPMI UPM0 USBS UCSZ1 UCSZ2 UCPOL