PERANCANGAN PENGUKUR SWR DIGITAL DAN PENGAMAN TRANSMITER FM 88–108 MHz BERBASIS MIKROKONTROLER AT89S51

PERANCANGAN PENGUKUR

SWR

DIGITAL DAN

PENGAMAN

TRANSMITER

FM

88–108 MHz

BERBASIS MIKROKONTROLER AT89S51

Sukma Aji, Muchlas, Sunardi

Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknologi Industri Universitas Ahmad Dahlan Kampus III Jl. Prof. Dr. Soepomo, Janturan, Yogyakarta 55164, Telp. (0274) 379418 psw 220,

Fax. (0274) 381523, e-mail: sukma_aji@yahoo.com, muchlas@ee.uad.ac.id

Abstrak

Pada sistem saluran transmisi terdapat tegangan gelombang maju dari transmiter ke antena dan tegangan gelombang pantul dari antena ke transmitter. Nilai tegangan gelombang pantul yang tinggi mengakibatkan kerugian dan kerusakan pada transmitter. Perbandingan gelombang maju dan gelombang pantul disebut Standing Wave Ratio (SWR). Semakin kecil nilai tegangan gelombang pantul, nilai SWR semakin kecil dan efisien. Penelitian ini bertujuan untuk merancang pengukur SWR Digital yang berfungsi membaca nilai SWR dan pengaman transmiter FM dari kerusakan akibat tingginya nilai SWR. Penelitian dilaksanakan dengan eksperimen laboratorium yang dibagi dalam empat tahap: merancang pengukur SWR Digital dan pengaman transmiter FM, merancang perangkat keras penampil nilai SWR berupa 2 digit 7-segmen dan pengaman transmiter FM menggunakan mikrokontroler AT89S51 beserta perangkat lunaknya, menggabungkan hasil rancangan kedua tahap sebelumnya untuk membentuk pengukur SWR Digital dan pengaman transmiter FM dari nilai SWR yang tinggi, dan tahap terakhir menguji alat ukur menggunakan dummy load dengan nilai SWR 1,1. Hasil penelitian menunjukkan bahwa SWR Digital dan pengaman transmiter FM 88-108 MHz berbasis mikrokontroler AT89S51 yang dirancang dapat menghitung nilai SWR pada sistem transmiter dan menampilkanya pada 2 digit 7-segmen dan dapat digunakan sebagai pengendali pengaman transmiter FM pada rentang frekuensi 88-108 MHz.

Kata Kunci: transmiter FM, SWR digital, mikrokontroler, AT89S51

1. PENDAHULUAN

Kejadian yang fatal akibat nilai SWR yang tinggi akan menyebabkan rusaknya transmiter. Suatu sistem transmiter, baik yang menggunakan ataupun yang tidak menggunakan pengukur SWR jika suatu saat yang dikarenakan oleh perubahan suhu ataupun frekuensi yang bergeser sehingga membuat nilai SWR tinggi, kurang efektif karena hanya berfungsi sebagai monitor. Sedangkan untuk memonitor tidak bisa dilakukan setiap saat oleh manusia selama transmiter tersebut dinyalakan pada kurun waktu yang cukup panjang.

Oleh karena itu akan dibuat suatu instrumen yang bekerja secara otomatis dengan dua fungsi, yaitu sebagai pembaca secara terus menerus dan sebagai pengaman. Sistem otomatis akan dijalankan oleh suatu kotak reflectometer, dua buah ADC 0804, sebuah sistem berbasis mikrokontroler AT89S51, dan dua digit tampilan 7 segmen akan diterapkan untuk membaca dan mengawasi setiap waktu nilai SWR yang dihasilkan oleh transmiter, kemudian akan mengaktifkan pengaman transmiter apabila nilai SWR transmiter FM tinggi.

Kategori nilai SWR yang ideal ditentukan ketika membuat perangkat lunak pada mikrokontroler AT89S51. Ketika tampilan 7 segmen menunjukan nilai SWR yang tidak ideal, maka mikrokontroler memberikan instruksi untuk mematikan transmiter. Berkaitan dengan efisiensi semakin kecil nilai SWR, maka daya yang dipancarkan lebih optimal dan umur transmiter semakin panjang.

2. METODE PENELITIAN

Subjek penelitian berupa perancangan instrumen pengukur SWR digital dan pengaman transmiter FM pada rentang frekuensi 88-108 MHz yang dihitung dan dikendalikan oleh mikrokontroler AT89S51. Spesifikasi dari komponen yang digunakan adalah seperti pada Tabel 1.

Tabel 1. Spesifikasi komponen

No Komponen Spesifikasi

1 Reflectometer 88 – 108 MHz

2 Konverter ADC 0804

3 Mikrokontroler AT89S51

4 Relay 5 pin / 12 V

5 7 segmen Common Anode

6 Transmiter FM 88 – 108 MHz

7 Antena dipole

8 Catu Daya 12V / 3A dan 12V / 500mA

Perancangan dilakukan dengan mengacu pada teori yang ada dan datasheet dari komponen yang dipakai. Penelitian ini dilakukan dengan merancang:

1. Transmiter FM

Pembuatan transmiter FM dirancang untuk menghasilkan frekuensi radio yang bekerja pada frekuensi 88 sampai dengan 108 MHz dengan daya 200 mWatt dan input dari mic kondensator. Skema rangkaian tersebut dapat dilihat pada Gambar 1.

C4 10pF

L1 3 lilit C9

47uF/16V

C3 10pF

C1

100nF R2 220K

R6 5K6

R9 1K R8

560

D1 LED C2

1nF

C8 100nF

Q1 2SC828

1

2

3

R5 15K

JS2

RF

1 2 1

2 C5 33pF R4

5K6

JS1

VCC 12V

1 2 1

2

R7 1K C10

4,7uF/16V R1

10K

C6

10pF C11

47uF/25V C7 68pF

Q2 2SC829

1

2

3

JS3

Mic

1 2

1 2

R3 5K6

Gambar 1. Skema rangkaian Transmiter FM

2. Antena Dipole

Untuk menyalurkan frekuensi radio yang dihasilkan oleh transmiter FM digunakan antena. Antena Dipole merupakan antena yang mudah untuk digunakan. Gambar Antena Dipole dapat dilihat pada Gambar 2.

3. Kotak Reflectometer

Untuk memudahkan pemakaian kotak reflectometer dirancang built-in dengan ADC 0804, AT89S51, serta penampil 7 segmen. Tegangan yang dihasilkan oleh reflectometer kemudian dihubungkan ke ADC 0804. Skema rangkaian tersebut dapat dilihat pada Gambar 3.

Gambar 3. Rangkaian Reflectometer 4. ADC 0804

Probe tegangan forward dan reverse dari reflectometer masing-masing dihubungkan dengan input ADC 0804. ADC 0804 mengubah tegangan analog yang dihasilkan probe forward dan reverse menjadi data digital. Skema rangkaian tersebut dapat dilihat pada Gambar 4.

P1.7

R5 10K

R7 10K

R6 10K

P1.4 P1.0 P1.1

P1.5

ADC0804

6 7

9

11 12 13 14 15 16 17 18

19 4

5

1 2 3

+IN -IN VREF/2

DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0

CLKR CLKIN

INTR

CS RD WR P1.6

C4 300pF

P1.3

VCC

P1.2

reflectometer

Gambar 4. Skema rangkaian ADC 0804 5. Mikrokontroler AT89S51

a. Perangkat keras

AT89S51 dirancang dengan X-tal 12 MHz. Data digital 8 bit dari ADC0804 kemudian dihubungkan dengan AT89S51 port 1 untuk menunjukan nilai tegangan maju, dan port 3 untuk menunjukan tegangan pantul. Untuk menampilkan nilai SWR port 0 dan port 2

dihubungkan dengan 7 segmen. Skema rangkaian tersebut dapat dilihat pada Gambar 5. R10 2K2 R4 10K R5 10K R9 5K6 R3 10K P1 ISP MODE 5 9 4 8 3 7 2 6 1 R1 1OK VCC VCC D1 1N4002 1 2 RESET ISP VCC JR2 TPST 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 P17 U5 LM7805C/TO 1 3 2 IN OUT GND R7 10K U3 ADC0804 6 7 9 11 12 13 14 15 16 17 18 19 4 5 1 2 3 +IN -IN VREF/2 DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 CLKR CLKIN INTR CS RD WR P15 C6 1000uF/25V VCC U1 AT89S51 9 18 19 29 30 31 1 2 3 4 5 6 7 8 21 22 23 24 25 26 27 28 10 11 12 13 14 15 16 17 39 38 37 36 35 34 33 32 RST XTAL2 XTAL1 PSEN ALE/PROG EA/VPP P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 P2.0/A8 P2.1/A9 P2.2/A10 P2.3/A11 P2.4/A12 P2.5/A13 P2.6/A14 P2.7/A15 P3.0/RXD P3.1/TXD P3.2/INTO P3.3/INT1 P3.4/TO P3.5/T1 P3.6/WR P3.7/RD P0.0/AD0 P0.1/AD1 P0.2/AD2 P0.3/AD3 P0.4/AD4 P0.5/AD5 P0.6/AD6 P0.7/AD7 JS4 VCC12V 1 2 1 2 VCC R11 100 K1 RELAY SPDT 3 5 4 1 2 JS5 NC 1 2 1 2 C3 300pF C1 30p VCC Q2 BD436 3 2 1 RESET ISP R6 10K SW1 RESET JS8 to 7 segment

1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 Y1 12MHz P17 C2 30p P15 Q1 BD435 3 2 1 P16 R2 10K VCC P16 C4 300pF JS7

to 7 segment 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 U2 ADC0804 6 7 9 11 12 13 14 15 16 17 18 19 4 5 1 2 3 +IN -IN VREF/2 DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 CLKR CLKIN INTR CS RD WR R8 560 C5 1uF VCC R12 560

Gambar 5. Skema rangkaian AT89S51 b. Perangkat Lunak

Rancangan AT89S51 berfungsi untuk mendeteksi data tegangan maju dan tegangan pantul dari ADC 0804. Kemudian menghitung perbandingan data tersebut sesuai dengan rumus dan hasil penghitungan ditampilkan oleh 7 segmen. AT89S51 juga berfungsi sebagai pengaman apabila nilai SWR tinggi. Apabila nilai SWR tinggi maka AT89S51 akan mengaktifkan pengaman.

6. Penampil 2 digit 7 segmen

Penampil 2 digit 7 segmen dirancang untuk menampilkan nilai SWR yang dihitung oleh AT89S51 dalam bentuk angka.

7. Pengaman Transmiter FM

Pengaman transmiter FM dirancang dengan menggunakan metode transistor sebagai saklar. Transistor tersebut berfungsi untuk menyalakan relay apabila nilai SWR tinggi. Kemudian relay normal close (NC) dihubungkan seri dengan transmiter FM. Skema rangkaian tersebut dapat dilihat pada Gambar 6.

JS5 TO TRANSMITTER

1

2 1

2 K1

RELAY SPDT

3 5 4 1 2

D1 1N4002

1

2

VCC 5V

R10 2K2

Q1 BD435

3

2

1

R9 5K6

JS4 VCC12V

1 2

1 2

P2.7

Q2 BD436

3

2

1

Gambar 6. Skema rangkaian pengaman transmitter FM 8. Catu Daya

Catu daya dirancang untuk menyediakan daya yang digunakan oleh ADC 0804, AT89S51, 2 digit 7 segmen, dan pengaman transmiter FM sebesar 12 V DC / 3 A.

3. HASIL DAN PEMBAHASAN 3.1. Transmiter FM 88-108 MHz

Transmiter FM yang pernah dirancang bekerja pada frekuensi 88 sampai dengan 108 MHz dengan diagram blok seperti pada Gambar 7.

Gambar 7. Diagram blok rancangan transmiter FM

3.2. Antena Dipole

Antena yang akan dipakai adalah antena dipole. Antena jenis ini lebih mudah diatur panjang pendeknya sehingga bisa menghasilkan nilai SWR yang berbeda-beda. Antena dipole telah ditunjukkan pada Gambar 2.

Setelah transmiter FM dan antena dipole selesai dibuat, kemudian dilakukan pengujian frekuensi transmiter pada rentang frekuensi 88-108MHz dengan cara mengubah koker pada transmiter, kemudian dibandingkan dengan FM receiver yang dilengkapi dengan frekuensi counter. Data pengujian untuk tahap ini ditunjukkan pada Tabel 2.

Dari data tersebut maka transmiter FM dan antena dipole dapat bekerja pada frekuensi 88 sampai dengan 108 MHz.

Tabel 2. Data Pengujian Transmiter FM

Bagian 1 Bagian 2 Bagian 3 Bagian 4

Transmiter

(MHz)

Receiver

(MHz)

Transmiter

(MHz)

Receiver

(MHz)

Transmiter

(MHz)

Receiver

(MHz)

Transmiter

(MHz)

Receiver

(MHz) 88,0

88,5 89,0 89,5 90,0 91,0 91,5 92,0 92,5 93,0

88,0 88,5 89,0 89,5 90,0 91,0 91,5 92,0 92,5 93,0

93,5 94,0 94,5 95,0 95,5 96,0 96,5 97,0 97,5 98,0

93,5 94,0 94,5 95,0 95,5 96,0 96,5 97,0 97,5 98,0

98,5 99,5 100,0 100,5 101,0 101,5 102,0 102,5 103,0 103,5

98,5 99,5 100,0 100,5 101,0 101,5 102,0 102,5 103,0 103,5

104,0 104,5 105,0 105,5 106,0 106,5 107,0 107,5 108,0

104,0 104,5 105,0 105,5 106,0 106,5 107,0 107,5 108,0

Kotak Reflectometer

Menurut penelitian yang dilakukan oleh Dwi Hartanto [8] komponen yang dibutuhkan untuk membuat reflectometer seperti pada Gambar 3 adalah:

1. Kotak yang terbuat dari PCB dengan ukuran 3,7 cm x 3,7 cm x 14 cm.

2. Kabel coaxial dengan impedansi 50 ohm yang berfungsi sebagai directional coupler, panjang 12 cm.

3. Resistor, Kapasitor dan Dioda frekuensi tinggi (AA119) yang berfungsi sebagai penyearah pada directional coupler.

4. Resistor variable yang berfungsi untuk mengkalibrasi reflectometer.

5. Kapasitor feedtrough yang berfungsi untuk mengatasi kebocoran radiasi gelombang radio pada kotak logam yang tertutup rapat.

Gambar 8. Diagram blok kalibrasi reflectometer

Untuk mengkalibrasi reflectometer dibutuhkan dummy load dan pembangkit sinyal RF dari Transmiter FM yang telah dibuat dengan impedansi yang sesuai yaitu 50 Ohm. Karena reflectometer bersifat simetris maka pada input dan output dapat saling dipertukarkan, terlebih dahulu menentukan bagian input dan output. Setelah itu menghubungkan Transmiter FM, reflectometer, dan dummy load. Ujung-ujung reflectometer yang menuju ADC 0804 diukur teganganya menggunakan Osiloskop. Kemudian Transmiter FM dinyalakan sehingga tegangan pada ujung-ujung reflectometer dapat dibaca dengan Osiloskop. Dengan menggunakan rumus SWR, maka dengan beban dummy load akan menghasilkan nilai SWR 1,1. Resistor variabel 100 Ohm diputar untuk mendapatkan nilai SWR 1,1. Diagram blok kalibrasi reflectometer dapat dilihat pada Gambar 8.

Data pengujian diperoleh dengan cara mengukur tegangan menggunakan osiloskop pada ujung-ujung reflectometer bersamaan dengan pengambilan data pada penampil 2 digit 7 segmen untuk nilai SWR yang berbeda-beda. Data tersebut dapat dilihat pada Tabel 3.

Tabel 3. Data hasil pengujian reflectometer Tegangan Forward

Reflectometer (Volt)

Tegangan Reverse Reflectometer (Volt)

Nilai SWR secara matematis

) (

) (

reverse forward

V

reverse forward

V

 

0,34 0,02 1,12

0,34 0,03 1,19

0,34 0,04 1,26

0,36 0,06 1,4

0,32 0,06 1,46

0,40 0,09 1,58

0,36 0,09 1,66 0,36 0,10 1,76

0,32 0,10 1,9

0,30 0,10 2,0

0,28 0,10 2,11 0,38 0,14 2,16 0,36 0,14 2,27

0,35 0,15 2,5

0,34 0,15 2,57 0,34 0,23 5,18

0,37 0,35 36

Analog to Digital Converter (ADC) 0804

ADC 0804 mempunyai output 8 bit atau 256 step. Sedangkan tegangan referensi yang digunakan pada ADC 0804 5 Volt. Jadi konversi ADC 0804 adalah:

256

5Volt

= 0,0195 Volt per step

Dari pengujian tersebut ADC 0804 dapat difungsikan sebagai pengubah data analog tegangan forward dan reverse pada kotak reflectometer menjadi data digital 8 bit yang dikirim ke mikrokontroler AT89S51. Dalam membaca tegangan forward dan reverse ADC 0804 tidak perlu mendapat instruksi dari mikrokontroler AT89S51. Skema rangkaian ADC 0804 dapat dilihat pada Gambar 4.

Mikrokontroler AT89S51

AT89S51 berfungsi sebagai masukan input data digital dari ADC 0804. Kemudian dari data tersebut dihitung oleh AT89S51 berdasarkan rumus SWR. Setelah dihitung AT89S51 memberikan data kepada 2 digit 7 segmen untuk ditampilkan dalam bentuk angka. AT89S51 juga berfungsi sebagai pengaman transmiter FM dari SWR yang diinginkan, dalam hal ini SWR yang diijinkan adalah lebih kecil dari 2. Skema rangkaian AT89S51 dapat dilihat pada Gambar 5.

Untuk menjalankan perangkat keras tersebut diperlukan perangkat lunak yang berupa program bahasa assembly. Program terdiri dari source code yang berisi sekumpulan instruksi yang berfungsi untuk mengendalikan mikrokontroler yang akan diterjemahkan ke bahasa mesin dalam bentuk kode biner.

Untuk mempermudah perancangan perangkat lunak, terlebih dahulu dibuat diagram alir perintah-perintah yang harus dikerjakan oleh mikrokontroler seperti terlihat pada Gambar 9. Perangkat lunak ini dimulai dengan membaca data 8 bit dari ADC 0804, melakukan operasi bilangan untuk menghitung masukan ADC sesuai dengan rumus SWR, mengirim data kepada 2 digit 7 segmen untuk ditampilkan dalam bentuk angka, dan memberikan instruksi kepada pengaman untuk menyalakan relay apabila nilai SWR melebihi dari nilai yang ditentukan, nilai SWR yang ditentukan adalah < 2.

Gambar 9. Diagram alir program

Untuk pengujian Pengukur SWR digital dan Pengaman Transmiter FM dihubungkan dengan transmiter FM dan antena dipole. Antena dipole diatur panjangnya sehingga didapat nilai SWR yang berbeda-beda. Pengujian dilakukan dengan mendapatkan nilai SWR dari 1,1 sampai dengan tak terhingga. Pengaman transmiter aktif apabila 2 digit 7 segmen menunjukan

angka



2. Data hasil pengujian Pengukur SWR digital dan Pengaman Transmiter FM dapat dilihat pada Tabel 4.

Tabel 4. Data hasil pengujian Tegangan

Forward Reflectometer

(Volt)

Tegangan Reverse Reflectometer

(Volt)

Nilai SWR secara matematis

) (

) (

reverse forward

V

reverse forward

V

 

Nilai SWR pada tampilan 7

segmen

Pengaman Transmiter

FM

0,34 0,02 1,12 1,1 Tidak aktif

0,34 0,03 1,19 1,2 Tidak aktif

0,34 0,04 1,26 1,3 Tidak aktif

0,36 0,06 1,4 1,4 Tidak aktif

0,32 0,06 1,46 1,5 Tidak aktif

0,40 0,09 1,58 1,6 Tidak aktif

0,36 0,09 1,66 1,7 Tidak aktif

0,36 0,10 1,76 1,8 Tidak aktif

0,32 0,10 1,9 1,9 Tidak aktif

0,30 0,10 2,0 2,0 Aktif

0,28 0,10 2,11 2,1 Aktif

0,38 0,14 2,16 2,2 Aktif

0,36 0,14 2,27 2,3 Aktif

0,35 0,15 2,5 2,5 Aktif

0,34 0,15 2,57 2,6 Aktif

0,34 0,23 5,18 5,2 Aktif

0,37 0,35 36 Takterhingga Aktif

Dari hasil pengujian tersebut nilai SWR yang ditampilkan oleh 2 digit 7 segmen adalah hasil pembulatan. Hasil nilai SWR yang ditampilkan oleh 2 digit 7 segmen sesuai dengan perhitungan secara matematis.

4. SIMPULAN

SWR digital dan pengaman transmiter FM 88-108 MHz berbasis mikrokontroler AT89S51 yang dirancang dapat menghitung nilai SWR pada sistem transmiter dan menampilkanya pada 2 digit 7-segmen dan dapat digunakan sebagai pengendali pengaman transmiter FM pada rentang frekuensi 88-108 MHz. Pada penelitian selanjutnya ketelitian pembacaan SWR perlu diperbaiki dan antena mekanik elektronik yang dapat menyesuaikan antara bentuk fisik antena dengan pembacaan SWR yang ditentukan perlu didesain.

DAFTAR PUSTAKA

[1]. David J.C., “Electronic Design with Integrated Circuit”, California State University, Chico, 1981.

[2]. Gronw ald, F., and Blum e, E., “Re cipr ocit y a nd m u t ua l im pe da n ce for m u la s

w it h in lossy ca vit ie s” , Journal of Advances in Radio Science, Kleinheubacher

Bericht e, Vol: 3, Year: 2005.

[3]. Gronw ald, F., Blum e, E., and Nit sch, J., “Com pu t a t ion of t h e fr e que n cy

r e spon se of a n on line a r ly loa de d a n t e n na w it h in a ca vit y”

Journal of Advances in Radio Science, Kleinheubacher Bericht e, Vol: 2, Year: 2004.

[4]. Gronw ald, F., Blum e, E., and Nit sch, J., “Com pu t a t ion of t h e fr e que n cy

r e spon se of a non lin e a r ly loa de d a n t e nn a w it h in a ca vit y” Journal of

Advances in Radio Science, Kleinheubacher Bericht e, Vol: 2, Year: 2004.

[6]. Khan M.Z.S and Ali, M., “Ana ly se s of a D ipole An t e n na Loa de d by a

Cylindr ica l Sh e ll of D ou ble N e ga t ive ( D N G) M e t a m a t e r ia l“

I nt ernat ional Journal of Ant ennas and Propagat ion, Vol: 2007, Year: 2007.

[7]. Putra, A.E., “Belajar Mikrokontroler AT89C51/52/55 Teori dan Aplikasi”, Gava Media, Yogyakarta, 2002.

[8]. Robert. L. S., “Electronic Communication, Fifth Edition”, McGraw-Hill, Inc., New York, 1985.

JS5 TO TRANSMITTER

1 2 1

2 K1

RELAY SPDT 3

5 4 1 2 D1 1N4002

1

2

VCC 5V

R10 2K2

Q1 BD435

3

2

1

R9 5K6

JS4 VCC12V 1 2 1 2

P2.7

Q2 BD436

3

2

1

Gambar 6. Skema rangkaian pengaman transmitter FM 8. Catu Daya

Catu daya dirancang untuk menyediakan daya yang digunakan oleh ADC 0804, AT89S51, 2 digit 7 segmen, dan pengaman transmiter FM sebesar 12 V DC / 3 A.

3. HASIL DAN PEMBAHASAN 3.1. Transmiter FM 88-108 MHz

Transmiter FM yang pernah dirancang bekerja pada frekuensi 88 sampai dengan 108 MHz dengan diagram blok seperti pada Gambar 7.

Gambar 7. Diagram blok rancangan transmiter FM

3.2. Antena Dipole

Antena yang akan dipakai adalah antena dipole. Antena jenis ini lebih mudah diatur panjang pendeknya sehingga bisa menghasilkan nilai SWR yang berbeda-beda. Antena dipole telah ditunjukkan pada Gambar 2.

Setelah transmiter FM dan antena dipole selesai dibuat, kemudian dilakukan pengujian frekuensi transmiter pada rentang frekuensi 88-108MHz dengan cara mengubah koker pada transmiter, kemudian dibandingkan dengan FM receiver yang dilengkapi dengan frekuensi counter. Data pengujian untuk tahap ini ditunjukkan pada Tabel 2.

Dari data tersebut maka transmiter FM dan antena dipole dapat bekerja pada frekuensi 88 sampai dengan 108 MHz.

Tabel 2. Data Pengujian Transmiter FM

Bagian 1 Bagian 2 Bagian 3 Bagian 4

Transmiter (MHz) Receiver (MHz) Transmiter (MHz) Receiver (MHz) Transmiter (MHz) Receiver (MHz) Transmiter (MHz) Receiver (MHz) 88,0 88,5 89,0 89,5 90,0 91,0 91,5 92,0 92,5 93,0 88,0 88,5 89,0 89,5 90,0 91,0 91,5 92,0 92,5 93,0 93,5 94,0 94,5 95,0 95,5 96,0 96,5 97,0 97,5 98,0 93,5 94,0 94,5 95,0 95,5 96,0 96,5 97,0 97,5 98,0 98,5 99,5 100,0 100,5 101,0 101,5 102,0 102,5 103,0 103,5 98,5 99,5 100,0 100,5 101,0 101,5 102,0 102,5 103,0 103,5 104,0 104,5 105,0 105,5 106,0 106,5 107,0 107,5 108,0 104,0 104,5 105,0 105,5 106,0 106,5 107,0 107,5 108,0

Kotak Reflectometer

Menurut penelitian yang dilakukan oleh Dwi Hartanto [8] komponen yang dibutuhkan untuk membuat reflectometer seperti pada Gambar 3 adalah:

1. Kotak yang terbuat dari PCB dengan ukuran 3,7 cm x 3,7 cm x 14 cm.

2. Kabel coaxial dengan impedansi 50 ohm yang berfungsi sebagai directional coupler, panjang 12 cm.

3. Resistor, Kapasitor dan Dioda frekuensi tinggi (AA119) yang berfungsi sebagai penyearah pada directional coupler.

4. Resistor variable yang berfungsi untuk mengkalibrasi reflectometer.

5. Kapasitor feedtrough yang berfungsi untuk mengatasi kebocoran radiasi gelombang radio pada kotak logam yang tertutup rapat.

Gambar 8. Diagram blok kalibrasi reflectometer

Untuk mengkalibrasi reflectometer dibutuhkan dummy load dan pembangkit sinyal RF dari Transmiter FM yang telah dibuat dengan impedansi yang sesuai yaitu 50 Ohm. Karena reflectometer bersifat simetris maka pada input dan output dapat saling dipertukarkan, terlebih dahulu menentukan bagian input dan output. Setelah itu menghubungkan Transmiter FM, reflectometer, dan dummy load. Ujung-ujung reflectometer yang menuju ADC 0804 diukur teganganya menggunakan Osiloskop. Kemudian Transmiter FM dinyalakan sehingga tegangan pada ujung-ujung reflectometer dapat dibaca dengan Osiloskop. Dengan menggunakan rumus SWR, maka dengan beban dummy load akan menghasilkan nilai SWR 1,1. Resistor variabel 100 Ohm diputar untuk mendapatkan nilai SWR 1,1. Diagram blok kalibrasi reflectometer dapat dilihat pada Gambar 8.

Data pengujian diperoleh dengan cara mengukur tegangan menggunakan osiloskop pada ujung-ujung reflectometer bersamaan dengan pengambilan data pada penampil 2 digit 7 segmen untuk nilai SWR yang berbeda-beda. Data tersebut dapat dilihat pada Tabel 3.

Tabel 3. Data hasil pengujian reflectometer Tegangan Forward

Reflectometer (Volt)

Tegangan Reverse Reflectometer (Volt)

Nilai SWR secara matematis

) (

) (

reverse forward

V

reverse forward

V

 

0,34 0,02 1,12

0,34 0,03 1,19

0,34 0,04 1,26

0,36 0,06 1,4

0,32 0,06 1,46

0,40 0,09 1,58

0,36 0,09 1,66 0,36 0,10 1,76

0,32 0,10 1,9

0,30 0,10 2,0

0,28 0,10 2,11 0,38 0,14 2,16 0,36 0,14 2,27

0,35 0,15 2,5

0,34 0,15 2,57 0,34 0,23 5,18

0,37 0,35 36

Analog to Digital Converter (ADC) 0804

ADC 0804 mempunyai output 8 bit atau 256 step. Sedangkan tegangan referensi yang digunakan pada ADC 0804 5 Volt. Jadi konversi ADC 0804 adalah:

256

5

Volt

= 0,0195 Volt per step

Dari pengujian tersebut ADC 0804 dapat difungsikan sebagai pengubah data analog tegangan forward dan reverse pada kotak reflectometer menjadi data digital 8 bit yang dikirim ke mikrokontroler AT89S51. Dalam membaca tegangan forward dan reverse ADC 0804 tidak perlu mendapat instruksi dari mikrokontroler AT89S51. Skema rangkaian ADC 0804 dapat dilihat pada Gambar 4.

Mikrokontroler AT89S51

AT89S51 berfungsi sebagai masukan input data digital dari ADC 0804. Kemudian dari data tersebut dihitung oleh AT89S51 berdasarkan rumus SWR. Setelah dihitung AT89S51 memberikan data kepada 2 digit 7 segmen untuk ditampilkan dalam bentuk angka. AT89S51 juga berfungsi sebagai pengaman transmiter FM dari SWR yang diinginkan, dalam hal ini SWR yang diijinkan adalah lebih kecil dari 2. Skema rangkaian AT89S51 dapat dilihat pada Gambar 5.

Untuk menjalankan perangkat keras tersebut diperlukan perangkat lunak yang berupa program bahasa assembly. Program terdiri dari source code yang berisi sekumpulan instruksi yang berfungsi untuk mengendalikan mikrokontroler yang akan diterjemahkan ke bahasa mesin dalam bentuk kode biner.

Untuk mempermudah perancangan perangkat lunak, terlebih dahulu dibuat diagram alir perintah-perintah yang harus dikerjakan oleh mikrokontroler seperti terlihat pada Gambar 9. Perangkat lunak ini dimulai dengan membaca data 8 bit dari ADC 0804, melakukan operasi bilangan untuk menghitung masukan ADC sesuai dengan rumus SWR, mengirim data kepada 2 digit 7 segmen untuk ditampilkan dalam bentuk angka, dan memberikan instruksi kepada pengaman untuk menyalakan relay apabila nilai SWR melebihi dari nilai yang ditentukan, nilai SWR yang ditentukan adalah < 2.

Gambar 9. Diagram alir program

Untuk pengujian Pengukur SWR digital dan Pengaman Transmiter FM dihubungkan dengan transmiter FM dan antena dipole. Antena dipole diatur panjangnya sehingga didapat nilai SWR yang berbeda-beda. Pengujian dilakukan dengan mendapatkan nilai SWR dari 1,1 sampai dengan tak terhingga. Pengaman transmiter aktif apabila 2 digit 7 segmen menunjukan

angka



2. Data hasil pengujian Pengukur SWR digital dan Pengaman Transmiter FM dapat dilihat pada Tabel 4.

Tabel 4. Data hasil pengujian Tegangan

Forward Reflectometer

(Volt)

Tegangan Reverse Reflectometer

(Volt)

Nilai SWR secara matematis

) (

) (

reverse forward

V

reverse forward

V

 

Nilai SWR pada tampilan 7

segmen

Pengaman Transmiter

FM

0,34 0,02 1,12 1,1 Tidak aktif

0,34 0,03 1,19 1,2 Tidak aktif

0,34 0,04 1,26 1,3 Tidak aktif

0,36 0,06 1,4 1,4 Tidak aktif

0,32 0,06 1,46 1,5 Tidak aktif

0,40 0,09 1,58 1,6 Tidak aktif

0,36 0,09 1,66 1,7 Tidak aktif

0,36 0,10 1,76 1,8 Tidak aktif

0,32 0,10 1,9 1,9 Tidak aktif

0,30 0,10 2,0 2,0 Aktif

0,28 0,10 2,11 2,1 Aktif

0,38 0,14 2,16 2,2 Aktif

0,36 0,14 2,27 2,3 Aktif

0,35 0,15 2,5 2,5 Aktif

0,34 0,15 2,57 2,6 Aktif

0,34 0,23 5,18 5,2 Aktif

0,37 0,35 36 Takterhingga Aktif

Dari hasil pengujian tersebut nilai SWR yang ditampilkan oleh 2 digit 7 segmen adalah hasil pembulatan. Hasil nilai SWR yang ditampilkan oleh 2 digit 7 segmen sesuai dengan perhitungan secara matematis.

4. SIMPULAN

SWR digital dan pengaman transmiter FM 88-108 MHz berbasis mikrokontroler AT89S51 yang dirancang dapat menghitung nilai SWR pada sistem transmiter dan menampilkanya pada 2 digit 7-segmen dan dapat digunakan sebagai pengendali pengaman transmiter FM pada rentang frekuensi 88-108 MHz. Pada penelitian selanjutnya ketelitian pembacaan SWR perlu diperbaiki dan antena mekanik elektronik yang dapat menyesuaikan antara bentuk fisik antena dengan pembacaan SWR yang ditentukan perlu didesain.

DAFTAR PUSTAKA

[1]. David J.C., “Electronic Design with Integrated Circuit”, California State University, Chico, 1981.

[2]. Gronw ald, F., and Blum e, E., “Re cipr ocit y a nd m u t ua l im pe da n ce for m u la s w it h in lossy ca vit ie s” , Journal of Advances in Radio Science, Kleinheubacher Bericht e, Vol: 3, Year: 2005.

[3]. Gronw ald, F., Blum e, E., and Nit sch, J., “Com pu t a t ion of t h e fr e que n cy r e spon se of a n on line a r ly loa de d a n t e n na w it h in a ca vit y” Journal of Advances in Radio Science, Kleinheubacher Bericht e, Vol: 2, Year: 2004.

[4]. Gronw ald, F., Blum e, E., and Nit sch, J., “Com pu t a t ion of t h e fr e que n cy r e spon se of a non lin e a r ly loa de d a n t e nn a w it h in a ca vit y” Journal of Advances in Radio Science, Kleinheubacher Bericht e, Vol: 2, Year: 2004.

[6]. Khan M.Z.S and Ali, M., “Ana ly se s of a D ipole An t e n na Loa de d by a Cylindr ica l Sh e ll of D ou ble N e ga t ive ( D N G) M e t a m a t e r ia l“ I nt ernat ional Journal of Ant ennas and Propagat ion, Vol: 2007, Year: 2007.

[7]. Putra, A.E., “Belajar Mikrokontroler AT89C51/52/55 Teori dan Aplikasi”, Gava Media, Yogyakarta, 2002.

[8]. Robert. L. S., “Electronic Communication, Fifth Edition”, McGraw-Hill, Inc., New York, 1985.