i TUGAS AKHIR - Pengarah antena otomatis radio penerima FM - USD Repository

  

TUGAS AKHIR

PENGARAH ANTENA OTOMATIS

RADIO PENERIMA FM

  Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik pada Program Studi Teknik Elektro Fakultas Sains Dan Teknologi Universitas Sanata Dharma

  CAROLUS BOROMEUS TRI SENJAYA NIM : 055114008

  

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

JURUSAN TEKNIK ELEKRO

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

  

FINAL PROJECT

AUTOMATIC ANTENNA POSITION

FM RADIO RECEIVER

  In partial fulfillment of the requirements for the degree of Sarjana Teknik Electrical Engineering Study Program

  Electrical Engineering Department Science and Technology Faculty Sanata Dharma University

  CAROLUS BOROMEUS TRI SENJAYA NIM : 055114008

  ELECTRICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM ELECTRICAL ENGGINEERING DEPARTMENT SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY

HALAMAN PERSEMBAHAN

  

Karya tulis ini kupersembahkan sebagai ucapan syukur dan

terima kasih kepada:

Tuhan Yesus Kristus Sang Juru Slamat Dunia

Orang Tuaku (hanya ini yang dapat ananda persembahkan)

  

Mbak Ana, Adit dan Ani yang telah tumbuh bersama

Yuni Sumekar Wati, S.Pd. yang selalu ada mendampingiku

  

MOTTO

  Menjalani segala sesuatu dengan sabar dan selalu tersenyum akan memberikan suasana baru dan selalu baru dalam hidup, karena selalu ada kesempatan untuk selalu tersenyum.

  Mengeluh tidak bisa dijadikan strategi, setiap orang memiliki waktu yang terbatas dan waktu yang kita habiskan untuk mengeluh tidak mungkin membantu dalam mencapai tujuan serta membuat kita lebih bahagia (Randy Pausch)

  Selalu banyak pilihan yang harus ditentukan hanya satu yang paling tepat, memilih bukan dengan pikiran dan logika akan tetapi dengan hati yang tulus dan tiada beban, itulah yang terbaik.

  Orang optimis melihat kesempatan dalam setiap kesulitan yang dihadapi, tetapi orang yang pesimis melihat kesulitan dalam setiap kesempatan yang ada.

  And God is faithful; he will not let you be tempted beyond what you can bear. But when you are templed, he will also provide a way out so that you can stand up under it. (1 Chorintians 10 : 13b)

  

INTISARI

  Antena merupakan alat yang digunakan untuk memancarkan dan menerima radiasi sinyal. Terdapat beberapa jenis antena yang sering digunakan, antara lain antena terarah dan antena segala arah yang mempunyai keunggulan tersendiri. Antena pengarah yang mempunyai radiasi terarah lebih baik jika dikendalikan dengan kendali otomatis. Penerima yang digunakan adalah penerima sinyal radio FM. Antena yang digunakan dalam rangkaian penerima ini berupa antena dipole yang memiliki fokus sebagai penangkap sinyal siaran radio yang ada.

  Sistem antena penerima otomatis akan mendeteksi dan merekam sinyal dan sudut sepanjang 360 derajat kemudian kembali pada sudut saat terdeteksi sinyal terbesar. Hasil besarnya sinyal dan sudut ditampilkan dengan bilangan biner oleh nyala LED yang dipasang secara berurutan. Radiasi sinyal yang diterima dikonversikan ke tegangan oleh FSM, kemudian di konversi lagi menjadi 8 bit biner oleh ADC 0804 sebagai masukan mikrokontroler. Mikrokontroler akan mengendalikan motor melalui driver motor L293D ke arah dimana antena harus diposisikan.

  Hasil dari perancangan ini adalah antena dapat mendeteksi keberadaan sinyal terbesar dengan ketelitian sudut 0.12 derajat dengan kesalahan data ADC 1.8%.

  

ABSTRACT

  Antenna was a tool used to transmit and receive the signal radiation. There are several kinds of antenna which are usually used, there are directional antenna and omnidirectional antenna which have special quality. Directional antenna which has directed radiation is better if it is directed by automatic control. The receiver tool which is used is the FM Radio signal receiver. Antenna that is used in this receiver combination is dipole antenna which has focus as signal arrester of on air radio broadcast.

  The system of automatic receiver antenna will detect and record the signal and the angle direction as long as 360 degree then revert to the direction when the biggest signal is detected. The result of the bigness of signal and direction are showed with binary number by the LED flame set chronologically. Signal radiation that is received is converted to the tension by FSM, then it is converted to become 8 binary bit by ADC 0804 as microcontroller input. Microcontroller will direct the motor trough the motor driver L293D to the direction where the antenna should be positioned.

  The result of this design is that antenna is able to detect the existence of the biggest signal by the accuracy of 0.12 degree direction with the data error ADC 1.8%.

KATA PENGANTAR

  Puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas berkat dan rahmat-Nya, penulis dapat menyelesaikan skripsi dengan judul “Pengarah Antena Otomatis Radio Penerima FM”.

  Penulis menyadari bahwa kelancaran dalam penyusunan skripsi ini tidak mungkin lepas dari bantuan, kerjasama dan dukungan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis ingin mengucapkan banyak terima kasih kepada:

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

  2. Ibu B. Wuri Harini, ST.,M.T. selaku Dosen Pembimbing dan Ketua Jurusan Teknik Elektro yang telah banyak memberikan bimbingan, kritik, dan saran untuk kesempurnaan skripsi ini.

  3. Bapak Agustinus Bayu Primawan, ST.,M.T. dan Bapak Ir Tjendro sebagai penguji saat kolokium yang selalu memberikan motivasi.

  4. Seluruh dosen Teknik Elektro dan seluruh dosen Universitas Sanata Dharma Yogyakarta yang telah memberikan ilmu selama penulis menempuh perkuliahan.

  5. Kedua orang tuaku tercinta yang telah memberikan doa, semangat, dukungan dan materi bagi keberhasilan penulis.

  6. Kedua kakak (Yuliana Deny P.R & Romanus Fajar M.S) dan adikku (Theresia Indah A.S) terkasih yang telah memberikan dukungan kepada penulis dalam menyelesaikan studi.

  8. Teman-teman Mitra Perpustakaan Mrican (Ika, Tri, Cicik, Santi, Aswin, Oyo, Ratih, Ocep) yang membantu dalam pencarian buku perpustakaan yang penulis butuhkan.

  9. Dan semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan, terimakasih banyak, Allah yang membalas segalanya.

  Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu, penulis senantiasa menerima kritik dan saran yang bersifat membangun demi kesempurnaan skripsi ini.

  Akhir kata, penulis berharap semoga skripsi ini dapat diterima oleh semua pihak, demi pengembangan pengetahuan. Terima kasih.

  Penulis Carolus Boromeus Tri Senjaya

  DAFTAR ISI

  Halaman Judul dalam bahasa Indonesia ............................................................ i Halaman Judul dalam bahasa Inggris ................................................................. ii Halaman persetujuan oleh pembimbing ............................................................. iii Halaman pengesahan oleh penguji ..................................................................... iv Halaman pernyataan keaslian karya ................................................................... v Halaman persembahan ....................................................................................... vi Halaman Motto hidup ....................................................................................... vii

  INTISARI ......................................................................................................... viii ABSTRACT ........................................................................................................ ix KATA PENGANTAR ....................................................................................... x DAFTAR ISI ...................................................................................................... xii BAB I. PENDAHULUAN ..................................................................................

  1 1.1 Judul ...........................................................................................

  1 1.2 Latar Belakang Masalah .............................................................

  1 1.3 Tujuan Penelitian ........................................................................

  2 1.4 Manfaat Penelitian .....................................................................

  2 1.5 Batasan Masalah ........................................................................

  3

  1.7 Sistematika Penulisan .................................................................

  4 BAB II. DASAR TEORI ...................................................................................

  6 2.1 Penerima FM ..............................................................................

  6 2.11 Pembagian kanal FM di Indonesia ......................................

  6 2.2 Antena .........................................................................................

  7 2.2.1 Sistem Koordinat Antena ...............................................

  8 2.2.2 Antena Dipole ...............................................................

  8 2.2.3 Cepat Rambat dan Panjang Antena ..............................

  9 2.2.4 Implementasi Arah Penerimaan (Beamwidth) ..............

  10 2.3 Field Strength Meter (FSM) ......................................................

  11 2.4 Konverter Analog to Digital ......................................................

  12 2.4.1. Analog to Digital (IC ADC 0804) ................................

  12 2.4.2. Prinsip kerja ADC ..........................................................

  13 2.4.3. Deskripsi pena IC ADC 0804 .......................................

  16 2.4.4. Mode IC ADC 0804 ......................................................

  17 2.5 Pendeteksi Posisi Antena ............................................................

  18 2.5.1. LED Inframerah ...............................................................

  18 2.5.2. Fototransistor ...................................................................

  19 2.6. Pengkondisi Sinyal .......................................................................

  20

  2.7.1. Konfigurasi Mikrokontroller AT89S51 .........................

  32 3.4.3. Rangkaian Photosensor Interuptor ................................

  37 3.8.1. Oscilator Mikrokontroler AT89S51 ..............................

  36 3.8. Mikrokontroler AT 89S51 ..........................................................

  36 3.7. Penggerak Motor Rotator ............................................................

  3.6.1. Perekaman dan Pengarahan Antena pada Sinyal Terbesar

  35

  34 3.6. Pergerakan Antena .....................................................................

  33 3.5. Pengkondisi Sinyal .....................................................................

  32 3.4.4. Gear Rotator .................................................................

  31 3.4.2. Rangkaian Penerima ......................................................

  22 2.7.2. Osilator Mikrokontroler .................................................

  31 3.4.1. Rangkaian Sumber Cahaya ...........................................

  30 3.4. Pendeteksi Posisi Antena ............................................................

  29 3.3. Field Strength Meter (FSM) ......................................................

  29 3.2.1. Bentuk Dasar Antena Dipole .........................................

  27 3.2. Pendeteksi Sinyal Radio .............................................................

  27 3.1. Perancangan Perangkat Keras ....................................................

  25 BAB.III. PERANCANGAN ..............................................................................

  25 2.8. Penggerak Rotator .....................................................................

  38

  3.8.3 Pensaklaran (Swiching) oleh Mikrokontroler ................

  46 4.2.1. Pengambilan data di Lantai Empat ................................

  59 4.6.2. Program Kondisi Perekaman .........................................

  58 4.6.1. Program Kondisi Standby .............................................

  57 4.6. Program Mikrokontroler .............................................................

  55 4.5. Pengujian Sinyal Radio .............................................................

  55 4.4. Pengkondisi Sinyal .....................................................................

  52 4.3. Rangkaian Sensor .......................................................................

  47 4.2.2. Pengambilan data di hall gedung utama .......................

  46 4.2. Hasil Pengujian Penerima Radio FM .........................................

  39 3.9. Diagram Alir ..............................................................................

  44 4.1.2. Rotator Antena dan Antena Dipole ................................

  44 4.1.1. Rangkaian Radio dan Driver Rotator ...........................

  44 4.1. Model Antena Otomatis pada Penerima Radio FM ...................

  43 BAB.IV. HASIL PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN ..................................

  3.9.3. Diagram Alir Pengarahan Antena pada Posisi Sudut Sinyal Terbesar ...............................................................

  42

  41 3.9.2. Diagram Alir Perekaman Sudut saat Sinyal Terbesar .....

  41 3.9.1. Diagram Alir utama ..........................................................

  59

  BAB.V. KESIMPULAN DAN SARAN ..........................................................

  62 DAFTAR PUSTAKA .........................................................................................

  63

  DAFTAR TABEL Tabel 2.1. Fungsi pin pada port 3 ...............................................................

  omnidirectional ..........................................................................

  56 Tabel 4.10. Data perbandingan perhitungan dan pengamatan ADC ..............

  56 Tabel 4.9. Data perhitungan analog ke digital .............................................

  56 Tabel 4.9. Data perhitungan analog ke digital .............................................

  53 Tabel 4.8. Data pengamatan analog ke digital .............................................

  52 Tabel 4.7. Konversi bilangan biner ke bilangan desimal data tabel 4.6 ......

  50 Tabel 4.6. Pengamatan hasil sinyal dan sudut di hall kampus III Paingan ...

  49 Tabel 4.5. Perbandingan sudut antena saat sinyal terbesar terdeteksi ..........

  48 Tabel 4.4. Posisi sudut antena saat sinyal terbesar terdeteksi .....................

  48 Tabel 4.3. Perbandingan sinyal terbesar dipole dengan sinyal

  23 Tabel 2.2. Fungsi pena IC L293D ...............................................................

  47 Tabel 4.2. Konversi biner ke data tabel 4.1 .................................................

  40 Tabel 4.1. Pengamatan hasil sinyal dan sudut didekat antena pemancar Masdha FM ................................................................................

  38 Tabel 3.6. Hubungan kondisi masukan IC L293D ......................................

  38 Tabel 3.5. Penggunaan port-port mikrokontroler rekam ............................

  37 Tabel 3.4. Penggunaan port-port mikrokontroler utama ............................

  34 Tabel 3.3. Penggunaan pena IC L293 ..........................................................

  30 Tabel 3.2. Hubungan antara masukan dan keluaran ADC ...........................

  26 Tabel 3.1. Penggunaan pena pada IC TA 7303 ...........................................

  56

  DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1. Diagram blok penerima FM ........................................................

  20 Gambar 2.12. Rangkaian pembagi tegangan ....................................................

  33 Gambar 3.8. Rangkaian pembagi tegangan ....................................................

  33 Gambar 3.7. Susunan gear rotator .................................................................

  31 Gambar 3.6. Rangkaian Photosensor Interuptor .............................................

  30 Gambar 3.5. Keadaan sensor terhadap piringan .............................................

  29 Gambar 3.4. Konsruksi antena dipole ............................................................

  28 Gambar 3.3. Pencarian sinyal ........................................................................

  27 Gambar 3.2. Blok diagram masukan dan keluaran pada mikrokontroler ......

  22 Gambar 3.1. Blok diagram perangkat keras secara umum ............................

  20 Gambar 2.13. Konfigurasi pin AT 89S51 ..........................................................

  19 Gambar 2.11. Rangkaian penerima fototransistor .............................................

  6 Gambar 2.2. Koordinat-koordinat bola antena ...............................................

  18 Gambar 2.10. Rangkaian sumber cahaya ..........................................................

  18 Gambar 2.9. Ilustrasi photosensor interuptor .................................................

  Control mode ADC 0804 ............................................................

  15 Gambar 2.8.

  13 Gambar 2.7. Konfigurasi pin ADC 0804 ........................................................

  11 Gambar 2.6. Diagram Blok ADC ...................................................................

  10 Gambar 2.5. Rangkaian IC TA 7303 ...............................................................

  8 Gambar 2.4. Grafik pengaruh panjang antena dipole ....................................

  8 Gambar 2.3. Pola Radiasi Antena Dipole ......................................................

  35

Gambar 3.10. Rangkaian IC L293D .................................................................

  45 Gambar 4.4. Bentuk fisik rotator antenna ........................................................

  Dipole .........................................................................................

  57 Gambar 4.9. Bentuk sinyal keluaran Spektrum Analizer terhubung antena

  Omnidirectional ........................................................................

  57 Gambar 4.8. Bentuk sinyal keluaran Spektrum Analizer terhubung antena

  51 Gambar 4.7. Bentuk sinyal keluaran FSM ......................................................

  46 Gambar 4.6. Bentuk ilustrasi posisi antenna ....................................................

  46 Gambar 4.5. Bentuk fisik antenna .................................................................

  45 Gambar 4.3. Bentuk fisik kotak pengendali rotator antenna ............................

  37 Gambar 3.11. Rangkaian osilator mikrokontroler AT89S51 ............................

  44 Gambar 4.2. Bentuk fisik penerima radio FM dilihat dari depan ...................

  43 Gambar 4.1. Bentuk fisik alat berupa rangkaian dan antenna ..........................

  42 Gambar 3.16. Diagram alir pengarah antena pada posisi sudut sinyal terbesar .

  41 Gambar 3.15. Diagram alir perekaman sudut saat sinyal terbesar ...................

  40 Gambar 3.14. Diagram alir sistem utama ........................................................

  39 Gambar 3.13. Rangkaian IC L293D dengan pergerakan motor .......................

  38 Gambar 3.12. Rangkaian reset ..........................................................................

  58

BAB I PENDAHULUAN

  1.1. Judul

  Pengarah Antena Otomatis Radio Penerima FM (Automatic Antenna Position FM

  Radio Receiver)

  1.2. Latar Belakang Masalah

  Dengan semakin berkembangnya dunia elektronika pada saat ini, teknologi elektronika menjadi sesuatu yang sangat penting sehingga tidak ada peralatan yang tidak dapat dikontrol dengan mengunakan peralatan elektronika. Dalam dunia telekomunikasi, teknologi elektronika juga memegang peranan penting, hampir semua alat telekomunikasi menggunakan teknologi elektronika. Alat telekomunikasi satu arah yang umum digunakan masyarakat sekarang adalah radio. Alat telekomunikasi tersebut memerlukan antena untuk dapat memperjelas daya terima dari stasiun pemancar.

  Ada dua jenis antena yang sering digunakan yaitu antena directional dan antena Antena directional mempunyai jangkauan area yang luas, tapi hanya omnidirectional. pada daerah tertentu sesuai dengan arah antena tersebut sedangkan antena dapat melakukan penerimaan dari semua penjuru arah mata angin,

  omnidirectional namun dengan jangkuan area yang lebih kecil dibandingkan antena directional.

  Di daerah yang jauh dari stasiun pemancar radio, kebanyakan orang menggunakan antena directional karena jangkauan penerimaan mampu menerima pancaran dari daerah maka diperlukan sebuah antena positioner untuk mengarahkan antena penerima radio tersebut. [1] Pengarah antena pada umumnya terdiri dari dua bagian, yaitu rotator yang berfungsi untuk menggerakan antena dan kontroler yang berfungsi untuk mengontrol rotator supaya arah dari antena sesuai dengan yang diinginkan. Untuk mengarahkan jenis antena pengarah (positioner) saat ini masih dengan cara manual. Hal ini tentu sangat merepotkan. Permasalahan ini dapat diatasi bila antena positioner dibuat otomatis.

  Tugas akhir dengan judul “Pengarah Antena Otomatis Radio FM” akan difokuskan sebagai pengarah antena pada alat telekomunikasi berupa radio FM. Pengarah antena otomatis akan dapat mencari keberadaan sinyal terbesar yang dapat diterima oleh penerima radio (receiver).

  1.3. Tujuan Penelitian a. Menghasilkan pengarah antena yang dapat bergerak secara otomatis.

  b. Menghasilkan perangkat penerima radio FM dengan jelas.

  c. Mengetahui arah sinyal terbesar yang diterima dari pemancar.

  d. Mengetahui besarnya sinyal terbesar yang ditangkap penerima radio.

  1.4. Manfaat Penelitian a. Sebagai alat pengarah antena yang bergerak secara otomatis.

  b. Sebagai alat bantu pengguna (penerima radio) dalam menentukan posisi arah antena untuk menghasilkan sinyal terbaik. c. Sebagai alat pencari sinyal radio yang mudah dan akurat untuk masyarakat yang berada jauh dari stasiun pemancar.

  d. Sebagai alat pembanding deteksi besarnya radiasi sinyal yang diterima dari stasiun pemancar satu dengan stasiun pemancar lainnya.

1.5. Batasan Masalah

  Penelitian akan dibatasi pada pembuatan sistem pengontrolan berdasar masukan radiasi sinyal. Spesifikasi alat yang digunakan: a. Sensor pendeteksi radiasi sinyal radio menggunakan antena dipole.

  b. Beroperasi pada frekuensi radio FM yaitu 88MHz sampai 108MHz..

  c. Strength meter menggunakan IC radio TA 7303 (pengolah radiasi sinyal menjadi sinyal listrik).

  d. Pengubah sinyal listrik analog menjadi delapan bit biner menggunakan IC ADC 0804.

  e. Kontroler menggunakan mikrokontroler ATMEL keluarga MCS51(89S51) dengan spesifikasi sebagai berikut:  Menggunakan bahasa pemrograman Assembly sebagai pengolah sinyal-sinyal masukan untuk mengendalikan putaran motor.

   Menggunakan 2 mikrokontroler yang terdiri dari :

• Mikrokontroler utama
• Mikrokontroler sebagai fungsi rekam data

f. Driver motor yaitu IC L293D.

  g. Motor listrik menggunakan motor DC 9V.

  1.6. Metodologi Penelitian

  Pada perancangan ini penulis menggunakan tahap-tahap metode penelitian sebagai berikut : a. Mempelajari sistem penerimaan dan pola radiasi antena dipole.

  b. Merancang sistem pengolah radiasi sinyal radio menjadi sinyal-sinyal listrik.

  c. Merancang sistem pengolah sinyal-sinyal listrik menjadi bit-bit digital (biner).

  d. Merancang sistem kerja port-port mikrokonroler sebagai masukan dan keluaran.

  e. Merancang sistem pemrograman mikrokontroler ATMEL keluarga MCS51.

  f. Merancang sistem kendali/driver motor pada IC L293D.

  g. Merancang semua komponen menjadi satu rangkaian.

  h. Menguji rangkaian dengan hasil program yang dibuat. i. Membahas dan menganalisa hasil rancangan yang dibuat. j. Membuat kesimpulan dari hasil pembahasan dan analisis.

  1.7. Sistematika Penulisan

  Sistematika penulisan tugas akhir yang digunakan dalam penyusunan tugas akhir adalah sebagai berikut:

BAB I PENDAHULUAN Pendahuluan berisi latar belakang masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian, batasan masalah, metode penulisan dan sistematika penulisan.

BAB II DASAR TEORI Bab ini memberikan penjelasan tentang penerima FM secara umum, antena, IC ADC0804 sebagai konverter Analog to Digital, mikrokontroller AT 89S51, dan driver motor pada rotator. BAB III PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT Bab ini berisi perencanaan sistem beserta uraian singkat, perencanaan perangkat keras dan perangkat lunak. BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA ALAT Bab ini membahas tentang pengujian dan analisa terhadap perangkat antena positioner untuk pesawat penerima Radio FM. BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Bab ini berisi ringkasan hasil penelitian yang telah dilakukan dan usulan yang berupa ide-ide untuk perbaikan atau pengembangan terhadap penelitian yang telah dilakukan.

BAB II DASAR TEORI

2.1. Penerima FM [2]

  Pesawat penerima harus melaksanakan sejumlah fungsi yaitu:

  1. Penerima harus dapat memilih sinyal radio FM dari frekuensi 88 MHz sampai 108 MHz dan menolak sinyal lain yang tidak diinginkan.

  2. Penerima harus dapat menguatkan sinyal yang diterima tersebut agar dapat digunakan pada proses selanjutnya.

  3. Penerima harus dapat memisahkan sinyal informasi dari sinyal pembawa dan menyampaikan kepada pemakai.

Gambar 2.1 menunjukkan diagram blok penerima FM secara umum.Gambar 2.1. Diagram blok penerima FM

2.1.1. Pembagian kanal FM di Indonesia

  Jumlah kanal yang digunakan pada alokasi frekuensi 87,5 MHz hingga 108 MHz mendirikan stasiun radio sejumlah kanal yang ada. Hal tersebut dikarenakan jarak antar kanal terlalu rapat yang dapat menyebabkan interferensi antar stasiun radio.

  Karena itu, aturan dalam Keputusan Menteri Perhubungan No KM 15 Tahun 2003 mensyaratkan jarak minimal antar kanal dalam satu area pelayanan (yang umumnya se- Kota atau se-Kabupaten) adalah 800 kHz. Kecuali pada kota besar semacam Jakarta, Bandung, Surabaya, Semarang, Medan yang sudah telanjur mempunyai stasiun cukup banyak. Jarak minimal untuk kota-kota itu adalah 400 kHz.

  Pembagian kanal untuk tiap area layanan disesuaikan dengan faktor-faktor seperti: kepadatan penduduk, perkembangan kawasan, dan lainnya. Sebab, apalah gunanya menyediakan banyak kanal jika pendirian stasiun-stasiun baru di suatu area layanan tidak menjanjikan.

2.2. Antena Antena merupakan piranti pokok yang digunakan dalam sistem komunikasi.

  Antena digunakan untuk memancarkan atau menerima tenaga elektromagnet. Antena akan beroperasi efektif kalau dimensinya sama dengan panjang gelombang isyarat yang hendak dipancarkan atau hendak diterima. [3]

  Fungsi antena penerima adalah untuk mendeteksi radiasi sinyal yang dipancarkan oleh stasiun pemancar radio FM. Sinyal yang diterima oleh antena akan diolah oleh rangkaian radio FM untuk menentukan besar-kecilnya sinyal yang diperoleh antena sepanjang putaran 360 derajat.

  2.2.1. Sistem Koordinat Antena

  Sifat-sifat keterarahan antena dapat dilukiskan dalam koordinat-koordinat bola, seperti terlihat pada gambar 2.2. Antena dibayangkan berada ditengah-tengah bola, dan setiap titik P pada permukaan bola dapat ditentukan posisinya terhadap antena oleh radius (d) dan sudut

  θ dan φ. Hal ini diperlihatkan dengan berpedoman pada koordinat siku x, y dan z. Dalam gambar 2.2 diperlihakan juga bidang ekuatorial, yang sebenarnya adalah bidang xy. Bidang ini sudah ditentukan, setiap bidang yang terletak tegak lurus padanya dan melalui titik tengah bola dikenal sebagai bidang meridian.

Gambar 2.2. Koordinat-koordinat bola antena

  2.2.2. Antena Dipole

  Antena dipole (antenna ½ gelombang) merupakan antena yang mempunyai pola radiasi ideal penerimaan membentuk dua slide lobe (seperti terlihat pada gambar 2.3).

  Pola pancaran pada gambar 2.3 merupakan pola radiasi sinyal ideal, yaitu bila antena berada jauh diatas permukaan bumi (dalam ruang). Bumi memantulkan gelombang elektromagnet, karena itu bumi berpengaruh kepada bentuk pola pancaran antena. [3]

  Arah medan magnet elektrik dari gelombang elektromagnetik (polarisasi) dapat divisualisasikan dalam bentuk elipse atau lonjong. Elipse secara vertikal dinamakan polarisasi vertikal sedangkan elipse dalam pandang horisontal dinamakan polarisasi horisontal. Untuk jenis antena dipole dapat diletakkan secara vertikal maupun horisointal polarisasi.

  Antena dipole dapat digunakan sebagai pemancar maupun penerima radiasi sinyal. Panjangn pendeknya fisik antena akan mempengaruhi frekuensi yang digunakan.

2.2.3. Cepat Rambat dan Panjang Antena

  Antena mempunyai konstanta dielektrika lebih besar dari pada ruang bebas, oleh karena itu kecepatan rambat gelombang elektromagnet kurang dari 300.000 km per detik.

  Besarnya konstanta dielektrika dipengaruhi oleh kapasitas liar sehingga akan mempengaruhi penurunan kecepatan gelombang. Kapasitas ini ditimbulkan oleh saluran yang menghubungkan antena dengan penerima, isolator penumpu antena dan obyek logam yang berdekatan dengan antena. [3]

  Perubahan kecepatan gelombang yang ditimbulkan oleh kapasias liar disebut efek ujung (end effect), sebab membuat ujung-ujung antena menjauh dari panjang fisiknya.

  Efek yang ditiadakan dengan membuat antena kira-kira 5% lebih pendek. Panjang fisik

  ×

  Panjang fisik ½ meter (2.1) λ=

  ( )

  Harga K ditemukan melalui kurva pada gambar 2.4. Grafik ini memperlihatkan pengaruh panjang antena dipole, diameter dan faktor K terhadap resistansi antena yang beresonansi. [4]

Gambar 2.4. Grafik pengaruh panjang antena dipole

  Melalui kurva ini dapat diketahui resistansi antena yang beresonansi. Besarnya resistansi tergantung pada perbandingan panjang terhadap diameter antena. Rumus yang diperlukan untuk keadaan ini adalah

  Panjang fisik ½ meter

  (2.2) λ=

  ( )

2.2.4. Implementasi Arah Penerimaan (Beamwidth)

  Kelebaran arah penerimaan (Beamwidth) merupakan sudut penerimaan maximum (satuan degree/derajat) dengan polarisasi vertikal atau horisontal. Gain penerimaan antena sisi penerimaan terbesar yang difokuskan , titik terbesar penerimaan berada di dalam kedua slide lobe.

2.3. Field Strength Meter (FSM)

  FSM merupakan piranti yang digunakan untuk mendeteksi radiasi sinyal dan mengubahnya menjadi sinyal listrik. FSM yang digunakan pada perancangan ini adalah indikator rangkaian radio TA7303. Radio ini akan mengolah gelombang elekromagnet yang masuk melalui antena menjadi sinyal listrik sesuai besar kecilnya sinyal yang diterima. Semakin besar sinyal yang diterima maka tegangan indikator sinyal akan semakin besar, demikian pula sebaliknya. FSM digunakan sebagai indikator sinyal yang diperoleh antena untuk diolah menjadi bit-bit digital sesuai dengan level tegangan Analog

  (ADC). Cara kerja dari rangkaian indikator pada radio TA7303

  to Digital Convertion

  dapat dilihat pada gambar 2.5 berikut:

Gambar 2.5. Rangkaian IC TA 7303

  Radiasi sinyal yang diolah oleh rangkaian tuner FM (osc) memberikan masukan ke pin 1 IC TA 7303 yang diumpankan ke penguat komparator (IF AMP). Sinyal kemudian sinyal tersebut diumpankan ke amplitudo frekuensi untuk mendapatkan hasil amplitudo ferkuensi yang siap didengarkan menggunakan speaker. Sedangkan untuk sinyal indikator diperoleh dari rangkaian level detektor yang diperoleh dari komparator pada penguat IF, sehingga level sinyal yang masuk ke rangkaian IF dapat dibedakan.

2.4. Konverter Analog ke Digital [5]

  (ADC) adalah sebuah piranti yang dirancang untuk

  Analog to Digital Convertion

  mengubah sinyal-sinyal analog menjadi sinyal-sinyal digital. ADC digunakan untuk mendeteksi suatu tegangan analog dengan ordo yang sangat kecil. Agar tegangan analog ini mudah diproses oleh sistem selanjutnya maka harus diubah kesuatu keluaran biner. Untuk menghasilkan keluaran biner ini diperlukan suatu konverter dalam hal ini ADC akan mengubah sinyal analog menjadi sinyal digital.

2.4.1. Analog to Digital (IC ADC 0804)

  ADC 0804 merupakan IC CMOS pengubah analog ke digital delapan bit dengan satu kanal masukan. IC ADC 0804 bekerja secara cermat dengan menambahkan sedikit komponen sesuai dengan spesifikasi yang harus diberikan agar dapat mengkonversikan secara cepat suatu masukan tegangan analog menjadi bit-bit digital. [6]

  Untuk menentukan ADC yang digunakan dalam sistem akuisisi data, ada beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam penggunaan ADC ini yaitu tegangan maksimum yang dapat dikonversikan oleh ADC dari rangkaian pengkondisi sinyal, resolusi, pewaktu eksternal ADC, tipe keluaran, rentang masukan analog maksimum, jumlah kanal masukan, ketepatan dan kecepatan konversinya. untai ADC yang digunakan sehingga masukan analog yang akan dimasukkan ke ADC tersebut terlebih dahulu harus disesuaikan dengan tegangan analog maksimal yang diizinkan, resolusi ADC berkaitan dengan cacah bit dan rentang tegangan pada masukan analog.

  Dengan pertimbangan diatas penulis sengaja memilih ADC 0804 sebagai konverter A/D. ADC ini adalah jenis successive approximation convertion atau pendekatan bertingkat yang memiliki waktu konversi jauh lebih singkat dan tidak tergantung pada nilai masukan analognya atau sinyal yang akan diubah. Dalam Gambar 2.6 memperlihatkan diagram blok ADC tersebut.

Gambar 2.6. Diagram Blok ADC

2.4.2. Prinsip kerja ADC

  Secara singkat prinsip kerja dari konverter A/D adalah semua bit-bit diset kemudian diuji, dan bilamana perlu sesuai dengan kondisi yang telah ditentukan. Dengan rangkaian yang paling cepat, konversi akan diselesaikan sesudah 8 clock, dan keluaran D/A merupakan nilai analog yang ekivalen dengan nilai register SAR.

  Apabila konversi telah dilaksanakan, rangkaian kembali mengirim sinyal selesai konversi yang berlogika rendah. Sisi turun sinyal ini akan menghasilkan data digital yang ekivalen ke dalam register buffer. Dengan demikian, keluaran digital akan tetap tersimpan sekalipun akan di mulai siklus konversi yang baru.

  IC ADC 0804 mempunyai dua masukan analog, Vin (+) dan Vin (-), sehingga dapat menerima masukan diferensial. Masukan analog sebenarnya (Vin) sama dengan selisih antara tegangan-tegangan yang dihubungkan dengan kedua pin masukan yaitu:

  Vin = Vin (+) – Vin (-) (2.3) Kalau masukan analog berupa tegangan tunggal, tegangan ini harus dihubungkan dengan Vin (+), sedangkan Vin (-) digroundkan. Untuk operasi normal, ADC 0804 menggunakan Vcc = +5 Volt sebagai tegangan referensi. Dalam hal ini jangkauan masukan analog mulai dari 0 Volt sampai 5 Volt (skala penuh), karena IC ini adalah SAC 8-bit, resolusinya akan sama dengan :

  (2.4) = = = 19.6

  (n menyatakan jumlah bit keluaran biner IC ADC)

  IC ADC 0804 memiliki generator clock intenal yang harus diaktifkan dengan menghubungkan sebuah resistor eksternal (R) antara pin CLK OUT dan CLK IN serta sebuah kapasitor eksternal (C) antara CLK IN dan ground digital. Frekuensi clock yang diperoleh di pin CLK OUT sama dengan :

  Untuk sinyal clock dapat juga digunakan sinyal eksternal yang dihubungkan ke CLK IN. ADC 0804 memilik 8 keluaran digital sehingga dapat langsung dihubungkan

  pin

  dengan saluran data mikrokomputer. Masukan (chip select, aktif rendah) digunakan untuk mengaktifkan ADC 0804. Jika berlogika tinggi, ADC 0804 tidak aktif (disable) dan semua keluaran berada dalam keadaan impedansi tinggi.

  Masukan (write atau start convertion) digunakan untuk memulai proses konversi. Untuk itu harus diberi pulsa logika 0. Sedangkan keluaran (interrupt atau end of

  ) menyatakan akhir konversi. Pada saat dimulai konversi, akan berubah ke

  convertion

  logika 1. Di akhir konversi akan kembali ke logika 0. Gambar 2.7 berikut adalah konfigurasi pin ADC 0804:

Gambar 2.7. Konfigurasi pin ADC 0804

2.4.3. Deskripsi pena IC ADC 0804 [7]

  1. Pena 1-3 (CS, RD, WR). Merupakan masukan kontrol digital dengan level tegangan logika TTL. Pena CS dan RD jika tidak aktif maka keluaran digital akan berada pada keadaan impedansi tinggi. Pena WR bila dibuat aktif bersamaan dengan CS akan memulai konversi. Konversi akan reset bila WR dibuat tidak aktif. Konversi

  2. Pena 4 dan 19 (clock IN dan clock R). Merupakan pena masukan dari rangkaian . Pena ini digunakan sebagai clock internal dengan menambah

  schmit trigger rangkaian RC.

  3. Pena 5 (INTR). Merupakan pena interupsi keluaran yang digunakan didalam sistem mikroprosesor. Pena 5 menunjukkan bahwa konversi telah selesai. Pena 5 akan mengeluarkan logika tinggi bila konversi dimulai dan mengeluarkan aktif rendah bila konversi selesai.

  4. Pena 6 dan 7 (Vin (+) dan Vin (-)). Merupakan pena interupsi untuk masukan tegangan analog. Vin (+) dan Vin (-) adalah sinyal masukan differensial. Vin (-) digunakan untuk masukan negatif jika Vin (+) dihubungkan dengan ground, dan Vin (+) digunakan untuk masukan positif jika Vin (-) dihubungkan ground.

  5. Pena 8 dan 10 (AGND dan DGND). Pena ini dihubungkan dengan ground.

  6. Pena 9 (Vref/2). Merupakan pena masukan tegangan referensi yang digunakan sebagai referensi untuk tegangan masukan dari pena 6 dan 7.

  7. Pena 11 sampai 18 (bus data 8 bit) Merupakan jalur keluaran data digital 8 bit. Pena 11 merupakan data MSB dan pena 18 merupakan data LSB. 8. Pena 20 (V+) Pena ini dihubungkan ke VCC (5volt).

2.4.4. Mode IC ADC 0804 [7]

  Pada ADC 0804 ini, terdapat dua jenis mode dalam melakukan konversi, yaitu mode free running dan mode control. Pada mode free running, ADC akan mengeluarkan dihubungkan kepada masukan WR untuk memerintahkan ADC memulai konversi kembali. Prinsip yang kedua yaitu mode control, pada mode ini ADC baru akan memulai konversi setelah diberi instruksi dari mikrokontroler. Instruksi ini dilakukan dengan memberikan pulsa rendah kepada masukan WR sesaat + 1ms, kemudian membaca keluaran data ADC setelah keluaran INTR berlogika rendah.

  Untuk sistem pengontrolan level sinyal ini, instruksi akan diberikan oleh user yang kemudian dimasukkan ke mikrokontroler dika ingin memulai pendeteksian sinyal terbesar. Maka ADC yang dipakai menggunakan mode control, ADC akan memulai konversi jika mikrokontroler memberikan instruksi. Untuk menerapkan control mode ini maka pin WR harus dihubungkan dengan pin mikrokontroler. ADC 0804 yang penulis gunakan ini memerlukan tegangan referensi sebesar 2,5 V agar dapat bekerja. Maka untuk tegangan referensinya ini dihasilkan dari keluaran dioda referensi LM336. Adapun rangkaian dari ADC 0804 ini dapat dilihat pada Gambar 2.8 berikut ini:

2.5. Pendeteksi Posisi Antena

  Sensor yang digunakan pada pendeteksi posisi arah antena menggunakan photosensor

interuptor. Sensor ini terdiri atas sumber cahaya dan sensor cahaya. Komponen ini merupakan

gabungan rangkaian phototransistor dengan inframerah yang di-pack menjadi satu. Ilustrasi

komponen tersebut dapat dilihat pada gambar 2.9. berikut

Gambar 2.9. Ilustrasi photosensor interuptor

2.5.1. LED Inframerah [8]

  LED inframerah merupakan komponenen yang prinsip kerjanya sama dengan LED biasa. Cahaya inframerah tidak tampak seperti cahaya LED yang dapat memancarkan sinar dan dapat dilihat oleh mata manusia. Rangkaian pemancar (LED inframerah) dapat dilihat pada gambar 2.10.

Gambar 2.10. Rangkaian sumber cahaya

  Persamaan matemasis untuk mencari nilai hambaan pada gambar rangkaian 2.9 adalah sebagai berikut:

  (2.6) Keterangan :

  VF adalah tegangan dioda

  IF adalah arus LED inframerah RD adalah resistor

2.5.2. Fototransistor [8]

  Fototransistor merupakan transduser optis karena komponen tersebut dapat mengubah efek cahaya (sinar inframerah) menjadi sinyal lisrik. Fototransistor terbuat dari bahan dasar silicon dan dapat menghantarkan listrik saat terkena cahaya inframerah. Pada dasarnya fototransistor memiliki prinsip kerja sama dengan transistor, namun pada foto transistor arus basis ( ) digantikan oleh cahaya LED inframerah. Fototransistor berfungsi sebagai saklar yaitu jika ada arus basis maka fototransistor akan on demikian pula sebaliknya. Rangkaian penerima dapat dilihat pada gambar 2.11.

Gambar 2.11. Rangkaian penerima fototransistor

  Persamaan matemasis untuk mencari nilai hambatan pada rangkaian gambar 2.11 adalah sebagai berikut:

  (2.8) =

  2.6. Pengkondisi Sinyal

  Rangkaian pengkondisi sinyal yang digunakan adalah rangkaian pembagi tegangan yang digunakan untuk dapat menenyesuaikan level keluaran dari Field Strength (FSM) dengan level tegangan Analog to Digital Convertion (ADC). ADC akan

  Meter

  mengubah tegangan keluaran dari pengkondisi sinyal menjadi bit-bit digital, dapat dilihat pada gambar 2.12.

Gambar 2.12. Rangkaian pembagi tegangan

  Besarnya tegangan yang harus diumpankan untuk Vin (+) ADC pada rangkaian pembagi tegangan dapat disesuaikan dengan persamaan sebagai berikut: Vin = (

  (2.9) ) ×

  ( ) ( )

  2.7. Mikrokontroler AT89S51

  Mikrokontroller tipe Atmel AT89S51 termasuk kedalam keluarga MCS51 merupakan suatu mikrokomputer CMOS 8-bit dengan daya rendah, kemampuan tinggi, memiliki 8K byte Flash Programable and Erasable Read Only Memory (PEROM).

  Fasilitas yang terdapat dalam AT89S51 antara lain:

   Beroperasi pada frekuensi 0 sampai 24MHz.  Tiga tingkat kunci memori program.  Memiliki 256 x 8 bit RAM internal.  Terdapat 32 jalur masukan/keluaran terprogram.  Tiga pewaktu/pencacah 6-bit (untuk MCS 52) dan dua pewaktu/pencacah 16- (untuk MCS 51).

  bit  Delapan sumber interupsi(untuk MCS 52) dan 6 untuk MCS 51.

   Kanal serial terprogram.  Mode daya rendah dan mode daya mati.

2.7.1. Konfigurasi Mikrokontroller AT89S51

  Konfigurasi dan deskripsi kaki-kaki mikrokomputer AT89x5x dapat dilihat pada

gambar 2.13. berikut:Gambar 2.13. Konfigurasi pin AT 89S51

  Penjelasan beberapa port mikrokontroler adalah sebagai berikut:

  0 adalah port dua arah masukan/keluaran 8-bit saluran terbuka. Sebagai

  Port

  keluaran, tiap kaki dapat menerima masukan TTL. Ketika logika 1

  port

  dimasukkan ke kaki-kaki port 0, kaki-kaki dapat digunakan sebagai masukan impedansi tinggi. Port 0 juga dapat diatur sebagai bus alamat/data saat mengakses program dan data dari memori luar. Pada mode ini port 0 memiliki pull-up internal. Port 0 juga menerima byte-byte kode saat pemprograman flash dan mengeluarkan byte kode saat verifikasi.

  b. Port 1 1 adalah port dua arah masukan/keluaran 8-bit dengan pull-up internal.

  Port

  Sebagai tambahan, P1.0 dan P1.1 dapat diatur sebagai pewaktu/ pencacah-2 eksternal masukan pencacah (P1.0/T2) dan pewaktu/pencacah-2 masukan pemicu (P1.1/T2EX). Port 1 juga menerima byte-byte alamat saat pemrograman dan verifikasi flash.

  c. Port 2 adalah port masukan/keluaran dua arah 8-bit dengan internal pull-up.

  Port 2

  2 juga menerima bit-bit alamat dan beberapa sinyal kendali saat

  Port pemrograman dan verifikasi flash.

  d. Port 3 adalah port masukan/keluaran dua arah 8-bit dengan internal pull-up.

  Port 3

  juga menyediakan fasilitas berbagai fungsi khusus dari AT89C51. Port 2

  Port 3 juga menerima beberapa sinyal kendali saat pemrograman dan verifikasi flash.

Tabel 2.1. Fungsi pin pada port 3 pada port 3 Fungsi Pengganti

  Pin –pin

  P3.0 RxD (Port input serial) P3.1 TxD (Port output serial) P3.2

  INT0 (interrupt eksternal 0) P3.3