FILTER BUTTERWORTH UNTUK SISTEM TELEMETRI DENGAN METODE MULTITONE TUGAS AKHIR - Filter butterworth untuk sistem telemetri dengan metode multitone - USD Repository

  FILTER BUTTERWORTH UNTUK SISTEM TELEMETRI DENGAN METODE MULTITONE TUGAS AKHIR Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Program Studi Teknik Elektro Disusun oleh: SUPRIYADI NIM : 035114025 PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS SANATA DHARMA

  BUTTERWORTH FILTER FOR TELEMETRY SYSTEM USING MULTITONE METHOD FINAL PROJECT Presented as Partial Fulfillment of the Requirements To Obtain the Sarjana Teknik Degree In Electrical Engineering Study Program Written by: SUPRIYADI Student Number : 035114025 ELECTRICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM DEPARTMENT OF ELECTRICAL ENGINEERING FACULTY OF SAINS AND TECHNOLOGY

  HALAMAN MOTTO dan PERSEMBAHAN Motto

CURA, UT VALEAS!

  (Unknown) Persembahan:

  Ku persembahkan karya kecilku ini untuk: Tuhan Yesus Kristus, selamanya aku milik-Nya... dalam kasih-Nya aku berkarya. Bapak dan Ibu tercinta, almarhum Andreas Yosef Langi dan Katharina Bedai, atas cinta yang tak berbatas.

Saudara-Saudariku tercinta, Hendrikus Suyadi, Herkulanus Hanggi, Helena Rasmiati dan

Adrianus Handri. Kedua keponakanku tersayang, Albertus Yudi Pratama dan Octaviani Cyntia. Keluarga Besarku tercinta. Almamaterku Teknik Elektro USD

  

Intisari

Filter Butterworth untuk sistem telemetri dengan metode multitone adalah

  sistem pendukung dari sistem yang lebih besar yaitu sistem telemetri termodulasi frekuensi dengan metode multitone yang merupakan alat ukur dengan tiga sensor pengukuran, yaitu sensor pertama untuk mengukur suhu udara, sensor kedua untuk mengukur tekanan udara dan sensor ketiga untuk mengukur kelembaban udara, dengan sistem komunikasi gelombang radio FM.

  Filter Butterworth untuk sistem telemetri dengan metode multitone ini

  terdiri dari bagian-bagian filter dan rangkaian pembanding. Bagian filter terdiri

  

low pass filter (LPF) 20 kHz, LPF 7 kHz, band pass filter (BPF) 8-13 kHz dan

high pass filter (HPF) 14 kHz. LPF 20 kHz digunakan untuk memisahkan sinyal

  masukan dari frekuensi transmisi, dan keluarannya digunakan sebagai masukan untuk ketiga filter lainnya. LPF 7 kHz untuk melewatkan frekuensi yang mewakili data sensor pertama, BPF 8-13 kHz untuk melewatkan frekuensi yang mewakili data sensor kedua dan HPF 14 kHz untuk melewatkan frekuensi yang mewakili data sensor ketiga. Keluaran dari ketiga filter ini selanjutnya dilewatkan pada rangkaian pembanding untuk mengubah sinyal keluaran menjadi gelombang kotak. Gelombang kotak ini merupakan keluaran akhir dari sistem sehingga pada sistem selanjutnya dapat diidentifikasi sebagai data biner dengan logika low dan

  high yang ditunjukkan oleh level tegangannya.

  Dari hasil percobaan secara terpisah, masing-masing dari filter dan pembanding telah bekerja mendekati perancangan. Pada LPF 20 kHz didapatkan frekuensi cut-off sebesar 18503,5 Hz, LPF 7 kHz didapatkan frekuensi cut-off sebesar 6852 Hz, BPF 8-13 kHz didapatkan frekuensi cut-off bawah sebesar 8408 Hz serta frekuensi cut-off atas sebesar 13176Hz dan HPF 14 kHz didapatkan frekuensi cut-off sebesar 13586 Hz. Sedangkan pembanding telah dapat menghasilkan keluaran berupa gelombang kotak tanpa mengubah frekuensinya. Tetapi saat diterapkan dalam sistem dengan masukan sinyal terjumlah, tidak didapatkan keluaran akhir seperti yang diinginkan. Hal ini disebabkan oleh penggunaan filter dengan orde rendah, sehingga sinyal keluaran filter masih terinterferensi oleh frekuensi lain diluar batas frekuensi cut-off filter.

  

Kata kunci: sistem telemetri, low pass filter, band pass filter, high pass filter,

filter Butterworth

  

Abstract

Butterworth filter for telemetry system with multitone method is a support

system to separate frequency that consist of the three measurement sensors, the

first sensor measured atmospheric temperature, the second sensor measured

atmospheric pressure and the third sensor measured atmospheric humidity in

communication radio system.

  Butterworth filter circuit consists of filter circuit and comparator circuit.

Filter circuit consists of low pass filter (LPF) 20 kHz, LPF 7 kHz, band pass filter

(BPF) 8-13 kHz and high pass filter (HPF) 14 kHz. LPF 20 kHz was used to

separate input signal from receiving signal, and then the filter output was used to

input signal for other filter. LPF 7 kHz used to pass the frequency which is

represent first sensor data, BPF 8-13 kHz used to pass the frequency which is

represent second sensor data and HPF 14 kHz used to pass the frequency which is

represent third sensor data. And then, the output from each filter feed in

comparator circuit to shape the output signal to be a square waves. This square

waves is a final output from system and then, in the next system can be

identification as a biner data with low and high logic as shown by voltage level.

  From the experiments, each filter and comparator was works close to the

design. At LPF 20 kHz, founded 18503.5 Hz cut-off frequency, at LPF 7 kHz

founded 6852 Hz. At BPF founded 8408 Hz as low cut-off frequency and 13176

Hz as high cut-off frequency. At HPF 14 kHz founded 13586 Hz as cut-off

frequency. The comparator was produce output signal of square waves without

change the frequency. But, when it apllied in the system with adder result input

signal, the final output did not worked well. This problem founded because it was

used of low orde filter, and then output signal was still interfered by the other

frequency outside of the cut-off filter frequency.

  Keywords: telemetry system, low pass filter, band pass filter, high pass filter, Butterworth filter

KATA PENGANTAR

  Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Alah Bapa di surga segala rahmat dan penyertaan-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir dengan judul “Filter Butterworth Untuk Sistem Telemetri Dengan Metode Multitone”.

  Tugas akhir ini disusun sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik Elektro di Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta, sekaligus sebagai upaya untuk memperdalam dan memperkaya wawasan berpikir serta menambah wacana di bidang elektronika khususnya dan sains teknologi pada umumnya.

  Pembuatan tugas akhir ini tidak terlepas dari bantuan dan bimbingan berbagai pihak, untuk itu penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada :

  1. B. Wuri Harini S.T., M.T., Ketua Jurusan Teknik Elektro yang telah memberikan perhatiannya selama kuliah di Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

  2. A. Bayu Primawan, S.T., M.Eng., selaku dosen pembimbing I yang telah memberikan bimbingan, masukan, waktu, dan perhatiannya selama penyusunan tugas akhir ini.

  3. Martanto, S.T., M.T., selaku dosen pembimbing II yang telah memberikan bimbingan, masukan, waktu, dan perhatiannya selama

  5. Petrus Sumardi, Laboran Lab. Elektronika dan Rangkaian Listrik yang telah banyak membantu dalam penyelesaian alat.

  6. Segenap karyawan sekretariat Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

  7. Seluruh Staf Perpustakaan Universitas Sanata Dharma Yogyakarta yang sudah memberikan layanan dan bantuan selama proses pencarian referensi.

  8. Ibu dan segenap keluarga besar tercinta yang selalu memberi doa, dukungan dan semangat dalam menyelesaikan kuliah dan pengerjaan tugas akhir ini. 9. ”Himpunan Pelajar Mahasiswa Dayak Kapuas Hulu”, terima kasih atas semua bantuan dan kebersamaan yang indah selama ini.

  10. Teman-teman TE: I Putu Eka, Andry Prihatin, Liberius Aries, Frederik Erik, Guntur Maulana, Bayu Rani, Tri Dese, Marselinus Roni, Ricky Nelson, SigitPurbayadi, Venantius Andika, Heru Wahyudi, Nendar Wibarasta, Sukur Widodo, Ratno, Yohanes Pemandi Ariadi. Tomo, Petrus Veni, Robert, Yulius, Nestor, Tono, Stefan, Budin, Andro, Ivan, Diro, Doni, Rikardus, terimakasih atas dukungan, bantuan dan kekompakannya.

  11. Semua pihak yang telah membantu dan tidak dapat disebutkan satu persatu sehingga skripsi ini dapat diselesaikan.

  12. sehingga skripsi ini dapat diselesaikan.

  DAFTAR ISI

  Halaman Judul................................................................................................i Halaman Judul dalam Bahasa Inggris ............................................................ii Lembar Persetujuan oleh Pembimbing ..........................................................iii Lembar Pengesahan .......................................................................................iv Lembar Persetujuan Publikasi........................................................................v Lembar Pernyataan keaslian karya.................................................................vi Halaman Persembahan dan Motto Hidup ......................................................vii Intisari ............................................................................................................viii Abstract ..........................................................................................................ix Kata Pengantar ...............................................................................................x Daftar Isi ........................................................................................................xiii Daftar Gambar................................................................................................xvi Daftar Tabel ...................................................................................................xviii Daftar Lampiran .............................................................................................xix

  BAB I PENDAHULUAN....................................................................... 1

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

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

  1.3 Tujuan Penelitian ..................................................................................... 2

  1.4 Manfaat Penelitian ..................................................................................3

  1.5 Batasan Masalah ..................................................................................... 3

  1.6 Metodologi Penelitian .............................................................................. 4

  1.7 Sistematika Penulisan .............................................................................. 5

  BAB II DASAR TEORI .........................................................................6

  2.1 Filter..........................................................................................................6

  2.1.4 High Pass Filter ...........................................................................15

  2.1.4.1 High Pass Filter tipe Butterworth orde ke-2 ................17

  2.1.5 Band Pass Filter ...........................................................................19

  2.1.6 Peng-kaskade-an (Cascading)......................................................23

  2.2 Penguat Operasional (Operational Amplifier, Op-Amp) Sebagai Pembangun Dasar..................................................................................24

  2.2.1 Dasar-dasar Penguat Operasional ................................................24

  2.2.2 Penguat Membalik (Inverting Amplifier) .....................................27

  2.2.3 Penguat Tak Membalik (Non Inverting Amplifier) ......................28

  2.2.4 Pengikut Tegangan (Voltage Follower) .......................................29

  

BAB III PERANCANGAN ......................................................................32

  3.1 Filter Aktif ...............................................................................................34

  3.1.1 Low Pass Filter dengan fc = 20 kHz............................................34

  3.1.2 Low Pass Filter dengan fc = 7 kHz..............................................36

  3.1.3 Band Pass Filter dengan f L = 8 kHz dan f H = 13 kHz ................38

  3.1.3.1 Low Pass Filter dengan fc = 13 kHz.............................39

  3.1.3.2 High Pass Filter dengan fc = 8 kHz .............................41

  3.1.4 High Pass Filter dengan fc = 14 kHz ..........................................44

  3.2 Rangkaian Pembanding (Comparator) ....................................................46

  3.3 Rangkaian Penyangga (Buffer) ................................................................47

  

BAB IV PENGAMATAN DAN PEMBAHASAN ...................................49

  4.1 Low Pass Filter 20 kHz ............................................................................49

  4.2 Low Pass Filter 7 kHz ..............................................................................52

  4.3 Band Pass Filter 8-13 kHz .......................................................................54

  4.4 High Pass Filter 14 kHz ...........................................................................56

  

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ......................................................68

  5.1 Kesimpulan ..............................................................................................68

  5.2 Saran ........................................................................................................69

  DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................70

  DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Karakteristik ideal filter pelewat rendah ....................................8Gambar 2.2 Karakteristik ideal filter pelewat tinggi......................................9Gambar 2.3 Karakteristik ideal filter pelewat jalur........................................9Gambar 2.4 Karakteristik ideal filter penolak jalur .......................................10Gambar 2.5 Kurva tanggapan Low Pass Filter..............................................10Gambar 2.6 Untai dasar Low Pass Filter .......................................................11Gambar 2.7 Low Pass Filter orde ke-2 ..........................................................12Gambar 2.8 Low Pass Filter orde ke-2 ..........................................................13Gambar 2.9 Kurva tanggapan High Pass Filter.............................................16Gambar 2.10 Untai dasar High Pass Filter....................................................16Gambar 2.11 High Pass Filter orde ke-2 .......................................................17Gambar 2.12 High Pass Filter orde ke-2 .......................................................17Gambar 2.13 Tanggapan amplitudo relatif BPF secara umum ......................20Gambar 2.14 Tanggapan amplitudo BPF orde 2 dengan berbagai nilai Q ....22Gambar 2.15 Diagram blok kaskade untuk filter orde tinggi.........................23Gambar 2.16 Simbol Op-Amp (dalam rangkaian).........................................25Gambar 2.17 Catu daya bipolar sederhana ....................................................25Gambar 2.18 Non inverting comparator dengan bias positif.........................26Gambar 2.19 Inverting comparator dengan bias positif ................................27Gambar 2.20 Rangkaian penguat inverting....................................................28Gambar 2.21 Rangkaian penguat non inverting.............................................28Gambar 2.22 Rangkaian pengikut tegangan ..................................................29Gambar 2.23 Rangkaian penguat inverting tanpa pengikut tegangan............30Gambar 3.1 Diagram blok sistem telemetri secara umum .............................32Gambar 3.2 Diagram blok bagian penerima ..................................................33Gambar 3.7 Band Pass Filter 8 - 13 kHz.......................................................44Gambar 3.8 High Pass Filter 14 kHz.............................................................46Gambar 3.9 Rangkaian Pembanding (Comparator) ......................................47Gambar 3.10 Rangkaian Penyangga ..............................................................48Gambar 4.1 Grafik Tanggapan Frekuensi LPF 20 kHz .................................51Gambar 4.2 Grafik Tanggapan Frekuensi LPF 7 kHz ...................................53Gambar 4.3 Grafik Tanggapan Frekuensi BPF 8-13 kHz..............................56Gambar 4.4 Grafik Tanggapan Frekuensi HPF 14 kHz.................................58

  Gambar 4.5(a) Sinyal terjumlah masukan sistem dengan Amplitudo 9 Vpp.62 Gambar 4.5(b) Sinyal terjumlah untuk masukan Sistem setelah pembagi tegangan dengan Amplitudo 3 Vpp........................................62 Gambar 4.6(a) Sinyal keluaran LPF 20 kHz dengan masukan sinyal terjumlah ................................................................................62 Gambar 4.6(b) Sinyal keluaran LPF 20 kHz setelah pembagi tegangan dengan masukan sinyal terjumlah ..........................................63 Gambar 4.7(a) Sinyal keluaran LPF 7 kHz dengan masukan sinyal terjumlah, Amplitudo 4,8 Vpp ...............................................64 Gambar 4.7(b) Keluaran akhir LPF 7 kHz setelah Rangkaian Pembanding dengan masukan sinyal terjumlah ..........................................64 Gambar 4.8(a) Sinyal keluaran BPF 8-13 kHz dengan masukan sinyal terjumlah ................................................................................65 Gambar 4.8(b) Keluaran akhir BPF 8-13 kHz setelah Rangkaian

  Pembanding dengan masukan sinyal terjumlah .....................65 Gambar 4.9(a) Sinyal keluaran HPF 14 kHz dengan masukan sinyal terjumlah ................................................................................65 Gambar 4.9(b) Keluaran akhir HPF 14 kHz setelah Rangkaian

  Pembanding dengan masukan sinyal terjumlah .....................66

  DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Nilai Faktor Redaman Untuk Tanggapan Filter Butterworth........24Tabel 4.1 Kinerja Filter dengan Sinyal Masukan Gelombang Kotak dan

  Frekuensi Masukan Yang Berbeda .................................................60

Tabel 4.2 Kinerja Filter Dengan Masukan Sinyal Terjumlah ........................63

  DAFTAR LAMPIRAN

  Lampiran 1 Gambar Rangkaian Lengkap ........................................................ L2 Lampiran 2 Foto Perangkat Keras Hasil Perancangan..................................... L3 Lampiran 3 Tabel Data pengukuran LPF 20 kHz ............................................ L5 Lampiran 4 Tabel Data pengukuran LPF 7 kHz .............................................. L7 Lampiran 5 Tabel Data pengukuran BPF 8-13 kHz......................................... L10 Lampiran 6 Tabel Data pengukuran HPF 14 kHz............................................ L13 Lampiran 7 Tabel Hubungan Antara Data Sensor 1 (Suhu) Dengan

  Frekuensi ..................................................................................... L15 Lampiran 8 Tabel Hubungan Antara Data Sensor 2 (Tekanan) Dengan

  Frekuensi ..................................................................................... L17 Lampiran 9 Tabel Hubungan Antara Data Sensor 3 (Kelembaban) pada suhu dengan Frekuensi...................................................... L19 C

  25 Lampiran 10 Tabel Hubungan Antara Data Sensor 3 (Kelembaban) pada suhu dengan Frekuensi...................................................... L20 C

  35 Lampiran 11 Tabel Hubungan Antara Data Sensor 3 (Kelembaban) pada suhu dengan Frekuensi...................................................... L21

  C

  45 Lampiran 12 Gambar Sinyal AFG (Audio Function Generator) sebagai masukan Sistem dengan Amplitudo 9 Vpp dan Frekuensi 10008 Hz ..................................................................................... L23

  Lampiran 13 Gambar Sinyal AFG (Audio Function Generator) sebagai masukan LPF 20 kHz dengan Amplitudo 2,6 Vpp dan Frekuensi 10008 Hz .................................................................... L23

  Lampiran 14 Gambar sinyal keluaran LPF 20 kHz dengan Amplitudo 7,5 Vpp dan Frekuensi 10008 Hz...................................................... L23

  Lampiran 15 Gambar sinyal keluaran LPF 20 kHz yang telah dibagi

  Lampiran 17 Gambar sinyal keluaran LPF 7 kHz dengan Amplitudo 6,5 Vpp dan Frekuensi 4288 Hz........................................................ L24

  Lampiran 18 Gambar sinyal keluaran BPF 8-13 kHz dengan Amplitudo 0,6 Vpp dan Frekuensi 4288 Hz.................................................. L25

  Lampiran 19 Gambar sinyal keluaran HPF 14 kHz dengan Frekuensi 4288 Hz ................................................................................................ L25

  Lampiran 20 Gambar sinyal masukan BPF 8-13 kHz dengan Amplitudo 2,5 Vpp dan Frekuensi 10558 Hz................................................ L25

  Lampiran 21 Gambar sinyal keluaran BPF 8-13 kHz dengan Amplitudo 9,4 Vpp dan Frekuensi 10558 Hz................................................ L26

  Lampiran 22 Gambar sinyal keluaran LPF 7 kHz dengan Amplitudo 1 Vpp dan Frekuensi 10558 Hz ............................................................. L26 Lampiran 23 Gambar sinyal keluaran HPF 14 kHz dengan Amplitudo 1,9

  Vpp dan Frekuensi 10558 Hz...................................................... L26 Lampiran 24 Gambar sinyal masukan HPF 14 kHz dengan Amplitudo 2,5

  Vpp dan Frekuensi 17043 Hz...................................................... L27 Lampiran 25 Gambar sinyal keluaran HPF 14 kHz.dengan Amplitudo 4

  Vpp dan Frekuensi 17043 Hz...................................................... L27 Lampiran 26 Gambar sinyal keluaran LPF 7 kHz.dengan Amplitudo 0,14

  Vpp dan Frekuensi 17043 Hz...................................................... L27 Lampiran 27 Gambar sinyal keluaran BPF 8-13 kHz.dengan Amplitudo

  2,4 Vpp dan Frekuensi 17043 Hz................................................ L28 Lampiran

  28 Gambar keluaran akhir LPF 7 kHz setelah Rangkaian Pembanding dengan Amplitudo 4,4 Vpp dan Frekuensi 4288 Hz ................................................................................................ L28

  Lampiran 29 Gambar keluaran akhir BPF 8-13 kHz setelah Rangkaian Pembanding dengan Amplitudo 4,4 Vpp dan Frekuensi 4288

  Lampiran 31 Gambar keluaran akhir BPF 8-13 kHz setelah Rangkaian Pembanding dengan Amplitudo 4,4 Vpp dan Frekuensi 10558 Hz ..................................................................................... L29

  Lampiran

  32 Gambar keluaran akhir LPF 7 kHz setelah Rangkaian Pembanding dengan Amplitudo 4,4 Vpp dan Frekuensi 10558 Hz ..................................................................................... L29

  Lampiran 33 Gambar keluaran akhir HPF 14 kHz setelah Rangkaian Pembanding dengan Amplitudo 4,4 Vpp dan Frekuensi 10558 Hz ..................................................................................... L30

  Lampiran 34 Gambar keluaran akhir HPF 14 kHz setelah Rangkaian Pembanding dengan Amplitudo 4,4 Vpp dan Frekuensi 17043 Hz ..................................................................................... L30

  Lampiran 35 Gambar keluaran akhir LPF 7 kHz setelah Rangkaian Pembanding dengan Frekuensi 17043 Hz................................... L30

  Lampiran 36 Gambar keluaran akhir BPF 8-13 kHz setelah Rangkaian Pembanding dengan Amplitudo 4,4 Vpp dan Frekuensi 17043 Hz ..................................................................................... L31

  Lampiran 37 Sinyal masukan sistem gelombang kotak dengan Amplitudo

  9 Vpp dan setelah diperkecil dengan Amplitudo 3 Vpp ............. L31 Lampiran 38 Sinyal keluaran LPF 20 kHz pada frekuensi 10500 Hz dengan Amplitudo 8,4 Vpp dan setelah diperkecil dengan

  Amplitudo 2,8 Vpp ..................................................................... L31 Lampiran 39 Sinyal keluaran LPF 20 kHz yang diperkecil menjadi 2,8

  Vpp pada frekuensi 2000 Hz sebagai masukan LPF 7 kHz dan keluaran LPF 7 kHz dengan Amplitudo 8 Vpp ................... L32 Lampiran 40 Sinyal keluaran komparator LPF 7 kHz pada frekuensi 2000

  Hz ................................................................................................ L32

  Lampiran 42 Sinyal keluaran LPF 20 kHz yang diperkecil menjadi 2,8 Vpp pada frekuensi 2000 Hz sebagai masukan HPF 14 kHz dan keluaran HPF 14 kHz dengan Amplitudo 1 Vpp ................. L33

  Lampiran

  43 Keluaran komparator BPF 8-13 kHz dan keluaran komparator HPF 14 kHz pada frekuensi 2000 Hz ...................... L33 Lampiran 44 Sinyal keluaran LPF 20 kHz yang diperkecil menjadi 2,8

  Vpp pada frekuensi 4000 Hz sebagai masukan LPF 7 kHz dan keluaran LPF 7 kHz dengan Amplitudo 8 Vpp.................... L33 Lampiran 45 Sinyal keluaran komparator LPF 7 kHz pada frekuensi 4000

  Hz ................................................................................................ L34 Lampiran 46 Sinyal keluaran LPF 20 kHz yang diperkecil menjadi 2,8

  Vpp pada frekuensi 4000 Hz sebagai masukan BPF 8-13 kHz dan keluaran BPF 8-13 kHz dengan Amplitudo 3,6 Vpp ........... L34 Lampiran 47 Sinyal keluaran LPF 20 kHz yang diperkecil menjadi 2,8

  Vpp pada frekuensi 4000 Hz sebagai masukan HPF 14 kHz dan keluaran HPF 14 kHz dengan Amplitudo 1 Vpp ................. L34 Lampiran

  48 Keluaran komparator BPF 8-13 kHz dan keluaran komparator HPF 14 kHz pada frekuensi 4000 Hz ...................... L35 Lampiran 49 Sinyal keluaran LPF 20 kHz yang diperkecil menjadi 2,8

  Vpp pada frekuensi 7000 Hz sebagai masukan LPF 7 kHz dan keluaran LPF 7 kHz dengan Amplitudo 5,2 Vpp................. L35 Lampiran 50 Sinyal keluaran komparator LPF 7 kHz pada frekuensi 7000

  Hz ................................................................................................ L35 Lampiran 51 Sinyal keluaran LPF 20 kHz yang diperkecil menjadi 2,8

  Vpp pada frekuensi 7000 Hz sebagai masukan BPF 8-13 kHz dan keluaran BPF 8-13 kHz dengan Amplitudo 4,6 Vpp ........... L36 Lampiran 52 Sinyal keluaran LPF 20 kHz yang diperkecil menjadi 2,8

  Lampiran 54 Sinyal keluaran LPF 20 kHz yang diperkecil menjadi 2,8 Vpp pada frekuensi 7500 Hz sebagai masukan LPF 7 kHz dan keluaran LPF 7 kHz dengan Amplitudo 4,3 Vpp................. L37

  Lampiran 55 Sinyal keluaran komparator LPF 7 kHz pada frekuensi 7500 Hz ................................................................................................ L37

  Lampiran 56 Sinyal keluaran LPF 20 kHz yang diperkecil menjadi 2,8 Vpp pada frekuensi 7500 Hz sebagai masukan BPF 8-13 kHz dan keluaran BPF 8-13 kHz dengan Amplitudo 6 Vpp .............. L37

  Lampiran 57 Sinyal keluaran LPF 20 kHz yang diperkecil menjadi 2,8 Vpp pada frekuensi 7500 Hz sebagai masukan HPF 14 kHz dan keluaran HPF 14 kHz dengan Amplitudo 0,8 Vpp .............. L38

  Lampiran

  58 Keluaran komparator BPF 8-13 kHz dan keluaran komparator HPF 14 kHz pada frekuensi 7500 Hz ...................... L38 Lampiran 59 Sinyal keluaran LPF 20 kHz yang diperkecil menjadi 2,8

  Vpp pada frekuensi 8000 Hz sebagai masukan BPF 8-13 kHz dan keluaran BPF 8-13 kHz dengan Amplitudo 7,4 Vpp ........... L38 Lampiran 60 Sinyal keluaran komparator BPF 8-13 kHz pada frekuensi 8000 Hz ....................................................................................... L39 Lampiran 61 Sinyal keluaran LPF 20 kHz yang diperkecil menjadi 2,8

  Vpp pada frekuensi 8000 Hz sebagai masukan LPF 7 kHz dan keluaran LPF 7 kHz dengan Amplitudo 3,6 Vpp................. L39 Lampiran 62 Sinyal keluaran LPF 20 kHz yang diperkecil menjadi 2,8

  Vpp pada frekuensi 8000 Hz sebagai masukan HPF 14 kHz dan keluaran HPF 14 kHz dengan Amplitudo 0,8 Vpp .............. L39 Lampiran 63 Keluaran komparator LPF 7 kHz dan keluaran komparator

  HPF 14 kHz pada frekuensi 8000 Hz.......................................... L40 Lampiran 64 Sinyal keluaran LPF 20 kHz yang diperkecil menjadi 2,8

  Lampiran 65 Sinyal keluaran komparator BPF 8-13 kHz pada frekuensi 10500 Hz ..................................................................................... L40 Lampiran 66 Sinyal keluaran LPF 20 kHz yang diperkecil menjadi 2,8

  Vpp pada frekuensi 10500 Hz sebagai masukan LPF 7 kHz dan keluaran LPF 7 kHz dengan Amplitudo 1,3 Vpp................. L41 Lampiran 67 Sinyal keluaran LPF 20 kHz yang diperkecil menjadi 2,8

  Vpp pada frekuensi 10500 Hz sebagai masukan HPF 14 kHz dan keluaran HPF 14 kHz dengan Amplitudo 1,4 Vpp .............. L41 Lampiran 68 Keluaran komparator LPF 7 kHz dan keluaran komparator

  HPF 14 kHz pada frekuensi 10500 Hz........................................ L41 Lampiran 69 Sinyal keluaran LPF 20 kHz yang diperkecil menjadi 2,8

  Vpp pada frekuensi 13000 Hz sebagai masukan BPF 8-13 kHz dan keluaran BPF 8-13 kHz dengan Amplitudo 8,6 Vpp.... L42 Lampiran 70 Sinyal keluaran komparator BPF 8-13 kHz pada frekuensi 13000 Hz ..................................................................................... L42 Lampiran 71 Sinyal keluaran LPF 20 kHz yang diperkecil menjadi 2,8

  Vpp pada frekuensi 13000 Hz sebagai masukan LPF 7 kHz dan keluaran LPF 7 kHz dengan Amplitudo 0,6 Vpp................. L42 Lampiran 72 Sinyal keluaran LPF 20 kHz yang diperkecil menjadi 2,8

  Vpp pada frekuensi 13000 Hz sebagai masukan HPF 14 kHz dan keluaran HPF 14 kHz dengan Amplitudo 2,2 Vpp .............. L43 Lampiran 73 Keluaran komparator LPF 7 kHz dan keluaran komparator

  HPF 14 kHz pada frekuensi 13000 Hz........................................ L43 Lampiran 74 Sinyal keluaran LPF 20 kHz yang diperkecil menjadi 2,8

  Vpp pada frekuensi 13500 Hz sebagai masukan BPF 8-13 kHz dan keluaran BPF 8-13 kHz dengan Amplitudo 7,6 Vpp.... L43 Lampiran 75 Sinyal keluaran komparator BPF 8-13 kHz pada frekuensi

  Lampiran 77 Sinyal keluaran LPF 20 kHz yang diperkecil menjadi 2,8 Vpp pada frekuensi 13500 Hz sebagai masukan HPF 14 kHz dan keluaran HPF 14 kHz dengan Amplitudo 2,6 Vpp .............. L44

  Lampiran 78 Keluaran komparator LPF 7 kHz dan keluaran komparator HPF 14 kHz pada frekuensi 13500 Hz........................................ L45

  Lampiran 79 Sinyal keluaran LPF 20 kHz yang diperkecil menjadi 2,8 Vpp pada frekuensi 14000 Hz sebagai masukan HPF 14 kHz dan keluaran HPF 14 kHz dengan Amplitudo 4,4 Vpp .............. L45

  Lampiran 80 Sinyal keluaran komparator HPF 14 kHz pada frekuensi 14000 Hz ..................................................................................... L45 Lampiran 81 Sinyal keluaran LPF 20 kHz yang diperkecil menjadi 2,8

  Vpp pada frekuensi 14000 Hz sebagai masukan LPF 7 kHz dan keluaran LPF 7 kHz dengan Amplitudo 0,4 Vpp................. L46 Lampiran 82 Sinyal keluaran LPF 20 kHz yang diperkecil menjadi 2,8

  Vpp pada frekuensi 14000 Hz sebagai masukan BPF 8-13 kHz dan keluaran BPF 8-13 kHz dengan Amplitudo 6,8 Vpp.... L46 Lampiran 83 Keluaran komparator LPF 7 kHz dan keluaran komparator

  BPF 8-13 kHz pada frekuensi 14000 Hz..................................... L46 Lampiran 84 Sinyal keluaran LPF 20 kHz yang diperkecil menjadi 2,5

  Vpp pada frekuensi 17000 Hz sebagai masukan HPF 14 kHz dan keluaran HPF 14 kHz dengan Amplitudo 5 Vpp ................. L47 Lampiran 85 Sinyal keluaran komparator HPF 14 kHz pada frekuensi 17000 Hz ..................................................................................... L47 Lampiran 86 Sinyal keluaran LPF 20 kHz yang diperkecil menjadi 2,5

  Vpp pada frekuensi 17000 Hz sebagai masukan LPF 7 kHz dan keluaran LPF 7 kHz dengan Amplitudo 0,2 Vpp................. L47 Lampiran 87 Sinyal keluaran LPF 20 kHz yang diperkecil menjadi 2,5

  Lampiran 89 Sinyal keluaran LPF 20 kHz yang diperkecil menjadi 2 Vpp pada frekuensi 20000 Hz sebagai masukan HPF 14 kHz dan keluaran HPF 14 kHz dengan Amplitudo 4 Vpp ........................ L48

  Lampiran 90 Sinyal keluaran komparator HPF 14 kHz pada frekuensi 20000 Hz ..................................................................................... L49 Lampiran 91 Sinyal keluaran LPF 20 kHz yang diperkecil menjadi 2 Vpp pada frekuensi 20000 Hz sebagai masukan LPF 7 kHz dan keluaran LPF 7 kHz dengan Amplitudo 0,1 Vpp........................ L49

  Lampiran 92 Sinyal keluaran LPF 20 kHz yang diperkecil menjadi 2 Vpp pada frekuensi 20000 Hz sebagai masukan BPF 8-13 kHz dan keluaran BPF 8-13 kHz dengan Amplitudo 1,4 Vpp ........... L49

  Lampiran 93 Keluaran komparator LPF 7 kHz dan keluaran komparator BPF 8-13 kHz pada frekuensi 20000 Hz..................................... L50

  Lampiran 94 Sinyal keluaran LPF 20 kHz yang diperkecil menjadi 1,8 Vpp pada frekuensi 20500 Hz sebagai masukan HPF 14 kHz dan keluaran HPF 14 kHz dengan Amplitudo 3,9 Vpp .............. L50

  Lampiran 95 Sinyal keluaran komparator HPF 14 kHz pada frekuensi 20500 Hz ..................................................................................... L50 Lampiran 96 Sinyal keluaran LPF 20 kHz yang diperkecil menjadi 1,8

  Vpp pada frekuensi 20500 Hz sebagai masukan LPF 7 kHz dan keluaran LPF 7 kHz.............................................................. L51 Lampiran 97 Sinyal keluaran LPF 20 kHz yang diperkecil menjadi 1,8

  Vpp pada frekuensi 20500 Hz sebagai masukan BPF 8-13 kHz dan keluaran BPF 8-13 kHz dengan Amplitudo 1,2 Vpp.... L51 Lampiran 98 Keluaran komparator LPF 7 kHz dan keluaran komparator

  BPF 8-13 kHz pada frekuensi 20500 Hz..................................... L51 Lampiran 99 Sinyal keluaran LPF 20 kHz yang diperkecil menjadi 1,8

  Lampiran 101 Sinyal keluaran LPF 20 kHz yang diperkecil menjadi 1,8 Vpp pada frekuensi 21000 Hz sebagai masukan LPF 7 kHz dan keluaran LPF 7 kHz........................................................... L52

  Lampiran 102 Sinyal keluaran LPF 20 kHz yang diperkecil menjadi 1,8 Vpp pada frekuensi 21000 Hz sebagai masukan BPF 8-13 kHz dan keluaran BPF 8-13 kHz dengan Amplitudo 1 Vpp.... L53

  Lampiran 103 Keluaran komparator LPF 7 kHz dan keluaran komparator BPF 8-13 kHz pada frekuensi 21000 Hz.................................. L53

  Lampiran 105 Datasheet LM741 ..................................................................... L55 Lampiran 106 Datasheet LF356 ...................................................................... L63

BAB I PENDAHULUAN

  1.1 Judul Filter Butterworth Untuk Sistem Telemetri Dengan Metode Multitone.

  1.2 Latar Belakang Masalah.

  Suatu informasi baik berupa data pengukuran atau hasil pengamatan dikirim dan diterima, kemudian diproses sangat membutuhkan sarana transmisi data yang cepat, akurat dan bisa dipindah – pindah. Sehingga untuk mengirim data dari tempat yang sulit dijangkau dapat dengan mudah diatasi. Pengiriman data dapat menggunakan berbagai media, yang salah satunya adalah dengan gelombang radio. Gelombang radio digunakan sebagai media transmisi karena bersifat fleksibel dan mempunyai rentang frekuensi yang cukup lebar. Selain itu juga mudah dipindahkan karena tidak terkait dengan jaringan kabel.

  Sistem Telemetri dengan Metode Multi Tone menggunakan prinsip sinyal informasi menggunakan frekuensi tone yang mewakili perubahan data hasil pengukuran sensor. Sisi pemancar membangkitkan frekuensi tone berdasar perubahan data keluaran sensor, frekuensi-frekuensi tersebut kemudian dijumlahkan untuk kemudian diumpankan pada modulator frekuensi [1]. Sisi dan tapis pelewat bidang (BPF) [2]. Filter-filter ini digunakan untuk memberikan batasan-batasan frekuensi untuk setiap data sensor dan juga sebagai pembatas diantara setiap frekuensi data sensor sehingga tidak saling mengganggu (interferensi).

  Berdasar dari latar belakang tersebut, maka penulis mencoba menerapkan aplikasi suatu sistem penapis (filtering) untuk memisahkan/membagi satu sinyal masukan menjadi tiga sinyal keluaran yang keluaran akhinya berupa suatu gelombang kotak sehingga pada akhirnya dapat diidentifikasi sebagai data biner (dengan logika low dan high). Dalam sistem akuisisi datanya, keluaran ini nantinya merupakan data yang akan menunjukan level atau keadaan sesungguhnya dari parameter yang diukur.

1.3 Tujuan Penelitian

  Tujuan yang akan dicapai dalam perancangan ini adalah membuat suatu peralatan yang akan digunakan untuk mengolah data menjadi suatu informasi pada sistem telemetri secara keseluruhan dengan cara pembagian frekuensi pada bagian penerima setelah sebelumnya dijumlahkan pada bagian pemancar untuk mendapatkan tiga keluaran yang terpisah yang masing-masing keluaran akan mewakili satu sensor. Keluaran akhir berupa gelombang kotak sehingga di dapatkan data hasil pengukuran berupa dua kondisi yang ditunjukan oleh level

  1.4 Manfaat Penelitian

  Adapun manfaat dari pembuatan alat ini adalah :

  1. Sebagai salah satu bagian dari keseluruhan sistem telemetri termodulasi frekuensi dengan metode multitone.

  2. Sistem pengukuran yang dilakukan menjadi lebih praktis.

  3. Sebagai dasar pengembangan untuk aplikasi lainnya yang lebih bervariasi.

  1.5 Batasan Masalah

  Agar permasalahan yang ada tidak berkembang menjadi luas, maka perlu adanya batasan terhadap permasalahan yang akan dibuat yaitu:

  1. Sinyal masukan berupa gelombang kotak.

  2. Rentang amplitudo sinyal masukan sistem adalah sebesar 3 - 5 Volt.

  3. Hasil atau keluaran akhir dari sistem berupa gelombang kotak.

  4. Rentang frekuensi untuk filter Low Pass Filter (LPF) penerima sinyal termodulasi frekuensi adalah 2 kHz – 20 kHz.

  5. Rentang frekuensi untuk filter Low Pass Filter (LPF) penerima sinyal dari sensor 1 adalah 2 kHz – 7 kHz.

  6. Rentang frekuensi untuk filter Band Pass Filter (BPF) penerima

1.6 Metode Penelitian

  Dalam penyusunan Tugas Akhir ini dilakukan beberapa metodologi penelitian. Adapun metodologi penelitian yang dilakukan terdiri dari :

  1. Studi pustaka, yaitu dengan mengumpulkan dan mempelajari berbagai informasi, baik dari buku, makalah maupun internet mengenai hal-hal yang berkaitan dengan sistem telemetri secara umum dan Filter Butterworth secara khususnya sehingga informasi yang diperoleh dapat digunakan sebagai referensi pendukung dalam penyusunan laporan.

  2. Merealisasikan pengetahuan yang diperoleh dalam bentuk perancangan hardware.

  3. Melakukan pengujian terhadap hasil perancangan agar dapat diketahui hasil secara realistis.

  4. Menganalisis hasil pengujian dan membandingkan dengan teori yang ada.

  5. Mengambil kesimpulan terhadap perancangan dan pengujian yang telah dilakukan.

1.7 Sistematika Penulisan

  Sistematika penulisan Tugas Akhir ini terbagi menjadi 5 bab yang disusun sebagai berikut :

  BAB I. PENDAHULUAN Bab ini berisi tentang latar belakang masalah, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan dan manfaat penelitian, metodologi penelitian serta sistematika penulisan.

  BAB II. DASAR TEORI Bab ini berisi penjelasan-penjelasan umum serta persamaan matematis yang berkaitan dengan sistem telemetri. BAB III. RANCANGAN PENELITIAN Bab ini berisi tentang rancangan sistem telemetri, yang meliputi diagram blok, penjelasan cara kerja secara singkat dan pemilihan komponen.

  BAB IV. HASIL PENGAMATAN DAN PEMBAHASAN Bab ini berisi hasil pengamatan dan pembahasan dari pengujian yang telah dilakukan. BAB V. PENUTUP Bab ini berisi tentang kesimpulan dan saran.

BAB II DASAR TEORI

2.1. Filter

  2.1.1. Definisi Filter Filter atau tapis didefinisikan sebagai sebuah alat atau rangkaian atau

  substansi yang meneruskan atau meloloskan arus listrik pada frekuensi-frekuensi atau jangkauan frekuensi tertentu serta menahan (menghalangi) frekuensi-frekuensi lainnya. [3]

  2.1.2. Klasifikasi Filter

  Berdasarkan komponen pendukung, filter dapat diklasifikasikan menjadi 2 macam, yaitu : filter pasif dan filter aktif.

  1. Filter Pasif

  Filter pasif merupakan suatu rangkaian filter yang hanya terdiri dari inti filter , yaitu kombinasi resistor (R), kapasitor (C), dan induktor (L). Kelebihan

  yang dimiliki yaitu : mampu memenuhi karakteristik filter yang bagus dengan penerapan yang luas dari frekuensi audio sampai frekuensi yang sangat tinggi, serta handal untuk penerapan pada frekuensi tinggi. Sedangkan kekurangannya, yaitu : adanya masalah pada sisi frekuensi rendah pada rentang frekuensi audio, ukuran fisik induktor yang semakin besar untuk induktansi yang besar dan biaya untuk pengadaan induktor relatif besar.

  2. Filter aktif

  Filter aktif merupakan suatu rangkaian filter yang terdiri dari kombinasi

  resistor, kapasitor dan satu atau lebih komponen aktif, biasanya penguat operasional dengan feedback. Kelebihan yang dimiliki yaitu : karena masukan penguat operasional mampu menyediakan penguatan atau gain maka sinyal masukan tidak akan segera mengalami pelemahan (atenuasi) selama rangkaian meneruskan sinyal-sinyal dengan frekuensi yang dikehendaki, biaya pembuatan

  filter murah sebab tidak menggunakan komponen induktor yang harganya

  relatif mahal dan tidak selalu tersedia di pasaran, mudah disetel (tune) untuk jangkauan frekuensi yang lebar tanpa mempengaruhi tanggapan rangkaian yang telah ditentukan (sesuai dengan yang diinginkan), serta memiliki impedansi masukan yang tinggi dan keluaran yang rendah sebagai akibat dari penggunaan penguat operasional yang juga hampir menjamin tidak adanya interaksi antara

  filter dengan sumber atau beban sinyal. Sedangkan kekurangannya, yaitu :

  membutuhkan catu daya tersendiri, kurang handal dibanding komponen pasif, perlu feedback sehingga ada kemungkinan tidak stabil dan batasan praktis frekuensi kerja 100 KHz (bekerja baik di bawah 100 KHz). Jika berdasarkan jangkauan frekuensi yang dilewatkan (pass band) dan jangkauan frekuensi yang ditolak (stop band), filter dapat diklasifikasikan menjadi 4 macam, yaitu : Tapis Pelewat Rendah (Low Pass Filter, LPF), Tapis Pelewat Tinggi (High Pass Filter, HPF), Tapis Pelewat Jalur (Band Pass Filter, BPF) dan Tapis Penolak Jalur (Band Rejected Filter, BRF). [4,5]

  1. Filter Pelewat Rendah

  Filter pelewat rendah memilih frekuensi-frekuensi rendah dan menolak

  frekuensi-frekuensi tinggi. Karakteristik ideal filter pelewat rendah ditunjukkan oleh gambar 2.1.

  Tanggapan Amplitudo

  1 f f c

Gambar 2.1 Karakteristik ideal filter pelewat rendah

  2. Filter Pelewat Tinggi

  Filter pelewat tinggi menolak frekuensi-frekuensi rendah dan melewatkan

  frekuensi-frekuensi tinggi. Karakteristik ideal filter pelewat tinggi ditunjukkan oleh gambar 2.2.

  Tanggapan amplitudo

  1 f f c

Gambar 2.2 Karakteristik ideal filter pelewat tinggi

  3. Filter Pelewat Jalur

  Filter pelewat jalur melewatkan frekuensi-frekuensi dalam pita tertentu, sedangkan frekuensi-frekuensi diatas pita dan dibawah pita semuanya ditolak.

  Karakteristik ideal filter pelewat jalur ditunjukkan oleh gambar 2.3.

  Tanggapan amplitudo

  1 f f o

Gambar 2.3 Karakteristik ideal filter pelewat jalur

  4. Filter Penolak Jalur

  Filter penolak jalur menolak frekuensi-frekuensi dalam pita tertentu dan melewatkan frekuensi-frekuensi diatas dan dibawah pita frekuensi tersebut.

  Karakteristik ideal filter penolak jalur ditunjukkan oleh gambar 2.4. Tanggapan Amplitudo

  1

  

1

f f c

Gambar 2.4 Karakteristik ideal filter penolak jalur

2.1.3. Low Pass Filter (LPF)

  Kurva tanggapan frekuensi untuk tapis pelewat bawah atau Low Pass

  

Filter dapat diperlihatkan dalam gambar 2.5. Dalam gambar 2.5 ini dapat dilihat

  bahwa orde yang lebih besar menghasilkan tingkat kecuraman yang lebih curam dibandingkan dengan orde yang lebih kecil.

Gambar 2.5 Kurva tanggapan Low Pass Filter

  Pada filter ini dalam praktek fc diambil pada titik tengah separuh daya sebesar

  ⎟ ⎠ ⎞ ⎜

  ⎝ ⎛ − =

  Vi Vo dB log 20 (2.1)

  ⎟ ⎠ ⎞ ⎜

  ⎝ ⎛ − =

  Volt Volt dB

  1 707 . log

  20 dB dB