SWR METER DAN POWER METER DIGITAL BERBASIS MIKROKONTROLER ATtiny2313

  SWR METER DAN POWER METER DIGITAL BERBASIS MIKROKONTROLER ATtiny2313 TUGAS AKHIR Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Program Studi Teknik Elektro

  Disusun oleh :

  Fransiskus Xaverius Ari Bandioko NIM : 025114019 PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS SANATA DHARMA

  

DIGITAL SWR METER AND POWER METER

BASED ON MICROCONTROLLER ATtiny2313

FINAL PROJECT

Presented as Partial Fulfillment of the Requirements

to Obtain Sarjana Teknik Degree

in Electrical Engineering

by:

Fransiskus Xaverius Ari Bandioko

  

Student number : 025114019

ELECTRICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

DEPARTMENT OF ELECTRICAL ENGINEERING

FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

  LEMBAR PENGESAHAN OLEH PEMBIMBING TUGAS AKHIR SWR METER DAN POWER METER DIGITAL BERBASIS MIKROKONTROLER ATTINY2313

  disusun oleh

  Fransiskus Xaverius Ari Bandioko NIM : 025114019

  Telah disetujui oleh : Pembimbing I

  A. Bayu Primawan, S.T., M.Eng. Tanggal : 29 Januari 2008 Pembimbing II

  

TUGAS AKHIR

SWR METER DAN POWER METER DIGITAL

BERBASIS MIKROKONTROLER ATTINY2313

  Dipersiapkan dan ditulis oleh:

  

Fransiskus Xaverius Ari Bandioko

NIM : 025114019

  Telah dipertahankan dihadapan penguji Pada tanggal : 5 Nopember 2007 dan dinyatakan memenuhi syarat

  Susunan panitia penguji : Ketua : Martanto, S.T., M.T. …………………….

  Sekretaris : A. Bayu Primawan, S.T.,M.Eng. ……………………. Anggota : Ir. Th. Prima Ari Setyani, M.T. ……………………. Anggota : Alexius Rukmono, S.T. ………………….....

  Yogyakarta, 27 November 2007 Dekan Fakultas Sains dan Teknologi

  Universitas Sanata Dharma Yogyakarta

  Dekan

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA

  Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam Tugas Akhir ini tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu Perguruan Tinggi, dan sepanjang sepengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.

  Yogyakarta, 27 Nopember 2007 Penulis

  Fransiskus Xaverius Ari Bandioko

  “ A pessimist sees a difficult in every opportunity, but an optimist sees an opportunity in every difficult”

  (Sir Winston Churchill) Dengan segala puji dan syukur ke hadirat Allah Bapa, Allah Putra, dan Allah Roh Kudus, penulis persembahkan karya ini kepada:

• Iesu Christe,sebagai pedoman hidup,ampuni hamba-Mu ini
• Ayah dan ibuku tercinta, kasih dan cinta kalian tak akan pernah tergantikan oleh apapun
• Mbak Novin, Mas Iwan dan Nadine serta adikku Hendrikus Deka Pranajaya, terima kasih telah menjadi sumber semangat hidupku.

• Seseorang yang pernah singgah di hati, terima kasih atas kasih

  sayang dan dukungan dalam mengerjakan tugas akhir ini
• My Big Family in TEKSAPALA,......”Per Aspera Ad Astra”
• Almamater Universitas Sanata Dharma

  

Intisari

  SWR meter dan Power meter digital berbasis mikrokontroler ATTiny2313 merupakan sebuah alat yang dirancang untuk mengukur besamya gelombang tegak antara daya pancar dan daya balik pada sebuah pemancar FM dengan daya pancar maksimal 10 Watt. Alat ukur ini dirancang menggunakan dioda IN60 germanium sebagai pendeteksi dan penyearah tegangan pada blok SWR, rangkaian pengkonversi tegangan ke frekuensi, mikrokontroler ATTiny2313, dan LCD.

  Pengambilan data SWR dan Power awal diakukan dengan mengkalibrasi alat ukur yang dirancang dengan alat ukur acuan yaitu SWR dan Power Meter SX- 2000 Diamond Antena. Dari hasil pengujian dan analisa, analog interface dapat menghasilkan pengukuran SWR dengan tingkat kesalahan pengukuran

  .1,1 % dan rata-rata deviasi .0,01 pada level tegangan 0,1 volt - 0,375 volt untuk titik maju

  

(forward) dan 0,002 volt - 0,016 volt untuk titik balik (reverse). Sedangkan

  pengukuran SWR secara digital menghasilkan pengukuran dengan tingkat kesalahan .0,647 % dan rata-rata deviasi .0,007 serta rata-rata tingkat ketelitian .99,15 %.

  Rangkaian pengkonversi tegangan ke frekuensi tidak dapat menghasilkan frekuensi keluaran yang linier, sehingga untuk input frekuensi ke mikrokontroler digunakan AFG (sebagai pembangkit frekuensi). Program penghitungan SWR pada mikrokontroler dapat bekerja dengan baik. Mikrokontroler dapat mendeteksi frekuensi masukan, mengolah, dan menampilkan hasilnya pada penampil LCD. Kata kunci: forward, reverse, gelombang tegak, power .

  

Abstract

Digital SWR and Power Meter based on microcontroller ATTiny2313 is a

measuring instrument that is designed to measure standing wave between forward

power and reverse power at FM transmitter with maximum power 10 Watt. This

measuring instrument is designed using diode IN60 germanium as a detector and

voltage rectifier at SWR block, voltage to frequency converter circuit,

microcontroller ATTiny2313 and LCD.

  First early intake of SWR and Power meter data is doing by calibrating

between the measuring instrument that is designed with SWR and Power Meter

SX-200 Diamond Antenna – as the reference measuring instrument. From the

result of testing and analyse, analog interface produces SWR measurement with

error level . 1,1 % and deviation average value . 0,01 at voltage level 0,1 volt to

0,375 volt for forward point and 0,002 volt to 0,016 volt for reverse point.

Meanwhile, SWR measurement digitally produces value with error level . 0,647%

and deviation average value . 0,007 and also accuracy average level . 99,15 %.

  Voltage to frequency converter circuit cannot produces linear frequency.

So, AFG – as frequency generator – needed to input frequency onto

microcontroller. SWR computation program at microcontroller can working

properly. Microcontroller can detect frequency input, processing that frequency

input, and then display the result at displayer (LCD) Keywords : forward, reverse, standing wave, power.

KATA PENGANTAR

  Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas kasih karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir yang berjudul “SWR Meter dan Power Meter Digital berbasis Mikrokontroler ATTiny2313.”

  Tugas akhir ini disusun sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik Elektro di Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma 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. Ir. Gregorius Heliarko, S.J., S.S., BST., M.A., M.Sc selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma atas segala dukungan berupa kritik dan saran demi pengerjaan skripsi ini.

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

  3. Alexius Rukmono, S.T selaku dosen pembimbing II yang juga telah memberikan bimbingan, masukan, waktu, dan perhatiannya selama penyusunan tugas akhir ini.

  4. Martanto, S.T., M.T selaku Ketua Tim Penguji yang telah memberikan

  5. Ir. Th. Prima Ari Setyani, M.T selaku penguji yang juga telah memberikan banyak bantuan sehingga tugas akhir ini dapat semakin baik.

  6. Segenap dosen dan laboran Teknik Elektro Universitas Sanata Dharma.

  7. Segenap karyawan sekretariat Fakultas Sains dan Teknologi.

  8. Ayah dan ibu tercinta: Bapak Ignatius Parmuji dan Ibu Lucia Sri Damayanti.

  9. Mbak Novin, mas Iwan dan Nadine, adikku Hendrikus Deka Pranajaya atas kasih sayang, doa, dukungan dan perhatian.

  10. Seseorang yang pernah mengisi dihatiku, neng Lava, mau menemani dalam suka dan duka, terima kasih atas kebersamaan, dukungan, cinta, perhatian, dan kesabaran yang pernah engkau berikan selama ini.

  11. Saudara-saudaraku di TEKSAPALA atas semangatnya “keep forward whatever it takes ” dan semoga kita dapat lebih berkembang bersama.

  12. Teman-teman TE angkatan 2002 terimakasih atas dukungan dan kekompakannya.

  13. Keluarga besar DKD’s Crew, terima kasih atas tumpangannya.

  14. Mas Gede, Mas Bowo, Mas Ucup, Robby, Andre Bhule, Andre PK, dan Andre Krupuk, terima kasih atas bantuan dan semangat yang kalian tularkan.

  15. Keluarga besar Sidomulyo (Tutik, mas Bowo, de’ Eta, mbak Nia).

  16. Semua pihak yang telah membantu dan tidak dapat disebutkan satu per satu sehingga skripsi ini dapat diselesaiknan.

  Penulis dengan penuh kesadaran memahami dalam penelitian ini masih banyak terdapat kekurangannya. Oleh karenanya sumbang saran yang bersifat membangun dari pembaca sangat diharapkan. Akhirnya penulis berharap semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi pembaca khususnya dan dunia elektronika umumnya.

  Yogyakarta, 27 Nopember2007 Penulis

  Fransiskus Xaverius Ari Bandioko

  DAFTAR ISI

  Halaman ......................................................................................................................... i Halaman Judul dalam Bahasa Inggris ........................................................................... ii Lembar Pengesahan oleh Pembimbing ........................................................................ iii Lembar Pengesahan oleh Penguji ................................................................................ iv Lembar Pernyataan keaslian karya................................................................................ v Lembar Pernyataan publikasi....................................................................................... vi Halaman persembahan dan motto hidup ..................................................................... vii Intisari ........................................................................................................................ viii Abstract ........................................................................................................................ ix Kata Pengantar .............................................................................................................. x Daftar Isi .................................................................................................................... xiii Daftar Gambar.......................................................................................................... xviii Daftar Tabel ................................................................................................................ xx Daftar Lampiran ......................................................................................................... xxi Daftar Pustaka ............................................................................................................. 74

  

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

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

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

  1.3 Konsep Pembuatan Alat .................................................................................... .....2

  1.5 Perumusan Masalah ............................................................................................... 3

  2.4.1 Arsitektur Mikrokontroler AVR Attiny2313 ............................................... 16

  2.4.7.2 On-Chip Osilator.............................................................................. 25

  2.4.7.1 Timer/Counter ................................................................................. 24

  2.4.7 Periferal Mikrokontroler AVR Attiny2313.................................................. 24

  2.4.6 Mode Pengalamatan Memori dan Program Atiny2313 ............................... 23

  2.4.5 Instruksi Mikrokontroler AVR Attiny2313 ................................................. 22

  2.4.4 Port I/O ........................................................................................................ 20

  2.4.3 Hardware AVR Attiny2313......................................................................... 19

  2.4.2 Organisasi Memori....................................................................................... 18

  2.4 Mikrokontroler AVR Attiny2313 ......................................................................... 16

  1.6 Batasan Masalah ..................................................................................................... 4

  2.3 Saluran Transmisi ................................................................................................. 14

  2.2.1 Rangkaian SWR Meter dan Power Meter Analog ....................................... 13

  2.2 Standing Wave (Gelombang Berdiri) .................................................................... 11

  2.1.1 Metode Pengukuran ....................................................................................... 8

  2.1 Pengukuran.............................................................................................................. 7

  

BAB II DASAR TEORI ............................................................................................. 7

  1.8 Sistematika Penulisan ............................................................................................ 5

  1.7 Metode Penelitian .................................................................................................. 4

  2.5 LCD (Liquid Crystal Display) .............................................................................. 26

  2.5.1.1 DDRAM .......................................................................................... 28

  2.5.1.2 CGRAM ........................................................................................... 28

  2.5.1.3 CGROM ........................................................................................... 29

  2.5.1.4 Register ............................................................................................ 29

  2.5.1.4.1 Register Perintah ............................................................... 29

  2.5.1.4.2 Penulisan Data ke Register Perintah ................................. 29

  2.5.1.4.3 Pembacaan Data dari Register Perintah ............................ 30

  2.5.1.5 Register Data................................................................................... 30

  2.5.1.5.1 Penulisan Data ke Register Data ....................................... 30

  2.5.1.5.2 Pembacaan Data ke Register Data .................................... 31

  2.6 LM 331.................................................................................................................. 31

  2.6.1 Prinsip kerja dari LM 331 ............................................................................ 32

  2.6.2 Rangkaian Aplikasi Voltage to Frequency Converter ................................. 34

  

BAB III PERANCANGAN ...................................................................................... 36

  3.1 Diagram Blok ........................................................................................................ 36

  3.2 Perancangan Perangkat Keras ............................................................................... 37

  3.2.1 Minimun Sistem Mikrokontroler AR Attiny2313 ....................................... 37

  3.2.1.1 Reset Eksternal ................................................................................. 37

  3.2.1.2 Osilator............................................................................................. 39

  3.2.1.3 Mikrokontroler AVR Attiny2313 .................................................... 40

  3.2.2 Analog Interface........................................................................................... 40

  3.2.4 Hubungan V to F Converter dan Mikrokontroler Attiny2313 .................... 45

  3.2.5 Antarmuka LCD dan Mikrokontroler Attiny2313 ...................................... 46

  3.2.6 Sistematis Rangkaian Keseluruhan ............................................................. 47

  3.3 Perancangan Perangkat Lunak .............................................................................. 48

  3.3.1 Diagram Alir Program Utama...................................................................... 48

  3.3.2 Diagram Alir Pengambilan Data.................................................................. 49

  3.3.3 Diagram Alir Penghitungan SWR................................................................ 50

  3.3.4 Diagram Alir Aktifkan LCD ........................................................................ 50

  

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ................................................................. 52

  4.1 Proses Kalibrasi Alat Ukur ................................................................................... 52

  4.2 Data Kalibrasi Alat Ukur ...................................................................................... 53

  4.3 Data Pengujian Alat Ukur ..................................................................................... 54

  4.3.1 Pengukuran tegangan maju (Vfwd), tegangan balik (Vrev) dan data perhitungan SWR ......................................................................................... 55

  4.3.2 Pengukuran Frekuensi Keluaran LM331 ..................................................... 57

  4.3.3 Pengukuran Frekuensi Maju (Pf), Frekuensi Balik (Pr), Nilai SWR........... 59

  4.4 Pembahasan........................................................................................................... 62

  4.4.1 Analisa Data Pengukuran Frekuensi Maju, Frekuensi Balik dan SWR....... 62

  4.4.2 Analisa Data Pengukuran............................................................................. 63

  4.4.3 Pengoperasian Alat Ukur ............................................................................. 68

  4.4.3.1 SWR Meter dan Power Meter Analog ............................................. 68

  

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ................................................................... 71

  5.1 Kesimpulan ........................................................................................................... 71

  5.2 Saran .................................................................................................................... 72

  DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Dasar proses pengukuran .......................................................................... 7Gambar 2.2 Blok Diagram SWR Meter dan Power Meter Digital ............................. 10Gambar 2.3 Gelombang datang dan gelombang pantulan .......................................... 11Gambar 2.4 Pola Gelombang Berdiri Tegangan ......................................................... 13Gambar 2.5 Rangkaian SWR Meter dan Power Meter Analog .................................. 13Gambar 2.6 Penampang kabel coaxial........................................................................ 15

  Gambar 2.7.a Peta Memory Program .......................................................................... 18 Gambar 2.7.b Peta Data Memory ................................................................................ 18

Gambar 2.8 Konfigurasi pin Attiny2313 .................................................................... 19Gambar 2.9 Reset Input............................................................................................... 22Gambar 2.10 Koneksi Osilator.................................................................................... 25Gambar 2.11 Konstruksi dan cara kerja LCD............................................................. 26Gambar 2.12 Bentuk dan bagian LCD 16x2............................................................... 27Gambar 2.13 Hubungan posisi tampilan dan alamat DDRAM................................... 28Gambar 2.14 Blok Diagram LM331 ........................................................................... 32Gambar 2.15 Konfigurasi pin LM331......................................................................... 33Gambar 2.16 Rangkaian aplikasi V to F Converter .................................................... 34Gambar 3.1 Diagram Blok SWR Meter dan Power Meter Digital ............................. 36Gambar 3.2 Rangkaian reset eksternal........................................................................ 37Gambar 3.5 Rangkaian Analog Interface.................................................................... 41Gambar 3.6 Dummy Load ........................................................................................... 41Gambar 3.7 Rangkaian Voltage to Frequency Converter........................................... 42Gambar 3.8 Antarmuka V to F Converter dan mikrokontroler................................... 46Gambar 3.9 Antarmuka LCD dan mikrokontroler...................................................... 47Gambar 3.10 Sistematis Rangkaian Keseluruhan ....................................................... 47Gambar 3.11 Diagram Alir Program Utama ............................................................... 48Gambar 3.12 Diagram Alir Pengambilan Data ........................................................... 49Gambar 3.13 Diagram Alir Penghitungan SWR......................................................... 50Gambar 3.14 Diagram Alir Akifkan LCD .................................................................. 51Gambar 4.1 Hubungan Proses Kalibrasi alat ukur ...................................................... 52Gambar 4.2 Hubungan Kalibrasi alat ukur ................................................................. 53Gambar 4.3 Grafik perubahan frekuensi keluaran terhadap masukan tegangan maju (Vin FWD) .................................................................................... 59Gambar 4.4 Grafik perubahan frekuensi keluaran terhadap masukan tegangan keluaran (Vin REV) ............................................................................... 60

  DAFTAR TABEL

Tabel 3.1 Perbandingan f .denganV ...................................................................... 45

  out in

Tabel 4.1 Data kalibrasi ............................................................................................. 54Tabel 4.2 Data pengukuran tegangan maju,tegangan balik, dan perhitungan SWR.. 55Tabel 4.3 Perbandingan data frekuensi keluaran LM331 penngukuran dengan data perhitungan secara teoritis untuk tegangan maju (Vfwd)................... 58Tabel 4.4 Perbandingan data frekuensi keluaran LM331 penngukuran dengan data perhitungan secara teoritis untuk tegangan balik (Vrev).................... 58Tabel 4.5 Konversi Penyesuaian f out LM331 teoritis dengan f out AFG..................... 60Tabel 4.6 Data pengukuran Frekuensi Maju (Pf) dan Frekuensi Balik (Pr) .............. 61Tabel 4.7 Data pengukuran Frekuensi Maju (Pf) dan Frekuensi Balik (Pr) dengan input AFG1 FWD bervariasi dan AFG2 REV konstan............................. 61Tabel 4.8 Data pengukuran Frekuensi Maju (Pf) dan Frekuensi Balik (Pr) dengan input AFG1 FWD bervariasi dan AFG2 REV bervariasi ......................... 61Tabel 4.9 Tingkat kesalahan dan deviasi SWR meter dan Power meter terkalibrasi

  (analog interface)....................................................................................... 64

Tabel 4.10 Tingkat ketelitian SWR dan Power meter terkalibrasi

  (analog interface)...................................................................................... 65

Tabel 4.11 Tingkat kesalahan dan deviasi SWR meter digital ................................... 66Tabel 4.12 Tingkat ketelitian SWR meter digital ....................................................... 66Tabel 4.13 Amplitudo dan Periode Frekuensi Keluaran AFG.................................... 69

  

DAFTAR LAMPIRAN

L.1. Sistematis Rangkaian Keseluruhan.

  L.2.

  IN60P, IN60S Point Contact Germanium Diode Datasheet .

  L.3. 8-Bit Microcontroller with 2K Bytes In-System Programmablle Flash ATTiny2313 Datasheet.

  L.4. LM131A/LM131, LM231A/LM231, LM331A/LM331 Precision Voltage- to-Frequency Converters Datasheet.

  L.5. Listing Program SWR Meter dan Power Meter Digital.

BAB I PENDAHULUAN I.1 Judul SWR Meter dan Power Meter Digital berbasis mikrokontroler AVR Attiny2313 I.2 Latar Belakang Masalah Perkembangan teknologi saat ini mencakup di segala bidang,

  seperti bidang komunikasi, kesehatan, keamanan, transportasi, bahkan juga di bidang elektronik. Salah satu perkembangan teknologi yang cukup banyak digunakan manusia dewasa ini dalam kehidupannya adalah peralatan dengan menggunakan sistem mikrokontroler. Maka di sini akan dibahas aplikasi teknologi mikrokontroler dalam bidang elektronika, khususnya dalam hal pengukuran.

  Keberadaan SWR Meter dan Power Meter di masyarakat, terlebih bagi mereka yang berkecimpung dalam sistem transmisi komunikasi radio, dalam hal ini adalah radio yang menggunakan modulasi FM, sangatlah penting. Hal ini dipengaruhi oleh seberapa besar daya pancar dan daya pantul, yang keduanya hanya dapat diukur oleh Power Meter. Selain itu, interferensi yang terjadi antara daya pancar dan daya pantul yang

  2 Selain masalah-masalah di atas, juga terdapat masalah mengenai kualitas instrumen yang digunakan, apakah baik atau buruk. Jenis SWR

  Meter dan Power Meter yang sekarang ini masih terbatas pada jenis analog. Tentunya cukup banyak kekurangan yang terdapat pada jenis ini, terlebih dalam hal pembacaan hasil pengukuran, tingkat akurasi, sensitivitas, tingkat resolusi, dan beberapa factor lainnya. Tentunya menjadi hal yang sangat tidak praktis dan efektif.

  Mengacu pada beberapa permasalahan yang telah dipaparkan diatas, maka penelitian ini berupaya membuat suatu instrumen yang dapat digunakan untuk memininalisasi kekurangan dari alat yang telah ada sebelumnya dengan menggunakan mikrokontroler AVR ATtiny2313.

1.3 Konsep Pembuatan Alat

  Dalam merancang perangkat yang akan dibuat, penulis memanfaatkan mikrokontroler sebagai sarana pengembangan yang penting dari rangkaian konvensional (analog) yang telah ada. . Proses digitalisasi yang ingin dirancang tidak semata menghilangkan rangkaian analog sebagai rangkaian awal. Namun, perancangan dititik-beratkan pada proses konversi dari analog ke digital yang menggunakan mikrokontroler.

  Beberapa peripheral dari mikrokontroler yang dapat mendukung dan meningkatkan kinerja sistem antara lain adalah PIO (Peripheral Input

  Output) sebagai piranti masukan dan keluaran, Timer sebagai penghitung

  3

  I.4 Tujuan dan Manfaat

  Adapun tujuan pembuatan alat ini adalah: 1) Memperluas penggunaan mikrokontroler dalam dunia elektronika, khususnya mikrokontroler ATtiny2313.

  2) Mengukur besarnya gelombang pancar (forward) dan gelombang pantul (reverse), membandingkannya dan menampilkannya dalam LCD ( Liquid Crystal Digital )

  Adapun manfaat pembuatan alat ini adalah : 1) Sebagai alat pengukuran perbandingan daya pancar dan daya pantul yang digunakan di instansi komunikasi radio FM dengan lebih akurat. 2) Sebagai alat yang mampu mendeteksi kekurangan-kekurangan pemasangan antena.

  I.5 Perumusan Masalah

  Dengan melihat tujuan dan latar belakang yang ada, maka permasalahan yang dapat dirumuskan pada pembuatan alat ini adalah sebagai berikut:

  1) Apakah digitalisasi SWR Meter dan Power Meter dengan menggunakan mikrokontroler Attiny2313 akan memiliki tingkat ketelitian yang tinggi?

  4 3) Apakah pemilihan komponen yang tepat akan mempengaruhi hasil pengukuran yang baik?

I.6 Batasan Masalah

  Agar permasalahan yang ada tidak berkembang menjadi luas, maka perlu adanya batasan terhadap permasalahan yang akan dibuat yaitu: a. Modulasi frekuensi pemancar yang digunakan adalah modulasi FM b. Pemancar FM tidak menjadi bagian alat yang dirancang.

  c. Daya yang terukur maksimal 10 Watt.

  d. Tingkat resolusi alat sebesar 10mWatt.

  e. Unit keluaran dinyatakan dengan tampilan di LCD

1.7 Metode Penelitian

  Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah mengumpulkan sejumlah referensi atau literatur dari perpustakaan,

  internet , dan sebagainya, kemudian menyusunnya dan dengan melakukan serangkaian percobaan.

  5

1.8 Sistematika Penulisan

  Penulisan terdiri dari 5 buah Bab yaitu :

  1. BAB I – Pendahuluan

  Bagian ini menjelaskan beberapa hal penting yang akan dibahas dalam keseluruhan tugas akhir ini beserta batasan- batasan masalahnya.

  2. BAB II – Dasar Teori Mengemukakan tentang teori-teori dasar yang melandasi keseluruhan penulisan tugas akhir dan pembuatan perangkat. Berisi tentang teori dasar dan mikrokontroler yang digunakan dalam perancangan alat.

  3. Bab III – Perancangan Perangkat Keras dan Perangkat Lunak Membahas secara terperinci perancangan perangkat keras beserta perhitungan matematis dan pendekatan pemilihan komponen yang digunakan.

  Membahas sistematika program perangkat lunak dari mikrokontroler AVR ATtiny2313 untuk mengoperasikan perangkat keras beserta diagram alirnya secara lengkap, yang membuat rangkaian tersebut bisa beroperasi.

  4. Bab IV – Pembahasan Membahas cara pengoperasian perangkat sesuai dengan

  6 perangkat-perangkat komunikasi yang dapat dipadukan dengan perangkat yang dirancang.

  5. Bab V – Kesimpulan dan Saran Memberi kesimpulan akhir terhadap perancangan dan penelitian perangkat serta memberikan masukan-masukan mengenai pengoperasian dan pengembangan perangkat secara maksimal.

  .

BAB II DASAR TEORI

2.1 Pengukuran

  Secara definitif, fungsi pengukuran adalah untuk mendapatkan besaran kuantitatif yang merupakan hasil perbandingan antara sesuatu yang ingin dikehendaki terhadap standarnya. Umumnya, didalam pengukuran dibutuhkan instrumen sebagai suatu cara fisis untuk menentukan suatu besaran (kuantitas) atau variabel.

  Proses atau kegiatan pengukuran merupakan pembandingan kuantitatif antara standar yang telah ditentukan sebelumnya dengan yang diukur, seperti yang diperlihatkan gambar 2.1

  Gambar 2.1

  Dasar proses pengukuran Beberapa istilah yang berkaitan dengan pengukuran sebagai berikut:

  1. Presisi ( ketelitian ) Presisi merupakan suatu ukuran kemampuan untuk mendapatkan hasil pengukuran yang serupa dari sejumlah pengukuran yang

  Proses perbandingan pengukuran Standar

  Yang diukur (masukan)

  Hasil (Pembacaan)

  2. Akurasi ( ketepatan ) Akurasi merupakan sifat kedekatan pembacaan alat ukur dengan nilai sebenarnya dari variabel yang diukur. Akurasi ditentukan dengan cara mengalibrasi dengan keadaan atau kondisi operasi tertentu.

  3. Sensivitas ( kepekaan ) Sensivitas merupakan perubahan terkecil dari masukan yang mempengaruhi keluaran.

  4. Resolusi ( kemampuan pembacaan skala ) Resolusi diartikan sebagai satuan terkecil dari keluaran.

  5. Treshold Treshold

  merupakan nilai minimum perubahan masukan yang tidak dapat diamati atau dideteksi, bila masukan berangsur-angsur bertambah dari nol.

  6. Linearitas.

  Linearitas merupakan kemampuan untuk menghasilkan ukuran alat ukur yang menghasilkan keluaran secara linear.

2.1.1 Metode Pengukuran

  Terdapat dua macam dasar metode pengukuran: 1. Pembandingan langsung dengan standar primer atau sekunder.

  Dengan pembandingan langsung dapat dibandingkan secara langsung suatu besaran dengan besaran standar yang berlaku, misalnya pengukuran panjang suatu batang dengan penggaris atau meteran.

  2. Pembandingan tak langsung dengan menggunakan sistem yang telah dikalibrasi. Rangkaian alat-alat ini mengubah bentuk dasar masukan menjadi bentuk analogi yang kemudian diproses dan disajikan di bagian keluran sebagai fungsi masukan yang diketahui.

  Konversi seperti itu sering dilakukan agar informasi yang diinginkan dapat dimengerti. Bantuan suatu sistem diperlukan untuk mengindera, mengubah dan akhirnya menampilkan keluaran analog dalam bentuk perpindahan skala, grafik atau bentuk digital.

  Sistem instrumentasi dapat dikelompokkan dalam dua kelas utama, yaitu sistem analog dan sistem digital. Sistem analog menyangkut informasi pengukuran dalam bentuk analog, dan dapat didefinisikan sebagai suatu fungsi kontinu. Sistem digital menangani informasi dalam bentuk digital. Besaran digital dapat terdiri dari sejumlah pulsa diskrit dan tidak kontinu yang hubungannya terhadap waktu berisi informasi mengenai kebesaran atau sifat dasar dari besaran tersebut.

  Blok diagram SWR Meter dan Power Meter Digital dapat diperlihatkan pada gambar 2.2

Gambar 2.2 Blok Diagram SWR Meter dan Power Meter digital

  Diasumsikan impedansi sumber (pemancar FM) dan impedansi beban (antena) adalah macthed. Pemancar FM yang melalui saluran transmisi mempunyai parameter daya (P) yang terdiri dari tegangan (V) dan arus (I) . Analog Interface adalah rangkaian SWR analog yang mampu mendeteksi adanya daya pancar dan daya pantul. Setelah terjadi proses pendeteksian tegangan pada daya pancar dan daya pantul, maka dapat dilanjutkan ke proses berikutnya yaitu pengubahan data.

  Selanjutnya adalah proses konversi tegangan menjadi frekuensi yang dilakukan oleh LM 331. Tegangan yang telah dikonversikan menjadi frekuensi akan diteruskan ke mikrokontroler. Proses pengolahan data dilakukan oleh mikrokontroler. Setelah proses pengolahan, maka data akan ditampilkan pada sebuah LCD sesuai dengan karakter yang diinginkan.

2.2 Standing Wave ( Gelombang Berdiri )

  Bila impedansi beban tidak sesuai dengan impedansi saluran, sebagian dari energi pada gelombang datang akan dipantulkan pada beban.

  Kondisi ini menimbulkan suatu gelombang pantulan yang berjalan kembali di sepanjang saluran ke arah sumbernya. Dan apabila impedansi sumber tidak sesuai dengan impedansi saluran, maka akan kembali timbul pantulan-pantulan lainnya. Pantulan-pantulan majemuk dapat ditimbulkan baik pada beban maupun pada sumber. Efek keseluruhannya dapat ditunjukkan sebagai resultan dari suatu gelombang datang dan gelombang pantulan tunggal seperti yang terlihat pada gambar 2.3

Gambar 2.3 Gelombang datang dan Gelombang pantulanGambar 2.4 menunjukkan sketsa tegangan sebagai fungsi dari jarak

  x,

  dan juga menunjukkan bahwa tegangan itu melewati beberapa maksimum dan minimum. Dilihat dari posisinya, pola tegangan yang ditimbulkan adalah diam (stationary) sehingga pola tegangan tersebut dinamakan gelombang berdiri tegangan ( voltage standing wave = VSW ).

Gambar 2.4 Pola Gelombang berdiri tegangan

  Perbandingan gelombang-berdiri tegangan ( voltage standing-wave ratio) didefinisikan sebagai :

  

V

_MAKS

  VSWR = (2-1)

  

V

_MIN

  V Dengan = amplitudo maksimum gelombang berdiri _MAKS V = amplitudo minimum gelombang berdiri _MIN

  Atau dengan persamaan

  Pr SWR = (2-2)

• Pf

  

Pf Pr

−

  Dengan Pf = daya pancar (forward power)

  Pr = daya pantul (reverse power)

  Contoh perhitungan besar SWR : Diketahui P = 9 watt , _f

  P _r = 3 watt ,

  Maka besar SWR adalah :

  12 Pf Pr

  9

  3

• + +

  SWR = = = = 2

  6 Pf Pr

  9

  3

  −

VSWR mempunyai nilai dari satu sampai tak terhingga ( 1 VSWR ). Nilai VSWR yang ideal seharusnya sama dengan satu, karena ini merepresentasikan suatu keadaan yang disesuaikan ( matched ), dan pengaturan-pengaturan praktis pada saluran transmisi sering ditujukan untuk membuat VSWR yang minimum.

  2.2.1 Rangkaian SWR Meter dan Power Meter Analog Gambar 2.5

  Rangkaian SWR meter dan Power Meter Analog Seperti yang diketahui bahwa nilai SWR ideal bernilai 1, yang mempresentasikan keadaan yang disesuaikan ( matched ) antara impedansi karakteristik saluran transmisi ( Z ) dan impedansi beban atau antena _O ( Z ). Fungsi dioda (D1 dan D2) adalah sebagai detektor tegangan yang _L terjadi pada saluran transmisi yaitu di sekitar sumber ( Tx ) dan di sekitar beban ( antena ).

  Pada gambar 2.5, keluaran dari daya pancar dan daya pantul masing-masing diindikasikan oleh VO Meter. Untuk menghitung besarnya nilai SWR dilakukan secara manual menggunakan persamaan (2-1).

2.3 Saluran Transmisi

  Saluran transmisi adalah bagian yang menghantarkan daya yang dihasilkan pemancar ke antena. Sebagai bagian yang menghantarkan daya, saluran transmisi yang ideal tidak akan mengurangi daya yang dihantarkannya dan juga tidak meradiasikan daya.

  Namun pada kenyataannya, saluran transmisi juga mengurangi daya yang disalurkannya. Daya yang berkurang berubah menjadi panas dan sebagian kecil diradiasikan. Agar transfer daya terjadi secara maksimal maka saluran transmisi juga harus mempunyai impedansi

  Z Z

  karakteristik ( ) yang sama dengan sumber dan beban ( ). Saluran _{O L} transmisi yang sering digunakan adalah kabel coaxial, karena kabel jenis ini dirancang untuk mampu menghantarkan frekuensi yang tinggi.

  Z

  Impedansi karakteristik ( ) . Kabel coaxial juga bermacam-macam _O tergantung kegunaan dan kebutuhan yang diinginkan. Kabel coaxial adalah kabel elektrik yang terdiri dari jaringan konduksi yang diselimuti oleh sebuah insulator , sarung pelindung berkonduksi yang berbentuk lingkaran, dan pada bagian terluar ditutupi oleh lapisan insulator (jacket).

  Gambar 2.6

  Penampang kabel coaxial Keterangan gambar

  A : plastic jacket B : metallic shield C : dielectric insulator

  D : centre core Impedansi dari antena sangat tergantung pada frekuensi.

  Sedangkan impendasi dari saluran transmisi sama dengan impedansi karakteristik saluran jika panjang saluran transmisi tersebut adalah tak terhingga ( ) . Sehingga antena dan saluran transmisi tidak dapat dipakai sebagai acuan untuk menala matching network. Sebagai gantinya diperlukan sebuah beban yang diketahui impedansinya dengan pasti sebagai acuan (Dummy Load), yang harus bebas dari pengaruh frekuensi dan dapat menangani pembuangan daya yang besar (mengubah semua daya datang menjadi panas). Impedansi Dummy Load biasanya 50 atau 75

  . Induktor dan kapasitor adalah komponen yang memiliki impedansi yang tergantung frekuensi. Resistor murni tidak terpengaruh frekuensi, meskipun pada kenyataannya resistor tidak hanya bersifat resistif tetapi mempunyai sifat induktif dan kapasitif parasit meskipun kecil.

  Dummy Load

  dapat dibuat sendiri dengan memasang paralel beberapa resistor sehingga didapatkan resistansi yang diinginkan. Resistor karbon dan resistor film mempunyai induktor parasit yang minimal sehingga banyak dipakai untuk membuat dummy load.

2.4 Mikrokontroler AVR ATtiny2313

  Bagian ini akan mendeskripsikan Mikrokontroler AVR ATtiny2313 yang merupakan inti rangkaian yang dibangun. Beberapa bagian yang akan dibahas diantaranya yaitu mengenai arsitektur mikrokontroler, gambaran mengenai instruksi, mode pengalamatan memori dan program, serta periferal-periferal pendukung.

2.4.1 Arsitektur Mikrokontroler AVR ATtiny2313

  AVR adalah mikrokontroler 8-Bit yang dibangun pada arsitektur komputer RISC (Reduce Instruction Set Computer). CPU (Central

  Processing Unit

  ) mampu melakukan sebuah instruksi dalam satu putaran

  clock

  , sehingga ATtiny2313 dapat mencapai 1 MIPS (Millions of

  Instructions Per Second

  ) per MHz, dan memungkinkan perancangan yang optimal untuk konsumsi daya dan kecepatan proses.

  Inti kombinasi AVR adalah kombinasi instruksi yang beraneka ragam dengan 32 register (32 General Purpose Working Registers). Ke-32 register tersebut langsung dihubungkan ke Arithmetic Logic Unit (ALU). Dengan dua register independen, proses pengaksesan dapat dilakukan efisien sepuluh kali dari mikrokontroler jenis CISC seperti AT89Cxxx atau AT89Sxxx.

  Enam dari 32 register dapat digunakan sebagai tiga buah pasangan

  register

  untuk pengalamatan tak langsung ( Indirect Addressing ). Ketiga

  register

  pasangan register ini kemudian disebut sebagai 16-bit X ( R27:R26 ), register Y ( R29:R28 ), register Z ( R31:R30 ), yang digunakan juga sebagai penunjuk alamat ( address pointer ) untuk mengakses tabel konstanta yang tersimpan dalam program memory .

  ATtiny2313 memiliki 2K byte In-System Programmable Flash, 128 byte EEPROM, 128 byte SRAM, 18 saluran general purpose I/O line, 32 general purpose working register, interface Single-wire untuk On-chip

  debugging

  , 2 flexible Timer/Counter dengan mode pembanding, interupsi internal dan eksternal, sebuah programmable serial USART, USI (Universal Serial Interface) dengan detektor kondisi awal, programmable

  WatchDog Timer

  dengan osilator internal, dan tiga software selectable

  mode power-saving

  yaitu mode Idle, mode Power-down, dan mode

  Standby .

  AVR memiliki arsitektur Harvad dengan memory terpisah antara program dan data. Program memory diakses dalam 2 tahap berurutan (2

  stage pipeline

  ). Saat sebuah instruksi sedang dijalankan instruksi berikutnya diambil dari program memory. Konsep ini memungkinkan sebuah instruksi dapat dijalankan dalam satu putaran clock.

  ATtiny2313 menggunakan (SRAM) untuk stack pointer. Saat yang ditinggalkan disimpan dalam stack pointer, kemudian CPU menjalankan program yang dipanggil atau program yang melayani interupsi seperti yang ditunjukkan dalam vector interupsi. Program akan kembali ke alamat yang ditinggalkan setelah instruksi RET (Return) untuk

  subroutine atau RETI (Return From Interrupt) dijalankan.

2.4.2 Organisasi Memori

  Secara garis besar ATtiny2313 mempunyai dua memori utama,yaitu :

  1. Data Memory, dengan pembagian : 1) 32 register keperluan umum (GPR) digunakan untuk seluruh operasi instruksi.

  2) Register I/O digunakan untuk mengontrol mikrokontroler. 3) 128 x 8 SRAM untuk keperluan penyimpan data sementara.

  2. Program Memory ; memiliki kapasitas 1Kx16 dengan lebar data 10 bit.

  Selain dua memori utama diatas, ATtiny2313 juga memiliki memori EEPROM yang digunakan untuk memori data program

  nonvolatile .

  (a) (b)