PENGEMBANGAN TRAINER MICROWAVE SEBAGAI MODUL PRAKTIKUM KOMUNIKASI DATA SIMPLEKS

Transkripsi

1 . JUDUL PROYEK AKHIR : PENGEMBANGAN TRAINER MICROWAVE SEBAGAI MODUL PRAKTIKUM KOMUNIKASI DATA SIMPLEKS 2. RUANG LINGKUP : Rangkaian Elektronika Rangkaian Elektronika 2 Bengkel Elkom Saluran Transmisi Antena dan Propagasi 3. TUJUAN : Tujuan dari proyek akhir ini adalah lebih memberdaya-gunakan trainer microwave ANDO AS dengan cara mengembangkannya sedemikian rupa, baik pada sisi pemancar maupun sisi penerima dengan menambah perangkat keras (hardware) dan perangkat lunak (software), sehingga dapat digunakan sebagai modul praktikum sistem transmisi data melalui gelombang mikro di udara pada mata kuliah komunikasi data simpleks. 4. LATAR BELAKANG : Dengan adanya krisis ekonomi, harga modul praktikum menjadi sangat mahal. Dan hampir-hampir sulit dipenuhi bila ada usulan-usulan baru tentang pengadaan sarana praktikum di institusi pendidikan, terutama untuk modul-modul praktikum yang berorientasi import dari luar negeri. Untuk itu, pengembangan modul praktikum yang ada di laboratorium merupakan usaha yang perlu dilakukan untuk memenuhi tuntutan pendidikan di perguruan tinggi yang semakin berkembang, terutama yang mempunyai jurusan atau bidang teknik. Politeknik Elektronika Negeri Surabaya (PENS) ITS Surabaya, merupakan salah satu institusi pendidikan tinggi yang bergerak di bidang teknik elektro, dimana peralatan dan modul-modul praktikum yang ada saat ini, umumnya hibah dari pemerintah Japan (Japan International Cooperation Agency atau JICA). Peralatan atau modul-modul praktikum tersebut (hibah ke-), rata-rata sudah hampir lebih dari sepuluh tahun mendukung proses belajar mengajar dalam mata kuliah praktikum di berbagai jurusan. Salah satu modul praktikum yang sangat potensial mendukung praktikum teknik transmisi gelombang mikro di jurusan telekomunikasi adalah trainer microwave, seperti yang terlihat pada Gambar. Dengan alat bantu modul praktikum trainer microwave ANDO AS tersebut, mahasiswa dapat memahani proses transmisi sinyal beserta beberapa aspek propagasi melalui propagasi gelombang mikro, seperti: pengukuran frekuensi

2 gelombang, panjang gelombang, redaman propagasi, polarisaisi gelombang, pantulan gelombang, serta absorbsi oleh benda-benda di sekitarnya selama gelombang tersebut berpropagasi di udara. Gambar. Trainer Microwave ANDO AS yang akan dikembangkan menjdi modul praktikum transmisi data simpleks Berdasarkan petunjuk pengoperasian (instruction manual) sangat memungkinkan trainer tersebut untuk diberdaya-gunakan/dikembangkan menjadi modul praktikum transmisi data melalui propagasi gelombang mikro yang lebih aplikatif dan menarik, sehingga sekaligus dapat digunakan sebagai modul praktikum mata-kuliah lain, seperti mata kuliah komunikasi data. 5. PERMASALAHAN DAN BATASAN : Masalah yang ditangani dari penelitan ini adalah lebih mendaya-gunakan trainer microwave ANDO AS-50650, dengan cara mengembangkannya sedemikian rupa sehingga dapat digunakan sebagai modul praktikum sistem komunikasi data simpleks atau satu arah, melalui gelombang radio di udara pada frekuensi 9,5 GHz. Pemasalahan dari proyek akhir ini dibatasi hanya untuk komunikasi satu arah atau simpleks dengan maksimum dua puluh karakter. Sehingga dari hasil pengembangan modul ini nantinya tidak dapat digunakan untuk komunikasi dupleks atau dua arah. 6. STUDI PUSTAKA Dalam studi pustaka, Agus Abdullah M, Sholihuddin dalam tugas akhirnya [] telah membuat modul komunikasi data dengan media kabel koaksial. Pada bagian pemancar terdiri dari komputer, rangkaian pengubah level tegangan, rangkaian modulator FSK, sedangkan bagian penerima terdiri dari rangkaian demodulator FSK, rangkaian mikrokontroler dan rangkaian LCD, sebagai pengganti monitor, seperi tiujukkan pada Gambar 2. Sedangkan untuk perancangan perangkat lunak meliputi perangkat lunak pada IBM PC dan perangkat lunak untuk menjalankan fungsi-fungsi mikrokontroler

3 Dengan perangkat tersebut dapat diganuakan untuk mengirimkan data/karakter dari komputer ke LCD dengan sempurna. Bagian pemancar PENGUBAH LEVEL TEGANGAN MODULATOR FSK Bagian penerima kabel koaksial Tx (Antena Gambar 2. Modul komunikasi data dengan media kabel koaksial [2] Dari instruction manual trainer Microwave ANDO-AS50650 [2] diperoleh gambaran tentang pengembangan pada bagian pemancar dan penerima dari trainer tersebut. Pada sisi pemancar, keluaran dari modulator FSK dihubungkan dengan input External Modulasi pada Klystron Power Supply, selanjutnya masuk ke Klystron Mount untuk dimoudulasi secara amplitudo (AM) atau frekuensi (FM) dan hasilnya dipancarkan ke udara melalui antena horn dengan frekuensi sekitar 0 GHz. Pada sisi penerima sinyal termodulasi diterima oleh antena horn dan komponen Crystal Mount akan menghilangkan komponen gelombang mikro untuk kemudian diumpankan ke rangkaian demodulator. Rencana pengembangan ini dapat ditunjukkan pada Gambar 3. PENGUBAH LEVEL TEGANGAN MODULATOR FSK Tx (Antena Horn) (a) Rx (Antena Horn) (b) Gambar 3. Rencana pengembangan trainer microwave ANDO AS (a) pengembangan sistem pada sistem pemancar (b) pengembangan sistem pada sistem penerima 3

4 Rincian bagian-bagaian trainer tersebut diberikan berikut[][2][5]: Pengubah Tegangan MAX 232 Rangkaian pengubah tegangan MAX 232 ditunjukan pada Gambar 4. Rangkaian ini berfungsi untuk mengubah level keluaran tegangan yang keluar dari IBM PC yaitu level RS 232 menjadi level tegangan TTL. Dimana tegangan biner pada level RS 232 untuk logic didefinisikan -3 volt sampai -5 volt dan logic 0 didefinisikan +3 volt sampai +5. Pada level TTL didefinisikan untuk kondisi 0 tegangannya adalah 0 volt sampai 0,4 dan untuk kondisi tegangannya 2,4 volt sampai 5 volt. Ground RS µ 0µ 0 µ Vcc 6 M 2 5 A 3 4 X µ 0 0 µ µ Gambar 4. Pengubah level tegangan dengann IC MAX Dalam perancangan ini untuk mengubah level tegangan tersebut digunakan IC MAXIM 232 dengan 5 buah kapasitor sebesar 0 µf, dengan tegangan catunya sebesar 5 volt. Modulator FSK Rangkaian modulator FSK ditunjukkan pada Gambar 5. Dalam kegiatan ini dipakai modulator XR 2206 sebagai aplikasi FSK yang mempunyai keluaran gelombang benbentuk sinusoidal maupun segitiga dengan stabilitas yang cukup tinggi.spesifikasi dan karakteristik XR 2206 yang didapatkan dari data book antara lain: Gambar 5. Rangkaian modulator 4

5 Tegangan Supply : 0 s/d 26 volt Range Frekuensi : 0,0 Hz s/d Mhz Level tegangan data : 2 mv s/d 3 Vp-p Rangkaian modulator dengan IC XR 2206 ditunjukkan dengan Gambar 6. Pemancar dan Penerima Gelombang Mikro Pemancar gelombang mikro yang digunakan trainer Microwave ANDO-AS50650 produksi ANDO ELECTRIC Co., Ltd Tokyo Japan. Gambaran tentang modul ini dapat terlihat pada Gambar 6. Pada sisi pemancar, keluaran dari modulator FSK dihubungkan dengan input External Modulasi pada Klystron Power Supply, selanjutnya masuk ke Klystron Mount untuk dimoudulasi secara amplitudo (AM) atau frekuensi (FM) dan hasilnya dipancarkan ke udara melalui antena horn dengan frekuensi sekitar 0 GHz. Pada sisi penerima sinyal termodulasi diterima oleh antena horn dan komponen Crystal Mount akan menghilangkan komponen gelombang mikro untuk kemudian diumpankan ke rangkaian demodulator. Klystron Power Supply Klystron Mount Waveguide ATT. from Modulator to External Modulasi output Horn Antena Crystal Mount Cavity Frequency Discrimanator Microwave To Demodulator Horn Antena Gambar 6. Susunan pemancar dan penerima trainer Microwave ANDO-AS50650 Demodulator FSK Demodulator XR 22 berfungsi untuk memperoleh kembali sinyal keluaran dari penerima gelombang mikro yang bentuknya sama dengan bentuk sinyal masukan pada rangkaian modulator. Rangkaian demodulator FSK yang direalisasi seperti pada Gambar 7. Sistem Minimum 803 Sistem minimum mikrokontroler digunakan untuk menerima data dari demodulator dan mengatur tampilan pada LCD. Mikrokontroler yang digunakan 5

6 adalah sistem minimum 803 produksi ALTECH Electronics. Spesifikasi dari sistem tersebut adalah sebagai berikut : CPU : 803 Memory : RAM 6264 memiliki kapasitas 2 kilobyte sehingga mampu menampung 000 karakter dimana karakter adalah 2 byte (ASCII). Pada modul RAM 6264 dialamatkan pada C000 H. EPROM : EPROM menggunakan IC EPROM 2764 dengan kapasitas 8 kilobyte. Port LCD pada alamat A000H PPI 8225 pada alamat E000H (tidak dipergunakan) Port Serial RS 232 beserta Driver Gambar 7. Rangkaian demodulator FSK Rangkaian LCD Modul LCD yang digunakan adalah LCD dari ShenZhen TIANMA Microelectronic Co. Ltd. Dengan model TM202 ABC. Keuntungan modul LCD ini memerlukan konsumsi daya yang kecil, kekontrasan tinggi, sudut pandang yang lebar, serta terdapatnya pengatur berbasis CMOS dalam satu modul. Modul ini dengan mudah dapat diiantar-mukakan dengan mikrokontroler 803. Kelebihan lain dari modul LCD ini antara lain adalah : Memiliki 6 karakter dalam baris, jumlah baris ada 2, display terbentuk dari 5 x 7 dot matrix + cursor. Memiliki karakter generator ROM, terdapat 92 karakter dalam ROM. Memiliki karakter generator RAM, yang dapat digunakan untuk menulis 8 type karakter yang berbeda. X 8 bit display data RAM. Dapat dihubungkan dengan 4 bit atau 8 bit data. Sistem mikrokontroler 803 sudah menyediakan port khusus untuk LCD yaitu pada alamat A000H. 6

7 Perancangan Perangkat Lunak Perancangan perangkat lunak (software) yang dipakai untuk menjalankan sistem ini dibagi menjadi dua bagian, yaitu program untuk IBM PC dan program untuk mikrokontroler. Program pada IBM PC dibuat untuk mengirimkan data yang diketikkan pada PC melalui port serial (Communication Port) dan program pada mikrokontroler dimaksudkan untuk mengendalikan perangkat keras sesuai dengan spesifikasi yang diinginkan. Adapun diagram alir (flowchart) dari program untuk IBM PC dan untuk mikrokontroler berturut-turut dapat dilihat pada Gambar 8 dan Gambar 9. start Tampilan awal tidak tidak START CLOSE ya End ya Tampilan utama Ubah setting Porosedur setting SEND Prosedur SendData NEW Input Karakter Simpan Karakter di memori ya CLOSE tidak Gambar 8. Diagram alir (flowchart) program komputer 7

8 Start Inisialisai serial, LCD dan RAM Tampilan Awal LCD Enable Serial Interrupt Ada data masuk Simpan Data Tampilan Tunggu pada LCD Tidak ada data masuk Masih Ada Data tidak ya Ambil data di memory Tampilkan pada LCD tidak Masih Ada Data ya Gambar 9. Diagram alir (flowchart) program mikrokontroler 7. METODOLOGI : Untuk mengembangkan trainer microwave ANDO AS sebagai modul praktikum sistem komunikasi data, dibutuhkan langkah-langkah sebagai berikut : (a) Perancangan Sistem Perancangan sistem berdasarkan pada petunjuk pengoperasian (instruction manual) trainer tersebut dan dikembangkan dengan cara menghubungkan fungsi-fungsi trainer tersebut dengan komputer pada sisi pemancar dan sisi penerima dilengkapi 8

9 dengan mikrokontroler yang dihubungkan dengan LCD, setelah ditambah dengan perangkat keras dan perangkat lunak. (b) Perancangan Perangkat Keras (Hardware) dan Perangkat Lunak (Software) Untuk mengaktifkan hubungan antara fungsi-fungsi pada trainer tersebut dengan komputer, baik pada sisi pemancar maupun sisi penerima perlu ditambahkan/dibuat perangkat keras (hardware) dan perangkat lunak (software). Perancangan perangkat keras meliputi: rangkaian regulator, rangkaian pengubah level tegangan, rangkaian modulator FSK, rangkaian demodulator FSK, rangkaian mikrokontroler dan rangkaian LCD. Sedangkan untuk perancangan perangkat lunak meliputi: perangkat lunak pada IBM PC dan perangkat lunak untuk menjalankan fungsi-fungsi mikrokontroler 803. (c) Pembuatan dan Pengukuran/Pengujian Perangkat Keras (Hardware) dan Perangkat Lunak (Software) Dari hasil perancangan, dilakukan realisasi/pembuatan baik perangkat keras maupun perangkat lunak. Dan diadakan pengukuran/pengujian kinerja masingmasing bagian (sub-sistem) dari perangkat-perangkat tersebut sebelum dilakukan integrasi. (d) Integrasi dan Pengujian Sistem Hasil dari pembuatan perangkat keras dan perangkat lunak, diintegrasikan ke trainer microwave ANDO AS Integrasi pada bagian pemancar, terdiri dari IBM PC, unit pengubah level tegangan, modulator FSK dan pemancar gelombang mikro (bagian dari trainer microwave ANDO AS-50650). Bagian penerima terdiri dari penerima gelombang mikro, demodulator FSK, mikrokontroler 803, dan rangkaian LCD. Selanjutnya dilakukan pengujian sistem untuk mengetahui kinerja (performance) sistem yang telah dikembangkan. Di bagian pemancar, data berupa karakter akan dikirimkan menuju port serial. Data ini terlebih dahulu diubah ke dalam level tegangan TTL agar bisa dimodulasi secara FSK oleh IC modulator FSK XR Hasilnya diumpankan ke perangkat gelombang mikro (trainer microwave ANDO AS-50650) untuk dipancarkan ke udara. Di bagian penerima, sinyal akan diterima oleh penerima gelombang mikro, dan diteruskan menuju demodulator FSK XR-22. Selanjutnya dimasukkan ke port serial mikrokontroler 803. Penampilan data/karakter pada LCD dilakukan setelah proses penerimaan data oleh mikrokontroler dilakukan. (e) Eksperimen dan Analisa Sistem Sistem yang sudah dibangun dan telah terintegrasi, jika unjuk kerjanya dianggap memadahi dapat digunakan untuk eksperimen proses pengiriman data satu arah (simplex) melalui gelombang radio di udara pada frekuensi sekitar 9,5 GHz, beserta aspek-aspek yang mempengaruhinya seperti: pengaruh refleksi, absorbsi, redaman dan pengaruh polarisasi antena. 9

10 8. RELEVANSI : Hasil pengembangan trainer microwave ANDO AS dari proyek akhir ini, diharapkan dapat digunakan sebagai modul praktikum komunikasi data melalui gelombang mikro di udara pada frekuensi sekitar 9,5 GHz, beserta beberapa aspek seperti: pengaruh refleksi dan absorbsi suatu obyek, redaman udara, serta polarisasi antena. 9. JADUAL : No: Kegiatan: Bulan: Perancangan sistem *** *** 2. Perancangan perangkat keras (hardware) *** 3. Perangkat lunak (software) *** 4. Pembuatan dan pengukuran perangkat keras (hardware) *** 5. Pembuatan dan pengujian perangkat lunak (software) *** 6. Integrasi dan pengujian *** *** *** sistem 7. Membuat laporan *** *** 0. PRAKIRAAN BEAYA : K a t e g o r i : a. Kompenen (IC, rsistor, kapasitor, inductor, dll) b. Kabel UTP 8 line c. Kabel Pelangi d. Vynil Acrilic 8 mm e. Timah Soder f. Pelat Aluminium 2 mm g. Lembaran PCB Biaya / Unit: Rp ,- Rp ,- Rp ,- Rp ,- Volume : 2 Jumlah: Rp ,- Rp ,- Rp ,- Rp ,- TOTAL BEAYA Rp ,- 0

11 . DAFTAR PUSTAKA [] Agus Abdullah M, Sholihuddin, Budi Aswoyo, Rancang Bangun Sistem Komunikasi Data Simplex Melalui Gelombang Mikro, Proyek Akhir PENS - ITS, 200. [2] Joe Campbell, lr. Khinardi Gunawan, Penggunaan RS 232 C, Indomicros 997, Modul Praktikum Gelombang Mikro. [3] Hotzner, Steven. Advanced Assembly Language- Brandy Book-User Guide Turbo Assembler.0, Borland Inc [4] Yosbifumi Shimoshio, Nonot Harsono, Rangkaian dan Sistem Kommiikasi, JICA-PENS ITS,993. [5]., ANDO ELECTRONIC TRAINER Co.Ltd, JAPAN Edisi I & 2, [6]., Data sheet Maxim Integreted Circuit, 995.