Ruzal A Duyo, Aplikasi Rangkaian Terintegrasi MC 1374 sebagai Pemancar Audio Visual

Transkripsi

1

2 MEDIA ELEKTRIK, Volume 4 Nomor 1, Juni 2009 APLIKASI RANGKAIAN TERINTEGRASI MC 1374 SEBAGAI PEMANCAR AUDIO VIDEO PADA KANAL VERY HIGH FREQUENCY TELEVISI Rizal A Duyo Politeknik Negeri Ujung Pandang Abstrak Penelitian bertujuan merancang perangkat Video Sender dengan menggunakan metode rangkaian terpadu. Melalui metode rangkaian terpadu akan dihasilkan Video Sender yang lebih kecil secara fisik dan jarak pancar yang lebih jauh. Perangkat Video Sender berfungsi untuk memancarkan informasi berupa gambar dan suara yang bekerja pada kanal televisi. Keterbatasan daya pancar serta besarnya fisik perangkat Video Sender saat ini membuat para pengguna, terutama pengusaha jasa layanan dokumentasi pada suatu acara kesulitan di dalam memberikan layanannya. Hasil shooting yang di sebarkan dalam area gedung/rumah melalui Video Sender ini terkadang tidak sampai atau kabur pada penerima televisi yang digunakan sebagai penerima. Melalui penelitian ini dilakukan tahapan mendesain rangkaian Vieo Sender menggunakan komponen Integrated Circuit (IC) MC 1374, merubah sistem NTSC ke PAL sebagai sub pembawa warna, kemudian menambahkan penguat daya. Hasil yang diperoleh, video sender bekerja pada kanal 3 standar CCIR-ITU dengan pencapaian jarak pancar sejauh 26 meter pada kondisi terhalang, sedangkan pada lintasan langsung (line of sigth) dapat mencapai 60 meter dengan tingkat gambar serta suara yang baik. Dengan kemampuan ini, diharapkan pengguna Video Sender dapat lebih meningkatkan jasa layanan dalam hal pemancaran informasi gambar dan suara. Kata kunci: Video sender, Rangkaian terpadu, Televisi Sudah merupakan suatu tradisi dalam acara perkawinan, dokumentasi menjadi hal yang sangat penting untuk diabadikan. Dokumen foto maupun berupa vidio player merupakan salah satu tanda bukti keberadaan suatu acara/kejadian. Usaha penyedia jasa dokumentasi keberadaanya tidak hanya di kotakota besar tetapi telah merambah kedaerah maupun pedesaan. Para penyedia jasa dokumentasi senantiasa mengoptimalkan layanannya terutama dengan meningkatkan teknologi alat yang digunakan. Salah satu alat penunjang kamera video yang digunakan, yaitu : video sender atau pemancar televisi mini. Pemanfaatan video sender sebenarnya cukup luas yang pada prinsipnya digunakan sebagai media transmisi tanpa kabel. Video sender memancarkan sinyal audio dan vidio yang dapat diterima melalui penerima televisi. Video sender yang mempunyai ukuran kecil dan sifatnya mobile lebih banyak digunakan oleh para pengusaha jasa dokumentasi. Terutama untuk acara yang diselenggarakan dirumah, seperti acara akad nikah. Para undangan yang tidak dapat melihat langsung acara, dapat menikmati melalui monitor televisi yang secara khusus disediakan oleh penyelenggara acara. Jadi video sender bergerak mengikuti arah gerakan kamera, karena menjadi satu kesatuan dari perangkat kamera. Permasalahan bagi penyedia jasa dokumentasi ialah disaat tidak semua penerima televisi yang sengaja disediakan untuk acara hajatan tidak dapat menayangkan siaran hasil shootingnya. Beberapa hal yang menjadi penyebab masalah tersebut antara lain : - Jarak pancar video sender yang terbatas (sekitar 5-15 meter untuk kondisi tanpa halangan atau line of sigh) - Monitor televisi yang terlalu jauh dari jangkauan pancar video sender. - Adanya tembok/dinding rumah menjadi penghalang bagi sinyal gelombang elektromagnetik. - Sistem video sender adalah NTSC sehingga tidak cocok untuk sistem televisi Indonesia

3 yaitu PAL. Akibatnya gambar yang dihasilkan kabur. Adapun tujuan penelitian ini adalah menerapkan teknologi rangkaian terpadu agar Video Sender menjadi lebih kecil dan daya pancar yang lebih jauh sehingga akan berdampak pada peningkatan jasa layanan pengusaha pengguna Video Sender. Di dalam aturan penggunaan frekuensi, daya pancar untuk VHF yang tidak memerlukan izin adalah 30 dbm maksimum daya EIRP. Diatas dari nilai tersebut harus mempunyai izin. Penggunaan frekuensi yang tidak tepat alokasi peruntukkannya dengan daya yang besar dapat menimbulkan gangguan (interference) terhadap pengguna lain seperti frekuensi yang digunakan khusus untuk keperluan militer, penerbangan, maupun emergency lainnya. Oleh sebab itu peggunaan pemancar harus betul-betul telah memenuhi standar parameter yang ditetapkan dan diatur oleh badan dunia ITU bidang telekomunikasi. Sistem transmisi yang digunakan dalam memancarkan sinyal vidio komposit adalah modulasi ampitudo (AM) dengan polaritas negatif. Sedangkan untuk sinyal suara dengan metode modulasi frekuensi (FM). Pada jalur frekuensi sangat tinggi (VHF) ada sebelas kanal yang digunakan, berada diantara 54 MHz sampai dengan 230 MHz dengan lebar bidang frekuensi masing-masing 7 MHz. Sedangkan pada jalur frekuensi ultra tinggi (UHF) berkisar antara 300 MHz sampai 890 MHz. Di bawah ini menggambarkan bentuk media transmisi AM yang telah mengandung sinyal vidio dan sinyal suara sebagai sinyal informasi Gambar 1. Model trasmisi modulasi AM Metode yang digunakan untuk memodulasi sinyal suara adalah metode modulasi frekuensi (FM) dengan frekuensi pembawa sebesar 5,5 Mhz. Untuk frekuensi sub pembawa warna sistem PAL adalah 4,4336 Mhz. Kegagalan yang sering ditemui dalam merakit rangkaian VHF maupun UHF disebabkan oleh komponen yang digunakan. Umumnya ukuran fisik komponen yang dipergunakan pada band VHF dan UHF dibuat sekecil mungkin. Hal ini untuk menghidarkan kesalahan-kesalahan yang disebabkan oleh ukuran fisik komponen tersebut. Misalnya, kabel pendek yang dapat bekerja sebagai inductor dan antenna, lilitan menjadi kapasitor atau sebaliknya. Beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam perakitan rangkaian untuk memperoleh kualitas rangkaian yang bekerja pada frekuensi tinggi adalah komponen RF antara lain : Sebuah kapasitor dalam band frekuensi tinggi bisa berubah menjdi komponen yang agak kompleks, yang terdiri dari induktansi, kapasitansi, dan resistansi, sehingga dapat menyebabkan komponen tersebut mempunyai resonansi sendiri pada frekuensi tertentu. Reaktansi dari sebuah kapasitor murni berkurang dengan naiknya frekuensi, sedangkan reaktansi dari sebuah kawat bertambah dengan naiknya frekuensi. Induktor liar yang ditimbulkan oleh kaki-kaki kapasitor Layak atau tidaknya suatu kapasitor digunakan tergantung pada ukuran dan ketebalan, panjang dan tipe komponen, serta teknik pabrikasi kapasitor tersebut. Sehingga perlu dibuat sependek mungkin kaki komponen pada saat merangkai agar tidak menimbulkan efek kapasitansi parasitik. Efek kulit terjadi pada suatu konduktor yang dialiri arus bolak balik. Arus cenderung untuk mengalir dibagian tepi melingtang konduktor dengan medan elektromagnetik yang ditimbulkan oleh arus tersebut. Semakin masuk kedalam konduktor arusnya semakin kecil. Hal ini menyebabkan resistansi konduktor meningkat dibandingkan bila dialiri arus searah. Untuk mengurangi resistansi dengan efek kulit dapat dilakukan dengan melapisi konduktor dengan perak. Jika terdapat kemungkinan korosi yang menyebabkan terbentuknya perak oksida dalam pemakaian, maka konduktor dapat dilapisi dengan emas. Kedua bahan tersebut memberikan konduktivitas yang besar, sehingga konduktor tidak akan mendisipasikan daya. Induktor atau lilitan digunakan sebagai bagian dari rangkaian yang ditala atau sebagai RFC. Reaktansi dari lilitan kecil pada rangkaian frekuensi tinggi adalah besar, maka untuk rangkaian frekuensi tinggi dibuat induktor dengan lilitan sekecil mungkin. Induktor yang

4 MEDIA ELEKTRIK, Volume 4 Nomor 1, Juni 2009 paling efisien adalah sebuah induktor satu lapis dengan diameter kawat yang besar serta diameter induktor sama panjangnya. Pada daya yang rendah induktor dililit pada ferid toroid (cincin) untuk menambah nilai induktansi. Suatu resistor pada umumnya mempunyai suatu kapasitansi yang ditimbulkan oleh kaki-kai komponen yang disamping itu juga mempunyai induktansi yang nilainya tergantung pada panjang kaki komponen. Semakin tinggi frekuensi maka, semakin besar pula pengaruh kapasitansi dan induktansi liar pada performance rangkaian. Video sender merupakan pemancar mini yang dapat memancarkan suara dan gambar. Frekuensi kerja vidio sender yang banyak beredar dipasaran berada pada frekuensi 60 Mhz (kanal 2) dan 210 Mhz, (kanal 12). Blok diagram dari pemancar TV secara umum dapat digambarkan sebagai berikut. MC1374, produksi Motorola,. IC ini sebagai blok fungsional modulator TV. Terdiri dari 27 buah transistor dan 16 buah resistor. Gambar 3. Blok diagram video sender dengan menggunakan IC Gambar 4. IC MC 1374 Gambar 2. Blok diagram video sender Pada blok diagram diatas terlihat bahwa sinyal vidio dijumlah dengan sinyal suara termodulasi Frequency Modulation (FM). Sinyal ini akan dimodulasi kembali dengan frekuensi kanal yang kemudian dipancarkan setelah diperkuat oleh penguat daya RF. Penerapan blok diagram pada rangkaian vidio sender sederhana dapat dibangun dengan menggunakan 5 buah komponen aktif transistor ditambah beberapa komponen pasif lainnya. Dengan adanya komponen rangkaian terpadu yang dibangun dengan menggunakan 27 bh transistor (IC MC 1374) maka, blok diagram diatas dapat disederhanakan seperti berikut. Rangkaian terpadu mempunyai ukuran kecil, mudah digunakan, mudah mengalisa dan mengatasi kesulitan dibanding komponen terpisah serupa. IC digunakan sebagai blok fungsional, dengan sedikit tambahan komponen luar pada IC tersebut, rancanganya menjadi lengkap. Salah satu IC yang dirancang untuk keperluan dibidang telekomunikasi adalah IC Rangkaian dalam pada komponen rangkaian terpadu terlihat seperti pada gambar dibawah ini. Rangkaian osilator untuk frekuensi radio (> 20 Khz) selaian menggunakan komponen aktif sebagai penguat juga menggunakan beberapa komponen pasif, untuk rangkaian resonator atau rangkaian tank digunakan komponen inductor dan kapasitor. Gambar 6. Blok diagram osilator Komponen Z1, Z2, dan Z3 membentuk rangkaian resonansi yang memberikan umpan balik ke masukan penguat. Berdasarkan teori Barkhausen untuk dapat berosilasi, nilai

5 penguatan dikali dengan nilai umpan balik lebih besar sama dengan satu. bv X Av ³ 1 Jika faktor umpan balik (bv) = Av = Z3 Z2 Z2 Z1 + Z2 dan Maka hasil perkalian pada saat = 1 (steady state) = Z2/Z1+Z2 atau Z1 + Z2 = Z3. Dan jika Z merepresentasikan reaktansi (X), ini dapat menunjukkan identitas komponen, yaitu; X1 dan X2 sebagai kapasitor, maka X3 adalah inductor, begitu sebaliknya untuk X1 dan X2 sebagai induktor, maka X3 adalah kapasitor. Dari bentuk konfigurasi rangkaian, osilator frekuensi tinggi dikenal 3 jenis, yaitu : osilator coopits, Hartley, dan claap. Suatu rangkaian penyesuai impedansi merupakan rangkaian Low Pass Filter (LPF) pula. Sehingga rangkaian matching juga akan meredam frekuensi-frekuensi harmonik. Kegunaan utama rangkaian penyesuai impedansi adalah untuk mendapatkan transformasi impedansi sehingga transfer daya maksimum dapat terjadi. Meskipun pada umumnya rangkaian penyesuai impedansi sudah mencakup fungsi peredaman harmonik tetapi agar peredaman frekuensi harmonik menjadi lebih sempurna maka perlu ditambahkan suatu rangkaian lagi yang khusus berfungsi sebagai peredam harmonik. Metode yang popular adalah rangkaian pi seperti pada gambar dibawah ini. = / +1 / =. +. / +1 Untuk mendapatkan transfer daya yang maksi mum maka, impedansi bergandengan dibuat sama besar. Pada frekuensi tinggi, kestabilan merupakan suatu masalah yang berat, sehingga untuk jenis penguat yang mempunyai umpan balik dalam (internal feedback) yang sangat rendah lebih sering digunakan. Juga perlu memberikan kompensasi atau netralisasi agar kestabilan dapat dipertahankan untuk semua kondisi kerja. Ada beberapa rancangan untuk menetralisisr jalur umpan balik seperti, rangkaian hazeltine, rangkaian rice dan metode netralisasi penguat dengan umpan balik rangkaian bersama (common circuit feedback). Penguat-pengaut basis bersama (common base amplifier) sering digunakan sebagai penguat karena dua alasan, yaitu : a. Dapat memberikan perolehan tegangan yang dapat dipakai hingga frkuensi potong (cutoff). b. Kapasitansi umpan balik antara luaran dan masukan rendah. Gambar dibawah ini menunjukkan model transistor bipolar basis bersama. Gambar 8. Penguat basis bersama Gambar 7. Rangkaian filter penyesuai impedansi Rangkaian diatas digunakan untuk impedansi yang tidak simetrik (R1>R2 atau R1<R2). Nilai kualitas dapat ditentukan terlebih dahulu. Nilai kompone dapat ditentukan sebagai berikut: = METODE Tahapan metode yang digunakan dalam penelitian adalah melakukan persiapan literatur, komponen, peninjauan lapangan, perancangan lay-out dan model rancangan rangkaian, melakukan ujicoba lay-out rangkaian dengan menggunakan software (Electroic Work Bench, EWB), melakukan pengujian laboratorium pada papan protoboard, melakukan perakitan rangkaian, melakukan pengukuran laboratorium, melakukan revisi untuk perbaikan, mengkemas

6 MEDIA ELEKTRIK, Volume 4 Nomor 1, Juni 2009 dalam kotak, melakukan pengukuran kembali jika kemungkinan terjadi perubahan parameter setelah dikemas dalam kotak/box, melakukan pengujian sistem dan pengambilan data unruk spesifikasi alat. Adapun alat penunjang yang digunakan untuk pengujian laboratorium adalah : 1. Function Generator 2. Spectrum Analyzer 3. Modulation Analyzer 4. Oscilloscope 5. Multimeter. 6. Kabel penghubung HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil integrasi rangkaian menjadi komponen rangkaian terpadu IC MC 1374 maka, blok diagram secara analog dapat disederhanakan seperti berikut: Rangkaian terpadu mempunyai ukuran kecil, mudah digunakan, mudah mengalisa dan mengatasi kesulitan dibanding komponen terpisah serupa. IC digunakan sebagai blok fungsional, dengan sedikit tambahan komponen luar pada IC tersebut, rancangannya menjadi lengkap. Salah satu IC yang dirancang untuk keperluan dibidang telekomunikasi adalah IC MC1374, produksi Motorola,. IC ini sebagai blok fungsional modulator TV. Terdiri dari 27 buah transistor dan 16 buah resistor. Gambar 13. Rangkaian keseluruhan video sender Gambar 14. Tampak belakang (lay-out PCB) prototipe alat Gambar 11. IC MC 1374 Gambar 15. Penerimaan pada jarak 10 meter Gambar 12. Prototipe rangkaian Gambar 16. Penerimaan pada jarak 26 meter

7 Frekuensi kerja kanal ditetapkan pada kanal 3 yang terletak pada rage 61 Mhz-68 Mhz. Frekuensi kerja ini termodulasi amplitudo oleh sinyal video harus ditranslasi pada harga frekuensi yang 1,25 Mhz lebih tinggi dari harga frekuensi terendah dari kanal yang ditetapkan. Sedangkan frekuensi sinyal yang termodulasi frekuensi oleh sinyal audio ditranslasi pada harga frekuensi 0,25 Mhz lebih rendah dari harga frekuensi tertinggi kanal yang ditetapkan.yaitu, 68 Mhz-0,25 Mhz = 67,75 Mhz. Sehingga osilator RF dibuat pada frekuensi 62,25 Mhz. Dengan demikian spektrum kanal 3 dapat digambarkan sebagai beriukut: = Σf : n = 622,533 Mhz : 10 = 62,253 Mhz Sehingga : F os RF = 62,253 Mhz Mhz. Filter AM-VSB yang diharapkan dapat memberikan rentang pada -3 db sebesar 7 Mhz, melebar menjadi 14 Mhz, yaitu dari 52 Mhz 66 Mhz, Hal ini disebabkan tanpa penyangga antara gabungan filter lowpass dan highpass. Sedangkan jarak pancar pada jarak 26 m (maks) gambar yang diperoleh terlihat bintik hujan tetapi masih layak tampakan informasi sebagai gambar. UJi coba ini menggunakan antenna teleskopik yang dapat dipanjangpendekkan. Gambar 17. Alokasi frekuensi kanal 3 Rangkaian osilator untuk memodulasi informasi suara diberikan pada pin 2 dan 3, sedangkan pada pin 6 dan 7 osilator untuk modulasi AM sebagai kanal frekuensi TV. Tabel Data hasil pengukuran kestabilan frekuensi kerja Waktu (menit) Frekuensi (Mhz) 1 62, , , , , , , , , ,254 Dari data hasil pengukuran diatas, diperoleh besaran rata-rata (δ) sebagai berikut: = 1 1 δf = 2211 Hz, osilator akan berkisar pada : f os = f +- δf dimana f = frekuensi rata-rata SIMPULAN DAN SARAN Berdasarkan hasil penelitian, dapat disimpulkan: 1. Frekuensi kerja berada pada kanal 3 (61 Mhz 68 Mhz) untuk frekuensi pembawa pada sistem PAL (audio 5 Mhz) 2. Filter AM-VSB adalah suatu cara untuk mendapatkan bentuk sinyal televisi yang sesuai dengan standar umum yang digunakan, yaitu hanya jalur sisi atas dan sebagian jalur sisi bawahnya yang dipancarkan 3. Dengan adanya IC penstabil tegangan, frekuensi kerjanya menjadi lebih stabil. 4. Kemampuan mobile dari system video sender yang dihasilkan cukup memadai pada jarak 26 meter. 5. Dapat menambah pengetahuan untuk menunjang pengajaran mata kuliah Sistem Vidio pada semester IV, khususnya pada program studi Teknik Telekomunikasi Politeknik Negeri Ujung Pandang. Sebagai implikasi dari hasil penelitian, disarankan: 1. Untuk menghindari osilasi pada penguat akibat kapasitansi parasitic yang timbul, disarankan menggunakan kotak pelindung (shielding) yang dibumikan. 2. Diperlukan filter yang mempunyai kualitas lebih baik pada tingkatan penguat akhir yang dapat memberikan respon 7 Mhz pada frekuensi cutoffnya. DAFTAR PUSTAKA Malvino, Gunawan hanafi Prinsipprinsip Elektronik. Jakarta : Penerbit Erlangga

8 MEDIA ELEKTRIK, Volume 4 Nomor 1, Juni 2009 Motorola INC, RF Amplifier dan TV & Video Amplifier. Motorola INC Linier and Interface Integrated Circuits. Cambridge University Press. Roddy, Coolen,Idris Komunikasi Elektronika, Jakarta : Penerbit Erlangga. Wasito, Vademekum Elektronika, Jakarta : Gramedia.

9