KENDALI SPEAKER MELALUI JALA-JALA LISTRIK UNTUK KEPERLUAN SISTEM INFORMASI DI SEKOLAH. Oleh Hendry Yuwono Ariowibowo NIM:

Transkripsi

1 KENDALI SPEAKER MELALUI JALA-JALA LISTRIK UNTUK KEPERLUAN SISTEM INFORMASI DI SEKOLAH Oleh Hendry Yuwono Ariowibowo NIM: Skripsi Untuk melengkapi salah satu syarat memperoleh Gelar Sarjana Teknik Program Studi Sistem Komputer Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer Universitas Kristen Satya Wacana Salatiga Juni 2014

2

3

4

5 PERNYATAAN BEBAS PLAGIAT Saya, yang bertanda tangan di bawah ini: NAMA : Hendry Yuwono Ariowibowo NIM : JUDUL SKRIPSI : Kendali Speaker Melalui Jala-Jala Listrik Untuk Keperluan Sistem Informasi di Sekolah Menyatakan bahwa skripsi tersebut di atas bebas plagiat. Apabila ternyata ditemukan unsur plagiat di dalam skripsi saya, maka saya bersedia mendapatkan sanksi apapun sesuai aturan yang berlaku. Salatiga, Juni 2014 Materai Rp, 6000,- Hendry Yuwono Ariowibowo

6 INTISARI Umumnya di sekolah terdapat speaker di setiap ruang kelas. Speaker digunakan untuk menyampaikan informasi penting kepada siswa. Tapi ada kalanya informasi hanya ditujukan untuk kelas tertentu saja. Teknologi yang ada saat ini akan tetap menyampaikan informasi kepada semua kelas, sehingga setiap pelajaran di tiap kelas akan terhenti ketika informasi diberikan walau sebenarnya informasi itu tidak penting untuk kelas tersebut. Menanggapi hal itu tugas akhir ini dirancang untuk membuat sebuah sistem kendali speaker menggunakan metode Komunikasi Jala-Jala, dalam bahasa Inggris dikenal dengan istilah Power Line Carrier/ Power Line Communication (PLC). Cara kerja sistem adalah dengan mengirimkan data digital termodulasi Frequency Shift Keying (FSK) untuk mengontrol atau memantau status dari speaker kelas. Sistem juga dapat mengirimkan data analog termodulasi frekuensi (FM). Terdapat sebuah modul master yang dapat mengontrol sampai 16 modul slave dan diatur dengan pengalamatan. Pengguna dapat mengontrol slave dari master melalui sebuah keypad dan LCD. Mekanisme pengiriman data diatur dengan sebuah protokol yang akan memastikan data dikirim dengan baik ke slave. Jika data sampai maka slave akan melakukan perintah dan mengirim timbal balik, sehingga master selalu memiliki kontrol terhadap slave. Jika dalam komunikasi slave tidak memberi timbal balik akan dikirim perintah yang sama sebanyak dua kali lagi sebelum slave dianggap error. Data analog yang dikirimkan hanya akan direspon oleh setiap slave yang status speakernya aktif. Setiap modul master dan slave dirancang dengan mikrokontroler ATmega8535 sebagai komponen pengendali utama. Sistem yang dibuat dapat dipakai di saluran 220 VAC satu fasa, dan dapat berkomunikasi secara half-duplex untuk data digital dan simplex untuk data analog dengan jarak terjauh 75 meter. i

7 ABSTRACT Generally, there are speakers in every classroom in schools. Speakers are used to convey significant information to students. However there are times when the information is only intended for a particular class. The technology available today would still convey information to all classes, so that every class will be stopped when the information is given, even though the information is not that important for the class. Corresponding to that, this final project is designed to create a control system speaker using Power Line Carrier / Power Line Communication (PLC). This system works by transmitting digital data modulated Frequency Shift Keying (FSK) to control or monitor the status of the class speakers. The system can also transmit analog data frequency modulated (FM). There is a master module that can control up to 16 slave modules which are regulated by addressing. Users can control the slave from the master by using a keypad and LCD. The data delivery mechanism is run by a protocol that will ensure whether or not the data is properly sent to the slave. When the data has arrived, the slave will do the command and send the reciprocal, so that the master always has control over the slave. If the communication does not provide reciprocal from slave, the same command will be sent again twice before it was considered as an error. The transmitted analog data can only be responded by slave that has the status of active speaker. Each master and slave module are designed with ATmega8535 microcontroller as main component. The sistem can be used on a power line channel which has 220 VAC single phase, and can communicate in half-duplex mode for digital data and simplex for analog data with the furthest distance of 75 meters. ii

8 KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yesus Kristus yang tidak pernah sekali-kali meninggalkan penulis selama menempuh pendidikan sampai sekarang sehingga penulis dapat menyelesaikan perancangan serta penulisan tugas akhir sebagai syarat kelulusan di Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer Universitas Kristen Satya Wacana. Pada kesempatan ini penulis juga hendak mengucapkan terima kasih kepada berbagai pihak yang baik secara langsung maupun tidak telah membantu penulis dalam menyelesaikan skripsi ini : 1. Yesus Kristus, guru yang mengarahkan jalan-jalan penulis dan selalu menyertai tiap langkah penulis. 2. Papah Tan Bing Kiat dan mamah Tjong Swie Fang, orang dibalik layar yang senantiasa mendukung dan mendoakan penulis dalam menjalani pilihan hidupnya. 3. Bapak F. Dalu Setiaji, M.T dan Bapak Budihardja Murtianta, M.Eng selaku pembimbing I dan pembimbing II, terima kasih atas bimbingan, arahan dan ideide cemerlang yang menginspirasi penulis selama mengerjakan skripsi ini. 4. Kakak-kakakku yang selalu mendorong dan memberi suport adiknya ini untuk segera mengentaskan diri dari pendidikan S1. 5. Mas Ius 07 dan mas Black 05 sebagai pembimbing ke-3 yang memberikan ideide cemerlang dalam mengerjakan tugas akhir ini. 6. Seluruh staff dosen, karyawan dan laboran FTEK yang memfasilitasi penulis selama belajar di FTEK UKSW. 7. Keluarga besar 2009 dan terkhusus Ivan Dwinanda yang selalu memberi dorongan dan semangat kepada penulis untuk menyelesaikan studinya. 8. Teman-teman lab skripsi, Sembir 01, Ari 04, Tepe 07, Eko 07, Demas 08, Gading 08, Dhika 08, Johny 09, Amsal 09, dan beberapa teman lain yang tidak bisa disebutkan satu-persatu. 9. Teman-teman kos, teman-teman Beswan Djarum, teman-teman LTC, temanteman basket, teman-teman futsal, teman-teman ngegame, dan teman-teman semuanya. iii

9 10. Berbagai pihak yang tidak dapat dituliskan satu persatu, penulis mengucapkan terima kasih. Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari kata sempurna, oleh karena itu penulis sangat mengharapkan kritik maupun saran dari pembaca sekalian sehingga skripsi ini dapat berguna bagi kemajuan teknik elektronika. Salatiga, Juni 2014 Penulis iv

10 DAFTAR ISI INTISARI... i ABSTRACT... ii KATA PENGANTAR... iii DAFTAR ISI... v DAFTAR GAMBAR... vii DAFTAR TABEL... ix BAB I PENDAHULUAN Tujuan Latar Belakang Spesifikasi Sistem Sistematika Penulisan... 6 BAB II DASAR TEORI Komunikasi Jala-Jala/ Power Line Carrier (PLC) Standar dan Regulasi Prinsip Penumpangan Sinyal Informasi Ke Listrik Tegangan Tinggi Kendala Aplikasi PLC Modulasi dan Demodulasi (Modem) Gelombang Gelombang Termodulasi Modulasi Frekuensi (Frequency Modulation) Modulasi Binary Frequency Shift Keying (BFSK) Transformator dan Kapasitor Coupling Frekuensi Audio dan Suara Manusia Mikrokontroler LCD (Liquid Chrystal Display) 16x Scanning Keypad Transmisi Serial LM Filter Audio Amplifier AC Test Circuit Komparator v

11 BAB III PERANCANGAN SISTEM Perancangan Hardware Sistem Blok Master Blok Slave Perancangan Software Sistem Software Master Software Slave Protokol Komunikasi Diagram Alir Software Sistem BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISIS Pengujian Catu Daya Pengujian Pengendali Utama (Mikrokontroler) Pengujian Modem PLC Sebagai Media Komunikasi Digital Tanpa Jala-Jala Pada Jala-Jala Pengujian Modem PLC Sebagai Transmisi Data Analog Tanpa Jala-Jala Pada Jala-Jala Pengujian Komunikasi Data Digital Pengujian Sistem Keseluruhan BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran Pengembangan DAFTAR PUSTAKA vi

12 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1. Dua buah gelombang yang memiliki karakteristik yang berbeda [4]... 9 Gambar 2.2. Gelombang hasil superposisi [4] Gambar 2.3. Komponen sistem modulasi gelombang kontinyu Gambar 2.4. Modulator FM [8] Gambar 2.5. Bentuk sinyal yang telah termodulasi BFSK [8] Gambar 2.6. Skema scanning keypad [19] Gambar 2.7. Perbedaan antara transmisi paralel dan transmisi serial [14] Gambar 2.8. Konfigurasi pin IC LM1893 [15, h.6] Gambar 2.9. Rangkaian modem PLC [15, h.1] Gambar Rangkaian dasar dan respon frekuensi filter low-pass [16] Gambar LM W Audio Power Amplifier [17] Gambar LM567 AC test circuit [18] Gambar LM339 Basic Comparator [19] Gambar 3.1. Blok diagram sistem kendali speaker Gambar 3.2. Blok diagram progres blok modul master Gambar 3.3. Perancangan board mikrokontroler master Gambar 3.4. Realisasi bagian mikrokontroler pada modul master Gambar 3.5. Perancangan modul modem transmitter Gambar 3.6. Realisasi modem PLC master Gambar 3.7. Input-an suara ke pin 18 LM Gambar 3.8. Perancangan Catu Daya Gambar 3.9. Perancangan Regulator 5V Gambar Blok diagram progres blok modul slave Gambar Perancangan modul mikrokontroler slave Gambar Realisasi modul mikrokontroler slave Gambar Perancangan modul modem slave Gambar Realisasi modul PLC slave Gambar Rangkaian filter dan power amplifier LM Gambar Rangkaian carrier detector LM Gambar 3.17 Skema rangkaian audio amplifier eksternal Gambar Realisasi audio amplifier eksternal vii

13 Gambar Perancangan Catu Daya Gambar Diagram Alir Program Utama Master Gambar Diagram Alir Program Utama Slave Gambar Diagram Alir (a)receive dan (b)transmit Gambar 4.1. Hasil pengujian catu daya master Gambar 4.2. Hasil pengujian catu daya slave Gambar 4.3. Hasil pengujian modem mode transmiter Gambar 4.4. Hasil pengujian modem sebagai receiver Gambar 4.5. Hasil pengukuran pin 10 modem saat idle Gambar 4.6. Hasil pengujian modem pada mode receiver dengan input ±122,25 khz Gambar 4.7. Hasil pengujian modem pada mode receiver dengan input ±127,25 khz Gambar 4.8. Hasil pengujian input FG, tampak spektrum pin 10 transmitter Gambar 4.9. Hasil pengujian tampak spektrum pin 10, dengan input FG 10k Hz Gambar Filter low-pass 3 tingkat Gambar Grafik tanggapan frekuensi filter terhadap magnitudo dalam db Gambar 4.12(a)-(f). Gambar hasil pengukuran osiloskop sinyal output audio amplifier eksternal, dengan probe 1 adalah output dan probe 2 adalah input, tanpa jala-jala Gambar Hasil pengukuran pin 10 modem kondisi idle tampak nilai spektrum Gambar4.14. Hasil pengukuran pada transmitter tanpa input data analog Gambar4.15. Hasil pengukuran pada transmitter dengan input data analog 7 khz Gambar4.16. Hasil pengukuran pada receiver dengan input data analog 7 khz Gambar 4.17.(a)-(f). Gambar hasil pengukuran sinyal output audio amplifier eksternal, dengan probe 1 adalah output dan probe 2 adalah input, transmisi jala-jala Gambar Pengukuran output modem transmit dengan input sinyal sinus 20 khz Gambar Skema pengujian komunikasi data digital lewat jala-jala PLN Gambar Hasil pembacaan data serial di pin 18 modem PLC slave Gambar Hasil pembacaan data serial pengujian dengan jeda Gambar Pembacaan data acak saat mode receiver di kedua modem Gambar Pembacaan data setelah mekanisme pembersihan jalur data Gambar Teknis pengujian keseluruhan sistem kendali speaker Gambar Grafik THD input data analog ke modem transmitter Gambar Grafik THD output data analog LM viii

14 DAFTAR TABEL Tabel 1.1 Broadband home networking pada medium penghantar [1]... 3 Tabel 2.1 Konfigurasi pin LCD 16x Tabel 3.1. Konfigurasi kegunaan pin ATmega8535 pada master Tabel 3.2. Daftar nilai komponen tambahan modem PLC Tabel 3.3. Konfigurasi kegunaan pin ATmega8535 pada slave Tabel 4.1. Hasil pengujian output jalur data analog pada receiver tanpa jala-jala Tabel 4.2. Tabel Pengujian Rangkaian Carrier Detector Tabel 4.3. Hasil pengujian output jalur data analog pada receiver pada jala-jala Tabel 4.4. Hasil Pengujian pengiriman data digital lewat jala-jala listrik PLN Tabel 4.5. Hasil pengujian pengiriman perintah dengan informasi balik Tabel 4.6. Hasil pengujian pengiriman perintah dengan konfirmasi balik Tabel 4.7. Hasil pengujian pengiriman perintah tanpa jawaban balik ix