BAB III PERENCANAAN DAN PEMBUATAN SISTEM. Dalam perencanaan sistem ini, penulis membagi menjadi beberapa blok JALUR TRANSMISI

Transkripsi

1 BAB III PEENCANAAN DAN PEMBUATAN SISTEM Dalam perencanaan sistem ini, penulis membagi menjadi beberapa blok diagram untuk lebih mudahnya dalam penjelasan. PC+S3 Modulator FSK (X 06) JALU TANSMISI PEMANCA PENEIMA Demodulator FSK (X ) Minimum System 803 LED DOT MATIKS Gambar 3.. Blok diagram ancang Bangun Sistem Display Jarak Jauh Untuk Menginformasikan Kondisi Lalu Lintas

2 3.. Bagian PC+S-3 Blok diagram diatas dapat dijelaskan sebagai berikut, pada blok PC+S3 adalah tempat asal data yang akan dikirim. Blok PC adalah unit komputer yang sifatnya baku jadi penulis tidak akan menjelaskan. Pada blok S-3 dimana tempat dari seluruh data yang akan dikirimkan. Pada POT COMM atau COMM unit komputer terdapat 9 pena dengan bentuk DB9 male mempunyai aturan standar dalam penggunaannya. Aturan aturan tersebut seperti terlihat pada gambar 3. berikut ini : Gambar 3.. Fungsi standar pena pena pada S-3 Agar dapat terjadi komunikasi antar PC dengan menggunakan serial perlu adanya sambungan sambungan yang harus diberikan pada pena pena S-3, yaitu seperti pada gambar 3.3. berikut ini :

3 Gambar 3.3. Bentuk pengkabelan Null Modem 3.. Bagian Modulator FSK Blok ini berfungsi untuk mengubah keluaran port S-3 agar dapat dimodulasikan ke dalam pemancar. Keluaran port S-3 harus disesuaikan terlebih dahulu agar dapat digunakan sebagai masukan modulator FSK. Penyesuaian yang dimaksud adalah mengubah sinyal dari S-3 kedalam sinyal biner yaitu dengan menggunakan rangkaian transistor yang difungsikan seolaholah sebagai saklar. Selain menggunakan rangkaian transistor dapat pula menggunakan sebuah IC, yaitu MAX3, ICL3, MC489. Akan tetapi ditinjau dari segi harga MAX3, ICL3 dan MC489 lebih mahal dibandingkan dengan rangkaian transistor, disamping itu ditinjau dari segi dimensi ruang yang terpakai pada PCB jelas lebih banyak menggunakan IC dibanding dengan menggunakan rangkaian transistor. Gambar 3.. menunjukkan rangkaian dari pengubah sinyal S-3 menjadi sinyal biner.

4 Dari (COMM / ) Ke pena 9 dari X06 Komputer Gambar 3... angkaian pengubah sinyal S-3C ke sinyal biner Keluaran dari rangkaian seperti gambar 3... menghasilkan sinyal biner atau 0. Kemudian keluaran tersebut langsung diumpankan ke pena 9 pada IC X06. Hasil dari pengolahan yang dilakukan oleh FSK tersebut akan menghasilkan frekuensi tertentu untuk kondisi 0 atau kondisi. Transistor yang digunakan tidak harus menggunakan SC547 atau BC547, tetapi harus menggunakan jenis transistor NPN. Dalam hal ini penulis sudah membuktikan menggunakan jenis BF40 atau 904 juga dapat berfungsi dengan baik. Gambar 3... dibawah ini menunjukkan rangkaian FSK dengan menggunakan IC X06.

5 Gambar 3... angkaian FSK menggunakan IC X06 Spesifikasi perangkat keras dari IC X06 adalah : - Distorsi gelombang sinus mencapai 0,5 % - Stabilitas terhadap temperatur 0 ppm/ o C - Sensitivitas 0,0 %V - Keluaran kompatibel dengan level TTL - Tegangan kerja antara 0 V sampai 6 V - Duty Cycle dapat diatur antara % sampai 99 %

6 Dari rangkaian seperti gambar 3... mempunyai beberapa spesifikasi yaitu bit 0 yang masuk melalui pena 9 akan menghasilkan frekuensi sebesar 00 Hz dan untuk bit akan menghasilkan frekuensi 00 Hz. Nilai-nilai untuk tiap komponen diatas harus sesuai untuk menghasilkan frekuensi yang diinginkan. Perhitungan nilai untuk tiap komponen diperlihatkan seperti berikut ini : Untuk nilai resistor yang terhubung dengan pena 7 (): F C Nilai yang dikehendaki untuk F adalah : 00 Hz dengan nilai C sebesar : 0 nf sehingga akan diperoleh nilai sebesar : F. C 00Hz.0nF 4,66 KΩ Untuk nilai resistor yang terhubung dengan kaki 8 (): F C Untuk F adalah : 00 Hz dengan nilai C sebesar : 33 nf akan diperoleh nilai sebesar :

7 F. C 00Hz.0nF,7KΩ Nilai C adalah besarnya nilai kapasitor yang terhubung antara kaki 5 dan 6. Hasil dari perhitungan diatas untuk nilai resistor dipasar umum tidak akan ditemukan, akan tetapi bisa diganti dengan menggunakan TIMPOT dengan nilai yang mendekati. TIMPOT yang digunakan harus menggunakan TIMPOT yang mempunyai presisi tinggi (misalnya TIMPOT 0 putaran). Penulis menggunakan frekuensi untuk bit 0 sebesar 00 Hz dan bit sebesar 00 Hz, hal ini sesuai dengan eksperimen yang dilakukan oleh para pengguna MODEM radio di dunia dan hal ini dapat dilihat di site Setelah seluruh nilai komponen diperoleh, maka rangkaian modulator FSK akan berubah menjadi seperti pada gambar 3..3 dibawah ini :

8 Gambar Gambar rangkaian Modulator FSK lengkap Kemdian dapat dilanjutkan dengan pengujian pada modulator FSK. Ini dilakukan pada pena IC X06 yang berfungsi sebagai keluaran sinyal FSK. Terdapat dua keadaan yang harus diuji yaitu keadaan dimana masukan pada pena 9 berkondisi 0 dan kondisi. Pada kondisi 0 atau pena 9 terhubung dengan kutub negatif pada power Supply, pena terhubung dengan frequency counter AVD890G. Pena 4 dihubungkan pada kutub positif Volt dan pena dihubungkan pada kutub negatif power supply. Perlu diingat untuk TIMPOT pada kondisi awal diputar berlawanan jarum jam sampai ujung, kemudian setelah

9 power supply dinyalakan TIMPOT untuk mengatur kondisi 0 seperti pada gambar 4.. diputar sampai frequency counter menghasilkan nilai 00 Hz. Setelah keadaan ini terpenuhi dilanjutkan dengan mengubah kondisi pada pena 9 menjadi atau terhubung dengan kutub positif 5 Volt di power supply. Setelah itu diputar TIMPOT untuk kondisi seperti gambar 4.. sampai frequency counter menunjukkan angka 00 Hz. Setelah kondisi terpenuhi berarti rangkaian modulator FSK telah bekerja dengan baik Bagian Pemancar Pada bagian blok diagram pemancar ini akan dibahas tentang pemancar FM yang bekerja pada gelombang antara 88 sampai 08 MHz. Yang mana gelombang ini adalah gelombang yang saat ini dipakai oleh pemancar radio pada umumnya di negara Indonesia. Pada Bab I disebutkan menggunakan pemancar dengan gelombang frekuensi MHz ( meter band), hal ini dikarenakan adanya keterbatasan dana dari penulis sehingga diputuskan untuk menggunakan pemancar dengan frekuensi MHz. Akan tetapi pada prinsipnya sama sama menggunakan konsep Frequency Modulation (FM) dan berada pada jalur pita VHF. Gambar dibawah ini adalah rangkaian dari pemancar FM :

10 Gambar angkaian Pemancar FM MHz Pada gambar diatas dapat dilihat untuk bagian F Oscilator dibangkitkan oleh N dan Ceramic filter 0,7 Mhz. Keluaran pada N pena 4 diumpankan langsung N3 dan N4 yang hasil pararel dari N4 akan menghasilkan gelombang kotak yang akan menimbulkan harmonisa. Harmonisa yang ke-9 akan berada pada frekuensi 96,3 Mhz. Atau dengan kata lain sudah berada pada jalur FM. N difungsikan sebagai audio amplifier. Kemudian pada varycap dioda akan terjadi modulasi antara audio yang masuk dengan pembangkit frekuensi Bagian Jalur Transmisi Pada bagian jalur transmisi ini digunakan media ruang sebagai media untuk menghantarkan informasi ke tujuan, dengan memanfaatkan antena sebagai media

11 untuk memancarkan dan menerima informasi tersebut. Fungsi antena disiini sangat penting sehingga perlua adanya pengaturan yang lebih spesifik yaitu dengan melakukan pencocokan (matching) terhadap frekuensi kerja. Disamping itu perlu juga perlakuan khusus terhadap kabel perhantar dari rangkaian pemancar ke antena. Kabel dapat menggunakan tipe J-45 yang mempunyai impedansi sebesar 50 Ω. Selain itu kabel juga perlu adanya pencocokan (matching) terhadap frekuensi kerja. Pencocokan (matching) frekuensi digunakan untuk menghindari terjadinya gelombang tegak (standing wave) yang akan berada disekitar kabel atau antena, karena apabila terjadi akan menimbulkan kerusakan pada rangkaian penguat frekuensi (Frequency Amplifer) dan kemampuan pancar akan pendek. Hal ini dikarenakan dengan adanya gelombang tegak (standing wave) sebagian pancaran akan dikembalikan. Proses matching ini dapat menggunakan sebuah SW meter. Proses matching pertama kali yang digunakan adalah kabel. Keluaran dari SW meter harus dihubungkan dengan kabel yang akan di-matching. Kemudian ujung kabel dihubungkan dengan resistor sebesar 50 Ω sesuai dengan impedansi dari kabel itu sendiri. Setelah itu pemancar dapat diaktifkan dan dilihat pada meter SW. Jika jarum meter bergerak, maka timbul gelombang tegak. Matikan pemancar, lepas resistor dan potong ujung kabel sedikit kemudian sambung kembali dengan resistor dan nyalakan pemancar. Hal ini dilakukan berulang kali sampai didapatkan jarum meter pada SW tidak bergerak.

12 Setelah itu resistor pada kabel dapat dilepas dan dihubungkan langsung dengan antena untuk melakukan proses matching antena. Bahan antena dapat menggunakan tembaga yang banyak dijual dipasar untuk keperluan las. Proses matching antena ini sama dengan proses matching kabel, akan tetapi yang dipotong adalah ujung bagian atas dari antena. Tiap proses matching ujung bagian atas harus dipotong sampai didapatkan jarum pada SW meter tidak bergerak. Setelah itu semua proses untuk memancar sudah selesai Bagian Penerima Karena digunakan pemancar FM dengan gelombang Mhz, maka pada bagian penerima juga akan dibahas tentang penerima FM. Pada blok penerima FM ini digunakan IC yang khusus berfungsi sebagai FM eceiver yaitu IC TEA570 produksi PHILIPS yang mempunyai data spesifikasi perangkat keras sebagai berikut : - Tegangan kerja berkisar antar Volt sampai Volt - Konsumsi arus untuk AM 7,5 ma; untuk FM 9 ma - Sensitifitas masukan AM,6 mv/m; untuk FM,0 µv untuk 6 db S/N - Distorsi keluaran 0,8 % AM dan 0,3 % FM

13 Gambar dibawah ini menunjukkan rangkaian penerima FM dengan menggunakan IC TEA570 : Gambar angkaian FM eceiver menggunakan IC TEA570

14 3.6. Bagian Demodulator FSK Blok pada demodulator FSK ini berfungsi untuk mengubah kembali sinyal dari hasil modulasi yang dilakukan oleh modulator FSK kembali menjadi bentuk sinyal biner. Kemudian sinyal biner tersebut dapat langsung diumpankan ke rangkaian MicroController. Pada bagian demodulator ini digunakan IC X, yaitu sebuah IC yang dirancang khusus untuk keperluan Demodulator FSK. Pada gambar berikut ini ditampilkan bentuk rangkaian demodulator FSK. Gambar angkaian Demodulator FSK menggunakan IC X

15 Untuk pemberian nilai nilai dari masing masing komponen seperti yang disebutkan pada gambar tersebut dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut : a) Menghitung PLL center frequency, f o : f o F F. f o 00Hz.00Hz f o 64,80Hz b) Untuk menghitung timing resistor t : t 0 + x t t 0KΩ 0KΩ + 5KΩ Untuk nilai x dapat digunakan sebuah TIMPOT dengan nilai 0KΩ.

16 c) Menghitung C 0 didapat dari persamaan : C 0. f 0 0 C Ω.64,80 C 0 4nF d) Menghitung untuk menentukan Tracking Bandwidth dengan persamaan : 0. f0. ( F. F ) 0000Ω.64,80. (00 00) 3496Ω e) Menghitung nilai C untuk menentukan Loop Damping : (ζ 0,5) C 50. C. ς 0 C 50.4nF 3496Ω.(0,5) C 6.3nF

17 f) Nilai F dapat diambil dari 5 kali nilai dari yaitu : F F Ω.5 F 6480Ω g) Nilai B dapat diambil dari 5 kali nilai dari F yaitu : B F.5 B 6480Ω.5 B 8400Ω h) Untuk nilai Data Filter Capacitance ( C F ) yaitu dengan persamaan : sum ( F + ). ( + + F B B ) sum (6480Ω Ω).8400Ω (3496Ω Ω Ω) sum 5738,7097Ω

18 C F ( sum 0,5. Baudrate) C F 0,5 (5738,7097 Ω.00Bps) Baudrate dalam sec onds C F 3,49nF Semua nilai dari hasil perhitungan diatas dapat dilakukan pendekatan agar mudah diperoleh dipasar bebas, kecuali nilai x. Setelah ditemukan seluruh nilai dari komponen demodulator FSK ini, dapat langsung diuji. Langkah pengujiannya adalah pena sebagai masukan dapat langsung berasal dari Modulator FSK yang telah dimiliki dengan syarat Modulator FSK harus diatur dalam kondisi 0 atau menghasilkan frekuensi 00 Hz. Setelah itu pada pena 7 sebagai keluaran dihubungkan sebuah LED dengan anode terhubung dengan pena 7 dan Katode terhubung dengan kutub negatif dari power Supply. Perlu diingat untuk pena harus dihubungkan dengan kutub positif Volt dan pena 4 dihubungkan dengan kutub negatif pada power supply agar IC X dapat bekerja. Setelah itu akan terlihat LED akan mati, kemudian putar TIMPOT searah jarum jam hingga LED menyala. Saat LED menyala berarti IC X telah bekerja dengan baik. Untuk memastikan hal ini, dapat diubah kondisi pada Modulator FSK menjadi, maka saat itu juga LED akan mati kembali.

19 3.7. Bagian Minimum System 803 Pena 7 pada IC X sudah sesuai dengan level TTL, sehingga dapat langsung diumpankan ke POT3.0 yang merupakan masukan XD. Secara perangkat lunak masukan serial tersebut akan diproses dalam mikrokontroler untuk dicocokkan dengan pasangan karakter yang akan ditampilkan ke LED DOT MATIX. Jika cocok maka data yang diterima dan telah berubah menjadi pasangan bit disimpan ke dalam AM untuk kemudian ditampilkan ke LED DOT MATIX melalui POT. Gambar berikut ini memperlihatkan bentuk rangkaian mikrokontroler yang direncanakan.

20 Gambar angkaian Mikrokontroler 803 untuk sistem yang dibangun

21 3.8. Bagian LED DOT MATIX Setelah seluruh pasangan bit masuk kedalam AM, maka bagian perangkat lunak akan melakukan scanning terhadap LED DOT MATIX. Scanning yang dilakukan terhadap pasangan LED DOT MATIX tersebut menggunakan IC 74LS64. Sebuah IC 8 bit in/parallel out shift register. IC ini yang akan melakukan proses scanning terhadap seluruh LED DOT MATIX. IC ini mempunyai tabel kebenaran seperti terlihat pada tabel berikut ini : Tabel Tabel kebenaran IC 74LS64 Dari tabel diatas dapat dibuat kesimpulan bahwa apabila input A dan B diberi kondisi H yang pada mikrokontroler mendapat hubungan dari POT3.3, pena clear yang pada mikrokontroler mendapat hubungan dari POT3.5 diberi kondisi 0 atau L dan diberikan satu clock yang pada mikrokontroler mendapat hubungan dari POT3.4 maka keluaran pada pena Q A akan berkondisi H. Kemudian input A dan B diberi kondisi L dan dimasukkan satu clock lagi maka keluaran pada pena seterusnya sampai pada penaa Q A akan berkondisi L dan Q H Q B akan berkondisi H. Demikian. Berdasarkan tersebut diatas akan diperoleh

22 metode scanning terhadap LED DOT MATIX. Gambar 3.8. dibawah ini memperlihatkan IC 74LS64 : Gambar Tata Letak Pena IC 74LS64 Kemudian pada pena keluaran IC 74LS64 dapat dihubungkan dengan IC penguat arus yaitu ULN003. Pada gambar berikut ini akan memperlihatkan IC ULN003 : Gambar 3.8. Tata letak pena IC ULN003

23 Cara menghubungkan pada IC 74LS64 adalah pena 3,4,5,6,0,,,3 dihubungkan secara berturut turut dengan IC ULN003 pena,,3,4,5,6,7. IC ini mampu memperkuat arus sampai 500 ma per pena dan sangat kompatibel dengan level TTL. Kemudian pada keluaran IC ULN003 pena 6,5,4,3,,,0 dapat langsung dihubungkan dengan LED DOT MATIX Common Catode. Untuk Anode dapat dihubungkan dengan rangkaian transistor BD40 (PNP). Sebuah transistor yang digunakan untuk penguat arus yang mempunyai kemampuan sampai sebesar,5 A.angkaian transistor tersebut dapat dilihat pada gambar berikut ini : Gambar angkaian Transistor menggunakan BD40 angkaian seperti gambar diatas hanya digunakan untuk satu baris LED DOT MATIX, sedangkan untuk kebutuhan ini dibutuhkan sebanyak tujuh rangkaian transistor, sehingga rangkaian transistor akan menjadi seperti pada gambar berikut ini :

24 DATA DATA DATA3 DATA4 DATA5 DATA6 DATA7 3 Q7 BD40 3 Q6 BD40 3 Q5 BD40 3 Q4 BD40 3 Q3 BD40 3 Q BD40 3 Q BD40 VCC 0K VCC 0K VCC 3 0K VCC 4 0K VCC 5 0K VCC 6 0K VCC 7 0K DS DS DS3 DS4 DS5 DS6 DS7 Gambar Pasangan rangkaian transistor Pada pena emitor dihubungkan dengan tegangan 5 Volt, sedangkan pena basis mendapat umpan dari POT keluaran mikrokontroler. Pada pena collector langsung diumpankan ke Anode pada LED DOT MATIX. Selain kebutuhan data yang akan ditampilkan pada LED DOT MATIX juga perlu adanya rangkaian untuk proses scanning terhadap LED DOT MAIX, hal ini dapat dilihat pada gambar berikut ini

25 OUT7 OUT6 DATA4 OUT8 DATA6 DATA7 OUT47 OUT46 DATA4 OUT48 DATA6 DATA7 LDM LDM TC07-HWA TC07-HWA DATA[..7] DATA DATA DATA3 OUT9 DATA5 OUT0 DATA DATA DATA3 OUT49 DATA5 OUT50 IN3 IN7 IN5 IN0 OUT6 U4 74LS A B CLK CL IN9 OUT3 U ULN003 SIGNAL IN4 IN0 IN IN5 IN INA INB INC IND INE INF ING OUTA OUTB OUTC OUTD OUTE OUTF OUTG COM OUT3 OUT4 OUT8 OUT U ULN003 CLK CLK QA QB QC QD QE QF QG CL IN5 IN3 IN4 IN6 IN8 IN INA INB INC IND INE INF ING OUTA OUTB OUTC OUTD OUTE OUTF QH OUTG COM U3 74LS64 8 CL 9 A B CLK CL QA QB QC QD QE QF QG 6 0 QH 3 IN6 IN8 IN3 IN4 IN6 OUT5 OUT7 OUT9 OUT0 OUT OUT4 Gambar Cuplikan rangkaian untuk scanning LED DOT MATIX Kemudian perjalanan alur data dari POT mikrokontroler adalah sebagai berikut, data dari POT masuk melalui pena basis (rangkaian transistor BD40) satu kali pada pena & (74LS64) kemudian dimasukkan clock secara terus menerus sampai ujung LED DOT MATIX. Disini ada terdapat 6 buah LED DOT MATIX yang mana satu buah LED DOT MATIX terpasang sejumlah 5 X 7

26 pasangan LED, dengan kata lain jumlah total adalah 80 kolom. Kemudian pada keluaran IC ULN003 yang membutuhkan sebanyak IC ULN003 dengan kelebihan 4 pena tidak terpakai dihubungkan ke common katode dari LED DOT MATIX. Pada bagian data yang akan ditampilkan juga dibutuhkan rangkaian transistor Perangkat Lunak Sisi Komputer Pembuatan perangkat lunak dari sisi komputer digunakan untuk mengirimkan data yang dibutuhkan. Proses pengiriman data ini didahului oleh data autentikasi daerah yang akan dikirimkan datanya, kemudian jika cocok data yang akan ditampilkan dikirimkan ke mikrokontroler. Perangkat lunak sisi komputer ini dibuat dengan menggunakan bahasa pemrograman Visual Basic Ver Secara garis besar algoritma perangkat lunak sisi komputer dari sistem ini dapat dijelaskan pada gambar berikut ini :

27 STAT INISIALISASI BACA TUJUAN KIIM No BACA MASUKAN No KIIM? Yes KIIM DATA KE POT COMM SELESAI? Yes END Gambar Diagram alir perangkat lunak sisi komputer Sisi Mikrokontroler Pembuatan pernagkat lunak sisi mikrokontroler ini didasarkan pada kejadian yang harus dikerjakan oleh perangkat keras. Proses inisialisasi,

28 pencocokan data yang harus dituju dan melakukan scanning ke LED DOT MATIX untuk menampilkan pesan adalah proses yang harus dilakukan oleh perangkat keras. Pemrograman mikrokontroler 803 ini menggunakan bahasa pemrograman ASSEMBLE milik keluarga MCS-5 dengan menggunakan compiler ASM5.EXE. Pembuatan perangkat lunak harus melalui serangkaian proses uji coba dengan menggunakan emulator MCS-5. adalah : Tahap tahap yang dilakukan untuk pembuatan perangkat lunak sistem ini - Penulisan perangkat lunak menggunakan bahasa assembler keluarga MCS- 5 dengan compiler ASM5.EXE. - Setelah kompilasi berjalan dengan baik hasilnya akan berekstensi HEX, kemudian dilanjutkan dengan compile ke ekstensi BIN dengan menggunakan compiler HEXBIN.EXE. - Hasil dari file berekstensi BIN dapat langsung di-upload ke emulator. - Setelah upload selesai hasilnya dapat langsung dilihat pada mikrokontroler Program dirancang tidak pernah berakhir (never ending) karena proses kerja mikrokontroler harus secara terus menerus membaca data yang masuk.

29 Langkah pertama yang dilakukan program setelah catu daya diaktifkan adalah menginisialisasi POT yang ada untuk dialokasikan sesuai yang direncanakan. Selanjutnya program akan membaca masukan serial dari POT3.0 dan mencari header data tujuan, jika sesuai maka mikrokontroler akan mengambil data yang tersimpan dalam SBUF (Serial Buffer) kemudian menyimpan data tersebut kedalam AM (IC 664). Data ini terus akan diambil sampai program mendapat karakter ` yang menandakan bahwa data tersebut sudah berakhir. Setelah itu program akan melakukan scanning ke LED DOT MATIX dan menampilkan isi dari AM. Hal ini dilakukan terus menerus sampai catu daya dipadamkan. Gambar dibawah ini memperlihatkan diagram alir (Flow Chart) perangkat lunak sisi mikrokontroler.

30 STAT INISIALISASI BACA DATA TUJUAN No SESUAI? Yes AMBIL KAAKTE No SIMPAN KAAKTE DI AM END SIGNAL? Yes LAKUKAN SCANNING & TAMPILKAN Gambar Diagram alir perangkat lunak sisi Mikrokontroler