RANCANG BANGUN ALAT PENGATUR ARAH ANTENA BERDASARKAN LEVEL SINYAL CAHAYA LAPORAN TUGAS AKHIR Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Menyelesaikan Pendidikan Diploma 3 oleh : FANI MELISA SEMBIRING MERRY SARMA HUTAHAEAN NIM : 1205061012 NIM : 1205061024 PROGRAM STUDI TEKNIK TELEKOMUNIKASI JURUSAN TEKNIK ELEKTRO POLITEKNIK NEGERI MEDAN MEDAN 2015
KATA PENGANTAR Segala puji syukur dan kemuliaan bagi Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberi kekuatan, hikmat, kebijaksanaan, pengetahuan dan bimbingan kepada penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan Laporan Tugas Akhir ini tepat pada waktunya. Tugas Akhir ini dimaksudkan sebagai syarat untuk menyelesaikan studi di Program Studi Teknik Telekomunikasi Politeknik Negeri Medan. Laporan ini berjudul rancang bangun alat pengatur arah antena berdasarkan level sinyal cahaya. Dalam menyelesaikan laporan ini penulis banyak menghadapi kesulitan, baik moril, materiil maupun informasi tetapi berkat bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak, sehingga Laporan Tugas Akhir ini dapat diselesaikan. Oleh karena itu, pada kesempatan ini penulis mengucapkan terimakasih sebesar-besarnya kepada : 1. Syarifuddin, ST.MT, Direktur Politeknik Negeri Medan. 2. Junaidi, ST.MT, Kepala Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Medan. 3. Ir.Suhaili Alifuddin, M.Eng, Kepala Program Studi Teknik Telekomunikasi Politeknik Negeri Medan. 4. Ir.Morlan Pardede, MT, selaku Dosen Pembimbing yang telah banyak meluangkan waktu, tenaga dan pikiran untuk membantu penulis dalam pembuatan Laporan Tugas Akhir ini. iii
5. Bapak Mulyadi, selaku teknisi di bengkel Elektronika yang sudah sangat banyak membantu kami baik waktu, tenaga dan pikiran dalam proses pembuatan Tugas Akhir. 6. Seluruh Staf dan Dosen Jurusan Teknik Elektro khususnya Teknik Telekomunikasi Politeknik Negeri Medan. 7. Teristimewa buat orang tuaku tercinta yang sudah memberikan semangat baik secara moriil dan material serta selalu mencurahkan rasa kasih sayang kepada kami. 8. Abang, kakak dan adik tercinta yang memberi dukungan dan doa buat penulis. 9. Rekan-rekan TK-6A, TK-6C dan TK-6D dan khusus nya buat teman-teman kelas TK-6B yang selalu memberikan saran dan kritikan kepada penulis dan buat teman-teman yang telah banyak membantu penulis menyelesaikan proyek Tugas Akhir ini. Dalam penyusunan Laporan Tugas Akhir, penulis menyadari bahwa laporan ini masih jauh dari kesempurnaan, untuk itu dengan segala kerendahan hati penulis menerima kritik dan saran yang membangun demi kesempurnaan Laporan Tugas Akhir ini. Semoga Laporan Tugas Akhir ini dapat memberikan manfaat. Medan, 29 Agustus 2015 Hormat saya, Penulis iv
ABSTRAK Laporan Tugas Akhir ini berjudul Rancang Bangun Alat Pengatur Arah Antena berdasarkan Level Sinyal. Perancangan ini dibuat oleh karena banyaknya yang menggunakan antena secara manual untuk mendapatkan sinyal terbaik, namun cara tersebut masih kurang efektif dan efisien dikarenakan harus memutar antena secara manual. Untuk mengatasi masalah tersebut adalah dengan membuat alat pengatur arah antena berdasarkan level sinyal cahaya yang paling kuat. Sinyal yang diterima dan diubah oleh mikrokontroler ke bentuk nilai digital dan nilai digital nya dibandingkan dengan level sinyal yang diinginkan. Level sinyal yang diinginkan diset dari komputer dan dikirimkan ke mikrokontroler. Jika level sinyal yang diterima, lebih kecil dari yang level sinyal yang diinginkan, maka mikrokontroler akan mengaktifkan motor untuk memutar antena dan jika level yang diterima telah sama atau lebih besar dari level sinyal yang diinginkan, maka motor akan berhenti sehinga antena tidak berputar. Nilai digital level sinyal yang dikirimkan ke komputer sehingga penerimaan sinyal dapat dipantau. v
DAFTAR ISI LEMBAR PERSETUJUAN.. i LEMBAR PENGESAHAN...ii KATA PENGANTAR......iii ABSTRAK...v DAFTAR ISI...vi DAFTAR GAMBAR...ix DAFTAR TABEL...xi BAB 1 PENDAHULUAN......1 1.1 Latar Belakang Masalah.........1 1.2 Rumusan Masalah..2 1.3 Batasan Masalah......2 1.4 Tujuan Penulisan Laporan.....3 1.5 Manfaat.......3 1.6 Teknik Pengumpulan Data....3 1.7 Sistematika Penulisan.......5 BAB 2 DASAR TEORI...6 2.1 Mikrokontroler AT89S52....6 2.1.1 Konfigurasi Pin AT89S52....7 2.1.2 Diagram Blok AT89S52..10 2.1.3 Bagian-Bagian pada AT89S52....11 2.1.4 Serial Port AT89S52....13 vi
2.1.5 Register Kontrol Port Serial...15 2.1.6 Alamat Data IC AT89S52...18 2.1.7 Organisasi Memori.....20 2.1.8 Port Input / Output......20 2.1.9 Komunikasi Serial......22 2.1.10 Intruksi....23 2.2 Analog to Digital Converter (ADC).27 2.3 MAX-232..29 2.4 Interface RS-232...31 2.5 Antena...33 2.5.1 Karakteristik dan Parameter Kinerja Antena....33 2.6 Light Dependent Resistor (LDR)....35 2.6.1 Karakteristik LDR........36 2.7 Motor Arus Searah (Motor DC)...37 2.7.1 Konstruksi Motor DC...39 2.7.2 Jenis Jenis Motor DC...40 2.8 Driver L298N....42 BAB 3 DESAIN DAN REALISASI......46 3.1 Diagram Blok........46 3.2 Perancangan Perangkat Keras...48 3.2.1 Rangkaian Mikrokontroller AT89S52...48 3.2.2 Rangkaian ADC.....50 3.2.3 Rangkaian LDR (Light Dependent Resistor).52 vii
3.2.4 Rangkaian Driver Motor DC....53 3.2.5 Rangkaian Max-232......55 3.2.6 Rangkaian Perancangan Sistem...... 57 3.3 Perancangan Perangkat Lunak...58 3.3.1 Program Sub Routine....59 BAB 4 PENGUJIAN RANGKAIAN........73 4.1 Pengujian Rangkaian Mikrokontroller AT89S52... 73 4.2 Pengujian Rangkaian ADC dan Sensor.....77 4.3 Pengujian Rangkaian Driver L298N...78 4.4 Pengujian Rangkaian Driver L298N Dengan Program.81 4.5 Pengujian MAX-232.......83 4.7 Pengujian Sistem Keseluruhan......86 BAB 5 SIMPULAN DAN SARAN...91 DAFTAR PUSTAKA.........92 LAMPIRAN......93 viii
DAFTAR GAMBAR Gambar Hal 2.1 Pin-Pin IC AT89S52......8 2.2 Blok Diagram AT89S52.......12 2.3 Susunan Penyemat ADC 0804.....30 2.4 Konfigurasi Pin IC Max-232....31 2.5 Rangkaian Max-232......32 2.6 Bit-Bit Serial dari Angka 1 dengan Level TTL & RS-232...34 2.7 Konektor Serial DB-9 pada Bagian Belakang CPU....34 2.8 Simbol LDR.....38 2.9 Motor DC Sederhana...40 2.10 Prinsip Kerja Motor DC....... 40 2.11 Rangkaian Driver untuk Satu Motor....44 3.1 Diagram Blok Sistem Pengatur Arah Antena.....46 3.2 Rangkaian Sistem Mikrokontroller AT89S52......49 3.3 Rangkaian Pengubah Tegangan Analog Ke Digital.....51 3.5 Rangkaian Sensor LDR dengan Trimpot......52 3.4 Rangkaian Driver L298N.........54 3.6 Rangkaian Max-232.......... 55 ix
3.7 Rangkaian Sistem Secara Keseluruhan....57 3.8 Flowchart Motor Putar Kiri-Kanan......61 3.9 Flowchart Baca ADC.......64 3.10 Flowchart Perancangan Sistem.... 67 3.11 Tampilan sistem pemantauan sinyal cahaya pada komputer 71 4.1 Rangkaian ADC dan Sensor LDR........77 4.2 Rangkaian Driver Motor L298N......80 4.3 Tampilan Pada Komputer Saat Pengujian Serial.....85 4.4 Tampilan Pada Komputer Saat Pengujian Sistem....89 x
DAFTAR TABEL Tabel Hal 2.1 Susunan Bit dalam Register SCON.. 17 2.2 Penentuan Mode Kerja Port Serial.... 18 2.3 Bit SMOD dalam register PCON.. 20 2. 4 Putaran Motor... 45 3.1 Arah perputaran Motor DC... 54 4.1 Tegangan keluaran yang diukur pada pin-pin IC AT89S52.... 74 4.2 Tegangan Keluaran yang diukur pada port 1....76 4.3 Tegangan Keluaran pada Sensor... 77 4.4 Pengujian Driver L298N secara Manual...79 4.5 Pengujian Arah Putar Motor Dengan Menggunakan Program..82 xi
BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah Antena merupakan faktor penting dalam pengiriman informasi dengan memanfaatkan gelombang elektromagnetik. Sejak awal penggunaannya di sektor komunikasi, antena memberikan andil yang besar pada berbagai hal, terutama dalam hal menunjang pengiriman dan penerimaan data komunikasi. Antena turut menyumbang kontribusi untuk berperan dalam penjaminan kualitas aliran informasi dan kemajuan komunikasi tersebut. Perlu diketahui bahwa kualitas antena yang bagus akan sangat menunjang sistem komunikasi, bahkan dalam keadaan darurat sekalipun agar informasi yang disampaikan dapat terpancar atau terkirim dengan baik dan tidak rusak. Dalam suatu sistem telekomunikasi tanpa kabel (wireless), gelombang elektromagnetik merambat dari pemancar ke penerima melalui ruang bebas (free space) dimana pada sistem tersebut digunakan antena. Antena yang terpasang pada pesawat pemancar disebut antena pemancar dan antena yang terpasang pada pesawat penerima disebut antena penerima, dan antena yang dipasang pada pesawat pemancar dan penerima disebut antena transceiver. Dengan pesatnya kemajuan sarana komunikasi dan informasi tersebut, maka tidak dapat dibantahkan bahwa peranan antena sangatlah diperlukan. Sistem komunikasi yang baik adalah saat antena pemancar dan penerima berada tegak 1
2 lurus sehingga sinyal yang akan didapatkan pada antena penerima merupakan sinyal yang terbaik. Oleh karena itu, diperlukan suatu alat yang berupa antena untuk dapat menangkap level sinyal yang paling kuat. Dengan melihat latar belakang yang ada, maka dalam hal penyelesaian masalah yang akan diupayakan adalah merancang kendali arah antena agar mampu mendapatkan level sinyal yang paling kuat secara otomatis sesuai dengan arah antena. 1.2 Rumusan Masalah Adapun rumusan masalah yang akan dibahas pada tugas akhir ini ialah : Bagaimana merancang alat pengatur arah antena berdasarkan level sinyal yang paling kuat? Bagaimana mendapatkan level sinyal yang paling kuat pada suatu tempat? 1.3 Batasan Masalah Untuk menghindari pembahasan yang lebih luas, maka pembahasan lebih dikhususkan pada hal-hal yang berkaitan dengan pengoperasian alat ini, sehingga terdapat batasan masalah yaitu : Alat pengatur arah antena ini menggunakan sinyal cahaya sebagai sinyal yang dideteksi. Cahaya yang digunakan dalam perancangan ini adalah cahaya senter. Penerima yang digunakan sebagai pendeteksi sinyal yang paling kuat adalah sensor LDR (Light Dependent Resistor). Tidak menjelaskan spesifikasi dan pembuatan antena pengirim dan penerima.
3 1.4 Tujuan Penulisan Laporan Adapun tujuan dalam perancangan dan pembuatan pengaturan arah antena adalah : Untuk mendeskripsikan bagaimana merancang alat pengatur arah antena berdasarkan level sinyal cahaya senter. Untuk mendeskripsikan bagaimana membangun alat pengatur arah antena berdasarkan level sinyal cahaya senter. 1.5 Manfaat Adapun manfaat dalam perancangan dan pembuatan sistem pengatur arah antena berdasarkan level sinyal cahaya senter adalah untuk mengetahui dimana letak antena berdasarkan level sinyal cahaya senter yang paling kuat. 1.6 Teknik Pengumpulan Data Teknik pengumpulan data dilakukan denga studi ke perpustakaan tentang tentang alat pengatur arah antena yang dibangun dengan beberapa teknik serta lanjutan metodologi perancangan sistem untuk menunjang perancangan dan pembuatan arah antena berdasarkan level sinyal cahaya senter.
4 Metode yang dilakukan dalam penulisan Laporan Tugas Akhir ini adalah : Studi Literatur Mempelajari prinsip kerja mikrokontroller AT89S52, ADC 0804, Max-232, interface RS-232, motor DC, LDR, antena penerima dan antena pemancar pada situs-situs yang memberikan penjelasan dan pembahasan tentang hal-hal tersebut. Spesifikasi Mendesain sifat sifat atau spesifikasi dari alat tersebut agar perancangan sesuai dengan yang diharapkan. Penjadwalan Sebelum melakukan desain alat, terlebih dahulu membuat jadwal dari kegiatan yang akan dilakukan sehingga pekerjaan dapat berjalan teratur. Desain Membuat mekanik penggerak antena dan layout PCB rangkaian driver motor DC serta rangkaian ADC 0804. Pembuatan perangkat Memilih bahan dan komponen untuk membuat rangkaian dari layout pcb tersebut serta memilih senter sebagai pemancar dan sensor LDR sebagai penerima level sinyal cahaya senter. Pengetesan Alat Melakukan pengetesan alat yang telah dirakit yang bertujuan untuk memeriksa apakah alat tersebut dapat bekerja atau tidak.
5 Analisa Data Setelah melakukan pengujian, maka hasil pengukuran dianalisa terhadap alat yang dibuat serta fungsinya untuk mengatur arah antena berdasarkan level sinyal cahaya senter. Simpulan Membuat simpulan dari hasil pengukuran dan analisa data terhadap kinerja alat untuk mengatur arah antena berdasarkan level sinyal cahaya senter. 1.7 Sistematika Penulisan Adapun sistematika pembahasan dalam penulisan laporan tugas akhir ini adalah sebagai berikut : BAB 1. PENDAHULUAN Berisikan tentang latar belakang masalah, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan penulisan laporan, manfaat dan teknik pengumpulan data. BAB 2. DASAR TEORI Berisikan penjelasan mengenai kerangka teori komponen utama yang digunakan dalam mendesain dan membuat alat pengatur arah antena berdasarkan level sinyal cahaya senter.
6 BAB 3. DESAIN DAN REALISASI Menjelaskan diagram blok sistem beserta fungsi masing-masing blok, desain mekanik yang digunakan serta langkah-langkah mendesain dan membuat alat pengatur arah antena berdasarkan level sinyal cahaya senter. BAB 4. PENGUJIAN RANGKAIAN Menjelaskan tentang tata cara pengukuran lab, pengujian disertai analisa terhadap hasil pengukuran dan pengujian. BAB 5. SIMPULAN DAN SARAN Berisikan simpulan dari seluruh rancangan yang telah dibuat beserta saransaran kepada pembaca guna perbaikan dan pengembangan Tugas Akhir.