BAB III PERANCANGAN SISTEM 3.1. Tinjauan Umum Alat Alat ini menggunakan system PLL hanya pada bagian pemancar, terdapat juga penerima, dan rangkaian VOX atau voice operated switch, dimana proses pengalihan dari penerima ke pemancar menggunakan relay, yang diaktifkan oleh suara pemakai. 3.2. Skema Alat Skema alat merupakan bagian yang terpenting dalam suatu perancangan alat. Untuk memudahkan perancangan rangkaian aplikasi pengukur antena, maka dibuat diagram blok seperti pada gambar berikut: MIC VOX PEMANCAR PENERIMA Gambar 3.1. Blok Diagram alat 48
APLIKASI SISTEM PHASE LOCK LOOP 49 Jika alat dihidupkan, maka bagian penerima akan bekerja, menerima signal yang dipancarkan oleh Pemancaryang bersesuaian frekuensinya, jika pada bagian mikropone mendeteksi adanya suara, maka pada blok VOX atau voice operated switched akan mengaktifkan relay, dan rangkaian pemancar akan bekerja., demikian juga sebaliknya, jika tidak terdeteksi adanya suara pada mikropon, rangkaian pemancar akan berhenti bekerja, dan VOX menghidupkan kembali bagian penerima. Gambar 3.2 Skema Alat Komponen Rangkaian Aplikasi sistem phase lock loop pada alat bantu komunikasi untuk pengendara sepeda motor, komponen yang digunakan adalah sebagai berikut :
APLIKASI SISTEM PHASE LOCK LOOP 50 Tabel 3.1 Daftar Komponen No. Nama Komponen Nilai TYPE Jumlah 1. Resistor 1K Ω Karbon 5% 1 470 Ω Karbon 5% 6 2K2 Karbon 5% 35 22K Ω Karbon 5% 1 10K Karbon 5% 1 10 Ω Karbon 5% 3 100K Ω Karbon 5% 6 3K9 Karbon 5% 1 100 Ω Karbon 5% 3 5K6 Karbon 5% 1 150 Ω Karbon 5% 1 39 Ω Karbon 5% 1 1K5 Karbon 5% 1 470K Ω Karbon 5% 1 47K Karbon 5% 1 4K7 Karbon 5% 1 Variable resistor 100K Ω POT 1 10K Ω TRIMPOT 1 1K Ω TRIMPOT 1 2 Kapasitor 100nF keramik 7 100p keramik 2 220p keramik 3 56p keramik 1 82p keramik 1 30p keramik 1 2200p keramik 1 180p keramik 1 3300p keramik 1 330p keramik 1 22n keramik 1 10n keramik 1 470n keramik 1 4700p keramik 1 10p keramik 1
APLIKASI SISTEM PHASE LOCK LOOP 51 22p keramik 1 20p keramik 1 30p keramik 1 1000p keramik 1 Variable capacitor 30p Trimmer cap 1 3. Integrated Circuit MC145151 PLL 1 MC10131 Prescaler 1 LM741 OP-Amp 2 TDA7000 Receiver 1 7805 Regulator 1 4. Transistor C2026 npn 1 C930 npn 2 C1970 npn 1 C1815 npn 3 A1015 pnp 1 5 KRISTAL 6,4 Mhz QUARTZ 1 6. INDUCTOR FM coil 6 7. HEAD SET PC head set 1 8. Antena teleskopik 1 9. BATERAY 1.5 V 6 10 PCB PERTINAK 1
APLIKASI SISTEM PHASE LOCK LOOP 52 3.3 Prinsip Kerja : 3.3.1 VOX (Voice Operated Switch) VOX atau voice operated switch, adalah sebuah rangkaian yang diaktfkan oleh suara, dimana jika ada suara manusia yang terdeteksi, maka rangkaian akan mengaktifkan relay sebagai switch antara penerima dan pemancar. Gambar 3.3 VOX Dalam keadaan tidak berbicara, C10uf pada kolektor TR1 akan berisi tegangan sehingga TR2 on, ini menyebabkan TR3 short pada C-E, sehingga TR4 off, dan relay tidak bekerja, dan pemancar tidak bekerja. Jika ada suara yang masuk TR1 on, tegangan pada C10uf akan di buang, sehingga TR2 off, selama ada suara yang masuk, dan TR3 akan on sehingga C-E akan short dan TR4 akan on dan relay akan bekerja, sehingga pemancar akan bekerja.
APLIKASI SISTEM PHASE LOCK LOOP 53 3.3.2 PLL System PLL yang akan dibuat menggunakan IC MC145151, dimana didalam IC ini telah ada frekuensi referensi, programmable divider dan phase comparator telah adasehingga rangkaian lebih sederhana. Gambar 3.4 IC MC145151 Karena masukan IC MC 145151-P2 tidak mencakup pada band VHF maka diperlukan sebuah rangkaian Pre-Scaller dimana rangkain ini akan membagi frekuensi sehingga keluarannya dapat sesuai dengan masukan dari IC MC 145151-P2. Pre-caller menggunakan IC MC 10131, dan Variable control Oscillator menggunakan transistor sebagai pembangkit frekuensinya.
APLIKASI SISTEM PHASE LOCK LOOP 54 Gambar 3.5 IC MC10131 Gambar 3.6 Rangkaian PLL
APLIKASI SISTEM PHASE LOCK LOOP 55 Prinsip kerja PLL : (1) Frekuensi Referensi : Frekuensi referensi dihasilkan oleh Kristal 6.4 Mhz dan kapasitor 100pf dan trimmer kapasitor 30pf pada pin 26 dan pin 27 IC MC 145151-P2 yang digunakan untuk menepatkan sehingga pembangkit bergetar pada tepat frekuensi 6.400 Mhz, kemudian dibagi dengan 512, sehingga didapat hasil frekuensi 12.5 Khz yang stabil. Frekuensi inilah yang menjadi frekuensi pembanding pada phase comparator. (2) Pre-Scaler : Rangkaian pre-scaler menggunakan IC MC MC 10131, mempunyai nilai pembagi sebesar 4, misalkan keluaran dari VCO mempunyai keluaran frekuensi sebesar 85.00 Mhz maka akan dibagi dengan 4 hasilnya adalah 21.25 Mhz.dimana masukannya pada pin 15 dan keluarannya pada pin 6. Digunakannya prescaler karena kemampuan dari IC PLL MC145151 hanya dibawah 40 Mhz, sehingga untuk pembangkit diatas 40 Mhz diperlukan prescaler. (3) Programable Divider : Pembagian frekuensi pada programmable divider dilakukan pada pin 11 hingga pin 20 dan pin 22 hingga pin 25 atau N0 hingga N11, frekuensi hasil keluaran Pre-scaler sebesar 22 Mhz dibagi dengan 1700, yang
APLIKASI SISTEM PHASE LOCK LOOP 56 diatur pada pin 11 hingga pin 20, sehingga keluaran dari programmable divider adalah 12.5 Khz. (4) Low pass Filter (LPF) : Keluaran dari phase komparator dari pin 4 IC MC 145151-P2 akan masuk kerangkaian LPF yaitu resistor 100K sebanyak dua buah dan resistor 68K serta kapasitor keramik 10n dan 100n, kemudian masuk ke IC Opamp LM741 pada pin 3 dan keluarannya pada pin6 yang telah merupakan tegangan DC, keluaran ini akan digunakan pada rangkaian VCO sebagai pengubah frekuensi dengan memberikan tegangan ini ke dioda varactor BB105. (5) Variable Control Oscillator : Voltage control oscillator atau biasa disingkat VCO adalah sebuah oscillator yang dikontrol oleh tegangan, dimana besarnya tegangan mengendalikan sebuah variable capacitor atau varicap atau biasa di sebut diode varactor, perpaduan antara varicap dan inductor akan menghasilkan resonansi frekuensi, yang pengaturannya dilakukan oleh tegangan, efek inilah yang dimanfaatkan oleh system PLL yang akan dibangun, dimana tegangan yang dihasilkan oleh phase detector dan lowpass filter akan merubah frekuensi yang diinginkan melalui varicap. Keluaran dari VCO dapat diatur oleh dioda varactor BB105 dan L1 dan Q1, juga C 22p dan 33pf sebagai rangkaian resonansi. Kemudian
APLIKASI SISTEM PHASE LOCK LOOP 57 keluarannya pada bagian kolektor akan masuk ke rangkaian pre-scaler sedangkan pada bagian emitor akan masuk ke rangkaian RF amplifier. (6) Sedangkan untuk mengirim suara digunakan penguat IC opamp LM741, suara yang ditangkap oleh mikropon, masuk melalui pin 2 dan dikuatkan oleh LM741 dan keluarannya masuk ke varactor BB 105 pada rangkaian VCO, sehingga dihasilkan jenis modulasi frekuensi (FM), sedangkan penguatan diatur oleh trimpot 1K, dan keluaran dari pin 6 juga masuk ke rangkaian VOX. Prinsip kerja Penguat : Keluaran dari TR1 masih sangat lemah sehingga agar dapat menjangkau jarak yang lebih jauh dibutuhkan sebuah penguat, penguat akan dibagun oleh transistor C930 pada masukannya digunakan sebuah trimmer 30p yang dapat diatur untuk menepatkan agar rangkaian penguat bekerja pada frekuensi 85.00 Mhz, kemudian pada keluarannya akan masuk kembali ke transistor C930 melalui trimer 30 pf dan keluarannya pada kolektor melalui trimmer 30 pf akan masuk ke transistor C1970 kemudian masuk kerangkaian L dan c variable sebagai rangkaian matching dengan antenna kemudian dipancarkan ke udara sebagai gelombang elektromagnetik.
APLIKASI SISTEM PHASE LOCK LOOP 58 3.3.3 Penerima Pada penerima menggunakan IC TDA7000, sehingga dapat dibyuat sekecil mungkin untuk penerimanya. Gambar 3.7 IC TDA7000 Gambar 3.8 Rangkaian Penerima Pada bagian penerima menggunakan IC TDA 7000 yang telah berisi rangkaian penerima, Osilator, Demodulator FM dan lain-lain kemudian sinyal informasi yang diterima melalui antenna penerima yaitu : audio dan frekuensi pemancar., dimana sebelumnya ditapis oleh L2 dan rangkaian sekitarnya sehingga rangkaian penerima hanya dapat
menerima sinyal pada frekuensi yang telah di tentukan, dimana L1 yang berfungsi sebagai rangkaian osilator di tepatkan pada frekuensi yang diinginkan missal pada 86 Mhz, dimana rangkaian osilator ini ditentukan oleh L1, diode varactor dan komponen sekitarnya, hasil keluaran pada pin 2, kemudian ditapis oleh resistor 10K dan kapasitor 10K, hasil berupa audio dikuatkan oleh IC LM386 agar dapat menggerakkan speaker dan dapat diengarkan oleh telinga. 59