BAB III PERANCANGAN ALAT 3.1. Blok diagram Dibawah ini adalah gambar blok diagram dari sistem audio wireless transmitter menggunakan laser yang akan di buat : Audio player Transmitter Speaker Receiver Gambar 3.1 Blok diagram sistem audio wireless 29
30 Blok diagram ini menggambarkan proses audio wireless yang akan dirancang, pada awalnya audio yang akan dipancarkan di modulasi terlebih dahulu melalui rangkaian transmitter untuk diubah menjadi frekuensi carrier agar dapat dipancarkan. pemancar kemudian menggabungkan sinyal yang dihasilkan dalam media pemancar yaitu menggunakan laser 635nm, setelah itu sinyal diterima oleh photo dioda sebagai penerima sinyal receiver untuk di demodulasikan atau mengubah kembali sinyal sinyal yg diterima menjadi bentuk aslinya. Sinyal suara yang sudah di demodulasi masuk ke penguat suara agar suara yang diterima dapat didengar oleh telinga manusia melalui Speaker. 3.2 Transmitter ( Tx ) Pada perancangan proyek akhir ini, rangkaian pemancar audio dengan blok diagram yang dapat dilihat pada gambar dibawah : Gambar 3.2 blok digram pemancar audio Pada gambar blok diagram diatas dapat dilihat Audio yang akan dipancarkan masuk ke Voltage Controlled Oscilator untuk dimodulasi
31 dengan frekuensi carrier. Sinyal suara yang sudah dimodulasi dengan frekuensi carrier dikirim ke laser melalui Transistor saklar agar arus yang masuk ke laser besar sehingga laser dapat menyala dengan maksimal. Sinyal suara yang sudah dimodulasi dengan frekuensi carrier dipancarkan ke udara melalui sinar infra merah yang menumpang pada cahaya laser. 3.3. Receiver ( Rx ) Rangkaian penerima audio dengan blok diagram yang dapat dilihat pada gambar dibawah : Gambar 3.3 blok diagram penerima audio Pada gambar blok diagram dapat dilihat bahwa sinyal suara yang sudah dimodulasi dengan frekuensi carrier yang dipancarkan melalui cahaya laser, ditangkap oleh Photo dioda. Photo dioda akan menangkap sinyal pemancar jika cahaya laser tepat mengenai photo dioda, tetapi photo dioda masih menghasilkan sinyal yang kecil oleh karena itu digunakan
32 transistor kopling agar sinyal yang masuk ke phase comparator cukup besar. Lalu sinyal yang diterima tersebut dibandingkan dengan sinyal carrier referensi di VCO, Jika sinyal carrier yang diterima sama dengan frekuensi carrire referensi di VCO, maka sinyal akan di demodulasikan sehingga sinyal suara dapat dipisahkan dengan sinyal carrier. Sinyal suara yang sudah di demodulasi masuk ke penguat suara agar suara yang diterima dapat didengar oleh telinga manusia melalui Speaker. 3.4. Catu daya Input 220 v Trafo Rectifier Filter Regulator Output 12v Dc Gambar 3.4 blok diagram catu daya Pada gambar blok diagram diatas dapat dilihat bahwa catu daya berasal dari 220 Volt AC PLN. 220 Volt AC PLN tidak dapat langsung digunakan tetapi diturunkan dulu menggunakan Trafo Step down, kemudian masuk ke Rectifier untuk dirubah menjadi DC, lalu masuk ke filter untuk disempurnakan. Untuk mendapatkan tegangan yang dibutuhkan, Tegangan DC yang sudah disempurnakan tersebut masuk ke regulator kemudian setelah mendapatkan tegangan yang dibutuhkan, tegangan tersebut difilter kembali agar Regulator tidak terlalu terbebani dan menghasilkan arus sebesar 12 volt DC.
Gambar 3.4.1 flowchart audio wireless 33
34 Dilihat flowchart diatas, terdapat 2 bagian input dan output yang terdiri dari : 1. Input sinyal audio / suara yang masuk ke rangkaian VCO akan dimodulasi dengan frekuensi carrier. Sinyal suara yang sudah di modulasi dengan frekuensi carrier dikirim ke laser melalui transistor saklar agar arus yang masuk ke laser besar dan dapat melakukan proses pengiriman dengan maksimal. 2. Output, photo dioda akan menangkap sinyal yang di pancarkan melalui laser, setelah itu sinyal yang masuk di perkuat melalui transistor kopling agar sinyal yang masuk ke phase comparator cukup besar dan dapat di demodulasi oleh rangkaian VCO agar menghasilkan sinyal audio yang di bawa oleh sinyal carrier. Sinyal suara yang sudah didemodulasi masuk ke penguat suara agar suara yang di terima dapat di dengar melalui speaker. 3.5. DAFTAR KOMPONEN Berikut ini adalah daftar komponen yang digunakan dalam pembuatan audio wireless :
35 Tabel 3.1 daftar komponen JENIS KOMPONEN NILAI JENIS 1 IC 4046 + Soket 4046 Cmos 2 IC LM386 + Soket LM386 Analog 3 Kapasitor 470 µf dan 100 µf Polar 4 Resistor 100 ohm Carbon 5 Trafo 1 A Step down 6 Diode bridge 1A Silicon 7 Regulator 7812 Analog 8 LED Diameter 3mm Merah 9 Transistor Tip122 & bc550 NPN 10 Laser 635 nm 11 Photo dioda Diameter 5mm Merk MIC 12 Speaker 8 ohm Hokutone 3.6. Rangkaian Catu Daya Pada perancangan catu daya dengan gambar skematik seperti dibawah ini : Gambar 3.6 rangkaian catu daya Rangkaian catu daya merupakan modul vital di dalam perancangan ini, yang terdiri atas Trafo, Dioda bridge, kapasitor,
36 regulator dan beberapa komponen pendukungnya. Tanpa rangkaian catu daya sistem tidak akan bekerja sama sekali. Catu daya menggunakan Trafo Step down yang digunakan untuk menurunkan tegangan dari 220 Volt AC PLN menjadi 15 Volt AC. Tegangan yang dihasilkan trafo masih AC, kemudian masuk ke dioda bridge sehingga menjadi DC tetapi DC yang dihasilkan masih belum sempurna karena masih ripple atau masih berfrekuensi sama dengan frekuensi AC PLN yaitu 50 Hz. Untuk menjadikan DC yang sempurna, aliran listrik masuk ke kapasitor yang berfungsi sebagai filter. Kapasitor bersifat menyimpan muatan listrik sehingga aliran listrik 15 Volt DC tersebut mengalir mengisi kapasitor sampai penuh lalu setelah penuh kapasitor akan membuang isi muatannya ke komponen selanjutnya, sehingga tegangan DC tersebut sudah tidak lagi berfrekuensi. Tegangan yang dibutuhkan oleh proyek akhir ini adalah 12 Volt sehingga digunakan regulator untuk menghasilkan tegangan 12 Volt. Regulator adalah pembatas arus yang memiliki fungsi hampir mirip dengan dioda zener. Berapapun input tegangan yang masuk, outputnya tetap sesuai dengan karakteristiknya dan akan membuang sisanya ke ground. Output dari 7812 sudah 12 Volt yang kemudian masuk ke kapasitor juga karena fungsi dari kapasitor adalah menyimpan muatan listrik sehingga aliran listrik 12 Volt mengalir mengisi kapasitor sampai penuh lalu setelah penuh kapasitor akan
37 membuang isi muatannya ke beban. Hal ini dimaksudkan supaya kerja regulator menjadi lebih ringan karena aliran listrik lebih dulu disimpan di kapasitor, kemudian baru masuk ke beban untuk indikator bahwa rangkaian catu daya ini mengalirkan arus listrik digunakan sebuah LED dan sebuah resistor yang menyala pada saat 220 Volt PLN mengalirkan arus listrik ke rangkaian catu daya. Pada perancangan rangkaian pemancar audio dengan gambar skematik seperti dibawah ini : Gambar 3.6.1 rangkaian pemancar audio Rangkaian Pemancar merupakan modul yang bertugas untuk memodulasikan sinyal suara yang diterima dari CD Player / MP3 Player sehingga sinyal suara tersebut dapat dipancarkan melalui media cahaya tanpa harus melalui media kabel yang sangat menyebabkan berantakan.
38 Sinyal audio / suara yang masuk ke rangkaian VCO (Voltage Controlled Oscillator) melalui Variabel resistor supaya dapat diatur besar kecilnya sinyal audio / suara yang masuk. Setelah melalui variabel resistor, sinyal audio / suara juga melalui capasitor yang berfungsi sebagai kopling sehingga CD Player / MP3 Player tidak terhubung langsung dengan rangkaian supaya apabila terjadi konsleting tidak merusak CD Player / MP3 Player tersebut. Selain itu juga supaya sinyal suara tidak drop karena proses modulasi yang terjadi di VCO (Voltage Controlled Oscillator). Untuk dapat menghasilkan frekuensi carrier, rangkaian VCO (Voltage Controlled Oscillator) diberikan komponen pendukung yang harus dihubungkan dengan IC 4046 ini sehingga VCO (Voltage Controlled Oscillator) dapat menghasilkan frekuensi carrier yang dapat dibutuhkan. Output dari VCO (Voltage Controlled Oscillator) adalah sinyal audio yang sudah dimodulasikan dengan frekuensi carrier yang dihasilkan oleh rangkaian VCO (Voltage Controlled Oscillator). Output VCO (Voltage Controlled Oscillator) tersebut tidak dapat diberikan langsung ke Laser pointer karena output dari VCO (Voltage Controlled Oscillator) arusnya masih sangat kecil sehingga tidak dapat menyalakan laser pointer secara maksimal. Untuk dapat menyalakan laser pointer secara maksimal dibutuhkan transistor NPN yang berfungsi sebagai saklar yaitu komponen yang dapat diaktifkan dengan arus yang kecil dan dapat menyalakan laser dengan arus yang maksimal sehingga laser dapat menyala dengan maksimal dan mengrimkan sinyal dengan jarak yang cukup jauh
39 3.7 Rangkaian Penerima Audio Pada perancangan rangkaian penerima audio dengan gambar skematik seperti dibawah ini : Gambar 3.7 rangkaian penerima audio Rangkaian penerima merupakan modul yang bertugas menangkap pancaran sinyal modulasi audio yang dipancarkan melalui cahaya laser. Sinyal modulasi audio yang dibawa oleh laser ponter ditangkap oleh photo dioda, kaki anoda dari photo dioda terhubung ke ground dan kaki katoda nya terhubung ke +12 Volt melalui resistor 22 KΩ dan terhubung ke kaki basis transistor kopling. Pada saat tidak ada cahaya infra merah melalui cahaya laser yang mengenai photo dioda, kaki katoda tidak akan mendapatkan ground karena photo dioda tidak bekerja, tetapi pada saat ada cahaya infra merah melalui cahaya laser yang mengenai photo dioda, photo dioda akan bekerja sehingga kaki katoda akan terhubung ke ground.
40 Pada saat photo dioda tidak bekerja, transistor kopling dalam keadaan on karena menggunakan transistor NPN yang karakteristik transistor tersebut adalah jika kaki basis mendapatkan logika 1 atau dapat + VCC, maka transistor dalam kondisi on. Pada saat transistor NPN dalam kondisi on, kaki kolektor akan terhubung ke kaki emitor, pada rangkaian ini kaki emitor terhubung ke ground sehingga kaki kolektor terhubung ke ground. Kaki kolektor dari Transistor NPN kopling ini terhubung ke kaki Phase comparator in 1, pada saat photo dioda tidak bekerja, transistor akan on, maka sinyal yang masuk ke kaki phase comparator in 1 adalah 0 atau ground atau kosong karena tidak ada sinyal yang masuk. Tetapi pada saat photo dioda bekerja, transistor akan off, maka sinyal yang masuk ke kaki phase comparator in 1 adalah 1 atau + VCC atau Sinyal suara karena ada sinyal yang masuk. Rangkaian VCO (Voltage Controlled Oscillator) dirancang untuk menghasilkan frekuensi carrier yang sama dengan frekuensi carrier di rangkaian pemancar yang digunakan untuk pembanding sinyal yang masuk sehingga apabila sinyal yang masuk sama dengan frekuensi carrier VCO (Voltage Controlled Oscillator), sinyal dapat dimodulasikan. Pada saat ada sinyal yang masuk ke phase comparator in 1, akan dibandingkan dengan sinyal di phase comparator in 2, apabila kedua sinyal yang masuk tidak sama, sinyal yang masuk tidak akan di demodulasikan.
41 Tetapi apabila kedua sinyal yang masuk sama, sinyal yang masuk akan di demodulasikan. Demodulasi sinyal dilakukan dengan cara mengurangi sinyal yang masuk dengan sinyal carrier yang dihasilkan oleh rangkaian VCO (Voltage Controlled Oscillator), sehingga sinyal carrier yang masuk akan hilang dan hanya menyisakan sinyal audio yang dibawa oleh sinyal carrier tersebut. Sinyal audio yang sudah di demodulasikan tersebut belum dapat didengar oleh telinga manusia, sehingga harus menggunakan rangkaian pengeras suara yang dirancang oleh IC LM 386. Setelah sinyal audio melalui LM386, sinyal audio sudah dapat didengar oleh telinga manusia melalui speaker.