PENELITIAN JALA-JALA LISTRIK SEBAGAI MEDIA TRANSMISI
oleh Desiy Budi Santosa NIM : 612009709
Skripsi Untuk melengkapi salah satu syarat memperoleh Gelar Sarjana Teknik Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer Universitas Kristen Satya Wacana Salatiga 2014
INTISARI
Jala-jala kabel listrik memiliki fungsi utama untuk menyalurkan energi listrik bertegangan 220 V pada frekuensi 50 Hz.Dalam perkembangnya jala-jala listrik dapat dimanfaatkan sebagai media komunikasi untuk mengirimkan sinyal informasi dengan metode modulasi frekuensi. Tujuan tugas akhir ini adalah meneliti jala-jala listrik 220V/50Hz yang dapat digunakan sebagai media transmisi dengan modulasi frekuensi sinyal sinus. Pengukuran jala-jala listrik 220 V/50 Hz untuk media transmisi dilakukan dengan metode modulasi frekuensi dengan sinyal informasi yang dikirimkan berupa sinyal sinus dari frekuensi 200 Hz, 500 Hz, 1000 Hz, dan 10.000 Hz. Untuk pengukuran jarak media transmisi di variasi dari 5 meter, 10 meter, 15 meter dan 20 meter. Frekuensi pembawa tiap jarak berbeda-beda yaitu dari 250 kHz, 350 kHz dan 450 kHz. Pada pengukuran jala-jala listrik terdapat beban induktif dan beban resistif. Hasil dari penelitian ini diantaranya jala-jala listrik yang diuji pada jarak yang dekat dapat mengirimkan sinyal dengan baik. Namun untuk jarak yang semakin jauh, kualitas sinyal semakin turun. Hal ini pengaruh terdapatnya beban pada jala-jala dan alat yang digunakan dalam pengujian.
i
ABSTRACT
The media nets power line have the main function to distribute electric energy with 220 v on 50 Hz frequency. In development grid can be used as communication medium to transmit information signal with frequency modulation method. The goal of the final projectis to do research on media nets power electricity 220V/50 Hz which can be used as transmission media with sinus frequency signal modulation. Measurement of the media nets power line 220v/50 Hz for transmision media using frequency modulation method with information signal send as sinus signal from 200 Hz, 500 Hz, 1000 Hz, dan 10.000 Hz. For the measurement ofthe variationin thetransmissionmediumdistanceof 5meters, 10meters,15 meters and20meters. carrier frequency that varies from 250 kHz, 350 kHz and 450 kHz. In the measurement there are inductive load and resistive load. The result of this research is the media nets power line that have being tested at closer range deliver better signal. But, when it is getting far,the signal quality is getting down. It is because there is load on the media nets power line and tools that being used on research.
ii
KATA PENGANTAR
Segala puji dan syukur penulis haturkan kepada Tuhan Yesus Kristus karena begitu besar Kasih dan Karunia-Nya yang diberikan kepada penulis,sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini sebagai syarat memperoleh ijazah Sarjana Teknik Elektro Universitas Kristen Satya Wacana Salatiga. Semua usaha yang penulis lakukan tentu tidak akan berarti tanpa doa, bantuan, dorongan serta bimbingan dari berbagai pihak. Untuk itu dalam kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada: 1. Papa dan Mama untuk seluruh kasih sayang, perhatian, doa dan dukungan yang telah diberikan terutama selama kuliah dan skripsi. 2. BapakIr. Budihardja Murtianta, M.Eng
dan ibu Eva Yovita Dwi Utami,
MTyang meluangkan waktu dalam membimbing dan memberikan saran ke arah yang lebih baik. 3. Seluruh tenaga pengajar FTJE-UKSW yang telah memberikan bekal ilmu dan bimbingan kepada penulis selama mengikuti perkuliahan. 4. Teman-teman seperjuangan di Elektro yang telah banyak membantu, khusus nya angota fosil yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu. 5. Gembala Gereja Semarang Ps. Bernard Samuel danPs. Anita Veronica yang selalu memberikan dukungan. 6. Seluruh fulltimer GMS Semarang yang telah memberikan mendukung dan memberi saran selama skripsi. 7. Rekan-rekan CG “AIUEO”, terima kasih yang selalu mendukung dan mendoakan
iii
8. Teman-teman MULTIMEDIA GMS Tower Of Victory yang telah memberikan dukungan doa dan semangat. Teman-teman MULTIMEDIA GMS Tower Of Victory yang telah memberikan dukungan doa dan semangat. 9. Semua pihak yang telah membantu penulis, mungkin tidak disebutkan disini karena keterbatasan ruang, untuk itu penulis memohon maaf yang sebesar – besarnya. Akhir kata, penulis menyadari bahwa masih terdapat banyak kekurangan dalam skripsi ini, oleh sebab itu kritik dan saran yang membangun dari para pembaca sangat diharapkan untuk perkembangan skripsi ini. Semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi siapapun yang berkenan membacanya. Terima kasih semoga Tuhan selalu memberkati kita semua.
Salatiga, April 2014
Desiy Budi Santosa
iv
DAFTAR ISI
INTISARI
i
ABSTRACT
ii
KATA PENGANTAR
iii
DAFTAR ISI
v
DAFTAR GAMBAR
vii
DAFTAR TABEL
ix
DAFTAR SIMBOL
x
DAFTAR SINGKATAN
xi
BAB I. PENDAHULUAN
1
1.1 Latar Belakang
1
1.2 Tujuan
1
1.3 Hipotesis
2
1.4 Spesifikasi Penelitian
2
1.5 Sistematika Penulisan
2
BAB II. DASAR TEORI
4
2.1. Modulasi FM
4
2.2. Media Transmisi
5
2.3. Gangguan Transmisi
6
2.3.1. Atenuasi
6
2.3.2. Distorsi
6
2.3.3. Noise
7
2.4. Total Harmonic Distortion (THD)
7
2.5. Karakteristik Beban Pada Arus Listrik Bolak-Balik (AC)
8
2.5.1. Beban Resistif (R)
8
2.5.2. Beban Induktif (L)
9
BAB III. METODE PENELITIAN
11
3.1. Sinyal Informasi
11
3.2. Bagian Pengirim
11
3.3. Bagian Penerima
14
3.4. Gambaran sistem
17 v
3.5. Teknik Pengujian
18
3.6. Peralatan yang digunakan
19
3.7. Metode Pengumpulan Data
19
3.7.1. Pengujian Tegangan terhadap fungsi jarak
19
3.7.2. Pengujian THD Pada kondisi tanpa beban dan terbeban
20
3.7.3. Indek Harmonik
20
3.7.4. Batas Distorsi Harmonik
21
BAB IV HASIL PENGUJIAN DAN ANALISIS
23
4.1. Pengujian Tegangan terhadap fungsi jarak
23
4.2.Daya sistem modem
24
4.3.Total Harmonic Distortion (THD)
26
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
28
DAFTAR PUSTAKA
29
LAMPIRAN
30
A. Tabel pengukuran Tegangan terhadap Jarak
30
B. Tabel pengukuran Tegangan terhadap Jarak dan daya
38
C. Tabel pengukuran Total Harmonic Distortion (THD)
41
vi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Sistem modulasi (a) transmitter dan (b) receiver
5
Gambar 2.2. Kabel NYA
6
Gambar 2.3. Gelombang Fundamental, Harmonik Ketiga& Hasil Penjumlahannya
8
Gambar 2.4.Rangkaian Resistif Gelombang AC
9
Gambar 2.5.Grafik Arus dan Tegangan Pada Beban Resistif
9
Gambar 2.6.Rangkaian Induktif Gelombang AC
10
Gambar 2.7.Grafik Arus dan Tegangan Pada Beban Induktif
10
Gambar 3.1. Sinyal sinus
11
Gambar 3.2. VCO dengan IC LM566
12
Gambar 3.3. Sinyal pembawa
13
Gambar 3.4. Sinyal pembawa termodulasi
13
Gambar 3.5. Rangkaian kopling pengirim
13
Gambar 3.6. Sinyal keluaran dari kopling pengirim
14
Gambar 3.7. Rangkaian kopling penerima
14
Gambar 3.8. Sinyal keluaran dari kopling penerima
15
Gambar 3.9. Diagram Blok PLL
15
Gambar 3.10 Sinyal keluaran VCO demodulasi
16
Gambar 3.11. Rangkaian LPF
16
Gambar 3.12. Sinyal keluaran pada penerima
17
Gambar 3.13. Pengujian tanpa beban
17
Gambar 3.14. Pengujian modem dengan beban
18
Gambar 3.15. Diagram alir pengujian
18
Gambar 3.16. Pengujian pada jarak 5 meter, 10 meter, 15 meter dan 20 meter
20
Gambar 3.17. Contoh screen pengukuran tegangan
22
Gambar 3.18. Contoh screen pengukuran Arus
22
Gambar 4.1. Grafik tegangan terhadap jarak kondisi tanpa beban
24
Gambar A.1.1. Grafik tegangan vs jarak pada sinus 200 Hz kondisi tanpa beban
30
Gambar A.1.2. Grafik tegangan vs jarak pada sinus 200 Hz kondisi beban resistif
31
Gambar A.1.3. Grafik tegangan vs jarak pada sinus 200 Hz kondisi beban induktif
31
Gambar A.2.1. Grafik tegangan vs jarak pada sinus 500 Hz kondisi tanpa beban
32
vii
Gambar A.2.2. Grafik tegangan vs jarak pada sinus 500 Hz kondisi beban resistif
33
Gambar A.2.3. Grafik tegangan vs jarak pada sinus 500 Hz kondisi beban induktif
33
Gambar A.3.1. Grafik tegangan vs jarak pada sinus 1000 Hz kondisi tanpa beban
34
Gambar A.3.2. Grafik tegangan vs jarak pada sinus 1000 Hz kondisi beban resistif
35
Gambar A.3.3. Grafik tegangan vs jarak pada sinus 1000 Hz kondisi beban induktif 35 Gambar A.4.1. Grafik tegangan vs jarak pada sinus 10.000 Hz kondisi tanpa beban 36 Gambar A.4.2. Grafik tegangan vs jarak pada sinus 10.000 Hz kondisi beban resistif 37 Gambar A.4.3. Grafik tegangan vs jarak pada sinus 10.000 Hz kondisi tanpa bebaninduktif
37
Gambar C.1.1 Fungsi Harmonisa terhadap arus (a) dan tegangan (b)
40
Gambar C.1.2. Sinyal sinus tanpa beban
40
Gambar C.2.1 Fungsi Harmonisa terhadap arus (a) dan tegangan (b)
41
Gambar C.2.2 Sinyal sinus beban resistif
41
Gambar C.3.1. Fungsi Harmonisa terhadap arus (a) dan tegangan (b)
42
Gambar C.3.2. Sinyal sinus beban induktif
42
viii
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1. Standar distorsi harmonisa yang digunakan berdasarkan standar IEEE
21
Tabel 4.1. Data pengukuran tegangan pada frekuensi sinus 200 Hz
23
Tabel 4.2. Data pengukuran daya pada frekuensi pembawa 250 kHz
25
Tabel 4.3. THD kondisi tanpa beban
26
Tabel 4.4. THD kondisi beban resistif
26
Tabel 4.5. THD kondisi beban induktif
26
Tabel A.1.1. Data pengukuran tegangan pada frekuensi sinus 200 Hz
30
Tabel A.1.2. Tegangan vs jarak pada sinus 200 Hz kondisi tanpa beban
30
Tabel A.1.3. Tegangan vs jarak pada sinus 200 Hz kondisi beban resistif
31
Tabel A.1.4. Tegangan vs jarak pada sinus 200 Hz kondisi beban induktif
31
Tabel A.2.1. Data pengukuran tegangan pada frekuensi sinus 500 Hz
32
Tabel A.2.2. Tegangan vs jarak pada sinus 500 Hz kondisi tanpa beban
32
Tabel A.2.3. Tegangan vs jarak pada sinus 500 Hz kondisi beban resistif
32
Tabel A.2.4. Tegangan vs jarak pada sinus 500 Hz kondisi beban induktif
33
Tabel A.3.1. Data pengukuran tegangan pada frekuensi sinus 1000 Hz
34
Tabel A.3.2. Tegangan vs jarak pada sinus 1000 Hz kondisi tanpa beban
34
Tabel A.3.3. Tegangan vs jarak pada sinus 1000 Hz kondisi beban resistif
34
Tabel A.3.4. Tegangan vs jarak pada sinus 1000 Hz kondisi beban induktif
35
Tabel A.4.1. Data pengukuran tegangan pada frekuensi sinus 10.000 Hz
36
Tabel A.4.1. Tegangan vs jarak pada sinus 10.000 Hz kondisi tanpa beban
36
Tabel A.4.2. Tegangan vs jarak pada sinus 10.000 Hz kondisi beban resistif
36
Tabel A.4.3. Tegangan vs jarak pada sinus 10.000 Hz kondisi tanpa beban induktif
37
Tabel B.1. kondisi pada frekuensi pembawa 250 kHz
38
Tabel B.2. kondisi pada frekuensi pembawa 350 kHz
38
Tabel B.3. kondisi pada frekuensi pembawa 450 kHz
39
Tabel C.1. Data pengukuran kondisi tanpa beban
39
Tabel C.2. Data pengukuran kondisi beban resistif
40
Tabel C.3. Data pengukuran kondisi beban induktif
39
ix
DAFTAR SIMBOL
A
amplitudo
BW
bandwidth
fm
frekuensi sinyal informasi
∆f
simpangan frekuensi
β
index modulasi
P
daya aktif yang diserap beban (Watt)
V
tegangan (Volt)
I
arus yang mengalir pada beban (A)
φ
sudut antara arus dan tegangan
cos φ
faktor daya
fc
frekuensi carrier
x
DAFTAR SINGKATAN
BW
Bandwidth
FM
Frekuensi Modulasi
AC
Arus Listrik Bolak-Balik
FG
Function Generator
VCO
Voltage Controlled Oscilator
LPF
Low Pass Filter
PLL
Phase Locked Loop
PQA
Power Quality Analyser
RMS
Root Mean Square
THD
Total Harmonic Distortion
THDv
Total Harmonic Distortion Tegangan
THDi
Total Harmonic Distortion Arus
xi
