3.3.4 Uji Panjang Pulsa Sinyal Pengujian dilakukan untuk melihat berapa panjang pulsa sinyal minimal yang dapat di respon oleh modul. Pengujian ini dilakukan dengan menggunakan astable free running, blok delay , dan rangkaian monostable.
3.3.5.3 Persiapan Rangkaian Monostable Rangkaian ini berfungsi sebagai pengatur panjang pulsa yang dikirim dari rangkaian blok delay. Panjang pulsa yang keluar diatur menggunakan kombinasi dari resistor dan kapasitor. Panjang pulsa yang dihasilkan diatur hingga batas minimal panjang pulsa dapat di respon oleh modul. 3.3.6
Jarak Jangkau Pengiriman Data Salah satu cara pengoptimalan jarak jangkauan adalah dengan memodifikasi bagian antena baik pada modul transmitter maupun receiver. Rumus penghitung panjang antenna (Safi’i 2009):
2
300 2 f ( MHZ )
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1
Gambar 6. Diagram alir uji panjang pulsa sinyal 3.3.5 Persiapan Pengujian 3.3.5.1 Persiapan Rangkaian Astable Free Running Rangkaian free running pada uji ini berfungsi sebagai penghasil pulsa/ sinyal secara kontinu dengan periode interpulse yang divariasikan secara mandiri. Variasi pajang pulsa didapat dari kombinasi antara resistor dan kapasitor. Pulsa sinyal yang dihasilkan diatur dan terus diubah dari frekuensi yang lambat sampai batas minimal kecepatan pulsa sinyal dapat di respon oleh modul. 3.3.5.2 Persiapan Rangkaian Blok Delay Rangkaian ini dipersiapkan untuk pengujian panjang pulsa sinyal dan berfungsi sebagai penunda penghitung pulsa dari astable free running untuk menghasilkan satu pulsa. Setelah pulsa yang didapat dari rankaian astable free running masuk sejumlah 2n maka rangkaian ini akan menghasilkan satu pulsa. Pada uji kali ini rangkaian delay menggunakan IC 4020.
Pemanfaatan Modul Sebelum memanfaatkan modul, dilakukan pengujian seberapa baik sistem yang dimiliki oleh modul tersebut dapat mendukung penelitian. Hal ini dilakukan karena produk modul ini dipasarkan dengan tidak disertai kelengkapan informasi berupa karakter dan spesifikasinya. Pengujian ini dilakukan secara manual (tombol yang ada pada modul transmitter ditekan secara acak sesuai dengan pengujian karakter) dan beberapa ada yang dilakukan dengan menggunakan rangkaian tambahan. 4.1.1 Karakteristik Modul Tipe 1 (seri YCJSCON-4PC) Pengujian modul ini dilakukan untuk melihat beberapa karakter modul, meliputi berfungsi atau tidaknya modul dalam usaha pengiriman data, respon kanal terhadap data yang masuk, dan jarak tempuh perkiraan pancaran untuk melihat sejauh apa modul ini dapat beroperasi secara maksimal. Namun, percobaan ini masih dilakukan secara manual. Hasil dari pengujian modul ini adalah data berupa pulsa sinyal dapat terkirim dan diterima dengan baik oleh modul receiver. Namun ada kendala pada sistem penggunaan kanal yang tersedia, yaitu suatu kanal yang telah dibuka (saat satu tombol ditekan) maka tidak dapat tertutup secara otomatis. Kondisi ini menyebabkan data tidak dapat masuk secara berurutan pada kanal yang sama (saat tombol ditekan berkali-kali) tanpa diselingi
5
masuknya data dari kanal lain (tombol hanya berfungasi saat ditekan secara bergantian). Pada modul ini tidak tersedia opsi mode untuk mengganti sistem kanal. Untuk memanfaatkan modul ini disiapkan rangkaian elektronik agar persoalan tadi dapat di atasi. Rangkaian elektronik ini berupa 2 monostable yang ditambahkan pada modul transmitter. Monostable pertama mengaktifkan jalur utama data masuk dan monostable kedua mengaktifkan jalur lain untuk menutup jalur utama tadi (agar terjadi sistem reset). Satu sinyal yang masuk menjadi trigger aktif bagi kedua monostable. Awalan sinyal menjadi trigger bagi monostable pertama dan akhiran sinyal menjadi trigger bagi monostable kedua. Cara ini sudah dapat mengatasi persoalan tadi, namun modul ini belum dapat digunakan dalam aplikasi karena tidak efektif dan masih besar kemungkinan terjadi eror pada data karena sulit menentukan data yang berasal dari suatu tombol berfungsi sebagai data utama atau reset.
Gambar 7. Sistem kerja rangkaian Terdapat kendala pada saat akan dilakukan percobaan reaksi kanal dengan menggunakan rangkaian elektronik pada modul ini, yaitu modul ini tidak dapat digunakan karena rusak akibat salah penanganan. Penelitian karakteristik modul ini tidak dapat dilanjutkan karena produk yang sama tidak ditemukan kembali di pasar elektronik, sehingga perlu pencarian dan identifikasi yang baru terhadap modul lain yang ditemukan. 4.1.2 Karakteristik Modul Tipe 2 (seri TDL-T70) dan Tipe 3 (seri CDT-8L) Pengujian karakteristik terhadap modul tipe 2 dilakukan dengan metode yang sama dengan modul tipe 1. Didapat informasi bahwa modul tipe 2 lebih mudah, karena data dapat masuk secara beruntun pada satu kanal (tombol ditekan berkali-kali). Keempat kanal yang disediakan dapat dimanfaatkan secara maksimal karena tidak perlu diberikan rangkaian elektronik tambahan seperti pada modul tipe 1, sehingga sangat cocok dengan sistem yang diinginkan untuk aplikasi SCO.
Modul ini pun memberikan opsi mode untuk mengganti karakteristik kanal. Sistem penutup kanal secara otomatis dapat diubah sehingga karakternya sama dengan modul tipe 1. Mode ini dapat di aktifkan dengan cara menahan tombol aktif pada modul receiver hingga lampu detektor berkedip. Modul ini pun digunakan dalam pengujian kecepatan reaksi kanal terhadap data yang masuk dan usaha maksimalisasi jarak jangkau pengiriman data. Modul tipe 3 memiliki karakter yang sama dengan modul tipe 2, hanya saja memiliki jalur data yang lebih banyak (8 kanal). Modul tipe 3 digunakan dalam aplikasi pengukuran dilapangan karena sensor pengukuran yang digunakan cukup banyak dan membutuhkan kanal lebih dari 4. Pada penelitian ini modul ini hanya digunakan pada saat aplikasi pengukuran data iklim mikro. 4.2
Aplikasi Alat Dalam Pengukuran Aplikasi ini dilakukan di Lembaga Pusat Penelitian Kelapa Sawit Rangkasbitung. Modul yang digunakan adalah modul tipe 3 (8 kanal) karena pada percobaan kali ini dibutuhkan 5 jalur data. Pengukuran dilakukan dengan tajuk kelapa sawit pada rata-rata ketinggian 10 m sehingga alat harus diletakkan di ketinggian 10 m. Awalnya jarak antara titik amat dan data logger sejauh ±90 meter. Namun, akibat dari lokasi titik amat yang ternyata merupakan jalur pengangkut hasil kelapa sawit maka titik tersebut tidak dapat digunakan, sehingga jarak titik amat dipindah menjadi lebih dekat, yaitu ±70m.
Gambar 8. Ilustrasi denah pengamatan Modul transmitter dimasukkan kedalam rangkaian elektronik sensor sedangkan modul receiver dimasukkan ke dalam sistem data logger.
6
Gambar 9.
Pemasangan sistem rangkaian transmitter pada titik ukur
Rata-rata data masuk dalam satu hari sebanyak 22.000 data. Data-data tersebut meliputi 2 sensor suhu, 2 sensor kelembaban udara, 2 sensor radiasi, 6 sensor kecepatan angin, dan sensor CO2. Dari keseluruhan data yang masuk ada 9 % yang dikategorikan ke dalam data eror. Data ini didominasi oleh data kecepatan angin dan CO2. Sedangkan data dengan kondisi paling bagus merupakan data dari sensor suhu, kelembaban udara, serta radiasi. Grafik di atas merupakan sebaran nilai keluaran langsung dari sensor. Grafik tersebut memperlihatkan bahwa masih ada data hasil kesalahan pengukuran yang masuk yaitu titiktitik yang berada di luar pola sebaran data. Sedangkan untuk nilai yang berada di kisaran 500 mV merupakan nilai keluaran dari penanda yang dibuat khusus dengan fungsi sebagai selang antara kombinasi nilai suhu udara, kelembaban udara, serta radiasi udara.
Sistem ini dibuat karena nilai dari ketiga sensor ini dikirim secara bergantian melalui satu tombol. Dari data-data yang masuk per hari terdapat sekitar 3 % yang dikategorikan sebagai data hasil dari kesalahan pengukuran. Hasil ini menunjukkan sistem telemetri ini masih memiliki kekurangan dalam sistem pengiriman maupun penerima datanya. Sehingga perlu dikembangkan rangkaian elektronik yang mampu meminimalisasi data hasil kesalahan pengukuran yang masuk, namun dirasa masih layak untuk digunakan dalam berbagai aplikasi mengingat data masuk secara kontinu. Data dari kesalahan pengukuran yang masuk dapat disebabkan oleh adanya tumbukan pada beberapa jalur (data masuk secara bersamaan) sehingga data yang masuk kemudian dapat berupa kelipatan dari data sebelumnya karena modul tidak dapat merespon data yang masuk bersamaan dari beberapa jalur data, dan terjadinya penurunan tegangan baik pada modul transmitter maupun receiver akibat listrik mati maupun gangguan tegangan lainnya, sehingga modul ini dapat ditunjang dengan sistem penyimpan listrik yang stabil agar sistem telemetri tetap berjalan meskipun terjadi gangguan berupa matinya aliran listrik.
Gambar 10. Grafik contoh data hasil kesalahan pengukuran yang masuk ke dalam penyimpan data
7
(a)
(b)
(c)
(d) Gambar 11. Beberapa contoh hasil pengamatan yang dilakukan saat aplikasi. (a) Suhu udara, (b) Kelembaban udara, (c) Radiasi udara, (d) Pengamatan suhu udara selama satu minggu.
108
Gambar 13 a, b, dan c merupakan grafik dari pola pergerakan nilai sensor suhu, kelembaban udara, serta radiasi. Meskipun belum di konfersi ke dalam satuan dari masing-masing parameter namun gambaran dari grafik tersebut telah memberikan pola yang sesuai dengan kondisi alam sebenarnya. Gambar 13 d merupakan contoh hasil dari pengambilan data selama satu minggu. Data suhu yang diperoleh dirasa sudah menggambarkan bagaimana kondisi perubahan suhu udara di titik pengukuran selama satu minggu. Aplikasi pengukuran yang dilakukan memiliki beberapa masalah. Ada indikasi bahwa modul tidak dapat merespon data yang masuk dengan waktu yang cepat dan ada kemungkinan panjang pulsa sinyal yang pendek pun tidak dapat di respon. Oleh karena itu, perlu dilakukan pengujian terhadap kecepatan respon tombol modul dan panjang pulsa sinyal yang dapat di respon oleh modul. 4.2.1 Uji Kecepatan Reaksi Tombol Modul dan Uji Panjang Pulsa Kedua uji ini dilakukan dengan menggunakan modul tipe 2, dengan asumsi terdapat kesamaan karakter antara modul tipe 2 dan 3. Tabel 3. Contoh Kejadian Data Masuk dalam Satu Waktu
Data pada tabel 3 merupakan beberapa contoh kejadian data tumbukan pada saat aplikasi. Dari data tersebut didapat bahwa modul dapat merespon data 3 kali dalam satu detik. Data yang masuk berasal dari kanal yang berbeda sehingga ingin dilihat pula karakter kecepatan reaksi kanal jika data masuk pada satu kanal saja. Pengujian kecepatan reaksi antar tombol pun dilakukan dengan menggunakan rangkaian astable free running dan dilakukan hanya pada satu kanal. Hasil pengujian ini adalah modul dapat merespon sinyal kiriman tiap tombol dengan selang waktu minimal 0,32 detik. Sehingga jika ada sinyal yang masuk bergantian dengan selang
waktu kurang dari 0.32 detik, maka sinyal tersebut tidak akan terdeteksi oleh transmitter. Dari pengujian panjang pulsa sinyal yang dilakukan dengan menggunaan rangkaian astable free running dan monostable didapat bahwa modul receiver merespon sinyal dari modul transmitter dengan panjang minimal 0,3 detik. Sehingga lebih baik menggunakan monostable sebagai penentu panjang sinyal pada tiap tombol transmitter, meskipun transmitter dapat mengirim data tanpa monostable. Pengujian ini membuktikan bahwa jika data yang masuk pada satu kanal dalam satu detik hanya dapat merespon 2 data saja. 4.3
Maksimalisasi Jarak Jangkau Pengiriman Data Modul transceiver RF yang tersedia di pasaran memiliki daya pancar dan daya tangkap yang berbeda-beda. Hal ini tergantung pada frekuensi dan beberapa pengaturan yang dilakukan oleh produsen modul. Beberapa parameter mempengaruhi yang performa transmitter, yaitu resonansi frekuensi, impedansi, gain, radiation pattern, juga polarisasi. Pada modul yang ada, semua parameter di atas sudah diatur oleh si pembuat modul sebagai bentuk perlindungan informasi rangkaian yang menyebabkan kita sulit untuk menambah rangkaian serupa guna mengubah daya pancar. Ada metode lain yang dapat digunakan untuk membuat daya transceiver dalam modul ini menjadi labih baik, yaitu memodifikasi bentuk fisik antena pada modul. Dalam penelitian ini dilakukan modifikasi pada antena menggunakan tipe Random Wire Antenna, karena bentuk modifikasinya yang sangat sederhana. Pada awal penelitian dilakukan perhitungan panjang antena untuk pengukuran kabel yang dipersiapkan. Perhitungan panjang antenna: 300 2 f ( MHz ) 300 2 x 315
2 2
=
0,4761 m
=
47,61 cm
Panjang antena menjadi : 47,61 – (5% x 47,61) = 45,23 cm
9
Gambar 12. Grafik hasil percobaan modifikasi antena dengan beberapa perlakuan Nilai 300 yang tercantum pada rumus merupakan kecepata rambat gelombang radio di ruang bebas yakni 299,793 meter per detik. 4.3.1 Percobaan Setelah mendapatkan cara perhitungan panjang antena, maka percobaan kembali dilakukan terhadap transmitter maupun receiver (gambar 12). 4.3.1.1 Modifikasi Pada Modul Receiver (Penerima) Pengujian modifikasi antena terhadap modul receiver dilakukan dengan menggunakan modul tipe 2. Pengujian ini dilakukan untuk melihat seberapa jauh modifikasi terhadap antena dapat dimanfaatkan. Pengujian dilakukan secara manual, yaitu tombol pada modult transmitter ditekan secara bergantian dengan panjang pulsa yang tidak diketahui. Antena yang digunakan adalah kabel tunggal tembaga. Komponen relay pada modul receiver telah dilepas, dan sebagai pengganti indikator masuk tidaknya sinyal digunakanlah lampu LED (Light Emitting Diode). Hal ini dilakukan karena diperkirakan ada sela waktu antara sinyal yang diterima dengan reaksi komponen relay sehingga deteksi sinyal masuk lebih cepat. Pada saat percobaan dilakukan, data jarak dicatat saat diperoleh titik dimana
jarak maksimal sinyal masuk dengan jelas (tidak terputus-putus). Hasil modifikasi antena receiver dengan perlakuan antena direntangkan (grafik warna biru tua) menunjukkan adanya peningkatan jarak jangkauan sekitar 8 % pada setiap penambahan panjang antena 45 cm. Jarak jangkauan yang diraih dapat mencapai sekitar 260 m. Hasil percobaan ini pun menegaskan adanya potensi penambahan jarak tempuh pengiriman data dengan metode modifikasi panjang antena ini. Percobaan dengan perlakuan panjang antena dililitkan merupakan usaha untuk melihat potensi jarak tempuh dengan bentuk antena yang efisien meskipun ada kemungkinan jarak tempuh menjadi lebih pendek. Antena dililitkan menyerupai bentuk spiral pada pegas. Perlakuan ini menjadikan panjang antena tidak memenuhi terlalu banyak tempat, sehingga terlihat lebih rapih. Hasil dari percobaan ini (grafik warna kuning) menunjukkan adanya penyusutan jarak sekitar 27 % dibandingkan sebelumnya. 4.3.1.2 Modifikasi Pada Modul Transmitter (Pemancar) Pengujian ini dilakukan dengan metode yang sama dengan pengujian modifikasi pada modul receiver. Pada gambar 12 (grafik warna ungu) dapat dilihat adanya
10
peningkatan jarak pada setiap penambahan panjang antena 45 cm rata-rata sebesar 11 %. Jarak jangkauan yang diraih dapat mencapai sekitar 260 m yang berarti sudah melampaui jarak jangkauan normal. Hasil percobaan dengan perlakuan antena dilingkarkan (grafik warna biru muda) menunjukkan adanya perubahan jarak tempuh yang menjadi lebih pendek sekitar 14 %. Perlakuan ini memberikan hasil yang lebih baik dibandingkan dengan perlakuan antena yang dililitkan pada modifikasi antena receiver. Berdasarkan hasil percobaan di atas, diketahui bahwa jarak tempuh menjadi optimal pada saat antena dimodifikasi sebesar tiga kali dari perhitungan panjang antena, sehingga ada kemungkinan jarak tempuh menjadi lebih optimal ketika modifikasi dilakukan terhadap kedua modul secara bersamaan. Untuk mengetahui itu dilakukan pengujian dengan memodifikasi panjang antena pada kedua modul dengan panjang 135 cm. Jarak jangkauan dari perlakuan tersebut adalah sekitar 230 meter. Hasil ini menunjukkan bahwa jarak jangkauan tidak menjadi lebih optimal jika dibandingkan dengan hasil dari pengujian modifikasi salah satu modul saja. Hal ini diperkirakan harus ada perhitungan sendiri terhadap kombinasi panjang antena dari masing-masing modul. Kendala pun terjadi pada pengukuran jarak jangkau ini. Modifikasi antena seharusnya dapat dilakukan melebihi 3 kali lipat panjang antena hitungan. Hal ini dilakukan untuk melihat potensi maksimal jarak jangkau modul sehingga dapat digunakan secara lebih maksimal pada saat aplikasi. Namun, uji ini tidak dilanjutkan karena lahan yang menjadi ukuran jarak jangkau tidak tersedia melebihi 260 m jalur lurus dan terbuka.
diantaranya adalah kecepatan respon antar tombol sebesar 0.32 detik, kemudian panjang pulsa sinyal transmitter yang dapat terdeteksi oleh modul minimal sepanjang 0.3 detik, dan dengan menggunakan metode modifikasi antena pemancar, jarak tempuh dapat mencapai 260 ± 1 meter. Hasil modifikasi antena paling maksimal adalah ketika dilakukan terhadap salah satu modul receiver atau transmitter saja. Modul yang ada dapat digunakan dalam pengambilan data dengan sistem telemetri, meskipun pada saat aplikasinya masih cukup banyak terdapat kesalahan pengukuran dengan proporsi sekitar 3% dari keseluruhan data. Data kesalahan pengukuran ini dapat disebabkan oleh adanya tumbukan pada beberapa jalur (data masuk secara bersamaan) sehingga data yang masuk kemudian dapat berupa kelipatan dari data sebelumnya, dan terjadinya ketidakstabilan tegangan pada modul transmitter maupun receiver. 5.2
Saran Perlu adanya pemanfaatan teknologi sederhana lain yang dapat dikembangkan menjadi sistem telemetri yang lebih efektif serta penggunaan metode lain terhadap modifikasi antena akan memberikan informasi lebih terhadap hasil jangkauan pengiriman data. Pengujian terhadap jarak jangkau pengiriman data juga dilakukan ditempat yang ketersediaan jalur panjangnya lebih jauh. VI. DAFTAR PUSTAKA Bits-n-Pieces. 2011. Telemetry 69. http://bits-npieces.hubpages.com/hub/tele (diakses 29 Agustus 2011) Hanafi,
V. KESIMPULAN DAN SARAN 5.1
D. 2006. Gelombang Elektromagnetik. ORARI daerah jakarta. Jakarta.
Kesimpulan
Sistem pengukuran telemetri dengan menggunakan frekuensi radio dapat dilakukan dengan memanfaatkan modul transceiver sederhana yang mudah diperoleh, sehingga jika dikembangkan dapat menjadi sebuah sistem pengirim dan penerima data-data pengukuran yang baik. Modul yang digunakan memiliki beberapa karakteristik yang harus disesuaikan dengan sistem pengukuran,
Hanafi, D. 2006. Memilih Tipe Antena. ORARI daerah jakarta. Jakarta. Johnson, Benjamin C, Ken I dan Douglas LK. 2002. Integration of Remote Weather Stations with Advanced Telemetry Options And Remote Image Acquisition. University of Alaska Fairbanks.
11
