PERANCANGAN DAN PEMBUATAN PENDETEKSI KEBOCORAN PIPA AIR DENGAN PEMANCAR DAN PENERIMA FM Laporan Tugas Akhir
Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Menyelesaikan Pendidikan Program Diploma 3 Program Studi Teknik Telekomunikasi
Oleh: IRMA YANA GINTING NIM : 1105062071 ROSALINA LUMBAN GAOL NIM : 1105062091
PROGRAM STUDI TEKNIK TELEKOMUNIKASI JURUSAN TEKNIK ELEKTRO POLITEKNIK NEGERI MEDAN MEDAN 2014
ABSTRAK
Perancangan dan pembuatan sistem pendeteksi kebocoran pipa air dengan pemancar dan penerima FM dilatar belakangi oleh perkembangan teknologi, khususnya di bidang telekomunikasi yang begitu pesat dan penerapan yang sangat luas, manusia mencoba untuk memanfaatkan perkembangan teknologi tersebut untuk mengetahui kebocoran pipa air dari jarak yang sangat jauh dengan menerapkan ilmu yang diperoleh selama dibangku perkuliahan untuk merancang alat elektronika yang berguna dan bernilai tambah. Dari itu timbul pertanyaan bagaimana merancang dan membuat pendeteksi kebocoran pipa air. Pada perancangan tugas akhir ini, dilaksanakan pembuatan blokdiagram yang disusun merupakan suatu kunci dasar menjalankan suatu program kerja dari rancangan. Pada sistem perancangan dan pembuatan proyek yang akan dikerjakan nantinya sangat membutuhkan peralatan yang benar-benar baik dan efisien sesuai dengan fungsinya. Berdasarkan ulasan di atas, diharapkan alat tersebut dapat diaplikasikan sebagai suatu sistem yang dapat bekerja lebih efisien dan mempermudah dalam hal mendeteksi kebocoran pipa air dari jarak jauh. Untuk itulah kami merancang dan membuat suatu rancangan yang diangkat sebagai Tugas Akhir dengan judul “Perancangan dan Pembuatan Pendeteksi Kebocoran Pipa Air Dengan Pemancar dan Penerima FM”.
iii
KATA PENGANTAR
Puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas rahmat dan kasih- Nya memberikan pengetahuan, pengalaman, kekuatan, dan kesempatan kepada penulis, sehingga mampu ,menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan baik. Penulisan Tugas Akhir ini adalah salah satu syarat yang harus dipenuhi untuk menyelesaikan pendidikan Program Diploma III Politeknik Negeri Medan, dengan judul Pembuatan Dan Perancangan Pendeteksi Kebocoran pipa Air Dengan Pemancar FM. Dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini, penulis mengalami masalah dan hambatan, namun berkat bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak, maka penulisan Tugas Akhir ini dapat diselesaikan dengan baik. Atas bantuan yang penulis terima dengan ketulusan hati, pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada: 1. M. Syahruddin, ST. M.T, selaku Direktur Politeknik Negeri Medan. 2. Junaidi, S.T.M.T, selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Medan. 3. Ir. Suhaili Alifuddin, M.Eng, selaku Kepala Program Studi D III Teknik Telekomunikasi. 4. Ir. Elferida Hutajulu, M.T selaku Dosen Pembimbing, yang telah meluangkan waktu kepada penulis dalam penulisan Tugas Akhir. 5. Ir. Regina Sirait, M.T selaku Dosen Penguji 1 (satu). 6. Junaidi, ST.M.T selaku Dosen Penguji 2 (dua). 7. Afritha Amelia, S.T.,M.T,. selaku Koordinator Sidang. 8. Ir.Waldemar Banure ,M.T , selaku wali kelas TK-6C. 9. Orangtua serta keluarga penulis yang telah memberikan dorongan moral dan material sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir. 10. Teman-teman khususnya TK 6A,6B,6C,6D yang telah memberikan dukungan dan kerja sama yang baik
iv
Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan dan kesilapan dalam menyusun Laporan Tugas Akhir ini. Oleh karena itu penulis sangat mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun demi menyempurnakan Laporan Tugas Akhir ini. Akhir kata penulis mengucapkan terima kasih dan berharap semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi penulis maupun semua pihak yang membacanya, terutama yang berkecimbung di dunia pendidikan dalam bidang Teknik Elektro.
Medan, Agustus 2014
Hormat Kami,
IRMA YANA GINTING NIM : 1105062071
ROSALINA LUMBAN GAOL NIM: 1105062091
v
DAFTAR ISI
LEMBAR PERSETUJUAN ........................................................................................... i LEMBAR PENGESAHAN ........................................................................................... ii ABSTRAK ................. .................................................................................................... iii KATA PENGANTAR .................................................................................................... iv DAFTAR ISI.............. ..................................................................................................... v DAFTAR TABEL ..... .................................................................................................. viii DAFTAR GAMBAR. .................................................................................................... ix
BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah .............................................................................. 1 1.2 Rumusan Masalah .......................................................................................... 2 1.3 Batasan Masalah ............................................................................................ 2 1.4 Tujuan ..... ..................................................................................................... 2 1.5 Manfaat .... ..................................................................................................... 3 1.6 Metode Penulisan ........................................................................................... 3 1.7 Sistematika Penulisan ................................................................................... 4
BAB 2 DASAR TEORI 2.1 Umum ......... ..................................................................................................... 6 2.2 Sistem Komunikasi Radio ................................................................................ 7 2.3 Prinsip-prinsip Pemancar Radio (Transmitter) ................................................ 9 2.3.1 Modulasi Amplitudo (AM) ................................................................ 10 2.3.2 Modulasi Frekuensi (FM) .................................................................. 11 2.4 Prinsip – Prinsip Penerima Radio ................................................................... 13 2.4.1 Perbedaan FM dan AM ......................................................................... 14 2.5 Komponen-komponen Yang Digunakan ........................................................ 15 2.5.1 Resistor ................................................................................................... 15 2.5.2 Transistor Sebagai Penguat ..................................................................... 16 2.5.3 Pembangkit Pulsa (IC NE555) ................................................................ 21 2.5.4 Sensor Air Konduktif .............................................................................. 23 v
2.5.5 Relay .... ................................................................................................... 24 2.5.6 Buzzer (Alarm) ....................................................................................... 31 2.5.7 LED .... ................................................................................................... 32 2.5.8 ANTENA ................................................................................................. 33 2.5.9 DTMF (Dual Time Multy Frequency) .................................................... 34 2.5.9.1. DTMF Encoder.............................................................................. 34 2.5.9.2. DTMF Decoder ............................................................................. 36
BAB 3 PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT 3.1 Diagram Blok Pemancar ............................................................................... 39 3.1.1 Sensor Air Konduktif .............................................................................. 40 3.1.2 Decoder (IC 74LS138) ............................................................................ 41 3.1.3 Tone Encoder ( MT 8870) ....................................................................... 42 3.1.4 Pulsa Generator (IC NE555) .................................................................... 44 3.1.5 Diagram Blok Penerima FM .................................................................... 46 3.1.6 Tone Decoder........................................................................................... 48 3.1.7 Buzzer (Alarm) ........................................................................................ 49
BAB 4 PENGUJIAN DAN DASIL 4.1 Pengujian Transmitter ................................................................................... 51 4.1.1 Pengujian Sensor ................................................................................... 51 4.1.2 Pengujian Pembangkit Pulsa (IC NE555) ............................................. 53 4.1.3 Pengujian Decoder (IC 74LS138) ......................................................... 55 4.1.3 Pengujian Tone Encoder ....................................................................... 57 4.2 Pengujian Receiver (Penerima) ..................................................................... 58 4.2.1 Pengujian Tone Decoer (IC MT8870)................................................... 59 4.2.2 Pengujian Buzzer (Alarm) ..................................................................... 61 4.3 Pengujian Fungsi Alat ................................................................................... 62
vi
BAB 5 SIMPULAN DAN SARAN 5.1 Simpulan .. ................................................................................................... 66 5.2 Saran.......... ................................................................................................... 67
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
vii
DAFTAR TABEL TABEL
HALAMAN
Tabel 2.1 Klasifikasi Band Frekuensi Radio .................................................................... 7 Tabel 2.2 Perbedaan FM dan AM .................................................................................. 14 Tabel 4.1 Hasil Pengukuran Tegangan Sensor ............................................................... 53 Tabel 4.2 Hasil Pengukuran Pembangkit Pulsa .............................................................. 55 Tabel 4.3 Hasil Pengukuran Tegangan Decoder............................................................. 56 Tabel 4.4 Hasil Pengukuran Tegangan Tone Encoder.................................................... 58 Tabel 4.5 Hasil Pengukuran Tegangan Tone Decoder ................................................... 61 Tabel 4.6 Hasil Pengukuran Tegangan Rangkaian Buzzer (Alarm) ............................... 62 Tabel 4.7 Hasil Pengujian Jarak Jangkauan Tx-Rx .............................................................. 65 Tabel 4.8 Hasil Pengujian Tegangan Rangkaian Sensor ..................................................... 65
ix
DAFTAR GAMBAR GAMBAR
HALAMAN
Gambar 2.1 Diagram Blok Pemancar Sederhana ............................................................. 6 Gambar 2.2 Modulasi Ampliudo AM ............................................................................. 10 Gambar 2.3 Modulasi Frekuensi FM .............................................................................. 12 Gambar 2.4 Simbol Resistor .......................................................................................... 16 Gambar 2.5 Polaritas Transistor ..................................................................................... 17 Gambar 2.6 Simbol Transistor ........................................................................................ 17 Gambar 2.7 Rangkaian Common Base ........................................................................... 18 Gambar 2.8 Rangkaian Common Emitor........................................................................ 19 Gambar 2.9 Kurva Karakteristik Output ......................................................................... 20 Gambar 2.10 Pembangkit Pulsa (IC NE555) .................................................................. 22 Gambar 2.11 Skema Rangkaian Sensor Air Konduktif .................................................. 23 Gambar 2.12 Simbol Relay ............................................................................................ 25 Gambar 2.13 Karakteristik Relay Waktu Seketika ........................................................ 28 Gambar 2.14 Karakteristik Relay Arus Lebih Waktu Tertentu ...................................... 29 Gambar 2.13 Karakteristik Relay Arus Lebih Waktu Terbalik ..................................... 30 Gambar 2.16 Simbol Buzzer .......................................................................................... 32 Gambar 2.17 Simbol LED .............................................................................................. 33 Gambar 2.18 DTMF Encoder.......................................................................................................................... 35 Gambar 2.19 DTMF Decoder ......................................................................................... 38 Gambar 3.1 Diagram Blok Pemancar ............................................................................. 39 Gambar 3.2 Rangkaian Sensor Air Konduktif ............................................................... 40 Gambar 3.3 Rangkaian Decoder ..................................................................................... 42 Gambar 3.4 Tone Encoder .............................................................................................. 43 Gambar 3.5 Tombol Kode Biner .................................................................................... 43 Gambar 3.6 Rangkaian Pulsa Generator ......................................................................... 44 Gambar 3.7 Rangkaian Transmitter ................................................................................ 45 Gambar 3.8 Diagram Blok Penerima FM ...................................................................... 46 Gambar 3.9 Rangkaian Receiver .................................................................................... 47 Gambar 3.10 Tone Decoder ............................................................................................ 48 Gambar 3.11 Buzzer (Alarm) ........................................................................................ 49 Gambar 3.12 Gambar Rangkaian Keseluruhan .............................................................. 50 ix
Gambar 4.1 Rangkaian Sensor Air ................................................................................ 52 Gambar 4.2 Rangkaian Pembangkit Pulsa ..................................................................... 54 Gambar 4.3 Rangkaian Decoder ..................................................................................... 56 Gambar 4.4 Rangkaian Tone Encoder ............................................................................ 57 Gambar 4.5 Gambar Rangkaian Penerima (Receiver) ................................................... 59 Gambar 4.6 Rangkaian IC MT8870................................................................................ 60 Gambar 4.7 Rangkaian Buzzer ..................................................................................... 61 Gambar 4.8 Rangkaian Pemancar dan Penerima ............................................................ 63
x
1
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang Masalah Seiring dengan berkembangnya teknologi yang semakin pesat dapat kita
rasakan dalam seala aspek kehidupan manusia baik di bidang ekonomi, sosial, budaya, maupun bidang-bidang eksakta dan teknologi. Hal ini menuntut manusia untuk mencari cara baru untuk menciptakan suatu alat untuk mempermudah segala aktifitas. Salah satu contoh yang sering dilakukan manusia adalah melihat kebocoran pada pipa air. Hal ini dilakukan untuk mengetahui secara dini gejala-gejala akan terjadinya kebocoran pada pipa air. Hal ini juga sering dilakukan untuk membantu pekerjaan manusia, seperti PDAM. Untuk melakukan pengamatan dan pengawasan terhadap kebocoran pipa air maka mengharuskan kita selalu mengamati secara langsung ke lokasi. Hal ini sangat menyulitkan bila tempat tersebut berada pada lokasi terpencil dan sulit untuk dijangkau. Berdasarkan hal di atas, maka diperlukan suatu sistem pengamatan kebocoran pipa yang akan mempermudah kita untuk mengamati kebocoran apakah pada pipa air tersebut terjadi kebocoran atau tidak. Alat ini nantinya akan mengirimkan informasi yang akan kita butuhkan seperti tanda-tanda peringatan apabila terjadi kebocoran pada pipa air tersebut. Dengan adannya sistem tersebut diharapkan dapat membantu dan mengantisipasi kemungkinan yang terjadi.
2
Atas dasar diatas maka penulis membuatnya sebagai judul Tugas Akhir “Perancangan dan Pembuatan Pendeteksi Kebocoran Pipa Air Dengan Pemancar dan Penerima FM”
1.2
Rumusan Masalah Untuk mendapatkan pembahasan semaksimal mungkin dan agar mudah
dipahani serta menghindari pembahasan yang terlalu meluas maka rumusan masalah yang akan diuraikan sangat dibutuhkan. Adapun rumusan masalah yang akan dibahas dalam Laporan Tugas Akhir ini adalah: 1. Bagaimana cara merancang Pendeteksi Kebocoran Pipa Air dengan Pemancar dan Penerima FM. 2. Bagaimana cara membuat Pendeteksi Kebocoran Pipa Air dengan Pemancar dan Penerima FM.
1.3
Batasan Masalah Karena keterbatasan waktu dan pengetahuan penulis, maka perancangan dan relialisasi tugas akhir ini, akan membahas beberapa permasalahan : 1. Bagaimana prinsip kerja bagian–bagian atau blok – blok dari alat hasil rancangan. 2. Bagaimana sensor digunakan untuk menudeteksi kebocoran pipa. 3. Bagaimana pengujian dan analisa dari data hasil perancangan alat.
3
1.4
Tujuan Adapun tujuan pembahasan pada tugas akhir ini adalah : 1. Untuk mengetahui bagaimana merancang suatu alat untuk mendeteksi kebocoran pipa air dengan pemancar dan penerima FM. 2. Untuk mengetaui kesesuaian antara perancang dan ketentuan yang ada dengan pelaksanaannya di lapangan.
1.5
Manfaat Laporan tugas akhir ini diharapkan bermanfaat bagi : 1. Mahasiswa
yang
akan
membahas
hal
yang
sama
dengan
mengembangkannya. 2. Pihak pelaksana yang akan melaksanakan proyek yang sama. 3. Penulis sendiri untuk menambah pengetahuan dan pengalaman agar mampu melaksanakan kegiatan yang sama kelak setelah bekerja atau terjun ke lapangan.
1.6
Metode Pembahasan Ada beberapa metode yang digunakan dalam perancangan, pembuatan
maupun penulis tugas akhir ini, yaitu sebagai berikut : 1. Tinjauan Pustaka. Dalam hal ini penulis melakukan peninjauan terhadap buku – buku dari perpustakaan guna mendapatkan teori penunjang untuk perancangan alat ini.
4
2. Mempelajari karakteristik dan fungsi komponen yang diperlukan dalam perancangan dan pembuatan sistem. 3. Melakukan konsultasi dengan dosen pembimbing. 4. Melakukan perancangan dan pembuatan sistem. 5. Melakukan pengujian dan analisa terhadap alat dan membandingkan hasilnya apakah sudah sesuai dengan yang diharapkan.
1.7
Sistematika Penulisan Laporan Tugas Akhir ini terdiri dari lima bab, dengan beberapa lampiran.
Adapun pembagian tiap bab adalah sebagai berikut:
BAB 1:
PENDAHULUAN Bab ini berisikan latar belakan masalah, tujuan pembahasan, batasan masalah, metode pembahasan dan sistematika penulisan.
BAB 2:
DASAR TEORI Bab ini berisikan teori – teori pendukung dalam perancangan alat dan rangkaian – rangkaian yang diguanakan pada alat.
BAB 3:
Perancangan Dan Pembuatan Pendeteksi Kebocoran Pipa Air Dengan Pamancar Dan Panerima FM.
5
Bab ini membahas mengenai langkah – langkah perancangan dan pembuatan pendeteksi kebocoran pipa air dengan pemancar dan penerima FM.
BAB 4:
PENGUJI DAN ANALISA DATA Bab ini membahas hasil pengujian terhadap sistem dan melakukan analisa, apakah sistem sudah berfungsi dengan baik dan sesuai dengan yang diharapkan.
BAB 5:
PENUTUP Bab ini berisi kesimpulan dan saran dari keseluruhan hasil perancangan dan pembuatan sistem.
