PERANCANGAN PROTOTIPE RADIO-TAG DAN PEMROGRAMANNYA (PENENTUAN POLA RADIASI DAN PENDUGAAN JARAK DENGAN KUAT PANCAR MAKSIMUM MENGGUNAKAN HANDY-TRANSCEIVER)
RAUZATUL NAZZLA
SKRIPSI
DEPARTEMEN ILMU DAN TEKNOLOGI KELAUTAN FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2011
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN SUMBER INFORMASI
Dengan ini, saya menyatakan bahwa skripsi yang berjudul :
PERANCANGAN PROTOTIPE RADIO-TAG DAN PEMROGRAMANNYA (PENENTUAN POLA RADIASI DAN KUAT PANCAR MAKSIMUM MENGGUNAKAN HANDYTRANSCEIVER) Adalah benar merupakan hasil karya sendiri dan belum diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi manapun. Semua sumber data dan informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun yang tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan pada Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.
Bogor, Juni 2011
RAUZATUL NAZZLA C54054134
RINGKASAN RAUZATUL NAZZLA.Perancangan Prototipe Radio Tag dan Pemrogramannya (Penentuan Pola Radiasi Jarak Berdasarkan Kuat Pancar Menggunakan Handy-Transceiver). Dibimbing oleh TOTOK HESTIRIANOTO. Radio frekuensi merupakan bagian penting dalam sistem jaringan wireless. Salah satu manfaatnya dalam bidang kelautan adalah penerapan dalam bidang konservasi biota laut. Disamping mudah dalam aplikasinya, RF juga relatif lebih murah. Penelitian ini bertujuan merancang prototipe penanda yang berbasis frekuensi radio. Radio frekuensi juga dapat dimanfaatkan untuk menduga posisi objek yang bergerak dengan stasiun pemantau. Metoda yang digunakan terdiri dari perancangan perangkat keras, pemrograman, dan pengamatan karakteristik sinyal. Perancangan prototipe berbasis mikrokontroler ATMega8535, sedangkan pengamatan karakteristik sinyal dilakukan berdasarkan frekuensi yang diperoleh pesawat radio. Metoda dalam pendugaan posisi objek adalah dengan membuat skenario posisi pesawat pemancar terhadap penerima. Karakter sinyal penanda diukur berdasarkan kekuatan sinyal penanda, yang diterima menggunakan receiver terarah. Kuat pancar yang dihasilkan oleh pesawat penerima digunakan untuk menghitung jarak kedua pesawat tersebut. Prototipe memancarkan gelombang radio terdeteksi oleh pesawat radio berupa bunyi detak dengan waktu tunggu 100 ms. Gelombang radio tersebut dapat dipantau pada frekuensi 67, 88, 99, dan 101 MHz. Kuat pancar tertinggi secara langsung dapat menggambarkan radius maksimum yang dapat dicapai gelombang radio saat merambat di udara. Dengan kata lain radiasi gelombang radio merambat ke segala arah namun tidak merata. Gelombang radio yang dipancarkan menyebabkan timbulnya gejala-gejala yang terjadi saat menempuh jarak dari pesawat pemancar menuju pesawat penerima. Gejala-gejala tersebut mencakup pemantulan, pembiasan, difraksi, dan polarisasi.Pendugaan jarak memiliki perbedaan nilai yang sangat signifikan dibandingkan jarak aktual. Kesalahan ini disebabkan jarak aktual antara pesawat pemancar dan penerima terlalu dekat. Sehingga adanya medan magnet disekitar yang timbul di sekitar pesawat pengirim dan penerima saling mempengaruhi.
© Hak cipta milik Rauzatul Nazzla, tahun 2011 Hak cipta dilindungi Dilarang mengutip dan memperbanyak tanpa izin tertulis dari Institut Pertanian Bogor, sebagian atau seluruhnya dalam bentuk apapun, baik cetak, fotocopy, microfilm, dan sebagainya
PERANCANGAN PROTOTIPE RADIO-TAG DAN PEMROGRAMANNYA (PENENTUAN POLA RADIASI DAN JARAK BERDASARKAN KUAT PANCAR MAKSIMUM MENGGUNAKAN HANDY-TRANSCEIVER)
RAUZATUL NAZZLA
SKRIPSI Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Ilmu Kelautan pada Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan Institut Pertanian Bogor
DEPARTEMEN ILMU DAN TEKNOLOGI KELAUTAN FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2011
SKRIPSI
Judul : PERANCANGAN PROTOTIPE RADIO-TAG DAN
PEMROGRAMANNYA (PENENTUAN POLA RADIASI DAN PENDUGAAN JARAK BERDASARKAN KUAT PANCAR MENGGUNAKAN HANDY TRANSCEIVER) Nama : Rauzatul Nazzla NRP : C54054134
Menyetujui, Pembimbing
Dr. Ir. Totok Hestirianoto, MSc NIP. 19620324 198603 1 001
Mengetahui, Ketua Departemen Ilmu dan Teknologi Kelautan
Prof. Dr. Ir. Setyo Budi Susilo,M.Sc NIP. 19580909 198303 1 003
Tanggal Lulus : 14 Juni 2011
KATA PENGANTAR Syukur kepada ALLAH, karena anugerah dan hikmat-Nya penulis dapat menyelesaikan penelitian dan skripsi berjudul " Perancangan Prototipe Radio Tag dan Pemrogramannya (Penentuan Pola Radiasi dan Jarak Kuat Pancar Menggunakan Handy-Transceiver)." dengan sebaik-baiknya. Pada kesempatan ini, penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada : 1. Dr. Ir. Totok Hestirianoto, M.Sc. selaku Dosen Pembimbing yang telah memberikan arahan dan pengetahuan kepada penulis selama penelitian dan penulisan skripsi. 2. Ir. Beginer Subhan, M.Si sebagai Dosen Penguji Tamu. 3. Dr. Ir. Henry M. Manik, M.T. sebagai Koordinator Program Pendidikan S1 Departemen Ilmu dan Teknologi Kelautan, Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan, Institut Pertanian Bogor. 4. Dr. Ir. Sri Pujiyati, MSi. sebagai Pembimbing Akademik. 5. Kedua orang tua dan adik-adik dan seluruh keluarga besar yang turut memotivasi penulis selama penelitian. 6. Teman-teman ITK 42 dan pihak-pihak yang telah mendukung. Semoga skripsi ini bermanfaat bagi semua pihak yang membutuhkan.
Bogor, Juni 2011
RAUZATUL NAZZLA
ix
DAFTAR ISI Halaman DAFTAR TABEL .................................................................................. xi DAFTAR GAMBAR .............................................................................
xii
DAFTAR LAMPIRAN ..........................................................................
xiv
1. PENDAHULUAN .............................................................................. 1.1 Latar belakang ........................................................................... 1.2 Tujuan .......................................................................................
1 1 2
2. TINJAUAN PUSTAKA .................................................................... 2.1 Definisi Transceiver.................................................................... 2.2 Karakter Radio Frequency (RF).................................................. 2.3 Persamaan Daya dan Jarak.......................................................... 2.4 Transceiver RFM12B ................................................................. 2.4.1. Antena............................................................................. 2.5 Mikrokontroler ATMEGA 8535 ................................................ 2.6 Antena Kaleng ........................................................................... 2.7 Handy Transceiver..................................................................... 2.8 Perangkat Lunak Wavelab ......................................................... 2.9 Medan Magnet...........................................................................
3 3 3 6 7 9 10 11 12 12 12
3. BAHAN DAN METODE .................................................................. 3.1 Waktu dan Tempat Pelaksanaan................................................... 3.2 Bahan dan Alat ............................................................................ 3.2.1 Bahan ................................................................................. 3.2.2 Alat .................................................................................... 3.3 Perancangan Alat ........................................................................ 3.4 Metoda Perolehan Data ................................................................ 3.5 Metoda Pengolahan Data .............................................................
14 14 14 14 15 15 19 21
4. HASIL DAN PEMBAHASAN ......................................................... 4.1 Penelitian 1 (Prototipe Transmitter) ............................................ 4.1.1 Prototipe Transmiter........................................................... 4.1.2 Hasil Integrasi Hardware ................................................... 4.1.3 Pengukuran Kuat Sinyal (Berdasarkan Jarak Horizontal, Vertikal, dan Posisi Antena) .............................................. 4.2 Penelitian 2 (Handy-Transceiver)................................................ 4.2.1 Pola Radiasi dengan Diagram Radar .................................. 4.2.2 Pendugaan Jarak Transmitter Terhadap Receiver................
22 22 24 25
2. KESIMPULAN DAN SARAN ......................................................... 5.1 Kesimpulan ................................................................................ 5.2 Saran .........................................................................................
41 41 41
27 30 35 38
x
DAFTAR PUSTAKA ............................................................................
43
LAMPIRAN ...........................................................................................
45
RIWAYAT HIDUP ................................................................................
62
xi
DAFTAR TABEL Halaman 1. Tabel 1.Panjang Kawat Berdasarkan Frekuensi dan Panjang Gelombang ......................................................................................... 10 2. Tabel 2.Tabel Bahan............................................................................
14
3. Tabel 3.Tabel Alat ...............................................................................
15
4. Tabel 4. Sudut Dugaan pada Diagram Radar........................................
39
5. Tabel 5. Jarak Pancar Dugaan ..............................................................
40
xii
DAFTAR GAMBAR Halaman 1. Gambar 1. Tranceiver RFM12B.......................................................... 8 2. Gambar 2. Antena Kaleng...................................................................
11
3. Gambar 3. Diagram Alir Pelaksanaan Kerja Secara Umum.................
16
4. Gambar 4. Konfigurasi Pin ATMEGA8535 dan RFM12B ..................
17
5. Gambar 5. Diagram Alir Transmitter ..................................................
18
6. Gambar 6. Skema Perolehan Data di Lapang ......................................
19
7. Gambar 7. Diagram Alir Pengolahan Data ..........................................
20
8. Gambar 8. Diagram Alir Perolehan Arah Pancaran Maksimum...........
21
9. Gambar 9. Konstruksi 3 Dimensi Prototipe Radio Beacon ..................
23
10. Gambar 10. Skema Tata Letak Tampak Atas Pada Project Board........
24
11. Gambar 11. Hasil Rangkaian ..............................................................
24
12. Gambar 12. Skema Integrasi antara prototipe transmiter, radio, dan PC ......................................................................................................
25
13. Gambar 13. Seperangkat Alat dalam Proses Transmit dan Receiver ....
26
14. Gambar 14. Transmiter, Radio, dan Elemen “V”.................................
27
15. Gambar 15. Skema Pengukuran Sinyal Berdasarkan Jarak dan Gain ...
28
16. Gambar 16. Skema Pengukuran Sinyal Berdasarkan Posisi Antena.....
29
17. Gambar 17. Handy Transceiver...........................................................
31
18. Gambar 18. Acuan Arah Pancar Tx terhadap Rx.................................
32
19. Gambar 19. Sketsa Posisi Pemancar (Tx) dan Penerima (Rx)..............
33
20. Gambar 20. Grafik Hubungan Jarak dan Nilai Rata-rata Power Received Gelombang Radio ...............................................................................
34
21. Gambar 21. Grafik Hubungan Jarak dan Standar Deviasi....................
35
xiii
22. Gambar 22. Diagram Radar ................................................................
36
xiv
DAFTAR LAMPIRAN Halaman 1. Lampiran 1. Perhitungan Jarak Antara Transmiter dan Receiver ........
56
2. Lampiran 2. Tutorial Analisis Sektrum ..............................................
57
3. Lampiran 3. Tutorial Pola Radiasi......................................................
61
4. Lampiran 4. Pemrograman Radio-Tag (Transmiter)...........................
62
1. PENDAHULUAN 1.1
Latar Belakang
Teknologi wireless merupakan salah satu pengembangan dari prinsip telemetri. Hal tersebut memungkinkan setiap manusia dapat berkomunikasi tanpa harus menggunakan kabel. Sehingga benda-benda yang bergantung pada kabel dapat bermobilisasi. Hubungan komunikasi yang dilakukan oleh wireless adalah radiasi elektromagnetik, salah satunya gelombang radio atau Radio Frekuensi (RF). RF telah menjadi bagian dari keseharian manusia karena RF digunakan pada sistem networking dan siaran radio. Adapula RFID yang digunakan untuk identifikasi livestock, dan ISO telah menetapkan standar ISO 11784 dan 1175 untuk membatu perkembangan teknologi ini (Finkenzeller, 1999 dalam Hamrita dan Hoffacker, 2003). RFID telah di produksi dalam skala besar. Ada yang bersifat serba guna, general, berukuran kecil, dan tidak membutuhkan saluran komunikasi tersendiri Sistem backscatter biasanya digunakan untuk sebuah transformer, dengan antena reader, atau interrogator, yang menjadi kawat koil utama dan antena tag yang kedua. Selain itu, sistem RFID yang sama dapat digunakan untuk beberapa jenis sensor (Troyk, 1999). Contoh pengembangan transceiver yang telah meluas di berbagai penjuru dunia adalah handy-talkie. Perluasan, pengembangan, pengimplementasian, dan pemahaman mengenai teknologi RF perlu dilakukan. Dalam bidang kelautan implementasi dari RF dapat diterapkan pada sistem tracking untuk kebutuhan di bidang konservasi.
2
1.2
Tujuan
Tujuan dari penelitian pertama adalah membuat prototipe radio-tag dengan memanfaatkan gelombang radio. Penelitian pertama meliputi perancangan perangkat keras dan meneliti bagaimana proses transmisi dilakukan. Penelitian kedua meliputi pengamatan mengenai power received, pola radiasi, dan arah pancaran maksimum dengan menggunakan Handy Transceiver.
2. TINJAUAN PUSTAKA
2.1
Definisi Transceiver
Transceiver dapat didefinisikan sebagai sistem telemetri yang dihubungkan via magnetik (komunikasi induksi) atau komunikasi radio elektrik menuju base station atau reader atau radio tag lainnya. Transceiver device yang secara aktif memancarkan dan menerima data digital dengan menyediakan daya pada sebuah antena. Salah satu pengembangan dari transceiver adalah teknologi RF tag yang juga dikenal dengan nama transponder. Aspek utama sistem RF terdiri dari 3 bagian yaitu transponder (transmitter/ responder), reader, dan antena. Transmitter merupakan alat yang berfungsi memancarkan sinyal Radio-Frekuensi. (http://www.lib.itb.ac.id/~mahmudin/makalah/ict/ref/RFID.pdf)
2.2
Karakteristik Radio Frequency (RF) Jenis-jenis RF terdiri dari passive tag, semi-active, dan active tag
(mikrokontroller berbasis wireless divais, termasuk kemungkinan untuk mengindera). Transponder aktif menggunakan baterai internal, sedangkan transponder pasif menggunakan eksternal power supply. Dengan menggunakan ISM (Industrial, Icientific and Medical), frekuensi berkisar antara 125 kHz sampai 5,8 GHz, yang memungkinkan untuk dilakukan penyesuaian keseluruhan sistem untuk kebutuhan yang spesifik. Jarak separasi antara reader dan tag memainkan peranan penting dalam pemancaran sinyal pada sistem RF. Secara
4
berkala, antena direksional digunakan untuk membatasi field-of-view, dan sehingga reader memiliki zona resolusi (www.hoperf.com) Pada manajemen riset dan konservasi, radio tag merupakan miniatur transmiter yang digunakan untuk memantau pergerakan hewan. Transponder merupakan fasilitas transmitter-receiver yang berfungsi untuk memancarkan dan menerima sinyal secara otomatis (Nostrand, 1968). Transponder aktif terdiri dari baterai. Transponder pasif mendapat suplai listrik dari energi sinyal yang diterima. Transponder pasif dirancang untuk dioperasikan pada beberapa frekuensi, diantaranya Low Frequency (LF, 30-300 KHz) dan HF sampai VHF, Ultra High Frequency (UHF, 300-3000 MHz) dan radar (Super High Frequency,(SHF, 3-30 GHz) (Douglas, 1998) Berdasarkan panduan tracking dari Crasswell, terdapat beberapa aspek dari cara gelombang radio dapat mempengaruhi prinsip kerja radio-tag. Hal ini penting dilakukan sebelum memulai proses tracking, adapun aspek tersebut termasuk: 1) Atenuasi, kekuatan sinyal direduksi/berkurang dengan adanya vegetasi seperti pepohonan. Sinyal melemah dengan cepat, atau bahkan hilang semuanya, jika tag berada di belakang gedung atau pegunungan. 2) Refleksi, gelombang radio dapat direfleksikan secara baik dengan tebing, sisi bukit, kayu, dan gedung. Hal ini dapat mengecoh pengamat/tracker dengan dihasilkannya impresi/jejak tag yang salah. 3) Difraksi, merupakan proses yang memungkinkan gelombang radio dideteksi secara perlahan di luar batas kisaran transmiter dari suatu objek yang tidak dapat ditembus. Bagaimanapun, difraksi juga dapat meningkatkan efek interferensi disekitar penghalang (contohnya pohon)
5
dan dapat mempersulit untuk mendapatkan hasil yang akurat untuk sinyal yang timbul dari kayu menuju “Fresnel Zone” yang dapat diperpanjang sekitar 50 meter keluar area. 4) Polarisasi, merupakan proses pergerakan gelombang radio secara osilasi menuju arah tertentu dan saling tegak lurus satu sama lain dan tegak lurus terhadap arah rambatan. Ketika gelombang radio mencapai antena maka secara horizontal atau vertikal akan dipolarisasikan, dan untuk penerimaan sinyal terbaik elemen pada antenna semestinya berada pada orientasi yang sama. Hal ini penting jika kita kehilangan jejak tag, karena dengan posisi antenna yang vertikal saja memiliki sinyal yang lemah apalagi dengan posisi horizontal. Performa dan kemampuan fungsional atau daya gunanya yang terjadi tergantung pada frekuensi divais. Frekuensi akan mengubah kemampuan radio-tag pada lingkungan yang kasar (ekstrim), yang dekat dengan air, atau material konduktif, selama kisaran tag dan konsumsi daya dan daya tahan baterai. Pada umumnya instrumen RF menggunakan modulasi backscatter sebagai metode transmisi frekuensi radio. Sebagai mode komunikasi, yang tergantung pada level perangai (kopling) diantara antena reader dan tag. Empat fungsi carrier (gelombang modulasi/pembawa) pada radio tag: carrier berisi masukan aliran data digital, beberapa kasus carrier hanya menampakkan fungsi logika untuk menghidupkan dan mematikan, serta mengaktifasi transmisi dari tag. 1. carrier merupakan sumber daya bagi divais. menerima sinyal carier dari base station dan menggunakan sinyal carrier yang diubah untuk
6
menyediakan daya untuk rangkaian yang terintegrasi dan logika pada divais. 2. carrier berperan sebagai clock dan time base untuk menggerakkan logika dan sirkuit di dalam IC. Dalam beberapa kasus sinyal pembawa dibagi untuk menghasilkan kecepatan clock yang lebih rendah (lower clock speed) 3. carrier juga dapat berperan sebagai frekuensi dan fase referensi (acuan) untuk radio dan pemrosesan sinyal. Alat penanda dapat menggunakan koil untuk menerima sebuah karir pada frekuensi yang tepat dan fase acuan untuk sirkuit dalam radio tag untuk komunikasi di balik koil kedua untuk reader/writer yang akan membuat pemrosesan sinyal menjadi akurat. Keberhasilan transmisi data tergantung pada kualitas sinyal yang ditransmisikan dan karakteristik media transmisi. Transfer data terjadi antara transmiter (pemancar) dan receiver (penerima) melalui beberapa media transmisi seperti di bawah ini: 1. Hardwire / kawat keras / guided media. Media yang dituntun karena gelombang-gelombang dituntun melalui jalur fisik. 2. Softwire / kawat lunak / unguided media. Media yang tidak dituntun, menyediakan suatu divais untuk mentransmisi gelombang elektromagnetik tetapi tanpa menuntunnya, melalui udara, hampa udara dan air laut.
2.3
Persamaan Daya dan Jarak Daya yang sesuai diterima oleh tag ditentukan dengan Persamaan Jarak (1).
Hubungan daya fundamental antara transmitter dan receiver dari sistem
7
komunikasi dimulai dengan penentuan sumber radiasi isotropik. Sumber isotropik mengemisi daya secara bersamaan di segala arah. Densitas power untuk sebaran (Jurnal RFID Radio Circuit Design in CMOS) ( )= 2.4
4
Watt/m
(1)
Transceiver RFM12B Berdasarkan situs produsen RFM (Radio Frequency Module)
www.hoperf.com, modul transceiver RFM12B menjadi popular saat ini karena harganya yang terjangkau dibandingkan modul lainnya di pasaran. Tetapi beberapa orang menghadapi berbagai kesulitan ketika hendak menjalankan alat ini jika berdasarkan pemrograman yang disediakan oleh pabrik. RFM12B mendukung sebuah perintah antarmuka untuk mengatur frekuensi, deviasi, keluaran, serta tingkatan data. Untuk hal tersebut tidak membutuhkan pengaturan ketika menerapkan frekuensi yang diinginkan. RFM12B dapat digunakan dalam beberapa aplikasi seperti mainan remote control, alarm wireless, sensor wireless, keyboard/mouse wireless, homeautomation, dan wireless data collection.
8
Gambar 1. Tranceiver RFM12B (www.Hoperf.com) Universal ISM Band FSK Transceiver Module RFM12B
RFM12B merupakan IC dengan prinsip Frequency Shifting Key yang mengintegrasikan semua fungsi RF dalam satu chip. Yakni IC yang hanya membutuhkan unit mikrokontroller yang meliputi kristal, sepasang kapasitor dan antena untuk membuat receiver FSK yang handal. Pengoperasiannya mampu mencakup 300-1000 MHz. Penelitian ini menggunakan transceiver RFM12 dengan frekuensi sebesar 915 MHz. Lebar band (bandwith), kecepatan mengirim data (data rate), dan deviasi frekuensi transmitter yang dimiliki transceiver tipe RFM12B 915 MHz berturut-turut sebesar 67 KHz, 1,2 Kbps, 45 KHz di area terbuka. Sedangkan jarak yang dapat dideteksi >300 m. Transceiver RF12 FSK dirancang untuk mencakup frekuensi yang tidak tersedia pada band 315, 433, 868 and 915 MHz. The RF12 mengintegrasikan
9
multi-band PLL synthesizer, PA dengan pengaturan antena, sebuah LNA dengan switch-able gain, I/Q down converter mixes, baseband filter dan amplifier, dan sebuah I/Q demodulator yang disertakan dengan filter data.
2.4.1
Antena
Antena adalah transformator / struktur transmisi antara gelombang terbimbing (saluran transmisi) dengan gelombang ruang bebas atau sebaliknya. Sekarang antena adalah salah satu elemen penting yang harus ada pada sebuah teleskop radio, TV, radar, dan semua alat komunikasi lainnya yang menggunakan sinyal. Jenis-jenis antena antara lain omni, parabolik, grid, dan sektoral. Fungsi antena adalah untuk mengubah sinyal listrik menjadi sinyal elektromagnetik, lalu meradiasikannya (pelepasan energi elektromagnetik ke udara / ruang bebas). Sebaliknya, antena juga dapat berfungsi untuk menerima sinyal elektromagnetik dari ruang bebas dan mengubahnya menjadi sinyal listrik. Pada radar atau sistem komunikasi satelit, sering dijumpai sebuah antena yang melakukan kedua fungsi (peradiasi dan penerima) sekaligus. Fungsi antena pada teleskop radio hanya menjalankan fungsi penerima saja (Mufti, 2001). Panjang antena ditentukan berdasarkan pabrik yang memproduksi antenna. Untuk tipe RFM12B dengan band sebesar 915 Mhz, panjang antena yang dibutuhkan 87 mm. Sumber lain mengatakan untuk 916 MHz, kawat yang memiliki panjang 2.25 inchi (57 mm) akan menyediakan sebuah impedansi yang baik jika ada campur tangan. Pastikan antena terpisah dari sirkuit lain dan ground, sekitar 1/4 inchi atau 6 mm atau lebih. Jejak sirkuit non-ground mungkin dapat mengganggu efektifitas antena karena antena merupakan bagian dari sistem
10
ground. Sedangkan voltase RF dapat terinduksi pada jarak yang relatif dekat (www.hoperf.com /upfile/antennas_module). Beberapa panjang kawat yang dapat dijadikan acuan berdasarkan frekuensi panjang gelombang seperti tertera di Tabel 1. Tabel 1. Panjang Kawat Berdasarkan Frekuensi dan Panjang Gelombang 433 MHz
868 MHz
915 MHz
¼ gelombang
164.7mm
82.2mm
77.9mm
½ gelombang
329.4mm
164.3mm
155.9mm
gelombang
692.7mm
345.5mm
-
penuh Sumber: http://talk.jeelabs.net/topic/12 (2010)
2.5
Mikrokontroler ATmega8535 ATmega8535 merupakan chip yang menggunakan kemasan PDIP, tidak jauh
berbeda dengan kemasan yang lain seperti (TQPF, QFN/MLF). Mikrokontroller ini memiliki 40 pin kolektor. Port I/O 8-bit dengan resistor pull-up internal tiap pin. Buffer port memiliki kapasitas meyerap (sink) dan mencatu (source). Yakni terdiri dari PortA, PortB, PortC, dan PortD. Masing-masing port memiliki 1 ground dan 1 Vcc dan P7.. P0. Sinyal Clock merupakan pecahan dari osilator kristal dan dapat diaplikasikan pada MCU clock untuk menyimpan second kristal. Jika tidak digunakan maka atur bit “dc” untuk men-disable output clock. Untuk mengintegrasikan beban kapasitas internal tidak hanya dapat hemat biaya, namun juga dapat mengatur frekuensi dengan software.
11
CPU menentukan arah transfer data dari dan mikroprosessor chip. Fungsi ini dilakukan dengan cara membaca dan menulis jalur kontrol. Pada operasi baca, yaitu pada saat CPU menerima data dari memori, jalur baca akan aktif, yang memungkinkan data transfer ke CPU. Pada operasi tulis, yaitu pada saat CPU mengirim data ke memori, jalur tulis akan aktif, sehingga data akan ditransfer dari CPU ke memori.
2.6
Antena Kaleng Antena kaleng cukup terkenal di Indonesia pada awal kelahiran 4,2 Gz. Pada
awal mulanya antena kaleng menggunakan N konektor lalu diganti menjadi USB Wifi sebagai elemennya pengendali. Antena kaleng dibuat dengan tujuan memfokuskan sinyal jaringan agar tetap focus dan tidak menyebar.
Gambar 2. Antena Kaleng (Sumber: http://www.turnpoint.net/wireless/cantennahowto.html)
Wireless Spread Spectum Radio ialah sistem komunikasi wireless yang menawarkan pelayanan koneksi ke jaringan komputer. Sistem ini dapat digunakan untuk memperluas jangkauan jaringan lokal (LAN) yang telah ada, dan dapat pula berfungsi secara independen. Produk ini juga dikenal dengan nama WaveLAN. Nama WaveLAN sendiri sebenarnya adalah salah satu nama dari produk dengan spesifikasi seperti ini (Purbo, 1994)
12
2.7
Handy Transceiver Handy Transceiver (HT) adalah two-way radio transceiver yang portabel atau
yang mudah dibawa-bawa. Ciri umumnya meliputi sebuah kanal half-duplex dan push-to-talk (PPT) yang mengawali proses transmisi. Half-duplex yaitu pada satu waktu hanya terdapat satu radio yang memancarkan gelombang. Sedangkan tombol PPT yang mengawali proses transmisi. Tipikal HT menyerupai seperti telepon genggam yang dilengkapi sebuah antenna di bagian atasnya. Hand-held transceivers memungkinkan untuk digunakan demi keperluan komunikasi antara dua pengamat, atau dengan base station (Silver,2005).
2.8
Perangkat Lunak Wavelab
Wavelab merupakan perangkat lunak audio yang beroperasi dengan system operasi Windows. Wavelab mampu menampilkan gelombang suara dalam bentuk grafik yang sesuai dengan kondisi gelombang suara tersebu. Data yang diperoleh memiliki beberapa format yaitu wave (wav.), AIFF, AU, MP3, MP2, RAW, Windows Media, AES-31. Perangkat lunak ini dapat mengolah audio profesional dan menampilkan suara dalam grafik 3D, durasi, intensitas, dan frekuensi (Steinberg,2006).
2.9
Medan Magnet Gelombang elektromagnetik adalah gelombang yang dapat merambat walau
tidak ada medium. Energi elektromagnetik merambat dalam gelombang dengan beberapa karakter yang bisa diukur, yaitu: panjang gelombang, frekuensi, amplitudo, dan kecepatan. Amplitudo adalah tinggi gelombang, sedangkan
13
panjang gelombang adalah jarak antara dua puncak. Karena kecepatan energi elektromagnetik adalah konstan (kecepatan cahaya), panjang gelombang dan frekuensi berbanding terbalik. Beberapa ciri gelombang elektromagnetik adalah sebagai berikut 1. Perubahan medan listrik dan medan magnetik terjadi pada saat yang bersamaan, sehingga kedua medan memiliki harga maksimum dan minimum pada saat yang sama dan pada tempat yang sama. Ini merupakan ciri gelombang transversal. 2. Arah medan listrik dan medan magnetik saling tegak lurus dan keduanya tegak lurus terhadap arah rambat gelombang. 3. Seperti halnya gelombang pada umumnya, gelombang elektromagnetik mengalami peristiwa pemantulan, pembiasan, interferensi, dan difraksi. Juga mengalami peristiwa polarisasi karena termasuk gelombang transversal.
3. METODOLOGI
3.1
Waktu dan Tempat Pelaksanaan Penelitian prototipe transmiter Radio Frekuensi dan pola radiasi Held-
Transceiver dilaksanakan mulai bulan Juni 2009 sampai dengan Maret 2011. Tempat pelaksanaan penelitian adalah di Laboratorium Akustik dan Instrumentasi Kelautan, Departemen Ilmu dan Teknologi Kelautan, FPIK, IPB.
3.2
Bahan dan Alat Pada penelitian yang berjudul Perancangan Prototipe Radio Tag dan
Pemrogramannya (Penentuan Pola Radiasi dan Arah Pancar Menggunakan Handy Transceiver) terdapat dua bagian. Penelitian pertama merupakan rancangan transmiter berbasis mikrokontroler. Penelitian kedua merupakan percobaan sistem wireless menggunakan teknologi RF yaitu handy transceiver. Bahan dan alat yang digunakan seperti yang dipaparkan berikut ini.
3.2.1 Bahan Pada perancangan prototipe radio tag terdapat beberapa bahan yang digunakan. Rinciannya dapat dilihat pada Tabel 2. Tabel 2. Bahan Penelitian Bahan Penelitian 1. Perancangan Radio Tag
RF-tag adalah PCB, antena koil, resistor, LED, unit mikrokontroller ATMEGA8535, transceiver RFM12B,
15
kabel jumper, black-housing, baterai, dan kawat timah. 2. Penentuan Pola Radiasi dan
Sepasang Held Handy Transceiver, kaleng berdiameter 15 cm, dan kabel jack.
Pendugaan Jarak
3.2.2
Alat
Pada perancangan prototipe radio tag terdapat beberapa alat yang digunakan. Rinciannya dapat dilihat pada Tabel 2. Tabel 3. Alat Penelitian Alat Penelitian 3. Perancangan
Catu daya, bor, solder, tang, obeng, dll. Perangkat keras
Radio Tag
yang digunakan adalah laptop atau unit komputer beserta downloader. Laptop atau komputer disertai dengan perangkat lunak yang berupa program Basic Compiler (BASCOM)
4. Penentuan Pola
Alat-alat yang mendukung percobaan sistem wireless
Radiasi dan
yang berupa perangkat keras adalah Laptop. Sedangkan
Pendugaan Jarak
perangkat lunak yang digunakan terdiri dari Wavelab dan MS.Excel
3.3
Perancangan Alat Secara umum perancangan alat dimulai dengan perancangan hardware lalu
pembuatan script program lalu diintegrasikan. Hasilnya akan ditampilkan pada PC/Laptop.
16
Mulai
Perancangan Hardware
Pemrograman
Integrasi
Tampilan
Selesai Gambar 3. Diagram Alir Pelaksanaan Kerja Secara Umum
Perancangan prototipe mencakup perancangan hardware dan pemrograman sebagai pendukung hardware. 1. Perancangan Hardware Pada proses perancangan hardware diperlukan bahan dan alat seperti yang telah disebutkan pada nomor 3.2. Perancangan hardware dimulai dengan menghubungkan pin-pin transceiver dengan mikrokontroler. Konfigurasi pin untuk transmitter seperti yang ditunjukkan Gambar 4.
17
VCC
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
PB (TO) 1PB1 (T1) 1 (AIN0) PB2 1 PB3 (AIN1) PB4 (SS) 1 PB5 (MOSI) PB6 (MISO) PB7 (SCK) RESET VCC GND XTAL2 XTAL1 PD0 (RXD) PD1 (TXD) PD2 (INT0) PD3 (INT1) PD4 (OC1B) PD5 (OC1A) PD6 (ICP)
PA0 (ADC0) PA1 (ADC1) PA2 (ADC2) PA3 (ADC3) PA4 (ADC4) PA5 (ADC5) PA6 (ADC6) PA7 (ADC7) AREF AGND AVCC PC7 (TOSC2) PC6 (TOSC1) PC5 PC4 PC3 PC2 PC1 PC0 PD7 (OC2)
40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21
VCC
1 VDI VDD 2 SDI SCK 3 nSEL SDO 4 nIRQ DATA 5 DCLK CLK nRES GND 6
RFM12B
12 11 10 9 8 7
R1 10K
GND
ATMEGA8535
Gambar 4. Konfigurasi Pin ATMEGA8535 dan RFM12B
2. Pemrograman Software untuk mengoperasikan sistem ditulis dalam file BASCOM (Basic Compiler). Tahap paling pertama dalam perancang prototipe difokuskan pada bagaimana cara bekerjanya transmiter meradiasikan gelombang radio kemudian diterima oleh radio siaran. Konsep dasar untuk langkah-langkah pembuatan software dapat dilihat pada Diagram alir software Gambar 5. 3.
Diagram Demo Transmitter Setelah inisialisasi RFM12B, buka transmitter dan gunakan nIRQ sebagai
data rate clock. MCU menulis bit data dalam FSK pada nIRQ batas jatuh temponya (falling edge). Demo transmitter dan receiver memiliki perbedaan.
18
Berikut ini merupakan diagram alir sebagai gambaran umum untuk demo transmitter.
Demo
Kirim Data
Inisialisasi RFM12B
Tunggu nIRQ kondisi low
Buka Tx Tulis Data 1 byte Kirim Data
Tutup Tx
Paket Data Terkirim?
Tidak
Ya Kembali Gambar 5. Diagram Alir Transmitter
Setelah inisialisasi RFM12B lalu buka transmitter, RFM12B akan mentransmisikan 1 byte dan mendorong nIRQ menuju kondisi low ketika transmisi berakhir, kemudian MCU akan menulis byte berikutnya untuk ditransmisikan.
3.4
Metoda Perolehan Data Sebelum melakukan perekaman data, sebaiknya lakukan peredaman noise
dengan cara men-setting input dengan menghubungkan kabel data dari Rx menuju PC/Laptop. Kemudian mengaktifkan mode “recording” pada audio input.
19
Hubungkan alat penerima dengan PC
Rekam data di Wavelab sebanyak 8 sudut dan 12 posisi
Sortir dan Olah di MS.Excel
Gambar 6. Diagram Alir Perolehan Data
Salah satu HT ditentukan sebagai pesawat penerima lalu disambungkan dengan alat perekam suara berupa laptop yang telah di-install program Wavelab. Kemudian perekaman data dilakukan seperti yang diilustrasikan pada Gambar 7. Data yang diperoleh berupa kurva FFT (Fast Fourier Transform) yang harus diekstrak menjadi data ASCII. Kemudian data mentah disortir sesuai yang dibutuhkan yaitu nilai kuat pancar maksimum.
Rx Laptop/PC 0 -180
180 0
r = 3m
A Tx
B r = 1,5 m
C r = 1,5 m
Tx
Gambar 7. Skema Perolehan Data di Lapang
Gambar 7 menunjukkan dua buah HT yang salah satunya berfungsi sebagai transmitter (Tx) dan yang lainnya sebagai receiver (Rx). Laptop yang berfungsi
20
sebagai reader dihubungkan dengan receiver. Untuk mengetahui bagaimana pengaruh arah maka diperlukan sebuah alat berbentuk tabung. Tabung tersebut dimasukkan sebuah HT yang berfungsi sebagai receiver. Arah direpresentasikan dengan sudut fase. Metoda penyampaian data berbasis pada dua buah pesawat handy talky (HT) dan sebuah laptop. Satu HT berfungsi sebagai transmitter sinyal penanda dan HT lainnya sebagai receiver sinyal penanda. Laptop yang berfungsi sebagai pembaca sinyal penanda, dihubungkan dengan receiver, kemudian dibaca menggunakan program wavelab 5.0. Karakter sinyal penanda diukur berdasarkan kekuatan sinyal penanda, yang diterima menggunakan receiver terarah. Receiver terarah diperoleh dengan cara memasukkan HT receiver kedalam tabung logam berdiameter 15 cm dan tinggi 15,5 cm untuk mengetahui pengaruh arah digunakan alat berbentuk tabung. Tabung tersebut dimasukkan sebuah HT yang berfungsi sebagai receiver. Tabung kemudian diputar dengan penambahan sudut 45 derajat. Mulut tabung yang didalamnya terdapat receiver diputar searah jarum jam mulai dari 0o atau tegak lurus dengan transmiter, sampai kembali pada titik awal. Pada penelitian ini data yang direkam adalah sebanyak 8 arah, yaitu 0o, 45o, 90o, 135o, 180o, 225o, 270o, dan 315o. Pengukuran dilakukan dengan dua metoda. Metoda pertama adalah meletakkan transmitter dan receiver diposisikan tegak lurus dengan jarak 3 m Gambar 7. Metoda kedua adalah meletakkan transmitter dan receiver dalam posisi segitiga siku-siku. Transmitter berada tegak lurus didepan pengamat, akan tetapi receiver diposisikan di samping pengamat sejauh 1,5 m ke arah kanan dan kiri. Setelah itu dapat dilakukan pengolahan data dengan langkah
21
3.5
Pengolahan Data Wavelab digunakan untuk melihat power received tertinggi. Power received
ditampilkan sebagai kurva spektrum suara. Selain menampilkan power received, Wavelab memiliki format data lain berupa text yang dapat diekstrak. Hasil ekstrasi diolah terlebih dulu di MS.Excel untuk mendapatkan data nilai-nilai power received tertinggi. Nilai rata-rata dan standar deviasi yang diperoleh dapat digunakan untuk mementukan plot-plot dalam diagram radar
Rekam suara alat pemancar
Sortir hasil rekaman berdasarkan nilai maksimum power received
Hitung nilai rata-rata dan standar deviasinya
Diagram Radar Menduga Jarak Antara Transmitter dan Receiver
Gambar 8. Diagram Alir Pengolahan Data
Setelah mendapatkan hasil pola radiasi dalam diagram radar, selanjutnya dapat dilakukan pendugaan jarak antara transmitter dan receiver. Pertama yang dilakukan adalah penentuan sudut dugaan. Berdasarkan data sudut yang telah diperoleh, tarik garis memanjang untuk masing-masing plot yang sederet (A,O,B). Lalu pastikan apakah masing-masing garis saling berpotongan, sejajar, atau berlawanan arah. Cara menghitung jarak dapat dilihat pada lampiran pertama halaman 45.
4. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1
Prototipe Transmiter Konstruksi prototipe beacon terdiri dari satu unit mikrokontroler dan
rangkaian RF transceiver yang disertai catu daya. Pada penelitian ini konstruksi yang dibuat seperti tertera pada Gambar 9.
Project board yang memuat rangkaian utama
4cm mikrokontroler 8 cm
Gambar 9. Konstruksi 3 Dimensi Prototipe Radio Beacon
Prototipe beacon atau transmiter terdiri dari satu buah IC transceiver RFM12B yang dilengkapi antena, mikrokontroler ATMEGA8535, LED, resistor, dan baterai 6 Volt. Untuk lebih detail dapat diperhatikan pada Gambar 10 dan 11.
23
1
2
5
3 Keterangan : 1. antena koil 2. LED 3. Transceiver RFM12B 4. Resistor 5. Baterai 6 Volt
4
Gambar 10. Skema Tata Letak Tampak Atas Pada Project Board
Gambar 10 merupakan skema tata letak transmitter tampak atas. Hasil rancangan dapat dilihat pada Gambar 11.
Gambar 11. Hasil Rangkaian Jenis receiver yang digunakan adalah radio yang telah lazim digunakan untuk menangkap siaran broadcast. Devais tersebut berfungsi sebagai penerima
24
sinyal-sinyal yang dipancarkan transmiter. Pada saat transmitter memancarkan sinyal radio, receiver mendeteksi sinyal lalu menghasilkan suara detak dengan delay sekitar 100 ms.
4.1.2 Hasil Integrasi Hardware Beacon atau transmiter tidak dapat berguna jika bekerja sendiri. Untuk mendeteksi sinyal yang dipancarkannya maka diitegrasikan bersama devais lainnya seperti PC dan radio.
2 11
3
Gambar 12. Skema Integrasi antara prototipe transmiter, radio, dan PC
Transmitter mengirimkan sinyal secara wireless menuju receiver. Sedangkan receiver mengirimkan data melalui kabel serial menuju PC. Hasil ditampilkan dalam grafik spektrum dan kurva FFT.
25
Gambar 13. Seperangkat Alat dalam Proses Transmitting dan Receiving
Frekuensi pada RF transceiver telah ditentukan oleh pihak pabrik yang memproduksinya. Untuk mendeteksi frekuensi yang dipancarkan gelombang dapat menggunakan alat penerima sinyal berupa radio. Pada saat Tx dinyalakan, maka alat penerima sinyal untuk uji coba . Saat transmiter berjarak sekitar 1 m dari receiver, maka receiver yang telah dicocokkan frekuensinya akan menghasilkan bunyi. Transmiter yang di-tracking akan tetap berkomunikasi secara telemetri dengan receiver. Jarak antara Tx dan Rx yakni berupa radius. Radius ini merupakan hasil dari konversi kuat sinyal yang berarti naik turunnya gelombang radio yang dihasilkan. VHF biasanya digunakan untuk radio komunikasi jarak dekat dan beroperasi pada frekuensi 100-300 Mhz. Selain itu dapat pula disebabkan radio komunikasi ini memiliki jenis frekuensi VHF yang gelombang radionya dipancarkan secara garis lurus (horizontal).
26
Yakni, jika pada jarak antara dua stasiun terdapat objek – objek yang lebih tinggi dari pancaran gelombang radio maka sinyal melemah akibat adanya penghalang yang lebih tinggi dari pancaran gelombang. Sehingga sinyal yang diterima receiver merupakan sinyal hasil refleksi. Hal ini akan mengganggu pengamat untuk menentukan dimana posisi Tx. Selain itu sinyal lemah atau yang tidak terdeteksi dapat dipertajam lagi dengan menambahkan elemen yang dapat mengkonsentrasikan sinyal menuju antena seperti ditunjukkan pada Gambar 14. Untuk mendapatkan hasil yang baik perlu dilakukan percobaan dengan sudut counterpoise. Yakni mengatur arah antena (membangun directional antenna) dalam kondisi marginal, memperpanjang counterpoise. Caranya dengan menambahkan kawat atau bahan konduktor untuk mengatur kualitas penangkapan sinyal yang radiasikan. Seperti yang ditunjukkan Gambar 14 dengan kedua kutub antena dibuat membentuk huruf ”V” seperti yang ditunjukkan nomor 1 pada Gambar 14.
1
1
jarak 2 2
Keterangan 1. Elemen V 2. Radio 3. Prototipe
Gambar 14. Prototipe Transmiter, Radio, dan Elemen “V”
3
27
Pada dasarnya antena tidak mampu meningkatkan kekuatan sinyal radio karena antenna merupakan alat pasif yang tidak dapat berfungsi jika tanpa adanya power supply. Antena hanya membantu mengkonsentrasikan dan memfokuskan sinyal. Sebuah antena adalah bagian vital dari suatu pemancar atau penerima yang berfungsi untuk menyalurkan sinyal radio ke udara. Panjang antena secara efektif adalah panjang gelombang frekuensi radio yang dipancarkannya. Antena setengah gelombang adalah sangat poluler karena mudah dibuat dan mampu memancarkan gelombang radio secara efektif.
4.1.3
Pengukuran Kuat Sinyal (Berdasarkan Jarak Horizontal, Vertikal, dan Posisi Antena)
Selanjutnya dapat diteliti bagaimana pengaruh jarak dan posisi antena terhadap kuat sinyal. Pada jarak 0-1 meter, sinyal dapat ditangkap dengan baik oleh receiver. Akan tetapi pada saat tag dijauhkan dari receiver maka kuat sinyal akan melemah.
RX
r1
TX1
r2
TX2
Keterangan: Tx: Pemancar Rx:Penerima
Gambar 15. Skema Pengukuran Sinyal Berdasarkan Jarak
Jika kita membandingkan kekuatan sinyal berdasarkan posisi antena yakni pada posisi horizontal dan vertikal. Jarak antara Rx dan Tx usahakan sama, seperti yang diilustrasikan pada Gambar 15
28
Tx
Rx
Posisi antenna vertikal
Tx
Posisi antenna horizontal
Gambar 16. Skema Pengukuran Sinyal Berdasarkan Posisi Antena
Jika antena Rx diposisikan horizontal, maka kuat sinyal akan berubah, yakni mencapai maksimum saat Tx berada di sekitarnya, dan akan mencapai minimum saat Tx menjauhinya. Pada saat transmiter dinyalakan, alat ini akan mentransmisikan sinyal dengan frekuensi yang telah di-setting dari pabriknya yaitu 915 MHz. Sinyal yang terdeteksi akan menghasilkan bunyi detak dengan waktu tunggu 100 ms. Lalu pada radio, kita pantau sinyal yang diterima pada frekuensi 67, 88, 99, dan 101 MHz. Jika kita perhatikan, frekuensi dari sinyal yang transmisikan dan frekuensi yang diterima radio memiliki nilai yang jauh berbeda. Bandwidth transceivernya sendiri hanya bernilai 67 MHz. Reader mengirimkan sinyal dan menerima sinyal menuju dan dari Tx. Kemudian sebuah mikroprosesor memeriksa dan menyandikan data, serta menyimpan data dalam memori. Reader dapat menjadi bagian dari pengendali dan sebagai alat pemrosesan data. Reader mengemisi gelombang radio pada area
29
transmisi, yang tergantung pada frekuensi yang digunakan oleh sistem dan ukuran antenna. Transmitter memiliki antena kecil, yang rangkaian modulasinya terdiri dari chip IC untuk mengendalikan komunikasi kepada reader, dan memori nonvolatile berisi data untuk ditransmisikan ke reader pada saat diaktivasi. Jumlah data dari yang disimpan pada tag berkisar dari 8 sampai 16 Kbit. Untuk menguji fungsionalitas sistem diberikan sebuah indikator yang disambungkan pada reader. Pada reader tersebutlah akan terjadi komunikasi dengan tag, kemudian indikator LED akan aktif. Radio Data Transceiver yang digunakan memiliki frekuensi 915 MHz. Kode-kode yang diprogram pada hardware akan memanfaatkan data serial dari PC dan mengkonversinya menjadi frekuensi radio. Setelah sinyal radio diterima devais mengkonversi frekuensi radio kembali menuju serial. Antena berkaitan dengan pola radiasi, pola arah pancaran dan polarisasi. Karakter-karakter ini umumnya sama pada sebuah antena, baik ketika antena tersebut menjadi pemancar atau menjadi penerima untuk suatu frekuensi, polarisasi, dan bidang irisan tertentu.
30
4.2
Penelitian 2 (Pola Radiasi Gelombang Radio dan Pendugaan Jarak Transmitter Terhadap Receiver) Pada dasarnya gelombang suara merupakan gelombang tiga dimensi, yakni
gelombang yang merambat ke segala arah. Jika membicarakan gelombang tiga dimensi maka yang dibahas adalah intensitas. Intensitas merupakan energi per satuan waktu (daya) yang dibawa gelombang melalui satuan luas yang tegak lurus dengan arah perambatan gelombang. Percobaan yang dapat dilakukan memahami prinsip kerja directivity, gain, dan pola radiasi salah satunya dengan memanfaatkan sebuah devais yang disebut Held Transceiver (HT). Devais ini merupakan jenis transceiver yang memungkinkan pengguna untuk saling berkomunikasi antara tracker dan tracker, atau tracker dan base station. Alat ini bekerja pada vacuum tube dan menggunakan voltase yang relatif tinggi dari baterai. HT merupakan bagian dari sistem trunked radio. Dimana secara dinamis menempatkan kanal radio demi penggunaan yang efisien untuk spektrum radio yang terbatas.
Gambar 17. Handy Transceiver
Secara umum, jenis frekuensi yang digunakan oleh radio komunikasi adalah VHF (Very High Frequency) dan HF (High Frequency). VHF biasanya digunakan
31
untuk radio komunikasi jarak dekat dan beroperasi pada frekuensi 100-300 Mhz. Gelombang radio yang dipancarkan membentuk garis lurus (horizontal). Analisis data dibagi menjadi dua bagian, yaitu forward dan backward. Forward merupakan bagian depan yakni di lintang utara. Bagian forward merupakan kondisi dimana Tx dan Rx saing berhadapan, sedangkan backward sebaliknya. Masing-masing bagian dibagi lagi berdasarkan directivity menjadi lima arah. Yaitu 0, 45, 90, 135, dan 180 untuk forward dan 0, -45, -90, -135, dan 180 untuk backward. 90 45
135 N 180 0
0 -180
S -45
-135 -90
Gambar 18. Acuan Arah Pancar Tx terhadap Rx
Gambar 19 merupakan tiga posisi pemancar terhadap penerima. Gambar A, O, dan B dimana posisi pemancar dan penerima membentuk segitiga siku-siku. Letak pemancar terhadap penerima pada masing-masing gambar adalah A, pemancar berada di sebelah kanan penerima, B pemancar berada di sebelah kiri penerima, dan O menjadi titik acuan dengan pemancar yang berada tegak lurus terhadap penerima.
32
Guna mengetahui perubahan arah pancar dengan bertambah jauhnya posisi pemberi sinyal terhadap penerima sinyal, maka perlu dilakukan penentuan plot terlebih dulu. Salah satu contoh sketsa posisi yang dapat dibuat seperti gambar 19.
Tx
Tx
Tx
Tx
r = 3m
Rx A
Rx O
Rx B
Gambar 19. Sketsa Posisi Pemancar (Tx) dan Penerima (Rx)
Pada percobaan terdapat jarak antara Rx yang menjadi patokan (titik B) dan Rx lainnya (titik A dan C). Dimana pada percobaan pertama, setiap penambahan jarak TX maka tidak RxA dan RxB tetap pada posisi semula yaitu 1,5 m dan RxO.
33
Penelitian ini dilakukan dengan mengumpulkan data nilai output sinyal sebanyak 12 plot. Hubungan antara penambahan jarak dengan nilai output sinyal seperti yang ditampilkan Gambar 20. Grafik menampilkan adanya perubahan yang signifikan antara meter ke tiga dan meter ke enam. Penurunan nilai yang cukup tajam jika dibandingkan dengan jarak lainnya. Dari pola grafik tersebut menunjukkan bahwa setiap terjadi penambahan jarak. Perubahan nilai pada saat transmisi akan ditampilkan secara linear. Grafik Hubungan Antara Jarak dan Nilai Power Received 6.70E+07 6.60E+07 6.50E+07 6.40E+07 6.30E+07 6.20E+07 6.10E+07 6.00E+07 5.90E+07 (m)
5.80E+07 0
5
10
15
Gambar 20. Hubungan Antara Jarak dan Nilai Rata-rata Power Received Gelombang Radio
Grafik hubungan jarak dan standar deviasi memiliki pola yang terbalik jika dibandingkan dengan nilai rata-rata. Hal tersebut menjelaskan bahwa setiap penambahan jarak, maka kesalahan yang terjadi pada saat transmisi bertambah tinggi. Nilai yang menurun paling signifikan terjadi mulai meter ke tiga menuju meter ke enam yang mengalami perubahan yang signifikan.
34
Grafik Hubungan Antara Jarak dan Standar Deviasi 7.00E+07 6.00E+07 5.00E+07 4.00E+07 3.00E+07 2.00E+07 1.00E+07 (m)
0.00E+00 0
5
10
15
Gambar 21. Grafik Hubungan Antara Jarak dan Standar Deviasi
Jika kedua kurva pada Gambar 20 dan 21 diamati, maka terlihat pola trendline yang saling berlawanan. Pada dasarnya nilai power received akan semakin menurun setiap alat penerima dijauhkan dan semakin meningkat jika didekatkan. Hal ini disebabkan pada saat gelombang radio merambat terjadi pelemahan di udara akibat adanya parameter-parameter tertentu. Dengan demikian meningkatnya kesalahan atau error pada pada saat transmisi akan seiring pertambahan jarak disebabkan hal yang sama yaitu terjadinya atenuasi pada saat perambatan di udara. Parameter lain dapat berupa absorbsi karena adanya hambatan diudara seperti adanya molekul dan partikel, kelembaban diudara, dan perbedaan suhu. Hal ini selaras dengan pernyataan Kenward. Yakni gelombang radio memiliki persamaan dengan gelombang cahaya. Hal yang mungkin terjadi pada dua jenis gelombang ini adalah refeksi, refraksi, difraksi dan interferensi. Intensitas sinyal
35
berkurang dengan pertambahan jarak dari transmitter berdasarkan hukum kebalikan kuadrat, dimana kekuatan sinyal akan melemah sampai 75% jika jarak semakin jauh dari sumber suara.
4.2.1
Pola Radiasi dengan Diagram Radar
Diagram radar atau diagram polar merupakan sebuah metode grafis untuk menampilkan data yang bersifat multivariasi. Data yang ditampilkan merepresentasikan pada sumbu yang dimulai pada titik pusat yang sama. Nilai power received digunakan untuk membuat diagram radar. Oleh sebab itu, dengan adanya radar plot tersebut maka dapat diketahui arah pancaran maksimum di setiap posisi pengambilan data. Penelitian ini mengambil dengan 12 posisi berbeda. Adapun hasil plot dari masing-masing posisi dibuat dalam 12 diagram radar pada Gambar 22. 3A
3O
3B 56.8
66.8
65.8
66.3 65.1 66.7
65.3
67.2
67.5
56.7
65.7
67.2
65.7
65.2
56.5
56.3
65.0
55.9
56.4
65.5
56.4
67.1
6A
6O
56.8 56.7
56.7
65.6
6B
57.0 56.7
56.7
56.6
56.3 56.5
56.3
51.9
56.6
56.3 55.9
56.3
56.4
55.9
56.4 56.4
56.6
56.7 56.7
57.4
56.7 56.8
36
9A
9O
9B
56.5 56.2
55.5 55.8
56.1
55.5
56.3
55.6
56.4 56.2 56.4
56.1
55.9
56.4 56.1 55.9 56.0
56.1
56.4
56.7
56.3 56.3
56.4
56.5
12A
12O
12B
56.9 56.9
56.7 56.9
56.7 56.5
56.0
56.6
56.0
56.5
56.5 55.4
56.4
56.5
56.4
56.3
56.2
56.4
56.3 56.1
56.4
56.2 56.5
56.5
Gambar 22. Diagram Radar
Dari 12 hasil dapat diamati bahwa kuat pancar tertinggi secara langsung dapat menggambarkan radius maksimum yang dapat dicapai gelombang radio saat merambat di udara. Selain itu dapat dilihat pola radiasi gelombang radio yang terbentuk tidak beraturan. Dengan kata lain radiasi gelombang radio merambat ke segala arah namun tidak merata. Pola radiasi antara bagian depan dan belakang pada umumnya seragam, namun dari hasil dapat dilihat terjadi perbedaan. Hal ini disebabkan jarak yang ditempuh gelombang radio dari pesawat pemancar menuju penerima terlalu dekat. Pada saat gelombang radio sampai, gelombang radio yang diterima memiliki kapasitas yang overload.
37
Selain itu adanya pengaruh medan magnet yang ditimbulkan oleh pesawat handy transceiver juga mempengaruhi kualitas sinyal yang dihasilkan. Karena benda-benda logam (magnetik) yang berada di sekitar medan magnet akan mengalami gaya magnetik.
Gambar 23. Medan Magnet http://dimensi5.wordpress.com/2008/11/28/179/
Pada penelitian ini HT menggunakan antena yang berbentuk spiral. Antena berkaitan dengan pola radiasi, pola arah pancaran dan polarisasi. Karakterkarakter ini umumnya sama pada sebuah antena, baik ketika antena tersebut menjadi pemancar atau menjadi penerima untuk suatu frekuensi, polarisasi, dan bidang irisan tertentu. Saat pemancar (transmitter) memancarkan gelombang radio, terjadi rambatan perubahan medan magnet dan medan listrik secara periodik. Gelombang elektromagnetik yang bekerja pada kedua pesawat pemancar dan penerima terdiri dari medan listrik dan medan magnet yang saling tegak lurus satu sama lain. Kemudian medan magnet timbul pada kawat antena yang berarus listrik. Medan-
38
medan listrik dan magnet tersebut berubah secara sinus dan mempunyai frekuensi seperti frekuensi getaran listrik. Getaran-getaran dalam sebuah pesawat pemancar yang dibangkitkan oleh rangkaian osilator (pembangkit getaran) diperkuat lalu disalurkan ke antena untuk dipancarkan ke udara. Akibat perambatan gelombang radio di udara, maka timbullah gejala-gejala yang mencakup pemantulan, pembiasan, difraksi, polarisasi seperti halnya pada cahaya. Seperti yang diungkapkan oleh Hukum Coulomb yaitu muatan listrik menghasilkan medan listrik yang kuat. Hukum Bio-Savart berbunyi aliran muatan (arus) listrik menghasilkan medan magnet di sekitarnya. Hukum Faraday berbunyi perubahan medan magnet dapat menimbulkan medan listrik. Gejala-gejala yang telah disebutkan sebelumnya memiliki pengaruh pada kualitas propagasi. Parameter lain dapat mempengaruhi kualitas propagasi. Absorbsi atau koefisien atenuasi akibat adanya molekul air, partikel, kelembaban diudara, dan perbedaan suhu. Gejala-gejala tersebut merupakan beberapa hambatan dalam propagasi gelombang radio yang telah terungkap. Dengan demikian perlu dilakukan tindakan untuk mengantisipasi pengaruh tersebut dengan pengambilan data saat kondisi cuaca cerah, sehingga gelombang radio yang diterima memiliki kualitas yang baik
4.2.2
Pendugaan Jarak Antara Transmitter dan Receiver
Selanjutnya adalah melakukan pendugaan jarak antara transmitter dan receiver. Rumus penentuan sudut dugaan dan penentuan jarak alat penanda pesawat pemancar terhadap penerima (∆y). Hasil perhitungan sudut-sudut dapat dilihat pada tabel 2.
39
=
∑(
)
………………………...………….……(3)
∑
Setelah melakukan pendugaan sudut yang memiliki nilai kuat pancar tertinggi, maka dapat ditentukan beberapa posisi yang memungkinkan untuk diprediksi. Penentuannya dengan melihat hasil sudut dugaan pada Tabel 2. Tabel 4. Sudut Dugaan Pada Diagram Radar Depan
Belakang
3A
3O
3B
3A
3O
3B
89.66
90.32
90.23
-90.57
-90.43
-90.31
tidak
ya
ya
tidak
tidak
tidak
6A
6O
6B
6A
6O
6B
90.14
90.15
90.28
-90.34
-88.70
-90.17
tidak
ya
ya
tidak
ya
ya
9A
9O
9B
9A
9O
9B
89.97
90.26
90.17
-90.31
-90.18
-90.28
tidak
tidak
tidak
tidak
ya
ya
12A
12O
12B
12A
12O
12B
90.17
90.28
90.12
-90.25
-90.22
-90.12
ya
ya
ya
tidak
tidak
tidak
Tabel 2 merupakan hasil hitung pendugaan sudut yang memiliki arah pancar maksimum. Keterangan “ya” dan “tidak” berarti ada atau tidaknya kemungkinan terbentuknya perpotongan garis yang terbentuk dari arah maksimum yang telah diperoleh. Untuk menduga jarak yang ditempuh sinyal dari transmitter menuju receiver dengan menggunakan rumus: ŷ1=∆ŷ2……………………………………………………………………………(4) tanα*∆x1=tan β*(∆x1+∆x2)………………………………………………...……(5)
40
Dengan menggunakan rumus-rumus tersebut, maka jarak antara pemancar dan penerima dapat ditentukan. Hasilnya seperti yang ditunjukkan Tabel 3. Tabel 5. Jarak Pancar Dugaan Forward 3O
3B
Backward 6O
6B
954.9075 m
439.4503 m
9O
9O
9B
954.916 m 12A
9B
859.4226 m
12B
1718.862 m
-
Hasil yang diperoleh memiliki perbedaan yang sangat signifikan dengan jarak aktual. Kesalahan ini disebabkan jarak aktual antara pesawat pemancar dan penerima terlalu dekat. Adanya medan magnet disekitar yang timbul di sekitar pesawat pengirim dan penerima saling mempengaruhi. Intensitas gelombang tersebut merupakan fungsi jarak r dari sumber suara. Nilai power received suatu sumber gelombang bunyi bergantung pada jenis atau tipe sumber tersebut. Gelombang akan merambat lurus dari transmiter menuju receiver. Pada saat terdapat halangan dan dapat menyebabkan interferensi destruktif oleh obyek halangan yang diterima receiver. Selain itu, garis lurus yang terbentuk antara antenna pemancar dan penerima atau RF Line Of Sight (RF LoS) akan membentuk zona Fresnel. Pada zona Fresnel, zona gasal memiliki interferensi konstruktif dan zona genap memiliki interferensi destruktif. Hal ini terjadi karena halangan pada zona Fresnel pertama akan menghasilkan sinyal dengan fasa 0-90 derajat, pada zona kedua berkisar antara 90-270 derajat, zona ketiga berkisar antara 270-450 derajat dan seterusnya.
5. KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan Prototipe transmiter yang menggunakan frekuensi 915 MHz dapat mentransmisikan sinyal secara horizontal. Pulsa yang ditransmisikan dapat diketahui dengan adanya bunyi detak pada receiver/radio siaran. Radio yang dapat menangkap sinyal ini dapat detuning pada frekuensi 66,7, 99,8 dan 104 FM. Pola radiasi dan pendugaan jarak, terdapat perbedaan berdasar 3 posisi yang telah ditentukan. Nilai power received akan menurun seiring dengan pertambahan jarak. Hal sebaliknya terjadi pada standar deviasi yang akan meningkat dengan adanya pertambahan jarak. Dari pengamatan dapat diketahui bahwa pada saat transmisi gelombang radio merambat ke segala arah. Namun terdapat arah tertentu yang memiliki daya pancar paling dominan. Jarak yang dihitung berdasarkan kuat pancar yang diterima receiver memiliki nilai yang tinggi dan berbeda jauh dari jarak sebenarnya.
5.2 Saran Setelah mengetahui sistem bekerjanya radio komunikasi, maka prototipe hasil penelitian sebaiknya ditingkatkan lagi dalam hal penguatan daya transmisi sinyal sehingga dapat memperluas jarak jangkauan sinyal. Selain itu perlu menggunakan komponen yang berukuran lebih kecil sehingga struktur lebih kompak dan praktis bagi pengguna.
42
Untuk penelitian kedua sebaiknya ditambahkan lagi skenario berupa jarak, posisi, frekuensi terutama kisaran sudut. Supaya penajaman hasil dan tampilannya lebih baik lagi.
DAFTAR PUSTAKA Atmel. 2006. 8-bit Microcontroller with 8K Bytes In-System Programmable Flash http://www.atmel.com/dyn/resources/prod_documents/doc2502.pdf [03 April 2009] Basalamah. A. dan O. W. Purbo. 1994. Sepintas Wireless Spread Spectrum Radio Untuk Internet Berkecepatan Tinggi. Computer Network Research Group (CNRG) ITB. http://www.scribd.com/doc/47298026/sepintas-wireless-spread-spectrum radio-untuk-internet-berkec [13 Desember 2010] Caldwell. D. K. 1980. Some Aspects of Nesting Behavior of Atlantic loggerhead sea turtle based primarily on tagging returns. Jurnal Integrative and Comparative Biology, vol 20 (3): 507-523 Carr. A. P. Ross. and S. Carr. 1974. Internesting behavior of the Green Turtle. Chelonia midas at a Mid-ocean Island Breeding Ground. Copeia, vol 1974 (3) : 703-706. Cresswell, B. 2009. Practical Radio Tracking. Biotrack Ltd. Dorset. Danielson, G.L. dan R.S. Walker. 1982. Radio System for Technician (3). Butterworths. Cincinnati. Douglas, M.E. 1998. Miniature radio frequency transponder technology suitability as threatened species tags. Department of Conservation, Otago. Glidden, R., C. Bockorick, S.Cooper., C. Diorio, D. Dressler, V. Gutnik, C. Hagen, D. Hara, T. Hass, T. Humes, J. Hyde, R. Oliver, O. Onen, A. Pesavento, K. Sundstrom, dan M. Thomas. 2004. Design of Ultra-Low-Cost UHF RFID Tags for Supply Chain Applications. IEEE Communications Magazine, vol 42 (8): 140 – 151. Henlia, 2006. Mengenal RFID. http://www.lib.itb.ac.id/~mahmudin/makalah/ict/ref/RFID.pdf Hope RF Electronic. Antenna Applications for RF module. http://www.hoperf.com/upload/rf/RFM12B.pdf [03 April 2009] Karthaus U. dan M. Fischer. Fully Integrated Passive UHF RFID Transponder IC With 16.7-µW Minimum RF Input Power. IEEE Journal of Solid-State Circuits, vol. 38 (10): 1602 – 1608.
Lutfiya. 2009. Gelombang Elektromagnetik http://www.scribd.com/doc/37469670/Gelombang-Elektromagnetik [03-052011] Macdonald, W. 1977. Radio-tracking : some application and limitations, In: Stonehouse, B. Animal Marking. The Macmillan Press Ltd. H. 193-204 Mufti, N. A. 2001. Modul Sistem Antena, edisi revisi. Mobile Communication Laboratory, Jakarta. Nuryanto, 2008. Siklus Matahari. http://dimensi5.wordpress.com/2008/11/28/179/ [24 April 2011] Nostrand.V. 1968. Encyclopedia of Flight www.scribd.com/doc/37758995/Encyclopedia-of-Flight Rao K. V. S., Nikitin P. V. and Lam S. 2005 Antenna Design for UHF RFID Tags: a Review and a Practical Application. IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 53(12): 3870-3876. Rehm., G. 2007. How To Build A Tin Can Waveguide WiFi Antena. http://www.turnpoint.net/wireless/cantennahowto.html [20 Januari 2011] Silver, H. W. Two-Way Radios and Scanners for Dummies. Wiley Publishing, Hoboken. http://books.google.com/books Sklar B., 1988. Digital Communications Fundamentals and Applications, edisi kedua. Prentice Hall. New Jersey Steinberg. 2006. Wavelab Audio and Mastering Suite http://www.steinberg/product/wavelab.html [25 Desember 2010] Stephen. 2009. Wire antenna lengths http://talk.jeelabs.net/topic/12 [2 April 2010] Sundaresan K., P. E. Allen, and F. Ayazi, 2006. Process and temperature compensation in a 7-MHz CMOS clock oscillator. IEEE Journal of Solid-state Circuits, vol 41(2): 433-442. Timko. R. E., and Lawrence. K., 1982. Satellite Sea Turtle Tracking. Marine Fisheries Review, vol 44(4): 19-24
45
Lampiran 1. Perhitungan Jarak Antara Transmiter dan Receiver
Rumus pendugaan arah pancar maksimum: = Forward 89,68o 89,74o 89,83o
89,77o 89,83o 89,88o
∑(
)
∑
Backward 88,7 o 89,82 o
89,83o 89,72o
x= x*tan β/(tan α-tan β)
x 3,8332 2,8333 3,5999
1,5+ x 5,3332 4,3333 5,0999
*Untuk 6O dan 6B 6O (β) 1.3 88.7
6B (α) 0.17 89.83
y1=x*tan α dan y2=x*β y= tan β/(1,5+ x) y 954,9075 954,916 1718,862
y *439,4503 859,4226
x * 2,6999
1.5+ x * 4,1999
46
Lampiran 2. Tutorial Analisis Sektrum
Sebelum melakukan proses perekaman sebaiknya lakukan tahap-tahap berikut :
47
1.
Analisis spektrum diawali dengan perekaman gelombang suara. Pertama buka
Wavelab, klik tombol record
pada toolbar maka akan tampil record
windows. Untuk meredam noise pada saat perekaman, aktifkan tombol
monitor audio input Rekam suara pada saat Tx terkoneksi dengan Rx. Setelah suara direkam simpan file dalam ekstensi wav.
2.
Buka kembali file wav yang telah disimpan lalu klik tombol “Spectrum
Analyser”
pada toolbar maka akan tampil window FFT meter. Lalu
aktifkan mode monitor edit cursor position
pada toolbar. Arahkan
48
kursor pada file wav, lalu amati fluktuasi gelombang, terutama pergeseran amplitudonya. 3.
Pada saat amplitudo berada pada puncak maksimum, tekan “Option” pada window FFT meter lalu klik “Export FFT as Data ASCII”. Lalu simpan dalam ekstensi txt. Perhatikan pergeserannya lalu ambil sebanyak 10 data pada saat amplitudo amksimum
49
4.
Buka file txt pada MS.Excel. Data yang diolah berupa frekuensi dan intensitas. Hapus data yang lebih kecil dari 100 Hz dan data-data pada kolom A dan D. Setelah itu urutkan nilai intensitas dari yang terbesar hingga terkecil. Maka akan diperoleh nilai maksimum.
5.
Masing-masing terdapat 10 nilai maksimum yang telah diperoleh dari 8 sudut directivity. Lalu digabung menjadi satu dan disimpan dalam ekstensi txt.
50
Lampiran 3. Tutorial Pola Radiasi 1.
Pada MS. Axcel susun rata-rata kuat pancar berdasarkan arahnya.
2
3
2.
Pada command button insert pilih salah satu tools untuk menentukan chart.
3.
Pilih radar chart.
4.
Sorot data yang ingin dibuat pola radr chartnya dengan cara klik kanan dan pilih “select data”. Lalu edit dta seriesnya dan tambahkan label.
51
Lampiran 4. Pemrograman Radio-Tag (Transmiter)
'************************ tx.bas *********************** ' 'Test program for using the RFM12 or RFM12B '915 MHz Radio Data Transceivers. 'This code + hardware takes serial data from a PC and converts 'it to RF. A second indentical device receives the RF signal and 'converts it back to serial. ' 'This code is not ment to be a complete RF serial link. It is 'for testing and evaluating the RFM12 modules only. However with 'the addition of error detection and correction, I believe a 'reliable RF link could be relized. 'By: David Carr 'modified by: nazla
$regfile = "m8535.dat" $hwstack = 32 $swstack = 10 $framesize = 40
' default use 32 for the hardware stack 'default use 10 for the SW stack 'default use 40 for the frame space
$crystal = 4000000 $baud = 19200
' used crystal frequency 'baud rate
Const File = "tx.bas" Const Description = "RFM12 monitor program" Print Print Description Print File Print Version() Rfm12_rst Alias Porta.5 Config Rfm12_rst = Input Config Portb = &B1011_1110
Rfm12_cs Alias Portb.4 Set Rfm12_cs Rfm12_sdi Alias Portb.5
'new line
52
Rfm12_sdo Alias Pinb.6 Set Portb.6 Rfm12_sck Alias Portb.7 Rx_led Alias Portb.1 Config Pinb.1 = Output Tx_led Alias Portb.2 Config Pinb.2 = Output Error_led Alias Portb.3 Config Pinb.3 = Output
Test_pin Alias Portd.2 Config Pind.2 = Output
Config Spi = Hard , Interrupt = Off , Data Order = Msb , Master = Yes , _ Polarity = Low , Phase = 0 , Clockrate = 4 , Noss = 1 Spiinit Declare Sub Rfm12_spi_wrt Declare Sub Rfm12_tx(txarray As Byte) Declare Sub Rfm12_rx(rxarray As Byte) Declare Sub Rfm12_tx_ready Declare Sub Rfm12_rx_wait Declare Sub Rfm12_get_status_bit Declare Sub Saveflags Declare Sub Rfm12_clear_fifo Declare Sub Rfm12_rx_on Declare Sub Rfm12_init Declare Sub Printflags 'From: RF12 Programing Guide 'Min Freq 900.72 'Max Freq 929.27 'in 2.5KHz steps ' 'That makes 3800 possible frequencies 'to choose from. 'Fc = the center Freq. in MHz 'Fr = the Freq. register value. 'Fc = 900 + Fr * 0.0075 (MHz) 'Fr = (Fc - 900) * 134 Const Fc = 915
53
Const Fr =(fc - 900) * 134 Const Fcmnd = &HA000 + Fr 'Payload can be up to 254 bytes. 'I have tested up to 128 bytes only. 'const Payload_Size = 128 Const Payload_size = 32 'const Payload_Size = 16 Const Pls_plus1 = Payload_size + 1 'make the test beacon length Payload_Size - 2 Const Beacon = "123456789012345678901234567890" Dim Tempbit As Bit Dim Temp As Byte Dim Tempw As Word Dim Spi_tx_wrd As Word Dim Spi_tx_l As Byte At Spi_tx_wrd Overlay Dim Spi_tx_h As Byte At Spi_tx_wrd + 1 Overlay Dim Spi_rx_wrd As Word Dim Spi_rx_l As Byte At Spi_rx_wrd Overlay Dim Spi_rx_h As Byte At Spi_rx_wrd + 1 Overlay Dim Rx_status_bit As Bit Dim Rxbuffer(pls_plus1) As Byte Dim Rxstring As String * Payload_size At Rxbuffer(1) Overlay Rxbuffer(pls_plus1) = 0 Dim Txindex As Byte Dim Txbuffer(pls_plus1) As Byte Dim Txstring As String * Payload_size At Txbuffer(1) Overlay Txbuffer(pls_plus1) = 0 Dim Timeout As Word Dim Cmnd As String * 4 Dim Flags As Byte Echoflag Alias Flags.0 Beaconflag Alias Flags.1 Sermsgflag Alias Flags.2 Rxonflag Alias Flags.3 Txonflag Alias Flags.4 'I have read somewhere that eram address 0 has a bug 'so I don't use it. Dim Dummy As Eram Word At 0 'ProgCntr must be at eram address 2.
54
'ProgCntr is incramented by the bootloader 'each time the chip is flashed. Dim Progcntr As Eram Word At 2 Dim Savedflags As Eram Byte
Tempw = Progcntr Print "uC flashed " ; Tempw ; " times." Print 'kill some time here while 'rfm12 does a power on reset. Reset Rx_led Reset Tx_led Reset Error_led Waitms 500 Set Rx_led Set Tx_led Set Error_led Rfm12_init Rfm12_rx_on Flags = Savedflags Print "Echo = " ; Echoflag Print "Beacon = " ; Beaconflag Cmnd = "" Do If Beaconflag = 1 Then 'Tx a test beacon about once a second. Txstring = Beacon Print "Tx: " ; Txstring Rfm12_tx Txbuffer(1) 'now loop waiting for a reply msg. For Temp = 1 To 255 'poll RFM12 for Rx data. Rfm12_get_status_bit If Rx_status_bit = 1 Then 'Rx RxBuffer Rfm12_rx Rxbuffer(1) Print "Rx: " ; Rxstring If Rxstring <> Txstring Then Reset Error_led Print "<>" End If Rxstring = "" Exit For
55
End If If Temp = 255 Then Reset Error_led Print "no echo" End If 'this delay gives the other module time to echo 'back the beacon. 'waitus 50 'at 38.3kbps, 32 byte payload 'waitus 350 'at 19.2kbps, 128 bytes Waitus 150 'at 19.2kbps, 32 bytes Set Error_led Next Temp Else 'poll RFM12 for Rx data. Rfm12_get_status_bit If Rx_status_bit = 1 Then 'reset RX_LED 'Rx RxBuffer Rfm12_rx Rxbuffer(1) Print "Rx: " ; Rxstring If Echoflag = 1 Then Print "Ec: " ; Rxstring 'Tx RxBuffer. Rfm12_tx Rxbuffer(1) End If 'set RX_LED End If End If Temp = Inkey() If Temp <> 0 Then If Temp = 27 Then 'press "esc" to get a command prompt. Spi_tx_wrd = 0 Rfm12_spi_wrt Print Print Description Print File Print Version() Print Tempw = Progcntr Print "uC flashed " ; Tempw ; " times." 'print 'print "Status word = " ; bin(SPI_Rx_H) ; "_" ; bin(SPI_Rx_L) Printflags Print Input "Command >" , Cmnd
56
Print Rfm12_rx_on Elseif Temp = 13 Then Print Print "Tx: " ; Txstring 'Tx TxBuffer. Rfm12_tx Txbuffer(1) Txstring = "" Txindex = 0 Else 'fill the TxBuffer until
or full. If Txindex < Payload_size Then Print Chr(temp); Incr Txindex Txbuffer(txindex) = Temp Temp = Txindex + 1 Txbuffer(temp) = 0 End If End If End If
If Cmnd <> "" Then Select Case Cmnd Case "u" 'To start the bootloader without using the reset button. 'Press "u " 'then within 2+3=5 seconds press F4 to start the programer. Print Print "Press F4 to start upload." Waitms 3000 'address of boot loader. 'for mega168 'goto &H1C00 'for mega8535 Goto &HC00 Case "c" 'Input a hex command word value to send to RFM12. 'For example enter: c0e0 <enter> will set the 'ouput CLK to 10MHZ. 'see the RFM12 Programing guide for commands. Print Input "Enter a Command Word in HEX >" , Cmnd Spi_tx_wrd = Hexval(cmnd) Rfm12_spi_wrt Print "RFM12 returned >" ; Hex(spi_rx_wrd)
57
Case "b" Toggle Beaconflag If Beaconflag = 1 Then Echoflag = 0 Saveflags Printflags Case "e" Toggle Echoflag If Echoflag = 1 Then Beaconflag = 0 Saveflags Printflags Case Else Print "Unknown Command" End Select Print Cmnd = "" End If Loop Sub Printflags If Beaconflag = 1 Then Print "Beacon ON" Else Print "Beacon OFF" End If If Echoflag = 1 Then Print "Echo ON" Else Print "Echo OFF" End If End Sub Sub Saveflags 'save to eram Flags = Flags And 3 Savedflags = Flags End Sub Sub Rfm12_init Local I As Byte Print "Init values:" 'Initialize RFM12 Restore Init_data For I = 1 To 14 Read Spi_tx_wrd
58
Print Hex(spi_tx_wrd) 'send init data to RFM12. Rfm12_spi_wrt 'waitms 100 Next I Print End Sub '***************************************************************** ****** 'The following data lines are RFM12 commands used to initialize the device. 'read the RFM12 progamming guide and data sheets for a complete 'description of these commands. ' 'Configuration settings: ' '&h80D8 = Configure module for 433Mhz band. ' 'RF center Freq. setting 'select freq with const "Fc" above. 'Fcmnd is a constant that holds the Freq command. 'see the "const" statments at the top of this code. 'example: &hA000 + Fr = &hA7D0 for 435MHz ' 'To change the data rate the following values will need to be adjusted. ' 'bit rate '&hC611 = 19.2kbps works well at 8MHz '&hC608 = 38.3kbps works at 8MHz ' 'Rx band width '&h94A0 = Rx BW = 134KHz works at 8MHz '&h9480 = 200kHz works at 8MHz ' 'Tx deviation '&h9850 = 90kHz works at 8MHz '&h9870 = 120kHz works at 8MHz Init_data: Data &H80D8% , &H8298% , Fcmnd% , &HC611% , &H94A0% , &HC2AC% , &HCA81% Data &HCED4% , &HC483% , &H9850% , &HCC17% , &HE000% , &HC800% , &HC040% '***************************************************************** ******** Sub Rfm12_clear_fifo 'Clear FIFO
59
Spi_tx_wrd = &HCA81 Rfm12_spi_wrt Spi_tx_wrd = &HCA83 Rfm12_spi_wrt End Sub Sub Rfm12_tx(txarray As Byte) Local I As Byte Reset Tx_led 'turn on Tx Spi_tx_wrd = &H8239 Rfm12_spi_wrt Txonflag = 1 Waitus 150 'Send Preamble. Restore Txpreamble_data For I = 1 To 5 Read Spi_tx_wrd Rfm12_tx_ready If Timeout = 0 Then Exit For Rfm12_spi_wrt Next I 'Send payload. For I = 1 To Payload_size Rfm12_tx_ready If Timeout = 0 Then Exit For Spi_tx_wrd = &HB800 + Txarray(i) Rfm12_spi_wrt Next I Rfm12_tx_ready Rfm12_rx_on Set Tx_led End Sub Txpreamble_data: Data &HB8AA% , &HB8AA% , &HB8AA% , &HB82D% , &HB8D4% Sub Rfm12_tx_ready Reset Rfm12_cs Timeout = 65500 While Rfm12_sdo = 0 Decr Timeout Waitus 6 If Timeout = 0 Then Print "Tx Timeout" Exit While End If Wend
60
End Sub Sub Rfm12_rx_on 'Start Rx Spi_tx_wrd = &H8299 Rfm12_spi_wrt Rfm12_clear_fifo Rxonflag = 1 Waitus 80 End Sub Sub Rfm12_rx(rxarray As Byte) Local I As Byte Timeout = 1 Reset Rx_led Spi_tx_wrd = &HB000 For I = 1 To Payload_size Rfm12_rx_wait If Timeout = 0 Then Set Rx_led Set Error_led Exit For End If Rfm12_spi_wrt Rxarray(i) = Spi_rx_l Next I Rxarray(i) = 0 Rfm12_clear_fifo Set Rx_led End Sub Sub Rfm12_rx_wait Timeout = 35500 Do Rfm12_get_status_bit 'timeout if nothing happens. Decr Timeout If Timeout = 0 Then Reset Error_led Print "Rx Timeout" Exit Do End If Loop Until Rx_status_bit = 1 End Sub Sub Rfm12_get_status_bit Reset Rfm12_sdi Reset Rfm12_cs
61
Set Rfm12_sck Rx_status_bit = Rfm12_sdo Reset Rfm12_sck Set Rfm12_cs End Sub Sub Rfm12_spi_wrt 'Send word (SPI_Tx_wrd) to RFM12. 'Also receive word (SPI_Rx_wrd). 'RFM12 Chip select Reset Rfm12_cs 'send hi byte. Spi_rx_h = Spimove(spi_tx_h) 'send lo byte. Spi_rx_l = Spimove(spi_tx_l) 'deselect chip. Set Rfm12_cs End Sub
62
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Banda Aceh 4 Juni 1986 dan merupakan putri pertama pasangan Hasballah Nago dan Nurlaila Abubakar. Penulis memiliki tiga orang adik yang bernama Abel Mahasin, Fadel Muhaqqiqin, dan Banil Abrar. Lulus dari SMA Negeri 3 Banda Aceh pada tahun 2004 dan pada tahun 2005 mendapat kesempatan masuk perguruan tinggi melalui jalur SPMB (Seleksi Penerimaan Mahasiswa Baru). Pada tahun 2006, penulis masuk pada Departemen Ilmu dan Teknologi Kelautan, Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan, Institut Pertanian Bogor. Selama berkuliah di IPB, penulis pernah aktif menjadi asisten praktikum Dasar Instrumentasi Kelautan dan Instrumentasi Kelautan pada periode 20072008 dan 2008-2009. Penulis juga sering ikut dalam kegiatan karya ilmiah, pelatihan, dan seminar baik skala nasional maupun internasional. Beberapa diantaranya Pekan Kreativitas Mahasiswa, Marine Science and Technology Training Course, dan International Workshop: Coastal Oceanography: Waves, Currents, Tides and Tsunami. Selain kegiatan yang bersifat hardskill, penulis juga mengikuti kegiatan yang mengasah softskill, salah satunya organisasi mahasiswa Himpunan Mahasiswa Ilmu dan Teknologi Kelautan (HIMITEKA) IPB sebagai ketua Divisi Penelitian dan Kebijakan (LITJAK). Untuk menyelesaikan studi di Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan IPB, penulis melaksanakan penelitian dengan judul "Perancangan Prototipe RadioTag dan Pemrogramannya (Penentuan Pola Radiasi dan Pendugaan Jarak
63
Berdasarkan Kuat Pancar Menggunakan Handy-Transceiver)" di bawah bimbingan Dr. Totok Hestirinoto, M.Sc.
