19 BAB III PERANCANGAN ALAT 3.1 Blok Diagram Sistem Secara

BAB III
PERANCANGAN ALAT
3.1
Blok Diagram Sistem
Secara lengkap, blok diagram detektor logam dengan menggunakan BFO
(Beat Frequency Oscilator) dapat dilihat pada gambar 3.1.
Gambar 3.1. Blok diagram sistem
Ketika sinyal dengan frekuensi tertentu yang dihasilkan oleh rangkaian
oscilator pada Search Coil Oscilator kemudian digabungkan dengan sinyal dari Beat
Frequency Oscilator maka akan menghasilkan suatu sinyal dengan frekuensi selisih
dari frekuensi keduanya dan sinyal ini dapat didengarkan oleh pendengaran manusia,
sinyal yang dihasilkan berupa suara seperti suara ‘ketukan’ dengan irama tertentu dan
sering dikenal sebagai irama ketukan (beat note).
Perubahan frekuensi tergantung pada ukuran logam yang dideteksi dan jarak
antara sensor dengan logam yang dideteksi. Dan ketika irama beat ini telah dikuatkan
19
20
dengan amplifier maka dapat dihubungkan ke sebuah speaker kecil untuk
mendengarkan irama beat yang dihasilkan.
3.2
Prinsip Kerja Rangkaian Detektor
Rangkaian detektor logam ini menggunakan metode beat frequency, yang
terdiri dari beberapa blok rangkaian seperti : blok osilator sensor, osilator beat dan
mixer, blok rangkaian penguat sinyal dan blok rangkaian buffer.
Untuk lebih jelasnya akan dibahas masing – masing blok diagram, komponen
penyusun dan cara kerjanya di bawah ini :
3.2.1
Blok Osilator Sensor, Osilator Beat dan Mixer
Pada saat Search Coil mendeteksi adanya unsur logam maka osilator sensor
akan menghasilkan sinyal dengan frekuensi tertentu. Kemudian sinyal tersebut akan
digabungkan dengan sinyal yang dihasilkan oleh osilator beat. Output dari
penggabungan tersebut menghasilkan sinyal dengan frekuensi selisih dari frekuensi
kedua sinyal yang digabungkan. Rangkaian osilator tersebut dapat dilihat pada
gambar 3.2 di bawah.
21
Gambar 3.2. Rangkaian osilator sensor, osilator beat dan mixer
Pada gambar 3.2 merupakan skematik untuk blok rangkaian osilator sensor
dan osilator beat serta rangkaian power supply. IC LM7805 digunakan untuk
menstabilkan tegangan input 12 VDC untuk menjadi tegangan stabil 5 volt. Tegangan
stabil mutlak diperlukan karena jika terjadi perubahan tegangan maka osilator akan
menghasilkan sinyal dengan frekuensi yang berbeda. Nilai kapasitor C1 dan C2 dapat
dibuat lebih besar agar dapat menghilangkan noise yang ditimbulkan oleh tegangan
suplai.
22
L2 merupakan komponen sensor yang berupa lilitan kawat tembaga dengan
email dan bersama – sama dengan komponen VC1, C3, dan C4 membentuk
rangkaian resonansi pararel yang frekuensi kerjanya ditentukan dari nilai komponen –
komponen tersebut, dalam rangkaian ini yang menyebabkan perubahan frekuensi
kerja adalah komponen L2. Rangkaian tune circuit berfungsi untuk melakukan
tunning (menentukan frekuensi kerja) osilator yang dibentuk oleh TR1. R2 digunakan
untuk memberikan arus DC kepada TR1 agar dapat bekerja dengan normal. TR2, T1,
R3, R4 dan C7 merupakan osilator beat yang nantinya ouput dari osilator ini akan
dicampur dengan sinyal yang dihasilkan oleh rangkaian osilator sensor. Pada osilator
beat, frekuensi kerjanya diatur oleh T1, yang merupakan rangkaian tuning IF standar
yang menggunakan integral kapasitor di dalamnya. Komponen potensiometer VR1
digunakan untuk mengatur level dari sinyal yang dihasilkan oleh blok osilator sensor.
Output dari blok ini menghasilkan sinyal gabungan dari output kedua osilator.
3.2.2
Blok Rangkaian Penguat Sinyal
Karena output dari rangkaian osilator masih terlalu lemah, maka diperlukan
rangkaian penguat yang berfungsi untuk menguatkan sinyal output dari rangkaian
osilator. Rangkaian penguat ini menggunakan IC LM324 yang mempunyai 4 buah
operational amplifier. Rangkaian penguat dapat dilihat seperti pada gambar 3.3 di
bawah ini.
23
Gambar 3.3. Rangkaian Penguat Sinyal
Sinyal beat, Output dari rangkaian osilator masih cukup lemah begitu pula ketika
sinyal ini masuk ke diode D1 sehingga masih belum cukup untuk menggerakkan
transduser. Rangkaian R12, R13 dan C14 menghasilkan sebuah referensi tegangan
bagi operational amplifier dalam menguatkan sinyal beat agar tegangan referensinya
terletak pada tengangan Vin. Sedangkan R14 dan R15 digunakan untuk mengatur
penguatan (gain) operational amplifier.
3.2.3
Blok Rangkaian Buffer
Untuk dapat menghubungkan sinyal menuju speaker diperlukan rangkaian
buffer. Rangkaian ini berfungsi sebagai rangkaian penyearah. Rangkaian buffer dapat
dilihat pada gambar 3.4 di bawah ini.
24
Gambar 3.4. Rangkaian Buffer
R17 dan R16 berfungsi untuk mengatur tegangan. Komponen VR2 digunakan
untuk mengatur volume melalui sebuah kapasitor decoupling C17.
3.2.4
Loudspeaker
Loudspeaker atau yang biasanya disebut LS merupakan bagian akhir dari
rangkaian penyusun pesawat penerima (radio). LS tersusun dari batang magnet yang
terbuat dari bahan alniko atau tinokal dan kumparan serta membran yang terbuat dari
bahan fiber.
Setelah sinyal diperkuat oleh penguat frekuansi rendah, sinyal dengan
frekuensi rendah masuk kedalam speaker yang kemudian diubah menjadi getaran
suara yang dapat didengar oleh telinga manusia.
3.2.5
Konstruksi Search Coil
Konstruksi dari search coil sangat menentukan hasil kerja dari rangkaian
secara keseluruhan. Pembuatan pelindung search coil sangat tergantung dari
kebutuhan karena setiap aplikasi membutuhkan bantuk dari pelindung yang berbeda.
25
Dalam pembuatan detektor ini pelindung yang dibuat bertujuan agar sinyal
yang dipicu tidak mendapat gangguan. Sehingga pada saat search coil mendeteksi
adanya unsur logam maka osilator sensor akan langsung menghasilkan sinyal dengan
frekuensi tertentu. Search coil dibentuk menyerupai sebuah gerbang sehingga dapat
dengan mudah mendeteksi unsur logam yang melalui gerbang.
3.3
Proses Tuning (penyetelan)
Proses tuning merupakan suatu proses yang harus dilakukan agar detektor
logam dapat mendeteksi adanya unsur logam dengan tepat. Proses tuning dilakukan
dengan cara mengatur T1 pada rangkaian osilator sensor, osilator beat dan mixer agar
didapatkan suara ketukan (beat).
Frekuensi yang dihasilkan oleh rangkaian osilator search coil adalah sekitar
400 KHz sampai dengan 500 KHz sehingga nilai L1 (search coil) perlu disesuaikan
dengan kondisi ini. Jika jumlah lilitan pada search coil kurang atau lebih maka akan
mempengaruhi kerja dari detektor logam ini.
Pengaturan “zero beat” harus dilakukan pertama kali dengan cara mengatur
T1 agar didapatkan suara ketukan, VR1 diatur agar didapatkan kualitas suara yang
paling baik. Setelah itu T1 perlu diatur ulang secara perlahan sampai tidak didapatkan
suara ketukan. Kecepatan irama (pitch) dapat diatur dengan mengubah nilai dari VC1.
26
3.4
Cara Penggunaan
Penerapan detektor ini sangat mudah, hanya diperlukan pengaturan letak dari
search coil yang berupa gerbang sehingga dapat mendeteksi adanya unsur logam pada
barang yang melewati gerbang. Pada saat barang yang terdapat unsur logam di
dalamnya maka akan memicu osilator search coil untuk menghasilkan sinyal yang
kemudian akan diperkuat sehingga akan menghasilkan suara yang terdengar melalui
loudspeaker. Setelah terdengar suara, barang tersebut dapat diperiksa apakah barang
tersebut berisi senjata atau benda yang dapat membahayakan orang lain.