BAB III PERANCANGAN ALAT

BAB III
PERANCANGAN ALAT
3.1. Blok diagram
Dibawah ini adalah gambar blok diagram dari sistem audio wireless
transmitter menggunakan laser yang akan di buat :
Audio player
Transmitter
Speaker
Receiver
Gambar 3.1 Blok diagram sistem audio wireless
29
30
Blok diagram ini menggambarkan proses audio wireless yang akan
dirancang, pada awalnya audio yang akan dipancarkan di modulasi
terlebih dahulu melalui rangkaian transmitter untuk diubah menjadi
frekuensi
carrier
agar
dapat
dipancarkan.
pemancar
kemudian
menggabungkan sinyal yang dihasilkan dalam media pemancar yaitu
menggunakan laser 635nm, setelah itu sinyal diterima oleh photo dioda
sebagai penerima sinyal receiver untuk di demodulasikan atau mengubah
kembali sinyal sinyal yg diterima menjadi bentuk aslinya. Sinyal suara
yang sudah di demodulasi masuk ke penguat suara agar suara yang
diterima dapat didengar oleh telinga manusia melalui Speaker.
3.2 Transmitter ( Tx )
Pada perancangan proyek akhir ini,
rangkaian pemancar audio
dengan blok diagram yang dapat dilihat pada gambar dibawah :
Gambar 3.2 blok digram pemancar audio
Pada gambar blok diagram diatas dapat dilihat Audio yang akan
dipancarkan masuk ke Voltage Controlled Oscilator untuk dimodulasi
31
dengan frekuensi carrier. Sinyal suara yang sudah dimodulasi dengan
frekuensi carrier dikirim ke laser melalui Transistor saklar agar arus yang
masuk ke laser besar sehingga laser dapat menyala dengan maksimal.
Sinyal suara yang sudah dimodulasi dengan frekuensi carrier dipancarkan
ke udara melalui sinar infra merah yang menumpang pada cahaya laser.
3.3. Receiver ( Rx )
Rangkaian penerima audio dengan blok diagram yang dapat dilihat
pada gambar dibawah :
Gambar 3.3 blok diagram penerima audio
Pada gambar blok diagram dapat dilihat bahwa sinyal suara yang
sudah dimodulasi dengan frekuensi carrier yang dipancarkan melalui
cahaya laser, ditangkap oleh Photo dioda. Photo dioda akan menangkap
sinyal pemancar jika cahaya laser tepat mengenai photo dioda, tetapi photo
dioda masih menghasilkan sinyal yang kecil oleh karena itu digunakan
32
transistor kopling agar sinyal yang masuk ke phase comparator cukup
besar. Lalu sinyal yang diterima tersebut dibandingkan dengan sinyal
carrier referensi di VCO, Jika sinyal carrier yang diterima sama dengan
frekuensi carrire referensi di VCO, maka sinyal akan di demodulasikan
sehingga sinyal suara dapat dipisahkan dengan sinyal carrier. Sinyal suara
yang sudah di demodulasi masuk ke penguat suara agar suara yang
diterima dapat didengar oleh telinga manusia melalui Speaker.
3.4. Catu daya
Input 220 v
Trafo
Rectifier
Filter
Regulator
Output 12v Dc
Gambar 3.4 blok diagram catu daya
Pada gambar blok diagram diatas dapat dilihat bahwa catu daya
berasal dari 220 Volt AC PLN. 220 Volt AC PLN tidak dapat langsung
digunakan tetapi diturunkan dulu menggunakan Trafo Step down,
kemudian masuk ke Rectifier untuk dirubah menjadi DC, lalu masuk ke
filter
untuk
disempurnakan.
Untuk
mendapatkan
tegangan
yang
dibutuhkan, Tegangan DC yang sudah disempurnakan tersebut masuk ke
regulator kemudian setelah mendapatkan tegangan yang dibutuhkan,
tegangan tersebut difilter kembali agar Regulator tidak terlalu terbebani
dan menghasilkan arus sebesar 12 volt DC.
33
Gambar 3.4.1 flowchart audio wireless
34
Dilihat flowchart diatas, terdapat 2 bagian input dan output yang
terdiri dari :
1. Input sinyal audio / suara yang masuk ke rangkaian VCO akan
dimodulasi dengan frekuensi carrier. Sinyal suara yang sudah di
modulasi dengan frekuensi carrier dikirim ke laser melalui
transistor saklar agar arus yang masuk ke laser besar dan dapat
melakukan proses pengiriman dengan maksimal.
2. Output, photo dioda akan menangkap sinyal yang di pancarkan
melalui laser, setelah itu sinyal yang masuk di perkuat melalui
transistor kopling agar sinyal yang masuk ke phase comparator
cukup besar dan dapat di demodulasi oleh rangkaian VCO agar
menghasilkan sinyal audio yang di bawa oleh sinyal carrier. Sinyal
suara yang sudah didemodulasi masuk ke penguat suara agar suara
yang di terima dapat di dengar melalui speaker.
3.5. DAFTAR KOMPONEN
Berikut ini adalah daftar komponen yang digunakan dalam pembuatan
audio wireless :
35
Tabel 3.1 daftar komponen
JENIS KOMPONEN
NILAI
JENIS
1
IC 4046 + Soket
4046
Cmos
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
IC LM386 + Soket
Kapasitor
Resistor
Trafo
Diode bridge
Regulator
LED
Transistor
Laser
Photo dioda
Speaker
LM386
470 µF dan 100 µF
100 ohm
1A
1A
7812
Diameter 3mm
Tip122 & bc550
635 nm
Diameter 5mm
8 ohm
Analog
Polar
Carbon
Step down
Silicon
Analog
Merah
NPN
3.6.
Merk MIC
Hokutone
Rangkaian Catu Daya
Pada perancangan catu daya dengan gambar skematik seperti
dibawah ini :
Gambar 3.6 rangkaian catu daya
Rangkaian catu daya merupakan modul vital di dalam
perancangan ini, yang terdiri atas Trafo, Dioda bridge, kapasitor,
36
regulator dan beberapa komponen pendukungnya. Tanpa rangkaian
catu daya sistem tidak akan bekerja sama sekali.
Catu daya menggunakan Trafo Step down yang digunakan
untuk menurunkan tegangan dari 220 Volt AC PLN menjadi 15 Volt
AC. Tegangan yang dihasilkan trafo masih AC, kemudian masuk ke
dioda bridge sehingga menjadi DC tetapi DC yang dihasilkan masih
belum sempurna karena masih ripple atau masih berfrekuensi sama
dengan frekuensi AC PLN yaitu 50 Hz. Untuk menjadikan DC yang
sempurna, aliran listrik masuk ke kapasitor yang berfungsi sebagai
filter. Kapasitor bersifat menyimpan muatan listrik sehingga aliran
listrik 15 Volt DC tersebut mengalir mengisi kapasitor sampai penuh
lalu setelah penuh kapasitor akan membuang isi muatannya ke
komponen selanjutnya, sehingga tegangan DC tersebut sudah tidak
lagi berfrekuensi.
Tegangan yang dibutuhkan oleh proyek akhir ini adalah 12
Volt sehingga digunakan regulator untuk menghasilkan tegangan 12
Volt. Regulator adalah pembatas arus yang memiliki fungsi hampir
mirip dengan dioda zener. Berapapun input tegangan yang masuk,
outputnya tetap sesuai dengan karakteristiknya dan akan membuang
sisanya ke ground. Output dari 7812 sudah 12 Volt yang kemudian
masuk ke kapasitor juga karena fungsi dari kapasitor adalah
menyimpan muatan listrik sehingga aliran listrik 12 Volt mengalir
mengisi kapasitor sampai penuh lalu setelah penuh kapasitor akan
37
membuang isi muatannya ke beban. Hal ini dimaksudkan supaya kerja
regulator menjadi lebih ringan karena aliran listrik lebih dulu
disimpan di kapasitor, kemudian baru masuk ke beban untuk indikator
bahwa rangkaian catu daya ini mengalirkan arus listrik digunakan
sebuah LED dan sebuah resistor yang menyala pada saat 220 Volt
PLN mengalirkan arus listrik ke rangkaian catu daya.
Pada perancangan rangkaian pemancar audio dengan gambar skematik
seperti dibawah ini :
Gambar 3.6.1 rangkaian pemancar audio
Rangkaian Pemancar merupakan modul yang bertugas untuk
memodulasikan sinyal suara yang diterima dari CD Player / MP3 Player
sehingga sinyal suara tersebut dapat dipancarkan melalui media cahaya
tanpa harus melalui media kabel yang sangat menyebabkan berantakan.
38
Sinyal audio / suara yang masuk ke rangkaian VCO (Voltage
Controlled Oscillator) melalui Variabel resistor supaya dapat diatur besar
kecilnya sinyal audio / suara yang masuk. Setelah melalui variabel resistor,
sinyal audio / suara juga melalui capasitor yang berfungsi sebagai kopling
sehingga CD Player / MP3 Player tidak terhubung langsung dengan
rangkaian supaya apabila terjadi konsleting tidak merusak CD Player /
MP3 Player tersebut. Selain itu juga supaya sinyal suara tidak drop karena
proses modulasi yang terjadi di VCO (Voltage Controlled Oscillator).
Untuk dapat menghasilkan frekuensi carrier, rangkaian VCO (Voltage
Controlled Oscillator) diberikan komponen pendukung yang harus
dihubungkan dengan IC 4046 ini sehingga VCO (Voltage Controlled
Oscillator) dapat menghasilkan frekuensi carrier yang dapat dibutuhkan.
Output dari VCO (Voltage Controlled Oscillator) adalah sinyal audio yang
sudah dimodulasikan dengan frekuensi carrier yang dihasilkan oleh
rangkaian VCO (Voltage Controlled Oscillator). Output VCO (Voltage
Controlled Oscillator) tersebut tidak dapat diberikan langsung ke Laser
pointer karena output dari VCO (Voltage Controlled Oscillator) arusnya
masih sangat kecil sehingga tidak dapat menyalakan laser pointer secara
maksimal. Untuk dapat menyalakan laser pointer secara maksimal
dibutuhkan transistor NPN yang berfungsi sebagai saklar yaitu komponen
yang dapat diaktifkan dengan arus yang kecil dan dapat menyalakan laser
dengan arus yang maksimal sehingga laser dapat menyala dengan
maksimal dan mengrimkan sinyal dengan jarak yang cukup jauh
39
3.7
Rangkaian Penerima Audio
Pada perancangan rangkaian penerima audio dengan gambar skematik
seperti dibawah ini :
Gambar 3.7 rangkaian penerima audio
Rangkaian penerima merupakan modul yang bertugas menangkap
pancaran sinyal modulasi audio yang dipancarkan melalui cahaya laser.
Sinyal modulasi audio yang dibawa oleh laser ponter ditangkap oleh photo
dioda, kaki anoda dari photo dioda terhubung ke ground dan kaki katoda
nya terhubung ke +12 Volt melalui resistor 22 KΩ dan terhubung ke kaki
basis transistor kopling. Pada saat tidak ada cahaya infra merah melalui
cahaya laser yang mengenai photo dioda, kaki katoda tidak akan
mendapatkan ground karena photo dioda tidak bekerja, tetapi pada saat
ada cahaya infra merah melalui cahaya laser yang mengenai photo dioda,
photo dioda akan bekerja sehingga kaki katoda akan terhubung ke ground.
40
Pada saat photo dioda tidak bekerja, transistor kopling dalam keadaan
on karena menggunakan transistor NPN yang karakteristik transistor
tersebut adalah jika kaki basis mendapatkan logika 1 atau dapat + VCC,
maka transistor dalam kondisi on. Pada saat transistor NPN dalam kondisi
on, kaki kolektor akan terhubung ke kaki emitor, pada rangkaian ini kaki
emitor terhubung ke ground sehingga kaki kolektor terhubung ke ground.
Kaki kolektor dari Transistor NPN kopling ini terhubung ke kaki
Phase comparator in 1, pada saat photo dioda tidak bekerja, transistor akan
on, maka sinyal yang masuk ke kaki phase comparator in 1 adalah 0 atau
ground atau kosong karena tidak ada sinyal yang masuk. Tetapi pada saat
photo dioda bekerja, transistor akan off, maka sinyal yang masuk ke kaki
phase comparator in 1 adalah 1 atau + VCC atau Sinyal suara karena ada
sinyal yang masuk.
Rangkaian VCO (Voltage Controlled Oscillator) dirancang untuk
menghasilkan frekuensi carrier yang sama dengan frekuensi carrier di
rangkaian pemancar yang digunakan untuk pembanding sinyal yang masuk
sehingga apabila sinyal yang masuk sama dengan frekuensi carrier VCO
(Voltage Controlled Oscillator), sinyal dapat dimodulasikan.
Pada saat ada sinyal yang masuk ke phase comparator in 1, akan
dibandingkan dengan sinyal di phase comparator in 2, apabila kedua sinyal
yang masuk tidak sama, sinyal yang masuk tidak akan di demodulasikan.
41
Tetapi apabila kedua sinyal yang masuk sama, sinyal yang masuk akan di
demodulasikan.
Demodulasi sinyal dilakukan dengan cara mengurangi sinyal yang
masuk dengan sinyal carrier yang dihasilkan oleh rangkaian VCO (Voltage
Controlled Oscillator), sehingga sinyal carrier yang masuk akan hilang
dan hanya menyisakan sinyal audio yang dibawa oleh sinyal carrier
tersebut. Sinyal audio yang sudah di demodulasikan tersebut belum dapat
didengar oleh telinga manusia, sehingga harus menggunakan rangkaian
pengeras suara yang dirancang oleh IC LM 386. Setelah sinyal audio
melalui LM386, sinyal audio sudah dapat didengar oleh telinga manusia
melalui speaker.