penelitian jala-jala listrik sebagai media transmisi...
TRANSCRIPT
PENELITIAN JALA-JALA LISTRIK
SEBAGAI MEDIA TRANSMISI
oleh
Desiy Budi Santosa
NIM : 612009709
Skripsi
Untuk melengkapi salah satu syarat memperoleh
Gelar Sarjana Teknik
Program Studi Teknik Elektro
Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer
Universitas Kristen Satya Wacana
Salatiga
2014
i
INTISARI
Jala-jala kabel listrik memiliki fungsi utama untuk menyalurkan energi listrik
bertegangan 220 V pada frekuensi 50 Hz.Dalam perkembangnya jala-jala listrik dapat
dimanfaatkan sebagai media komunikasi untuk mengirimkan sinyal informasi dengan
metode modulasi frekuensi.
Tujuan tugas akhir ini adalah meneliti jala-jala listrik 220V/50Hz yang dapat
digunakan sebagai media transmisi dengan modulasi frekuensi sinyal sinus.
Pengukuran jala-jala listrik 220 V/50 Hz untuk media transmisi dilakukan
dengan metode modulasi frekuensi dengan sinyal informasi yang dikirimkan berupa
sinyal sinus dari frekuensi 200 Hz, 500 Hz, 1000 Hz, dan 10.000 Hz. Untuk pengukuran
jarak media transmisi di variasi dari 5 meter, 10 meter, 15 meter dan 20 meter.
Frekuensi pembawa tiap jarak berbeda-beda yaitu dari 250 kHz, 350 kHz dan 450 kHz.
Pada pengukuran jala-jala listrik terdapat beban induktif dan beban resistif.
Hasil dari penelitian ini diantaranya jala-jala listrik yang diuji pada jarak yang
dekat dapat mengirimkan sinyal dengan baik. Namun untuk jarak yang semakin jauh,
kualitas sinyal semakin turun. Hal ini pengaruh terdapatnya beban pada jala-jala dan
alat yang digunakan dalam pengujian.
ii
ABSTRACT
The media nets power line have the main function to distribute electric energy
with 220 v on 50 Hz frequency. In development grid can be used as communication
medium to transmit information signal with frequency modulation method.
The goal of the final projectis to do research on media nets power electricity
220V/50 Hz which can be used as transmission media with sinus frequency signal
modulation.
Measurement of the media nets power line 220v/50 Hz for transmision media
using frequency modulation method with information signal send as sinus signal from
200 Hz, 500 Hz, 1000 Hz, dan 10.000 Hz. For the measurement ofthe variationin
thetransmissionmediumdistanceof 5meters, 10meters,15 meters and20meters. carrier
frequency that varies from 250 kHz, 350 kHz and 450 kHz. In the measurement there
are inductive load and resistive load.
The result of this research is the media nets power line that have being tested at
closer range deliver better signal. But, when it is getting far,the signal quality is getting
down. It is because there is load on the media nets power line and tools that being used
on research.
iii
KATA PENGANTAR
Segala puji dan syukur penulis haturkan kepada Tuhan Yesus Kristus karena
begitu besar Kasih dan Karunia-Nya yang diberikan kepada penulis,sehingga penulis
dapat menyelesaikan tugas akhir ini sebagai syarat memperoleh ijazah Sarjana Teknik
Elektro Universitas Kristen Satya Wacana Salatiga.
Semua usaha yang penulis lakukan tentu tidak akan berarti tanpa doa, bantuan,
dorongan serta bimbingan dari berbagai pihak. Untuk itu dalam kesempatan ini penulis
ingin mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:
1. Papa dan Mama untuk seluruh kasih sayang, perhatian, doa dan dukungan
yang telah diberikan terutama selama kuliah dan skripsi.
2. BapakIr. Budihardja Murtianta, M.Eng dan ibu Eva Yovita Dwi Utami,
MTyang meluangkan waktu dalam membimbing dan memberikan saran ke
arah yang lebih baik.
3. Seluruh tenaga pengajar FTJE-UKSW yang telah memberikan bekal ilmu dan
bimbingan kepada penulis selama mengikuti perkuliahan.
4. Teman-teman seperjuangan di Elektro yang telah banyak membantu, khusus
nya angota fosil yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu.
5. Gembala Gereja Semarang Ps. Bernard Samuel danPs. Anita Veronica yang
selalu memberikan dukungan.
6. Seluruh fulltimer GMS Semarang yang telah memberikan mendukung dan
memberi saran selama skripsi.
7. Rekan-rekan CG “AIUEO”, terima kasih yang selalu mendukung dan
mendoakan
iv
8. Teman-teman MULTIMEDIA GMS Tower Of Victory yang telah
memberikan dukungan doa dan semangat. Teman-teman MULTIMEDIA
GMS Tower Of Victory yang telah memberikan dukungan doa dan semangat.
9. Semua pihak yang telah membantu penulis, mungkin tidak disebutkan disini
karena keterbatasan ruang, untuk itu penulis memohon maaf yang sebesar –
besarnya.
Akhir kata, penulis menyadari bahwa masih terdapat banyak kekurangan dalam
skripsi ini, oleh sebab itu kritik dan saran yang membangun dari para pembaca sangat
diharapkan untuk perkembangan skripsi ini. Semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi
siapapun yang berkenan membacanya. Terima kasih semoga Tuhan selalu memberkati
kita semua.
Salatiga, April 2014
Desiy Budi Santosa
v
DAFTAR ISI
INTISARI i
ABSTRACT ii
KATA PENGANTAR iii
DAFTAR ISI v
DAFTAR GAMBAR vii
DAFTAR TABEL ix
DAFTAR SIMBOL x
DAFTAR SINGKATAN xi
BAB I. PENDAHULUAN 1
1.1 Latar Belakang 1
1.2 Tujuan 1
1.3 Hipotesis 2
1.4 Spesifikasi Penelitian 2
1.5 Sistematika Penulisan 2
BAB II. DASAR TEORI 4
2.1. Modulasi FM 4
2.2. Media Transmisi 5
2.3. Gangguan Transmisi 6
2.3.1. Atenuasi 6
2.3.2. Distorsi 6
2.3.3. Noise 7
2.4. Total Harmonic Distortion (THD) 7
2.5. Karakteristik Beban Pada Arus Listrik Bolak-Balik (AC) 8
2.5.1. Beban Resistif (R) 8
2.5.2. Beban Induktif (L) 9
BAB III. METODE PENELITIAN 11
3.1. Sinyal Informasi 11
3.2. Bagian Pengirim 11
3.3. Bagian Penerima 14
3.4. Gambaran sistem 17
vi
3.5. Teknik Pengujian 18
3.6. Peralatan yang digunakan 19
3.7. Metode Pengumpulan Data 19
3.7.1. Pengujian Tegangan terhadap fungsi jarak 19
3.7.2. Pengujian THD Pada kondisi tanpa beban dan terbeban 20
3.7.3. Indek Harmonik 20
3.7.4. Batas Distorsi Harmonik 21
BAB IV HASIL PENGUJIAN DAN ANALISIS 23
4.1. Pengujian Tegangan terhadap fungsi jarak 23
4.2.Daya sistem modem 24
4.3.Total Harmonic Distortion (THD) 26
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 28
DAFTAR PUSTAKA 29
LAMPIRAN 30
A. Tabel pengukuran Tegangan terhadap Jarak 30
B. Tabel pengukuran Tegangan terhadap Jarak dan daya 38
C. Tabel pengukuran Total Harmonic Distortion (THD) 41
vii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Sistem modulasi (a) transmitter dan (b) receiver 5
Gambar 2.2. Kabel NYA 6
Gambar 2.3. Gelombang Fundamental, Harmonik Ketiga& Hasil Penjumlahannya 8
Gambar 2.4.Rangkaian Resistif Gelombang AC 9
Gambar 2.5.Grafik Arus dan Tegangan Pada Beban Resistif 9
Gambar 2.6.Rangkaian Induktif Gelombang AC 10
Gambar 2.7.Grafik Arus dan Tegangan Pada Beban Induktif 10
Gambar 3.1. Sinyal sinus 11
Gambar 3.2. VCO dengan IC LM566 12
Gambar 3.3. Sinyal pembawa 13
Gambar 3.4. Sinyal pembawa termodulasi 13
Gambar 3.5. Rangkaian kopling pengirim 13
Gambar 3.6. Sinyal keluaran dari kopling pengirim 14
Gambar 3.7. Rangkaian kopling penerima 14
Gambar 3.8. Sinyal keluaran dari kopling penerima 15
Gambar 3.9. Diagram Blok PLL 15
Gambar 3.10 Sinyal keluaran VCO demodulasi 16
Gambar 3.11. Rangkaian LPF 16
Gambar 3.12. Sinyal keluaran pada penerima 17
Gambar 3.13. Pengujian tanpa beban 17
Gambar 3.14. Pengujian modem dengan beban 18
Gambar 3.15. Diagram alir pengujian 18
Gambar 3.16. Pengujian pada jarak 5 meter, 10 meter, 15 meter dan 20 meter 20
Gambar 3.17. Contoh screen pengukuran tegangan 22
Gambar 3.18. Contoh screen pengukuran Arus 22
Gambar 4.1. Grafik tegangan terhadap jarak kondisi tanpa beban 24
Gambar A.1.1. Grafik tegangan vs jarak pada sinus 200 Hz kondisi tanpa beban 30
Gambar A.1.2. Grafik tegangan vs jarak pada sinus 200 Hz kondisi beban resistif 31
Gambar A.1.3. Grafik tegangan vs jarak pada sinus 200 Hz kondisi beban induktif 31
Gambar A.2.1. Grafik tegangan vs jarak pada sinus 500 Hz kondisi tanpa beban 32
viii
Gambar A.2.2. Grafik tegangan vs jarak pada sinus 500 Hz kondisi beban resistif 33
Gambar A.2.3. Grafik tegangan vs jarak pada sinus 500 Hz kondisi beban induktif 33
Gambar A.3.1. Grafik tegangan vs jarak pada sinus 1000 Hz kondisi tanpa beban 34
Gambar A.3.2. Grafik tegangan vs jarak pada sinus 1000 Hz kondisi beban resistif 35
Gambar A.3.3. Grafik tegangan vs jarak pada sinus 1000 Hz kondisi beban induktif 35
Gambar A.4.1. Grafik tegangan vs jarak pada sinus 10.000 Hz kondisi tanpa beban 36
Gambar A.4.2. Grafik tegangan vs jarak pada sinus 10.000 Hz kondisi beban resistif 37
Gambar A.4.3. Grafik tegangan vs jarak pada sinus 10.000 Hz kondisi tanpa
bebaninduktif 37
Gambar C.1.1 Fungsi Harmonisa terhadap arus (a) dan tegangan (b) 40
Gambar C.1.2. Sinyal sinus tanpa beban 40
Gambar C.2.1 Fungsi Harmonisa terhadap arus (a) dan tegangan (b) 41
Gambar C.2.2 Sinyal sinus beban resistif 41
Gambar C.3.1. Fungsi Harmonisa terhadap arus (a) dan tegangan (b) 42
Gambar C.3.2. Sinyal sinus beban induktif 42
ix
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1. Standar distorsi harmonisa yang digunakan berdasarkan standar IEEE 21
Tabel 4.1. Data pengukuran tegangan pada frekuensi sinus 200 Hz 23
Tabel 4.2. Data pengukuran daya pada frekuensi pembawa 250 kHz 25
Tabel 4.3. THD kondisi tanpa beban 26
Tabel 4.4. THD kondisi beban resistif 26
Tabel 4.5. THD kondisi beban induktif 26
Tabel A.1.1. Data pengukuran tegangan pada frekuensi sinus 200 Hz 30
Tabel A.1.2. Tegangan vs jarak pada sinus 200 Hz kondisi tanpa beban 30
Tabel A.1.3. Tegangan vs jarak pada sinus 200 Hz kondisi beban resistif 31
Tabel A.1.4. Tegangan vs jarak pada sinus 200 Hz kondisi beban induktif 31
Tabel A.2.1. Data pengukuran tegangan pada frekuensi sinus 500 Hz 32
Tabel A.2.2. Tegangan vs jarak pada sinus 500 Hz kondisi tanpa beban 32
Tabel A.2.3. Tegangan vs jarak pada sinus 500 Hz kondisi beban resistif 32
Tabel A.2.4. Tegangan vs jarak pada sinus 500 Hz kondisi beban induktif 33
Tabel A.3.1. Data pengukuran tegangan pada frekuensi sinus 1000 Hz 34
Tabel A.3.2. Tegangan vs jarak pada sinus 1000 Hz kondisi tanpa beban 34
Tabel A.3.3. Tegangan vs jarak pada sinus 1000 Hz kondisi beban resistif 34
Tabel A.3.4. Tegangan vs jarak pada sinus 1000 Hz kondisi beban induktif 35
Tabel A.4.1. Data pengukuran tegangan pada frekuensi sinus 10.000 Hz 36
Tabel A.4.1. Tegangan vs jarak pada sinus 10.000 Hz kondisi tanpa beban 36
Tabel A.4.2. Tegangan vs jarak pada sinus 10.000 Hz kondisi beban resistif 36
Tabel A.4.3. Tegangan vs jarak pada sinus 10.000 Hz kondisi tanpa beban induktif 37
Tabel B.1. kondisi pada frekuensi pembawa 250 kHz 38
Tabel B.2. kondisi pada frekuensi pembawa 350 kHz 38
Tabel B.3. kondisi pada frekuensi pembawa 450 kHz 39
Tabel C.1. Data pengukuran kondisi tanpa beban 39
Tabel C.2. Data pengukuran kondisi beban resistif 40
Tabel C.3. Data pengukuran kondisi beban induktif 39
x
DAFTAR SIMBOL
A amplitudo
BW bandwidth
fm frekuensi sinyal informasi
∆f simpangan frekuensi
β index modulasi
P daya aktif yang diserap beban (Watt)
V tegangan (Volt)
I arus yang mengalir pada beban (A)
φ sudut antara arus dan tegangan
cos φ faktor daya
fc frekuensi carrier
xi
DAFTAR SINGKATAN
BW Bandwidth
FM Frekuensi Modulasi
AC Arus Listrik Bolak-Balik
FG Function Generator
VCO Voltage Controlled Oscilator
LPF Low Pass Filter
PLL Phase Locked Loop
PQA Power Quality Analyser
RMS Root Mean Square
THD Total Harmonic Distortion
THDv Total Harmonic Distortion Tegangan
THDi Total Harmonic Distortion Arus