BERBAGAI MACAM ALAT PENGUKUR DI BIDANG TELEKOMUNIKASIMakalah

Disusun oleh : Nama Anggota : 1. Himam Arimukti 2. Raihana Rahma Fadhilah 3. Reza Lutfi Ananda Kelas : TK 1 A (13) (17) (18)

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO PROGRAM STUDI TEKNIK TELEKOMUNIKASI POLITEKNIK NEGERI SEMARANG TAHUN AJARAN 2011/2012

~1~

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT, yang telah melimpahkan rahmat dan hidayah-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan makalah yang berjudul Berbagai Macam Alat Pengukur di Bidang Telekomunikasi. Penulisan makalah ini sebagai upaya untuk menggali potensi dan meningkatkan wawasan para mahasiswa tentang apa saja alat-alat pengukur di bidang telekomunikasi. Penulis menyadari sepenuhnya bahwa terselesaikannyua makalah ini terlepas dari masukan, arahan, dan bimbingan yang telah diberikan dengan tulus ikhlas dan sabar oleh T. Wahyuningtyas, S.T, M.T, sebagai pengampu mata kuliah alat ukur di Politeknik Negeri Semarang ini. Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan makalah ini mungkin masih jauh dari kesempurnaan. Oleh karena itu, penulis menerima kritik dan saran dari semua pihak guna untuk melengkapi kekurangan penyusunan makalah ini. Penulis berharap agar makalah ini bermanfaat bagi semua pihak

Semarang, 14 Desember 2011

Tim Penulis

~2~

BAB I PENDAHULUAN

Tidak semua para mahasiswa jurusan elektro dengan program studi telekomunikasi mengerti akan macam-macam alat yang akan digunakan di dalam praktikumnya mendatang. Bagi anak yang lulusan dari SMA (Sekolah Menengah Atas) alatalat yang disebutkan terasa asing di telinga mereka. Berbeda dengan mereka yang lulusan dari SMK (Sekolah Menengah Kejuruan). Beberapa di antaranya mungkin sudah pernah melihat alat-alatnya atau mungkin sudah pernah menggunakan dan mengerti di dalam penggunaanya. Maka dari itu, penulis akan mengulas beberapa macam alat yang nantinya akan dipakai untuk praktikum bagi program studi telekomunikasi. Di antaranya adalah osiloskop, generator fungsi, OTDR, penganalisis spektrum, dan generator pulsa. Penulis juga akan mengulas cara kerja atau prisip kerja masing-masing alat-alatnya.

~3~

BAB II OSILOSKOPPENDAHULUAN Osiloskop sinar katoda (cathode ray oscilloscope), selanjutnya disebut CRO adalah instrumen laboratorium yang sangat bermanfaat dan terandalkan yang digunakan untuk pengukuran dan analisa bentuk-bentuk gelombang dan gejala lain dalam rangkaianrangkaian elektronik. Pada dasarnya CRO adalah alat pembuat grafik atau gambar (plotter) X-Y yang sangat cepat yang meperagakan sebuah sinyal masukan terhadap sinyal lain atau terhadap waktu. Pena (stylus) plotter ini adalah sebuah bintik cahaya yang bergerak melalui permukaan layar dalam memberi tanggapan terhadap tegangantegangan masukan. Dalam pemakaian CRO yang biasa, sumbu X atau masukan horizontal adalah tegangan tanjak (ramp voltage) linear yang dibangkitkan secara internal, atau basis waktu (time base) yang secara periodic menggerakkan bintik cahaya dari kiri ke kanan melalui permukaan layar. Tegangan yang akan diperiksa dimasukkan ke sumbu Y atau masukan vertical CRO, menggerakkan bintik ke atas dan ke bawah sesuai dengan nilai sesaat tegangan masukan. Selanjutnya bintik tersebut menghasilkan jejak berkas gambar pada layar yang menunjukkan variasi tegangan masukan sebagai fungsi dari waktu. Bila tegangan masukan berulang dengan laju yang cukup cepat, gambar akan kelihatan sebagai sebuah pola yang diam pada layar. Dengan demikian, CRO melengkapi suatu cara pengamatan tegangan yang berubah terhadap waktu. Di samping tegangan, CRO dapat menyajikan gambaran visual dari berbagai fenomena dinamik melalui pemakaian tranducer yang mengubah arus, tegangan, regangan, temperatur, percepatan dan banyak besaran fisis lainnya menjadi tegangan. CRO digunakan untuk menyelidiki bentuk gelombang, peristiwa transien dan bessaran lainnya yang berubah terhadap waktu dari frekuensi yang sangat rendah ke frekuensi yang sangat tinggi. Pencatatan kejadian ini dapat dilakukan oleh kamera khusus yang ditempelkan ke CRO guna penafsiran kuantitatif.

OPERASI DASAR CRO Subsistem utama dari sebuah CRO untuk pemakaian umum ditunjukkan pada diagram blok yang disederhanakan pada Gambar 9-1, terdiri dari :

~4~

a. Tabung

sinar

katoda

(cathode ray tube) atau CRT. b. Penguat vertical (vertical amplifier). c. Saluran tunda (delay line). d. Generator basis waktu

(time base generator). e. Penguat horizontal

(horizontal amplifier). f. Rangkaian circuit). g. Sumber daya (power supply). pemicu (trigger

Tabung sinar katoda atau CRT merupakan jantung osiloskop, dengan yang lainnya dari CRO terdiri rangkaian guna mengoperasikan CRT. Pada dasarnya, CRT menghasilkan suatu berkas elektron yang dipusatkan secara tajam dan dipercepat ke suatu kecepatan yang sangat tinggi. Berkas yang dipusatkan dan dipercepat ini bergerak dari sumbernya (senapan elektron, electron gun) ke depan CRT, di mana dia membentur bahan fluoresensi yang melekat di permukaan CRT (layar) bagian dalam dengan energi yang cukup untuk membuat layar bercahaya dalam sebuah bintik kecil. Selagi merambat dari sumbernya ke layar, berkas elektron lewat di antara sepasang pelat defleksi vertikal dan sepasang pelat defleksi horisontal. Tegangan yang dimasukkan ke pelat defleksi vertikal dapat menggerakkan berkas elektron pada bidang sehingga bintik CRT bergerak ke atas dan ke bawah. Tegangan yang dimasukkan ke pelat defleksi horisontal dapat menggerakkan berkas elektron pada bidang horisontal dan bintik CRT ini dari kiri ke kanan. Gerakan-gerakan ini saling tidak bergantungan satu sama lain sehingga bintik CRT dapat ditempatkan disetiap tempat pada layar dengan menghubungkan masukan tegangan vertikal dan horisontal yang sesuai secara bersamaan. Bentuk gelombang sinyal yang akan diamati pada layar CRT dihubungkan ke masukan penguat vertikal (vertical amplifier). Penguatan ini disetel melalui peleman masukan yang telah terkalibrasi, yang biasanya diberi tanda VOLTS/DIV. Keluaran dorong-tarik dari penguat dikembalikan ke pelat defleksi vertikal melalui yang disebut

~5~

saluran tunda (delay line) dengan daya yang cukup untuk mengendalikan bintik CRT dalam arah vertikal. Generator basis waktu atau generator penyapu membangkitkan sebuah gelombang gigi gergaji yang digunakan sebagai tegangan defleksi horisontal dalam CRT. Tegangan gigi gergaji ini dikembalikan ke penguat horisontal. Penguat ini berisi berisi sebuah pembalik fasa dan menghasilkan dua gelombang keluaran simultan yaitu gigi gergaji yang menuju positif (menaik) dan gigi yang menuju negatif (menurun). Tegangantegangan ini menyebabkan berkas elektron melejang (menyapu) sepanjang layar CRT dari kiri ke kanan, dalam satuan waktu yang dikontrol oleh time/div. Pemasukan tegangan defleksi ke kedua pasangan pelat secara bersamaan menyebabkan bintik CRT meninggalkan berkas bayangan pada layar. Bila sebuah sinyal masukan dimasukkan secara bersamaan dengan tegangan penyapuan horisontal ke pelat defleksi vertikal, berkas elektron akan dipengaruhi oleh dua gaya, yaitu satu dalam bidang horisontal menggerakkan bintik CRT sepanjang layar pada suatu laju yang linear dan satu dalam bidang vertikal yang menggerakkan bintik CRT ke atas dan ke bawah sesuai dengan besar dan polaritas sinyal masukan. Dengan demikian, gerak resultan dari berkas elektron menghasilkan peragaan sinyal masukan vertikal pada CRT sebagai fungsi waktu. Jika sinyal masukan mempunyai sifat yang berulang, peragaan CRT yang stabil dapat dipertahankan dengan cara memulai setiap penyapuan horisontal di titik yang sama pada gelombang sinyal. Dalam hal lazim, transisi gelombang masukan yang terjadi mula-mula digunakan untuk mengaktifkan generator pemicu agar menghasilkan pulsa pemicu dan memulai penyapuan. Kejadian ini berlangsung sampai suatu selang waktu tertentu , sehingga penyapuan tidak dimulai sampai setelah leading edge gelombang pada layar. Maksud dari saluran tunda adalah memperlambat kedatangan gelombang masukan pada pelat defleksi vertikal sampai rangkaian pemicu dan rangkaian basis waktu telah mempunyai kesempatan untuk memulai penyapuan berkas. Sumber daya terdiri dari bagian tegangan tinggi untuk mengoperasikan CRT, dan tegangan rendah untuk mencatu (mensuplai) rangkaian elektronik osiloskop.

TABUNG SINAR KATODA (CRT) Operasi CRT Struktur bagian dalam sebuah tabung sinar katoda (CRT) ditunjukkan pada gambar 3. Komponen utama dari CRT untuk pemakaian umum ini adalah :~6~

1) Perlengkapan senapan elektron. 2) Perlengkapan pelat difleksi. 3) Layar fluoresensi. 4) Tabung gelas dan dasar tabung.

Peralatan senapan elektron menghasilkan suatu berkas elektron sempit dan terfokus secara tajam yang meninggalkan senapan pada kecepatan yang sangat tinggi dan bergerak menuju layar fluoresensi. Pada waktu membentur layar, energy kinetic dari elektron-elektron berkecepatan tinggi diubah menjadi pancaran cahaya, dan berkas menghasilkan suatu bintik cahaya kecil pada layar CRT. Dalam perjalanannya menuju layar, berkas elektron tersebut lewat di antara dua pasang pelat defleksi elektrostatik, ditunjukkan pada gambar 9-3 sebagai susunan pelat difleksi. Jika tegangan dimasukkan ke pelat-pelat defleksi, berkas elektron dapat dibelokkan dalam arah vertikal dan horisontal, sehingga bintik cahaya menimbulkan jejak gambar pada layar sesuai dengan masukan-masukan tegangan ini. Dalam skema CRT pada gambar 3, elektron-elektron dipancarkan dari sebuah katoda termionik yang dipanaskan secara tidak langsung. Katoda ini secara keseluruhan dikelilingi oleh sebuah kisi pengatur yang terdiri dari sebuah silinder nikel dengan lubang kecil ditengahnya, satu sumbu (koaksial) dengan sumbu tabung (silinder). Elektronelektron yang mengatur agar lewat melalui lubang kecil di dalam kisi tersebut secara

~7~

bersama-sama membentuk yang disebut arus berkas. Besarnya arus berkas ini dapat diatur melalui alat kontrol di panel depan yang diberi tanda INTENSITY, yang mengubah tegangan negatif (bias) kisi pengatur di acu terhadap katoda. Elektron-elektron yang dipancarkan oleh katoda dan lewat melalui lubang kecil di dalam kisi pengatur, dipercepat oleh potensial positif tinggi yang dihubungkan ke kedua anoda pemercepat. Kedua anoda ini dipisahkan oleh sebuah anoda pemusat yang melengkapi suatu metoda guna memusatkan elektron ke dalam berkas terbatas yang sempit dan tajam. Kedua anoda pemercepat anoda pemusat ini juga berbentuk silinder dengan lubang-lubang kecil di tengah-tengah masing-masing silinder, satu sumbu dengan sumbu CRT. Lubang-lubang di dalam elektroda-elektroda ini membolehkan berkas elektron yang dipercepat dan terpusat merambat lewat pelat-pelat defleksi vertikal dan horisontal menuju layar fluoresensi.

~8~

BAB III GENERATOR FUNGSI

Generator fungsi adalah sebuah instrumen terandalkan yang memberikan suatu pilihan bentuk gelombang yang berbeda yang frekuensi-frekuensinya dapat diatur sepanjang suatu rangkuman yang lebar. Bentuk-bentuk gelombang keluaran yang paling lazim adalah sinus, segitiga, persegi, dan gigi gergaji. Frekuensi bentuk gelombang ini bisa diatur dari bilangan pecahan dari bilangan pecahan dari satu Hertz sampai beberapa ratus kilohertz. Berbagai keluaran generator bisa diperoleh pada waktu bersamaan. Misalnya dengan menyediakan sebuah gelombang persegi untuk pengukuran linear dalam sebuah sistem audio, sebuah keluaran gigi gergaji simultan dapat digunakan untuk mengemudikan penguat defleksi horisontal dari sebuah CRO, memperlihatkan suatu peragaan visual dari hasil pengukuran. Kemampuan generator fungsi untuk mengunci fasa terhadap sebuah sumber sinyal luar adalah ciri bermanfaat lainnya. Sebuah generator fungsi dapat digunakan untuk mengunci fasa generator fungsi kedua, dan kedua sinyal keluaran dapat diperagakan dengan fasa yang sama yang besarnya dapat diatur. Di samping itu, satu generator bisa dikunci fasanya terhadap harmonikz gelombang sinus dari generator lainnya. Dengan mengatur fasa dan amplitudo harmonik-harmonik, hampir setiap bentuk gelombang bisa dibangkitkan dengan menjumlahkan frekuensi dasar yang dibangkitkan oleh generator fungsi yang lain. Generator fungsi juga dapat dikunci fasanya terhadap sebuah standar frekuensi, dan semua gelombang keluarannya kemudian dibangkitkan dengan ketelitian frekuensi dan stabilitas yang sama dengan sumber standar. Generator fungsi dapat mensuplai bentuk gelombang keluaran pada frekuensifrekuensi yang sangat rendah. Karena frekuensi rendah dari sebuah osilator RC sederhana adalah terbatas, dalam generator fungsi pada gambar 11-20 digunakan pendekatan yang berbeda. Instrumen ini menghasilkan gelombang-gelombang sinus, segitiga, dan persegi dengan rangkuman frekuensi dari 0,01 Hz sampai 100 kHz. Jaringan pengontrol frekuensi diatur oleh cakera frekuensi pada panel depan instrumen atau oleh sebuah tegangan pengontrol yang dimasukan dari luar. Tegangan pengontrol frekuensi mengatur dua sumber arus.

~9~

Sumber arus atas mensuplai suatu arus yang konstan ke integrator segitiga yang tegangan keluarannya bertambah secara linear terhadap waktu. Tegangan keluaran diberikan oleh hubungan yang telah dikenal

Suatu pertambahan atau penurunan dalam arus yang disuplai oleh sumber arus atas memperbesar atau memperkecil kemiringan tegangan keluaran. Multivibrator pembanding tegangan berubah keadaan pada suatu level yang telah ditentukan sebelumnya pada kemiringan tegangan keluaran integrator yang positif. Perubahan keadaan ini menghentikan penyaluran arus atas menuju integrator dan menghubungkan suplai arus bawah.

Sumber arus bawah mensuplai suatu arus balik menuju integrator sehingga keluarannya berkurang secara linear terhadap waktu. Bila tegangan keluaran mencapai suatu level yang telah ditentukan lebih dahulu dengan kemiringan bentuk gelombang keluaran yang negatif, pembanding tegangan sekali lagi mengubah dan menghentikan sumber arus bawah tersebut sembari pada waktu yang sama menghubungkan sumber atas. Tegangan pada keluaran integrator mempunyai bentuk gelombang segitiga yang frekuensinya ditentukan oleh besarnya arus yang disalurkan oleh sumber-sumber arus yang konstan. Pembanding mengeluarkan suatu tegangan keluaran gelombang persegi dengan frekuensi yang sama. Bentuk gelombang keluaran yang ketiga diperoleh dari bentuk~ 10 ~

gelombang segitiga, yang dibentuk menjadi sebuah gelombang sinus oleh sebuah jaringan tahanan dioda. Dalam rangkaian ini, kemiringan gelombang segitiga berubah bila amplitudonya berubah, memperlihatkan sebuah gelombang sinus dengan distorsi yang lebih kecil dari 1 persen. Rangkaian keluaran dari generator fungsi terdiri dari dua penguat keluaran yang melengkapi dua keluaran simultan yang dipilih secara terpisah dari setiap fungsi bentuk gelombang.

~ 11 ~

BAB IV OTDR

OTDR (Optical Time Domain Reflectometer) adalah sebuah sistem yang digunakan untuk mengukur dan mengetest dari serat optik. Sebuah serat optik yang telah dipasang dan berjalan hanya dapat di ukur dan dites oleh OTDR, baik dalam hal panjang gelombang multimode atau single mode. OTDR dapat menganalisis setiap dari jarak akan insertion loss, reflection, dan loss yang muncul pada setiap titik, serta dapat menampilkan informasi ini pada layar tampilan. OTDR juga dapat memaintain akan redaman maksimum yang diijinkan akibat radius bending baik macro bending (redaman geometri yang terjadi pada saat instalasi) atau microbending (redaman geometri akibat adanya ketidakteraturan pada bidang batas yang idealnya adalah datar terjadi pada saat fabrikasi.), parameter di atas dapat diukur oleh OTDR sehingga dalam penyambungan dapat diantisipasi redaman yang terlalu tinggi.

Gambar OTDR

RUGI-RUGI PENYAMBUNGAN Dalam suatu sistem transmisi optik harus memungkinkan interkoneksi fiber yang membawa cahaya untuk mengatasi jarak yang lebih jauh. Hanya perlu memikirkan kecilnya diameter fiber optik untuk merealisasikannya. Teknik koneksi yang digunakan harus dalam tingkat ketelitian tinggi. Tujuan ketika menghubungkan dua buah fiber adalah untuk menggabungkan cahaya yang dibawa dalam salah satu fiber kedalam inti dari fiber lainnya yang dikenal dengan sedikit mungkin loss. Ada dua tipe dasar hubungan, hubungan permanent, juga dikenal sebagai spliced connecton dan separable connection. Permukaaan akhir fiber yang dihubungkan harus halus dan bersih. Hal ini

~ 12 ~

dicapai dengan memutuskan fiber atau mudahnya dengan memotong fiber kemudian menggosok permukaan akhirnya. Didalam kedua kasus tersebut penting bahwa permukaan akhir fiber tegak lurus terhadap poros/sumbu fiber, sehingga permukaan dapat dibuat berpasangan tanpa ada satupun celah udara yang tidak diinginkan. Hubungan loss kecil juga disebut sebagai penyesuaian ketepatan dari inti dua buah fiber. Kemungkinan rugi-rugi pada penyambungan serat optik dengan serat optik antara lain : 1. Lateral missalignment (kesalahan secara lateral di mana titik pusat fiber 1 dan fiber 2 bergeser sejauh jarak tertentu) 2. Angular missalignment (kesalahan yang terjadi akibat terbentuknya sudut antara fiber 1 dan fiber 2) 3. Separation missalignment (kesalahan yang terjadi akibat terbentuknya celah antara fiber 1 dan fiber 2) 4. Diameter missalignment (kesalahan yang terjadi akibat dameter yang berbeda antara fiber1 dan fiber 2).

Gambar Rugi-rugi Penyambungan

Hal-hal di atas akan menurunkan daya pada titik sambungan secara drastis, dan pada grafik OTDR akan terlihat seperti garis patah. Pada konektor akan terjadi directivity, di mana daya masukan akan terpantul kembali, sehingga pada titik konektor akan terjadi penguatan daya, dan pada grafik OTDR akan terlihat seperti lonjakan daya

~ 13 ~

sesaat. Kualitas hasil penyambungan untuk mendapatkan hasil penyambungan yang baik harus diperhatikan : 1. 2. 3. Kualitas kabel sesuai spesifikasi Alat sambung yang baik Lingkungan harus bersih

MEKANISME KERJA OTDR Pada dasarnya OTDR memiliki prinsip kerja dalam hal pengukurannnya yaitu: 1. Sinyal- sinyal cahaya dimasukan ke dalam serat. 2. Sebagian sinyal dipantulkan kembali dan diterima oleh penerima. 3. Sinyal balik yang diterima akan dinyatakan sebagai loss. 4. Waktu tempuh sinyal digunakan untuk menghitung jarak

Skema cara kerja OTDR

Berdasarkan prinsip kerja di atas dapat ditentukan beberapa parameter yang dapat diukur pada OTDR salah satunya yaitu :

1. Jarak Dalam hal ini titik lokasi dalam suatu link, ujung link atau patahan. 2. Loss Loss untuk masing-masing splice atau total loss dari ujung ke ujung dalam suatu link. 3. Atenuasi Atenuasi dari serat dalam suatu link.

~ 14 ~

4. Refleksi Besar refleksi (return loss) dari suatu event.

Gambar Tampilan OTDR Berdasarkan Pantulan dan Backscatter

Beberapa hal yang dapat diukur dengan mempergunakan alat OTDR yaitu : 1. Mengukur jarak pada suatu titik dalam serat.

~ 15 ~

2. 3. 4. 5.

Besar Loss rata-rata (dB/km) antara dua titik yang dipilih dalam satu serat. Mengetahui jenis sambungan. Mengetahui lokasi titik penyambungan dan berapa besar lossnya. Bila serat ada gangguan dapat diketahui apakah patah atau redaman.

Gambar Tampilan Ujung Fiber Di Dalam Alat Ukur OTDR

Dalam mempergunakan Peralatan OTDR ada beberapa hal yang perlu diperhatikan agar tidak terjadi kesalahan yaitu sebagai berikut : 1. Jangan melihat langsung kemata karena berbahaya bagi mata. 2. Bumikan terminal ground frame. 3. Konektor harus bersih agar dapat hasil yang akurat. 4. Tegangan catuan yang diijinkan. 5. Penanganan kabel konektor. 6. Kondisi lingkungan alat. 7. Kemampuan spesifik dari peralatan.

FUNGSI OTDR Beberapa fungsi yang dapat dilakukan oleh OTDR yaitu : 1. Mengukur Loss per satuan panjang. Loss Pada saat Instalasi serat optik mengasumsikan redaman serat optic tertentu dalam loss persatuan panjang. OTDR dapat mengukur redaman sebelum dan setelah instalasi sehingga dapat memeriksa adanya ketidaknormalan seperti bengkokan (bend) atau beban yang tidak diinginkan. Hal ini dapat dilakukan dengan cara : X[dBW] = A [dB] . .L [dB]

~ 16 ~

X = Besarnya daya untuk jarak L A = Daya awal yang diberikan OTDR ke serat optik untuk OTDR mini, Amax adalah 31 dBw = Redaman (dB/km) L = Panjang Sehingga dengan membaca grafik X dan L, akan didapat (redaman), dan

dengan membandingkannya dengan loss budget akan dapat disimpulkan apakah telah terjadi ketidaknormalan. 2. Mengevaluasi sambungan dan konektor Pada saat instalasi OTDR dapat memastikan apakah redaman sambungan dan konektor masih berada dalam batas yang diperbolehkan. 3. Fault Location Fault seperti letaknya serat optik atau sambungan dapat terjadi pada saat atau setelah instalasi, OTDR dapat menunjukkan lokasi faultnya atau ketidaknormalan tersebut. Hal ini dapat dilakukan dengan melihat jarak terjadinya end of fiber pada OTDR, jika kurang dari jarak sebenarnya maka pada jarak tersebut terjadi kebocoran/keretakan (asumsi set OTDR benar). End of fiber pada OTDR ditandai dengan adanya daya