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