Aplikasi PCM Komunikasi Optik [PDF]

Citation preview

PERCOBAAN 5 APLIKASI PCM KOMUNIKASI OPTIK I. Tujuan Instruksional Umum (TIU) Memahami proses PCM pada komunikasi optik. Memahami proses modulasi dan demodulasi pada suara manusia. II. Tujuan Instruksional Khusus (TIK) 



Menghitung tegangan dan mengubah ke bilangan biner pada proses kuantisasi.







Menghitung waktu delay fiber optik.







Membandingkan tegangan



pada proses modulasi dan demodulasi pada



suara manuasia. III. Dasar Teori Sebuah blok diagram dari jenis PCM optik (pulse code modulation) dapat dilihat pada gambar 1. Untuk fungsi masing-masing blok dijelaskan sebagai berikut.



Gambar 1. Blok diagram PCM. 1) Sampling: Menurut teori Nyquist, frekuensi sampling minimum diperlukan unutk memproduksi kembali sinyal asli yang memiliki band terbatas dimana sama dengan dua kali frekuensi , maksimum sinyal asli. Jenis sinyal hasil dari proses sampling disebut PAM (Pulse Amplitude modulation).



2) Kuantisasi: Kuantisasi adalah proses sample ke perangkat nilai-nilai subranges non overlappings. Sebuah nilai diskrit output secara khusus ditugaskan untuk subrange masing-masing. Misalnya amplitudo antara puncak-puncak positif dan negatif dari pulsa dalam sinyal digital dibagi menjadi 256 level setiap kuantisasi 8 bit. Sebuah nilai yang paling dekat sampai yang mewakili masing-masing untuk sample. Karena nilai ini dan nilai analog asli tidak sama persis, terjadi kesalahan kuantisasi. Kesalahan muncul sebagai suara dalam sistem komunikasi digital. Dalam rangka meminimalkan kesalahan (untuk memperbaiki rasio sinyal menuju noise), langkah-langkah kuantisasi yang berbeda digunakan antar sample amplitudo kecil. 3) Encoding Proses yang mengubah kode biner untuk masing-masing sample sebagai akibat dari kuantisasi disebut encoding. Bit yang paling signifikan digunakan untuk mewakili polaritas. Sebanyak 128 langkah-langkah yang digunakan untuk setiap sisi polaritas. 4) Decoding Decoding adalah proses kebalikan dari encoding dan kuantisasi. Sebuah sinyal PAM yang menghasilkan seperti hasil dari decoding disaring melalui low pass filter. Sinyal analog asli diambil dari low pass filter. IV. Peralatan PCM optik ED laboratory



1 buah



Kabel fiber optik



1 buah



Osiloskop



1 buah



Kabel osiloskop



2 buah



Kabel jumper



secukupnya



V. Prosedure Percobaan V.1. Percobaan konverter A/D Tujuan Percobaan sinyal dari sebuah konverter A/D adalah konversi menjadi bentuk digital melalui rangkaian Sample dan Hold. Sinyal digital kemudian diubah menjadi sinyal optik dan dilewatkan ke dalam serat optik. Hasil yang sebaliknya terjadi pada akhir penerima. Peralatan 



Transmitter PCM optik (U-2980C)……..... 1 buah







Receiver ICM optik (U-2980D)…………..... 1 buah







DC power supply (U-2980P)…………… .....1 buah







Kabel fiber Optik.…..…………………….....1 buah







Dual channel oscilloscope……………..…….1 buah



Langkah-langkah Percobaan 1. Biarkan power dari U-2980P mati seperti Gambar 2.



Gambar 2. Diagram rangkaian untuk percobaan konverter A/D. 2. Hubungkan power antara U-2980P dan terminal DC input dari U-2980C dan U2980D. 3. Hubungkan CH1 dari oscilloscope menuju “B” dan “GND” dari U-2980C.



4. Atur kedua SW1 dan SW2 ke “1” pada U-2980C. 5. Hubungkan antara U-2980C dan U-2980D dengan sebuah kabel fiber optik. 6. Nyalakan U-2980P. 7. Mengacu pada Tabel 1, lihat perbedaan VR2 pada U-2980C dan amati LEDs D0 – D7 pada U-2980D. Ukur tegangan B dan GND yang dihailkan seperti pada Tabel 1. 8. Buat tabel hasil pengukuran tegangan dan plot grafik seperti Gambar 3 yang menyatakan karakteristik hubungan antara input dan output dari konverter A/D 9. Analisa hasil grafik yang dihasilkan apakah grafik linear. Periksa curva dan tentukan resolusi dari konverter A/D. Table 1.



Tabel referensi pengelompokan antara tegangan analog dan nilai digital dari tampilan 8-bit LED



Gambar 3. Karakteristik dari konverter A/D



V.2. Percobaan komunikasi PCM menggunakan generator gelombang segitiga. Tujuan Percobaan modulasi kode pulsa menggunakan generator gelombang segitiga . Dasar Teori Sinyal digital diterima melalui kabel serat optic diubah kembali menjadi sinyal analog melalui koverter D/A dan sebuah filter berupa low pass filter. Peralatan 



Transmitter PCM optik (U-2980C)...........



1 buah







Receiver ICM optik (U-2980D)................



1 buah







DC power supply (U-2980P)....................



1 buah







Kabel fiber Optik.....................................



1 buah







Microphone.............................................



1 buah







Dual channel oscilloscope.......................



1 buah



Langkah-langkah Percobaan 1. Dengan power dari U-2980P mati, kawat U-2980C dan U-2980D seperti diindikasikan pada Gambar 4.



Gambar 4. Diagram rangkaian untuk percobaan PCM



2. Hubungkan power antara U-2980P, U-2980C dan U-2980D. 3. Hubungkan SW1 ke “2” dan SW2 ke “1” pada U-2980C. 4. Hubungkan sebuah kabel serat optik antara U-2980C dan U-2980D. 5. Nyalakan U-2980P. 6. Putar VR2 pada U-2980C penuh kearah “Min.” Pastikan hanya D7 LED menyala pada U-2980D. 7. Hubungkan probe CH1 dari sebuah osiloskop antara “A” dan “GND” dari U2980C. 8. Amati gelombang segitiga pada input dari Sample dan Sirkuit Hold. Pastikan bahwa Variable time T sebagai VR1 (U-2980C) telah diatur. Bagaimana juga, amplitudo dari tegangan bentuk gelombang seharusnya tidak berubah. Ukur frekuensi pada saat VR1 dalam posisi “min” dan “Max.” Secara berurutan masukkan dengan nilai seperti Gambar 5 .



Gambar 5. Karakteristik Gelombang Segitiga. 9. Putar VR2(U-2980C) penuh kearah “Max.” Kemudian putar VR(U-2980D) dari “Min.” menuju “Max.” Sampai suara dari audio terdengar. Putar kembali VR kearah “Min.” 10. Hubungkan CH1 dari osiloskop antara terminal “B” dan “GND” (U-2980C). 11. Hubungkan CH2 dari osiloskop antara terminal “A” dan “GND” (U-2980D). 12. Putar VR1 dari U-2980C secara penuh menuju “Min.” Lalu putar VR2 sampai tegangan antara “B” dan “GND”( U-2980C) mencapai 800mVpp. Amati bentuk gelombang pada “B”( U-2980C) dan “A”(U-2980D). Selama proses pengukuran, osiliskop perlu diatur dengan 200mV/div dan AC kopling untuk CH1, serta 100mV/div AC kopling untuk CH2.



13. Putar VR1(U-2980C) penuh kearah “Min.” Amati bentuk gelombang antara“A” dan “GND” pada U-2980D dengan SW2 diatur ke “2” pada U-2980C. Hitung jumlah seluruh step. Cek bila D0 dan D1 LEDs mati seperti pada Gambar 6. Gambarkan sinyal pada CH1 input dan CH2 output pada osiloskop. Buat V/div dan T/div sama untuk CH1 dan CH2.



Gambar 6. Gelombang received PCM 14. Seperti terlihat d atas, prediksikan jumlah step pada sinyal ketika SW2(U2980C) tidak pada “2”. pertimbangkan kondisi yang terjadi. 15. Putar VR1(U-2980C) penuh ke arah “Max.”. sinkronkan sinyal antara “A” dan “GND”(akan diukur dengan CH2 dari osiloskop) dari U-2980D. Ukur waktu sampling seperti pada Gambar 7.



Gambar 7. Gelombang yang sudah disinkronisasi. 16. Hubungkan CH1 dari osiloskop antara “A” dan “GND” terminals (U-2980C). 17. Hubungkan CH2 dari osiloskop antara “B” dan “GND” terminals (U-2980D). 18. Putar VR1 dan VR2 pada U-2980C penuh kearah “Max.”. Gambarkan gelombang filter input dan output. Filter input didapatkan dari CH1 dan output didapatkan dari CH2. Tetapkan nilai Vpp input dan output sama seperti pada Gambar 8.



Gambar 8. Gelombang Filter 19. Hubungkan probe CH1 “B” dan “GND” dari U-2980C. 20. Hubungkan probe CH1 “B” dan “GND” dari U-2980D. 21. Gambarkan gelombang segitiga sebelum perubahan (pada CH1) dan setelah penerimaan (pada CH2) kemudian putuskan penundaan waktu seperti pada Gambar 9.



Gambar 9. Time delay di PCM. V.3. Modulation/demodulation suara manusia. Tujuan Menggunakan sebuah microphone, percobaan perubahan dari sinyal suara ke sinyal optik dan sebaliknya. Peralatan 



Transmitter PCM Optik(U-2980C)................







Receiver PCM Optik(U-2980D)........







DC power supply(U-2980P)







Kabel fiber optik................................... .......



1 buah







Microphone..................................................



1 buah







Dual channel oscilloscope.............................



1 buah



1 buah



............



1 buah



.........................



1 buah



Prosedur Percobaan 1. Dengan keadaan power dari U-2980P mati, pasang perlengkapan kabel (seperti yang ditunjukkan pada Gambar 10.



Gambar 10. Blok diagram rangkaian untuk percobaan transmisi suara. 2. Gabungkan power dari U-2980P ke U-2980C dan U-2980D. 3. Atur SW1 ke “3” dan SW2 ke “1” pada U-2980C. 4. Hubungkan pada microphone. 5. Hubungkan antara U-2980C dan U-2980D dengan kabel fiber optical. 6. Nyalakan U-2980P. 7. Hubungkan probe CH1 ke “B” dan “GND” pada U-2980C. 8. Putar VR2 (U-2980C) penuh kearah “Max”. Hubungkan microphone seperti pada Gambar 10 dan cek bahwa suara dapat terdengar di speaker. Sesuaikan volume speaker pada U-2980D. 9. Hubungkan probe CH2 ke “B” dan “GND” dari U-2980D dan Beri input dengan suara rendah pada microphone dan amati dan gambar gelombang antara CH1 dan CH2. Hitung delay dari gambar tersebut. 10. Ulangi langkah ke 9 dengan memberi input dengan suara tinggi dan amati dan gambar hasil gelombang CH1 dan CH2. Hitung delay dari gambar tersebut.



VI. Tugas 1. Hitung nilai tegangan output dan nilai digital pada Tabel 1. Bandingkan tegangan pengukuran dengan tegangan hasil perhitungan. 2. Hitung jumlah step dan frekuensi sampling dari sinyal segitiga pada proses PCM. 3. Analisa delay waktu pada suara manusia pada nada tinggi dan nada rendah.



ANALISA Pada percobaan kali ini mengenai Aplikasi PCM Komunikasi Optik, proses PCM ini meliputi sampling. Sampling adalah frekuensi sampling minimum diperlukan untuk memproduksi kembali sinyal asli yang memiliki band terbatas dimana samaa dengan dua kali frekuensi, maksimum sinyal asli. Lalu ada kuantisasi. Kuantisasi adalah proses sample ke perangkat nilai-nilai subrages non overlappings. Selanjutnya ada encoding. Encoding yaitu proses yang mengubah kode biner untuk masing masing sample sebagai akibat dari kuantisasi. Dan yang terakhir yaitu decoding. Decoding yaitu proses kebalikan dari encoding dan kuantisasi. Pada percobaan ini menggunakan peralatan PCM optic ED laboratory, kabel fiber opitk, oscilloscope, dan kabel jumper. Pada percobaan ini modul yang digunakan adalah Transmitter PCM optic U-2980C dan Receiver PCM optic U-2980D. Selanjutnya dihubungkan sesuai dengan langkah percobaan. Pada percobaan pertama melakukan referensi pengelompokan anatara tegangan analog dan nilai digital dari tampilan 8-bit LED. VR2 diatur hingga lampu menyala sesuai yang diinginkan seperti pada tabel. PErtama lampu LED yang menyala yaitu pada D7 . Nilai input A/D nya yaitu sebesar 2.5V. Pada perhitungan bitnya, nilai yang didapat yaitu sebesar 128 didapat dari 27=128. Selanjutnya niali VR2 kembali diatur hingga didapatkan hasil seperti pada hasil percobaan. Kemudian nilai yang input yang telah didapat itu di buat grafik karakteristik converter A/D. Selanjutnya yaitu Komunikasi PCM menggunakan generator gelombang segitiga. Dengan menggunakan modul yang sama seperti sebelumnya, nilai VR2 diatur kearah min, dan LED yang menyala hanyalah D7. Kemudian pada kondisi VR1 Min, didapatkan tampilan seperti pada hasil percobaan. Frekuensi yang didapatkan dari rangkaian tersebut adalah sebesar 100Hz. Dengan periode sebesar 10ms. Selanjutnya nilai VR1 diubah menjadi Max. Didaptakan frekuensi sebesar 952,3 Hz dengan periode sebesar 1.05ms. Selanjutnya mengukur gelombang receiver PCM. VR1 diatur pada posisi Min, dan lampu yang menyala adalah LED D0 dan D1. Kemudian didapatkan hasil seperti pada hasil percobaan. Didapatkan Number of steps nya sebesar 19. Kemudian gelombang tersebut disinkronsasi. Periode yang didapatkan yaitu sebesar 1175 micros dan frekuensi yang didapatkan sebesar 851 Hz. Selanjutnya didapatkan gelombang filter seperti pada hasil percobaan, dengan time delay sebesar 75 micros. Sementara time delay pada PCM didapatkan sebesar 250 micros. Kemudian diuji cobakan dengan input berupa suara melalui microfon yang tersambung dengan trainer. Gelombang suara tersebut memasukkan suara nada rendah dan nada tinggi. Lalu, diproses melalui mekanisme PCM langsung dari hasil percobaan output gelombang suara yang dihasilkan pada trainer dan didapatkan hasil suara yang keluar kecil. Hal ini dapat dilihat pada lampiran hasil percobaan



Kesimpulan Pada percobaan kali ini dapat disimpulkan bahwa, proses encoding dan decoding PCM berhasil dilakukan baik berupa input tegangan maupun input sinyal audio diproses melalui PCM dengan baik.