elektronika-analog: Februari 2013

Seringkali apabila kita mendekatkan handphone ke pesawat penerima radio atau televisi akan terdengar suara “gemeretak” teratur. Sebenarnya suara apakah itu ? Suara tersebut dihasilkan dari rangkaian penala radio atau televisi yang menangkap sinyal handphone. Handphone sebenarnya secara terus menerus memancarkan radiasi untuk berkomunikasi dengan BTS. Microprosesor yang terdapat pada handphone akan bekerja, seberapa kuat memancarkan sinyal, seberapa kuat menarik arus dan sebagainya yang kesemuanya berjalan secara otomatis. Misalnya apabila posisinya jauh dari BTS, maka handphone akan memancarkan sinyal dengan kekuatan maksimal agar dapat terus berkomunikasi dengan BTS, akibatnya arus yang ditarik akan semakin besar sehingga menyebabkan baterai akan lebih cepat habis.

Dalam tulisan kali ini, kita akan mencoba memanfaatkan radiasi sinyal handphone tersebut untuk menggerakkan peralatan elektrik, sehingga akan berfungsi sebagai radio remote control. Dinamakan radio remote control karena kita akan memanfaatkan gelombang radio yang dipancarkan oleh handphone tersebut ketika kita mengirimkan pesan (SMS) atau miss call.

Karya ini diilhami oleh artikel yang terdapat di internet yang beralamat di : http://www.creative-science.org.uk/mobile_LED.html. Pada awalnya artikel tersebut hanya digunakan sebagai pembelajaran dan demonstrasi tentang gelombang radio yang dipancarkan oleh handphone. Kemudian dari rangkaian tersebut kita modifikasi dengan sedikit penambahan komponen elektronik berupa relay dan rangkaian bistable switch.

Diagram Blok Radio Remote Control

ANTENA

Pada dasarnya antena berfungsi sebagai penangkap sinyal / gelombang radio yang ada di udara. Dalam hal dimensi, tentu saja antena harus disesuaikan dengan frekuensi dan panjang gelombang yang akan ditangkap. Rumus dasar untuk pembuatan antena adalah :

Dimana l (baca : lambda) merupakan panjang gelombang dengan satuan meter

c = koefisien kecepatan cahaya = 300.000.000 m / detik

f = frekuensi dengan satuan hertz

Bila kita ingin membuat antena untuk menangkap sinyal yang dipancarkan oleh handphone, maka kita harus mengetahui terlebih dahulu frekuensinya. Frekuensi handphone jenis GSM yang ada di Indonesia bekerja pada frekuensi 850 MHz (Mega Hertz). Kemudian kita sederhanakan 850 MHz = 850.000.000 Hertz. Selanjutnya kita masukkan ke dalam rumus diatas, sehingga :

Panjang gelombang = 300.000.000 meter / 850.000.000 Hz = 0,3529 meter = 35,29 cm

Dari perhitungan tersebut diketahui bahwa frekuensi 850MHz mempunyai panjang gelombang 0,3529 meter, atau disederhanakan menjadi 35 cm. Selanjutnya mengenai bentuk antenanya kita pilih antena model loop. Model loop ini adalah antara ujung dengan ujungnya bertemu. Bahan yang kita gunakan untuk antena adalah kawat tunggal diameter 1 mm. Kemudian kita bentuk menjadi segi empat seperti gambar dibawah ini dimana panjang masing-masing sisinya adalah 8,7 cm. Darimana angka 8,7 cm tersebut ? Angka tersebut berasal dari panjang keseluruhan 35 cm dibagi 4. Sampai disini tahap pembuatan antena sudah selesai.

PENALA

Selanjutnya kita persiapkan komponen dioda dan LED. Komponen dioda yang dipilih adalah jenis dioda germanium. Kita gunakan dioda jenis IN-60 atau IN-4148 yang biasa terdapat pada pesawat radio. Komponen dioda germanium dan kawat yang sudah dibentuk seperti diatas akan membentuk rangkaian penala yang akan menangkap frekuensi 850 MHz. Selanjutnya komponen LED (Light Emitting Dioda) sebenarnya masih termasuk jenis komponen dioda yang bisa memancarkan cahaya. LED digunakan sebagai indikator adanya sinyal. Sebagai percobaan awal apakah antena dan penala bekerja kita rangkai antara kawat, dioda germanium dan LED menjadi seperti gambar dibawah ini.

Terlebih dahulu kita bersihkan ujung kawat juga ujung kaki komponen, kemudian kita solderkan komponen dioda dan LED. Jangan lupa bahwa komponen jenis dioda adalah termasuk komponen aktif yang terbuat dari bahan semikonduktor sehingga diusahakan jangan terlalu lama terkena panas.

Setelah semua terangkai, kemudian kita tes antena tersebut. Caranya dekatkan antena dengan handphone, kemudian cobalah handphone tersebut kita kirim SMS atau misscall. LED akan menyala berkedip-kedip karena menangkap sinyal handphone.

PENGUAT SINYAL

Sinyal yang ditangkap oleh antena dan penala tersebut selanjutnya kita perkuat dengan menggunakan komponen transistor yang disusun secara “darlington pair”. Penyusunan secara darlington pair tersebut akan meningkatkan penguatan hingga 1000 kali lipat. Skema asli dari website http://www.creative-science.org.uk/mobile_LED.html adalah seperti dibawah ini.

Apabila disambungkan ke rangkaian penguat sinyal, maka LED diganti dengan komponen condensator 0,1 uF. Rangkaian diatas kemudian kita modifikasi dengan penambahan elektrolit condensator 10uF/16 volt sebagai stabiliser dan relay yang berfungsi sebagai penghubung dengan rangkaian selanjutnya.

RELAY 1

Posisi relay 1 terlihat pada gambar diatas. Komponen relay merupakan sakelar atau switch yang bekerja secara elektromagnet. Apabila ada sinyal handphone yang ditangkap oleh antena dan penala, sinyal tersebut kemudian diperkuat dan digunakan untuk menggerakkan relay 1. Kompoen dioda IN4002 dipasangkan paralel dengan relay dimaksudkan untuk mencegah munculnya tegangan balik yang bisa merusakkan komponen transistor. Kontak yang berada pada relay 1 akan ON apabila ada sinyal, tetapi apabila sinyalnya hilang maka Relay 1 akan kembali OFF.

BI-STABLE SWITCH

Fungsi bistable switch adalah untuk menetapkan status ON dan OFF. Bila pada relay 1 ketika ada sinyal akan ON, tetapi bila sinyal hilang akan kembali OFF. Dengan adanya rangkaian bistable switch, maka ketika ada sinyal, relay 1 akan ON sementara. Informasi ini diolah oleh bistable switch untuk menggerakkan relay 2 dan menguncinya sehingga akan tetap ON meskipun setelah itu sinyal akan hilang dan relay 1 akan kembali OFF. Relay 2 tetap akan ON sampai ada sinyal selanjutnya yang akan mengubah statusnya menjadi OFF. Adapun rangkaian bistable yang dimaksudkan adalah seperti dibawah ini.

RELAY 2

Seperti halnya Relay 1, maka Relay 2 juga merupakan sebuah sakelar elektromagnet. Kontak relay bisa kita hubungkan pada peralatan yang akan kita kontrol. Berbeda dengan relay 1, relay 2 sifatnya mengunci antara ON dan OFF. Misalnya misscall / SMS pertama Relay 2 akan ON, kemudian misscall / SMS kedua Relay 2 akan OFF

PERALATAN

Peralatan yang bisa kita hubungkan misalnya lampu, radio, kipas angin dan sebagainya.

Rangkaian Power Supply / Adaptor

Power Supply atau adaptor berfungsi sebagai pemasok tegangan. Tanpa adanya tegangan rangkaian diatas tidak akan bekerja. Adapun rangkaian adaptor adalah sebagai berikut.

Kelebihan Rangkaian Radio Remote Control dengan sinyal handphone ini :

Biaya pembuatannya relatif murah
Mudah dalam pembuatannya
Karena mempergunakan sinyal handphone maka tidak terbatas oleh jarak
Tidak memerlukan sambungan / interface khusus, cukup meletakkan handphone di dekat antena
Bisa untuk menggerakkan peralatan dengan daya besar karena menggunakan relay

Kelemahannya :

Tidak cocok digunakan untuk daerah yang kekuatan sinyalnya kecil, karena handphone akan terus menerus mengeluarkan radiasi sinyal yang cukup kuat untuk menggerakkan relay
Peralatan akan terpicu dengan sendirinya apabila ada SMS atau misscall nyasar
Cuma bisa menggerakkan 1 peralatan (1 channel)

Skema rangkaian lengkap:

Daftar Komponen

Dioda germanium IN60 / IN4148................................................................1 buah

Dioda silikon IN4002.................................................................................2 buah

Condensator keramik 0,1 uF...................................................................... 1 buah

Condensator keramik 0,01 uF.................................................................... 1 buah

Condensator keramik / mylar 0,22uF.......................................................... 1 buah

Condensator elektrolit 10uF/16V................................................................. 1 buah

Resistor 100 K........................................................................................ 1 buah

Resistor 680 ........................................................................................... 2 buah

Resistor 47K........................................................................................... 2 buah

Resistor 1 M........................................................................................... 1 buah

LED........................................................................................................ 2 buah

Transistor BC109..................................................................................... 2 buah

IC 555.................................................................................................... 1 buah

Relay 9 volt............................................................................................. 2 buah

Alhamdulillah setelah penulis rakit, rangkaian ini bekerja dengan baik sesuai yang diharapkan. Untuk pengembangan lebih lanjut, mungkin adaptornya dibuatkan tambahan berupa rangkaian charger handphone dan sebagainya. Sebagai penerima bisa kita gunakan handphone GSM kita yang sudah lama dan jelek atau drop baterainya. Apabila para pembaca tertarik untuk membuatnya, dibawah ini penulis sertakan layout dan desain PCBnya. Ukuran PCB adalah : 12,1 x 3,8 cm.

Pada suatu hari ada seorang teman yang minta dibetulkan radionya. Ternyata radionya merk “UNICO” yang bentuknya hampir mirip dengan pesawat walkie talkie, karena memang bisa difungsikan sebagai walkie talkie dengan pemancar mini (lebih tepat disebut wireless microphone) yang amat sangat mininya. Namun demikian menurut pengakuannya dulu pernah dipakai brik-brikan dengan temannya menggunakan pesawat yang sama sampai kira-kira jarak 1 kilometeran.

Akhirnya radio tersebut penulis oprek-oprek, ternyata ada yang konslet di beberapa bagian. Setelah penulis betulkan bagian yang konslet tersebut, radio bisa menyala kembali. Radio ini lumayan sensitif juga, dengan komponen utamanya IC CXA111P. Pemancar mininya pun masih berfungsi. Bagian penerima kurang begitu menarik perhatian.

Yang menarik perhatian penulis adalah bagian pemancar mininya yang konon bisa mencapai jarak 1 kilometer. Jarak yang lumayan jauh untuk ukuran pemancar mini (wireless microphone) dengan tegangan hanya 3 volt. Untuk memuaskan rasa penasaran, bagian wireless mic / pemancar mininya penulis gambar ulang dan coba di re-design agar lebih bagus. Lilitan oscillator yang aslinya hanya ferit dililit kawat, disini penulis coba gunakan koker inti ferit ukuran 5 mm, untuk mempermudah perpindahan frekuensi.

Wireless Microphone "UNICO" versi 1 setelah dirakit

Setelah penulis rakit, ternyata hasilnya memang cukup memuaskan untuk ukuran pemancar sekecil itu. Meskipun tanpa pre-amp mic tapi sudah termasuk sensitif. Suara di kejauhan bahkan suara detak jam dinding bisa terdengar dengan jelas. Kestabilan juga lumayan bagus, meskipun agak terpengaruh oleh tangan atau badan kita, tetapi apabila diberi shielding / box pasti bisa terkurangi. Mengenai jarak, tergantung dari radio penerima dan jalur frekuensi yang digunakan. Disini penulis mempergunakan radio penerima rakitan sendiri (TA7302, TA7303 & LM386) front end menggunakan tuner VCO merek mitsumi dan antena eksternal. Jarak 100 meter terhalang tembok dan beberapa ruangan masih terdengar dengan jelas. Belum dicoba untuk jarak yang agak jauh lagi. Jalur frekuensi yang penulis gunakan adalah dibawah band broadcast, yaitu 81 MHz. Untuk menurunkan frekuensinya bisa kita lakukan dengan cara menambah lilitan primer atau memperbesar nilai capasitor antara colector dan emitor. Komponen aslinya Transistor Oscillator adalah 2SC829, dalam percobaan penulis ganti dengan transistor 2SC838. Transistor kedua bisa menggunakan 2SC1674, seandainya 2SC1675 tidak ada. Bisa juga diganti dengan transistor VHF yang lain, tetapi mungkin konsumsi baterai dan jarak pancar juga akan lain. Sedangkan lilitan kawat menggunakan ukuran 0,5 mm.

Dengan komponen yang minim, bisa kita rakit dengan bentuk sekecil mungkin. Bisa digunakan untuk berbagai keperluan, misalnya penyadapan atau sekedar menguping pembicaraan, atau bahkan untuk berkomunikasi.

Akhirnya penulis mengambil kesimpulan bahwa wireless microphone dari radio merek UNICO tersebut adalah wireless mic yang bagus, bisa diandalkan dan memungkinkan apabila dipergunakan untuk komunikasi jarak pendek seperti kata teman saya tersebut. Bagi para pembaca yang ingin membuatnya dibawah ini saya sertakan skema, dan desain PCBnya.