Pemancar FM

 Bagian 1

 Bagian 2

 Bagian 3

Remote Speaker Melalui Jala-Jala Listrik

Oleh Susanto Wibisono Koselan

Penempatan speaker unit pada ruang yang berbeda dengan amplifier unit tentunya akan membutuhkan kabel yang cukup panjang dan penataan instalasi kabel yang baik agar kabel yang dipasang terlihat rapi, bahkan tidak terlihat, dan menghasilkan kualitas suara yang  baik. Salah satu solusinya adalah menggunakan kabel yang sudah ada, yaitu kabel instalasi listrik.

Penggunaan jala-jala listrik sebagai media transmisi sinyal audio memang bisa direalisasikan namun membutuhkan kehati-hatian dalam pelaksanaanya. Ini merupakan solusi yang baik karena tidak perlu menambahkan sebuah instalasi kabel baru untuk menghubungkan speaker dengan sumber suara, seperti radio atau tape yang dinginkan dan dapat menghasilkan kualitas suara yang baik.

Untuk membentuk sistem ini digunakan modulasi FM yang menggunakan IC yang banyak dipasaran yaitu LM566, Voltage Control Oscilator, dan LM565, sebuah detektor PLL. LM566 digunakan untuk memodulasi sinyal audio yang ingin ditransmisikan  dengan metode modulasi FM dan di-mix dengan jala-jala listrik dengan menggunakan sebuah transformator. Transformator yang digunakan dapat berupa transformator MF. Pada sisi penerima, sinyal modulasi FM ini dipisahkan dari jala-jala listrik dengan menggunakan sebuah transformator MF. Dengan menggunakan LM565 maka didapatkan sebuah sinyal audio yang masih lemah.

Pada sistem ini sinyal audio yang telah dimodulasi secara FM ini akan kebal terhadap gangguan sinyal noise dan tetapi menghasilkan kualitas suara yang baik. Inilah kelebihan dari sistem yang menggunakan modulasi secara AM. Jadi dengan menggunakan metode modulasi FM, noise yang timbul pada jalur jala-jala listrik akan di-reject oleh detektor dan LM565.

Sistem ini cocok untuk transmisi suara yang memerlukan kualitas yang baik seperti musik atau  pembicaraan serta dapat dioperasikan di mana saja (sebatas di dalam sebuah rumah) asalkan ada outlet jala-jala listrik.

Blok Diagram

 Gambar 1Blok Diagram Remote Speaker

Pada bagian sumber audio dapat berupa tape atau radio yang sinyalnya diambil dari konektor line out/tape out. Jika output ini tidak ada maka dapat diambilkan dari speaker output. Kondisi seperti ini akan menyebabkan volume suara di bagaian remote unit akan dikontrol oleh volume pada sumber audio.

Pada bagian transmiter unit sinyal dari audio ini dimodulasikan dengan modulasi FM yang kemudian di campur dengan tegangan jala-jala listrik dengan menggunakan couple transformer. Pemudulasian FM dilakukan dengan menggunakan IC LM566 yang dalam ini berfungsi sebagai voltage control oscilator, dimana output frekuensinya dapat berubah-ubah sesuai dengan tegangan amplitudo dari sinyal audio yang masuk pin input modulasi.

Gambar 2 Fungsi Pin Pada LM566 dan LM565

Pada bagian receiver unit, sinyal audio yang telah dimodulasikan didemodulasi dan juga melakukan reject kepada sinyal noise yang ikut diambil dari jalur jala-jala listrik. Dan pada bagian audio output sinyal audio yang telah didemodulasikan dengan menggunakan LM565 dikuatkan dengan menggunakan LM380, sebuah audio power amplifier 2.5 watt. Jika ternyata suara yang dihasilkan masih kurang kuat maka dari output LM380 dapat dikuatkan lagi dengan menggunakan sebuah power amplifier yang mempunyai daya output lebih besar.

Bagian Transmitter

Pada sistem ini frekuensi sinyal carrier yang dapat digunakan adalah 100KHz atau 200KHz sehingga jika hanya menginginkan output mono maka input sinyal bagian kiri dan input sinyal bagian kanan dicampur dan hanya menggunakan sebuah frekuansi carrier  saja. Tetapi jika dinginkan output speakernya tetap stereo maka diperlukan dua set transmitter-receiver unit dengan frekuensi carrier  yang berbeda.

Frekuensi carrier yang digunakan harus lebih tinggi dari 100KHz dan kelipatannya agar tidak terjadi interferensi antara sinyal carrier yang satu dengan yang lainnya.

Level tegangan sinyal input diatur oleh R1 agar tidak terjadi over modulation yaitu ketika sinyal modulasinya menghasilkan frekuensi diluar range yang dinginkan. Inilah yang biasanya menyebabkan interferensi. Untuk meningkatkan respon frekuensi sampai 20KHz dapat digunakan rangkaian C2, R7 dan R8. Rangkaian C2, R7 dan R8 ini tidak selalu harus ditambahkan.

Penentuan free running frequency (fc) pada VCO, LM566, ditentukan oleh nilai R4 dan C4. Pada rangkaian pada gambar 3, frekuensi VCO pada 200KHz. Free running frequency ini akan menjadi frekuensi dasar modulasi FM sehingga pada frekuensi 200KHz ini cukup efektif ketika sinyal ini di-couple-kan ke jala-jala listrik dengan menggunakan sebuah trafo MF.

Gambar 3 Rangkaian Transmitter Unit

Sensitivitas dari VCO pada bias 12volt sekitar  ±0.66 fc/V. Agar distorsi yang terjadi menjadi minimum maka deviasi frekuensi harus dibatasi sampai ±10% pada saat level tegangan input modulasi maksimal pada ±0.15 Vpeak. Dan untuk mengatur level sinyal input ini digunakan sebuah potensiometer 10k yang berfungsi sebagai pembagi tegangan. Output dari LM566 ini diambilkan dari pin 3, yaitu pin squre wave modulated yang mempunyai level tegangan 6Vpp.

Sebelum di-couple-kan ke jala-jala listrik dengan menggunakan sebuah trafo MF, sinyal modulasi ini (berupa sinyal kotak) dikuatkan dengan menggunakan sebuah transistor 2N2222. Level tegangan di kolektor besarnya maksimal 40-50Vpp. Karakteristik ini tergantung dari besarnya V_CE pada 2N2222. Karena T1 sudah di tune pada fc maka lilitan pada T1 bagian primer akan mempunyai impedansi yang tinggi yang membebani kolektor sehingga pada kolektor Q1 tidak memerlukan pembatas arus lagi. Kapasitor C8 akan mengisolasi transformator MF dari sinyal sinus tegangan jala-jala listrik 60Hz.

LM7812 digunakan untuk melakukan rejection  pada sinyal dari VCO dan melakukan regulasi tegangan menjadi 12V.

Bagian Receiver

Pada bagian penerima, sinyal modulasi dipisahkan dari jala-jala listrik dengan menggunakan trafo MF, dikuatkan, dibatasi, dan didemodulasi agar kembali menjadi sinyal audio seperti yang diterima oleh bagian transmitter. Pada saat tidak ada sinyal modulasi maka bagian receiver in harus tidak menghasilkan suara apapun pada output LM380.

Sinyal modulasi/sinyal carrier di-couple secara kapasitif dari jalur jala-jala listrik kemudian ke trafo MF T1 yang sudah di­ tune. Pembeban rangkaian tank circuit dengan transistor Q (Q1A dab Q1B) dan R1 akan menyebabkan hanya ±10% sinyal modulasi yang diterima dan juga untuk mencegah terjadinya osilasi pada rangkaian tank circuit tersebut.

Gambar 4 Rangkan Receiver Unit

Impedansi lilitan sekunder T1 harus disesuaikan dengan impedansi basis transistor Q_1A sehingga level tegangan carrier yang diterima akan bervariasi antara 0.2 sampai 45 Vpp sedangkan pada basis Q_1a sekitar 12mV sampai 2.6V. Transistor yang digunakan disini semuanya adalah LM3046 yang di dalam sebuah kemasannya terdiri dari 5 buah transistor. Q_1A-Q_1D berfungsi sebagai amplifier sekaligus berfungsi sebagai pembatas yang outputnya berupa gelombang kotak yang simetri ±7Vpp. Output ini dilemahkan terlebih dahulu sampai 1Vpp dan kemudian langsung dihubungkan ke peak detektor pada LM565.

PLL pada LM565 beroperasi seperti narrow band tracking filter yang melakukan tracking pada sinyal input dan menghasilkan distorsi yang rendah pada sinyal output demodulasi dan rasio S/N yang tinggi. Osilator internal LM565 diset pada frekuensi sekitar 200KHz (fc). Nilai ini ditentukan dari fo = 1/(3.7 x R₁₆ x R₁₇). Agar PLL dapat me-lock  frekuensi fc maka R₁₆ kira-kira harus bernilai 4k7 atau 5k1 dengan nilai C₁₃ sebesar 300nF. Penambahan C₁₀ adalah untuk melemahkan sinyal carrier yang masuk ke power amplifier. Walaupun tidak dapat didengar oleh pendengaran manusia jika tidak dibatasi akan mengakibatkan power amplifier LM380 akan over load.

Rangkaian detektor mute, yang dibangun dari rangkaian D1, Q2, dan C7. Ketika tidak ada sinyal carrier maka Q_1E akan ON dan  akan menyebabkan sinyal audio dibuang ke ground. Ketika terdapat sinyal carrier maka 7Vpp sinyal kotak akan dideteksi level tegangan puncaknya dan diintegralkan kemudian di rata-rata dengan rangkaian R₉C₇ dan R₁₁C₆ dan akan menghasilkan tegangan rata-rata sekitar –4V. Tanpa rangkaian mute ini maka pada saat tidak ada sinyal carrier maka ada kecenderungan pada PLL untuk melakukan lock sinyal noise dan hal ini tidak dinginkan. Output dari LM380 dapat langsung dihubungkan ke speaker 8W melalui sebuah kapasitor couple sebesar 470uF.

Setting Frekuensi Carrier

Pengaturan frekuensi carrier  dapat dilakukan dengan mudah karena hanya sedikit bagian yang memerlukan pengaturan. Frekuensi sinyal carrier yang dihasilkan oleh transmitter unit ini berada pada sekitar 200KHz yang ditentukan oleh nilai R4 dan C4. Nilai R4 dan C4 tidak perlu terlalu presisi.

Yang paling penting adalah melakukan  tune pada T1 pada kedua unit tersebut, unit transmitter dan unit receiver agar dihasilkan output sinyal carrier yang paling tinggi. Untuk penempatan receiver unit yang agak jauh maka pada bagian receiver perlu dilakukan setting ulang yaitu pada bagian PLLnya. Pengaturan dilakukan dengan mengatur nilai R₁₆ sampai PLL tidak lagi melakukan lock yang ditandai dengan munculnya noise semakin besar. Buatlah tanda pada potensionmeter R₁₆ ini kemudian ulangi lagi dengan memutar potensiometer ini ke arah yang berlawanan sampai PLL kembali tidak dapat melakukan lock sinyal carrier. Tandailah posisi ini dan kemudian aturlah potensiometer ini pada posisi ditengah-tengah tanda yang  telah dibuat.

Setting terakhir yaitu pada volume suara yang dapat diterima oleh receiver unit. Aturlah agar sinyal audio yang akan dimodulasi besar level tegangannya tidak lebih dari 0.1Vpp. Pengaturan ini dapat dilakukan dengan mengatur R1 pada transmitter unit.

Aplikasi dari sistem carrier ini tidak hanya pada remote speaker tetapi dapat pula untuk intercom. Untuk sistem yang full stereo atau sistem quadraphonic (4 speaker- 2 rear dan 2 front) maka diperlukan rangkaian transmiter-receiver untuk tiap-tiap channel yang dinginkan dengan frekuensi carrier yang berbeda. Perbedaan frekuensi carrier tidak boleh kurang dari 40KHz karena lebar frekuensi yang diperlukan untuk sistem ini adalah 2x20KHz.

Download Skema Rangkaian

Pemancar

Penerima