Televisi Hitam Putih
Danang Dwi D, Deni Ade P, Hilda K, Yunianto Panji N
Mahasiswa Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro,
Jl. Prof. Sudharto, Tembalang, Semarang
Abstrak
Televisi merupakan teknologi yang memanfaatkan komponen audio visual. Gambar yang direkam menggunakan kamera televisi, ditansmisikan melalui media transmisi RF yang diterima oleh televisi penerima dalam bentuk sinyal RF yang kemudian didemodulasi sehingga bisa ditampilkan dalam bentuk obyek bergerak. Pada awal kemunculannya, televisi hanya menampilkan gambar hitam-putih yang disertai suara..Sekarang ini hampir semua pemancar televisi menyiarakan siaran televisi berwarna. Tetapi dalam makalah ini hanya dibahas mengenai sistim penerima televisi hitam putih guna mengetahui
prinsip kerja dan cara kerja setiap bagian-bagian perangkat dari rangkaian penerima televisi hitam putih.
I. Pendahuluan
1.1 Latar Belakang
Gambar yang kita lihat di layar televisi adalah hasil produksi dari sebuah kamera. Pada sistem pemancar televisi, informasi visual yang kita lihat pada layar kaca pada awalnya di ubah dari objek gambar menjadi sinyal listrik. Sinyal listrik tersebut akan ditransmisikan oleh pemancar ke pesawat penerima (receiver) televisi. Pesawat televisi akan mengubah sinyal listrik yang di terima menjadi objek gambar utuh sesuai dengan objek yang ditranmisikan. Pada televisi hitam putih (monochrome), gambar yang di produksi akan membentuk warna gambar hitam dan putih dengan bayangan abu-abu.
1.2 Tujuan
Hal – hal yang menjadi tujuan dari penulisan makalah ini adalah :
1. Mengetahui proses dan prinsip kerja televisi hitam putih.
2. mengetahui cara kerja bagian – bagian pada televisi hitam putih.
1.3 Pembatasan Masalah
Pada makalah ini permasalahan dibatasi pada :
1. Proses dan prinsip kerja televisi hitam putih.
2. Cara kerja setiap bagian pada televisi hitam putih.
II. Dasar Teori
2.1. Prinsip Kerja Televisi secara umum
Selain gambar, pemancar televisi juga membawa sinyal suara yang di tranmisikan bersama sinyal gambar. Penyiaran telavisi sebenarnya menyerupai suara sistem radio tetapi mencakup gambar dan suara. Sinyal suara di pancarkan oleh modulasi frekuensi (FM) pada suatu gelombang terpisah dalam satu saluran pemancar yang sama dengan sinyal gambar. Sinyal gambar termodulasi mirip dengan sistem pemancaran radio yang telah dikenal sebelumnya. Dalam kedua kasus ini, amplitudo sebuah gelombang pembawa frekuensi radio (RF) dibuat bervariasi terhadap tegangan pemodulasi. Modulasi adalah sinyal bidang frekuensi dasar (base band).
Modulasi frekuensi (FM) digunakan pada sinyal suara untuk meminimalisasikan atau menghindari derau (noise) dan interferensi. Sinyal suara FM dalam televisi pada dasarnya sama seperti pada penyiaran radio FM tetapi ayunan frekuensi maksimumnya bukan 75 khz melainkan 25 khz.
2.2. Saluran dan Standar Pemancar Televisi
Kelompok frekuensi yang di tetapkan bagi sebuah stasiun pemancar untuk tranmisi sinyalnya disebut saluran (chanel). Masing-masing mempunyai sebuah saluran 6 MHz dalam salah satu bidang frekuensi (band) yang dialokasikan untuk penyiaran televisi komersial.
1. VHF bidang frekuensi rendah saluran 2 sampai 6 dari 54 MHZ sampai 88 MHZ.
2. VHF bidang frekuensi tinggi saluran 7 sampai 13 dari 174 MHZ sampai 216 MHZ.
3. UHF saluran 14 sampai 83 dari 470 MHZ sampai 890 MHZ.
Sebagai contoh, saluran 3 disiarkan pada 60 MHZ sampai 66 MHZ. Sinyal pembawa RF untuk gambar dan suara keduanya termasuk di dalam tiap saluran tersebut.
III.Televisi Hitam Putih
3.1. Proses dan Prinsip Kerja
3.1.1. TV Hitam Putih (Monochrome)
• Isyarat listrik yg mewakili gambar disebut isyarat video, sedangkan isyarat audio mewakili suara.
• Isyarat video dari kamera monochrome dinyatakan dengan gelap & terang dengan tingkat kegelapan yang berbeda-beda (grey-level).
• Isyarat video yg menyatakan gelap-terang ini disebut isyarat luminansi (Y)
• Isyarat video dilengkapi dengan isyarat pemadaman (blanking) dan sinkronisasi yg menghasilkan isyarat video komposit (Ycomp)
• Isyarat video komposit memodulasi AM terhadap isyarat pembawa gambar (fp)
• Isyarat audio memodulasi FM terhadap isyarat pembawa suara (fa)
3.1.2. Spektrum Dasar Sinyal TV monochrome
• Spektrum bidang dasar (baseband) TV hitam putih mempunyai BW 6 MHz seperti yg digunakan di Indonesia & Sebagian besar Eropa.
Gambar 1.1 Spektrum Sinyal Televisi
Gambar 1.2 Sinyal Televisi
Pada sistem penerima televisi hitam putih, sinyal composite video yang terdiri dari sinyal video luminance ( hitam), sinyal video Chrominance (warna), dan sinyal sinkronisasi, hanya diambil komponen Luminance (Y) dan sinyal sinkronisasi saja.
3.1.2. Pembacaan Dan Penyajian Gambar
• Di pemancar, kamera membaca gambar obyek titik demi titik dari kiri ke kanan, dari atas ke bawah.
• Di penerima, tabung gambar menyajikan gambar titik demi titik dari kiri ke kanan, dari atas ke bawah sesuai urutan di pemancar.
• Tanggapan mata manusia terlambat 1/18 detik bagi ”menghilangnya” suatu gambar. Jika gambar ditampilkan > 18 kali/detik secara terputus-putus, akan terkesan gambar tsb tertayang secara kontinyu
• Di Eropa, Indonesia 25 frame/detik, di Amerika 30 frame/detik.
• Menembakkan berkas elektron secara beruntun ke layar kamera (di pemancar) atau ke tabung gambar (di penerima) ke arah titik obyek yang dituju (di pemancar) atau ke titik tempat akan ditampilkannya gambar di layar tv (di penerima).
• Di Indonesia, Eropa layar terbagi 625 garis, di Amerika 525 garis
3.1.3. Interlaced Scanning
• Proses menembak-nembakkan elektron di kamera maupun di tabung TV ke titik-titik sesuai pola garis-garis sehingga menyapu seluruh permukaan kamera/layar disebut pemayaran (Scanning)
Gambar 1.3 Proses Scanning
• 1 frame dapat dibagi menjadi garis-garis bernomor ganjil dan garis-garis bernomor genap.
• Scanning paling sederhana = menampilkan garis-garis 1,2,3,...m dan mengulanginya n kali/detik
• Pemayaran bersisipan (interlaced scanning) = scanning diawali dengan garis-garis ganjil 1,3,5,.., dan dilanjutkan dengan garis-garis bernomor genap 2,4,6,..., Proses ini diulang-ulang n kali
• Interlaced scanning dapat memperhalus tampilan gambar obyek di layar karena obyek dengan n frame per/detik ditampilkan seolah olah 2n frame/detik. Jadi jika n = 25 frame/detik, maka gambar seolah-olah ditayangkan 50 frame/detik. (jauh diatas ambang mata manusia 18 frame/detik)
Gambar Proses Pembebtukan gambar
• Di Indonesia digunakan m = 625 garis/frame, dan n = 25 frame/detik
3.1.4. Pemadaman (Blanking) Dan Sinkronisasi
• Gerakan scanning elektron dari kiri ke kanan disebut trace horisontal.
• Setelah sampai di kanan, elektron harus dikembalikan ke kiri à retrace / fly-back horisontal
• Gerakan dari atas ke bawah disebut trace vertikal
• Gerakan elektron kembali dari tepi bawah ke atas disebeut retrace vertikal
• Pada setiap langkah balik (horisontal/vertikal) berkas elektron tidak boleh membekas di layar sehingga harus dilakukan pemadaman (blanking)
• Agar posisi gambar yang ditayangkan sesuai dengan obyek aslinya, maka gerakan elektron di pengirim dan pemancar harus serempak/sinkron. Ã sinkronisasi
• Retrace harus berlangsung sesingkat mungkin. Namun retrace vertikal membutuhkan waktu 20 garis. Maka 2 X 20 = 40 garis ”hilang” setiap frame. Jadi jumlah garis tiap frame yg efektif dinikmati pemirsa sekitar 625 – 40 = 585 garis.
3.1.5. Raster
Iluminasi yang dihasilkan pada gambar layar tabung sebagai hasil scanning elektron secara vertikal dan horizontal ketika tidak ada sinyal video yang datang tabung katoda disebut raster. Hal ini juga dapat didefinisikan sebagai pola iluminasi rektangular yang terbentuk pada layar tabung oleh pistol elektron yang tidak termodulasi dan discan oleh sirkuit pembelok pada penerima.
3.1.6. Frekuensi Frame dan Bidang
Jumlah dari frame gambar lengkap yang dikirimkan setiap detiknya dinamakan frekuensi frame dan jumlahnya adalah 25. dengan tujuan untuk meminimalisasi efek flicker, satu frame gambar dikirimkan menjadi dua gambar yang disebut dengan bidang. Pada satu bidang semua baris ganjil discan dan di bidang yang lain kita scan semua baris genap. Oleh karena itu 50 gambar dari bidang dikirimkan setiap detiknya. Jumlah dari bidang yang dikirimkan setiap detiknya dinamakan frekuensi bidang dan jumlahnya adalah 50.
3.1.7. Brightness
Brightness dapat didefinisikan sebagai tingkat kecerahan latar belakang pada saat pembentukan gambar kembali. Tingkat kecerahan yang dihasilkan oleh pancaran elektron adalah suatu karakteristik dari parameter pancaran elektron seperti intensitas, kecepatan, dsb. Oleh karena itu, brightness bergantung dari tegangan anoda tabung gambar (menentukan kecepatan) dan prasikap grid katoda (menentukan frekuensi).
3.1.8. Contrast
Perbedaan dalam intensitas dari bagian hitam dan putih dari gambar yang dibentuk kembali disebut contrast. Dengan kata lain contrast memberi kita pengertian seberapa banyak gelap pada bagia hitam dari sebuah gambar dibanding denganbagia putih. Cara pakai yang lain, hal ini mengindikasikan mengenai kecerahan pada bagian putih dibandingkan dengan tingkat kegelapan dari bagian hitam. Lebih cerah pada bagian putih, maka juga lebih contras.
Contrast dapat divariasikan dengan mengubah – ubah amplitudo dari sinyal video yang diberikan kepada gambar tabung katoda.
IV. PESAWAT PENERIMA TELEVISI
Gambar Fungsi rangkaian-rangkaian dalam sebuah penerima televisi.
P adalah sinyal pembawa gambar. S adalah sinyal pembawa suara. Daerah yang dinaungi bersesuaian dengan bagian RF-IF. Bentuk gelombang yang diperhatikan tidak menurut skala.
BLOK FUNGSIONAL UNTUK SINYAL
Gambar di atas memperlihatkan diagram blok untuk sebuah penerima monokrom. Blok-blok daerah ternaungi menunjukkan rangkaian-rangkaian sinyal RF-IF. Penerima pada dasarnya adalah sebuah rangkaian superheterodin. Sebuah tingkat osilator local dalam penyetala RF atau, bagian depan (front end), melakukan pelayangan dengan sinyal RF hingga turun ke frekuensi tengah untuk penguat IF. Kemudian semua RF pada stasiun-stasiun yang berbeda diubah menjadi nilai-nilai IF yang sama dari penerima. Nilai-nilai IF standar pada penerima-penerima televisi adalah :
45,75 MHz untuk sinyal pembawa gambar
41,25 MHz untuk sinyal pembawa suara
Kebanyakan penguat sinyal dalam penerima dilakukan oleh bagian-bagian penguat IF. Sinyal-sinyal video mula-mula muncul pada keluaran detector video. Detektor tersebut memiliki masukan sinyal IF termodulasi dan keluaran sinyal bidang frekuensi dasar.
BLOK FUNGSIONAL UNTUK PENYELARASAN DAN DEFLEKSI
Kita dapat meninjau osilator defleksi vertikal atau defleksi horizontal sebagai titik awal untuk defleksi. Masing-masing adalah sebuah rangakaian osilator “free-running” yang menghasilkan keluaran dengan atau tanpa sinyal masukan. Akan tetapi, masukan penyelarasan digunakan untuk mengontrol frekuensi osilator. Keluaran osilator semua penguat daya, yang bekerja sebagai sebuah generator penyamar untuk menghasilkan sejumlah arus pemayaran gigi gergaji yang diperlukan didalam kumparan ganda defleksi.
PENGONTROLAN PENGUATAN SECARA OTOMATIS (AGC-AUTOMATIC GAIN CONTROL)
Perhatikan diagram penerima pada gambar di bawah untuk melihat bahwa sinyal video juga dihubungkan kesuatu bagian AGC. Rangkaian ini menghasikan suatu bias searah untuk mengontrol penguatan yang otomatis pada penguat RF dan IF. Rangkaian AGC merupakan suatu sistem lup tertutup, yang berarti memiliki umpan-balik. Rincian lanjut dari sistem ini diperhatikan pada diagram blok pada gambar di bawah ini.
Gambar 13. Lup umpan-balik rangkaian AGC. Bias AGC mengontrol penguat RF dan IF.
AGC memberikan suatu level sinyal video yang tetap pada keluaran detektor video, sekalipun antena menghasilkan level sinyal RF bervariasi secara lebar. Kondisi sinyal dapat bervareasi dari suatu sinyal antena yang lebih kecil daripada 100 mikroV sampai kebeberapa persepuluh volt. Jumlah siyal pada penerima tergantung pada daya pemancar, jarak dari antena kepemancar, dan faktor-faktor lain. Namun dengan AGC, kontras gambar hampir sama jika penerima disakelarkan ke stasiun-stasiun yang berlainan.
PERSYARATAN DAYA SEARAH (DC)
Semua penguat dalam penerima membutuhkan daya searah (DC power). Alasannya adalah bahwa sebuah penguat untuk masukan sinyal AC memberikan keluaran yang diperkuat dengan mengontrol nilai-nilai searah (DC) dalam rangkaian keluaran. Sebuah transistor memerlukan tegangan elektroda searah agar dapat menghantarkan arus. Catu daya mengkonveksi masukan jala-jala daya ac ke tegangan catu dc. Fitur-fitur digunakan untuk menghilangakan kerut gelombang AC dalam keluaran DC.
Berbagai tegangan DC diperlukan agar memenuhi kebutuhan rangkaian sinyal, rangkaian defleksi dan tabung gambar. Sebuah pesawat penerima khas yang hitam-putih 19 inci memerlukan hal-hal berikut :
1. Tegangan rendah (Low Voltage). Sekitar 12 sampai 35 V untuk penguat dengan sinyal kecil.
2. Tegangan menengah (Medium Voltage). Sekitar 200 V untuk tingkat keluaran video.
3. Tegangan menengah (Medium Voltage). Sekitar 150 V untuk tingkat keluaran horizontal
4. Tegangan menengah (Medium Voltage). Sekitar 300 – 400 V untuk kisi layar (Screen Grid) dari tabung gambar dan untuk kisi fokus
5. Tegangan Tinggi (High Voltage). Sekitar 15 kV sampai 18 kV dari tegangan anoda pada tabung gambar monokrom.
Persyaratan untuk tingkat keluaran horizontal adalah berbeda. Penggerak video (Video Drive) untuk tabung gambar bisa lebih besar dari pada 100 V tetapi dengan arus yang sangat kecil. Dalam rangkaian keluaran horisontal, fokus utama adalah arus beban yang khasnya adalah 1 A atau lebih.
BAGIAN FREKUENSI RADIO (RF)
Penetala RF, atau bagian depan (front-end), adalah bagian pengubah frekuensi dari penerima superheterodin. Penyetala ini menerima sinyal-sinyal antena pada semua frekuensi saluran. Sinyal-sinyal ini dikonveksi (diubah) kedalam suatu bidang frekuensi tunggal (singelband) dalam pass band IF untuk penguat IF yang disetalakan pada harga yang tetap. Keluaran dari penyetala RF merupakan awal dari bagian IF.
BAGIAN PENGUAT TENGAH (IF)
Bagian IF hanya menerima frekuensi menengah (IF) dalam keluaran tingkat pencampuran sebab rangkaian-rangkaian ini disetalakan untuk sinyal IF. Benar-benar tidak ada penguatan pada masukan RF yang asli dan frekuensi jumlah. Hanya sinyal IF yang diperkuat.
Fungsi utama dari bagian IF adalah menaikan level sinyal ke titik pada mana pembungkus AM dapat dideteksi. Umumnya dibutuhkan sebuah dioda semikonduktor sebagai penyearah setengah gelombang untuk mendeteksi sinyal IF. Suatu level sinyal sebesar paling sedikit 0,5 V diperlukan untuk deteksi linier. Jadi bagian IF terdiri dari dua atau tiga penguat yang dikaskade untuk penguatan tegangan keseluruhan sebesar kira-kira 10.000. sebagai contoh, dengan sinyal IF 0,2 mV dari pencampur, keluaran yang diperkuat kedetektor video sama dengan 2 V. Suatu diagram blok dari bagian penguat IF dan detektor video ditunjukkan pada gambar di bawah bersama dengan kurva respon IF.
Gambar Diagram blok bagian penguat IF beserta respon RFnya. Jebakan-jebakan gelombang menghasilkan tarikan dalam kurva.
Perhatikan bahwa sinyal gambar IF 45,75 MHz dan juga sinyal suara IF 41,25MHZ diperkuat dalam bagian IF yang umum. Sinyal kroma 3,58 MHz yang warnanya termultipleksi adalah bagian dari gambar.
DETEKTOR VIDEO
Sinyal dari penguat IF akhir menggerakkan detektor video seperti diperlihatkan pada gambar di bawah ini.
Gambar Diagram blok detektor video dan penguat video dalam penerima televisi hitam putih. Emitter-follower tidak membalik polaritas sinyal video.
Detektor ini secara khas adalah sebuah penyearah dioda frekuensi tinggi dengan sebuah filter dalam rangkaian keluarannya yang memintas komponen kerut IF. Rangkaian keluaran detektor video merupakan tempat pertama dimana sinyal video komponen baseband dapat dilihat dengan sebuah osiloskop.
BAGIAN PENGUAT VIDEO
Fungsi utama dari penguat video adalah memberikan ayunan tegangan yang diperlukan untuk menggerakkan tabung gambar dari cut-off, untuk pengosongan, ke tegangan katoda-kisi yang praktis nol, untuk putih puncak. Dalam nilai puncak-kepuncak, ayunan ini dapat bervariasi dari sekitar 30 V pada tabung-tabung gambar kecil sampai sekitar 300 V. Dalam sekitar 1 V dari detektor video, penguatan tegangan (voltage) yang dibutuhkan dalam penguat video adalah 30 sampai 200.
Tegangan catu dc (searah) untuk penguat video harus lebih besar daripada ayunan sinyal puncak ke puncak. Karena alasan ini, penguat video dalam suatu penerima Solid State biasanya memiliki catu dayanya sendiri., hanya untuk keluaran video. Khasnya, penyearah digerakkan oleh pulsa-pulsa masukan yang diperoleh dari tingkat keluaran horizontal.
Biasanya pengontrolan penguatan diberikan dalam penguat video untuk memperbolehkan adanya penyesuaian kontras gambar. Seperti dilukisakan pada gambar di atas, kontrol kontras mengubah penguatan penguat untuk sinyal video ac. Penguatan harus diubah tanpa mengubah titik kerja dc, sehingga operasi linier dapat terus dipertahankan.
KOMPONEN SEARAH (DC) DARI SINYAL VIDEO
Komponen searah (DC) dari sinyal video menunjukkan terang relatif dalam gambar terhadap tingkat pengosongan. Pada keluaran detektor video, komponen searah dari sinyal video akan tetap utuh saat dipancarkan. Alasannya adalah bahwa sinyal video hanya dalam pembungkus sinyal modulasi dari sinyal gambar AM dalam penguat RF dan IF. Deteksi diperlukan untuk memulihkan kembali sinyal video dan komponen searahnya.
Guna mempertahankan komponen searah, penguat video sering digandengkan-langsung dari keluaran detektor video kekatoda tabung gambar. Penggandengan langsung atau penggandengan searah (dc) berarti bahwa tidak ada kepasitor penggandeng yang digunakan secara seri. Sebuah kapasitor gandeng menghantarkan sinyal-sinyal bolak-balik tetapi memblokir nilai rata-rata searahnya. Akan tetapi, komponen searah dapat disisipkan lagi dengan sebuah rangkaian pemulih.
BAGIAN IF SUARA 4 MHZ
Suara yang berhubungan dipancarkan sebagai suatu sinyal FM dalam saluran penyiaran televisi dengan frekuensi tengah 4,5 MHz diatas frekuensi pembawa gambar. Penyimpanan frekuensi maksimum adalah 25 kHz diatas dan dibawah frekuensi pembawa suara ”Transmisi Televisi”, FM digunakan untuk sinyal suara karena dia bebas dari derau dan interverensi. Prinsip-prinsip penggunaan FM bagi suara televisi diterapkan dalam cara yang sama seperti dalam radio FM dalam bidang frekuensi penyiaran dari 88 sampai 108 MHz, kecuali bahwa ayunan frekuensi adalah 25 MHz, ketimbang 75 kHz untuk modulasi 100 %. Seperti penerima FM, rangkaian suara IF membutuhkan pembatasan AM dan sebuah detektor FM pada keluaran audio.
CRT ( Cathoda Ray Tube)
Tabung gambar adalah sebuah tabung sinar katoda (CRT) berisi senapan elektron, yang menghasilkan berkas elektron, yang memancarkan cahaya. Tabung – tabung gambar monokrom mempunyai satu senapan elektron untuk layar fosfor putih. Tegangan tinggi dihubungkan ke anoda guna mencapai terang yang cukup. Tegangan searah positif khas adalah 10 kV untuk tabung monokrom 12 inci. Sambungan anoda dibuat dalam sebuah rongga berceruk pada lonceng gelas yang lebar. Pemfokusan berkas elektron menghasilkan bintik yang tajam. Tabung – tabung gambar menggunakan focusing coil.
Berkas elektron dibelokkan secara horizontal dan vertikal untuk mengisi bidang layar. Defleksi magnetik digunakan pada tabung – tabung gambar. Sebuah cincin magnet permanen pada leher tabung digunakan untuk pemusatan. Sudut defleksi tabung gambar adalah sudut total yang dapat dibelokkan oleh berkas tanpa menyentuh sisi – sisi pembungkus. Sudut defleksi gandar sebaiknya sesuai dengan tabung. Topeng hitam digunakan di sekeliling titik – titik fosfor untuk membuat hitam yang lebih gelap yang memperbaiki kontras dalam gambar.
V. KESIMPULAN
1. Pada sistem pemancar televisi, informasi visual yang kita lihat pada layar kaca pada awalnya di ubah dari objek gambar menjadi sinyal listrik dan ditransmisikan oleh pemancar ke pesawat penerima (receiver) televisi.
2. Dalam sistem televisi gambar ditransmisikan dengan metoda scanning.
3. Televisi analog mengkodekan informasi gambar dengan memvariasikan voltase dan/atau frekuensi dari sinyal sedangkan Televisi digital menggunakan modulasi digital dan sistem kompresi untuk menyebarluaskan video.
4. TV ditransmisikan dalam UHF (Ultra High Frequency) dan VHF (Very High Frequency) dimana setiap salurannya mempunyai lebar pita sebesar 6 MHz.
5. Semua penguat dalam penerima membutuhkan daya searah (DC power).
6. Fungsi utama dari bagian IF adalah menaikan level sinyal ketitik pada mana pembungkus AM dapat dideteksi.
7. Fungsi utama dari penguat video adalah memberikan ayunan tegangan yang diperlukan untuk menggerakkan tabung gambar.
DAFTAR PUSTAKA
Grob,Bernard.1991.Basic Television And Video System. McGraw Hill Inc.
Freeman ,Roger L.1998.Telecomunication Transmission Handbook. JhonWilley Inc.
www.google.com
www.wikipedia.com
www.e-ducation.net
www.ekawenats.com
18.52
yusuf
