## MULTI FREKUENSI ENCODER FLIGHT TERMINATION SYSTEM (MULTI FREQUNECY ENCODER FLIGHT TERMINATION SYSTEM)
Effendi Dodi Arisandi Pusat Teknologi Roket Lembaga Penerbangan dan Antariksa Nasional Jalan Raya LAPAN Rumpin Bogor Indonesia e-mail: effendi.dodi@lapan.go.id
Diterima 30 Maret 2015, Direvisi 20 April 2015, Disetujui 22 April 2015

## ABSTRACT
FTS  (flight  termination  system)  is  a  system  which  is  used  to  terminate  the  mission  of  flight vehicle if the vehicle gets failure during its mission. FTS encoder is a part of FTS which will give the command signal on sine waveform with certain frequency. The sine wave signal which is called a tone ranging  can  be  driven  on  the  audio  frequency,  20Hz  –  20kHz.  DDS  (direct  digital  synthesis)  method can be used to generate tone ranging signal such as a sine or square wave. The secret tone ranging signal  which  is  transmitted  to  the  FTS  receiver  part  is  very  important  in  order  not  be  disturbed  by another  signal.  With  the  use  of  a  DDS  AD9850  method,  could  produce  sine  wave  multi  frequency signal on the FTS encoder; 750Hz, 1000Hz, and 1250Hz.
Keywords: Multi Frequency, FTS Encoder, DDS Method, Summing Frequency

## ABSTRAK
Flight  Termination  System (FTS)  adalah  suatu  sistem  yang  digunakan  untuk  menghentikan suatu misi peluncuran wahana udara apabila wahana tersebut mengalami kegagalan dalam misinya. Encoder FTS adalah bagian dari FTS yang akan memberikan sinyal perintah dalam bentuk gelombang sinus  dengan  frekuensi  tertentu.  Sinyal  sinus  yang  secara  umum  disebut  sinyal tone  ranging dapat dibangkitkan  dalam  rentang  frekuensi  audio,  20Hz-20KHz.  Metode Direct  Digital  Synthesis (DDS) dapat  digunakan  untuk  membangkitkan  sinyal tone  ranging yang  berupa  sinyal  sinus  atau  kotak ( pulse ).  Kerahasiaan  sinyal tone  ranging yang  dikirimkan  pada  bagian  penerima  FTS  sangat  penting agar  tidak  bisa  diganggu  oleh  sinyal  lain.  Dengan  menggunakan  metode  DDS  AD9850,  dapat dihasilkan sinyal sinus multi frekuensi pada endcoder FTS; 750Hz, 1000Hz, dan 1250Hz. Kata kunci: Multi Frekuensi, Encoder FTS, Metode DDS, Penjumlahan Frekuensi

## 1  PENDAHULUAN
Suatu  sistem  keamanan  pada peluncuran  wahana  terbang  seperti roket,  uav,  atau  wahana  udara  yang lainnya sangat dibutuhkan untuk menghindari kejadian yang tidak diinginkan. Kejadian yang tidak diinginkan  tersebut  seperti  peluncuran roket  tidak  mengikuti  lintasan  yang telah  ditentukan  sehingga  gerak  roket dapat  menuju  ke  kawasan  pemukiman penduduk.  Oleh  karena  itu  diperlukan suatu  sistem  yang  dapat  menghentikan laju  roket  sebelum  menuju  pemukiman penduduk.  Sistem  yang  digunakan untuk  dapat  menghentikan  laju  roket dapat berupa bermacam-macam metode. Sebagai  salah  satu  metode  adalah dengan  meledakkan  roket  diudara sebelum menuju ke kawasan pemukiman penduduk. Keputusan untuk meledakkan roket di udara harus dibuat  dengan  keputusan  yang  cermat, tepat,  dan  cepat.  Metode  yang  lain adalah  dengan  cara  mengubah  titik cog pada  roket  sehingga  roket  tidak mempunyai  gaya  angkat  aerodinamis, kemudia  roket  dapat  menuju  ke  bumi secara  vertical  dengan  segera  karena posisi cog -nya  berubah  ke  belakang (mendekati motor roket). Metode pengontrolan  roket  untuk  menuju kawasan  yang  jauh  dari  pemukiman penduduk  dapat  dilakukan  setelah  misi roket dinyatakan gagal.
Flight  Termination  System (FTS) adalah  suatu  sistem  yang  digunakan untuk  menghentikan  laju  roket  pada
saat  terbang.  Laju  yang  dimaksud adalah  gerakan roket yang tidak sesuai dengan  lintasan  misinya.  Salah  satu cara  adalah  dengan  mengkontrol  roket sehingga  terjun  bebas  ke  bawah menabrak  bumi  (Javier  Velez,  2012). Cara yang lain untuk menghentikan laju roket  adalah  dengan  diledakkannya roket  di  udara  (David  Bruce  Franz, 1977).
Sistem  FTS  terdiri  dari  2  bagian, sistem encoder dan  sistem decoder . Sistem encoder adalah  bagian  dari  FTS yang  memberikan  sinyal  kepada  sistem decoder secara tele-command .  Sinyal yang  dipancarkan  oleh  sistem encoder dapat  berupa  sinyal tone  ranging atau frekuensi  audio  manusia  antara  20Hz  - 20kHz.  Untuk  mengatasi  gangguan  dari pemancar  lain,  maka  sistem encoder harus  dapat  memancarkan  sinyal tone ranging secara  multi  frekuensi.  Sinyal multi  frekuensi  tersebut  dapat  dijumlah- kan menjadi satu keluaran.
Sinyal tone ranging yang merupakan  gelombang  sinus  dapat dibangkitkan secara software di komputer  maupun  secara hardware pada rangkaian elektronika atau chip IC. Untuk  membangkitkan  sinyal tone gelombang  sinus  dapat  menggunakan metode Direct Digital Synthesis (DDS) (Fu Xin Wang dkk, 2011).
Pada  penelitian encoder FTS dengan multi frekuensi (700Hz, 1000Hz, dan  1250Hz),  metode  yang  digunakan untuk membangkitkan  gelombang sinus adalah  dengan  metode  DDS  secara
hardware . Metode DDS secara hardware dapat  menggunakan chip IC  AD9850 dengan memberikan sinyal kontrol pada chip , maka keluaran mempunyai rentang frekuensi  antara  1Hz  sampai  dengan 40MHz.
Tujuan  dari  penelitian  multi frekuensi endocer FTS  ini  adalah  untuk menghindari  gangguan  dari  pemancar frekuensi  lain,  sehingga  sistem  FTS secara keseluruhan dapat bekerja secara normal. Penelitian encoder FTS merupakan  salah  satu  persiapan  untuk menuju  kemampuan  LAPAN  dalam membangun  roket  peluncur  satelit. Setiap  roket  peluncur  satelit  harus dilengkapi  dengan  sistem  FTS  untuk mengantisipasi  kegagalan  peluncuran dalam misinya.

## 2  SINYAL TONE
Sinyal tone adalah  suatu  sinyal yang  mempunyai  rentang  frekuensi 20Hz sampai dengan 20Khz. Sinyal tone dapat  dimanfaatkan  untuk  sistem komunikasi antar manusia yang mempunyai  jarak  yang  cukup  jauh dapat  melalui  udara  atau  kabel.  Sejak puluhan  tahun  yang  lalu  bahwa  sinyal tone telah  dimanfaatkan  dalam  bidang telekomunikasi.  Salah  satu  contoh dalam  bidang  telekomunikasih  sampai saat  ini  adalah  penggunaan  sinyal tone pada  papan  tombol  pesawat  telepon. Sinyal  tone  pada  papan  tombol  pesawat telepon merupakan perpaduan 2 macam sinyal tone dengan  frekuensi  tertentu, frekuensi  rendah  dan  frekuensi  tinggi (www.aisi555.com,  2015).  Gabungan  2 macam  sinyal tone tersebut  disebut dengan DTFM ( dual tone multi frequency ).
Gambar  2-1  adalah  salah  satu  contoh papan  tombol  telepon  dengan  prinsip DTMF dan Tabel 2-1 adalah kombinasi 2 macam  frekuensi  rendah  dan  frekuensi tinggi  pada  metode  DTMF  untuk menghasilkan  angka  (0-9)    atau  huruf alphabet  (A-D)  (https://ayyusriwahyuni. wordpress.com, 2015).
Sinyal tone yang merupakan sinyal sinusoidal  dengan  frekuensi  tertentu
atau  berubah-rubah  dapat  dihasilkan secara hardware atau software .  Secara hardware sinyal tone dapat  dihasilkan dari Digital  to  Analogue  Converter (DAC) yang dihubungkan dengan suatu mikrokontroller atau mikroprosesor. DAC  adalah  rangkain  elektronika  yang dapat  mengubah  sinyal  dijital  ke  sinyal analog.  Resolusi  dari  DAC  sangat mempengaruhi  kehalusan  sinyal  yang dihasilkan.  DAC  dengan  resolusi  8  bit dapat  memberikan  perubahan  keluaran analog  terkecil  sebesar  0.392%  dari tegangan  referensi.  Jika  DAC  8  bit menghasilkan  tegangan  penuh  sebesar 10  volt,  maka  perubanhan  terkecil  nilai DAC  1  bit  adalah  39.2  mili  volt.  Sinyal tone yang  berupa  sinyal  kotak  ( pulse ) juga  dapat  dihasilkan  dari  rangkaian timer seperti  ditunjukkan  pada  Gambar 2-2.  Dengan  memberikan  nilai  tertentu pada resistor dan kapasitor maka frekuensi pada timer dapat diubah-ubah.

## Gambar 2-1: Papan Telepon DTMF

## Tabel 2-1: KOMBINASI SINYAL DTMF
Frekuensi Rendah (Hz) Frekuensi Tinggi (Hz) 1209  1336  1477  1633 697 1 2 3 A 770 4 5 6 B 852 7 8 9 C 941 * 0 # D
Secara software sinyal tone dapat dibangkitkan dengan menggunakan salah  satu  bahasa  pemrograman  yang
ada,  kemudian  sinyal tone dapat dikeluarkan  dalam  bentuk  suara  audio dengan memanfaatkan speaker yang ada pada notebook atau  komputer.  Dengan memanfaatkan perangkat komputer maka  sinyal tone dengan  mudah  untuk dihasilkan. Semua bahasa pemrograman dapat  digunakan  untuk  menghasilkan sinyal tone .  Berikut  ini  adalah  contoh kode  bahasa  pemrograman  python  yang dapat menghasilkan sinyal tone .
Fs = 1000     # sampling rate Ts = 0.01/Fs # sampling interval t = arange(0,0.1,Ts) # time vector ff = 300; y = sin(2*pi*ff*t) subplot(2,1,1) plot(t,y1) xlabel('Time') ylabel('Amplitude') subplot(2,1,2) show()
Gambar 2-2: Rangkaian timer sinyal tone
Gambar  2-3  adalah  salah  satu contoh  sinyal tone dengan  frekuensi 300Hz  yang  dihasilkan  dengan  meng- gunakan  bahasa  pemrograman  python. Penjumlahan  beberapa  macam  sinyal tone dengan frekuensi yang berbeda-beda dapat dilakukan secara software maupun hardware .  Gambar  2-4  adalah  contoh penjumlahan  3  macam  frekuensi  secara software ; 300Hz, 750Hz, dan 1300Hz. Perkembangan  ilmu  bahan  dan teknologi hardware yang  semakin  pesat sehingga  dapat  menciptakan  suatu  chip IC  AD9850  yang  dapat  menghasilkan sinyal  sinus  atau  kotak  ( pulse ).  Chip  IC AD9850  menggunakan  metode Direct Digital Synthesis (DDS) untuk menggerak- kan  sinyal  sinus  atau  kotak  yang memiliki rentang frekuensi keluaran dari
1Hz sampai dengan 40MHz. Metode DDS akan dibahas lebih luas pada Bab 3.
Gambar 2-3: Sinyal tone 300Hz
Gambar 2-4: Penjumlahan tiga macam frekuensi

## 3  METODE DDS
Metode Direct  Digital  Synthesis (DDS)  adalah  suatu  metode  yang digunakan untuk membangkitkan sinyal sinus secara dijital (www.hpcc.ecs. soton. ac.uk,  2015).  Sebuah  mikrokontroller atau mikroprosesor tidak dapat menghasilkan sinyal sinus secara langsung,  dikarenakan  sinyal  sinus merupakan  sinyal  analog  sedangkan keluaran  dari  mikrokontroler  atau mikroprosesor adalah sinyal dijital. Oleh karena itu diperlukan sebuah rangkaian yang  bisa  mengubah  sinyal  dijital  ke sinyal  analog.  Untuk  menghasilkan sinyal  sinus  dari  sinyal  dijital  maka diperlukan  sebuah converter dari  sinyal dijital ke analog, yaitu Digital  to Analogue Converter (DAC) (Wei Ping Zhang, 2012). Sebuah DAC yang memiliki resolusi yang tinggi  akan  menghasilkan  sinyal  sinus yang  halus.  Blok  diagram  DAC  dan mikrokontroler untuk pembangkit sinyal sinus dapat dilihat pada Gambar 3-1.
Gambar 3-1: Pembangkit gelombang sinus
Mikro kontroler DAC + Amplifier keluaran
Selain dengan menggunakan DAC, metode lain yang dapat digunakan untuk membangkitkan  gelombang sinus adalah metode  DDS. Metode  DDS  dapat diterapkan  secara software maupun hardware . Metode DDS secara software , maka  sebuah  mikrokontroler  atau mikroprosesor  memerlukan  penambahan empat  macam  komponen  pasif;  resistor, kapasitor, induktor, dan trimpot. Dengan memanfaatkan timer untuk  PWM  dan data  sinus  secara  periodik  di look  up table maka dapat dihasilkan sinyal sinus yang  diinginkan.  Gambar  3-2  (qrp-labs. com,  2015)  adalah  sebuah  rangkaian untuk  menghasilkan  sinyal  sinus  yang dikendalikan  secara software .  Keluaran sinyal  gelombang  sinus  di filter untuk medapatkan  sinyal  yang  halus  dengan menggunakan  metode lowpass  filter Chebyshef seperti  ditunjukkan  pada Gambar 3-3 rangkain skematiknya (qrp- labs.com, 2015).
Gambar 3-2: DDS secara software
Gambar 3-3: Lowpass filter chebyshef
Metode  DDS  yang  diimplementasi- kan secara hardware dapat menghasilkan sinyal  sinus  atau  sinyal  kotak  ( pulse ) dari 1Hz sampai dengan 40Mhz (Xian Yi Zhang  dkk,  2013).  Implementasi  DDS secara hardware dapat  menggunakan chip IC AD9850. IC ini dapat menghasilkan sinyal  sinus  secara  stabil  dan  dapat diubah-ubah  frekuensinya  berdasarkan
data kontrol yang diberikannya. Ada dua metode  yang  dapat  digunakan  untuk mengkontrol  AD9850,  secara  paralel atau  serial.  Rangkaian  pendukung untuk  AD9850  dapat  dilihat  pada Gambar  3-4. Timing diagram  untuk mengkontrol AD9850 secara paralel atau serial  ditunjukkan  pada  Gambar  3-5 (www.analog.com, 2015). Masing-masing metode  paralel  atau  serial  mempunyai kelebihan  dan  kekurangan  masing- masing.  Metode  paralel  mempunyai kecepatan  proses  kontrol  yang  lebih cepat dibandingkan dengan metode serial dikarenakan  data  kontrol  diberikan secara bersamaan. Namun metode paralel mempunyai kelemahan dalam kebutuhan pin koneksi  ke  mikrokontroler  atau mikroprosesor yang lebih banyak dibandingkan  dengan  metode  serial. Kelebihan dan kekurangan metode serial adalah  kebalikan  dari  kekurangan  dan kelebihan metode paralel.
Gambar 3-4: DDS AD9850 secara hardware
a. metode paralel

## 4  HASIL DAN PEMBAHASAN
Encoder pada  bagian  FTS  dapat membangkitkan atau memancarkan sinyal sinus dengan satu macam frekunsi atau multi  frekuensi.  Multi  frekuensi  dapat terdiri dari lebih dari satu macam sinyal sinus  dengan  frekuensi  audio  manusia antara 20 Hz sampai dengan 20.000 Hz. Sinyal  sinus  dengan  frekuensi  audio manusia  sering  disebut  dengan  sinyal tone  ranging .  Seperti  dijelaskan  pada bab  3  bahwa  sinyal  sinus  dapat dibangkitkan  secara hardware maupun software . Secara software dapat menggunakan  berbagai  macam  bahasa pemrograman seperti;  C++, visual  basic, pascal, dan lain sebagainya. Hasil sinyal sinus tersebut dapat dikeluarkan melalui speaker pada  komputer  yang digunakannya. Sedangkan secara hardware untuk  membangkitkan  sinyal sinus  dapat  menggunakan  konverter DAC,  yaitu  merubah  sinyal  digital  ke sinyal analog. Dengan kemajuan teknologi maka  telah  dimungkinkan  pembuatan suatu chip IC yang dapat membangkitkan sinyal  sinus  atau  kotak  ( pulse )  dengan memberikan  kontrol  pada  IC  tersebut. AD9850 merupakan suatu IC yang dapat membangkitkan  sinyal  sinus  secara hardware dengan metode DDS.
Sistem  FTS  pada  bagian encoder dengan  multi  frekuensi  secara  blok diagram dapat ditunjukkan seperti pada Gambar  4-1.  Blok  diagram  terdiri  dari board mikrokontroler  arduino  mega2560, board DDS AD9850, handy-talky sebagai pemancar sinyal FTS. Ada 2 metode yang dapat digunakan untuk mengkontrol DDS AD9850,  secara  paralel  dan  secara serial.  Pada  penelitian  ini  metode  yang digunakan untuk membangkitkan sinyal sinus multi frekuensi encoder FTS adalah secara hardware dengan  menggunakan chip  IC  AD9850.  Metode  yang  dipilih untuk  mengkontrol  AD9850  adalah secara  serial  yang  dihubungkan  pada board arduino mega2560.
Susunan  penelitian encoder FTS
dengan multi frekuensi seperti ditunjukkan  pada  Gambar  4-2,  terdiri
dari boad arduino  dan  3  modul  DDS AD9850.  Modul-modul  AD9850  akan membangkitkan  tiga  macam  frekuensi; 700Hz,  1000Hz,  dan  1250Hz.  Ketiga frekuensi  yang  dihasilkan  dari  DDS AD9850  dapat  dilihat  dengan  osiloskop dan  ditunjukkan  pada  Gambar  4-3. Secara  berturut-turut  Gambar  4-3a-c adalah  pembangkit  gelombang  sinus dari  frekuensi  700Hz,  1000Hz,  dan 1250Hz. Ketiga macam sinyal sinus yang berbeda  frekuensi  akan  dijumlahkan secara hardware untuk  mendapatkan satu jalur keluaran yang akan dihubung- kan ke handy-talky . Sinyal keluaran dari hasil  penjumlahan  akan  dihubungkan melalui  jalur mikropon  pada handy-talky . Penjumlahan  ketiga  macam  frekuensi dapat dilakukan dengan cara menambah- kan masing-masing resistor pada keluaran board AD9850  dan  menghubungkannya menjadi  satu  pada  ujung  resistor  yang lainnya. Hasil penjumlahan ketiga macam sinyal  sinus  yang  berbeda  frekuensi dapat dilihat pada Gambar 4-4. Sumber frekuensi  dari  masing-masing  kanal merupakan sinyal sinus yang stabil dan kontinyu;  700Hz,  1000Hz,  dan  1250Hz, maka  hasil  penjumlahan  dari  ketiga sinyal tersebut juga kontinyu dan periodik.
Gambar 4-1: Blok diagram encoder FTS
DDS  AD9850  dapat  membangkit- kan  sinyal  sinus  secara  kontinyu  dan stabil. Sehingga AD9850 dapat dijadikan hardware untuk  membangkitkan  sinyal sinus  dengan  rentang  frekuensi  1Hz sampai  dengan  40MHz.  Sinyal  keluaran dari  AD9850  merupakan  sinyal  sinus yang mempunyai tegangan antara 0 volt sampai dengan 5 volt.
Board arduino
mega2560 DDS 1
AD9850
DDS 2
AD9850 DDS 3
AD9850  Handy
-talky
Gambar 4-2: Encoder FTS 3 frekuensi a. 700Hz                     b. 1000Hz c. 1250Hz Gambar 4-3: 3 Macam frekuensi
Gambar 4-4: Penjumlahan 3 Macam Frekuensi

## 5  KESIMPULAN DAN SARAN
Sistem  FTS  merupakan  suatu sistem  yang  digunakan  untuk  meng- hentikan  laju  suatu  uji  coba  wahana terbang  (roket,  UAV)  jika  mengalami kegagalan  misinya.  Sistem  FTS  terdiri dari  2  bagian, encoder dan decoder . Untuk  menghindari jamming dari  pihak yang  tidak  bertanggung  jawab,  maka sistem encoder dapat  terdiri  dari  multi frekuensi sinyal sinus. Untuk membagkit- kan  sinyal  sinus  dapat  menggunakan metode  DDS  AD9850.  Metode  DDS
AD9850  dapat  membangkitkan  sinyal dengan  frekuensi  antara  1Hz  sampai dengan  40MHz.  Sinyal  sinus  dengan multi  frekuensi  dapat  dijumlahkan  dan dipancarkan dengan menggunakan
transceiver handy-talky .
Untuk  menyempurnakan  sistem FTS, maka diperlukan suatu penelitihan pada  sisi decoder sistem  FTS  untuk menerjemahkan  sinyal  multi  frekuensi pada sistem encoder .

## UCAPAN TERIMA KASIH
Kami  sampaikan  ucapan  terima kasih kepada LAPAN khususnya PUSTEKROKET yang mana telah membantu  secara  biaya  dan  fasilitas untuk  melakukan  penelitian encoder FTS dengan multi frekuensi.

## DAFTAR RUJUKAN
David  Bruce  Franz,  1977. Timed  Missile  Flight
Termination System , US Patent
4007688 A, 15 Feb.
Fu  Xin  Wang  dkk,  2011. Design  of  the  High- Precision  Signal  Generator  Based  on ARM , Scientific.net/AMM.58-60.799, Jun. http://www.analog.com/media/en/technical- documentation/data-sheets/  AD9850. pdf. diakses pada 20 agustus 2015. http://www.qrp-labs.com/images/ultimate3 mod6m/ddsmodule.pdf.  diakses  pada 28 agustus 2015.
https://ayyusriwahyuni.wordpress.com/2010/ 07/23/signalling/.  Diakses  pada  1 agustus 2015. Javier Velez, 2012. Aerodynamic Flight
Termination  System  and  Method ,  US Patent 20120048993 A,Mar 1. Wei  Ping  Zhang,  2012. Design  and  Study  on Analog  Modulation  Signal  Source  on AT89C51  Microcontroller ,  Scientific.net/ AMM.192.341, Jul.
www.aisi555.com/2012/09/dtmf-dasar-signalling- tombol-telepon.html?m=1. Diakses pada 5 agustus 2015.
www.hpcc.ecs.soton.ac.uk/dds_manualv4. Diakses pada 15 mei 2015.
Xian  Yi  Zhang,  Jian  Xu,  dkk,  2013. A  Signal Generator Based on AD9850 , Scientific. net/AMR.712-715.1767, Jun.