pembangkit melodi dan kendali katup air pada tirai...

i

TUGAS AKHIR

PEMBANGKIT MELODI DAN KENDALIKATUP AIR PADA TIRAI AIR

Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu SyaratMemperoleh Gelar Sarjana Teknik

Program Studi Teknik ElektroFakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma

Disusun oleh :

TRI JOKO PURNOMONIM : 045114014

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTROFAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMAYOGYAKARTA

2009

ii

FINAL PROJECT

MELODY GENERATOR AND WATER VALVECONTROL AT WATER FALL MODEL

In partial fulfillment of the requirementsfor the degree of Sarjana Teknik

Electrical Engineering Study ProgramElectrical Engineering Departement

Science and Tecology Faculty Sanata Dharma University

By :

TRI JOKO PURNOMOStudent Number : 045114014

ELECTRICAL ENGINEERING STUDY PROGRAMELECTRICAL ENGINEERING DEPARTEMENT

SCIENCE AND TECNOLOGY FACULTYSANATA DHARMA UNIVERSITY

2009

iv

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA

Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa tugas akhir yang saya tulis

ini tidak memuat karya atau bagian karya orang lain, kecuali yang telah

disebutkan dalam kutipan dan daftar pustaka, sebagaimana layaknya karya ilmiah.

Yogyakarta, Juli 2009

Tri Joko Purnomo

v

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA

Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa tugas akhir yang saya tulis

ini tidak memuat karya atau bagian karya orang lain, kecuali yang telah

disebutkan dalam kutipan dan daftar pustaka, sebagaimana layaknya karya ilmiah.


Tri Joko Purnomo

vi

HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP

MOTTO :

“Berupayalah tidak hanya menjadi manusia yangsukses, tetapi juga manusia yang bernilai”

Kupersembahkan Tugas Akhir ini untuk:Bapak dan Ibuku yang Terkasih

Kakakku yang TersayangKekasihku yang Tercinta

vii

INTISARI

Tirai air banyak dijumpai pada tempat-tempat hiburan, tempat makan,tempat rekreasi untuk menarik perhatian pengunjung. Tirai air juga memberikanefek sejuk dan segar untuk ruangan tersebut. Tirai air yang konvensional belumdikendalikan urutan jatuhnya air. Penambahan melodi dan pengaturan urutankeluarnya air pada tirai air akan memberikan kesan dinamis dan lebih menarik.Pada penelitian ini akan dibahas tentang pembangkit melodi dan sekaligusberfungsi sebagai pengendali urutan bekerja tirai air.

Melodi terdiri dari nada dan nilai ketukan. Lama ketukan ditentukan olehtempo dari lagu. Gelombang sinus dapat dibangkitkan dari mikrokontroler. Satuperiode dihasilkan gelombang sinus tercuplik 64 titik. Total periode dari sebuahsinyal menunjukkan frekuensi tertentu.

Hasil dari penelitian ini dapat membangkitkan gelombang sinus dengangalat sebesar 0,29% dan dapat membangkitkan nada mulai dari nada G3 sampainada D6

Kata kunci : pembangkit gelombang sinus, tirai air, pembangkit melodi, aplikasimikrokontroler AVR

viii

ABSTRACT

Water fountain usually used as decoration to attract people. Waterfountain give cool and fresh effect for room environment. Water fountain addedwith melody and sequence control for open-close valve make water fountain moredynamic and attraction. This research discussed abaut melody generator andsequence control for water fountain.

Melody consist of tones and duration. Tones represent the fix frequencyand duration depend on song tempo. The equipment generate the tones by sinewave generator based on AVR micro controller. The sine wave produced bysequence of 64 numbers represent sampled sine wave function for one period.Reciprocal of total period for single waveform represent the frequency.

The result are controller able to generate sine wave with frequencyaccuracy less then 0.29% error and able to generate G3 up to D6 tones.

Keywords: sine wave generator, water fountain, melody generator, AVR microcontroller aplication

ix

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUANPUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN

AKADEMIS

Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma :

Nama : Tri Joko PurnomoNomor Mahasiswa : 045114014

Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada PerpustakaanUniversitas Sanata Dharma karya ilmiah saya yang berjudul :

PEMBANGKIT MELODI DAN KENDALI KATUP AIRPADA TIRAI AIR

beserta perangkat yang diperlukan (bila ada). Dengan demikian saya memberikankepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan,mengalihkan dalam bentuk media lain, mengelolanya dalam bentuk pangkalandata, mendistribusikan secara terbatas dan mempublikasikannya di internet ataumedia lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta ijin dari sayamaupun memberikan royalti kepada saya selama tetap mencantumkan nama sayasebagai penulis.

Demikian pernyataan ini yang saya buat dengan sebenarnya.

Dibuat di Yogyakarta

Pada tanggal : 15 Juli 2009

Yang menyatakan

Tri Joko Purnomo

x

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan ke Hadirat Tuhan Yang Maha Esa yang

telah melimpahkan rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat

menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul. “Pembangkit Melodi Dan Kendali

Katub Air Pada Tirai Air”. Tugas Akhir ini disusun sebagai salah satu syarat

untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik. Dalam penyusunannya, banyak pihak

yang telah membantu dan memberikan dukungan pada penulis, oleh karena itu,

penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada :

1. Bapak Yosef Agung Cahyanta, S.T.,M.T. selaku Dekan Fakultas Sains

Dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

2. Ibu B.Wuri Harini S.T, M.T. selaku Ketua Program Studi Teknik Elektro

Fakultas Sains Dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

3. Dosen dan Karyawan Program Studi Teknik Elektro Fakultas Sains Dan

Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

4. Bapak Djoko Untoro Suwarno, S.Si., M.T. selaku dosen pembimbing I

karya tulis yang telah meluangkan waktu, tenaga, dan pikirannya untuk

membimbing penulis.

5. Bapak Ir. Tjendro selaku dosen pembimbing II karya tulis yang telah

meluangkan waktu, tenaga, dan pikirannya untuk membimbing penulis.

6. Bapak, Ibuk, Mbak Ika, Mbak Dewi, dan saudara-saudara penulis yang

telah memberikan semangat dan doa sehingga penulis dapat

menyelesaikan tugas akhir ini.

xi

7. Bapak Broto, Bapak Suryono, Bapak Mardi atas kesabaran dan kerelaan

untuk meminjamkan laboratorium beserta alat-alatnya untuk menunjang

terselesainya tugas akhir ini.

8. Sdri Anggun Permulia Gari yang selalu memberikan semangat untuk

menyelesaikan tugas akhir.

9. Teman-teman satu team Hendy Paulus Dan Kiong Hin yang selalu bahu-

membahu dan bekerja sama hingga sampai tugas akhir terselesaikan.

10. Teman-teman Elektro angkatan ’04 semoga kompak selalu.

Penulis menyadari bahwa laporan Tugas Akhir ini masih jauh dari

sempurna, oleh karena itu penulis sangat mengharapkan saran dan kritik yang

membangun dari pembaca agar dalam proses penulisan di kemudian hari dapat

semakin baik. Semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat secara luas, baik bagi

penulis maupun bagi semua pihak yang membacanya.


Peneliti

Tri Joko Purnomo

xii

DAFTAR ISI

HALAMAN SAMPUL (BAHASA INDONESIA).....................……………. i

HALAMAN SAMPUL (BAHASA INGGIS)……………………..………… ii

HALAMAN PERSETUJUAN……………………………………....……...... iii

HALAMAN PENGESAHAN………………….....……………………….…. iv

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA……………………………………… v

MOTTO DAN PERSEMBAHAN…….…………………………………...…. vi

INTISARI...…………………………………………………………………... vii

ABSTRACT.………………………………………………………………..... viii

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA…….… ix

KATA PENGANTAR………………………........……………………….…. x

DAFTAR ISI..................................................................................................... xii

DAFTAR GAMBAR........................................................................................ xv

DAFTAR TABEL............................................................................................ xvii

DAFTAR LAMPIRAN.................................................................................... xviii

Bab I. PENDAHULUAN.....................................................................11.1 Latar Belakang Masalah........................................................................1

1.2 Tujuan dan Manfaat......,,,,,,,,,,..............................................................2

1.3 Batasan Masalah...................................................................................2

1.4 Metodologi Penelitian...........................................................................3

Bab II. DASAR TEORI.......................................................................42.1 Nada dan Ketukan Nada........................................................................4

2.2 Pembangkit Sinus...................................................................................5

2.3 Katup Air Elektronis ( Solenoid ) ..........................................................7

2.4 R-2R Ladder Digital to Analog Converter.............................................8

2.5 Penguat Audio.......................................................................................9

xiii

2.6 Speaker................................................................................................9

2.7 Solid state Relay..................................................................................10

2.8 Mikrokontroler ATmega32.................................................................11

2.8.1 Gambaran Umum.................................................................11

2.8.2 Memori............................................................................. ...14

2.8.3 Port Input/Output ( I/O Port )……………………………..16

Bab III. RANCANGAN PENELITIAN………………………..…...193.1 Perancangan Perangkat keras..............................................................23

3.1.1 Tombol Pemilih Lagu...........................................................23

3.1.2 Digital to Analog Converter.................................................24

3.1.3 Penguat Audio......................................................................26

3.1.4 Penggerak Katub Air Elektronis (Solenoid).........................28

3.1.5 Katub Air Elektronis (Solenoid)...........................................30

3.2 Perancangan Perangkat Lunak.............................................................32

3.2.1 Diagram Alir (Flowchart).....................................................32

3.2.2 Program Utama.....................................................................36

Bab IV. HASIL DAN PEMBAHASAN……………………….........384.1 Hasil Perancangan Perangkat Keras ………………………………...38

4.2 Hasil Pengujian……………………….. ………………………….…41

4.2.1 Pengujian Tombol Pemilh Lagu……………………..…….41

4.2.2 Pengujian R-2R Ladder Digital to Analog Converter …….42

4.2.3 Pengujian Penguat Audio…………...……………………..44

4.2.4 Pengujian Katub Air Elektronis ( Solenoid )………………46

4.2.5 Pengujian Solid State Relay ( SSR)………………..………48

4.2.6 Pengujian Nada-Nada Yang Dibangkitkan………………..49

xiv

Bab V. KESIMPULAN DAN SARAN………………………..........535.1 Kesimpulan……………………………………………….…….……53

5.2 Saran……………………………………………………….………...53

DAFTAR PUSTAKA............................................................................................54

LAMPIRAN

xv

DAFTAR GAMBAR

1. Gambar 2-1 Simbol Ketukan Nada dan Tanda Istirahat…..........……… ......5

2. Gambar 2-2 Bentuk Gelombang Sinus.......................................................... 6

3. Gambar 2-3 Simbol dan Bagian-Bagian Pada Katub Air Elektronis............. 7

4. Gambar 2-4 Katub Air Elektronis.................................................................. 7

5. Gambar 2-5 R-2R Ladder DAC..................................................................... 8

6. Gambar 2-6 Kontruksi Speaker.....................................................................10

7. Gambar 2-7 Rangkaian Solid State Relay......................................................11

8. Gambar 2-8 Konfigurasi Pin Mikrokontroler ATmega32........................…..13

9. Gambar 2-9 Diagram Blok Mikrokontroler ATmega32................................ 13

10. Gambar 2-10 Peta Memori Flash Mikrokontroler Atmega32........................14

11. Gambar 2-11 Peta Memori Data SRAM........................................................ 15

12. Gambar 2-12 Register – Register Pada EEPROM......................................... 16

13. Gambar 3-1 Diagram Blok Sistem Secara Keseluruhan ………………....... 19

14. Gambar 3-2 Tombol Logika Aktif Rendah.................................................... 23

15. Gambar 3-3 Tombol Pemilih Lagu................................................................ 24

16. Gambar 3-4 R-2R Ladder DAC…………………......................................... 25

17. Gambar 3-5 Pembagi Tegangan.....................................................................27

18. Gambar 3-6 Penguat Audio Dengan IC LM386............................................ 27

19. Gambar 3-7 Rangkaian Solid State Relay................……………………….. 28

20. Gambar 3-8 Blok Diagram SSR dan Solenoid.............................................. 30

21. Gambar 3-9 Susunan Katub Air..................................................................... 30

22. Gambar 3-10 Konstruksi Tirai Air.................................................................31

xvi

DAFTAR TABEL

1. Tabel 2-1 Frekuensi Nada...……………………………..............….…. 4

2. Tabel 2-2 Perhitungan Ketukan dan Tempo.………………..............… 5

3. Tabel 2-3 Fungsi Alternatif Port A......................................................... 17

4. Tabel 2-4 Fungsi Alternatif Port B......................................................... 17

5. Tabel 2-5 Fungsi Alternatif Port C......................................................... 17

6. Tabel 2-6 Fungsi Alternatif Port D......................................................... 18

7. Tabel 3-1 Nada, Frekuensi dan Nilai Cacahan Timer 1.......................... 21

8. Tabel 3-2 Katub Air Yang Bekerja ........................................................ 22

9. Tabel-4-1 Bagian-Bagian Dari Control Board dan Fungsi Secara

Umum………………………………………………………………….. 38

10. Tabel 4-2 Data Hasil Pengujian Tombol Pemilih....................................42

11. Tabel 4-3 Data Hasil Pengujian R-2R Ladder Digital to Analog

Converter................................................................................................. 43

12. Tabel 4-4 Data hasil Pengujian Penguat Audio...................................... 45

13. Tabel 4-5 Hasil Pengujian Tampilan Air dengan Lebar Pulsa Tertentu. 47

14. Tabel 4-6 Data Hasil Pengujian Solid State Relay (SSR)……..………..48

15. Tabel 4-7 Data Hasil Pengujian Nada Yang Di Bangkitkan....................50

xvii

DAFTAR LAMPIRAN

1. LAMPIRAN SYAIR DAN NOT LAGU.....................................….... L1

2. LAMPIRAN LISTING PROGRAM ..........................................…..... L2

3. LAMPIRAN FREKUENSI YANG DI BANGKITKAN ATmega32.. L3

4. LAMPIRAN RANGKAIAN LENGKAP …………………………....L4

5. LAMPIRAN DATASHEET………………………………………… L5

1

BAB IPENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah

Dalam kehidupan sehari-hari, manusia membutuhkan adanya suatu

hiburan. Pada hari-hari libur banyak orang dan keluarga meluangkan waktu untuk

berjalan-jalan di daerah rekreasi atau berkunjung ke suatu taman bermain.

Tempat-tempat rekreasi dan taman bermain seringkali terdapat benda atau

peralatan-peralatan yang sifatnya menarik perhatian, Pengunjung yang tertarik

biasanya berusaha untuk mencoba peralatan tersebut. Salah satu dari peralatan

yang sering di jumpai adalah tirai air.

Tirai air merupakan suatu perangkat yang berfungsi menerjunkan titik-titik

air membentuk suatu tirai. Tirai air banyak dijumpai pada tempat tempat umum

atau dalam pameran untuk menarik perhatian pengunjung. Tirai air juga

memberikan efek sejuk dan segar untuk ruangan tersebut. Saat ini tirai air yang

banyak dijumpai masih berupa tirai air konvensional karena belum dikendalikan

urutan secara elektronis[1]. Tirai air manual dapat dibuat dengan menggunakan

pipa yang berlubang dan diberi aliran air. Air akan turun ( terjun ) dari lubang

pada pipa, tidak ada pengaturan kapan air dan pada posisi manakah air dapat

mengalir.

2

1.2 Tujuan dan Manfaat

Tujuan yang akan dicapai yaitu membuat suatu peralatan yang berfungsi

untuk mengontrol urutan katup air pada tirai air yang bekerja mengikuti sinyal

musik yang di bangkitkan oleh mikrokontroler.

Manfaat yang akan dicapai adalah :

1. Untuk masyarakat umum

Masyarakat dapat menikmati suatu peralatan yang unsur teknologi yang

tinggi dan dapat memberikan rasa nyaman dan sejuk dimana saja, baik

ditempat hiburan, rumah makan maupun dirumah sendiri.

2. Untuk perkembangan ilmu pengetahuan

a. Menambah literatur aplikasi bersama antara elektronika analog,

elektronika digital dan mikrokontroler.

b. Menambah literatur aplikasi mikrokontroler untuk dunia hiburan.

c. Menambah literatur aplikasi yang menggabungkan unsur seni

dengan unsur teknologi.

1.3 Batasan Masalah

Pembahasan perancangan alat pembangkit melodi dan kendali katup air

pada tirai air ini lebih diarahkan dan difokuskan dalam batasan – batasan masalah

sebagai berikut :

a. Berbasis mikrokontroler ATmega32 sebagai pembangkit frekuensi dan

penggerak katup air elektronik ( solenoid ).

3

b. Menggunakan rangkaian SSR ( Solid State Relay ) pada bagian keluaran

untuk mengontrol katup air.

c. Keluaran berupa 8 buah katup air ( solenoid ) yang bereaksi terhadap

musik yang diberikan dan 8 buah LED yang berfungsi sebagai indikator

katup air yang bekerja. Katup air dapat merespon nada 1 oktaf yaitu pada

oktaf 4.

d. Nada yang dapat di bangkitkan oleh mikrokontroler mulai dari nada G3

sampai dengan nada D#6.

1.4 Metodologi Penelitian

Metode yang digunakan pada penelitian ini adalah mengumpulkan

sejumlah referensi atau literatur dari perpustakaan, internet dan sebagainya

mengenai mikrokontroler ATmega32, solenoid valve, driver valve, menyusun

program yang akan diisi ke dalam mikrokontroler dengan tujuan untuk

membangkitkan frekuensi dan mengendalikan katup air elektronis, menyusun

perancangan, membuat rangkain keseluruhan yang di dalamnya terdiri dari

rangkaian minimum system, amplifier, driver valve, DAC, membuat konstruksi

tirai air, kemudian melakukan serangkaian percobaan untuk merealisasikan

perancangan yang telah dibuat.

4

BAB II

DASAR TEORI

2.1 Nada dan Ketukan Nada

Dasar suara tunggal yang biasa di dengar disebut dengan nada, setiap nada

di visualisasikan dalam bentuk huruf A, B, C, D, E, F, G sesuai dengan tingkatan

frekuensi yang dihasilkannya.Tangga nada ( Scale ) di ciptakan dari variasi

susunan / pola-pola tinggkatan nada. Beberapa nada yang di bunyikan secara

bersama di sebut chord, kemudian chord bersama-sama membentuk suatu irama

yang akhirnya akan bermuara menjadi lagu atau musik. Tabel nada beserta

frekuensinya dapat dilihat pada tabel 2-1, sedangkan tanda ketukan dan tanda

istirahat dapat dilihat pada gambar 2-1.

Tabel 2-1 Frekuensi Nada [2]octaf 1 2 3 4 5 6

Note No f(Hz) No f(Hz) No f(Hz) No f(Hz) No f(Hz) No f(Hz)

A 0 27.500 12 55.000 24 110.000 36 220.000 48 440.000 60 880.000

Bb 1 29.135 13 58.270 25 116.541 37 233.082 49 466.164 61 932.328

B 2 30.867 14 61.735 26 123.471 38 246.942 50 493.883 62 987.767

C 3 32.703 15 65.406 27 130.813 39 261.626 51 523.251 63 104.650

Db 4 34.647 16 69.295 28 138.591 40 277.183 52 554.365 64 110.873

D 5 36.708 17 73.416 29 146.832 41 293.665 53 587.33 65 117.466

Eb 6 38.890 18 77.781 30 155.564 42 311.1270 54 622.254 66 124.451

E 7 41.203 19 82.406 31 164.814 43 329.6276 55 659.255 67 131.851

F 8 43.653 20 87.307 32 174.614 44 349.228 56 698.457 68 139.691

G 9 46.249 21 92.498 33 184.997 45 369.994 57 739.989 69 147.998

Gb 10 49.999 22 97.998 34 195.998 46 391.995 58 783.991 70 156.798

Ab 11 51.913 23 103.826 35 207.652 47 415.305 59 830.609 71 166.122

5

seper empat

seper delapan

setengah

seper enambelas

penuhketukan

penuhTanda Istirahat

setengah

seper empat

seper delapan

seper enambelas

Gambar 2-1 Simbol Ketukan Nada dan Tanda Istirahat

Lama ketukan ditentukan oleh tempo dari lagu. Lagu dengan tempo 100

berarti 100 ketukan per menit. Setiap ketukan mempunyai durasi waktu sebesar

60/100 detik. Perhitungan ketukan dan tempo dapat dilihat pada tabel 2-2.

Tabel 2-2 Perhitungan Ketukan dan Tempo[3]

Perioda Ketukan (s)Tempo

60 bpm 100 bpm 110 bpm 120 bpm

Penuh 1.000 s 0.600 s 0.545 s 0.500 sSetengah 0.500 s 0.300 s 0.273 s 0.250 sSeper_empat 0.250 s 0.150 s 0.136 s 0.125 sSeper_delapan 0.125 s 0.075 s 0.068 s 0.0625 sSeper_enambelas 0.0625 s 0.038 s 0.034 s 0.03125 s

Ket: bpm = bit per menit

Dari tabel 2-2 terlihat waktu yang paling kecil adalah sebesar 31 ms untuk

ketukan seper_enambelas pada tempo 120.

2.2 Pembangkit Sinus

Nada terdiri dari gelombang sinus, untuk menghasilkan nada yang bagus

dapat dihasilkan dari berbagai gelombang yaitu gelombang kotak, gelombang

segitiga dan gelombang sinus. Gelombang kotak paling mudah dihasilkan pada

6

mikrokontroler. Gelombang kotak hanya terdiri dari on dan off saja. Pada perioda

T maka gelombang kotak terdiri dari beberapa frekuensi harmonisa. Untuk

menghasilkan gelombang dengan frekuensi tunggal maka dibentuklah gelombang

sinus. Gelombang sinus dapat dibangkitkan dari mikrokontroler melalui DAC

dengan data sinus tercuplik. Gelombang sinus yang dibangkitkan pada

pembangkit melodi terdiri dari sinus tercuplik 64 titik dan dikeluarkan melalui

DAC. Perhitungan koefisien sinyal sinus tercuplik dihitung dengan program

MATLAB berikut :

% SinCuplik.m>> GenT=linspace (0,2*pi,65);>> SinGen=128 + 128*sin(t);>> Disp (SinGen)

Hasil yang diperoleh sebagai berikut :128,141,153,165,177,188,199,209,219,227,234,241,246,250,254,255,256,255,254,250,246,241,234,227,219,209,199,188,177,165,153,141,128,115,103,91,79,68,57,47,37,29,22,15,10,6,2,1,0,1,2,6,10,15,22,29,37,47,57,79,91,103,115

Bentuk gelombang sinus dapat dilihat pada gambar 2-2.

0 1 2 3 4 5 6 70

50

100

150

200

250

300Sinyal sinus tercuplik dengan 64 titik

Gambar 2-2 Bentuk Gelombang Sinus

7

2.3 Katup Air Elektronis

Katub air elektronis adalah kran air yang bekerja terhadap tegangan listrik.

Untuk jenis masukan teganganya ada 2 jenis yaitu AC ( 220v ) dan DC ( 12v dan

24v ). Katub air elektronis ini hanya bisa on / off saja tidak bisa diatur besarnya

tekanan air yang akan dialirkan.

Katub elektronis terdiri dari bagian solenoid ( kumparan ), inti kumparan

dan katub air seperti pada gambar 2-3 dan 2-4. Solenoid bekerja berdasarkan

prinsip elektromagnetis, bila pada kumparan diberi arus maka akan menarik inti

kumparan menuju ke tengah kumparan, dan bila arus diputus dari kumparan maka

inti kumparan akan kembali seperti semula. Inti kumparan berfungsi sebagai

sumbat pada saluran air. Gerakan inti kumparan kembali ke posisi semula

dikarenakan adanya pegas yang terhubung pada inti kumparan dan gaya berat

karena inti kumparan. Katub yang dipakai berupa katub air normal tertutup atau

aktif terbuka.[4]

Simbol dan bagian-bagian pada katub air elektronis dapat dilihat pada

gambar 2-3 dan bentuk katub air elektronis dapat dilihat pada gambar 2-4.

simbol katubelektronik

kumparan

intikumparan

saluranair

Gambar 2-3 Simbol dan Bagian-Bagian Pada Katub Air Elektronis

8

Gambar 2-4 Katub Air Elektronis

2.4 R-2R Ladder Digital to Analog Converter

Salah satu jenis Digital to Analog Converter ( DAC ) yang populer adalah

R-2R Ladder DAC yang skematiknya dapat dilihat pada gambar 2-5.

Gambar 2-5 R-2R Ladder DAC

9

Masukan b(1) sampai b(n) adalah bit digital dengan b(1) sebagai Least

Significant Bit (LSB) dan b(n) sebagai Most Significant Bit (MSB). Masukan data

digital dari mikrokontroler diubah menjadi nilai tegangan sebagai keluaran.

Rangkaian ini hanya membutuhkan dua nilai resistor yang salah satunya adalah

dua kali nilai resistor lainya.

Dengan tegangan catu daya Vr, jumlah bit sebagai n dan bit ke-n sebagai

b(n), maka keluaran tegangan analog Vout dirumuskan sebagai berikut:[5]

( ) ( ) ( ) ( ) ( )÷øö

çèæ ++

-+

-+=

+-= å

=nr

n

inrout

bnbnbnbVinbVV21...

82

41

221

1……......….(2-1)

2.5 Penguat Audio ( Amplifier )

Penguat audio adalah penguat yang menyalurkan sejumlah daya menuju

beban. Karena alasan inilah, penguat Audio diletakkan pada bagian akhir dari

rangkaian. Penguat audio memiliki tingkat konsumsi energi yang rendah sehingga

sudah dapat beroperasi hanya dengan catu daya DC. Penguat audio yang

digunakan mengambil dari rangkaian terapan IC LM386 pada data sheet [6]

2.6 Speaker

Speaker bekerja berdasarkan prinsip induksi elektromagnetik. Speaker

terdiri dari sebuah magnet permanen dan sebuah elektromagnet. Kuncup dari

speaker terdiri dari sebuah kertas seperti diafragma menutupi sebuah silinder

dengan kumparan di dalamnya, membentuk sebuah elektromagnet.

10

Untuk menghasilkan bunyi, speaker memerlukan sinyal suara dalam

bentuk tegangan yang diterima oleh kumparan speaker yang mengakibatkan

diafragma akan bergetar dan getaran tersebut mengakibatkan udara di sekitarnya

bergetar dan membentuk sebuah gelombang suara. [7] Konstruksi speaker dapat

dilihat pada gambar 2-6.

Gambar 2-6 Kontruksi Speaker

2.7 Solid State Relay (SSR)

Solid State Relay ini digunakan untuk menggerakkan solenoid katub air

elektronis. Solid State Relay adalah suatu rangkaian yang digunakan untuk

mengendalikan suatu instrumen yang menggunakan sumber catu AC ( Alternating

Current ) dengan suatu masukan DC ( Direct Current ). Solid State Relay

menggunakan prinsip saklar elektronis ( switching ). Sebenarnya Solid State Relay

bukanlah sebuah relay, karena pada rangkaian tersebut tidak terdapat relay. Solid

State Relay disebut sebagai suatu relay karena prinsip kerjanya mirip dengan

prinsip kerja dari sebuah relay. Solid State Relay ini cukup handal, salah satu

kelebihan adalah dapat hanya menggunakan tegangan rendah saja untuk

11

menjalankan beban dengan catu tegangan yang lebih tinggi. Rangkaian Solid State

Relay dapat dilihat pada gambar 2-7.

.

.

.

.

- +

D1

BRIDGE

1

4

3

2R1

680

R2520

R3

56

R439

C3100nF

U13

MOC3020

1

2

64

TRIACVdc

LOAD

220vVAC ~

Gambar 2-7 Rangkaian Solid State Relay

Apabila rangkaian penggerak solenoid katub air elektronis diberi tegangan

masukan dc, maka beban yang membutuhkan sumber catu ac akan aktif. Begitu

juga sebaliknya apabila tidak diberi tegangan masukan, maka beban akan

langsung berhenti / tidak aktif. [8]

2.8 Mikrokontroler ATmega32

2.8.1 Gambaran Umum

ATmega32[9] termasuk dalam microcontroller unit (MCU) 8 – bit

keluarga AVR (Alf and Vegard’s Risc Processor) ATmega yang berdaya

guna tinggi dan berdaya rendah. ATmega32 dirancang berdasarkan

arsitektur RISC (Reduced Instruction Set Computing), dimana semua

instruksi dikemas dalam kode 16 – bit (16 – bits word) dan sebagian besar

instruksi dieksekusi dalam 1 (satu) siklus.

12

Fitur :

a. Mikrokontroler AVR berkemampuan tinggi.

b. Didesain berdaya rendah dan semua operasi bersifat statis.

c. Memory flash sebesar 32K – bytes.

d. EEPROM sebesar 1024 bytes.

e. SRAM internal sebesar 2K – bytes.

f. Antarmuka (interface) JTAG (memenuhi standard IEEE 1149.1).

g. Dua buah timer / counter 8 – bit.

h. Satu buah timer / counter 16 – bit.

i. PWM (Pulse Width Modulation) sebanyak 4 (empat) kanal (channels).

j. ADC (Analog – to – Digital Converter) internal dengan fidelitas 10 –

bit sebanyak 8 channels.

k. Portal komunikasi serial (USART)

l. Analog comparator internal.

m. Enam pilihan mode sleep penghemat penggunaan daya listrik.

n. Tegangan operasi 2.7 – 5.5V (untuk ATmega32L) dan 4.5 – 5.5V

(untuk ATmega32).

o. Kecepatan maksimal 16 MHz.

p. Antarmuka SPI.

q. Unit interupsi internal dan eksternal.

r. Saluran I/O sebanyak 32 buah, yaitu Port A, Port B, Port C dan Port

D.

s. ATmega32 terdiri dari 40-pin PDIP, 44-lead TQFP dan 44-pad MLF.

13

Konfigurasi pin dan diagram blok dari mikrokontroler ATmega32

dapat dilihat pada gambar 2-8 dan 2-9 berikut ini.

Gambar 2-8 Konfigurasi Pin Mikrokontroler ATmega32

Gambar 2-9 Diagram Blok Mikrokontroler ATmega32

14

2.8.2 Memori

a. Memori Flash (Program Memory)

Mikrokontroler ATmega32 memiliki memori flash sebesar 32K

bytes yang dapat diprogram berulang – ulang (reprogrammable).

Demi keamanan software, memori flash dibagi menjadi 2 (dua)

bagian, yaitu bagian boot program dan bagian application

program. Memori flash terletak pada alamat $0000 - $3FFF. Peta

memori flash dapat dilihat pada gambar 2-10.

Gambar 2-10 Peta Memori Flash Mikrokontroler ATmega32

b. Memori Data SRAM (Static Random – Access Memory)

Mikrokontroler ATmega32 memiliki SRAM internal sebesar 2K

bytes. Oraganisasi memori data SRAM pada mikrokontroler

ATmega32 dapat dilihat pada peta memori data dapat dilihat pada

gambar 2-11.

15

Gambar 2-11 Peta Memori Data SRAM

c. EEPROM

EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only

Memory) adalah salah satu dari tiga tipe memori pada ATmega32

(dua yang lain adalah flash dan SRAM – sudah dijelaskan pada

subbab sebelumnya). EEPROM tetap dapat menyimpan data saat

tidak dicatu daya dan juga dapat diubah saat program berjalan.

Oleh karena itu, EEPROM sangat berguna untuk menyimpan

informasi, seperti nilai kalibrasi, nomor ID dan juga password.

Pada EEPROM terdapat 3 buah register yang harus diatur untuk

menuliskan data kedalam EEPROM, ketiga register tersebut adalah

EEAR (EEPROM Address Register), yaitu tempat dimana alamat

data yang akan ditulis dimasukkan. EEDR (EEPROM Data

Register), yaitu tempat register untuk menyimpan data. Dan EECR

(EEPROM Control Register) yang digunakan untuk mengontrol

16

operasi dari EEPROM. Gambar register EEPROM dapat dilihat

pada gambar 2-12.

(a)

(b)

(c)Gambar 2-12 Register – Register pada EEPROM

(a) Register EEAR; (b) Register EEDR; (c) Register EECR.

2.8.3 Port Input/Output (I/O Ports)

Mikrokontroler ATmega32 memiliki 32 pin I/O bidirectional.

Semua pin ini dapat diprogram sebagai input ataupun output. Port A

adalah port dengan fungsi alternatif, yaitu sebagai port masukan sinyal

analog untuk ADC (Analog – to Digital Converter). Perlu diperhatikan

bahwa ketika difungsikan sebagai masukan analog untuk ADC, maka Port

A tidak boleh digunakan sebagai output karena akan mengakibatkan hasil

konversi ADC menjadi tidak tepat. Fungsi alternative Port A dapat dilihat

pada tabel 2-3.

17

Tabel 2-3 Fungsi Alternatif Port A

Selain Port A, Port B, Port C dan Port D mikrokontroler

ATmega32 juga memiliki fungsi alternatif. Fungsi alternatif Port A, Port

B, Port C dan Port D dapat dilihat pada tabel 2-4, 2-5 dan 2-6.

Tabel 2-4 Fungsi Alternatif Port B

Tabel 2-5 Fungsi Alternatif Port C

18

Tabel 2-6 Fungsi Alternatif Port D

19

BAB III

RANCANGAN PENELITIAN

Perancangan penelitian terdiri dari beberapa bagian yaitu tombol pemilih

lagu, mikrokontroler sebagai pembangkit melodi, penggerak solenoid dan katub

air. Diagram blok sistem dapat dilihat pada gambar 3-1.

PenguatAudio

penggerak solenoid

AVRATMEGA32

katub air

speaker

PemilihLagu DAC

Gambar 3-1 Diagram Blok Sistem Secara Keseluruhan

Pemilih lagu terdiri dari 5 tombol untuk memilih 4 lagu dan satu tombol

untuk menghentikan lagu. Pemilih lagu dihubungkan dengan port C pada

mikrokontroler AVR. Melodi dihasilkan dari generator sinus berupa program

pada mikrokontroler dan dikeluarkan melalui DAC pada port B. Sinyal dari DAC

20

dikuatkan melalui penguat audio dan dilewatkan speaker untuk menghasilkan

suara. Keluaran yang lain yaitu penggerak solenoid (solid state relay ) yang

dihubungkan dengan katub air elektronis pada port A.

Timer 1 (16 bit) dengan nilai maksimal sebesar FFFF (65535), dengan

sumber masukan 4.000 MHz dan prescale CK diperoleh timer tick sebesar

1/(4.000 MHz) atau waktu ketelitian sebesar 0.25 us. Isi timer 1 untuk

menghasilkan frekuensi nada (dengan 64 sampel) dihasilkan dari persamaan

berikut :

64*_1

nadafrekxtalTimer = ………………………………….…………………(3-1)

Berikut ini adalah contoh perhitungan nilai cacahan timer 1 untuk nada G3 yang

dihitung menggunakan persamaam (3-1)

319877,31864*196

41 ===MhzTimer

Untuk perhitungan nada yang lain dapat dilihat pada tabel 3-1.

Pembangkit gelombang sinus berupa program dengan masukan berupa

perioda sampling untuk nada tertentu. Perioda sampling dihasilkan dari timer 1

pada mikrokontroler. Nada, frekuensi dan nilai cacahan timer 1 dapat dilihat pada

tabel 3-1. Koefisien sinus tercuplik dapat dilihat pada potongan program berikut :

// 64 sinewave samplesUnsigned char sine[64] = 0x80,0x8C,0x98,0xA4,0xB1,0xBB,0xC5,0xCF,0xDA,0xE1,

0xE8,0xEF,0xF6,0xF8,0xFA,0xFC,0xFF,0xFC,0xFA,0xF8,0xF6,0xEF,0xE8,0xE1,0xDA,0xCF,0xC5,0xBB,0xB1,0xA4,0x98,0x8C,0x80,0x73,0x67,0x59,0x4F,0x44,0x3A,0x30,0x26,0x1F,0x18,0x11,0x0A,0x07,0x05,0x02,0x00,0x02,0x05,0x07,0x0A,0x11,0x18,0x1F,0x26,0x30,0x3A,0x44,0x4F,0x59,0x67,0x73;

21

Tabel 3-1 Nada, Frekuensi dan Nilai Cacahan Timer 1No

nada Nada frekuensi Nilai cacahanTimer 1

0 Pause1 G3 196 3192 G#3/Ab3 207.65 3013 A3 220 2844 A#3/Bb3 233.08 2685 B3 246.94 2536 C4 261.63 2397 C#4/Db4 277.18 2258 D4 293.66 2139 D#4/Eb4 311.13 20110 E4 329.63 19011 F4 349.23 17912 F#4/Gb4 369.99 16913 G4 392 15914 G#4/Ab4 415.3 15015 A4 440 14216 A#4/Bb4 466.16 13417 B4 493.88 12718 C5 523.25 11919 C#5/Db5 554.37 11320 D5 587.33 10621 D#5/Eb5 622.25 10022 E5 659.26 9523 F5 698.46 8924 F#5/Gb5 739.99 8425 G5 783.99 8026 G#5/Ab5 830.61 7527 A5 880 7128 A#5/Bb5 932.33 6729 B5 987.77 6330 C6 1046.5 6031 C#6/Db6 1108.73 5632 D6 1174.66 5333 D#6/Eb6 1244.51 50

Untuk membangkitkan suatu lagu diperlukan dua buah parameter yaitu

nada dan ketukan. Untuk memudahkan dalam pemrograman pemilihan nada

berdasarkan nomor nada pada tabel 3-1, sedangkan untuk ketukan dasar

22

seper_enambelas berdasarkan pada tempo 120 pada tabel 2-2. Ketukan

seper_delapan diperoleh dari dua kali ketukan seper_enambelas, masing-masing

katub air elektronis (solenoid ) yang terdapat pada sistem dirancang untuk

merespon bila ada nada yang dibangkitkan. Katub air elektronis yang bekerja bila

ada nada yang dibangkitkan dapat dilihat pada tabel 3-2.

Tabel 3-2 Katub Air Yang BekerjaNomor nada Nada Katub air

6 C4 Solenoid 18 D4 Solenoid 210 E4 Solenoid 311 F4 Solenoid 413 G4 Solenoid 515 A4 Solenoid 617 B4 Solenoid 718 C5 Solenoid 8

Nada yang dapat ditampilkan pada solenoid adalah satu oktaf (hanya

oktaf ke 4). Untuk nada yang masih dalam tangga nada oktaf ke 4 seperti nada

C#4/Db4, D#4/Eb4, F#4/Gb4, G#4/Ab4, A#4/Bb4, dan C#5/Db5 tidak

ditampilkan karena tidak didifinisikan dalam program. Lagu yang akan

dibangkitkan adalah 4 lagu yang akan dimainkan jika tombol pemilih lagu di

tekan. Urutan lagu yang akan dimainkan sesuai dengan tombol yang di tekan

berikut ini:

1. Tombol 1 untuk memainkan lagu hymne Sanata Dharma

2. Tombol 2 untuk memainkan lagu di muka Tuhan Yesus

3. Tombol 3 untuk memainkan lagu gundul-gundul pacul

4. Tombol 4 untuk memainkan lagu anak kambing saya

5. Tombol 5 untuk menghentikan lagu

23

3.1 Perancangan Perangkat Keras

3.1.1 Tombol Pemilih Lagu

Pengguna dapat memilih melodi yang diinginkan dengan cara

menekan tombol pemilih lagu. Setiap kali tombol pemilih lagu ditekan,

maka mikrokontroler akan menjalankan instruksi yang telah diprogram

sesuai dengan melodi yang telah dipilih tersebut. Tombol yang digunakan

adalah dengan logika aktif rendah. Rangkaian tombol dengan logika aktif

rendah dapat dilihat pada gambar 3-2.

Gambar 3-2 Tombol Logika Aktif Rendah

Kapasitor yang ada pada rangkaian digunakan untuk

mengantisipasi terjadinya bounching tegangan saat saklar push button

ditekan atau dilepas. Gambar rangkaian tombol pemilih lagu dapat dilihat

pada gambar 3-3.

24

Gambar 3-3 Tombol Pemilih Lagu

3.1.2 Digital to Analog Converter

Pada perancangan ini digunakan rangkaian R-2R Ladder DAC

untuk membentuk sinyal analog dari sinyal digital hasil keluaran

mikrokontroler sebelum dikuatkan oleh penguat daya. Resistansi yang di

pakai dalam rangkaian rangkaian R-2R Ladder DAC adalah 1:2, dalam

perancangan R1= 10K maka KRR 201*22 == . Rangkaian R-2R Ladder

DAC yang digunakan dapat dilihat pada gambar 3-4.

25

Gambar 3-4 R-2R Ladder DAC

Dengan nilai tegangan 5V sebagai logika 1 dan tegangan 0V

sebagai logika 0 maka jangkauan DAC dapat dihitung dengan rumus (2-1)

sebagai berikut:

a. Bila data=00000000, maka

( ) VinbVVn

inrout 0

25601

1280

640

320

160

80

40

205

21

1=÷

øö

çèæ +++++++=

+-= å

=

b. Bila data=11111111, maka

( ) VinbVVn

inrout 98.4

2561

1281

641

321

161

81

41

215

21

1=÷

øö

çèæ +++++++=

+-= å

=

26

Dari perhitungan di atas, DAC memiliki jangkauan tegangan dari

0V sampai 4,98V.

3.1.3 Penguat Audio (Amplifier)

Penguat audio yang digunakan mengambil dari rangkaian terapan IC

LM386. Penguatan tegangan yang digunakan sebesar 20 kali, untuk jumlah

komponen eksternal yang minimum sebagaimana ditunjukkan pada data sheet

LM386. Tegangan catu daya yang digunakan sebesar 12V dan speaker yang

digunakan mempunyai impedansi 8Ω. Rangkaian penguat audio dapat dilihat pada

gambar 3-6.

Besarnya penguatan tegangan (AV) dapat dihitung dengan persamaan berikut:

VinVoutAV = ........................................................................................................(3-2)

Mengacu grafik pada data sheet ( Peak-to-Peak Output Voltage Swing vs Supply

Voltage ) jika menggunakan catu daya sebesar 12V dan beban sebesar 8Ω maka

tegangan keluaran dari amplifier kurang lebih sebesar 6,6Vpp (ideal), ditentukan

tegangan keluaran (Vout) sebesar 6Vpp, maka tegangan masukan penguat

tegangan maksimal (Vin) dapat dihitung menggunakan persamaan 3-2 berikut:

Vin620 =

mVppVppVin 3003.0206

===

Tegangan keluaran dari R-2R Ladder DAC (VDAC ) maksimal yaitu sebesar

4,98V sedangkan tegangan masukan maksimal penguat audio sebesar 300mVpp,

27

agar tegangan keluaran pada penguat tidak mengalami clipping karena terpotong

oleh tegangan saturasinya maka dipasang resistor sebagai pembagi tegangan.

Rangkaian pembagi tegangan dapat dilihat pada gambar 3-5.

Gambar 3-5 Pembagi Tegangan

Besarnya perbandingan nilai R1 dan R2 dapat dihitung mengunakan persamaan

berikut

DACVVin

RR

=21 .........................................................................................................(3-4)

98.43.0

21=

RR , jika nilai R1 ditentukan 1KΩ maka besarnya nilai R2 adalah:

W=W== KKR 6.16166003.0

98.4*12 digunakan resistor 15KΩ + 1.5KΩ yang ada

di pasaran.

Gambar 3-6 Penguat Audio dengan IC LM386

28

3.1.4 Penggerak Katub Air Elektronis (Solenoid)

Untuk menggerakkan solenoid katub air elektronis digunakan Solid

State Relay (SSR). Solid State Relay menggunakan prinsip saklar

elektronis (switching). Rangkaian Solid State Relay dapat dilihat pada

gambar 3-7.

.

.

.

.

- +

D1

BRIDGE

1

4

3

2R1

680

R2520

R3

56

R439

C3100nF

U13

MOC3020

1

2

64

TRIACVdc

LOAD

220vVAC ~

Gambar 3-7 Rangkaian Solid State Relay

Fungsi masing-masing komponen secara umum pada rangkaian solid state

relay yaitu sebagai berikut:

· Diode Bridge berfungsi sebagai pengaman masukan dc bagi

komponen optokopler MOC-3020. dengan adanya diode brige ini,

polaritas masukan tegangan dc tidak perlu diperhatikan lagi,

dengan kata lain polaritasnya dapat di bolak-balik dan tidak akan

merusak komponen MOC-3020.

· Optokopler MOC3020 berfungsi untuk memicu tegangan gate

pada TRIAC BT-136, sehingga TRIAC BT-136 tersebut aktif.

· TRIAC BT-136 berfungsi untuk meng-ON / OFF-kan beban yang

memerlukan sumber tegangan AC.

29

· Kapasitor 100nF dan Resistor 39Ω berfungsi untuk mencegah

pergeseran fasa dan inteferensi frekuensi tinggi.

Cara kerja rangkaian solid state relay adalah sebagai berikut:

1. Apabila tidak ada tegangan masukan dc, maka diode yang ada di

dalam optokopler MOC-3020 tidak memendarkan cahaya sehingga

phototriac tidak aktif dan tidak ada arus yang mengalir menuju

kaki gate pada TRIAC, sehingga komponen TRIAC tidak aktif.

Dan arus yang melewati beban sangat kecil sehingga beban tidak

aktif.

2. Apabila diberi tegangan masukan, maka diode di dalam optokopler

MOC-3020 akan memendarkan cahaya sehingga phototriac akan

aktif. Karena phototriac aktif maka ada arus yang mengalir menuju

kaki gate TRIAC sehingga mengaktifkan TRIAC. Dan arus yang

mengalir cukup besar untuk menjalankan beban. Beban yang

digunakan adalah katub air elektronis.

Masukan penggerak solenoid katub air elektronis diambil dari

keluaran mikrokontroler sehingga tegangan masukan penggerak solenoid

katub air elektronis dapat diatur dengan menggunakan logika low atau

high.

Katub air elektronis yang digunakan adalah 8 buah, maka

dibutuhkan rangkaian Solid State Relay sebanyak 8 buah. blok diagram

dari penggerak SSR dan solenoid dapat dilihat pada gambar 3-8.

30

Gambar 3-8 Blok Diagram SSR dan Solenoid

3.1.5 Katub Air Elektronis (Solenoid)

Katub air elektronis yang dipakai berupa solenoid dengan sumber

catu 220VAC dan kebutuhan arus sebesar 27 mA. Posisi solenoid sebagai

katub air berada pada normal tertutup (aktif terbuka). Ukuran pipa air

keluar dengan diameter 1 cm, luas (0.2 cm2). Penempatan katub disusun

secara berderet dapat dilihat pada gambar 3-9.

Gambar 3-9 Susunan Katub Air

Supaya air yang keluar dari masing-masing katub air menghasilkan

tekanan yang sama maka sumber masukan airnya di buat dua sisi yaitu sisi

kanan dan sisi kiri, Untuk mendapatkan keluaran air yang bagus digunakan

bak air yang diatur dengan ketinggian tertentu untuk mendapatkan tekanan

yang cukup. Air yang dikeluarkan dari katub air ditampung menggunakan

SSR1

SSR2

SSR3

SSR4

SSR5

SSR6

SSR7

SSR8

AVR ATMEGA32

Port Keluaran

31

bak air juga. Agar air dapat bersirkulasi maka digunakan pompa air untuk

memompa air dari bak penampung II ke bak penampung I. Konstruksi tirai

air dapat dilihat pada gambar 3-10.

Gambar 3-10 Konstruksi Tirai Air

Dimensi konstruksi tirai air:

(P x L x T ) = ( 1m x 0.5m x 2m )

Dimensi Bak Penampung I:

(P x L x T ) = ( 0.85m x 0.45m x 0.5m )

Dimensi Bak Penampung II:

(P x L x T ) = ( 0.75m x 0.45m x 0.5m )

32

Ukuran dimensi alat meggunakan satuan meter. Pompa air menngunakan pompa

celup yang sering di pakai pada aquarium, pompa ini mampu bekerja selama 24

jam nonstop.

3.2 Perancangan Perangkat Lunak

3.2.1 Diagram Alir ( Flow Chart )

Perancangan perangkat lunak dititik-beratkan pada perancangan

pembangkit frekuensi, karena program utama dari penelitian ini adalah

membuat suatu program yang dapat membangkitkan frekuensi sesuai

dengan nada yang telah di tentukan.

Secara umum, perancangan perangkat lunak terdiri atas inisialisasi

dan pemberian nilai awal, tahap inisialisasi ini meliputi inisialisasi port

I/O, timer, sedangkan untuk alamat memori tidak perlu dilakukan

inisialisasi karena secara otomatis telah dilakukan oleh compiler.

Setelah tahapan inisialisasi, program akan mengambil data dari

tombol eksekusi. Pada awal eksekusi program, data yang diambil

berdasarkan tombol yang dipilih. Masukan pilihan akan mengubah isi

register penyimpan data. Data-data yang diambil kemudian akan

digunakan untuk membangkitkan gelombang sinus dalam main loop.

Perancangan diagram alir dapat dilihat pada gambar 3-11.

33

Gambar 3-11 Rancangan Diagram Alir Program

Main loop akan berisi sekumpulan instruksi yang akan terus

berulang, dengan diagram alir seperti pada gambar 3-12. Apabila tombol 1

yang ditekan, maka instruksi yang dijalankan adalah instruksi untuk lagu

1, ketika lagu sudah habis maka lagu akan diulang terus dan akan berhenti

ketika tombol stop ditekan (menggunakan eksternal interup), begitu juga

dengan tombol pemilih lainnya.

Setelah tombol pemilih ditekan, lihat diagram alir gambar 3-13,

maka eksekusi yang dijalankan adalah membangkitkan frekuensi yang

diteruskan ke DAC dan pengecekan nada yang akan diteruskan ke

penggerak solenoid. Pembankitan frekuensi menggunakan dua buah timer

yaitu timer pertama sebagai penentu nada berdasarkan array yang telah

didefinisikan dan timer kedua sebagai tempo untuk menentukan lama

bunyi suatu nada.

MAINLOOP

selesai

Inisialisasi

mulai

Masukandata awal

Hentikan lagu

34

Gambar 3-12 Diagram Alir Main Loop

Gambar 3-13 Diagram Alir Jalankan Lagu

Diagram alir untuk pengecekan nada-nada yang akan ditampilkan

ke valve dapat dilihat pada gambar 3-14.

T

YTombol1

Jalankan lagupertama

selesai

Mulai

T

YTombol2

Jalankan laguke-2

T

YTombol3

Jalankan laguke-3

T

YTombol4

Jalankan laguke-4

mulai

bangkitkanfrekuensi

selesai

Pengecek nada

35

Y

T

Y

Y

Y

Y

Y

Y

Y

Y

T

T

T

T

TTTT

T

T

T

Gambar 3-14 Diagram Alir Pengecekan Nada

NadaC4

NadaD4

NadaE4

NadaF4

NadaG4

NadaA4

NadaB4

NadaC5

Cek adanada?

Nada=nada+1

Valve 1 aktif

Valve 2 aktif

Valve 3 aktif

Valve 4 aktif

Valve 5 aktif

Valve 6 aktif

Valve 7 aktif

Valve 8 aktif

Mulai

selesai

36

Dari nada-nada yang di bangkitkan, dan mengingat keterbatasan

jumlah valve yang digunakan maka nada yang akan digunakan untuk di

tampilkan ke valve sebanyak 8 nada yaitu nada C4 sampai nada C5 yang

dapat dilihat pada tabel 3-2.

3.2.2 Program Utama

Program utama ini berisi program yang akan membangkitkan 4

buah lagu dan kendali katub air elektonis yang bekerja berdasarkan nada

yang di bangkitkan. Lagu yang akan di bangkitkan sebagai berikut:

1. Hymne Sanata Dharma.

2. Di muka Tuhan Yesus.

3. Gundul-gundul pacul.

4. Anak kambing saya.

Berikut ini contoh syair lagu Hymne Sanata Dharma kemudian

diubah kedalam bahasa pemrograman. Syair lagu yang lain dapat dilihat

pada halaman lampiran 1.

Do = C

37

Not lagu di ubah menjadi kunci nada dasar, karena dalam syair

lagu tertulis Do = C maka urutan tangga nadanya adalah Do = 1 = C,

Re = 2 = D, Mi = 3 = E, Fa = 4 = F, Sol = 5 = G, La = 6 = A, Si = 7 = B.

Dalam perancangan, frekuensi nada yang di bangkitkan adalah oktaf 3

sampai dengan oktaf 6. Not lagu yang akan dibangkitkan di ubah ke dalam

oktaf 4 agar katub air dapat merespon not nada yang dibangkitkan.

Berikut ini adalah hasil dari pengubahan not lagu Hymne Sanata Dharma

menjadi kunci nada dasar pada oktaf 4:

Katub air yang bekerja jika lagu Hymne Sanata Dhatma dimainkan

sebagai berikut:

Dalam pemrograman menggunakan code vision C compiler,

penulisan not lagu berdasarkan nomer urut nada pada tabel 3-1. Berikut ini

potongan program lagu Hymne Sanata Dharma.

//Hymne Sanata Dharmaflash unsigned char nyanyi0[2][69]=10,18,18,17,0,17,13,0,13,10,0,8,6,10,13,15,13,

0,18,18,20,17,15,13,10,10,13,15,13,13,11,10,8, 0,10,8,6,10,13,15,15,13,0,13,18,18,20,20,22, 0,

22,23,22,22,20,18,18,13,0,18,20,22,20,18,20,17,18,0,0,

38

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil Perancangan Perangkat Keras

Hasil perancangan perangkat keras terdiri dari beberapa blok yang

tergabung dalam satu control board yang dapat dilihat pada gambar 4-1. Tabel 4-1

menunjukkan nama tiap bagian dan fungsi secara umum.

Gambar 4-1 Control Board

Tabel 4-1 Bagian-Bagian Dari Control Board dan Fungsi Secara UmumNo Nama Bagian Fungsi1 Power Supply Sebagai sumber tegangan

2 Minimum system

ATmega32

Sebagai pembangkit melody dan penggerak Solid State

Relay

3 DAC Untuk mengubah sinyal digital menjadi sinyal analog

4 Amplifier Sebagai penguat sinyal audio yang dibangkitkan

5 Tombol pemilih Untuk memilih lagu yang akan dimainkan

39

Untuk mengendalikan keluaran air digunakan 8 buah katub air elektronis

( solenoid ) yang dapat dilihat pada gambar 4-2 dengan penggerak solenoidnya

menggunakan Solid State Relay ( SSR ) untuk masing-masing solenoid yang dapat

dilihat pada gambar 4-3.

Gambar 4-2 Katub Air Elektronis ( Solenoid )

Gambar 4-3 Solid State Relay (SSR)

Konstruksi mengalami perubahan dari perancangan awal, karena tekanan

air yang di hasilkan dengan menggunakan konstruksi awal tidak cukup besar,

sehingga keluaran air yang dihasilkan tidak maksimal ( kurang bagus ). Pada

konstruksi awal menggunakan dua buah bak penampung air dan satu buah pompa

air. Bak penampung air yang pertama terletak di bagian paling atas yang daripada

solenoid yang berfungsi sebagai penampung air yang akan dialirkan ke solenoid

dengan tekanan air yang tetap, bak penampung kedua terletak di bagian paling

40

bawah yang berfungsi sebagai penampung air yang jatuh dari solenoid dan pompa

air digunakan untuk memompakan air dari bak penampung air kedua ke bak

penampung air pertama. Bentuk konstruksi perancangan awal dapat dilihat pada

gambar 4-4.

Gambar 4-4 Konstruksi Perancangan Awal

Perubahan konstruksi yang dilakukan adalah dengan mengganti bak

penampung air pertama yang berada di bagian atas dengan sebuah pompa yang

mempunyai tekanan yang cukup besar. Jadi, solenoid langsung dialiri air yang

berasal dari pompa sehingga tekanan air yang dihasilkan menjadi lebih besar

sesuai dengan kapasitas dari pompa tersebut.

41

Untuk menarik perhatian, tahap finishing di tambahkan hiasan lampu

natal, kain, dan pewarna air. Setelah mengalami perubahan konstruksi hasil

implementasi secara keseluruhan untuk pembangkit melodi dan kendali katub air

pada tirai air dapat dilihat pada gambar 4-5.

a) b)Gambar 4-5 Kontruksi Rancangan Keduaa) Tampak Depan b) Tampak Samping

4.2 Hasil Pengujian

4.2.1 Pengujian Tombol Pemilih Lagu

Pengujian tombol pemilih lagu bertujuan untuk melihat tegangan keluaran

dari saklar jika tombol di tekan dan tombol tidak ditekan. Tegangan keluaran di

gunakan sebagai interupsi mikrokontroler untuk memainkan dan menghentikan

lagu. Data hasil pengujian dapat dilihat pada tabel 4-2.

42

Tabel 4-2 Data Hasil Pengujian Tombol PemilihTombol Tegangan Keluaran ( Volt )

Di Tekan Tidak di tekanTombol 1 0,06 4,7Tombol 2 0,06 4,7Tombol 3 0,06 4,7Tombol 4 0,06 4,7Tombol 5 0,06 4,7

Dari tabel 4-2 dapat dilihat bahwa jika tombol ditekan maka tegangan

keluaran 0,06 volt atau logika ”0” dan jika tombol tidak ditekan tegangan

keluaran 4,7 volt atau logika ”1”. Dari hasil pengujian dapat disimpulkan bahwa

tombol pemilih lagu dapat bekerja sesuai dengan perancangan.

4.2.2 Pengujian R-2R Ladder Digital to Analog Converter

Pengujian R-2R Ladder Digital to Analog Converter dilakukan dengan

cara memberikan masukan digital, masukan berupa bilangan biner 8-bit. Dengan

tegangan 0V sebagai logika ’0’ dan tegangan 5V sebagai logika ’1’ dan tegangan

referensi 5V.

Contoh perhitungan tegangan keluaran DAC dan prosentase galat

menggunakan persamaan (2-1) berikut:

· Masukan bilangan biner 00000001

( ) VinbVVn

inrout 0195,0

2561

1280

640

320

160

80

40

205

21

1=÷

øö

çèæ +++++++=

+-= å

=

hasil pengukuran sebesar 0.019V

%5,2100*019,0

019,00195,0100*% =-

=-

=pengukurandata

pengukurandatanperhitungadataGalat

43

· Masukan bilangan biner 00000010

( ) VinbVVn

inrout 0390,0

2560

1281

640

320

160

80

40

205

21

1=÷

øö

çèæ +++++++=

+-= å

=


%5,2100*038,0

038,00390,0100*% =-

=-

=pengukurandata


· Masukan bilangan biner 00000100:

( ) VinbVVn

inrout 0781.0

2560

1280

641

320

160

80

40

205

21

1=÷

øö

çèæ +++++++=

+-= å

=


%4.1100*077.0

077.0078.0100*% =-

=-

=pengukurandata


Hasil pengujian yang lain dapat dilihat pada tabel 4-3.

Tabel 4-3 Data Hasil Pengujian R-2R Ladder Digital to Analog ConverterData Masukan

(biner)Perhitungan

(volt)Pengukuran

(volt)Galat (volt)

Galat(%)

00000000 0 0 0 000000001 0,0195 0,019 0,0005 2,500000010 0,0390 0,038 0,0010 2,500000100 0,0781 0,077 0,0011 1,400001000 0,1562 0,154 0,0022 1,400010000 0,3125 0,304 0,0085 2,7200100000 0,6250 0,615 0,0100 1,601000000 1,2500 1,252 -0,0020 0,1610000000 2,5000 2,464 0,0360 1,4411000000 3,7500 3,748 0,0020 0,0511111111 4,9800 4,926 0,0540 1,08

Berdasarkan tabel 4-3 perbandingan pengukuran dan perhitungan

diperoleh rerata galat sebesar 1,35%, galat disebabkan karena nilai toleransi

44

komponoen resistor sebesar 5%. Nilai pengukuran mendekati nilai perhitungan ini

berarti rangkaian DAC bekerja sesuai dengan perancangan.

4.2.3 Pengujian Penguat Audio ( Amplifier )

Pengujian penguat audio (amplifier) dilakukan dengan cara memberikan

masukan frekuensi menggunakan Audio Frequency Generator (AFG) dengan

amplitudo tetap dan frekuensi yang diubah-ubah. Pengukuran sinyal keluaran IC

LM386 sebagai penguat tegangan untuk memperlihatkan nilai penguatan tegangan

yang diberikan terhadap gelombang sinus yang dibangkitkan AFG. Data yang

diperoleh dari pengujian penguat tegangan bertujuan membandingkan amplitudo

sinyal masukan ( Vin ) dan sinyal keluarannya (Vout).

Prosentase galat penguatan tegangan (Av) dihitung berdasarkan prosentase

besarnya galat terhadap penguatan idealnya. Nilai penguatan tegangan ideal yang

digunakan adalah 20 kali.

Contoh perhitungan besarnya AV menggunakan persamaan (3-2) dan

prosentase galat AV dihitung sebagai berikut:

· data Vin = 296mVpp dan Vout = 5,83Vpp

69,19296

83,5===

mVVinVoutAv

%5,1100*20

69,1920100*20

20% =-

=-

=AvAvgalat


72,19296

84,5===

mVVinVoutAv

45

%4,1100*20

72,1920100*20

20% =-

=-

=AvAvgalat


76,19296

85,5===

mVVinVoutAv

%2,1100*20

76,1920100*20

20% =-

=-

=AvAvgalat

Untuk perhitungan yang lain dapat dilihat pada tabel 4-4.

Tabel 4-4 Data Hasil Pengujian Penguat AudioFrekuensi

(Hz) Vin(vpp) VoutPerhitungan(vpp)

VoutPengukuran(vpp) Av Galat

(volt) Galat(%)

80 296mV 5.92 5.84 19.72 0.08 1.4100 296mV 5.92 5.83 19.69 0.05 1.5200 296mV 5.92 5.83 19.69 0.03 1.5300 296mV 5.92 5.84 19.72 0.12 1.4400 296mV 5.92 5.85 19.76 0.17 1.2500 296mV 5.92 5.84 19.72 0.24 1.4600 296mV 5.92 5.83 19.69 0.02 1.2700 296mV 5.92 5.84 19.72 0.08 1.4800 296mV 5.92 5.84 19.72 0.06 1.4900 296mV 5.92 5.84 19.72 0.08 1.41000 296mV 5.92 5.84 19.72 0.08 1.41100 296mV 5.92 5.84 19.72 0.07 1.41200 296mV 5.92 5.85 19.76 0.08 1.21300 296mV 5.92 5.84 19.72 0.07 1.41400 296mV 5.92 5.84 19.72 0.07 1.4

10000 296mV 5.92 5.85 19.76 0.08 1.2

Tanggapan frekuensi masukan dapat dilihat pada gambar 4-6, sedangkan

sinyal frekuensi keluaran penguat tegangan dapat dilihat pada gambar 4-7.

46

Gambar 4-6 Sinyal Frekuensi masukan

Gambar 4-7 Sinyal Frekuensi Keluaran

Dari gambar 4-6 dan gambar 4-7 dapat di lihat bahwa tanggapan frekuensi

sinyal masukan dan sinyal keluaranya sama, gelombang keluaran berupa sinus

murni tidak terpotong dan tidak ada noise. Besar galat rerata penguatan tegangan

( AV ) sebesar 1.36%, Mengacu pada tabel 4-4 dapat dikatakan penguat sinyal

bekerja sesuai dengan perancangan.

4.2.4 Pengujian Katub Air Elektronis ( Solenoid )

Pengujian kecepatan ON /OFF solenoid dilakukan dengan cara mengatur

variasi waktu lamanya ON /OFF. Pengaturan lebar sempitnya pulsa dilakukan

dengan menggunakan AFG (Audio Frequency Generator) dengan duty cycle 50%.

47

Tampilan air dikatakan terlihat putus-putus apabila jeda antara ON /OFF

pada air masih kelihatan. Atau dengan kata lain, tampilan air antara kondisi

solenoid = ON dengan kondisi solenoid = OFF masih dapat dibedakan.

Sedangkan untuk tampilan air tampak mengalir, tampilan antara kondisi solenoid

= ON dengan kondisi solenoid = OFF sudah sulit untuk dibedakan (jeda antara

ON /OFF kecil)

Pengujian lebar pulsa ON /OFF pada katub air elektronis ini hanya

menggunakan 3 buah sampel saja, yaitu solenoid-1, solenoid-4, dan solenoid-7

yang dapat dilihat pada tabel 4-5.

Tabel 4-5 Data Hasil Pengujian Tampilan Air dengan Lebar Pulsa TertentuFrekuensi

Input(Hz)

Lebar PulsaON/OFF

(s)

Pengamatan Tampilan Air( Jeda antara ON/OFF )

solenoid-1 solenoid-4 solenoid-71 0.500 Tampak putus-putus Tampak putus-putus Tampak putus-putus2 0.250 Tampak putus-putus Tampak putus-putus Tampak putus-putus3 0.333 Tampak putus-putus Tampak putus-putus Tampak putus-putus

3.5 0.166 Tampak putus-putus Tampak putus-putus Tampak putus-putus3.6 0.139 Tampak putus-putus Tampak putus-putus Tampak putus-putus3.7 0.135 Tampak putus-putus Tampak putus-putus Tampak putus-putus3.8 0.263 Tampak putus-putus Tampak putus-putus Tampak putus-putus3.9 0.131 Tampak putus-putus Tampak putus-putus Tampak putus-putus4 0.125 Tampak putus-putus Tampak mengalir Tampak putus-putus

4.1 0.122 Tampak mengalir Tampak mengalir Tampak mengalir4.2 0.119 Tampak mengalir Tampak mengalir Tampak mengalir4.5 0.111 Tampak mengalir Tampak mengalir Tampak mengalir5 0.100 Tampak mengalir Tampak mengalir Tampak mengalir

Semakin lebar pulsa ON /OFF, maka waktu jeda air yang jatuh dari

solenoid sampai ke bak penampung air 2 juga semakin lama. Begitu sebaliknya,

semakin sempit pulsa ON /OFF, maka waktu jeda air yang jatuh dari solenoid

sampai ke bak penampung air 2 juga semakin cepat. Dengan kata lain lebar pulsa

ON /OFF berbanding lurus dengan waktu jeda antara ON /OFF pada air.

48

Dari data hasil pengujian tampilan air di atas, dapat disimpulkan bahwa

solenoid masih bisa bekerja dengan baik dengan lebar pulsa ON /OFF minimal

sebesar 0.131 detik dengan frekuensi maksimal 3.9 Hz.

4.2.5 Pengujian Solid State Relay ( SSR)

Pengujian solid state relay dilakukan dengan cara memberikan tegangan

masukan DC yang bervariasi pada sumber masukannya. Data hasil pengujian

Solid State Relay ( SSR ) dapat dilihat pada tabel 4-6.

Tabel 4-6 Data Hasil pengujian Solid State Relay (SSR)Tegangan Input dc

(Volt)Tegangan Output AC

(Volt)Keadaan Beban

0 5.46 OFF1 5.46 OFF2 5.46 OFF3 5.43 OFF

3.1 5.42 OFF3.2 5.41 OFF3.3 5.42 OFF3.4 ~ masa transisi ON/OFF3.5 217.6 ON3.6 217.2 ON3.7 217.2 ON3.8 217.2 ON4 217.2 ON5 217.2 ON

Dari hasil pengujian Solid State Relay ( SSR ), dapat disimpulkan bahwa

Solid State Relay mulai bekerja dengan baik apabila diberi masukan tegangan dc

sebesar 3,5 volt. Sehingga Solid State Relay ( SSR ) ini bisa digunakan untuk

aplikasi mikrokontroler yang memiliki tegangan keluaran sebesar 0 volt sebagai

logika “0” dan 5 volt sebagai logika “1”.

49

4.2.6 Pengujian Nada-Nada Yang Dibangkitkan

Pengujian nada dilakukan dengan cara membandingkan frekuensi yang

dibangkitkan oleh mikrokontroler dengan nilai frekuensi yang telah ditentukan

untuk setiap nada yang sesuai dengan dasar teori. Pengambilan data dengan cara

membangkitkan frekuensi per nada dasar.

Contoh perhitungan % galat menggunakan persamaan berikut:

· % galat nada G3

%35.0100*196

3.195196100*% =-

=-

=pengukurandata


· % galat nada G#3 / Ab3

%31.0100*65.207

20765.207100*% =-

=-

=pengukurandata


· % galat nada A3

%31.0100*220

3.219220100*% =-

=-

=pengukurandata


.

Data hasil pengujian yang lain dapat dilihat pada tabel 4-7.

50

Tabel 4-7 Data Hasil Pengujian Nada Yang dibangkitkanNo

nada Nada Frekuensi Frekuensi yangdihasilkan Galat (Hz) % Galat

0 Pause1 G3 196 195.3 0.7 0.352 G#3/Ab3 207.65 207 0.65 0.313 A3 220 219.3 0.7 0.314 A#3/Bb3 233.08 232.3 0.78 0,335 B3 246.94 246.1 0.84 0.346 C4 261.63 260.4 1.23 0.477 C#4/Db4 277.18 276.6 0.58 0.28 D4 293.66 292.1 1.56 0.539 D#4/Eb4 311.13 309.4 1.73 0.55

10 E4 329.63 327.2 2.43 0.7311 F4 349.23 348.3 0.93 0.2612 F#4/Gb4 369.99 367.1 2.89 0.7813 G4 392 391.6 0.4 0.114 G#4/Ab4 415.3 413.9 1.4 0.3315 A4 440 439.1 0.9 0.3316 A#4/Bb4 466.16 465.5 0.66 0.1417 B4 493.88 490.8 3.8 0.6218 C5 523.25 523.4 0.15 0.0219 C#5/Db5 554.37 553.3 1.4 0.1920 D5 587.33 586.7 0.63 0.121 D#5/Eb5 622.25 623.9 1.65 0.2622 E5 659.26 657.1 2.16 0.3223 F5 698.46 699.5 1.04 0.1424 F#5/Gb5 739.99 737.9 2.09 0.2825 G5 783.99 784.3 0.31 0.0326 G#5/Ab5 830.61 830.2 0.41 0.0427 A5 880 879.6 0.4 0.0428 A#5/Bb5 932.33 931.1 1.21 0.1329 B5 987.77 986.1 1.67 0.1630 C6 1046.5 1042 4.5 0.4331 C#6/Db6 1108.73 1106 2.73 0.2432 D6 1174.66 1172 2.66 0.2233 D#6/Eb6 1244.51 1240 4.51 0.36

Dari data hasil pengujian nada yang dibangkitkan diperoleh rerata galat

yang terjadi sebesar 0.29 %, sehingga frekuensi nada dasar yang terbentuk dapat

dikatakan cukup presisi. Galat disebabkan pembulatan pada saat pengisian nilai

pada timer 1 dan waktu untuk eksekusi perintah pada mikrokontroler.

51

Bentuk gelombang sinus nada G3 dapat dilihat pada gambar 4-8 dibawah

ini. Dari gambar terlihat gelombang sinus yang terbentuk mendekati gelombang

sinus yang ideal. Gambar gelombang sinus untuk nada-nada yang lain dapat

dilihat pada halaman lampiran.

Gambar 4-8 Bentuk Gelombang Sinus Nada G3

Selain pengambilan data frekuensi yang dibangkitkan juga diamati

solenoid yang aktif. Pengambilan data solenoid yang aktif dilakukan dengan cara

mengamati per nada dasar yang dibangkitkan. Data hasil pengamatan solenoid

yang aktif dapat dilihat pada tabel 4-8. Nada yang dapat ditampilkan pada

solenoid sebanyak 8 nada (1 oktaf ) yaitu oktaf ke 4 (C4, D4, E4, F4, G4, A4, B4,

C5). Kondisi semua solenoid = OFF jika nada yang dibangkitkan tidak sama

dengan urutan nomer nada pada tabel 3-2, dan lama kondisi solenoid = ON

ditentukan oleh tempo nada yang dibangkitkan. Dari tabel 4-8 dapat dilihat bahwa

nada yang direspon solenoid sesuai dengan perancangan.

52

Tabel 4-8 Solenoid yang AktifNo

nada NadaKondisi Solenoid

Solenoid-1

Solenoid-2

Solenoid-3

Solenoid-4

Solenoid-5

Solenoid-6

Solenoid-7

Solenoid-8

0 Pause OFF OFF OFF OFF OFF OFF OFF OFF1 G3 OFF OFF OFF OFF OFF OFF OFF OFF2 G#3/Ab3 OFF OFF OFF OFF OFF OFF OFF OFF3 A3 OFF OFF OFF OFF OFF OFF OFF OFF4 A#3/Bb3 OFF OFF OFF OFF OFF OFF OFF OFF5 B3 OFF OFF OFF OFF OFF OFF OFF OFF6 C4 ON OFF OFF OFF OFF OFF OFF OFF7 C#4/Db4 OFF OFF OFF OFF OFF OFF OFF OFF8 D4 OFF ON OFF OFF OFF OFF OFF OFF9 D#4/Eb4 OFF OFF OFF OFF OFF OFF OFF OFF10 E4 OFF OFF ON OFF OFF OFF OFF OFF11 F4 OFF OFF OFF ON OFF OFF OFF OFF12 F#4/Gb4 OFF OFF OFF OFF OFF OFF OFF OFF13 G4 OFF OFF OFF OFF ON OFF OFF OFF14 G#4/Ab4 OFF OFF OFF OFF OFF OFF OFF OFF15 A4 OFF OFF OFF OFF OFF ON OFF OFF16 A#4/Bb4 OFF OFF OFF OFF OFF OFF OFF OFF17 B4 OFF OFF OFF OFF OFF OFF ON OFF18 C5 OFF OFF OFF OFF OFF OFF OFF ON19 C#5/Db5 OFF OFF OFF OFF OFF OFF OFF OFF20 D5 OFF OFF OFF OFF OFF OFF OFF OFF21 D#5/Eb5 OFF OFF OFF OFF OFF OFF OFF OFF22 E5 OFF OFF OFF OFF OFF OFF OFF OFF23 F5 OFF OFF OFF OFF OFF OFF OFF OFF24 F#5/Gb5 OFF OFF OFF OFF OFF OFF OFF OFF25 G5 OFF OFF OFF OFF OFF OFF OFF OFF26 G#5/Ab5 OFF OFF OFF OFF OFF OFF OFF OFF27 A5 OFF OFF OFF OFF OFF OFF OFF OFF28 A#5/Bb5 OFF OFF OFF OFF OFF OFF OFF OFF29 B5 OFF OFF OFF OFF OFF OFF OFF OFF30 C6 OFF OFF OFF OFF OFF OFF OFF OFF31 C#6/Db6 OFF OFF OFF OFF OFF OFF OFF OFF32 D6 OFF OFF OFF OFF OFF OFF OFF OFF33 D#6/Eb6 OFF OFF OFF OFF OFF OFF OFF OFF

53

BAB VKESIMPULAN DAN SARAN

5.1 KesimpulanDari hasil perancangan dan pengamatan pada sistem pembangkit melodi

dan kendali katub air pada tirai air yang berbasis mikrokontroler ATmega32 dapat

disimpulkan:

1. Sistem yang dirancang untuk pembangkit melodi dan kendali katub air

pada tirai air dapat bekerja sesuai dengan perancangan.

2. Nada yang dihasilkan mulai dari nadaG3 sampai nada D#6 dan yang

ditampilkan pada katup air adalah 1 oktaf pada oktaf ke 4 (C4, D4, E4,

F4, G4, A4, C5)

3. Frekuensi yang dihasilkan (gelombang sinus) yang dibangkitkan

dengan 64 titik cuplikan, mempunyai rerata galat sebesar 0.29%.

4. Tampilan air dikatakan bagus (relatif) dengan minimal waktu on/off

sebesar 0.131 detik.

5.2 Saran

Berdasarkan kesimpulan diatas dan untuk pengembangan lebih lanjut ada

beberapa saran agar alat ini jauh lebih baik, yaitu sebagai berikut:

1. Pembangkit melodi dapat di tingkatkan menjadi polifonik dan di

gabung dengan pembangkit midi.

2. Cacah katub air dapat diperbanyak sehingga banyak nada yang dapat

direspon oleh katub air.

53

DAFTAR PUSTAKA

[1] Tao Jin, et al, 2006, “Musical Water Fountain”

http://instruct1.cit.cornell.edu/courses/ee476/FinalProjects/s2006/indx.htm,

diakses tanggal 10 Juli 2007.

[2] Arvin Yeung, Karen Li, 2003, “Tap The Dance”

http://instruct2.cit.cornell.edu/courses/ecp476/FinalProjects/s2003/index.htm,

diakses tanggal 4 Juni 2007.

[3] Thursan(a) Hakim, 2005, “Teknik Tercepat Belajar Bermain Keyboard”,

Penerbit PT. Kawan Pustaka, Jakarta.

[4] _____, ”Katub air Elektronis”, http://en.wikipedia.org/wiki/Katub _air

_elektronis, diakses tanggal 6 juni 2007.

[5] _____, “DAC”, http://en.wikipedia.org/wiki/Digital-to-analog_conversion,

diakses tanggal 6 Juni 2007.

[6] _____, “data sheet search site”, www.alldatasheet.com, diakses tanggal 6 Juni

2007.

[7] _____, “Speaker”, http://en.wikipedia.org/wiki/speaker, diakses tanggal 6 Juni

2007.

[8] _____, “Solid State Relay”, http://en.wikipedia.org/wiki/SSR, diakses tanggal

17 Juni 2007.

[9] Lingga Wardhana, ”Belajar Sendiri Mikrokontroler AVR Seri ATmega8535”,

Penerbit Andi, Yogyakarta, 2006.

[10]_____, http://www.datasheet.com, diakses tanggal 30 Juli 2007.

LAMPIRAN

LAMPIRAN

SYAIR DAN NOT LAGU

LAMPIRAN

LISTING PROGRAM

// Created By TRI JOKO PURNOMO(045114014) USD UNIVERSITY

#pragma warn-

#include <Mega32.h>

#define begin

#define end

//inialisasi urutan lagu

#define Lagu0 0x01

#define Lagu1 0x02

#define Lagu2 0x04

#define Lagu3 0x08

#define Off 0x00

/*urutan nomer nada yang dibangkitkan

//sebagai contoh 1 menunjukkan no urut nada, G3 menunjukkan nada,

196 menunjukkan nilai frekuensi,319 menunjukkan banyaknya cacahan timer

0 Pause

1 G3 196 319

2 G#3/Ab3 207.65 301

3 A3 220 284

4 A#3/Bb3 233.08 268

5 B3 246.94 253

6 C4 261.63 239

7 C#4/Db4 277.18 225

8 D4 293.66 213

9 D#4/Eb4 311.13 201

10 E4 329.63 190

11 F4 349.23 179

12 F#4/Gb4 369.99 169

13 G4 392 159

14 G#4/Ab4 415.3 150

15 A4 440 142

16 A#4/Bb4 466.16 134

17 B4 493.88 127

18 C5 523.25 119

19 C#5/Db5 554.37 113

20 D5 587.33 106

21 D#5/Eb5 622.25 100

22 E5 659.26 95

23 F5 698.46 89

24 F#5/Gb5 739.99 84

25 G5 783.99 80

26 G#5/Ab5 830.61 75

27 A5 880 71

28 A#5/Bb5 932.33 67

29 B5 987.77 63

30 C6 1046.5 60

31 C#6/Db6 1108.73 56

32 D6 1174.66 53

33 D#6/Eb6 1244.51 50

*/

//inisialisasi data register

register unsigned char sample @4;

register unsigned char note @5;

register unsigned char time @6;

register unsigned char state @7;

register unsigned char temp @8;

register unsigned char temp2 @9;

unsigned char length[4]=69,44,58,72; // Panjang array lagu

unsigned char masukan_port;

// Array Lagu dua dimensi, baris pertama sebagai not lagu, baris kedua sebagai tempo (ketukan

minimal 31,250ms)

//Hymne Sanata Dharma

flash unsigned char nyanyi0[2][69]=10,18,18,17,0,17,13,0,13,10,0,8,6,10,13,15,13,

0,18,18,20,17,15,13,10,10,13,15,13,13,11,10,8,

0,10,8,6,10,13,15,15,13,0,13,18,18,20,20,22,

0,22,23,22,22,20,18,18,13,0,18,20,22,20,18,20,17,18,0,0, //not lagu

20,20,20,10,1,10,20,1,40,20,10,10,20,20,20,20,40,

20,20,20,20,20,20,40,20,10,10,20,10,10,20,20,40,

20,10,10,20,20,20,20,40,20,10,10,20,20,20,20,40,

20,20,20,10,10,20,20,20,20,20,10,10,20,10,10,20,20,40,20,30; //tempo

//Di Muka Tuhan Yesus

flash unsigned char nyanyi1[2][44]=3,5,6,6,8,6,5,3,0,3,6,8,10,10,15,13,15,10,8,10,0,

15,17,18,18,18,17,13,15,13,11,10,0,6,8,10,10,8,6,5,3,0,3,0,

10,10,20,20,20,10,10,40,2,20,10,10,20,20,20,10,10,20,20,20,20,

10,10,20,20,20,10,10,20,10,10,20,5,10,10,20,20,20,10,10,30,3,40,40;

//gundul gundul pacul

flash unsigned char nyanyi2[2][58]=6,10,6,10,11,13,0,13,0,17,18,17,18,17,13,0,

6,10,6,10,11,13,0,13,0,17,18,17,18,17,13,0,

6,10,13,11,11,13,11,10,6,11,10,6,0,

6,10,13,11,11,13,11,10,6,11,10,6,0,

8,8,8,8,8,1,8,8,8,8,8,8,8,8,16,8,

8,8,8,8,8,1,8,8,8,8,8,8,8,8,16,8,

8,8,16,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,

16,8,16,8,8,8,8,8,8,8,8,16,30;

//test valve

flash unsigned char nyanyi3[2][72]=6,8,10,11,13,15,17,18,0,6,8,10,11,13,15,17,18,0,

6,8,10,11,13,15,17,18,0,6,8,10,11,13,15,17,18,0,

6,8,10,11,13,15,17,18,0,6,8,10,11,13,15,17,18,0,

6,8,10,11,13,15,17,18,0,6,8,10,11,13,15,17,18,0,

20,20,20,20,20,20,20,20,40,15,15,15,15,15,15,15,15,40,

10,10,10,10,10,10,10,10,40,8,8,8,8,8,8,8,8,40,

6,6,6,6,6,6,6,6,40,4,4,4,4,4,4,4,4,40,2,2,2,2,2,2,2,2,40,1,1,1,1,1,1,1,1,40;

// array urutan nada

unsigned int notes[34]=65535,319,301,284,268,253,239,225,213,201,190,179,169,159,150,142,

134,127,119,113,106,100,95,89,84,80,75,71,67,63,60,56,53,50;

// gelombang sinus tercuplik 64 titik

unsigned char

sine[64]=0x80,0x8C,0x98,0xA4,0xB1,0xBB,0xC5,0xCF,0xDA,0xE1,0xE8,0xEF,0xF6,0xF8,0xF

A,0xFC,

0xFF,0xFC,0xFA,0xF8,0xF6,0xEF,0xE8,0xE1,0xDA,0xCF,0xC5,0xBB,0xB1,0xA4,0x98,0x8C,

0x80,0x73,0x67,0x59,0x4F,0x44,0x3A,0x30,0x26,0x1F,0x18,0x11,0x0A,0x07,0x05,0x0

2,

0x00,0x02,0x05,0x07,0x0A,0x11,0x18,0x1F,0x26,0x30,0x3A,0x44,0x4F,0x59,0x67,0x7

3;

// Timer 0 sebagai pembangkit nada dan di perbaharui setiap 31.250ms (CLK/128)

void seleksi_valve(char i);

#pragma savereg-

interrupt [TIM0_OVF] void timer0_overflow(void)

begin

#asm("in r9,SREG")

if(state <= 0x30) // jika lagu dipanggil / dipilih

begin

time++; // naikkan nilai timer

switch(state)

begin

case Lagu0: // lagu Hymne sanata dharma dimainkam

if(time == nyanyi0[1][note])

begin

TCCR1B = 0;

time = 0;

if(++note == length[0]) note = 0;// jika lagu habis,lagu

dimainkan kembali(ulang)

temp = nyanyi0[0][note];

seleksi_valve(temp); // pengecekan nada sebagai penggerak

solenid(valve)

end

break; //lagu di muka Tuhan Yesus dimainkan

case Lagu1:


begin

TCCR1B = 0;

time = 0;

if(++note == length[1]) note = 0;


seleksi_valve(temp);

end

break;

case Lagu2: //lagu Gundul gundul pacul dimainkan


begin

TCCR1B = 0;

time = 0;




end

break;

case Lagu3: //lagu anak kambing saya dimainkan


begin

TCCR1B = 0;

time = 0;




end

break;

end

if((time == 0) && (temp != 0)) // Reset timer

begin

TCNT1 = 0;

OCR1A = notes[temp];

TCCR1B = 9;

end

end

TCNT0 = 128;

#asm("out SREG,r9")

end

// Timer 1 sebagai ketukan

interrupt [TIM1_COMPA] void cmpA_overflow(void)

begin

#asm

in r8, SREG

mov r30, r4

inc r4

clr r31

subi r30, low(-_sine)

sbci r31, high(-_sine)

ld r30, z

out 0x18, r30 //data dikirim ke PORTB

ldi r30, low(64)

cp r30, r4

brne PC+2

clr r4

out SREG, r8

#endasm

end

// Eksternal interup untuk menghentikan lagu

interrupt [EXT_INT0] void external_int0(void)

begin

#asm("in r9,SREG")

TCCR1B = 0; // Matikan timer 1

TCCR0 = 0; // Matikan timer 0

TCNT1 = 0;

TCNT0 = 0;

TIFR = 0;

sample = 0;

note = 0;

time = 0;

state = ((~PINC & 0x0F) | (~PIND & 0x0F));

//pemilih lagu untuk pengecekan nada


switch(state)

begin

case Off:

OCR1A = 0xffff;

break;

case Lagu0:

OCR1A = notes[nyanyi0[0][0]];

break;

case Lagu1:


break;

case Lagu2:


break;

case Lagu3:


break;

end

if(state != Off) // jika tidak ada pilihan maka lagu"Off"

begin

TCCR1B = 9;

TCCR0 = 5;

end

#asm("out SREG,r9")

end

//pemilih lagu yang akan dimainkan

void pilih_musik(char i)

begin

#asm("in r9,SREG")

TCCR1B = 0; // Matikan timer 1

TCCR0 = 0; // Matikan timer 0

TCNT1 = 0;

TCNT0 = 0;

TIFR = 0;

sample = 0;

note = 0; // Reset setiap saat

time = 0;

state = i;

switch(state)

begin

case Off:

OCR1A = 0xffff;

break;

case Lagu0:

OCR1A = notes[nyanyi0[0][0]]; // mainkan lagu Hymne sanata Dharma

break;

case Lagu1:

OCR1A = notes[nyanyi1[0][0]]; // mainkan lagu di muka Tuhan Yesus

break;

case Lagu2:

OCR1A = notes[nyanyi2[0][0]]; // mainkan lagu gundul gundul pacul

break;

case Lagu3:

OCR1A = notes[nyanyi3[0][0]]; // mainkan lagu anak kambing saya

break;

end

if(state != Off ) // jika tidak ada pilihan maka lagu"Off"

begin

TCCR1B = 9;

TCCR0 = 5;

end

#asm("out SREG,r9")

end

//pengecekan nada yang akan dikirim ke penggerak solenoid(valve)

void seleksi_valve(char i)

begin

switch (i)

begin

case 6: // jika nada C4

PORTA=0x80; // aktifkan valve 1

break;

case 8: // jika nada D4


break;

case 10: // jika nada E4


break;

case 11: // jika nada F4


break;

case 13: // jika nada G4


break;

case 15: // jika nada A4


break;

case 17: // jika nada B4


break;

case 18: // jika nada C5


break;

default:

PORTA=0x00;// jika tidak ada lagu maka semua valve "off"

end

end

#pragma savereg+

void main(void)

begin

DDRB = 0xff; // PORTB dihubungkan ke DAC

PORTB = 0x80;

DDRD = 0; // PORT di hubungkan ke tombol stop

PORTD = 0xff;

DDRC = 0; // PORTC di hubungkan ke tombol pemilih

PORTC = 0xff;

DDRA = 0xff; // PORTA di hubungkan ke penggerak solenoid(valve)

PORTA = 0x00;

sample = 0;

note = 0;

time = 0;

state = 0x80; // inisialisasi jika tidak ada lagu

GICR = 0x40; // Aktikan eksternal interup (INT0)

MCUCR = 3; // pin D.2 sebagai triger external interup

OCR1A = 0xffff;

TCNT0 = 128;

TCNT1 = 0;

TCCR0 = 0;

TCCR1B = 0; // Reset timer

TIMSK = 0x11; // aktifkan timer0

#asm("sei") // Aktifkan interupsi

// tombol sebagai pemilih lagu

while(1)

begin

masukan_port = ~PINC & 0x0F;

if (masukan_port == 0x01) //jika tombol 1 ditekan mainkan lagu Hymne Sanata Dharma

begin

pilih_musik(masukan_port);

end

if (masukan_port == 0x02) //jika tombol 2 ditekan mainkan lagu di muka Tuhan Yesus

begin


end

if (masukan_port == 0x04) //jika tombol 3 ditekan mainkan lagu gundul-gundul pacul

begin

pilih_musik((masukan_port));

end

if (masukan_port == 0x08) //jika tombol 4 ditekan mainkan lagu anak kambing saya

begin


end

end

end

LAMPIRAN

FREKUENSI YANG DIBANGKITKAN ATmega32

1. Nada G3 dan G#3

2. Nada A3 dan A#3

3. Nada B3 dan C4

4. Nada C#4 dan D4

5. Nada D#4 dan E4

6. Nada F4 dan F#4

7. Nada G4 dan G#4

8. Nada A4 dan A#4

9. Nada B4 dan C5

10. NadaC#5 dan D5

11. Nada D#5 dan E5

12. NadaF5 dan F#5

13. Nada G5 dan G#5

14. Nada A5 dan A#5

15. Nada B5 dan C6

16. Nada C#6 dan D6

LAMPIRAN

GAMBAR RANGKAIAN LENGKAP

Gambar Rangkaian :

Gambar Rangkaian Minimum System ATmega32:

Gambar Rangkaian Regulator :

Gambar Rangkaian Tombol Pemilih :

Gambar Rangkaian Solid State Relay :

.

.

.

.

- +

D1

BRIDGE

1

4

3

2

R1

680

R2

520

R3

56

R4

39

C3

100nF

U13

MOC3020

1

2

64

TRIAC Vdc

LOAD

220v

VAC ~

Gambar DAC dan Amplifier :

LM386Low Voltage Audio Power AmplifierGeneral DescriptionThe LM386 is a power amplifier designed for use in low volt-age consumer applications. The gain is internally set to 20 tokeep external part count low, but the addition of an externalresistor and capacitor between pins 1 and 8 will increase thegain to any value up to 200.

The inputs are ground referenced while the output is auto-matically biased to one half the supply voltage. The quies-cent power drain is only 24 milliwatts when operating from a6 volt supply, making the LM386 ideal for battery operation.

Featuresn Battery operationn Minimum external partsn Wide supply voltage range: 4V–12V or 5V–18Vn Low quiescent current drain: 4 mAn Voltage gains from 20 to 200n Ground referenced inputn Self-centering output quiescent voltagen Low distortionn Available in 8 pin MSOP package

Applicationsn AM-FM radio amplifiersn Portable tape player amplifiersn Intercomsn TV sound systemsn Line driversn Ultrasonic driversn Small servo driversn Power converters

Equivalent Schematic and Connection Diagrams

DS006976-1

Small Outline,Molded Mini Small Outline,and Dual-In-Line Packages

DS006976-2

Top ViewOrder Number LM386M-1,LM386MM-1, LM386N-1,LM386N-3 or LM386N-4

See NS Package NumberM08A, MUA08A or N08E

January 2000LM

386Low

VoltageA

udioP

ower

Am

plifier

© 2000 National Semiconductor Corporation DS006976 www.national.com

Absolute Maximum Ratings (Note 2)

If Military/Aerospace specified devices are required,please contact the National Semiconductor Sales Office/Distributors for availability and specifications.

Supply Voltage(LM386N-1, -3, LM386M-1) 15V

Supply Voltage (LM386N-4) 22VPackage Dissipation (Note 3)

(LM386N) 1.25W(LM386M) 0.73W(LM386MM-1) 0.595W

Input Voltage ±0.4VStorage Temperature −65˚C to +150˚COperating Temperature 0˚C to +70˚CJunction Temperature +150˚CSoldering Information

Dual-In-Line PackageSoldering (10 sec) +260˚C

Small Outline Package(SOIC and MSOP)Vapor Phase (60 sec) +215˚CInfrared (15 sec) +220˚C

See AN-450 “Surface Mounting Methods and Their Effecton Product Reliability” for other methods of solderingsurface mount devices.

Thermal ResistanceθJC (DIP) 37˚C/WθJA (DIP) 107˚C/WθJC (SO Package) 35˚C/WθJA (SO Package) 172˚C/WθJA (MSOP) 210˚C/WθJC (MSOP) 56˚C/W

Electrical Characteristics (Notes 1, 2)TA = 25˚C

Parameter Conditions Min Typ Max Units

Operating Supply Voltage (VS)

LM386N-1, -3, LM386M-1, LM386MM-1 4 12 V

LM386N-4 5 18 V

Quiescent Current (IQ) VS = 6V, VIN = 0 4 8 mA

Output Power (POUT)

LM386N-1, LM386M-1, LM386MM-1 VS = 6V, RL = 8Ω, THD = 10% 250 325 mW

LM386N-3 VS = 9V, RL = 8Ω, THD = 10% 500 700 mW

LM386N-4 VS = 16V, RL = 32Ω, THD = 10% 700 1000 mW

Voltage Gain (AV) VS = 6V, f = 1 kHz 26 dB

10 µF from Pin 1 to 8 46 dB

Bandwidth (BW) VS = 6V, Pins 1 and 8 Open 300 kHz

Total Harmonic Distortion (THD) VS = 6V, RL = 8Ω, POUT = 125 mW 0.2 %

f = 1 kHz, Pins 1 and 8 Open

Power Supply Rejection Ratio (PSRR) VS = 6V, f = 1 kHz, CBYPASS = 10 µF 50 dB

Pins 1 and 8 Open, Referred to Output

Input Resistance (RIN) 50 kΩInput Bias Current (IBIAS) VS = 6V, Pins 2 and 3 Open 250 nA

Note 1: All voltages are measured with respect to the ground pin, unless otherwise specified.

Note 2: Absolute Maximum Ratings indicate limits beyond which damage to the device may occur. Operating Ratings indicate conditions for which the device is func-tional, but do not guarantee specific performance limits. Electrical Characteristics state DC and AC electrical specifications under particular test conditions which guar-antee specific performance limits. This assumes that the device is within the Operating Ratings. Specifications are not guaranteed for parameters where no limit isgiven, however, the typical value is a good indication of device performance.

Note 3: For operation in ambient temperatures above 25˚C, the device must be derated based on a 150˚C maximum junction temperature and 1) a thermal resis-tance of 107˚C/W junction to ambient for the dual-in-line package and 2) a thermal resistance of 170˚C/W for the small outline package.

LM38

6

www.national.com 2

Application HintsGAIN CONTROL

To make the LM386 a more versatile amplifier, two pins (1and 8) are provided for gain control. With pins 1 and 8 openthe 1.35 kΩ resistor sets the gain at 20 (26 dB). If a capacitoris put from pin 1 to 8, bypassing the 1.35 kΩ resistor, thegain will go up to 200 (46 dB). If a resistor is placed in serieswith the capacitor, the gain can be set to any value from 20to 200. Gain control can also be done by capacitively cou-pling a resistor (or FET) from pin 1 to ground.

Additional external components can be placed in parallelwith the internal feedback resistors to tailor the gain and fre-quency response for individual applications. For example,we can compensate poor speaker bass response by fre-quency shaping the feedback path. This is done with a seriesRC from pin 1 to 5 (paralleling the internal 15 kΩ resistor).For 6 dB effective bass boost: R ≅ 15 kΩ, the lowest valuefor good stable operation is R = 10 kΩ if pin 8 is open. If pins1 and 8 are bypassed then R as low as 2 kΩ can be used.This restriction is because the amplifier is only compensatedfor closed-loop gains greater than 9.

INPUT BIASING

The schematic shows that both inputs are biased to groundwith a 50 kΩ resistor. The base current of the input transis-tors is about 250 nA, so the inputs are at about 12.5 mVwhen left open. If the dc source resistance driving the LM386is higher than 250 kΩ it will contribute very little additionaloffset (about 2.5 mV at the input, 50 mV at the output). If thedc source resistance is less than 10 kΩ, then shorting theunused input to ground will keep the offset low (about 2.5 mVat the input, 50 mV at the output). For dc source resistancesbetween these values we can eliminate excess offset by put-ting a resistor from the unused input to ground, equal invalue to the dc source resistance. Of course all offset prob-lems are eliminated if the input is capacitively coupled.

When using the LM386 with higher gains (bypassing the1.35 kΩ resistor between pins 1 and 8) it is necessary to by-pass the unused input, preventing degradation of gain andpossible instabilities. This is done with a 0.1 µF capacitor ora short to ground depending on the dc source resistance onthe driven input.

LM386

www.national.com3

Typical Performance Characteristics

Quiescent Supply Currentvs Supply Voltage

DS006976-5

Power Supply Rejection Ratio(Referred to the Output)vs Frequency

DS006976-12

Peak-to-Peak Output VoltageSwing vs Supply Voltage

DS006976-13

Voltage Gain vs Frequency

DS006976-14

Distortion vs Frequency

DS006976-15

Distortion vs Output Power

DS006976-16

Device Dissipation vs OutputPower — 4 Ω Load

DS006976-17


DS006976-18


DS006976-19

LM38

6

www.national.com 4

Typical Applications

Amplifier with Gain = 20Minimum Parts

DS006976-3

Amplifier with Gain = 200

DS006976-4

Amplifier with Gain = 50

DS006976-6

Low Distortion Power Wienbridge Oscillator

DS006976-7

Amplifier with Bass Boost

DS006976-8

Square Wave Oscillator

DS006976-9

LM386

www.national.com5

Typical Applications (Continued)

Note 4: Twist Supply lead and supply ground very tightly.

Note 5: Twist speaker lead and ground very tightly.

Note 6: Ferrite bead in Ferroxcube K5-001-001/3B with 3 turns of wire.

Note 7: R1C1 band limits input signals.

Note 8: All components must be spaced very closely to IC.

Frequency Response with Bass Boost

DS006976-10

AM Radio Power Amplifier

DS006976-11

LM38

6

www.national.com 6

Physical Dimensions inches (millimeters) unless otherwise noted

SO Package (M)Order Number LM386M-1

NS Package Number M08A

LM386

www.national.com7

Physical Dimensions inches (millimeters) unless otherwise noted (Continued)

8-Lead (0.118” Wide) Molded Mini Small Outline PackageOrder Number LM386MM-1

NS Package Number MUA08A

LM38

6

www.national.com 8

Physical Dimensions inches (millimeters) unless otherwise noted (Continued)

LIFE SUPPORT POLICY

NATIONAL’S PRODUCTS ARE NOT AUTHORIZED FOR USE AS CRITICAL COMPONENTS IN LIFE SUPPORTDEVICES OR SYSTEMS WITHOUT THE EXPRESS WRITTEN APPROVAL OF THE PRESIDENT AND GENERALCOUNSEL OF NATIONAL SEMICONDUCTOR CORPORATION. As used herein:

1. Life support devices or systems are devices orsystems which, (a) are intended for surgical implantinto the body, or (b) support or sustain life, andwhose failure to perform when properly used inaccordance with instructions for use provided in thelabeling, can be reasonably expected to result in asignificant injury to the user.

2. A critical component is any component of a lifesupport device or system whose failure to performcan be reasonably expected to cause the failure ofthe life support device or system, or to affect itssafety or effectiveness.

National SemiconductorCorporationAmericasTel: 1-800-272-9959Fax: 1-800-737-7018Email: [email protected]

National SemiconductorEurope

Fax: +49 (0) 1 80-530 85 86Email: [email protected]

Deutsch Tel: +49 (0) 1 80-530 85 85English Tel: +49 (0) 1 80-532 78 32Français Tel: +49 (0) 1 80-532 93 58Italiano Tel: +49 (0) 1 80-534 16 80

National SemiconductorAsia Pacific CustomerResponse GroupTel: 65-2544466Fax: 65-2504466Email: [email protected]

National SemiconductorJapan Ltd.Tel: 81-3-5639-7560Fax: 81-3-5639-7507

www.national.com

Dual-In-Line Package (N)Order Number LM386N-1, LM386N-3 or LM386N-4

NS Package Number N08E

LM386

LowVoltage

Audio

Pow

erA

mplifier

National does not assume any responsibility for use of any circuitry described, no circuit patent licenses are implied and National reserves the right at any time without notice to change said circuitry and specifications.

1

2

3

6

5

4

ANODECATHODE

NC

MAIN TERMTRIAC SUB†

MAIN TERM

MOC3020 – MOC3023 . . . PACKAGE(TOP VIEW)

NC – No internal connection

† Do not connect this terminal

logic diagram

6

4

1

2

MOC3020 THRU MOC3023OPTOCOUPLERS/OPTOISOLATORS

SOES025 – OCTOBER 1986 – REVISED OCTOBER 1995

Copyright 1995, Texas Instruments Incorporated

7–1POST OFFICE BOX 655303 • DALLAS, TEXAS 75265

• 250 V Phototriac Driver Output

• Gallium-Arsenide-Diode Infrared Source andOptically-Coupled Silicon Traic Driver(Bilateral Switch)

• UL Recognized File Number E65085. . .

• High Isolation 7500 V Peak. . .

• Output Driver Designed for 220 V ac

• Standard 6-Terminal Plastic DIP

• Directly Interchangeable with Motorola MOC3020, MOC3021, MOC3022, and MOC3023

• Direct Replacements for:– TRW Optron OPI3020, OPI3021,

OPI3022, and OPI3023;– General Instrument MCP3020,

MCP3021, and MCP3022;– General Electric GE3020,

GE3021, GE3022, and GE3023

absolute maximum ratings at 25 °C free-air temperature (unless otherwise noted) †

Input-to-output peak voltage, 5 s maximum duration, 60 Hz (see Note 1) 7.5 kV. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Input diode reverse voltage 3 V. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Input diode forward current, continuous 50 mA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Output repetitive peak off-state voltage 400 V. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Output on-state current, total rms value (50-60 Hz, full sine wave): TA = 25°C 100 mA. . . . . . . . . . . . . . . . . . .

TA = 70°C 50 mA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Output driver nonrepetitive peak on-state current (tw = 10 ms, duty cycle = 10%, see Figure 7) 1.2 A. . . . . . Continuous power dissipation at (or below) 25°C free-air temperature:

Infrared-emitting diode (see Note 2) 100 mW. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Phototriac (see Note 3) 300 mW. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Total device (see Note 4) 330 mW. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Operating junction temperature range, TJ –40°C to 100°C. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Storage temperature range, Tstg –40°C to 150°C. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Lead temperature 1,6 (1/16 inch) from case for 10 seconds 260°C. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

† Stresses beyond those listed under “absolute maximum ratings” may cause permanent damage to the device. These are stress ratings only, andfunctional operation of the device at these or any other conditions beyond those indicated under “recommended operating conditions” is notimplied. Exposure to absolute-maximum-rated conditions for extended periods may affect device reliability.

NOTES: 1. Input-to-output peak voltage is the internal device dielectric breakdown rating.2. Derate linearly to 100°C free-air temperature at the rate of 1.33 mW/°C.3. Derate linearly to 100°C free-air temperature at the rate of 4 mW/°C.4. Derate linearly to 100°C free-air temperature at the rate of 4.4 mW/°C.

PRODUCTION DATA information is current as of publication date.Products conform to specifications per the terms of Texas Instrumentsstandard warranty. Production processing does not necessarily includetesting of all parameters.



7–2 POST OFFICE BOX 655303 • DALLAS, TEXAS 75265

electrical characteristics at 25 °C free-air temperature (unless otherwise noted)

PARAMETER TEST CONDITIONS MIN TYP MAX UNIT

IR Static reverse current VR = 3 V 0.05 100 µA

VF Static forward voltage IF = 10 mA 1.2 1.5 V

I(DRM) Repetitive off-state current, either direction V(DRM) = 400 V, See Note 5 10 100 nA

dv/dt Critical rate of rise of off-state voltage See Figure 1 100 V/µs

dv/dt(c) Critical rate of rise of commutating voltage IO = 15 mA, See Figure 1 0.15 V/µs

II i

MOC3020

O l l 3 V

15 30

AIFTInput trigger current, MOC3021

Output supply voltage = 3 V8 15

mAIFTInput trigger current,either direction MOC3022

Output supply voltage = 3 V5 10

mA

MOC3023 3 5

VTM Peak on-state voltage, either direction ITM = 100 mA 1.4 3 V

IH Holding current, either direction 100 µA

NOTE 5: Test voltage must be applied at a rate no higher than 12 V/µs.

PARAMETER MEASUREMENT INFORMATION

NOTE A. The critical rate of rise of off-state voltage, dv/dt, is measured with the input at 0 V. The frequency of Vin is increased until thephototriac turns on. This frequency is then used to calculate the dv/dt according to the formula:

The critical rate of rise of commutating voltage, dv/dt(c), is measured by applying occasional 5-V pulses to the input and increasingthe frequency of Vin until the phototriac stays on (latches) after the input pulse has ceased. With no further input pulses, thefrequency of Vin is then gradually decreased until the phototriac turns off. The frequency at which turn-off occurs may then be usedto calculate the dv/dt(c) according to the formula shown above.

dvdt 2 2πfVin

6

4RL

1

2

2N390410 kΩ

VCC

VI = 30 V rms

Input(see Note A)

Figure 1. Critical Rate of Rise Test Circuit




TYPICAL CHARACTERISTICS

1.1

1

0.9

0.8

1.2

1.3

1.4

–50 –25 0 25 50 75 100

TA – Free-Air Temperature – °C

– P

eak

On-

Sta

te C

urre

nt –

mA

ON-STATE CHARACTERISTICS800

600

400

200

0

–200

–400

–600

–800–3 –2 –1 0 1 2 3

I TM

VTM – Peak On-State Voltage – V

Output t w = 800 µsIF = 20 mAf = 60 HzTA = 25°C

EMITTING-DIODE TRIGGER CURRENT (NORMALIZED)vs

FREE-AIR TEMPERATURE

Em

ittin

g-D

iode

Trig

ger

Cur

rent

(N

orm

aliz

ed)

Figure 2 Figure 3

1

00.01 0.1 1

– N

onre

petit

ive

Pea

k O

n-S

tate

Cur

rent

– m

A

NONREPETITIVE PEAK ON-STATE CURRENTvs

PULSE DURATION3

10 100

2

I TS

M

tw – Pulse Duration – ms

TA = 25°C

Figure 4




APPLICATIONS INFORMATION

6

4RL

1

2

RL

VCC180 Ω

220 V, 60 Hz

RinMOC3020, MOC3023

Figure 5. Resistive Load

6

4

1

2

ZL

VCC180 Ω

220 V, 60 Hz

RinMOC3020, MOC3023

2.4 kΩ

0.1 µF

IGT ≤ 15 mA

Figure 6. Inductive Load With Sensitive-Gate Triac

6

4

1

2

ZL

VCC180 Ω

220 V, 60 Hz

RinMOC3020, MOC3023

1.2 kΩ

0.2 µF

15 mA < IGT < 50 mA

Figure 7. Inductive Load With Nonsensitive-Gate Triac




MECHANICAL INFORMATION

Each device consists of a gallium-arsenide infrared-emitting diode optically coupled to a silicon phototriacmounted on a 6-terminal lead frame encapsulated within an electrically nonconductive plastic compound. Thecase can withstand soldering temperature with no deformation and device performance characteristics remainstable when operated in high-humidity conditions.

C

0,534 (0.021)0,381 (0.015)

6 Places

Seating Plane

CLL7,62 (0.300) T.P.

(see Note A)

6,61 (0.260)6,09 (0.240)

0,305 (0.012)0,203 (0.008)

3,81 (0.150)3,17 (0.125)

5,46 (0.215)2,95 (0.116)

1,78 (0.070)0,51 (0.020)

2,03 (0.080)1,52 (0.060)

4 Places2,54 (0.100) T.P.

(see Note A)

1,01 (0.040) MIN

1,78 (0.070) MAX6 Places

9,40 (0.370)8,38 (0.330)

Index Dot(see Note B)

105°90°

1 2 3

6 5 4

(see Note C)

NOTES: A. Leads are within 0,13 (0.005) radius of true position (T.P.) with maximum material condition and unit installed.B. Pin 1 identified by index dot.C. Terminal connections:

1. Anode (part of the infrared-emitting diode)2. Cathode (part of the infrared-emitting diode)3. No internal connection4. Main terminal (part of the phototransistor)5. Triac Substrate (DO NOT connect) (part of the phototransistor)6. Main terminal (part of the phototransistor)

D. The dimensions given fall within JEDEC MO-001 AM dimensions.E. All linear dimensions are given in millimeters and parenthetically given in inches.

Figure 8. Mechanical Information

IMPORTANT NOTICE

Texas Instruments (TI) reserves the right to make changes to its products or to discontinue any semiconductorproduct or service without notice, and advises its customers to obtain the latest version of relevant informationto verify, before placing orders, that the information being relied on is current.

TI warrants performance of its semiconductor products and related software to the specifications applicable atthe time of sale in accordance with TI’s standard warranty. Testing and other quality control techniques areutilized to the extent TI deems necessary to support this warranty. Specific testing of all parameters of eachdevice is not necessarily performed, except those mandated by government requirements.

Certain applications using semiconductor products may involve potential risks of death, personal injury, orsevere property or environmental damage (“Critical Applications”).

TI SEMICONDUCTOR PRODUCTS ARE NOT DESIGNED, INTENDED, AUTHORIZED, OR WARRANTEDTO BE SUITABLE FOR USE IN LIFE-SUPPORT APPLICATIONS, DEVICES OR SYSTEMS OR OTHERCRITICAL APPLICATIONS.

Inclusion of TI products in such applications is understood to be fully at the risk of the customer. Use of TIproducts in such applications requires the written approval of an appropriate TI officer. Questions concerningpotential risk applications should be directed to TI through a local SC sales office.

In order to minimize risks associated with the customer’s applications, adequate design and operatingsafeguards should be provided by the customer to minimize inherent or procedural hazards.

TI assumes no liability for applications assistance, customer product design, software performance, orinfringement of patents or services described herein. Nor does TI warrant or represent that any license, eitherexpress or implied, is granted under any patent right, copyright, mask work right, or other intellectual propertyright of TI covering or relating to any combination, machine, or process in which such semiconductor productsor services might be or are used.

Copyright 1995, Texas Instruments Incorporated

pembangkit melodi dan kendali katup air pada tirai...

Documents