SOUND SWITCH DENGAN DIMMER MENGGUNAKAN DECADE COUNTER CD4017

Jurnal Teknik dan Ilmu Komputer SOUND SWITCH DENGAN DIMMER MENGGUNAKAN DECADE COUNTER CD4017 (Sound Switch with Dimmer Using Decade Counter CD4017) Jeffery Febrian Lesmana*, Albert Mandagi**, Richie Estrada*** Fakultas Teknik dan Ilmu Komputer Jurusan Teknik Elektro Universitas Kristen Krida Wacana Jakarta *bashudewa@gmail.com, **albertmandagi@trisakti.ac.id, ***richie.estrada@ukrida.ac.id Abstrak Saklar lampu merupakan sebuah media atau komponen terpenting yang berfungsi untuk mengaktifkan maupun menonaktifkan cahaya lampu. Dalam studi ini, rancangan saklar lampu melibatkan fitur pengaktifan lampu yang dikombinasikan dengan pengaturan tingkat pencahayaan lampu. Proses penonaktifan (OFF) beserta pengaktifan (ON) dengan tingkatan pengaturan cahaya pada lampu dikendalikan melalui suara. Selain itu, tingkat pencahayaan pada lampu dikendalikan melalui rangkaian multivibrator monostabil dengan bantuan triac. Pemilihan kondisi dari tingkat pencahayaan pada lampu dilakukan dengan menggunakan metode pencacah sinyal. Oscilloscope maupun indikator berupa komponen yang terpasang pada rangkaian digunakan untuk mengamati bentuk gelombang, sinyal, kondisi logika, serta perubahan pulsa-pulsa listrik. Hasil studi menunjukkan bahwa tingkat pencahayaan dipengaruhi oleh pengaturan perioda yang bervariasi pada rangkaian multivibrator monostabil dan perpindahan kondisi yang diatur oleh rangkaian decade counter sebagai pencacah sinyal. Kata Kunci: saklar lampu, tingkat pencahayaan, suara, multivibrator monostabil, decade counter Abstract Light switch is the most important media or component which function is to activate or deactivate a lamp. This study aims to introduce the use of light switch by involving the lamp activation feature, combined with the adjustment of lighting levels. The process of deactivation (OFF) and activation (ON) using the adjustment of light levels is controlled through sound. Moreover, the lighting levels of lamp are controlled through monostable multivibrator circuit with the aid of triac. The selection of lighting level conditions is conducted by signal-counter method. The oscilloscope and indicators in form of attached component on circuits are used to observe the forms of wave, signal, logic conditions and the changes of electrical pulses. The study shows that the lighting levels are influenced by the variety of adjustment periods of the monostable multivibrator circuits and the transfer conditions set by decade counter circuits as signal-counter. Keywords: lamp switch, lighting levels, sound, monostable multivibrator, decade counter Tanggal Terima Naskah : 21 Maret 2013 Tanggal Persetujuan Naskah : 19 April 2013 116

Vol. 02 No. 06, Apr - Jun 2013 1. PENDAHULUAN Perkembangan teknologi mendorong semakin banyak terciptanya aplikasi yang dapat membantu pekerjaan atau kegiatan menjadi lebih praktis dan efisien bagi para penggunanya. Sound Switch merupakan salah satu teknologi yang dapat dikembangkan untuk menggantikan aplikasi saklar manual (saklar sentuh/saklar on off) pada lampu. Dalam studi ini, sistem kerja Sound Switch dirancang untuk dapat mengaktifkan dan menonaktifkan cahaya lampu disertai dengan pengaturan dari tingkat pencahayaan pada lampu. Perancangan ini memanfaatkan decade counter yang terhubung dengan lima pasang IC timer 555 yang dirangkai secara monostabil dengan perioda bervariasi untuk menghasilkan enam state, yaitu lima state untuk tingkat pencahayaan lampu yang berbeda dan satu state untuk menonaktifkan cahaya lampu. 2. REALISASI RANGKAIAN Secara garis besar, Gambar 1 memperlihatkan konsep keseluruhan dari rangkaian Sound Switch. Fungsi dari masing-masing blok dari rangkaian Sound Switch adalah sebagai berikut: 1) AC Input berfungsi sebagai sumber tegangan bagi catu daya dan lampu [1], [2], [3]. 2) Catu Daya berfungsi sebagai sumber tegangan ke rangkaian [1], [2], [3]. 3) Mikrofon berfungsi untuk mengubah gelombang suara menjadi sinyal listrik [2], [4]. 4) Pre Amplifier berfungsi sebagai penguatan awal bagi mikrofon [1], [3]. 5) Amplifier berfungsi untuk memperkuat gelombang listrik yang dihasilkan oleh rangkaian pre amplifier hingga menghasilkan sinyal tegangan DC [1], [3]. 6) Pulse Shaping berfungsi untuk mengubah sinyal tegangan DC menjadi pulsa trigger untuk rangkaian multivibrator monostabil [1], [2], [3]. 7) Multivibrator Monostabil berfungsi sebagai penghasil pulsa clock [1], [2]. 8) Decade Counter berfungsi sebagai pencacah sinyal sesuai dengan pulsa clock yang berasal dari rangkaian multivibrator monostabil untuk mengaktifkan rangkaian multivibrator monostabil (B) [5], [6]. 9) Power ON Reset berfungsi untuk mengembalikan sinyal pencacah ke kondisi awal [5], [6]. 10) Zero Crossing Detector berfungsi untuk menghasilkan pulsa trigger (hasil dari sinkronisasi pada titik 0 dari sinyal AC) bagi rangkaian multivibrator monostabil [3], [7]. 11) Multivibrator Monostabil (A) berfungsi untuk menghasilkan pulsa clock dengan perioda bervariasi yang akan digunakan untuk men-trigger rangkaian multivibrator monostabil (B) [1], [2]. 12) Multivibrator Monostabil (B) berfungsi untuk menghasilkan pulsa high sesaat [1], [2]. 13) OR Gate berfungsi sebagai saklar logika [5], [6]. 14) MOC dan Triac berfungsi sebagai transmisi dari tegangan rendah (DC) menuju tegangan tinggi (AC) dan mengaktifkan tingkat pencahayaan lampu sesuai dengan siklus pengaktifan rangkaian multivibrator monostabil (B) [1], [3], [7]. 15) Lampu berfungsi sebagai sumber pencahayaan [2], [7]. keseluruhan Sound Switch (Gambar 3) merupakan rangkaian saklar elektronik (memanfaatkan energi akustik) yang dirancang untuk mengaktifkan dan menonaktifkan cahaya lampu disertai pengaturan dari tingkat pencahayaan pada lampu. Proses pengaturan tingkat pencahayaan (akibat perubahan phase aktif) lampu pada rangkaian Sound Switch terangkum dalam Tabel 1. Siklus kerja Sound Switch (Gambar 2) dimulai dari kondisi lampu OFF hingga Stage 5 (kondisi nyala lampu paling terang). 117

Sound Switch dengan Dimmer 118 Catu Daya AC Input Mikrofon Pre Amplifier Amplifier Pulse Shaping Multivibrator Monostabil Decade Counter Power ON Reset Titik Uji 1 Titik Uji 2 Titik Uji 3 Titik Uji 4 Zero Crossing Detector Multivibrator Monostabil (A) Multivibrator Monostabil (B) OR Gate MOC dan Triac Lampu Titik Uji 5 Titik Uji 6 Titik Uji 7 Titik Uji 8 Gambar 1. Blok diagram dan titik-titik pengujian rangkaian Sound Switch Tabel 1. Tingkat pengaturan cahaya lampu pada rangkaian Sound Switch Suara ke Pulse Shaping Decade Counter Perioda Aktif Phase Aktif Lampu Kondisi Multivibrator Monostabil (MOC dan Triac) (1 siklus gelombang) Lampu Trigger ke Pin 3 Q 0 Q 1 Q 2 Q 3 Q 4 Q 5 0 0 L H L L L L L OFF 1 1 H L H L L L L A1 & B1 126 o dan 306 o Redup 2 2 H L L H L L L A2 & B2 108 o dan 288 o. 3 3 H L L L H L L A3 & B3 90 o dan 270 o. 4 4 H L L L L H L A4 & B4 54 o dan 234 o. 5 5 H L L L L L H A5 & B5 0 o dan 180 o Terang 6 6 H RESET Kembali ke kondisi awal

Vol. 02 No. 06, Apr - Jun 2013 Stage 1 Stage 2 Stage 3 Stage 4 Stage 5 OFF Gambar 2. Siklus kerja Sound Switch 15 VAC 220 V AC CT D4 D2 ~ ~ + D1 D3 D5 IC 1 7812 LED1 V CC 15 VAC C1 C3 4700 mf C5 C7 220 mf R1 2k2 W V G C2 C4 4700 mf C6 C8 220 mf D6 IC 2 7912 V DD R2 6k8 W R4 R5 4k7 W R7 T1 BC547 R8 R9 4k7 W T2 BC547 (menuju Multivibrator Monostabil (A)) R3 C9 100 pf R6 R10 R11 82 kw R13 6k8 W R17 560 kw R19 Mikrofon Electret Condencer C10 T3 BC547 R12 39 kw R14 510 W R15 4k7 W C11 C12 R16 IC 3 LM741 + (1) VR2 VR1 (5) V DD C13 D7 1n4148 D8 1n4148 C14 C15 47 nf R18 T4 BC547 IC 4 555 R20 47 kw LED2 IC 5 CD4017 (14) CLK CE Q6 (10) (1) Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 LED3 LED4 LED5 LED6 R22 IC 6b CD4071 (5) (14) IC 6a CD4071 C19 10 mf (1) R23 220 kw C16 C17 C18 10 mf R21 LED7 Gambar 3. keseluruhan Sound Switch 119

Sound Switch dengan Dimmer input Q1 VCC R24 6k8 W R25 R26 input IC 7 555 (A1) IC 8 555 (B1) C21 LED8 C20 C22 C23 C24 R27 input Q2 R28 5k6 W R29 R30 input IC 9 555 (A2) IC 10 555 (B2) C26 LED9 C25 C27 C28 C29 R31 input Q3 R32 4k7 W R33 R34 (14) input IC 11 555 (A3) C31 C30 C32 IC 12 555 (B3) C33 LED10 C34 R35 (1) IC 17a CD4071 (5) IC 17b CD4071 (12) (13) IC 17d CD4071 (11) (9) IC 17c CD4071 (10) R45 390 W Lampu (1) input Q4 TRIAC BT-137 AC MOC3023 R36 2k7 W R37 R38 input IC 13 555 (A4) IC 14 555 (B4) LED13 C36 C35 C37 C38 LED11 C39 R39 R44 input Q5 R40 1k5 W R41 R42 input IC 15 555 (A5) IC 16 555 (B5) C41 LED12 C40 C42 C43 C44 R43 VG Gambar 3. keseluruhan Sound Switch (lanjutan) Stage 1 (Gambar 2) merupakan kondisi lampu dengan nyala paling kecil (redup). Redupnya tingkat pencahayaan pada lampu bersumber dari aktifnya rangkaian multivibrator monostabil (A1) (rangkaian yang menghasilkan nilai perioda terbesar) dan rangkaian multivibrator monostabil (B1) akibat pergeseran state dari Q 0 menjadi Q 1 pada rangkaian decade counter. Stage 5 pada Gambar 2 merupakan stage yang menghasilkan cahaya lampu paling terang (maksimal). Terangnya tingkat pencahayaan pada lampu bersumber dari aktifnya rangkaian multivibrator monostabil (A5) (rangkaian yang menghasilkan nilai perioda terkecil) dan rangkaian multivibrator monostabil (B5) akibat pergeseran state dari Q 4 menjadi Q 5 pada rangkaian decade counter. 120

Vol. 02 No. 06, Apr - Jun 2013 Siklus kerja dari rangkaian Sound Switch diakhiri dengan padamnya lampu. Padamnya lampu disebabkan oleh pergeseran state dari Q 5 menjadi Q 6 pada rangkaian decade counter yang akan me-reset-kan kembali cacahan sinyal ke kondisi awal (akibat aktifnya rangkaian power ON reset), yaitu state Q 0. State Q 0 adalah state yang tidak terhubung dengan rangkaian multivibrator monostabil (B), sehingga MOC dan triac tidak akan terpicu dan lampu tidak terhubung dengan sumber tegangan AC. 3. HASIL PENGUJIAN RANGKAIAN Untuk mengamati bentuk gelombang, sinyal, kondisi logika, serta perubahan pulsa-pulsa listrik, maka dilakukan pengujian terhadap beberapa bagian penting yang menentukan kerja dari rangkaian Sound Switch. Hasil pengujian keseluruhan dari rangkaian Sound Switch pada masing-masing titik-titik pengujian (Gambar 1) menggunakan oscilloscope dan indikator komponen yang terpasang pada rangkaian Sound Switch (Gambar 3) terangkum dalam Tabel 2. Tabel 2. Hasil pengujian keseluruhan rangkaian Sound Switch Titik Uji Hasil Pengujian Keterangan 1 CH1 : audio generator CH2 : Titik Uji 1 2 CH1 : sinyal Titik Uji 1 CH2 : Titik Uji 2 3 CH1 : sinyal Titik Uji 2 CH2 : Titik Uji 3 121

Sound Switch dengan Dimmer Tabel 2. Hasil pengujian keseluruhan rangkaian Sound Switch (lanjutan) Titik Uji Hasil Pengujian Keterangan 4 Clock Kondisi LED (output IC 5) ke Q 0 Q 1 Q 2 Q 3 Q 4 Q 5 0 H off off off off off 1 L on off off off off 2 L off on off off off 3 L off off on off off 4 L off off off on off 5 L off off off off on 6 RESET (kembali ke kondisi awal) Q 0 : - Q 1 : nyala LED 3 Q 2 : nyala LED 4 Q 3 : nyala LED 5 Q 4 : nyala LED 6 Q 5 : nyala LED 7 CH1 : full wave rectifier CH2 : sinyal voltage divider 5 CH1 : sinyal voltage divider CH2 : sinyal zero crossing CH1 : sinyal zero crossing CH2 : Titik Uji 5 6.A1 CH1 : pulsa Titik Uji 5 CH2 : Titik Uji 6.A1 122

Vol. 02 No. 06, Apr - Jun 2013 Tabel 2. Hasil pengujian keseluruhan rangkaian Sound Switch (lanjutan) Titik Uji Hasil Pengujian Keterangan 6.A2 CH1 : pulsa Titik Uji 5 CH2 : Titik Uji 6.A2 6.A3 CH1 : pulsa Titik Uji 5 CH2 : Titik Uji 6.A3 6.A4 CH1 : pulsa Titik Uji 5 CH2 : Titik Uji 6.A4 6.A5 CH1 : pulsa Titik Uji 5 CH2 : Titik Uji 6.A5 7 Input trigger I C Kondisi LED (output IC 8, 10, 12, 14, 16) dari 5 B1 B2 B3 B4 B5 RESET Q 0 off off off off off A1 Q 1 on off off off off A2 Q 2 off on off off off A3 Q 3 off off on off off A4 Q 4 off off off on off A5 Q 5 off off off off on B1 : nyala LED 8 B2 : nyala LED 9 B3 : nyala LED 10 B4 : nyala LED 11 B5 : nyala LED 12 123

Sound Switch dengan Dimmer Tabel 2. Hasil pengujian keseluruhan rangkaian Sound Switch (lanjutan) Titik Uji Hasil Pengujian Phase aktif (1 siklus gelombang) Stage : (1) 126 o dan 306 o 108 o dan 288 o 8 Phase aktif (1 siklus gelombang) Stage : 90 o dan 270 o 54 o dan 234 o Phase aktif (1 siklus gelombang) Stage : (5) 0 o dan 180 o 4. KESIMPULAN Berdasarkan perancangan hingga hasil pengujian rangkaian keseluruhan, maka diperoleh kesimpulan sebagai berikut: 1) Suara sebagai sinyal AC yang masuk ke blok pre amp dan amplifier, akan diperkuat dan diubah menjadi sinyal DC yang berbentuk pulsa sebagai trigger bagi IC 4 timer 555. 2) IC 4 timer 555 akan menghasilkan sinyal output yang dimanfaatkan oleh decade counter untuk mengatur urutan state atau kondisi. 3) Zero crossing detector akan mensinkronkan pergerakan sinyal AC, ketika sinyal melewati phase titik 0. Output dari zero crossing detector digunakan untuk mentrigger seluruh IC timer 555 (A) dengan perioda bervariasi. 124

Vol. 02 No. 06, Apr - Jun 2013 4) Konfigurasi dari IC timer 555 (A) yang dirangkai secara monostabil dengan nilai perioda yang bervariasi berpengaruh terhadap besarnya tegangan lampu dan berdampak pada tingkat pencahayaan lampu. 5) IC timer 555 (B) berfungsi untuk mengaktifkan MOC, sehingga triac ter-trigger. 6) Setiap 10 ms sekali, semua IC timer 555 (A) akan ter-trigger. Akan tetapi, hanya akan terdapat satu saja yang aktif untuk menghasilkan cahaya lampu. Sistem pengaktifan tersebut diatur oleh IC decade counter. REFERENSI [1]. Boylestad, Robert L., Nashelsky, Louis, Electronic Devices and Circuit Theory, Eleventh Edition, Pearson Education, Inc., New Jersey, 2012. [2]. Estrada, Richie, Clap Switch to Control Room Light, Jurnal Teknik dan Ilmu Komputer UKRIDA, Vol.01, No. 02, 2012, p.144-152. [3]. Floyd, Thomas L., Electronics Fundamentals Circuits, Devices, and Applications, Sixth Edition, Pearson Education, Inc., New Jersey, 2004. [4]. Townshend, Phil, Electret Microphone, EduTek, http://www.edutek.ltd.uk/cbricks_pages/electret_microphone.html, diakses 12 Januari 2013. [5]. Kleitz, William, Digital Electronics: A Practical Approach, Seventh Edition, Pearson Education, Inc., New Jersey, 2005. [6]. Purwanto, Eko B., Teori dan Aplikasi Sistem Digital, Graha Ilmu, Yogyakarta, 2011. [7]. Lazaridis, Giorgos, Voltage Controlled AC Light Dimmer, PCBheaven, http://pcbheaven.com/circuitpages/voltage_controlled_ac_light_dimmer, diakses 13 December 2012. 125