BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISIS Pada bab ini akan dibahas mengenai pengujian alat serta analisis dari hasil pengujian. Tujuan dilakukan pengujian adalah mengetahui sejauh mana kinerja hasil perancangan yang telah dibahas pada Bab III serta mengetahui tingkat keberhasilan dari setiap spesifikasi yang telah diajukan. Pengujian yang dilakukan meliputi pengujian keseluruhan sistem. 4.1 Pengujian Impedansi Masukan dan Impedansi Keluaran 4.1.1 Impedansi Masukan Pengukuran impedansi masukan alat dilakukan dengan cara memberikan resistor R 1 =1MΩ yang dipasang di antara keluaran dari function genetator dan masukan alat. Kemudian dilakukan pengukuran besar amplitudo sinyal pada V 1 dan V 2 yang dilakukan menggunakan oscilloscope (Gambar 4.1). Gambar 4.1. Pengukuran Impedansi Masukan Alat Saat pengukuran besar amplitudo V 2 yang ditunjukan oleh Gambar 4.1 perlu diperhitungkan besar hambatan masukan pada oscilloscope yaitu R os =1MΩ. Kondisi ini terjadi dikarenakan nilai dari impedansi masukan Z in bernilai relatif sama besar jika dibandingkan dengan hambatan masukan pada oscilloscope (R os =1MΩ). Sesuai dengan hasil perancangan input buffer pada bab 3.2.4 nilai dari impedansi masukan Z in adalah 1MΩ. Selanjutnya pengukuran impedansi masukan alat beserta hambatan masukan pada oscilloscope R os ditunjukan oleh Gambar 4.2. 40
Gambar 4.2.Pengukuran Impedansi Masukan Alat dengan Hambatan Masukan Oscilloscop Function genetator membangkitkan sampel sinyal berupa sinyal sinus sebesar ±240mVpp pada frekuensi 1kHz. Kemudian dilakukan pengukuran besar amplitudo sinyal pada V 1 dan V 2 yang dilakukan menggunakan oscilloscope dan diperoleh hasil pengukuran yang ditunjukan oleh Gambar 4.3. Gambar 4.3. Hasil Pengukuran Impedansi Masukan Alat Dari hasil pengukuran impedansi masukan maka besar impedansi masukan Zin dapat dihitung dengan cara sebagai berikut: V 1 = 240 mvpp V 2 = 80 mvpp Vrms =, = Dari persamaan (1) diperoleh V 1 dan V 2 dalam satuan Vrms. V 1 = 84,85 mvrms V 2 = 28,28 mvrms (1) 41
I in = =,, = 56,57 x 10 A. R os //Z in = V 2 / I in = 28,28 x 10 / 56,57 x 10 = 499 KΩ. = + // = Z in = 996 KΩ + 4.1.2 Impedansi Keluaran Pengukuran impedansi keluaran alat dilakukan dengan cara mengukur besar amplitudo sinyal keluaran alat. Pengukuran dilakukan sebanyak 2 kali pengukuran yaitu diukur pada saat tanpa beban (V 1 ) dan pada saat diberi beban R 1 =330 Ω (V 2 ). Pengukuran impedansi keluaran ditunjukan oleh Gambar 4.4. Gambar 4.4. Pengukuran Impedansi Keluaran Alat Karena nilai R 1 =330Ω bernilai relatif kecil jika dibandingkan dengan hambatan masukan pada oscilloscope (Ros=1MΩ) maka dalam kondisi ini hambatan masukan pada oscilloscope dapat diabaikan. Hasil pengukuran impedansi masukan ditunjukkan oleh Gambar 4.5. 42
Gambar 4.5. Hasil Pengukuran Impedansi Keluaran Alat Dari hasil pengukuran impedansi keluaran maka besar impedansi masukan Z out dapat dihitung dengan cara sebagai berikut: V 1 = 400 mvpp V 2 = 140 mvpp Vrms =, = Dari persamaan (1) diperoleh V 1 dan V 2 dalam satuan Vrms. V 1 = 141,42 mvrms V 2 = 49,49 mvrms (1) I o =, = V 2 V 1 = I o Z out = 0,15 ma. Z out = =,,, = 613 Ω. 43
4.2 Pengujian Untai Pemenggal (Clipper) Pengujian untai pemenggal (clipper) dilakukan pada mode soft clipping dan hard clipping. Pengujian dilakukan dengan cara memberikan sinyal masukan pada alat berupa sinyal sinus dari function generator sebesar ±300mVpp dalam 3 sampel frekuensi yang berbeda yaitu pada 100Hz, 1kHz dan 3,2 khz. Pada saat pengujian diperlukan pengaturan pada masing-masing potensiometer dengan label potensiometer yang dapat dilihat pada Gambar 3.18. Untuk ketiga potensiometer pada pengaturan ekualiser yaitu potensiometer R 18 (low), R 19 (mid), dan R 20 (high) diatur pada posisi tengah (mid-scale wiper) sehingga tidak ada fungsi penguatan pada frekuensi tertentu, sedangkan pada potensiometer R 8 (drive) dan R 23 (amplification) diatur sedemikian agar hasil sinyal yang diamati pada osiloscope antara sinyal masukan dan sinyal keluaran dapat terlihat dengan jelas menpunyai bentuk gelombang sinyal yang berbeda. Hasil pengujian pemenggalan sinyal secara soft clipping ditunjukan oleh Gambar 4.6 dan pemenggalan sinyal secara hard clipping ditunjukan oleh Gambar 4.7. Pada masingmasing gambar sinyal dengan warna kuning sinyal adalah sinyal masukan V 1 dan sinyal dengan warna biru adalah sinyal keluaran V 2. Mode Soft Clipping Gambar 4.6.a. Sinyal Mode Soft Clipping f=80hz Gambar 4.6.b. Sinyal Mode Soft Clipping f=1khz 44
Gambar 4.6.c. Sinyal Mode Soft Clipping f=3.2khz Mode Hard Clipping Gambar 4.7.a. Sinyal Mode Hard Clipping f=80hz Gambar 4.7.b. Sinyal Mode Hard Clipping f=1khz 45
Gambar 4.7.c. Sinyal Mode Hard Clipping f=3.2khz Dari gambar hasil pengujian pemenggalan sinyal (clipping) diatas dapat dilihat perbedaan bentuk sinyal antara pemenggalan soft clipping dan hard clipping. Pada pemenggalan hard clipping sinyal hasil pemenggalan mempunyai bentuk sinyal dengan bentuk pemenggalan yang relatif lebih tegas atau lebih dapat mendekati bentuk sinyal kotak apabila dibandingkan dengan sinyal hasil pemenggalan soft clipping. Dalam segi pengujian suara juga didapatkan jenis karakter suara yang berbeda antara pemenggalan soft clipping dan hard clipping. Jenis karakter suara pada pemenggalan soft clipping disebut dengan overdrive sedangakan pada hard clipping disebut dengan distortion. 4.3 Pengujian Untai Ekualiser (Equalizer) Pengujian untai ekualiser (equalizer) dilakukan dengan cara melakukan pengujian tanggapan frekuensi terhadap 3 band ekualiser grafik pada masing-masing frekuensi resonansi yaitu 100Hz, 1,2kHz dan 3,2kHz. Pengukuran tanggapan frekuensi pada masing-masing frekuensi resonansi dilakukan dengan cara mengatur masing potensiometer pada Gambar 3.9 yaitu R 8 untuk 100Hz, R 19 untuk 1,2kHz dan R 20 untuk 3,2kHz. Pada saat pengukuran salah satu frekuensi resonansi maka potensiometer pengatur penguatan pada frekuensi resonansi tersebut yang akan diatur pada pengguatan penuh sementara dua potensiometer yang lainya diatur pada posisi tengah (mid-scale wiper). Dan untuk semua pengukuran frekuensi resonansi, potensiometer R 8 sebagai fungsi drive dan R 23 sebagai fungsi amplification akan diatur sedemikian sehingga untai pada kedua fungsi tersebut hanya akan berfungsi sebagai buffer saja. 46
Selanjutnya penggukuran dilakukan secara manual yaitu dengan cara memberikan masukan (V in ) berupa sinyal sinus dari function generator konstan sebesar ±100mVp dan kemudian diukur besar amplitudo sinyal keluaran (V out ) menggunakan osiloscope pada beberapa sampel frekuensi yang berbeda-beda disesuaikan dengan frekuensi resonansi yang diukur. Maka setelah dilakuakan pengukuran V out pada ketiga frekuensi resonansi dihasilkan hasil pengukuran yang ditunjukan oleh Tabel 4.1. Tabel 4.1. Tabel Pengukuran Tanggapan Frekuensi f resonansi = 100 Hz f resonansi = 1 khz f resonansi = 3.2 khz f Vout (Vp) f Vout (Vp) f Vout (Vp) 10 40 100 100 2100 200 20 90 200 110 2200 210 30 120 300 140 2300 230 40 150 400 150 2400 240 50 200 500 175 2500 250 60 240 600 210 2600 250 70 250 700 250 2700 260 80 280 800 250 2800 270 90 300 900 280 2900 290 100 300 1000 290 3000 300 120 300 1100 290 3100 300 140 290 1200 300 3200 310 160 270 1300 300 3300 320 180 250 1400 290 3400 320 200 220 1500 280 3500 310 220 200 1600 250 3600 310 240 180 1700 250 3700 300 260 170 1800 250 3800 300 280 160 1900 240 3900 300 300 150 2000 220 4000 300 350 140 2100 220 4100 290 400 130 2200 200 4200 290 450 130 2300 200 4300 280 500 120 2400 190 4400 270 550 110 2500 180 4500 270 600 110 2600 180 4600 260 650 110 2700 170 4700 260 700 110 2800 170 4800 250 750 110 2900 160 4900 240 800 110 3000 160 5000 240 47
Dari hasil pengukuran yang ditunjukan oleh Tabel 4.1 maka selanjutnya data hasil pengukuran tersebut diolah menggunakan Matlab untuk dapat diubah menjadi grafik tanggapan frekuensi. Grafik tanggapan frekuensi tersebut kemudian dibandingan dengan grafik tanggapan frekuensi yang diperoleh dari hasil simulasi Circuit Maker. Perbandingan grafik tanggapan frekuensi hasil penggukuran dengan hasil simulasi Circuit Maker pada masing-masing frekuensi resonansi ditunjukan oleh Gambar 4.8, Gambar 4.9 dan Gambar 4.10. 10 8 6 4 Av(db) 2 0-2 -4-6 -8 0 100 200 300 400 500 600 700 800 frek Gambar 4.8.a. Grafik Tanggapan Frekuensi Matlab saat f=100hz Gambar 4.8.b. Grafik Tanggapan Frekuensi Circuit Maker saat f=100hz 48
10 9 8 7 6 Av(db) 5 4 3 2 1 0 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 frek Gambar 4.9.a. Grafik Tanggapan Frekuensi Matlab saat f=1khz Gambar 4.9.b. Grafik Tanggapan Circuit Maker Frekuensi saat f=1khz 10.5 10 9.5 9 Av(db) 8.5 8 7.5 7 6.5 6 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 frek Gambar 4.10.a. Grafik Tanggapan Frekuensi Matlab saat f=3.2khz 49
Gambar 4.10.b. Grafik Tanggapan Frekuensi Circuit Maker saat f=3.2khz Dari gambar grafik tersebut dapat dilihat hasil pengukuran tanggapan frekuensi dari hasil pengukuran (Matlab) maupun hasil simulasi dengan Circuit Maker pada masing-masing frekuensi resonansi yaitu 100Hz, 1kHz dan 3.2kHz. Diperoleh grafik tanggapan frekuensi dengan frekuensi resonansi yang relatif sama, yaitu frekuensi resonansi yang sudah sesusai dengan frekuensi resonansi yang diinginkan dalam perancangan. Frekuensi resonansi yang diinginkan tersebut masing-masing adalah 100Hz, 1kHz dan 3.2kHz. Sedangkan untuk besar penguatan ekualiser dalam db pada masing-masing frekuensi resonansi terjadi perbedaan antara hasil pengukuran (Matlab) dengan simulasi Circuit Maker. Dari hasil pengukuran (Matlab) rata-rata besar penguatan frekuensi resonansi adalah 10dB sementara dari simulasi Circuit Maker rata-rata besar penguatan frekuensi resonansi adalah 9dB. Hasil yang diperoleh ini berbeda dengan hasil yang diinginkan dalam perancangan yaitu 12 db. Hal ini dapat terjadi dengan salah satu faktor penyebabnya adalah op-amp (TL071) yang tidak ideal. 50
4.4 Pengujian Potensiometer Digital Pengujian potensiometer digital dilakukan dengan cara memfungsikan potensiometer digital sebagai resistor pembagi tegangan. Terminal A diberikan tegangan sebesar 5 Volt (V i ) dan terminal B dihubungkan ke ground. Sementara terminal wipper adalah keluaran (V o ) yaitu hasil dari pembagi tegangan oleh potensiometer digital. Selanjutnya wipper akan menghasilkan rasio resistansi antara terminal A dan terminal B sesuai dengan step digital yang digunakan. Rasio resistansi sesuai dengan step inilah yang akan menghasilkan hasil tengangan bagi (V o ) yang bervariasi. Gambar 4.11.Pengujian Potensiometer Digital Nilai V o didapat dengan menggunakan perhitungan pembagi tegangan sebagai berikut : = (2) Pada potensiometer digital nilai Vo diubah menjadi nilai step maka perhitungannya menjadi : = dengan : (3) STEP N = Step yang dijalankan Max Step = 256 Pengujian dilakukan dengan cara membandingkan hasil pengukuran V o menggunakan multimeter dengan V o hasil perhitungan menggunakan rumus persamaan (2) pada beberapa sampel step. Hasil dari pengujian ini disajikan pada Tabel 4.2. 51
Tabel 4.2. Pengujian Potensiometer Digital secara Matematis dan Pengukuran Step Hitungan Pengukuran Matematis dengan Multimeter 255 4,98 V 4,95 V 254 4,96 V 4,92 V 253 4,94 V 4,90 V 252 4,92 V 4,88 V 250 4,88 V 4,84 V 245 4,78 V 4,74 V 128 2,5 V 2,43 V 100 1,95 V 1,91 V 80 1,56 V 1,53 V 05 0,097 V 0,10 V 03 0,058 V 0,062 V 02 0,039 V 0,043 V 01 0,019 V 0,020 V Dari hasil pengujian potensiometer digital pada Tabel 4.2 dapat dilihat bahwa hasil dari perhitungan matematis maupun pengukuran menggunakan multimeter diperoleh hasil tengan V o yang relatif sama besar. Jadi dari hasil pengujian modul potensiometer digital sudah sesuai dengan yang diinginkan. 52
4.5 Pengujian Alat Secara Keseluruhan Efek gitar yang dirancang mengolah sinyal keluaran dari pickup gitar dan kemudian diteruskan ke penguat gitar. Alat ini bekerja dengan catu daya 9 volt DC. Terdapat 10 buah pre-set yang masing-masing berisi 6 buah parameter yang dapat diatur. Parameter tersebut adalah level, jenis drive, drive, low, mid dan high. Besaran nilai pada parameter level, drive, low, mid dan high diwakili oleh angka 1 sampai 10 sementara untuk jenis drive terdapat 3 pilihan yaitu soft clipping, hard clipping, dan clean (buffer/tidak ada pemenggalan). Dalam pemilihan pre-set digunakan 3 buah limit footswitch semetara dalam pengaturan parameter-parameter dalam preset digunakan 4 buah limit switch dan sebuah rotary encoder. Terdapat sebuah 3PDT footswitch sebagai true/by pass efek gitar dan sebuah LED indikator yang akan menyala jika efek gitar dalam keadaan true pass. Gambar 4.12. Interface Alat Gambar 4.6 adalah gambar dari efek gitar yang dirancang beserta dengan keterangan interface. Keterangan dan fungsi dari interface tersebut sudah dijelaskan secara terperinci pada saat perancangan alat bab 3.1. Setelah dilakukan pengujian terhadap keseluruh interface tersebut, masing-masing interface dapat bekerja dengan baik sesuai dengan yang diharapkan penulis. Dengan fungsi dari interface secara umum sebagai berikut: 53
1 LED indicator true/by pass Sebagai LED indikator yang mengindikasikan alat dalam kondisi true pass atau by pass. (LED menyala = true pass) 2 Rotary encoder Sebagai interface pemberi nilai parameter pada saat proses pengaturan pre-set. 3 Limit switch Sebagai interface saat proses pengaturan pre-set. 4 3PDT footswitch true/by pass effect Sebagai saklar true/by pass. 5 Limit footswitch Sebagai interface dalam pemilihan pre-set. Berikut ini adalah tampilan dari interface LCD character saat pre-set sedang digunakan, proses pemilihan pre-set, dan pengaturan pre-set. Gambar 4.13. Tampilan LCD saat pre-set sedang digunakan Gambar 4.14. Tampilan LCD saat Proses Pemilihan Pre-set Gambar 4.15. Tampilan LCD saat Pengaturan Pre-set 54
4.6 Pengujian Alat Secara Subjektif oleh Expert Pengujian efek gitar drive dengan sistem pengontrol digital secara subjektif dilakukan oleh beberapa expert yaitu seorang gitaris atau seniman musik. Dalam pengujian alat oleh expert, expert telah dijelaskan mengenai cara kerja alat secara umum oleh penulis kemudian expert menggunakan alat sesuai dengan fungsinya didampingi oleh penulis. Hasil pengujian yang dilakukan akan berupa kuesioner yang disusun oleh penulis. Kuesioner ini bersifat relatif terhadap narasumber yang mengisi. Dengan ini maka diharapakan efek gitar drive analog dengan sistem pengontrol digital yang dirancang dapat benar-benar dapat diujikan dengan baik dari segi pemakaian alat di lapangan untuk dapat menyelesaikan permasalahan yang telah dipaparkan pada bagian latar belakang. Hasil pengujian alat secara subjektif oleh beberapa expert terdapat pada bagian lampiran. 55