PERANCANGAN SISTEM PENYUARA DENGAN CACAT MINIMAL Oleh Vino Rinaldy H. NIM: 612009030 Skripsi Untuk melengkapi salah satu syarat memperoleh Gelar Sarjana Teknik Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer Universitas Kristen Satya Wacana Salatiga Juli 2015
INTISARI Perancangan sistem penyuara dengan cacat minimal dengan penggunaan dua penyuara yaitu tweeter Morel Supremo dan woofer Dynaudio 17wlq diawali dengan pengukuran tanggapan frekuensi penyuara pada kotak dan impedansi penyuara. Pengukuran dilakukan untuk mengetahui selisih kepekaan dan fase antara tweeter dan woofer. Serta impedansi penyuara yang bersifat induktansi pada frekuensi tinggi yang dapat menjadi penyebab cacat. Untai L-pad dan tapis lolos atas orde 3 untuk tweeter sedangkan untai Zobel dan tapis lolos bawah orde 2 untuk woofer direalisasikan. Untai L-pad pada tweeter untuk mengurangi kepekaannya sehingga setara dengan woofer. Untai Zobel pada woofer untuk menghilangkan sifat induktansi impedansi woofer pada frekuensi tinggi. Penggunaan tapis dengan orde berbeda pada woofer dan tweeter untuk meminimalkan selisih fase dan magnitudo. Dari hasil pengukuran didapatkan kepekaan sistem penyuara 88 db/1w dengan tanggapan magnitudo ±3 db dari 40 Hz sampai 20 khz. Tanggapan fase diperoleh selisih fase <45 pada daerah titik potong crossover. Impedansi sistem penyuara didapatkan nilai 4 Ω. i
KATA PENGANTAR Ucapan syukur dan terimakasih kepada Tuhan Yesus Kristus atas berkat dan penyertaannya dalam perjalanan menempuh perkuliahan hingga akhirnya penulis menyelesaikan tugas akhir ini. Terimakasih Papa Edy Hartanto dan Mama Sri Rahayu, untuk setiap doa, kasih sayang, kepercayaan, dan semua yang telah kalian beri atau bahkan korbankan. Terima kasih juga kepada kakak Aldo, adik Claudia, sang kekasih Indah Permatasari, dan teman-teman Semarang yang selalu memberi dukungan dalam doa, semangat, dan penghiburan. Ketika penulis berstatus sebagai mahasiswa baru tanpa kenal siapapun di FTEK perjalanan kuliah terasa membosankan bahkan penulis berfikir untuk pindah. Hingga akhirnya bertemu Fefe, Gusbud, Inka(dono), Tepen, Hendry, Mikelek, Kevin, dan teman-teman X-pengging serta teman-teman angkatan yang selalu menemani hari-hari dalam perjalanan perkuliahan. Masa skripsi menjadi masa-masa unik. Kelalaian akan batas surat tugas membuat panik penulis. Dukungan pembimbing Pak Matias dan Pak Gunawan dengan ikhlas dan sepenuh hati hingga akhirnya penulis dapat menyesaikan tugas akhir ini dengan tepat waktu. Ucapan terima kasih penulis ucapkan kepada pembimbing khususnya dan dosen-dosen yang telah mendidik penulis dalam menempuh gelar sarjana teknik. Salatiga, Juni 2015 Penulis ii
DAFTAR ISI INTISARI...i KATA PENGANTAR... ii DAFTAR ISI... iii DAFTAR GAMBAR... v DAFTAR SIMBOL... vii BAB I. PENDAHULUAN... 1 1.1. Latar Belakang... 1 1.2. Gambaran Tugas dan Spesifikasi Alat... 3 1.3. Sistematika Penulisan... 4 BAB II. LANDASAN TEORI... 6 2.1. Cacat Amplitudo dan Fase... 6 2.2. L-pad... 9 2.3. Zobel... 10 2.4. Crossover... 12 2.4.1. Orde 1... 13 2.4.2. Orde 2... 14 2.4.3. Orde 3... 15 BAB III. PERANCANGAN... 17 3.1. Gambaran Sistem Penyuara dan Kotak yang Digunakan... 18 3.2. Pengukuran Parameter Penyuara pada Kotak... 20 3.3. Perancangan L-pad... 26 3.4. Perancangan Zobel... 29 3.5. Perancangan Crossover... 31 3.5.1. Selisih Fase Minimal antara Woofer dan Tweeter... 32 3.5.2. Selisih Fase Akibat Letak Woofer dan Tweeter pada Panel Depan Kotak yang Rata... 32 iii
BAB IV. PENGUJIAN SISTEM PENYUARA... 44 4.1. Pengujian Untai L-pad... 44 4.2. Pengujian Zobel... 46 4.3. Pengujian Crossover / Sistem Penyuara... 47 4.4. Pembandingan dengan Crossover Focal... 51 BAB V. PENUTUP... 53 5.1 Kesimpulan... 53 5.2 Saran Pengembangan... 54 DAFTAR PUSTAKA... 55 iv
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Bode plot tanggapan magnitudo penyuara... 7 Gambar 2.2 Bode plot tanggapan fase penyuara... 8 Gambar 2.3 Skema selisih jarak kumparan suara antar penyuara terhadap pendengar... 8 Gambar 2.4 Skema untai L-pad... 9 Gambar 2.5 Untai pencocokan dan persamaan kumparan suara... 11 Gambar 2.6 Impendasi penyuara tanpa dan dengan untai Zobel... 12 Gambar 2.7 Konfigurasi untai crossover orde 1 paralel.... 13 Gambar 2.8 Konfigurasi untai crossover orde 2 paralel.... 15 Gambar 2.9 Konfigurasi untai tapis lolos atas orde 3... 16 Gambar 2.10 Konfigurasi untai tapis lolos bawah orde 3... 16 Gambar 3.1 Blok diagram perancangan sistem penyuara... 18 Gambar 3.2 Skema kotak penyuara yang digunakan.... 19 Gambar 3.3 Kotak penyuara yang digunakan... 19 Gambar 3.4 Skema selisih jarak kumparan suara antar penyuara terhadap pendengar... 20 Gambar 3.5 Impedansi woofer Dynaudio 17wlq... 21 Gambar 3.6 Impedansi tweeter Morel Supremo... 21 Gambar 3.7 T/S parameter woofer Dynaudio 17wlq... 22 Gambar 3.8 Skema kondisi pengukuran akustik... 23 Gambar 3.9 Kondisi pengukuran akustik... 23 Gambar 3.10 Tanggapan magnitudo woofer... 24 Gambar 3.11 Tanggapan fase woofer... 25 Gambar 3.12 Tanggapan magnitudo tweeter... 25 Gambar 3.13 Tanggapan fase tweeter.... 26 Gambar 3.14 Simulasi perbedaan tanggapan magnitudo woofer dan tweeter... 27 Gambar 3.15 Skema untai L-pad.... 27 Gambar 3.16 Simulasi tanggapan magnitudo tweeter dengan untai L-pad.... 28 Gambar 3.17 Simulasi impedansi tweeter dengan untai L-pad... 29 Gambar 3.18 Skema untai Zobel pada woofer... 30 Gambar 3.19 Simulasi untai Zobel pada woofer.... 31 Gambar 3.20 Tanggapan magnitudo woofer + tweeter... 33 v
Gambar 3.21 Tanggapan fase woofer + tweeter... 33 Gambar 3.22 Tanggapan magnitudo woofer + tweeter polaritas dibalik... 34 Gambar 3.23 Tanggapan frekuensi woofer + tweeter polaritas dibalik... 34 Gambar 3.24 Simulasi tanggapan magnitudo woofer +tweeter tanpa selisih jarak.... 35 Gambar 3.25 Simulasi tanggapan fase woofer+tweeter tanpa selisih jarak.... 35 Gambar 3.26 Input koordinat jarak antar penyuara pada kotak... 36 Gambar 3.27 Gambaran input sumbu x,y,z pada simulasi... 37 Gambar 3.28 Simulasi tanggapan magnitudo dengan penyesuaian posisi penyuara... 38 Gambar 3.29 Simulasi tanggapan fase dengan penyesuaian posisi penyuara... 38 Gambar 3.30 Fase woofer dan tweeter setelah diaplikasikan selisih jarak pada simulasi 38 Gambar 3.31 Gambaran selisih fase antara woofer dan tweeter... 39 Gambar 3.32 Gambaran selisih fase antara woofer dan tweeter dengan polaritas terbalik.39 Gambar 3.33 Skema untai tapis lolos bawah orde 2... 40 Gambar 3.34 Skema untai tapis lolos atas orde 3... 41 Gambar 3.35 Simulasi tanggapan frekuensi sistem penyuara... 42 Gambar 3.36 Simulasi tanggapan frekuensi sistem dengan polaritas tweeter terbalik... 43 Gambar 4.1 Untai L-pad yang telah dirancang... 44 Gambar 4.2 Hasil pengukuran tanggapan magnitudo untai L-pad pada tweeter... 45 Gambar 4.3 Hasil pengukuran impedansi untai L-pad pada tweeter... 46 Gambar 4.4 Untai zobel pada woofer yang telah dirancang... 46 Gambar 4.5 Hasil pengukuran impedansi dengan untai Zobel pada woofer... 47 Gambar 4.6 Untai tapis lolos atas dan L-pad pada tweeter... 48 Gambar 4.7 Hasil pengukuran tanggapan magnitudo tweeter dengan L-pad dan tapis lolos atas orde 3... 48 Gambar 4.8 Untai tapis lolos atas dan Zobel pada woofer... 49 Gambar 4.9 Hasil pengukuran tanggapan magnitudo dengan perancangan pada woofer 49 Gambar 4.10 Hasil pengukuran tanggapan magnitudo dengan perancangan pada woofer dan tweeter... 50 Gambar 4.11 Hasil pengukuran tanggapan magnitudo crossover Focal... 51 Gambar 4.12 Hasil pengukuran tanggapan magnitudo crossover Focal dengan polaritas tweeter terbalik... 52 DAFTAR SIMBOL vi
Sudut fase penyuara Faktor kualitas total penyuara Kecepatan sudut frekuensi resonan penyuara Frekuensi resonan penyuara Kecepatan sudut frekuensi cutoff penyuara Frekuensi cutoff penyuara Sudut fase frekuensi resonan penyuara Sudut fase frekuensi cutoff penyuara Tingkat kekerasan suara dalam desibel Bati tegangan Hambatan woofer Hambatan tweeter Bati tegangan woofer Bati tegangan tweeter Induktor pada untai tapis untuk woofer Kapasitor pada untai tapis untuk woofer Induktor pada untai tapis untuk tweeter Kapasitor pada untai tapis untuk tweeter vii