Low Pass Filter Subwoofer

  • Published on
    30-Oct-2015

  • View
    390

  • Download
    1

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Rangkaian Listrik

Transcript

<p>LOW PASS FILTER PADA SUBWOOFER UNTUK MENYARING FREKUENSI NADA RENDAH</p> <p>DISUSUN OLEH:ERWIN ARDIANSYAH1103121004M. FAUJI1103121005M. UBAIDILLAH AFFANDY 1103121006ARIF HIDAYAT1103121007</p> <p>KELAS:1 D3 A ELEKTRONIKA</p> <p>POLITEKNIK ELEKTRONIKA NEGERI SURABAYAKAMPUS ITS KEPUTIH SUKOLILO SURABAYA 60111, INDONESIATELP. (031) 5947280, 5946114 FAX : (031) 5946114</p> <p>KATA PENGANTAR</p> <p>Segala puji bagi Allah SWT yang telah memberikan nikmat serta hidayah-Nya terutama nikmat kesempatan dan kesehatan sehingga penulis dapat menyelesaikan makalah mata kuliah rangkaian listrik.Kemudian shalawat beserta salam kita sampaikan kepada Nabi besar kita Muhammad SAW yang telah memberikan pedoman hidup yakni al-quran dan sunnah untuk keselamatan umat di dunia.</p> <p>Makalah ini merupakan salah satu tugas mata kuliah rangkaian listrik di program studi teknik Elektronika Politeknik Elektronika Negeri Surabaya. Pada makalah ini kami memberi judul Low Pass Filter pada Subwooter untuk menyaring Frequensi Nada rendah . Selanjutnya penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada Ibu ratna adil, selaku dosen pembimbing mata kuliah rangkaian listrik dan kepada segenap pihak yang telah memberikan bimbingan serta arahan selama penulisan makalah ini.</p> <p>Akhirnya penulis menyadari bahwa banyak terdapat kekurangan-kekurangan dalam penulisan makalah ini, maka dari itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang konstruktif dari para pembaca demi kesempurnaan makalah ini.</p> <p>Surabaya, 29 Juni2013</p> <p>Penulis</p> <p>BAB IPENDAHULUAN</p> <p>1.Latar BelakangPada era modern ini penggunaan perangkat elektronik / gadget menjadi suatu biasa, diantaranya MP3 player, handphone, perangkat audio-video, televise, radio dan lain lain. Suatu ketika kita mendengarkan radio, atau melihat televisi mapun beberapa alat eletronik lain tiba tiba terdengar suara yang sangat bising, suara terputus-putus atau trackling (gemercak) dan sangat bising. Itulah yang disebut dengan noise. Noise juga terjadi apabila hubungan listrik yang membawa arus dibuat nyala mati, misalnya pada brusher tipe motor tertentu[1]. Noise tersebut biasanya terjadi pada sistem penerimaan, dimana bertujuan untuk menurunkan batasan ukuran sinyal yang dapat diterima. Walaupun proses filterisasi pada sistem penerimaan yang bertujuan untuk menghilangkan noise dari sambungan yang buruk atau yang timbul dari sumber luar (external source), akan tetapi noise tersebut tetap hadir di dalam perlengkapan elektronik yang membatas kepekaan penerima. Mungkin ada yang mengira bahwa sinyal apapun, betapa pun kecilnya, dapat dengan begitu saja dikuatkan sampai sembarang tingkat yang dikehendaki dengan amplifier. Akan tetapi penambahan amplifier pada sistem penerima juga dapat menimbulkan noise, dan ratio sinyal terhadap noise (signal-to-noise ratio), yang merupakan kuantitas penting, bisa mengalami penurunan dengan penambahan amplifier. Maka dari itu diperlukan suatu alat yang dapat menurunkan tingkat nois</p> <p>2. Rumusan MasalahBerdasarkan uraian latar belakang masalah di atas, maka rumusan masalahdalam makalah ini adalah sebagai berikut:1. Bagaimana prinsip kerja Low Pass Filter dalam meredam noise?2. Bagaimana bentuk sinyal noise?3. Bagaimana cara merancang dan menganalisis penerapan Low Pass Filter untuk meredam noise?</p> <p>3. TujuanTujuan dari penulisan makalah ini adalah :1. Mengetahui komponen - komponen pada low pass filter2. Memahami cara kerja low pass filter3. Mengetahui bentuk keluaran dari low pass filter4. Mengetahui rangkaian sederhana low pass filter5. Mengetahui aplikasi low pass filter pada peralatan elektronik </p> <p>BAB 2TINJAUAN PUSTAKA1. Pengertian NoiseDerauatau yang biasa disebut noise adalah suatu sinyal gangguan yang bersifat akustik(suara), elektris, maupun elekronis yang hadir dalam suatu system (rangkaianlistrik/elektronika) dalam bentuk gangguan yang bukan merupakan sinyal yang diinginkan. [2]Menurut sumbernya noise dibedakan menjadi : Internal Noise, akibat Thermal, intermodulasi, crosstalk External Noise, akibat atmosphere, extraterrestrial, man madeRandom Noise adalah noise yang terjadinya tidak bias diprediksi. Macam macam random noise :1. Thermal Noise : noise akibat adanya efek panas2. Intermodulation noise : noise akibat masuknya frekuensi asing ke saluran komunikasi3. Crosstalk noise : noise akibat masuknya sinyal asing ke saluran komunikasi4. Impulse noise : noise akibat masuknya sinyal yang memiliki level tegangan yang cukup tinggi secara tiba tiba ke saluran komunikasi5. Fading noise : noise akibat perubahan kondisi atmosfer bumiStatistical noise adalah noise yang terjadi dapat diprediksi. Macam macam statistical noise :1. Redaman : turunnya level tegangan sinyal yang diterima akibat karakteristik media.2. Tundaan : keterlambatan datangnya sinyal sehingga memperlambat pemrosesan [3]</p> <p>2. Low Pass FilterLow pass filter (Filter lolos Rendah) adalah filter yang hanya melewatkanfrekuensi yang lebih rendah dari frekuensicut-off (fc). Diatas frekuensi tersebut,outputnya mengecil (idealnya tidak ada).Filter ini juga berfungsi untuk menghilangkan high frequency nosie, seperti thermal noise dan shot noise. Filter ini biasanya digunakan pada instrumen ygmerekam low frequency analytical signals (contohnya adalah alat rekam detakjantung). </p> <p>Gambar 1 gelombang low pass filter</p> <p>Gambar 2 Hasil Low Pass Filter</p> <p>Low Pass Filter memiliki tegangan output konstan dari DC (0Hz), sampai frekuensi Cut-off ditentukan, (c) titik. Titik frekuensi cut -off adalah 0,707 atau-3dB (dB =-20Log Vout / Vin) dari gain tegangan diizinkan untuk lulus. Rentang frekuensi "di bawah" ini c cut-off pointumumnya dikenal sebagai Band Pass sebagai inyal input diperbolehkan untuk melewatifilter.Rentang frekuensi "di atas" titik cut-off umumnya dikenal ebagai Band Stop sebagai sinyalinput diblokir atau dihentikan dari melewati. Sebuah rangkaian sederhana ntuk low passFilter dapat dibuat dengan menggunakan sebuah resistor tunggal di seri dengan kapasitornon-terpolarisasi unggal (atau komponen reaktif tunggal) di sebuah sinyal input Vin,sementara output sinyal Vout diambil dari eluruh kapasitor.Frekuensi cut-off atau-3dB, dapat ditemukan dengan menggunakan rumus, c = 1 / (2RC). Sudut fase dari sinyal output pada c dan -45o untuk Low Pass Filter. Keuntungan dari filteratau penyaring dalam hal ini, umumnya dinyatakan dalam Decibel dan merupakan fungsidari nilai output dibagi dengan nilai input yang sesuai dan diberikan sebagai:Aplikasi pasif Filter Low Pass berada di amplifier audio dan sistem speaker untukmengarahkan sinyal frekuensi bass yang lebih rendah untuk speaker bass yang lebih besaratau untuk mengurangi noise frekuensi tinggi atau "mendesis" distorsi jenis.Bila digunakan seperti ini di aplikasi audio filter lolos rendah kadang disebut "high-cut", atau"cut treble" filter. Jika kita membalikkan posisi dari resistor dan kapasitor dalam rangkaiansehingga tegangan keluaran sekarang diambil dari resistor, kita akan memiliki sirkuit yangmenghasilkan frekuensi output kurva respons yang sama dengan yang dari Filter High Pass,dan ini dibahas di tutorial berikutnya.Singkatnya Filter Low Pass (LPF) adalah sebuah rangkaian yang tegangan keluarannya tetapdari DC naik sampai ke suatu frekuensi cut-off fc. Bersama naiknya frekuensi di atas fc,tegangan keluarannya diperlemah (turun).Low Pass Filter adalah jenis filter yang melewatkan frekuensi rendah serta meredam ataumenahan frekuensi tinggi. Bentuk respon LPF seperti ditunjukkan gambar di bawah ini.</p> <p>Gambar 3 Respon LPF</p> <p>Pita Lewat : Jangkauan frekuensi yang dipancarkanPita Stop : Jangkauan frekuensi yang diperlemah.Frekuensi cutoff (fc) : disebut frekuensi 0.707, frekuensi 3-dB, frekuensi pojok, atau frekuensi putus.</p> <p>3. Low Pass Filter dalam Komponen Pasif ElektronikPada rangakaian ini, dalam merancang filter digunakan komponen pasifyaitu tahanan, kapasitor dan induktor. Akan tetapi dalam pembuatannya seringkalidihindari penggunaan induktor, utamanya karena ukurannya yang besar. Sehinggaumumnya hanya menggunakan komponen tahanan (R) dan kapasitor (C) saja.</p> <p>Gambar 4. Rangkaian Low pass filter Komponen Pasif Elektronik</p> <p>Pada rangkaian pasif ini hampir sama dengan pembagi tegangan dari dua buahhambatah seri, dengan penghitungan besar Vout seperti pada gambar di atas.Dengan menganbil nilai W=1/RC Fc=1/2RC diperoleh penguatannya sebesar -3dB (berkurang 3 dB), dan pada saat frekuensi ini dikenal sebagai frekuensicut-off.Low Pass Filter dalam Komponen Aktif Elektronik</p> <p>Gambar 5. Rangkaian Low pass filter Komponen Aktif ElektronikUntuk rangkaian aktif dilengkapi dengan transistor atau op-amp selainmenggunakan tahan dan kapasitor. Dengan dan .</p> <p>Untuk Low pass filter:-Frekuensi rendah (f) Gain =1/RC atau G=-20 log RC.Dari persamaan ini kurva G vs log f menunjukkan kurva linier dengan slope -6dB/oktaf (-20 dB/dekade).</p> <p>Gambar 6. Rolloff Filter Dengan Order Berbeda-Beda</p> <p>Oktaf memiliki arti menggandakan atau membagi dua suatu frekuensi.Sedangkan dekade adalah sepuluh kali atau sepersepuluh kali suatu frekuensi. Kemiringan atau gradien garis pada stop band dinamakan sebagai rolloff atau falloff dan didefinisikan berdasarkan order (tingkatan) penapis sebagai berikut:- Untuk low pass filter orde pertama rolloff-nya -6 dB/oktaf atau -20dB/dekade.- Untuk orde kedua rolloff-nya -12 dB/oktaf atau -40 dB/dekade.Pada orde ketiga rolloff-nya -18 dB/oktaf atau -60 dB/dekade.Pada gambar di atas terlihat bahwa dengan menaikkan order dari Low passfilter akan menaikkan rolloff-nya. Secara alami, filter dengan order tak berhinggamemiliki tanggap yang terbaik.</p> <p>4. Proses FilterRangkaian proses aplikasi filter yaitu untuk mendapatkan hasil output Y,dilakukan filter pada fungsi f(x). Dengan menggunakan filter dengan fungsi g(x)dan meng-konvolusi f(x) dengan g(x) akan diperoleh outputnya dengan perumusankonvolusi.</p> <p>Untuk konvolusi pada fungsi diskrit, didefinisikan dengan:Didalam pengolahan data seismik band pass filter lebih umum digunakankarena biasanya gelombang seismik terpengaruh noise frekuensi rendah dan noisefrekuensi tinggi.</p> <p>Gambar 7. Contoh proses filtering pada seismogram.Sinyal yang berada di tengah adalah sinyal asli seismogram. Diatasnya adalah seismogram yang difilter denganhigh-pass filter (0.5 Hz cutoff frequency) sedangkan bawahnya adalah seismogram yang difilter dengan low-pass filter (0.1 Hz cutoff frequency).</p> <p>BAB 3PERENCANAANSetelah melihat fungsi dari Low Pass Filter dan permasalahan yang ditimbulkan pada perangkat audio / amplifier yang memunculkan suara noise pada saat nada bass, maka dari itu kami membuat suatu alat untuk menghaluskan suara bass yaitu rangkaian low pass filter subwoofer. Rangkaian low pass filter subwoofer ini berfungsi untuk menyaring frekuensi nada rendah untuk keperluan sistem audio nada super bass (subwoofer). Rangkaian filter aktif low pass ini juga disebut sebagai crossover aktif subwoofer. Fungsi rangkaian crossover aktif subwoofer ini adalah untuk menyaring nada super bass untuk dikuatkan pada power amplifier subwoofer. [4]Pada dasarnya prinsip kerja rangkaian filter aktif subwoofer adalah melewatkan sinyal audio dengan frekuensi rendah dan melemahkan sinyal audio diatas titik cut-off frekuensi rendah nada bass. Rangkaian filter aktif subwoofer ini dibuat menggunakan penguat operasional (Op-Amp) IC tipe TL062 yang disusun dalam 2 tingkat penguat tegangan dan konfigurasi filter aktif. Rangkaian filter aktif ini memiliki frekuensi kerja dari 20 100 Hz dengan penguatan hinga 80 dB.[4]1. Gambar Rangkaian Low Pass Filter Subwoofer</p> <p>Desain PCB :</p> <p>2. Daftar Komponen a) R1 = 39 Kohm</p> <p>b) R2 = 39 Kohm</p> <p>c) R3 = 47 Kohm</p> <p>d) R4 = 10 Ohm</p> <p>e) R5 = 22 Kohm</p> <p>f) R6 = 4,7 Kohm</p> <p>g) R7 = 22 Kohm</p> <p>h) R8 = 4,7 Kohm</p> <p>i) R9 = 10 Ohm</p> <p>j) R10 = 220 Ohm</p> <p>k) C1 = 39pF</p> <p>l) C2 = 0.1 uF</p> <p>m) C3 = 0.1 uF</p> <p>n) C4 = 0.2 uF</p> <p>o) C5 = 0.4 uF</p> <p>p) C6 = 0.1 uF</p> <p>q) C7 = 0.1 uF</p> <p>r) IC1=TL064</p> <p>3. Mengenal Jenis-jenis tipe box subwoofer</p> <p>Performa subwoofer dalam menghasilkan suara bass yang rendah dan juga solid tentunya didukung dengan enclosure atau box subwoofer. Box subwoofer yang ada di mobil biasanya memiliki ukuran yang berbeda, hal ini disesuaikan dengan rekomendasi data teknis dari subwoofer tersebut. Namun masing-masing Installer audio, memiliki gaya berbeda dalam membuat desain box.Jika selama ini, kita hanya mengetahui bila box jenis-nya hanya itu-itu saja, ternyata tidak. Box terdiri dari berbagai jenis dan model. Desain, ukuran (dimensi) dan model box subwoofer biasanya jelas diperhitungkan pada saat pembuatan, bahkan rancangan secara teliti pun kerap dilakoni para Installer.Jelas, masing-masing tipe box memiliki nilai keunggulan dan kelemahan, semua model box jika diaplikasikan dengan benar, jelas memberikan performa subwoofer menjadi sangat maksimal.Berikut ini, jenis-jenis box subwoofer yang sering diaplikasikan di car audio :</p> <p> Second Order / Infinite Baffle / Free Air Typical Rear Deck Installation/Infinite Baffle/Free Back Seat Installation Small Deck Installation Second Order/Acoustic Suspension/Sealed Enclosures Sealed Isobaric Sealed Isobaric Sealed (Compound Loading) Isobaric Sealed (Back to Back) Isobaric Sealed (Planar Loading) Fourth Order / Bass Reflex &amp; Bandpass Enclosures Fourth Order / Bass Reflex Isobaric Bass Reflex Isobaric Bass Reflex (Compound Loading) Bass Reflex Passive Radiator Isobaric Bass Reflex Passive Radiator Single Reflex Band Pass Isobaric Single Reflex Bandpass Three Chamber Single Reflex Bandpass Isobaric Three Chamber Single Reflex Bandpass Sixth Order Enclosures Quasi Sixth Order Series-Tuned Bandpass Isobaric Quasi Sixth Order Series-Tuned Bandpass Dual Reflex Bandpass Isobaric Dual Reflex Bandpass Three Chamber Dual Reflex Bandpass Isobaric Three Chamber Dual Reflex Bandpass Eighth Order Enclosures Quasi Eighth Order Series-Tuned Dual Reflex Bandpass Isobaric Quasi Eighth Order Series-Tuned Dual Reflex Bandpass Eighth Order Triple Reflex Bandpass Isobaric Eighth Order Triple Reflex BandpassUntuk mudahnya kita bagikan saja box subwoofer berdasarkan kategori yang paling utama..A. Sealed Box</p> <p>Bentuk sealed menggunakan kalkulasi volume untuk membantu mengurangi dan mengontrol perubahan. Biasanya model ini memiliki ruang box yang tidak berlubang. Bentuk box sealed dipercaya mampu memberikan gebukan bass yang halus dan responnya tepat. Nah buat pecinta audio kosmetik biasanya menggunakan jenis box ini berikut dengan instalasi subwoofer reverse (terbalik).Kelebihan : Box kecil, mampu mengeluarkan tenaga yang besar, respon tepat, mudah dibuat, dapat menghindari kesalahan dalam pembuatan. Kekurangan : Efisiensi terbatas.B. Vented (ported)</p> <p>Bentuk model box seperti ini menggunakan lubang atau port, lubang ini berperan untuk menambah output frequency rendah, udara di dalam box dikeluarkan seperti piston atau motor, tahap perpindahan udara itu dapat memperbesar frequency subwoofer. Model box ini umum digunakan pada sistem SQ atau SPL.Kelebihan : Mampu menambah efisiensi, meno...</p>