My Final Project : “Build your own active speaker”

a. Pendahuluan

Speaker merupakan alat yang tak terpisahkan dari kehidupan kita. Jika kita memainkan musik, maka akan ada suara yang keluar dari speaker. Akan lebih asyik lagi jika kita mencoba untuk membuat rangkaian speaker itu. Biaya yang dikeluarkan sangatlah murah, sekitar Rp.10.000,00 saja . Bisa juga dibawa kemana-mana alias portable dengan menggunakan catu daya baterei. Pertama kali, kita harus tahu seperti apakah bentuk dari speaker itu, saya yakin semuanya pasti sudah tahu. Speaker terdiri dari berbagai bentuk dan spesifikasi. Rating dari speaker berupa daya maksimum dan impedansi. Sumber suara ( walkman / handphone ) bisa saja langsung disambungkan ke speaker tanpa rangkaian tambahan lagi. Seperti earphone yang kita pakai, tetapi konsekuensinya terhadap keras lemahnya suara yang dihasilkan. Telah kita ketahui bahwa suara yang dihasilkan dari earphone sangatlah kecil sekali sehingga harus diletakkan di telinga agar kita dapat mendengarnya. Bagaimana jika kita ingin mendengar suara yang dihasilkan oleh speaker tanpa perlu meletakkan di telinga alias suara yang dihasilkan keras.

Dalam biologi, kita tahu bahwa kita dapat mendengar karena gendang telinga kita digetarkan oleh suara , sehingga menghasilkan sinyal yang dibawa ke otak untuk diproses lebih lanjut. Suara itu membawa energi untuk menggetarkan gendang telinga. Energi tiap satuan waktu dinamakan daya. Sehingga semakin besar daya speaker maka energi yang digunakan untuk menggetarkan gendang telinga juga semakin besar. Akibatnya, suara yang didengar bertambah keras. Daya pada speaker berkaiatan dengan arus dan tegangannya. Untuk memperbesar daya, kita menggunakan rangkaian penguat daya. Pada penguat daya, idealnya tegangan yang dihasilkan sama dengan tegangan input. Sehingga untuk mengatur daya yang dihasilkan maka kita mengatur besarnya arus. Mao tahu lebih dalam lagi tentang perancangan speaker aktif ??? Ikuti terus artikel ini ya. . . . .

b. Perancangan

Ada 3 bagian penting dalam perancangan speaker aktif yang saya bikin, yaitu rangkaian op-amp non inverting, rangkaian penguat daya dan speaker. Fungsi speaker sangatlah jelas, yaitu sebagai output suara, penguat daya digunakan untuk menguatkan daya dan rangkaian op-amp non inverting sebagai buffer dan penguat tegangan. Buffer digunakan agar hambatan input system ini menjadi besar ( bahaya jika hambatan input speaker aktif kecil karena akan disambungkan ke sumber suara, seperti komputer ). Ingat, penguat daya, gain tegangannya satu sehingga diperlukan penguat tegangan karena sinyal output dari sumber suara kecil. Hmm . . .Sepertinya anda sudah mengerti fungsi dari 3 bagian itu khan. Saatnya kita memulai merancang rangkaian speaker aktif.

Langkah – langkah perancangan speaker aktif . . . .

1. Tentukan speaker yang akan kita gunakan, semakin keras suara yang dihasilkan maka semakin besar juga daya speaker yang akan kita gunakan. Saya menggunakan speaker dengan daya 0.5 W dan impedansi 8 ohm.

Jadi, speaker 0.5 W mempunyai tegangan maksimum 2,82 volt dan arus maksimum 0.353 ampere.

2. Menentukan daya dan arus yang akan digunakan .

Misal diinginkan daya speaker yang digunakan hanya 30% berarti 0,30 x 0,5 Watt = 0,15 watt.                                                                                                                                            Jika digunakan Vrms = 2 Volt maka akan diperlukan Irms = 0,15/2 = 0,075 Ampere = 75 mA.

3. Rangkaian penguat daya yang akan kita gunakan adalah . . . . .

Gunakan diode yang general purpose, saya menggunakan 1n4148.

Hal- hal yang perlu diketahui tentang penguat daya ini ( Penguat AB)

• Tentukan tegangan dan arus yang diperlukan speaker ( ini adalah nilai maksimum, berarti menghasilkan suara yang paling keras)

• Penguat klas AB tidak memperkuat tegangan, sehingga besarnya tegangan masukan harus sama dengan keluaran yang diinginkan speaker.

• Penguat klas AB hanya memperbesar arus sehingga penguat harus bisa memberi arus seperti yang diinginkan speaker.

• Pilih transistor yg mempunyai I_C maks yang sesuai dengan keinginan.

• R₁ dan R₂ harus mampu memberi arus maksimum (menurut rumus)

• C₂ harus mampu melewatkan frekuensi rendah yang diinginkan

• R_E1 dan R_E2 diusahakan sekecil mungkin, untuk stabilisasi.

• Dalam hal I_B terlalu besar, karena permintaan I_C. Gunakan rangkaian transistor Darlington.

4. Kemudian membuat rangkaian op-amp non inverting. Di depan input + terdapat 2 resistor pembagi tegangan. Hal ini berguna untuk biasing dikarenakan saya hanya menggunakan single supply. Besarnya resistor yang digunakan tergantung dari gain yang kita inginkan. Saya menggunakan gain sekitar 4.

Skematik keseluruhan dari rangkaian speaker aktif ku adalah

Hasil Pengujian.

Berhasil tidaknya alat ini, bisa kita ketahui dengan melihat gelombang outputnya di osiloskop, sinyal input yang saya gunakan adalah gelombang sinusoidal dikarenakan mudah dilihat kualitas gelombangnya. Pertama kali, saya menggunakan op-amp lm358, ternyata pada frekuensi tertentu masih menghasilkan distorsi crossover. Kemudian saya ganti dengan op-amp TL072 sehingga tidak terjadi lagi distorsi crossover. Suara yang dihasilkan dengan memakai op-amp LM358 lebih besar daripada dengan memakai op-amp TL072, Hal ini disebabkan karena perbedaan hambatan output pada masing-masing op-amp itu. Sebenarnya sich perbedaan kerasnya suara tidak begitu besar. Jika sinyal input / volumenya diperbesar pada saat tertentu maka dihasilkan suara yang jelek karena sinyal outputnya sudah terpotong. Cara mengatasi dalam rangkaian ini adalah dengan cara memperbesar catu daya.

Sudah selesai nich . . . . . Anda bisa mengujikannya pada di komputer dan di walkman. Selamat mencoba

Ada pertanyaan ??? silahkan comment saja . . . .Semoga berguna