Hubungan antara arus dan tahanan adalah sebagai berikut:
V = I x R
V: tegangan, satuannya volt (V)
I: arus, satuannya ampere (A)
R: tahanan, satuannya ohm
Skema rangkaian sebagai berikut:
Rangkaian baterai dan resistor
Untuk mengubah ampere ke ohm perlu diketahui besaran tegangan listriknya. Tegangan listrik ini dapat berupa jala-jala listrik PLN, baterai dan sebagainya.
Jika tegangan adalah jala-jala listrik PLN 220 volt, maka R = V/I = 220 volt /1 ampere = 220 ohm. Jadi jika ada arus 1 ampere mengalir pada suatu alat yang dihubungkan ke jala-jala listrik PLN 220 volt, maka tahanan/resistansi benda tersebut adalah 220 ohm.
Jika tegangan adalah baterai 9 volt DC, maka R = V / I = 9 volt / 1 ampere = 9 ohm.
Jika tegangan adalah baterai Nickel Metal Hybrid (NiMH) dengan tegangan 1,2 volt, maka R = V/I = 1,2 volt / 1 ampere = 1,2 ohm.
Webcam Logitech C170: suara cukup jelas. Ada filter anti noise built in sehingga suara kurang natural.
BM-800 dengan Behringer UM2 : hasil cukup jelas
BM-800 langsung ke PC tanpa UM2: masih terdengar, namun suara lebih kecil sehingga noise lebih besar. Tidak semua PC hasilnya sama, rekaman ini adalah yang terbaik di antara beberapa komputer desktop/laptop yang saya coba.
Rode VideoMic Pro dengan laptop: respon frekuensi kurang baik
Rode VideoMic Pro dengan desktop: lebih flat, namun ada noise
Rode VideoMic Pro dengan Behringer UM2: jelas
Audio Technica AT2020 dengan Behringer UM2: jelas
Pilihan saya sebagai orang awam audio:
Dari sisi kualitas, saya paling suka AT2020.
AT2020 & Rode Videomicpro mirip-mirip
Yg paling murah dan hasilnya lumayan: BM-800 & Behringer UM2. Kalau mau lebih murah bisa pakai BM-800 + phantom power, kemudian dimasukkan ke MIC IN di PC/laptop. Cuma kualitasnya akan tergantung kualitas sound card di PC/Laptop.
Kalau ruangan sepi, AT2020 cukup baik
Kalau ruangan kurang kedap suara, Rode Videomicpro ada keuntungan karena directional (shotgun microphone). cuma ini solusi paling mahal dari semua yang saya bandingkan.
Di bagian atas terdapat 3 buah potensiometer. Potensiometer paling kiri untuk mengatur penguatan input mikrofon. Potensiometer tengah untuk mengatur penguatan input instrumen. Potensiometer kanan untuk output ke headphone.
Tampak depan Behringer UM2
Pada bagian kiri adalah input mikrofon / line in. Di sebelahnya ada 2 lampu, CLIP dan SIG. SIG berwarna hijau menyala kalau terdeteksi ada sinyal pada input MIC/LINE1. CLIP berwarna merah, menyala kalau input terlalu besar. Jika lampu CLIP menyala, artinya penguatan di potensiometer MIC/LINE perlu dikurangi.
Di tengah ada input INST 2, dirancang untuk masukan alat musik seperti gitar elektrik. Di sebelahnya ada lampu indikator CLIP/SIG.
Ada 1 tombol DIRECT MONITOR, fungsinya untuk mengirimkan sinyal langsung dari mikrofon ke output headphone. Jika tombol ditekan, sinyal input dari MIC/LINE1 dan INST2 dikirim langsung ke headphone. Jika tombol tidak ditekan, headphone hanya menerima input dari komputer desktop/laptop.
Dekat colokan headphone ada 2 lampu: POWER dan +48V. POWER untuk indikasi bahwa alat sudah menyala, artinya sudah disambung ke USB. +48V artinya phantom power aktif di MIC/LINE1.
Tampak belakang Behringer UM2
Di bagian belakang dari sebelah kiri ada output RCA dua kanal (R dan L), colokan USB dan tombol phantom power +48V on/off.
Rangkaian dalam Behringer UM2
Di bagian dalam terlihat rangkaian yang cukup kompleks.
Casing Behringer UM2 ini mayoritas terbuat dari plastik, jadi tidak terlalu tahan bantingan jika dipakai di panggung, dan juga memungkinkan sinyal dari luar masuk ke rangkaian di dalamnya. Casing logam hanya di bagian panel depan dan panel belakang. Casing logam ini juga tidak diground secara serius, jadi tidak terlalu berfungsi melindungi terhadap noise.
Foto-foto mikrofon kondensor merek Taffware, model BM800
Berikut ini tampak luar dari mikrofon BM800. Bagian atas penutup mikrofon berwarna kuning. Bagian tengah body berwarna hitam. Bagian bawah ada konektor XLR. Pada mikrofon ini, bagian yang ada tulisan “Taffware BM-800” adalah bagian belakang, jadi justru ketika berbicara bagian ini berlawanan arah dengan pembicara. Namun ada juga beberapa mikrofon BM-800 yang kebalikannya, yaitu bagian yang ada tulisan “Taffware BM-800” justru menghadap pembicara. Jadi kalau mendapatkan mikrofon model ini, mesti dicoba dengan berbagai arah untuk mendapatkan arah sebenarnya.
Tampak luar Taffware BM800
Mikrofon ini dapat dibuka dari bagian bawah, dengan membuka tutup bagian bawah yang berulir.
Membuka bagian bawah BM800
Berikut ini foto setelah body dibuka, namun masih menyisakan penutup mikrofon warna kuning.
Close up komponen BM800
Berikut ini penampilan bagian dalam dari mikrofon BM800.
Bagian dalam BM800, mikrofon bagian depan menghadap ke atasBagian dalam BM800, mikrofon bagian belakang
Mikrofon kondensor ada di bagian sebelah kiri. Kondensor ini yang tugasnya mengubah sinyal suara menjadi tegangan listrik. Namun tegangan ini kecil sekali sehingga masih perlu diperkuat oleh rangkaian di bagian tengah (papan rangkaian warna hijau). Pada papan rangkaian tersebut terdapat beberapa transistor yang berfungsi sebagai penguat. Rangkaian penguat ini memerlukan catu daya (power supply), sehingga mikrofon ini perlu ‘phantom power’. Phantom power ini dapat diberikan dari USB sound card yang mendukung phantom power, atau dari modul khusus phantom power.
Berikut ini close up papan rangkaian, untuk dapat melihat tipe-tipe transistor yang dipakai sebagai penguat.
Close up komponen BM800Close up komponen BM800Close up komponen BM800Close up komponen BM800
Close up komponen BM800
Rangkaian penguat di dalam mikrofon ini perlu power supply. Alternatifnya:
menggunakan power supply phantom power
menggunakan audio interface yang sudah ada fitur phantom power
Contoh power supply phantom power:
Taffware Phantom Power 48 volt untuk mikrofon
Taffware phantom power ini harganya sekitar 100 ribu sampai 200 ribu rupiah.
Mikrofon ini dapat disambungkan ke komputer antara lain menggunakan audio interface Behringer UM2
Berikut ini contoh audio interface yang mendukung phantom power
Tampak depan Behringer UM2
Behringer UM2 ini harganya antara 500 ribu sampai 1 juta rupiah.
Arduino dapat dipakai untuk mengembangkan filter digital bandpass.
Sebelum dilakukan pembuatan perlu dibuat dulu spesifikasi yang diinginkan, setelah itu baru dikaji apakah bisa atau tidak.
Informasi yang diperlukan adalah sebagai berikut:
sinyal input analog/digital? berapa volt?
sinyal output analog/digital? berapa volt?
bandpas dari berapa Hz sampai berapa Hz?
noise maksimum berapa dB?
perlu ADC & DAC berapa bit? -> ini dapat diturunkan dari noise yang diinginkan
Filter bandpass digital secara teoritis dapat dibuat di Arduino Nano/UNO, namun mesti diperhatikan bahwa komputasi di prosesorATmega328 terbatas, kalau spesifikasi rada tinggi mesti cari prosesor lain.
Analisis Kebutuhan / Requirement
Pada tahap ini dirumuskan latar belakang masalah , rumusan permasalah yang perlu diselesaikan, serta tujuan sistem.
Spesifikasi
Pada tahap ini ditentukan spesikasi teknis sistem.
Perancangan
Pada tahap ini dilakukan perancangan hardware dan software.
Diagram pengolahan sinyal digital
Simulasi
Setelah perancangan hardware dan software dibuat, perlu dilakukan simulasi untuk mengecek apakah rangkaian dan software yang dibuat berfungsi baik. Tahap simulasi filter secara umum dibahas di artikel Simulasi Pengolahan Sinyal Digital
Implementasi
Pada tahap ini dilakukan pembuatan hardware dan software.
Pada tahap prototype dapat dilakukan dengan breadboard, namun pada sistem yang lebih serius perlu sampai merancang kotak, tampilan dan tombol-tombol yang diperlukan.
Pengujian
Pada tahap ini dilakuan pengujian untuk melihat kesesuaian antara sifat sistem yang dicapai dengan spesifikasi yang diinginkan.
Validasi
Pada tahap ini dilakukan validasi, artinya membandingkan antara requirement dan apakah sistem dapat menyelesaikan masalah di requirement.
Cara menurunkan tegangan 5 volt menjadi 1,5 volt ada beberapa, di antaranya:
Menggunakan pembagi tegangan resistor
Menggunakan regulator seri
Menggunakan regulator paralel / dioda zener
Menggunakan DC to DC converter
Menggunakan bi directional logic converter
Perlu diperjelas juga tujuan utama dari menurunkan tegangan tersebut.
Jika tegangan 1,5 volt dipakai sebagai supply, maka yang lebih penting adalah efisiensi dan kestabilan serta kemampuan arus. Solusi yang bagus untuk supply adalah regulator seri, regulator paralel dan DC to DC converter.
Jika tegangan 1,5 volt dipakai sebagai sinyal, maka yang lebih penting adalah kecepatan penjalaran (propagasi) sinyal. Solusi yang bagus untuk sinyal adalah pembagi tegangan resistor dan bidirectional logic converter.
Berikut ini ringkasan daftar kriteria rangkaian penurun tegangan:
efisiensi energi: perbandingan antara energi masuk dan energi keluar.
kompleksitas rangkaian: seberapa banyak komponen yang digunakan dan seberapa rumit rangkaiannya
kecepatan propagasi sinyal: waktu antara sinyal masuk sampai sinyal keluar
regulasi : pada beberapa rangkaian penurun tegangan, selain tegangan mesti diturunkan, diinginkan juga tegangan output stabil pada suatu nilai tertentu, tidak berubah-ubah walaupun tegangan input berubah, ataupun arus output berubah.
Pembagi Tegangan Resistor
Pembagi tegangan dengan resistor adalah salah satu rangkaian dasar resistor. Berikut ini contoh rangkaiannya; [sumber]
Pembagi tegangan dengan resistor
Nilai R1 dan R2 dapat dihitung menggunakan persamaan berikut ini:
Rumus rangkaian pembagi tegangan
Vout: tegangan keluar dari pembagi tegangan
Vin: tegangan masuk pembagi tegangan
R1 dan R2: resistor pembagi tegangan
Metode ini sederhana dan murah, namun kelemahan utamanya adalah tegangan Vout tergantung arus yang keluar dari Vout. Jika arus cukup besar, tegangan Vout akan berubah. Cara ini hanya cocok untuk arus keluar yang kecil, misal untuk tegangan masukan digital dari sebuah mikroprosesor.
Penilaian
Berikut ini penilaian saya terhadap rangkaian ini:
efisiensi energi: rendah karena banyak energi terbuang di resistor
kompleksitas rangkaian: sederhana, hanya 2 buah resistor.
kecepatan propagasi sinyal: sangat cepat, tidak ada kapasitor maupun induktor di dalamnya.
regulasi: buruk, tegangan output sangat tergantung tegangan masuk dan arus keluar.
Jika arus yang diperlukan agak besar, perlu rangkaian aktif seperti regulator seri berikut ini.
Ada banyak macam komponen regulator seri, namun LM317 ini cukup bagus karena tegangan outputnya dapat diatur dengan cara mengatur nilai resistornya, serta tegangan keluarnya dapat mencapai 1,25 volt.
Rangkaian regulator seri LM317
Contoh regulator seri yang dapat memberikan tegangan kecil adalah LM317, menurut datasheetnya Vout dari LM317 adalah 1,25 volt
Regulator seri bagus sebagai power supply untuk arus kecil. Penurunan tegangan dilakukan dengan membuangnya sebagai panas, sehingga teknik ini kuran efisien. Jika ingin konversi energi yang lebih efisien, perlu menggunakan DC to DC converter.
Penilaian
Berikut ini penilaian saya terhadap rangkaian ini:
efisiensi energi: rendah karena banyak energi terbuang di transistor
kompleksitas rangkaian: menengah
kecepatan propagasi sinyal: lambat, tegangan output praktis tidak dipengaruhi input.
Regulator paralel menggunakan dioda zener yang dipasang secara terbalik. Fitur yang dipakai adalah tegangan breakdown dioda zener yang konstan.
Regulator tegangan dengan dioda zener
Hanya saja sulit mencari dioda zener dengan tegangan 1,5 volt. Umumnya dioda zener tersedia dengan tegangan breakdown mulai dari 1,8 volt.
Contoh dioda zener dengan tegangan 1,8 volt adalah TZS4678 [sumber]
Dioda biasa mempunyai tegangan maju yang relatif konstan, namun kurang baik dipakai karena tegangan maju pada dioda sangat terpengaruh arus pada dioda tersebut. Jika arus berubah, maka tegangan berubah, sehingga dapat mengacaukan rangkaian yang membutuhkan tegangan konstan.
Penilaian
Berikut ini penilaian saya terhadap rangkaian ini:
efisiensi energi: rendah karena banyak energi terbuang di resistor & zener
kompleksitas rangkaian: menengah
kecepatan propagasi sinyal: lambat, tegangan output praktis tidak dipengaruhi input.
DC to DC converter dapat mengubah tegangan DC tanpa membuangnya sebagai panas, sehingga teknik ini lebih efisien dibandingkan regulator seri maupun regulator paralel.
Regulator yang mengubah tegangan menjadi lebih kecil adalah ‘Buck Converter’. [sumber]
Buck DC converter
Rangkaian Buck converter ini jika dibuat sendiri cukup rumit, saat ini lebih mudah membeli modul yang sudah jadi. Modul buck converter tersedia dalam berbagai variasi: rentang tegangan masuk, rentang tegangan keluar, arus maksimum, ada yang tegangan keluar sudah tetap, ada yang tegangan keluar dapat diubah-ubah.
Buck converter ini di toko online rata-rata disebut sebagai ‘step down’ converter.
Modul DC to DC step down dengan LM2596
Penilaian
Berikut ini penilaian saya terhadap rangkaian ini:
efisiensi energi: tinggi, dapat mencapai 90% atau lebih.
kompleksitas rangkaian: kompleks
kecepatan propagasi sinyal: lambat, tegangan output praktis tidak dipengaruhi input.
