Smart Room dapat dibuat dengan menggunakan mikroprosesor. Berikut ini tahap-tahap pembuatan smart room tersebut.
Menentukan Tujuan Smart Room
Tahap pertama dari sebuah pekerjaan/proyek adalah menentukan tujuan utama pekerjaan tersebut.
Berikut ini beberapa alternatif tujuan sebuah smart room
Meningkatkan kenyamanan ruangan, bisa dari sisi pencahayaan, temperatur, kelembaban
Menghemat pemakaian energi. Suatu ruangan memerlukan temperatur untuk penerangan dan pemanasan/pendinginan
Meningkatkan keamanan ruangan
Menentukan Spesifikasi Sistem
Setelah tujuan ditentukan,berikutnya adalah menentukan spesifikasi teknis dari ruangan tersebut.
Hal-hal yang perlu diperhatikan pada spesifikasi smart-room:
Apakah temperatur perlu diukur?
Apakah temperatur perlu dikendalikan?
Apakah kelembaban perlu diukur?
Apakah kelembaban perlu dikendalikan?
Apakah cahaya perlu diukur?
Apakah cahaya perlu dikendalikan?
Temperatur ruangan diukur dengan ketelitian tertentu, misal 1 derajat Celcius, 0,5 derajat Celcius dan sebagainya
Rentang temperatur ruangan ditentukan. Hal ini untuk menentukan rentang sensor temperatur yang diperlukan.
Target temperatur yang diinginkan
Ketelitian pengukuran kelembaban.
Rentang kelembaban ruangan yang perlu diukur
Target kelembaban yang diinginkan.
Membuat Perancangan Sistem Secara Keseluruhan
Pada tahap ini dibuat arsitektur sistem secara keseluruhan. Aliran data & informasi ditentukan.
Perancangan perangkat keras
Pada tahap ini dilakukan pembuatan rancangan perangkat keras.
Hal-hal yang perlu ditentukan:
Menentukan mikrokontroler yang dipakai , jika menggunakan mikroprosesor
Menentukan sensor-sensor yang dipakai
Menentukan aktuator-aktuator yang diperlukan
Menentukan catu daya (power supply) yang diperlukan
Kotak untuk menyimpan perangkat
Berikut ini contoh sistem smart room dengan sebuah mikrokontroler sebagai pengendali utama.
Blok Diagram Perangkat Keras Smart-Room
Contoh prosesor populer yang dapat dipakai di antaranya:
Arduino UNO (ATmega328)
Arduino Nano (ATmega328)
ESP32 (Espressif)
ESP8266
ESP32 dan ESP8266 dapat dipakai jika kita memerlukan WiFi atau Bluetooth. Jika tidak perlu komunikasi nirkabel, cukup menggunakan Arduino berbasis ATmega328.
Contoh sensor yang dapat dipakai
LM35: sensor temperatur analog
DS18S20: sensor temperatur digital
BMP280: sensor temperatur dan tekanan udara
BME280: sensor temperatur, kelembaban dan tekanan udara
LDR (Light Dependent Resistor): sensor cahaya
Photodiode : sensor cahaya
Contoh Display yang dapat dipakai:
LCD 16×2
LCD 20×4
LCD matrix
Perancangan perangkat lunak
Pada tahap ini dilakukan hal-hal sebagai berikut
menentukan apakah akan menggunakan sistem operasi. pada sistem seperti ini sering dipakai sistem operasi waktu nyata (Real Time Operating System /RTOS ). Salah satu RTOS yang sering dipakai adalah FreeRTOS (https://www.freertos.org/)
membuat model diagram alir (flow chart)
membuat model aliran data (data flow diagram)
membuat model FSM (finite state machine) jika pada sistem terdapat proses yang memerlukan FSM
membuat model pengolahan sinyal dengan DSP (Digital Signal Processing), jika terdapat pengolahan sinyal secara digital. Umumnya melibatkan filter digital , equalizer digital, perekaman data digital.
Implementasi Perangkat Keras
Pada tahap ini dibuat papan rangkaian dengan PCB (Printed Circuit Board)
Implementasi Perangkat Lunak
Pada tahap ini dilakukan proses pembuatan perangkat lunak untuk mikrokontroler
Pengujian sistem
Pada tahap ini dilakukan pengujian untuk membandingkan antara perilaku sistem dengan spesifikasi yang diinginkan. Untuk itu diperlukan pengukuran-pengukuran untuk kemudian dibandingkan dengan angka-angka yang diinginkan pada spesifikasi.
Pengujian ini biasanya dilakukan secara kuantitatif, sehingga cukup obyektif.
Perangkat yang diperlukan untuk pengujian sistem di antaranya
Termometer digital atau analog sesuai dengan rentang temperatur dan ketelitian yang diinginkan
Higrometer digital atau analog sesuai dengan rentang kelembaban dan ketelitian pengukuran kelembaban.
Light Meter untuk mengukur pencahayaan ruangan
Voltmeter / Wattmeter untuk mengukur unjuk kerja tegangan/ arus/ daya pada rangkaian.
Validasi Sistem
Pada tahap ini dilakukan perbandingan antara tujuan sistem dengan perilaku sistem. Jika sistem yang dibuat sudah dapat menyelesaikan permasalahan di tujuan, maka sistem dapat dikatakan sudah berhasil divalidasi.
Validasi ini biasanya dilakukan secara kualitatif sehinggak agak sedikit subyektif.
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.
