Mikrofon Kondensor Taffware BM800

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
Tampak luar Taffware BM800

Mikrofon ini dapat dibuka dari bagian bawah, dengan membuka tutup bagian bawah yang berulir.

 
Membuka bagian bawah BM800
Membuka bagian bawah BM800

Berikut  ini foto setelah body dibuka, namun masih menyisakan penutup mikrofon warna kuning.

 
Close up komponen BM800
Close up komponen BM800

 

Berikut ini penampilan bagian dalam dari mikrofon BM800.

Bagian dalam BM800
Bagian dalam BM800, mikrofon bagian depan menghadap ke atas
Bagian dalam BM800
Bagian 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 BM800
Close up komponen BM800
Close up komponen BM800
Close up komponen BM800
Close up komponen BM800
Close up komponen BM800
Close up komponen BM800
Close up komponen BM800

 

Close 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 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
Tampak depan Behringer UM2

Behringer UM2 ini harganya antara 500 ribu sampai 1 juta rupiah.

Mikrofon ini dibandingkan dengan beberapa mikrofon lain di artikel Perbandingan suara Logitech C170, BM-800, Rode VideoMic Pro, Audio Technica AT2020

ADC untuk Arduino: MCP3008, ADS1115, HX711

Arduino UNO dan NANO sudah memiliki ADC di dalamnya. Jika ingin menambah ADC lagi, berikut ini ada beberapa alternatif yang banyak dijual di pasaran:

MCP3008

ADC 8Channel 10Bit SPI DIP 16Pin

MCP3008

 

ADS1115

– Produsen: Texas Instruments
– jumlah kanal: 4
– protokol: I2C
– resolusi: 16 bit
– tegangan supply: 2 ~ 5,5 volt
– tautan: https://www.ti.com/product/ADS1115

Modul ADS1115
Modul ADS1115

 

HX711

– Produsen: Avia Semiconductor
– umumnya dipakai untuk timbangan elektronik
– jumlah kanal: 2 , differential
– protokol: proprietary
– resolusi: 24 bit
– tegangan supply: 2,6 ~ 5,5 volt
– Tautan: https://cdn.sparkfun.com/datasheets/Sensors/ForceFlex/hx711_english.pdf

 

HX711 Precision Analog to Digital Converter
HX711 Precision Analog to Digital Converter

AD7705

MAX174

MAX174 power supply grounding
MAX174 power supply grounding

ADS1256

ADC0804

PCF8591

PCF8591 blok diagram
PCF8591 blok diagram

ADS1232

Menurunkan Tegangan 5 volt Menjadi 1,5 volt

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
Pembagi tegangan dengan resistor

Nilai R1 dan R2 dapat dihitung menggunakan persamaan berikut ini:

Rumus pembagi tegangan
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.

Referensi

  • https://learn.sparkfun.com/tutorials/voltage-dividers/all
  • https://en.wikipedia.org/wiki/Voltage_divider

Regulator Seri

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
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.
  • regulasi: baik

Referensi

Regulator Paralel Dengan Dioda Zener

Regulator paralel menggunakan dioda zener yang dipasang secara terbalik. Fitur yang dipakai adalah tegangan breakdown dioda zener yang konstan.

Regulator tegangan dengan dioda zener
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.
  • regulasi: baik

Referensi:

  • https://www.electronics-tutorials.ws/diode/diode_7.html
  • https://www.diodes.com/assets/Datasheets/ds18007.pdf
  • https://www.vishay.com/docs/85613/tzs4678.pdf
  • https://en.wikipedia.org/wiki/Zener_diode

DC to DC Converter

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
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
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.
  • regulasi: baik

Referensi

Bidirectional Logic Converter

 

Bidirectional level converter
Bidirectional level converter
3.3V 5V Bi Directional Level Converter
3.3V 5V Bi Directional Level Converter

Penilaian

Berikut ini penilaian saya terhadap rangkaian ini:

  • efisiensi energi: rendah
  • kompleksitas rangkaian: menengah
  • kecepatan propagasi sinyal: tinggi
  • regulasi: baik.

Referensi

Jarak Lubang PCB untuk Resistor

Ketika kita membuat PCB untuk rangkaian elektronik, jarak lubang di PCB harus sesuai dengan ukuran komponennya.

Berikut ini contoh berbagai ukuran resistor .

Resistor 1/4 watt dan 1/2 watt
Resistor 1/4 watt dan 1/2 watt

Foto di atas adalah foto resistor dengan rating daya 1/4 watt (yang atas) dan1/2 watt (yang bawah). Resistor dipasang di PCB lubang dengan jarak antar lubang sebesar 1 kaki IC , yaitu 100 mil, atau 1/10 inchi. Resistor 1/4 watt mempunyai jarak kaki sepanjang 3 kaki IC atau 300 mil. Resistor 1/2 watt memiliki jarak lubang 5 kaki IC atau 500 mil.

Berikut ini resistor 5 watt.

Resistor 5 watt
Resistor 5 watt

Jarak kaki untuk resistor 5 watt ini adalah 9 kaki IC, atau 900 mil.

Selain resistor 1/4 watt, 1/2 watt dan 5 watt masih ada berbagai jenis ukuran resistor lainnya, jadi ketika membuat PCB, lebih baik membeli dulu komponen yang akan dipasang, kemudian ukuran jarak kaki komponen diukur dengan PCB lubang atau jangka sorong.

Jangka sorong
Jangka sorong

Jangka sorong ini adalah perangkat wajib jika ingin membuat PCB, terutama untuk memastikan ukuran masing-masing komponen. Jika salah membuat PCB, bisa terjadi komponen tidak bisa masuk atau jelek penampilannya.

 

Perbedaan antara voltase dan kapasitas

Apakah perbedaan antara voltase dan kapasitas dalam dunia elektronik?

Voltase atau tegangan adalah perbedaan potensial listrik antara 2 titik. Satuan voltase adalah volt, disingkat V.

Kapasitas adalah jumlah energi listrik atau muatan pada suatu benda.

Pada baterai, kapasitas adalah jumlah energi yang tersimpan pada baterai tersebut. Satuan energi pada dasarnya adalah joule, namun kapasitas baterai sering juga dinyatakan dengan Wh, watt-hour (watt jam), mAh (milli ampere hour), atau Ah (ampere hour).

Batere NiMh dengan kapasitas 4700 mAh
Contoh Baterai NiMh dengan kapasitas 4700 mAh

Pada kapasitor, ada istilah yang mirip dengan kapasitas, yaitu kapasitansi (capacitance). Kapasitansi adalah kemampuan suatu benda untuk menyimpan muatan listrik. Satuan kapasitansi adalah farad, diambil dari nama fisikawan Michael Faraday.

Contoh berbagai macam kapasitor
Contoh berbagai macam kapasitor (sumber)

TLE 5205-2 Transistor H-Bridge untuk Motor DC

Komponen IC TLE 5205-2 ini adalah salah satu komponen yang dapat dipakai sebagai H-Bridge. Modul H-Bridge ini berguna untuk mengendalikan motor DC dengan sinyal PWM (Pulse Width Modulation). Dengan sinyal PWM energi yang diberikan ke motor DC dapat diatur. Dengan H-Bridge, arah tegangan dapat dibalik sehingga putaran motor juga dapat dibalik.

TLE-5025-2
TLE 5025-2

Fitur TLE 5205-2

Fitur utamanya adalah sebagai berikut:

  • Arus 5 ampere terus-menerus, dan dapat mencapai 6 ampere puncak.  Artinya arus maksimum boleh mencapai 6 ampere tapi tidak boleh lama-lama.
  • Dioptimasi untuk motor DC
  • Beroperasi dengan tegangan supply sampai 40 volt DC.
  • Rds (resistansi drain source) sekitar 200 mili ohm pada setiap sakelar transistor
  • Proteksi hubung singkat pada output.
  • Perlindungan terhadap temperatur tinggi dengan histeresis dan diagnosis
  • Diagnosis beban hubung singkat dan beban terbuka dengan indikasi open drain.
  • Perlindungan jika tegangan terlalu kecil
  • Input kompatibel dengan CMOS/ TTL dengan histeresis pada input
  • Tidak ada arus silang
  • Dioda pengaman output internal (free wheeling diode)
  • Temperatur kerja -40 derajat Celcius sampai 150 derajat Celcius
  • Green Product (ROHS)
  • AEC Qualified
TLE 5025-2 kemasan TO-220
TLE 5025-2 kemasan TO-220

Berikut ini blok diagram TLE 5025-2

Blok diagram TLE-5025-2
Blok diagram TLE-5025-2

Alternatif lain H-Bridge namun dengan kemampuan arus yang lebih kecil adalah  Toshiba TB6612FNG

Referensi

Dehumidifier pada Dry Cabinet Wonderful

Dry cabinet berguna untuk menyimpan benda-benda yang mesti disimpan pada kelembaban rendah. Contohnya kamera dan lensa kamera. Selain Dry cabinet, bisa juga menggunakan dry box. Perbedaan utamanya: dry cabinet menggunakan pengering (dehumidifier) otomatis bertenaga listrik, sedangkan dry box mesti dikeringkan dengan pengering yang mesti diganti/diregenerasi jika sudah jenuh.

Berikut ini tahap-tahap memperbaiki dehumidifier pada dry cabinet Wonderful AD-068C. Singkat cerita ada kabel yang putus di dalamnya, sehingga proses pengeringan tidak bekerja.

Berikut ini tampak depan dari dry box Wonderful.

wonderful dry box dehumidifier bagian depan

Berikut ini perangkat pengering yang terletak di bagian belakang box dry cabinet.

wonderful dry box dehumidifier bagian belakang wadah

Pengering ini dapat dicopot dengan cara melepas dulu 4 sekrup di 4 pojoknya.

Berikut ini tampak belakang pengering yang sudah dicopot dari kotaknya.

wonderful dry box dehumidifier kotak bagian belakang

Berikut ini tampak depan dari alat pengering. Nampak ada knop pengatur kelembaban. Fungsi knop ini adalah mengatur kelembaban yang ingin dicapai di dalam kotak dry box. Tidak ada angka kelembaban pada knop tersebut, sehingga penyetelan kelembaban lebih dengan cara trial-and-error.

wonderful dry box dehumidifier  kotak bagian depan

Berikut  ini bagian dalam dari kotak pengering.

wonderful dry box dehumidifier pengontrol dan pemanas
Bagian dalam kotak pengering (bagian 1)

Berikut bagian dalam bagian depan yang berisi pengatur kelembaban.

 

wonderful dry box dehumidifier pengendali kelembaban
Bagian dalam kotak pengering (bagian 2)

Setelah diperiksa ternyata ada sebuah kabel yang putus. Kabel tersebut fungsinya adalah pemanas pegas yang menggerakkan katup.

Setelah ketahuan masalahnya, kabel disambung dengan cara disolder. Beres.

Cara kerja kotak pengering ini menarik. Kira-kira sebagai berikut:

  • Sensor kelembaban mendeteksi kelembaban di dalam kotak dry cabinet. Jika kelembaban kurang dari batas tertentu, maka ada sebuah sakelar yang menjadi ON. Jika kelembaban sudah cukup rendah, sakelar menjadi OFF.
  • Komponen utama pengering adalah menggunakan butiran yang saya duga adalah silica-gel. Silica gel ini dapat menyerap air di udara, sehingga udara menjadi kering. Namun ada batasnya, sehingga kalau sudah jenuh maka silica gel ini tidak dapat menyerap air lagi.
  • Silica gel dikeringkan dengan cara dipanaskan dengan pemanas elektrik. Pemanas ini dikendalikan oleh sebuah pengendali (controller).
  • Ada sebuah katup yang mengatur apakah silica-gel terhubung ke dalam dry cabinet, atau terhubung ke luar dry cabinet.
  • Ketika sedang mengeringkan, maka silica gel mesti terhubung ke dalam dry cabinet, supaya dapat menyerap kelembaban di dalam dry cabinet.
  • Ketika silica-gel dipanaskan, maka silica gel mesti dihubungkan ke luar dry cabinet, supaya uap air yang dilepaskan tidak masuk lagi ke dalam dry cabinet.
  • Ada sebuah katup yang fungsinya menghubungkan silica gel ke luar atau ke dalam. Katup ini digerakkan oleh sebuah pegas. Uniknya, pegas ini mengecil jika dipanaskan, dan mengendor jika didinginkan. Dugaan saya pegas ini menggunakan logam-ingat-bentuk (shape-memory-alloy).
  • Ada 2 pemanas pada sistem ini, yang pertama fungsinya mengeringkan silica-gel, yang kedua fungsinya menggerakkan pegas katup.
wonderful-dry-cabinet- katup ditarik pegas
Katup ketika ditarik oleh pegas
wonderful-dry-cabinet- katup kendor
Katup dengan pegas kendor

Pengukuran Respon Potensiometer

Potensiometer dapat dipakai sebagai sumber tegangan sebagai sinyal untuk dimasukkan ke sistem mikroprosesor seperti Arduino.

Bandwidth suatu potensiometer perlu diukur untuk mengetahui apakah akan terjadi aliasing ketika sinyal analog dari potensiometer diubah menjadi digital dengan teknik sampling.

Berikut ini contoh grafik tegangan output dari potensiometer, diukur dengan ADC di Arduino Nano (ATmega328).

Code untuk pengukuran: https://github.com/waskita/embedded/tree/master/atmega-potensiometer-test

Data hasil pengukuran: Hasil pengukuran: https://github.com/waskita/embedded/tree/master/potensiometer-data

Sumber Clock pada Rangkaian Elektronik

Beberapa rangkaian elektronik memerlukan clock dengan frekuensi tertentu untuk dapat bekerja, contohnya adalah sistem mikroprosesor/mikrokontroler dan rangkaian digital sinkron. Pada artikel ini diuraikan beberapa sumber clock dengan berbagai akurasi.

Secara ringkas sumber clock yang umum dipakai adalah sebagai berikut

  • Osilator berbasis induktor/kapasitor
  • Osilator berbasis kristal: kristal saja, kristal dengan kompensasi temperatur (TCXO dan MCXO), kristal dengan oven (OCXO), kristal dengan GPS (GPSDO)

Osilator Berbasis Induktor / Kapasitor

Osilator menghasilkan gelombang sinusoidal dengan frekuensi tertentu. Umumnya osilator dibuat dengan komponen pasif resistor, induktor dan kapasitor, serta komponen aktif transistor ataupun op-amp.

Frekuensi sinyal yang dihasilkan pada rangkaian jenis ini tergantung pada nilai induktor / kapasitor yang dipakai. Nilai induktor/kapasitor ini dapat berubah karena waktu ataupun pengaruh temperatur, sehingga frekuensi sinyal yang dihasilkan juga berubah, maka ketepatan frekuensi yang dihasilkan rendah.

Berikut ini contoh rangkaian osilator dengan komponen aktif transistor [sumber].

Osilator dengan transistor

Berikut ini adalah contoh relaxation oscillator dengan komponen aktif op-amp. [sumber]

Osilator dengan op-amp

 

Osilator Berbasis Kristal

Pada osilator jenis ini, sinyal clock dihasilkan menggunakan bahan piezoelektrik yang bergetar dengan suatu frekuensi tertentu. Frekuensi getaran pada bahan piezoelektrik ditentukan oleh ukurannya, sehingga frekuensi sinyal yang dihasilkan dapat sangat tepat.

Nilai frekuensi kristal umumnya dinyatakan untuk temperatur tertentu. Ukuran fisik kristal terpengaruh oleh temperatur, jadi jika temperatur berubah, maka frekuensi sinyal clock yang dihasilkan juga berubah.

Berikut ini contoh komponen kristal [sumber]

Kristal 12 MHz dan resonator 18.083 MHz

Berikut ini contoh bentuk fisik kristal [sumber]

Untuk dapat menghasilkan sinyal clock, kristal masih perlu disambung dengan beberapa komponen. Contoh rangkaian osilator berbasis kristal misalnya sebagai berikut [sumber]

Osilator Colpitts Crystal

Pada kebanyakan mikrokontroler, sudah disiapkan rangkaian clock di dalam mikrokontroler tersebut, sehingga untuk mengaktifkan kristal cukup disambung ke mikrokontroler dan ditambahkan 2 buah kapasitor. Nilai kapasitor umumnya disesuaikan dengan jenis & ukuran kristal yang digunakan, dan sudah ditentukan di datasheet mikrokontroler tersebut. [sumber]

Osilator kristal untuk mikrokontroler/mikroprosesor

Osilator Kristal Dengan Kompensasi Temperatur

Osilator kristal biasa mempunyai kelemahan, yaitu nilai frekuensinya masih berubah terhadap temperatur. Untuk mengatasi hal tersebut, dapat digunakan kristal yang frekuensinya dikompensasi terhadap perubahan temperatur. Komponen ini disebut sebagai Temperature Compensated Crystal (TCXO). Pada TCXO, kompensasi dilakukan secara analog dengan menambahkan rangkaian tertentu.

Ada juga kompensasi yang dilakukan secara digital dengan menambahkan mikroprosesor, dengan teknologi Microcontroller Compensation (MCXO).

TCXO dan MCXO sudah tersedia dalam bentuk modul, sehingga memudahkan untuk dipakai.

Contoh TCXO yang populer dipakai sebagai real time clock adalah DS3231 dari Maxim Integrated. DS3231 ini banyak dijual dalam bentuk modul yang sudah dilengkapi dengan batere Lithium sehingga waktu yang disimpan di dalamnya tidak hilang jika sumber listrik dimatikan.

Real Time Clock DS3231
TCXO TG2520SMN dari Epson

Sumber

MCXO MX-503 dari Microsemi (Microchip)

Osilator Kristal Dengan Pengendalian Temperatur (OCXO)

Pada osilator jenis ini, sebagai sumber frekuensi digunakan kristal yang temperaturnya dijaga dengan suatu sistem pengendalian temperatur. Sistem ini disebut juga sebagai Crystal Oven ataupun Oven Controlled Crystal Oscillator (OCXO)

Dimensi OCXO cukup besar, karena di dalamnya mesti ada rangkaian pemanas, pengendali temperatur dan isolator supaya temperatur stabil.

Bentuk fisik OCXO
Bentuk fisik OCXO

Perbandingan ketepatan osilator kristal dapat dilihat pada tabel berikut [sumber]

Perbandingan osilator

Osilator Kristal Dengan GPS

Jika ketepatan kristal OCXO masih kurang, maka ketepatannya masih dapat ditingkatkan dengan menggunakan bantuan sinyal GPS. Sistem ini disebut sebagai GPS Clock atau GPS disciplined oscillator (GPSDO).

Blok diagram sistem GPSDO adalah sebagai berikut [sumber]

Blok diagram GPSDO
Blok diagram GPSDO
Bentuk fisik GPSDO
Bentuk fisik GPSDO

Referensi

 

Sensor Sudut

Pengukuran sudut / putaran pada suatu poros dapat dilakukan dengan berbagai macam sensor, di antaranya sebagai berikut:

  • Optical Incremental Rotary Encoder. Sensor ini mengukur posisi relatif, bukan posisi absolut.
  • Optical Absolute Rotary Encoder
  • Potensiometer Analog
  • Hall Effect Potensiometer
  • Magnetic Rotary Encoder

Optical Incremental Rotary Encoder

Sensor jenis ini mengukur posisi relatif, bukan posisi absolut.  Contohnya dibahas di artikel Rotary Encoder

Rotary Encoder G40B-6-400
Rotary Encoder G40B-6-400

 

Optical Absolute Rotary Encoder

Sensor ini mirip dengan jenis incremental, namun outputnya sudah berupa posisi poros.

Magnetic Rotary Encoder

Sensor jenis ini mengukur medan magnet pada poros, dan dari situ dapat diukur posisi absolute poros tersebut. Contoh sensor jenis ini adalah AS5600.

Modul AS5600 dari Seeedstudio
Modul AS5600 dari Seeedstudio
Modul AS5600 dari Seeedstudio
Modul AS5600 dari Seeedstudio

 

AS5600 ex Aliexpress
AS5600 ex Aliexpress

Potensiometer

Potensiometer dapat dipakai sebagai sensor sudut, dengan cara menyambung poros potensiometer ke poros yang akan diukur.  Potensiometer yang dipakai sebagai sensor tentunya harus lebih kokoh dibandingkan potensiometer biasa. Porosnya juga dibuat supaya mudah disambung ke poros lain.

Potensiometer sebagai sensor sudut
Potensiometer sebagai sensor sudut

Hall Effect Angle Sensor

Contohnya dibahas di artikel “Sensor Sudut P3022-V1-CW360

P3022-V1-CW360
P3022-V1-CW360

Sensor ini mengukur sudut poros, berupa tegangan yang proporsional dengan sudut pada poros.

Referensi

  • https://www.seeedstudio.com/Grove-12-bit-Magnetic-Rotary-Position-Sensor-AS5600-p-4192.html

 

Perbaikan Power Functions Medium Motor dari Lego

Power Functions Medium Motor adalah salah satu jenis motor listrik dari LEGO. Motor ini menggunakan kabel pita dengan 4 kabel untuk sambungan ke power supply 9 volt.

Power Functions Medium Motor

Motor ini secara umum berfungsi baik, namun salah satu kelembahannya adalah sambungan kabelnya, karena sering ditekuk-tekuk, maka akhirnya kabel mudah putus di bagian sambungan antara kabel ke motor.

Sambungan kabel yang putus

Solusinya sebenarnya mudah: bongkar motornya, potong kabelnya sedikit, kemudian disambung ulang.

Prosedur membuka motor ini banyak di youtube. Proses pertama adalah membuka 1 sekrup di bagian bawah, kemudian mencongkel kaitan plastik di casing.

Motor Lego setelah dibuka

Setelah itu proses membongkar solderan kabel

Proses membongkar solderan kabel

Setelah itu kabel dipotong di bagian yang terputus.

Kemudian proses menyolder ulang

Terakhir proses menutup kembali casingnya. Jangan lupa sekrup dipasang lagi.

Sekrup casing motor Lego Medium

Bagian blok konektor lego juga bisa putus dengan sebab yang sama: kabel yang tertekuk berulang kali ketika digunakan. Solusinya sama: buka casingnya, potong kabel sedikit, kemudian dipasang lagi.

Kotak sambungan yang sudah berhasil dibuka

Kotak sambungan ini tidak menggunakan solderan, hanya menggunakan konektor khusus yang ditusukkan ke kabel pita. Logam di konektor akan menembus isolator plastik, dan terhubung ke kabel di bagian dalam. Prosesnya mudah, namun perlu berhati-hati supaya tidak salah.

Pemasangan kabel dibantu dengan obeng minus

Demikian proses perbaikan kabel pada motor Lego Medium. Lumayan dibandingkan membeli produk baru, karena modul motor saja yang paling murah harganya sudah sekitar Rp 750 ribu.

Di dalam modul motor ada komponen menarik, dengan tulisan “R030”

Setelah dicek, ternyata komponen ini adalah resistor PTC (Positive Temperature Coefficient) yang berfungsi untuk pembatas arus. Nama lengkapnya: “PTC Resettable Fuse 0.3A (hold) 0.6A (trip) 60 volt 40A 0.5 Watt“. Fungsi alat ini untuk pembatas arus yang mengalir pada motor sampai di 0.3 ampere saja. Arus pada motor dapat membesar terutama kalau motor diberi beban sangat berat sehingga tidak dapat berputar. Pada kondisi ini arus dapat membesar sehingga dapat menyebabkan motor dan kabel menjadi panas dan membahayakan pemakai.


Survey Kit Pelatihan Kendali Motor DC

Berikut ini adalah beberapa contoh kit pelatihan kendali motor DC untuk keperluan laboratorium. Metode pencarian adalah melalui search dengan kata kunci “DC motor control trainer”. Tujuan survey ini untuk membandingkan dengan modul praktikum kendali motor DC yang dibuat sendiri.

Quanser Engineering Trainer, DC Motor Control

Contoh pertama adalah Quanser Engineering Trainer , DC Motor Control. Produk ini dipakai oleh Lund University.

Photograph Of The QET DC Motor Control Trainer (DCMCT)
Screen Capture Of The QICii Software

Screen Capture Of The Haptic Ball And Beam System

Referensi

Quanser QNET 2.0 DC Motor Board

Produk berikutnya adalah Quanser QNET 2.0 DC Motor Board.  Tautan ke produk ada di: https://www.quanser.com/products/qnet-2-0-dc-motor-board/ . Datasheet produk ini ada di : https://www.quanser.com/wp-content/uploads/2017/04/QNET-2.0-DC-Motor-Datasheet-v1.0.pdf

QNET 2.0 DC Motor Board

Harganya sekitar INR 80000 menurut https://www.zauba.com/import-qnet-hs-code.html , kalau dirupiahkan sekitar Rp 16 juta (asumsi 1 INR = 200 IDR)

Perangkat ini mesti disambungkan dengan NI ELVIS supaya dapat dipakai untuk praktikum.

DC Motor Control Trainer

Contoh ketiga adalah DC Motor Control Trainer buatan Leybold: https://www.leybold-shop.com/d-c-motor-control-trainer-70-005-230.html

DC Motor Control Trainer

Motor Control Trainer

DC Motor Control Module

Pengendali Motor DC

Motor DC memerlukan pengendali, dapat berupa sistem kendali digital, ataupun sistem kendali analog.

Pengendali Analog Feedback

Contoh pertama: pengendali analog feedback dibahas di paper: “Analog Electronic Test Board for an Estimation of Time Characteristics of the Basic Element of Automatic Control Systems”
https://www.researchgate.net/publication/267192656_Analog_Electronic_Test_Board_for_an_Estimation_of_Time_Characteristics_of_the_Basic_Elements_of_Automatic_Control_Systems

Perangkat AETB

Referensi:

  • Mechatronics: Ideas for Industrial Applications, Advances in Intelligent Systems and Computing Volume 317

PID Control Sederhana

Contoh Kedua: Rangkaian berikut ini adalah PID control sederhana, dari situs https://www.nutsvolts.com/magazine/article/the_pid_controller_part_1.

Ide rangkaian dari buku Michael Jacob, Industrial Control Electronics: Applications and Design , Prentice Hall 1988

Referensi

Analog PID Control Using Op-Amps

Berikut ini contoh rangkaian pengendali PID dengan menggunakan op-amp

Sumber: https://neelpmehta.wordpress.com/analog-pid-control-using-op-amps/

PID Analog Controller

Literatur: Sabri Cetinkunt, Mechatronics with Experiments, Wiley 2015

Daftar Komponen Untuk Kit Percobaan Kendali Motor DC

Kit kendali motor digital
Kit kendali motor digital

Berikut ini daftar komponen untuk pembuatan kit percobaan kendali motor DC:

  • Motor DC 12 volt tipe 775
  • Poros utama stainless steel 8 mm
  • Pillow bearing 8mm
  • Rotary Encoder 400 pulse , poros 6 mm
  • Dua buah Pelat Aluminium 5mm sebagai momen inersia
  • Closed loop timing belt dengan panjang 160 mm
  • Pulley GT2 dengan poros 8 mm (untuk dipasang di poros utama)
  • Pulley GT2 dengan poros 6 mm (untuk rotary encoder)
  • Terminal blok 12 titik

Berikut ini uraian harga dan toko penjual untuk masing-masing komponen tersebut.

Motor DC 12 volt tipe 775
Aliexpress dengan katak kunci “DC Motor 775”
Contoh: https://www.aliexpress.com/item/775-DC-Motor-DC-12V-36V-3500-9000-RPM-Ball-Bearing-Large-Torque-High-Power-low/32814556057.html
Harga: USD 9.1

Bracket untuk dudukan motor 775
Aliexpress dengan kata kunci: “775 bracket”
Contoh: https://www.aliexpress.com/item/775-Motor-Base-Electroplating-Fixed-Mounting-Base-Machine-Seat-Support-Bracket/32899494240.html
Harga: USD 2.71

Poros utama stainless steel 8 mm
Tokopedia dengan kata kunci “stainless 8 mm shaft”
Contoh: https://www.tokopedia.com/sinarsuksesabadi/8-mm-as-shaft-rod-stainless-steel-1
Harga: Rp 42000 per batang

Pillow bearing 8mm
Aliexpress/Tokopedia dengan kata kunci “pillow bearing 8 mm”
Contoh:
https://www.aliexpress.com/item/Rodamientos-Axk-2pcs-Zinc-Alloy-Diameter-8mm-10mm-12mm-Bore-Ball-Bearing-Pillow-Block-Mounted-Support/32834959211.html
Harga: USD 4.53 untuk 2 unit

https://www.tokopedia.com/linkcnc/bracket-bearing-kp08-bore-8mm-pillow-block-bearing-cnc-part-8-mm
Harga: Rp 20 ribu per unit

Rotary Encoder 400 pulse , poros 6 mm
Jumlah pulse sebenarnya bisa berapa saja, makin banyak maka makin teliti.
Jika untuk kendali kecepatan saja, cukup yang 2 output: A dan B
Jika untuk posisi, lebih enak kalau pakai yang 3 output: A, B dan Z, supaya tidak repot untuk melakukan reset posisi

Contoh rotary encoder dengan 3 output: https://www.aliexpress.com/item/encoder-1000P-R-E6B2-CWZ1X-rotary-encoder/32745117460.html
Harga, USD 23,5

Contoh rotary encoder dengan 2 output: https://www.aliexpress.com/item/AB-Two-phase-5-24V-400-Pulses-Incremental-Optical-Rotary-Encoder-1Pcs-set/32589295639.html
Harga: USD 11.79

Aluminium siku-siku untuk dudukan rotary encoder. Ukuran disesuaikan dengan ukuran rotary encoder. Umumnya pakai yang ukuran 50 mm cukup.
Di tokopedia dengan kata kunci “aluminium siku 50×50” ,
Contoh https://www.tokopedia.com/endoshop88/siku-aluminium-50-x-50x-t5-x-500

Harga; Rp 85 ribu

Dua buah Pelat Aluminium 5mm sebagai momen inersia
Ukuran dan tebal dapat disesuaikan dengan keinginan, misalnya berapa momen inersia yang diinginkan untuk kit percobaan tersebut.
Dapat dicari dengan kata kunci “plat aluminium 5 mm”
Contoh: https://www.tokopedia.com/endoshop88/plat-aluminium-5-x-150-x-300
Plat aluminium ini juga mesti dihubungkan ke poros 8 mm, jadi sebaiknya didiskusikan dulu dengan bengkel mekanik yang akan mengerjakannya. Biasanya perlu tambahan poros aluminium untuk menyambungkan plat aluminium ini ke poros stainless steel 8 mmm

Harga: Rp 60 ribu

Closed loop timing belt dengan panjang 160 mm
Aliexpress dengan kata kunci “timing belt closed” , cari yang ukurannya sesuai.
Contoh: https://www.aliexpress.com/item/GT2-Closed-Loop-Timing-Belt-Rubber-2GT-6mm-3D-Printers-Parts-110-112-122-158-200/32902792119.html
harga: USD 2.77
Contoh: https://www.tokopedia.com/nn-digital/gt2-16cm-closed-loop-timing-belt-width-6mm-for-3d-printer-cnc
Harga: Rp 21 ribu

Pulley GT2 dengan poros 8 mm (untuk dipasang di poros utama)
Contoh: https://www.aliexpress.com/item/Free-Shipping-GT2-20teeth-20-teeth-Timing-Alumium-Pulley-Bore-5mm-8mm-fit-for-GT2-6mm/32712763154.html
Harga: USD 0.73
Contoh: https://www.tokopedia.com/cvttg/cv-ttg-gt2-pulley-20-teeth-bore-8mm-for-3d-print-reprap-8-mm
Harga: Rp 25 ribu

Pulley GT2 dengan poros 6 mm (untuk rotary encoder)
Contoh: https://www.tokopedia.com/mkontrol/pulley-2gt-20-16-tooth-gear-bandwidth-of-6-mm-bore-58-mm-gt2-pulley
Harga: Rp 18 ribu

Terminal blok 12 titik
https://www.tokopedia.com/niewelectronic14/terminal-block-terminal-blok-tb-1512-tb-1512-konektor-kabel
Harga: Rp 9500

Catatan

  • Harga dan ketersediaan komponen di setiap toko dapat berubah sewaktu-waktu. Sebaiknya dicek di berbagai toko untuk mendapatkan harga termurah.
  • Ongkos kirim bervariasi tergantung penjual dan jarak pengiriman
  • Ukuran dapat dimodifikasi, misal ukuran shaft disebutkan 8 mm, namun dapat juga memakai ukuran lain.
  • Harga dudukan belum disertakan. Pada contoh menggunakan alas kayu supaya mudah, namun jika ingin lebih bagus dapat juga menggunakan dudukan dari plat aluminium atau besi.

Artikel terkait

LED Matrix 12088BS Dengan MAX7219

LED Matrix 12088 BS dan modul MAX7219
Skema LED Matrix

Referensi

Digital to Analog Converter MCP4725

Breakout board MCP4725 tampak atas
Breakout board MCP4725 tampak bawah

MCP4725 adalah Digital to Analog Converter 12 bit dengan antarmuka digital dengan protokol I2C. Komponen ini sangat bermanfaat jika kita ingin menambahkan kemampuan output analog pada suatu sistem mikroprosesor/mikrokontroler yang belum memiliki kemampuan DAC di dalamnya. Mikrokontroler tanpa DAC misalnya adalah Arduino Nano (ATMega328) dan STM32F103C8T (Blue Pill).

Modul MCP4725 yang banyak nampaknya adalah hasil kloning dari modul MCP4725 buatan Sparkfun, mengingat penampilannya sangat mirip.

Modul MCP4725 buatan Sparkfun
Skema modul MCP4725 versi Sparkfun

Pada modul MCP4725 tersebut ada jumper yang dapat dikonfigurasi:

  • SJ1 untuk mengaktifkan atau menonaktifkan pull up resistor I2C berukuran 4k7. Defaultnya adalah pull up resistor terhubung. Jika ingin diganti/ditiadakan, maka jalur pada PCB mesti dipotong dengan cutter.
  • SJ2 untuk memilih alamat I2C dari modul MCP4725 pada pin 0. Defaultnya adalah terhubung ke GND , sehingga alamat pada I2C adalah 1100000 (4 bit ‘1100’ adalah 4 bit device code, 2 bit berikutnya ’00’ adalah A2 dan A1, 0 terakhir sesuai dengan input A0)

Percobaan MCP4725 Dengan Arduino Nano

Tahap pertama, aktifkan library MCP4725 dari Adafruit. Penjelasan library ini terdapat di https://github.com/adafruit/Adafruit_MCP4725

Referensi

dfd