RANCANG BANGUN EFEK GITAR DRIVE ANALOG DENGAN SISTEM PENGONTROL DIGITAL
Oleh Roma Adi Prakosa
NIM: 612010053
Skripsi
Untuk melengkapi salah satu syarat memperoleh
Gelar Sarjana Teknik Program Studi Teknik Elektro
Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer Universitas Kristen Satya Wacana
Salatiga
INTISARI
Dalam penggunaan gitar elektrik diperlukan efek gitar. Efek gitar adalah alat yang berfungsi untuk menggolah sinyal keluaran dari pickup gitar elektrik dan selanjutnya akan diteruskan menuju ke penguat suara gitar. Salah satu jenis suara efek gitar adalah efek gitar drive yang umumnya digunakan dalam aliran musik: rock and roll, blues,
pop, hard rock, heavy metal, punk, alternative, dan rock 60’s. Terdapat dua jenis efek
gitar yaitu efek gitar analog dan efek gitar digital. Kelebihan dari efek gitar digital adalah tersedianya beberapa pre-set yang dapat langsung digunakan sehingga lebih efisien jika dibandingkan dengan efek gitar analog. Sedangkan kelebihan dari efek gitar analog adalah suara yang dihasilkan dinilai oleh sebagian besar gitaris mempunyai kualitas suara yang lebih baik terutama untuk jenis efek gitar drive.
Pada skripsi ini direalisasikan efek gitar drive analog dengan sistem pengontrol digital yang menggabungkan masing-masing kelebihan dari efek gitar analog dan efek gitar digital. Pengolahan sinyal dilakukan secara analog namun pengendalianya dilakukan secara digital yaitu dengan cara penggunaan potensio digital sehingga dapat memungkinkan tersedianya beberapa pre-set. IC potensio digital yang digunakan adalah tipe MCP42100 dengan penggontrol utama Arduino Mega 2560.
Dari pengujian yang telah dilakukan efek gitar mempunyai 10 buah pre-set. Pre-set tersebut memiliki beberapa parameter yang dapat diatur nilainya. Parameter-parameter tersebut meliputi drive yaitu pemenggalan sinyal secara hard clipping maupun secara soft clipping sebesar 0-99,5 persen , bati ekualiser ±10dB pada 3 band untuk low=100Hz, mid=1,2kHz, high=3,2kHz, dan level yaitu penguatan sinyal sebesar 0-2.5 kali penguatan.
ABSTRACT
When playing electric guitar, guitar effect is needed. Guitar effect is the instrument to modify the output signal from guitar pickups and allow it into the guitar amplifier. One of a kind guitar effect sound is drive effect that generally used to music genres: rock and roll, blues, pop, hard rock, heavy metal, punk, alternative, and rock
60’s. There are two kind of guitar effect, analog guitar effect (stomp box) and digital
multi effect. The advantage from digital guitar effect is has some presets that can ready to use so it will be more efficient than analog guitar effect. While almost of guitarist say that analog guitar effect produce better sound than digital guitar effect especially for drive guitar effect.
In this final project was realized an analog drive guitar effect guitar with the digital controller that can combine the advantage from analog and digital guitar effect. Signal only modified in analog process but it was controlled in digital using digital potentiometer so there are some presets. Digital potentiometer that used is MCP42100 with the main controlled is Arduino Mega 2560.
Basic from the examination this instrument has 10 presets. Preset has some parameters that can be set. This parameters are drive which is clipping the signal as hard clipping although as soft clipping as big as 0-99,5%, gain of equalizer as big as ±10db for low=100Hz, mid=1,2kHz, high=3,2kHz, and level which is amplify the signal as big as 0-2.5 times of amplification.
KATA PENGANTAR
Segala puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yesus Kristus, atas segala berkat, rahmat dan kasih-Nya yang tiada pernah berkesudahan. Penulis dapat menyelesaikan perancangan dan penulisan skripsi ini dengan baik sebagai syarat untuk menyelesaikan studi di Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer Universitas Kristen Satya Wacana.
Pada kesempatan ini, penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan skripsi ini baik itu secara langsung, maupun secara tidak langsung.
1. Ayah Widi Isyanto dan Ibu Triyatmini yang selalu memberikan cinta dan kasih sayang, dukungan doa dan dukungan materi. Trimakasih atas segala yang ayah dan ibu berikan, yang selalu membuatku bersemangat dalam mengerjakan skripsi ini. 2. Pembimbing I, bapak F. Dalu Setiaji, dan pembimbing II, bapak Deddy Susilo,
trimakasih atas bimbingan, saran, nasihat, kesabaran, serta waktu yang telah bapak sempatkan untuk membimbing dalam menyelesaikan skripsi ini.
3. Mbak Danik, Mas Antok serta seluruh keluarga besar dari penulis adik, kakak, paklik, bulik, pakde, bude trimakasih atas doa, dukungan dan pertanyaan “wis
semester piro kowe saiki?” yang membuat penulis semakin terpacu dalam
menyelesaikan studi.
4. Seluruh staff dosen, karyawan dan laboran FTEK, Pak Bambang, Mbak Vera, Mbak Rista dkk.
5. Teman-teman FTEK 2010, terkhusus Daniel “Pepep”, Simon “Gondrong”, Adit “Tolgung”, Sekar “Unyil”, Kana, Bintang “Argun”, Danny “Ganteng”, Adit “Jambrong”, Ruth, Grace, Januar Nur “Arduino”, Yudha “King”, Adi “Bandot”, Ais, Supriyadi “Supret”. Kowe Joss!!
6. Para penghuni Lab. Skripsi “kandang ilmu” yang menjadi teman seperjuangan dan teman senasip sepenanggungan, Cholik’11, Tiras’11, Shadrak’11 juga para senior sesepuh sebagai perpustakaan berjalan bagi penulis Mas Wawak, Kak Face “Muka”, Aksa Toya, Wikan “Emak”, pak Pan, Pakde dan kawan-kawan.
7. Semua pihak yang telah membantu dalam menyelesaikan skripsi ini namun tidak dapat disebutkan satu per satu, terima kasih banyak.
Sekali lagi terima kasih banyak atas semua bantuan yang telah diberikan semua pihak dalam membantu penulis menyelesaikan skripsi ini, semoga Tuhan dapat membalas semua kebaikan anda semua.
Penulis sadar bahwa, tidak ada yang sempurna dalam kehidupan ini termasuk penulisan skripsi ini. Oleh karena ini, penulis sangat mengharapkan kritik dan saran dari para pembaca sehingga skripsi ini dapat berguna bagi setiap orang yang membacanya. Semoga skripsi ini dapat menjadi berkat bagi setiap pembaca, terima kasih. Tuhan Memberkati.
Salatiga, Mei 2016
DAFTAR ISI
INTISARI ... i
ABSTRACT... ii
KATA PENGANTAR ... iii
DAFTAR ISI... v
DAFTAR GAMBAR ... vii
DAFTAR TABEL... x DAFTAR ISTILAH ... xi BAB I PENDAHULUAN ... 1 1.1.Tujuan ... 1 1.2.Latar Belakang ... 1 1.3.Spesifikasi Sistem ... 3 1.4.Sistematika Penulisan ... 4
BAB II DASAR TEORI ... 5
2.1 Untai Pemenggal ( Clipper ) ... 5
2.1.1.Hard Clipping……….. ... 5
2.1.2.Soft Clipping... 6
2.2 Untai Ekualiser ( Equalizer ) ... 7
2.3.Untai Penguat ( Amplifier ) ... 10
2.3.1. Penguat Inverting ……….. ... 10 2.3.2. Penguat Non-inverting ... 10 2.4. Mikrokontroler... 10 2.4.1. Arduino Mega ……….. ... 11 2.5. Potensiometer Digital ... 12 2.5.1. IC MCP42100 ……….. ... 12 2.6. Rotary Encoder ... 13
2.6.1. Keyes KY-040 rotary encoder ………. 13
2.7.LCD (Liquid Crystal Display) ... 13
2.8. 3PDT (3Pole Double Throw) Footswitch ... 14
BAB III PERANCANGAN SISTEM ... 15
3.2. Untai Analaog ... 19
3.2.1.Pemenggalan (Clipping) ... 19
3.2.2. Ekualiser (Equalizer) ... 22
3.2.3. Penguatan (Amplification) ... 24
3.2.4. Input Buffer dan Output Buffer ... 26
3.2.5. Pembagi Tegangan (Voltage Divider) ... 27
3.2.6. Saklar 3PDT (3 Pole Double Throw) Footswitch ... 30
3.3. Sistem Digital Pengendali Untai Analog ... 31
3.3.1. Potensiometer Digital ... 32
3.3.2. Limit Switch dan Limit Footswitch ... 33
3.3.3. Rotary Encoder ... 34
3.3.4. LCD Character ... 35
3.4. Perangkat Lunak ... 36
BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISIS ... 40
4.1.Pengujian Impedansi Masukan dan Impedansi Keluaran ... 40
4.1.1. Pengujian Impedansi Masukan ... 40
4.1.2. Pengujian Impedansi Keluaran ... 42
4.2. Pengujian Untai Pemenggal (Clipper) ... 44
4.3. Pengujian Untai Ekualiser (Equalizer) ... 46
4.4. Pengujian Potensio Digital ... 51
4.5. Pengujian Alat Secara Keseluruhan ... 53
4.6. Pengujian Alat Secara Subjektif oleh Expert ... 55
BAB IV KESIMPULAN DAN SARAN ... 56
5.1.Kesimpulan ... 56
5.2.Saran Pengembangan ... 57
DAFTAR PUSTAKA ... 58 LAMPIRAN A PENGUJIAN OLEH EXPERT
LAMPIRAN B DOKUMENTASI ALAT LAMPIRAN C DATA ACUAN KOMPONEN
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1. Efek Gitar Drive Digital. ... 2
Gambar 1.2. Efek Gitar Analog ... 2
Gambar 2.1. Untai Hard Clipping Aktif ... 5
Gambar 2.2. Sinyal Hard Clipping ... 6
Gambar 2.3. Untai Soft Clipping Aktif ... 6
Gambar 2.4. Sinyal Soft Clipping ... 7
Gambar 2.5. Untai 3 Band Ekualiser Grafik ... 7
Gambar 2.6. Untai Gytator ... 8
Gambar 2.7. Untai Ekualiser dengan Sebuah Pemodelan Filter Pemenggal Frekuensi ... 9
Gambar 2.8. Untai Penguat Inverting ... 10
Gambar 2.9. Untai Penguat Non-inverting ... 10
Gambar 2.10. Arduino Mega ... 11
Gambar 2.11. Potensiometer Digital MCP42100 ... 12
Gambar 2.12. Keyes KY-040 Rotary Encoder ... 13
Gambar 2.13. LCD 4x20 ... 13
Gambar 2.14. 3PDT (3Pole Double Throw) Footswitch ... 14
Gambar 3.1. Penggunaan Alat ... 15
Gambar 3.2. Dimensi Ukuran Alat ... 17
Gambar 3.3. Interface Alat ... 17
Gambar 3.4. Diagram Untai Analog ... 19
Gambar 3.5. Untai Pemengal Aktif (Active Clipper) ... 19
Gambar 3.6. Gambar Sinyal Soft Clipping melalui Simulasi Circuit Maker ... 20
Gambar 3.7. Gambar Sinyal Hard Clipping melalui Simulasi Circuit Maker ... 21
Gambar 3.8. Sinyal yang Dilewatkan dan Sinyal yang Terpotong ... 21
Gambar 3.9. Untai Ekualiser (Equalizer) ... 22
Gambar 3.10. Untai Penguatan (Amplification)... 24
Gambar 3.11. Penguatan Sinyal Av(max) Melalui Simulasi Circuit Maker ... 25
Gambar 3.12. Pelemahan Sinyal Av(max) Melalui Simulasi Circuit Maker ... 25
Gambar 3.14. Untai Input Buffer dalam bentuk hybrid-π ... 26
Gambar 3.15. Untai Output Buffer ... 27
Gambar 3.16. Untai Output Buffer dalam bentuk hybrid-π ... 27
Gambar 3.17. Untai Pembagi Tegangan ... 28
Gambar 3.18. Untai Analog Kekeluruhan ... 29
Gambar 3.19. Untai 3PDT Footswitch ... 30
Gambar 3.20. Diagram Blok ... 31
Gambar 3.21. IC Potensiometer Digital MCP42100 ... 32
Gambar 3.22. Untai Potensiometer Digital MCP42100 ... 33
Gambar 3.23. Untai Limit Switch dan Limit Footswitch ... 34
Gambar 3.24. Untai Rotary Encoder Keyes KY-040 ... 34
Gambar 3.25. Untai LCD Character 4x20 ... 35
Gambar 3.26. Diagram Pengoperasian Alat ... 37
Gambar 3.27. Diagram Alir Perangkat Lunak Microkontroler ... 38
Gambar 4.1. Pengukuran Impedansi Masukan Alat ... 40
Gambar 4.2. Pengukuran Impedansi Masukan Alat dengan Hamabatan Masukan Oscilloscope ... 41
Gambar 4.3. Hasil Pengukuran Impedansi Masukan Alat ... 41
Gambar 3.4. Pengukuran Impedansi Keluaran Alat ... 42
Gambar 4.5. Hasil Pengukuran Impedansi Keluaran Alat ... 43
Gambar 4.6.a. Sinyal Mode Soft Clipping f=80Hz ... 44
Gambar 4.6.b. Sinyal Mode Soft Clipping f=1kHz ... 44
Gambar 4.6.c. Sinyal Mode Soft Clipping f=3.2kHz ... 45
Gambar 4.7.a. Sinyal Mode Hard Clipping f=80Hz ... 45
Gambar 4.7.b. Sinyal Mode Hard Clipping f=1kHz ... 45
Gambar 4.7.c. Sinyal Mode Hard Clipping f=3.2kHz ... 46
Gambar 4.8.a. Grafik Tanggapan Frekuensi Matlab saat f=100Hz ... 48
Gambar 4.8.b. Grafik Tanggapan Frekuensi Circuit Maker saat f=100kHz ... 48
Gambar 4.9.a. Grafik Tanggapan Frekuensi Matlab saat f=1kHz ... 49
Gambar 4.9.b. Grafik Tanggapan Frekuensi Circuit Maker saat f=1kHz ... 49
Gambar 4.10.a. Grafik Tanggapan Frekuensi Matlab saat f=3.2kHz ... 49
Gambar 4.11. Pengujian Potensio Digital ... 51
Gambar 4.12. Interface Alat ... 53
Gambar 4.13. Tampilan LCD saat pre-set sedang digunakan ... 54
Gambar 4.14. Tampilan LCD saat Proses Pemilihan Pre-set ... 54
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1. Nilai Step dan Bit pada Potensiometer Digital. ... 12
Tabel 3.1. Konfigurasi Kegunaan Pin IC MCP42100 ... 32
Tabel 3.2. Konfigurasi Pin LCD Character 4x20 ... 36
Tabel 4.1. Tabel Pengukuran Tanggapan Frekuensi... 47
DAFTAR ISTILAH
AC Alternating Current
ADC Analog to Digital Conversion
CCW Counter Clock Ways
CW Clock Ways
DAC Digital to Analog Conversion
DC Direct Current
EEPROM Erasable Programmable Read Only Memory
GND Ground
IC Integrated Circuit
PDT Pole Double Throw
