Nama : NRP : Kelas :
Topik : Parametric Array Directional Loudspeaker
Judul Artikel 1 : Directional Sound System1 . Article Info :
Type Journal Article Authors Rohan R. Kashid
Proc. title International Research Journal of Engineering and Technology
Year 2020
Volume 07
Issue 05
Pages 119-121
Abstract A Directional Sound System is a device which allows sound waves to pass only in one direction. Directional sound system works entirely different than conventional sound system or Loudspeaker. The main difference between conventional sound system and Directional sound system is that Directional sound system utilizes modulation of Acoustic sound waves and Ultrasound waves. This paper aims at explanation of working, principle, and illustration of Directional Sound System.
Keywords Directional Sound, Ultrasound, Modulation, Demodulation, Sound Waves
City Kamothe
Editors -
Month Mei
Publisher IRJET
URL https://www.irjet.net/archives/V7/i5/IRJET-V7I525.pdf
DOI -
ISSN 2395-0072
Tabel Mengritisi Artikel No Bagian Artikel yang
dikritisi
Komentar
1 Introduction • Penjelasan mengenai proses perubahan ultrasonik menjadi audiosonik sudah cukup jelas, yakni interaksi gelombang ultrasonik dengan udara yang membuat udara menjadi medium non-linear.
• Pemanfaatan dari directional speaker masih belum dijelaskan.
2 Experiments • Pada artikel tidak disebutkan jumlah spesifik transduser ultrasonik yang digunakan
• Pada artikel disebutkan bahwa penggunaan Integrated Circuit berupa 555 Timer untuk memodulasi frekuensi 40kHz. Bagaimana kalau digunakan microcontroller sebagai penggatinya?
• Diagram blok dan rangkaian sudah cukup jelas 3 Result and Discussion • Tidak dijelaskan hasil dari directional sound
system, hanya sebatas diagram blok dan rangkaian saja.
• Tidak dijelaskan proses pengujian dari directional sound system. Bisa dilakukan pengujian mengenai tingkat tekanan bunyi (SPL) atau direktivitasnya.
Tabel Meringkas Artikel
No Ringkasan Keterangan
1. • Directional sound system dapat menghasilkan suara dengan keterarahan yang sangat tinggi dengan memanfaatkan modulasi dari gelombang ultrasonic.
• Saat modulasi, ultrasonik menjadi gelombang carrier karena memiliki panjang gelombang yang pendek.
• Saat ultrasonik berinteraksi dengan udara, karena ultrasonic memiliki frekuensi dan amplitude yang tinggi, maka udara akan menjadi medium yang non linier dan bertindak sebagai demodulator. Hasil dari interaksi ini akan menghasilkan gelombang yang dapat didengar.
• Gelombang ultrasonik akan berinteraksi dengan ultrasonic yang lain dan akan menghasilkan gelombang baru dengan frekuensi yang tinggi, namun akan terserab dengan cepat dikarenakan besarnya koefisien absorbsi pada frekuensi tinggi.
• Ultrasonik yang masih tersisa akan menjadi sumber gelombang yang baru dan seakan-akan menjadi deretan sumber ultrasonik.
• Gambaran directional speaker.
• Setiap gelombang ultrasonik yang dihasilkan dari interaksi dua gelombang seakan-akan menjadi sumber suara baru.
• Pada dasarnya gelombang ultrasonik memiliki keterarahan yang tinggi dan rendahnya tingkat distorsi.
2 • Modulasi yang terjadi adalah Modulasi Frekuensi (FM).
• Modulasi frekuensi atau Frequency Modulation (FM) adalah proses pengkodean gelombang sinyal input dalam gelombang pembawa dengan memvariasikan frekuensi gelombang sesaat. Dalam sistem suara terarah frekuensi suara yang dapat didengar dikodekan dalam gelombang suara ultrasonik yang bertindak sebagai pembawa.
Fenomena modulasi frekuensi ini juga digunakan dalam radio FM
• Konsepnya seperti modulasi amplop.
Ultrasonik sebagai carrier dan audiosonik sebagai pesan yang dikirim.
3 • Directional Speaker dapat digunakan untuk menghasilkan suara tanpa harus didengar oleh orang lain.
• Directional speaker dibuat dengan menggunakan beberapa transduser ultrasonik.
• Konsepnya sama seperti laser yang dapat menembakkan cahaya pada titik tertentu.
• 1 transduser ultrasonik sebenarnya bisa digunakan, namun masih tidak dapat terdengar. Nantinya akan digunakan beberapa variasi jumlah transduser ultrasonik.
4 • Perancangan directional loudspeaker terdiri atas High Pass Filter (HPF), 555 timer, Amplifier, Speaker ultrasonik, dan power supply 12 V dengan regulator 5V.
• Input sinyal akan dilewatkan pada HPF agar meloloskan frekuensi tinggi. Kemudian 555 timer untuk memodulasi gelombang kotak 40 kHz.
Kemudian sinyal akan melewati amplifier. Input sinyal suara akan dimodulasi dengan ultrasonik frekuensi tinggi sebagai pembawa dan
ditransmisikan oleh speaker ultrasonik.
• IC timer 555 adalah sirkuit terpadu (chip) yang digunakan dalam berbagai aplikasi timer, delay, pulse generation, dan oscillator.
Judul Artikel 2 : Parametric Array as a Source of Audible Signal2 . Article Info :
Type Conference Proceedings Authors J. Mikulka, D. Hladky, J.Sliz
Proc. title Progress In Electromagnetic Research Symposium (PIERS)
Year 2016
Volume -
Issue -
Pages 3610-3614
Abstract This paper discusses the parametric transmission of sound through an amplitude- modulated ultrasonic wave, using automatic demodulation in a non-linear environment. Methods for the processing of the transmitted signal are presented;
these techniques employ modified amplitude modulation to suppress the environmental effects, which otherwise distort the signal. A special emphasis is placed on the mathematical instruments describing the parametric sound beam transmission in a non-linear medium. Within our research, we fabricated a parametric speaker consisting of 50 ultrasonic acoustic transducers with the resonant frequency of 40 kHz. The functionality of the acoustic source was verified via measurement of the spatial radiation characteristics and through determination of the total harmonic distortion (THD). In order to control the parametric speaker, a digital element comprising a sampler, a transducer of the input transmitted signal, and a microcontroller to preprocess this signal and to facilitate the amplitude modulation of the ultrasonic carrier wave is designed. The applied algorithms were analyzed to establish their computational intensity; such an analysis enabled us to select a microprocessor basis suitable for the implementation of the signal processing algorithms.
Keywords -
City Shanghai
Editors -
Month November
Publisher IEEE
URL https://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?tp=&arnumber=7735384 DOI https://doi.org/10.1109/PIERS.2016.7735384
ISSN 978-1-5090-6093-1 Tabel Mengritisi Artikel
No Bagian Artikel yang
dikritisi Komentar
1 Introduction • Artikel terebut menjelaskan pengertian parametric array dan karakteristiknya. Selain itu, juga dijelaskan beberapa pemanfaatan yang biasa digunkan.
• Disebutkan juga permasalahan utama yakni Total Harmonic Distortion (THD).
• Dijelaskan juga mengenai sejarah dari parametric array yang dimulai dari Westervelt (1965) sampai
Berktay (1967).
• Persamaan matematis juga dipaparkan untuk menjelaskan proses modulasi amplop dari ultrasonik dengan audiosonik.
2 Experiments • Parametric array dibuat dengan 50 transduser ultrasonik. Bagaimana pengaruhnya jika transdusernya lebih atau kurang dari jumlah tersebut?
• Pengujian yang dilakukan berupa pengujian induktansi, tingkat tekanan bunyi (SPL), direktivitas, dan pengaruh AM terhadap THD.
• Pengujian pengaruh AM terhadap THD dilakukan dengan dengan tiga metode yakni Modulasi Amplitudo klasik (Classic AM), modulasi amplitude satu sisi tanpa carrier (SSB-C AM), dan modulasi amplitudo lanjut (Advanced AM). Bagaimana hasilnya jika tidak menggunakan ketiga metode tersebut?
3 Result and Discussion • Pengujian induktansi didapatkan induktansi sebesar 55,15 µH.
• Pengujian tingkat tekanan bunyi dilakukan dengan meletakkan microphone pada jarak 1,5 m dari sumber suara. Hasilnya didapatkan tingkat tekanan bunyi sebesar 61,5 dB pada frekuensi 1kHz.
Bagaimana dengan frekuensi lain?
• Untuk direktivitas didapatkan sudut radiasi terbesar adalah 30o dari microphone. Namun, masih belum dijelaskan secara rinci hasil direktivitasnya.
• Pengaruh THD paling besar ialah Classic AM, kemudian disusul dengan Advanced AM, dan SSB-C AM.
• Hasil THD dengan nilai paling kecil (hasil terbaik) adalah SSB-C AM pada index m=0,5. Namun terdapat hasil yang lebih kecil pada SSB-C AM yakni pada index m=0,6.
Tabel Meringkas Artikel
No Ringkasan Keterangan
1. • Parametric array dapat menghasilkan menghasilkan suara dengan keterarahan yang sangat tinggi. Parametric array biasanya digunakan di pameran seni, mall, atau museum.
• Parametric array pertama kali dijelaskan oleh P.J. Westervelt pada tahun 1965 mengenai pembentukan suara audiosonik dari dua suara ultrasonik yang memiliki frekuensi berbeda.
• Saat kedua gelombang berinteraksi, akan menghasilkan gelombang sekunder berupa penjumlahan atau selisih.
• Semakin tinggi frekuensi maka semakin kecil sempit gelombang
• Suara dapat didengar oleh pendengar hanya yang terletak didepan speaker.
• Penggunaan parametric array pada fasilitas umum bertujuan untuk memberikan suasana dari apa yang ditampilkan.
• Distorsi harmonik total (THD atau THDi) adalah pengukuran
yang dihasilkan.
• Karakterisasi PAL secara teoritis untuk pertama kali dilakukan Berktay dengan melakukan modulasi amplitude (AM) dari sumber ultrasonik. Kemudian didapatkan sinyal auto-demodulated yang sesuai dengan persamaan Berktay yakni
• Sinyal demodulasi tersebut tidak sesuai dengan sinyal awal yang disebabkan oleh distorsi karena sifat nonlinier midum. Maka muncullah Total Harmonic Distortion (THD).
• Digunakan tiga tipe modulasi amplitudo (AM), yakni Modulasi Amplitudo klasik (Classic AM), modulasi amplitude satu sisi tanpa carrier (SSB-C AM), dan modulasi amplitudo lanjut (Advanced AM).
• Komponen yang digunakan adalah MCP3201, STM32, control panel, dan MCP4291. Dengan menggunakan 50 transduser ultrasonik BPU-1640TOAH12.
• Pengujian yang dilakukan adalah impedansi karakteristik, direktivitas. Pengaruh Teknik AM pada THD
distorsi harmonik yang ada dalam sinyal dan didefinisikan sebagai rasio jumlah kekuatan semua komponen harmonik dengan kekuatan frekuensi fundamental. Faktor distorsi, istilah yang terkait erat, kadang- kadang digunakan sebagai sinonim. Dalam sistem audio, distorsi yang lebih rendah berarti komponen dalam pengeras suara, amplifier atau mikrofon atau peralatan lain menghasilkan reproduksi rekaman audio yang lebih akurat.
• Dalam sistem pengeras suara, direktivitas adalah indikasi seberapa terarah pengeras suara.
• MCP3201 digunakan sebagai Analog to Digital Converter (ADC).
• MCP4291 digunakan sebagai Digital to Analog Converter (DAC).
2 • Hasil :
• Tingkat tekanan bunyi pada 1kHz adalah 61,5 dB.
• Sudut radiasi paling besar adalah 30o.
• Impedansi karakteristik dari PAL adalah 55,15 µH.
• Hasil THD paling kecil dengan menggunakan SSB-C AM.
3 • Kesimpulan :
• Hasil THD yang paling rendah adalah dengan menggunakan SSB-C pada index m=0,5.
• Semakin kecil indeks modulasi maka semakin kecil juga distorsi dari sinyal yang dihasilkan.
Daftar Pustaka
1. Kashid, R. R. Directional Sound System. International Research Journal of Engineering and Technology 07, (2020).
2. Mikulka, J., Hladky, D. & Sliz, J. Parametric Array as a Source of Audible Signal. in 2016 Progress In Electromagnetics Research Symposium, PIERS 2016 - Proceedings 3610–3614 (Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc., 2016). doi:10.1109/PIERS.2016.7735384.
