Post on 01-Nov-2020
i
TEKNIK PEMFOKUSAN SUARA DENGAN METODE
PHASED SPEAKER ARRAY PADA AUDITORIUM
SKRIPSI
Diajukan Untuk Memenuhi
Persyaratan Guna Meraih Gelar Sarjana Strata 1
Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Malang
Disusun Oleh :
Yoan Erwansyah
NIM. 201210130311008
JURUSAN ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
2018
ii
LEMBAR PERSETUJUAN
TEKNIK PEMFOKUSAN SUARA DENGAN METODE PHASED
SPEAKER ARRAY PADA AUDITORIUM
Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana
(S1) Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Malang
Disusun Oleh :
Yoan Erwansyah
NIM. 201210130311008
Tanggal Ujian : 22 Januari 2018
Tanggal Wisuda : 24 Febuari 2018
Diperiksa dan Disetujui Oleh :
Pembimbing I
M. Chasrun Hasani., ST.,MT
NIDN: 0007086808
Pembimbing II
Amrul Faruq, ST.,M.Eng
NIDN: 0718028601
iii
LEMBAR PENGESAHAN
TEKNIK PEMFOKUSAN SUARA DENGAN METODE
PHASED SPEAKER ARRAY PADA AUDITORIUM
Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana
(S1) Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Malang
Disusun Oleh:
Yoan Erwansyah
NIM. 201210130311008
Tanggal Ujian : 22 Januari 2018
Tanggal Wisuda : 24 Febuari 2018
Disetujui oleh:
1. M. Chasrun Hasani., ST., MT (Pembimbing I
NIDN: 0007086808
2. Amrul Faruq, ST., M.Eng (Pembimbing II)
NIDN: 0718028601
3. Dr. Ir. Ermanu Azizul H., MT (Penguji I)
NIDN: 0705056501
4. Ir. Nur Kasan, MT (Penguji II)
NIDN: 0707106301
Mengetahui,
Ketua Jurusan Teknik Elektro
Ir. Nur Alif Mardiyah, MT
NIDN: 0718036502
iv
LEMBAR PERNYATAAN
Yang bertanda tangan dibawah ini :
NAMA : YOAN ERWANSYAH
Tempat/Tgl Lahir : TABALONG, 27 MEI 1993
NIM : 201210130311008
Fak./Jur. : TEKNIK/ ELEKTRO
Dengan ini saya menyatakan bahwa Tugas Akhir dengan judul “Teknik
Pemfokusan Suara Dengan Metode Phased Speaker Array Pada
Auditorium” beserta seluruh isinya adalah karya saya sendiri dan bukan
merupakan karya tulis orang lain, baik sebagian maupun seluruhnya, kecuali
dalam bentuk kutipan yang telah disebutkan sumbernya.
Demikian surat pernyataan ini saya buat dengan sebenar-benarnya.
Apabila kemudian ditemukan adanya pelanggaran terhadap etika keilmuan dalam
karya saya ini, atau ada klaim dari pihak lain terhadap keaslian karya saya ini
maka saya siap menanggung segala bentuk resiko/sanksi yang berlaku.
Malang, 25 Januari 2018
Yoan Erwansyah
Mengetahui,
Dosen Pembimbing I
M. Chasrun Hasani, ST, MT
NIDN: 0007086808
Dosen Pembimbing II
Amrul Faruq, ST, M.Eng
NIDN: 0718028601
v
LEMBAR PERSEMBAHAN
Segala puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang
telah melimpahkan rahmat, nikmat, taufiq serta hidayah-Nya sehingga penulis
dapat menyelesaikan tugas akhir ini. Oleh karena itu, penulis menghaturkan rasa
terima kasih yang tak terhingga kepada yang terhormat :
1. Ayah tercinta Syahril dan Ibu tercinta Sri Sunarmi yang selalu meridhoi dan
mendoakan
2. Bapak Drs. Fauzan. M.Pd selaku Rektor Universitas Muhammadiyah Malang
3. Ibu Ir. Nur Alif Mardiyah, ST.MT., selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro
Universitas Muhammadiyah Malang.
4. Bapak M. Chasrun Hasani., ST., MT. Selaku Dosen Pembimbing I dan Bapak
Amrul Faruq, ST., M.Eng. selaku Dosen Pembimbing II bagi penulis yang
senantiasa selalu sabar membimbing penulis.
5. Seluruh Dosen Pengajar dan staff karyawan Universitas Muhammadiyah
Malang yang telah memberikan ilmu-ilmu yang berguna bagi penulis.
6. Dias Hasna Astri Semanti, Muhammad Baim, Salsabila, Nayla, Syila, dan
Keyla yang selalu mendukung dan memberikan semangat sampai dapat
mencapai tahap ini.
7. Sahabat saya Andre Setiabudi yang telah memberikan ilmu, waktu, dan
dukungan dalam penyelesai tugas akhir ini.
8. Semua pihak yang telah banyak membantu, yang penulis tidak bisa sebutkan
namanya satu-persatu.
vi
KATA PENGANTAR
Dengan memanjatkan puji syukur kehadirat Allah SWT, atas limpahan
rahmat dan hidayah-NYA sehingga peneliti dapat menyelesaikan tugas akhir yang
berjudul:
“TEKNIK PEMFOKUSAN SUARA DENGAN METODE PHASED
SPEAKER ARRAY PADA AUDITORIUM”
Dalam penyusunan tugas akhir ini penulis tidak akan mampu tanpa
mendapat bimbingan dari bapak dan ibu Dosen, berkat ketekunan dan kesabaran
beliau akhirnya penulis mampu menyelesaikan tugas akhir ini yang merupakan
salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik.
Penulis menyadari sepenuhnya bahwa dalam penyusunan laporan ini
masih banyak kekurangan, maka saran dan kritik yang bersifat membangun
penulis harapkan untuk perbaikan atas kelemahan dan kekurangan penulis.
Semoga laporan ini dapat berguna dan bermanfaat bagi pembaca. Amin
Malang, 25 Januari 2017
Yoan Erwansyah
vii
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ................................................................................... i
LEMBAR PERSETUJUAN ......................................................................... ii
LEMBAR PENGESAHAN .......................................................................... iii
LEMBAR PERNYATAAN KEASLIAN ..................................................... iv
ABSTRAK .................................................................................................. v
ABSTRACT .................................................................................................. vi
LEMBAR PERSEMBAHAN ....................................................................... vii
KATA PENGANTAR ................................................................................. viii
DAFTAR ISI ............................................................................................... ix
DAFTAR GAMBAR ................................................................................... xi
DAFTAR TABEL ........................................................................................ xiii
DAFTAR GRAFIK ...................................................................................... xiv
BAB I. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang ...................................................................................... 1
1.2 Rumusan Masalah ................................................................................. 3
1.3 Batasan Masalah ................................................................................... 3
1.4 Tujuan Penelitian .................................................................................. 3
1.5 Sistematika Penulisan ............................................................................. 3
BAB II. LANDASAN TEORI
2.1 Studi Yang Pernah Dilakukan ................................................................ 5
2.2 Audio Beem Steering ............................................................................. 5
2.3 Loudspeaker .......................................................................................... 10
2.4 Power Amplifier .................................................................................... 10
2.5 Mikrokontroller Arduino Due ................................................................. 12
2.6 Interferensi Gelombang .......................................................................... 13
BAB III. PERANCANGAN SISTEM
3.1 Desain Alat ............................................................................................ 15
3.2 Prinsip Kerja Alat ................................................................................... 16
3.3 Perancangan Perangkat Keras ................................................................. 17
viii
3.3.1 Perancangan Susunan Speaker .......................................................... 18
3.3.2 Perancangan Amplifier ..................................................................... 19
3.4 Perancangan Perangkat Lunak ................................................................ 20
3.4.1 Pembangkit Gelombang Pulsa .......................................................... 20
3.4.2 Perhitungan Delay ............................................................................ 25
3.5 Diagram Alir .......................................................................................... 26
BAB IV. HASIL PENGUJIAN DAN ANALISA
4.1 Pengujian Pulse Generator ..................................................................... 29
4.2 Beda Fasa Gelombang Atau Pulsa .......................................................... 33
4.3 Pengujian Komunikasi Serial Dengan Code (Terminal) .......................... 37
4.4 Komunikasi Program Destop Dan Arduino ............................................ 40
4.5 Pengujian Keseluruhan ........................................................................... 42
BAB V. KESIMPULAN
5.1 Kesimpulan ............................................................................................ 47
5.2 Saran ...................................................................................................... 47
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
ix
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Deret Loudspeaker Dalam Sistem ABS ................................... 6
Gambar 2.2 Delapan loudspeaker dengan muka gelombang yang
dipancarkan ............................................................................. 7
Gambar 2.3 Pandangan diperbesar dari 3 elemen pertama ........................... 7
Gambar 2.4 Gambar geometris deret sumber suara ..................................... 8
Gambar 2.5 Susunan bagian dari loudspeaker ............................................. 10
Gambar 2.6 Tingkat penguat akhir menggunakan CMOS ........................... 11
Gambar 2.7 Blok dasar penguat kelas D ..................................................... 12
Gambar 2.8 Modul arduino due (epictinker.com/Arduino-Due) .................. 13
Gambar 2.9 Visualisasi interferensi konstruktif dan interferensi destruktif
(http://fisikon.com/) .................................................................. 13
Gambar 2.10 Contoh gelombang baru akibat interferensi 2 gelombang ....... 14
Gambar 3.1 Blok diagram Sistem Audio Beam Steering .............................. 15
Gambar 3.2 Blok Diagram Perangkat Keras ................................................ 16
Gambar 3.3 Diagram Blok Pemfokusan Suara ............................................. 17
Gambar 3.4 Conus pada speaker ................................................................. 18
Gambar 3.5 Rancangan Deret Enam Speaker .............................................. 19
Gambar 3.6 Rangkaian amplifier TDA2040................................................. 20
Gambar 3.7 Blok diagram PWM ................................................................. 21
Gambar 3.8 Tampilan Fungsional dari blok diagram Saluran ....................... 23
Gambar 3.9 Bentuk gelombang PMW ......................................................... 25
Gambar 3.10 Penentuan nilai sudut yang dicari ........................................... 25
Gambar 3.11 Flowchart program arduino due ............................................. 27
Gambar 3.12 Flowchart program destop ...................................................... 28
Gambar 4.1 Diagram pengujian pulse-generator .......................................... 29
Gambar 4.2 Hasil capture gelombang pulsa (a) 100Hz dan (b) 200Hz ........ 30
Gambar 4.3 Hasil capture gelombang pulsa (a) 300 Hz dan (b) 400Hz ........ 30
Gambar 4.4 Hasil capture gelombang pulsa 500Hz ..................................... 31
Gambar 4.5 Diagram pengujian beda fasa .................................................... 33
Gambar 4.6 Hasil capture gelombang pulsa 500Hz dengan sudut 15˚ .......... 34
x
Gambar 4.7 Hasil capture gelombang pulsa 400Hz dengan sudut (a) 0˚ dan
(b) -15˚..................................................................................... 34
Gambar 4.8 Hasil capture gelombang pulsa 400Hz dengan sudut (a) -30˚
dan (b) -45˚ .............................................................................. 35
Gambar 4.7 Hasil capture gelombang pulsa 400Hz dengan sudut (a) 45˚ dan
(b) 30˚ ...................................................................................... 35
Gambar 4.10 Hasil capture gelombang pulsa 400Hz dengan sudut 15˚......... 35
Gambar 4.11 Hasil capture komunikasi serial (a) #p# dan (b) #a100# ......... 37
Gambar 4.12 Hasil capture komunikasi serial (a) #d90# dan (b) #f100# ...... 38
Gambar 4.13 Program Arduino .................................................................... 40
Gambar 4.14 Program destop bagian configure............................................ 41
Gambar 4.15 Program destop bagian messege ............................................. 42
Gambar 4.16 Sudut ruangan pengujian ........................................................ 44
xi
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1 Perbandingan frekuensi yang diharapkan dan yang dihasilkan ...... 31
Tabel 4.2 Hasil penundaan waktu yang diharapkan ...................................... 36
Tabel 4.3 Komunikasi serial code ................................................................ 38
Tabel 4.4 Pengarahan suara pada frequensi 350Hz ...................................... 43
xii
DAFTAR GRAFIK
Grafik 4.1 Hasil rata-rata kesalahan frequensi ............................................. 32
Grafik 4.2 Hasil hara-rata kesalahan duty cyrcle .......................................... 32
Grafik 4.3 Hasil pengukuran intensitas suara dengan sudut arahan 60˚ ......... 44
Grafik 4.4 Hasil pengukuran intensitas suara dengan sudut arahan 30˚ ....... 45
Grafik 4.5 Hasil pengukuran intensitas suara dengan sudut arahan 0˚ ......... 45
Grafik 4.6 Hasil pengukuran intensitas suara dengan sudut arahan -30˚ ...... 46
Grafik 4.7 Hasil pengukuran intensitas suara dengan sudut arahan -60˚ ...... 46
xiii
DAFTAR PUSTAKA
1. Olszweski.Dirk, Prasetyo.Fransiskus, Linhard.Klaus, “ Steerable Highly
Directional Audio Beam Loudspeaker”: INTERSPEECH, 2005.
2. Datasheet“TDA2040 : 25 W hi-fi audio power amplifier”,STMicroelectronics,
2012,“http://pdf.datasheetcatalog.com/datasheet_pdf/sgs-thomson
microelectronics/TDA2040.pdf “ . Diakses pada 22 Januari 2017
3. Ballou, Glen M. “Handbook for Sound Engineers Fourth Edition”: Focal
Press, 2013
4. MeyerSound, Laboratoris “DSP Beam Steering with Modern Line Arrays”,
MEYER SOUND LABORATORIES INC. 2832 San Pablo Ave. Berkeley,
CA 94702.
5. Kuutti. Jussi, Leiwo.Juhana, and Sepponen. Raimo E, “ Local Control of
Audio Environment : A Review of Methods and Applications”, 2014
6. Anderson, Brian E. Moser, Brad Gee, Kent L., 2012. “Loudspeaker line array
educational demonstration”, The Journal of the Acoustical Society of
America.
7. Anderson B.E., 2006. Grating lobe reduction in transducer arrays through
structural filtering of supercritical plates. Ph.D. thesis, The Pennsylvania State
University, University Park, PA, pp. 9-26.
8. Atkins, J., 2010. Optimal spatial sampling for spherical loudspeaker arrays.
IEEE International Conference on Acoustics, Speech and Signal Processing
(ICASSP), pp. 97-100.
9. Baykaner, K. H. C. M. R. a. B. S., 2013. The prediction of the acceptability of
auditory interference based on audibility. Proceedings of the 52nd AES
International Conference on Sound Field Control.
10. Berthilsson, S. B. A. B. L.-J. a. S. M., 2012. Acoustical zone ¨reproduction for
car interiors using a MIMO MSE framework. Proceedings of the 48th AES
International Conference on Automotive Audio.
11. Blackstock D.T., 2000. Fundamentals of Physical Acoustics. Wiley, New
York, pp. 495-506.
12. Coleman, Philip “Loudspeaker Array Processing for Personal Sound Zone
Reproduction” ,Centre for Vision, Speech and Signal Processing, Faculty of
xiv
Engineering and Physical Sciences University of Surrey Guildford, Surrey
GU2 7XH, U.K. 2014.
13. Duran Audio. (2012). Intellivox DDS (Digital Directivity Synthesis).
Available:http://www.duran-audio.com/index.php?page=technical-papers.
Last accessed 17/02/2012.
14. Ishikawa, Takemichi Yokoyama, Shuma Harashima, Noboru Takahashi, Dai
Shiozawa, Jun Yoshino, Michitaka Yasuda, Akira “Digest of Technical Papers
- IEEE International Conference on Consumer Electronics”, 2014 IEEE
International Conference on Consumer Electronics (ICCE).
15. Kinsler L.E., Frey A.R., Coppens A. B., dan Sanders, J.V., 2000.
Fundamentals of Acoustics, 4th ed.. Wiley, New York, pp. 195-199.
16. Szoka, E., 2009. Phased Array Speaker System. Proceedings of the 127th
Audio Engineering Society Convention.
17. Yamada, Masashi Itsuki, Nobuyuki Kinouchi, Yohsuke “Adaptive Directivity
Control of Speaker Array”, International Conference on Control, Automation,
Robotics and Vision Kunming, China, 6-9th December 2004.
18. Ansai, Michelle Regalbuto, Robby “Sound Localizing Speaker Array”,
Physics 406, Spring Semester 2013,Professor Errede.
19. Magnúsdóttir, Helga Björk “Array Loudspeakers and their Application in
Room Acoustics”
20. Olson, Harry F “ACOUSTICAL ENGINEERING” Director, Acoustical and
Electromechanical Research Laboratory, RCA Laboratories, Princeton, New
Jersey
21. Ureda, Mark S. “Analysis of Loudspeaker Line Arrays”,AES: Journal of the
Audio Engineering Society.