Jurnal Teknik dan Ilmu Komputer

116

SOUND SWITCH DENGAN DIMMER

MENGGUNAKAN DECADE COUNTER CD4017

(Sound Switch with Dimmer Using Decade Counter CD4017)

Jeffery Febrian Lesmana*, Albert Mandagi**, Richie Estrada***

Fakultas Teknik dan Ilmu Komputer Jurusan Teknik Elektro

Universitas Kristen Krida Wacana – Jakarta

*bashudewa@gmail.com, **albertmandagi@trisakti.ac.id, ***richie.estrada@ukrida.ac.id

Abstrak

Saklar lampu merupakan sebuah media atau komponen terpenting yang berfungsi untuk

mengaktifkan maupun menonaktifkan cahaya lampu. Dalam studi ini, rancangan saklar lampu

melibatkan fitur pengaktifan lampu yang dikombinasikan dengan pengaturan tingkat pencahayaan

lampu. Proses penonaktifan (OFF) beserta pengaktifan (ON) dengan tingkatan pengaturan cahaya

pada lampu dikendalikan melalui suara. Selain itu, tingkat pencahayaan pada lampu dikendalikan

melalui rangkaian multivibrator monostabil dengan bantuan triac. Pemilihan kondisi dari tingkat

pencahayaan pada lampu dilakukan dengan menggunakan metode pencacah sinyal. Oscilloscope

maupun indikator berupa komponen yang terpasang pada rangkaian digunakan untuk mengamati

bentuk gelombang, sinyal, kondisi logika, serta perubahan pulsa-pulsa listrik. Hasil studi

menunjukkan bahwa tingkat pencahayaan dipengaruhi oleh pengaturan perioda yang bervariasi

pada rangkaian multivibrator monostabil dan perpindahan kondisi yang diatur oleh rangkaian

decade counter sebagai pencacah sinyal.

Kata Kunci: saklar lampu, tingkat pencahayaan, suara, multivibrator monostabil, decade counter

Abstract

Light switch is the most important media or component which function is to activate or deactivate

a lamp. This study aims to introduce the use of light switch by involving the lamp activation

feature, combined with the adjustment of lighting levels. The process of deactivation (OFF) and

activation (ON) using the adjustment of light levels is controlled through sound. Moreover, the

lighting levels of lamp are controlled through monostable multivibrator circuit with the aid of

triac. The selection of lighting level conditions is conducted by signal-counter method. The

oscilloscope and indicators in form of attached component on circuits are used to observe the

forms of wave, signal, logic conditions and the changes of electrical pulses. The study shows that

the lighting levels are influenced by the variety of adjustment periods of the monostable

multivibrator circuits and the transfer conditions set by decade counter circuits as signal-counter.

Keywords: lamp switch, lighting levels, sound, monostable multivibrator, decade counter

Tanggal Terima Naskah : 21 Maret 2013

Tanggal Persetujuan Naskah : 19 April 2013

Vol. 02 No. 06, Apr - Jun 2013

117

1. PENDAHULUAN

Perkembangan teknologi mendorong semakin banyak terciptanya aplikasi yang

dapat membantu pekerjaan atau kegiatan menjadi lebih praktis dan efisien bagi para

penggunanya. Sound Switch merupakan salah satu teknologi yang dapat dikembangkan

untuk menggantikan aplikasi saklar manual (saklar sentuh/saklar onoff) pada lampu.

Dalam studi ini, sistem kerja Sound Switch dirancang untuk dapat mengaktifkan

dan menonaktifkan cahaya lampu disertai dengan pengaturan dari tingkat pencahayaan

pada lampu. Perancangan ini memanfaatkan decade counter yang terhubung dengan lima

pasang IC timer 555 yang dirangkai secara monostabil dengan perioda bervariasi untuk

menghasilkan enam state, yaitu lima state untuk tingkat pencahayaan lampu yang

berbeda dan satu state untuk menonaktifkan cahaya lampu.

2. REALISASI RANGKAIAN

Secara garis besar, Gambar 1 memperlihatkan konsep keseluruhan dari rangkaian

Sound Switch. Fungsi dari masing-masing blok dari rangkaian Sound Switch adalah

sebagai berikut:

1) AC Input berfungsi sebagai sumber tegangan bagi catu daya dan lampu [1], [2], [3].

2) Catu Daya berfungsi sebagai sumber tegangan ke rangkaian [1], [2], [3].

3) Mikrofon berfungsi untuk mengubah gelombang suara menjadi sinyal listrik [2], [4].

4) Rangkaian Pre – Amplifier berfungsi sebagai penguatan awal bagi mikrofon [1], [3].

5) Rangkaian Amplifier berfungsi untuk memperkuat gelombang listrik yang dihasilkan

oleh rangkaian pre – amplifier hingga menghasilkan sinyal tegangan DC [1], [3].

6) Rangkaian Pulse Shaping berfungsi untuk mengubah sinyal tegangan DC menjadi

pulsa trigger untuk rangkaian multivibrator monostabil [1], [2], [3].

7) Rangkaian Multivibrator Monostabil berfungsi sebagai penghasil pulsa clock [1], [2].

8) Rangkaian Decade Counter berfungsi sebagai pencacah sinyal sesuai dengan pulsa

clock yang berasal dari rangkaian multivibrator monostabil untuk mengaktifkan

rangkaian multivibrator monostabil (B) [5], [6].

9) Rangkaian Power ON Reset berfungsi untuk mengembalikan sinyal pencacah ke

kondisi awal [5], [6].

10) Rangkaian Zero Crossing Detector berfungsi untuk menghasilkan pulsa trigger (hasil

dari sinkronisasi pada titik 0 dari sinyal AC) bagi rangkaian multivibrator monostabil

[3], [7].

11) Rangkaian Multivibrator Monostabil (A) berfungsi untuk menghasilkan pulsa clock

dengan perioda bervariasi yang akan digunakan untuk men-trigger rangkaian

multivibrator monostabil (B) [1], [2].

12) Rangkaian Multivibrator Monostabil (B) berfungsi untuk menghasilkan pulsa “high”

sesaat [1], [2].

13) Rangkaian OR Gate berfungsi sebagai saklar logika [5], [6].

14) Rangkaian MOC dan Triac berfungsi sebagai transmisi dari tegangan rendah (DC)

menuju tegangan tinggi (AC) dan mengaktifkan tingkat pencahayaan lampu sesuai

dengan siklus pengaktifan rangkaian multivibrator monostabil (B) [1], [3], [7].

15) Lampu berfungsi sebagai sumber pencahayaan [2], [7].

Rangkaian keseluruhan Sound Switch (Gambar 3) merupakan rangkaian saklar

elektronik (memanfaatkan energi akustik) yang dirancang untuk mengaktifkan dan

menonaktifkan cahaya lampu disertai pengaturan dari tingkat pencahayaan pada lampu.

Proses pengaturan tingkat pencahayaan (akibat perubahan phase aktif) lampu pada

rangkaian Sound Switch terangkum dalam Tabel 1. Siklus kerja Sound Switch (Gambar 2)

dimulai dari kondisi lampu OFF hingga Stage 5 (kondisi nyala lampu paling terang).

Catu Daya AC Input

Rangkaian

Pre – Amplifier

Rangkaian

Pulse Shaping

Rangkaian

Multivibrator Monostabil

Rangkaian

Decade Counter

Rangkaian

Power ON Reset

Rangkaian

Multivibrator Monostabil (A)

Rangkaian

OR Gate

Rangkaian

Zero Crossing Detector

Rangkaian

Multivibrator Monostabil (B)

Rangkaian

MOC dan TriacLampu

Mikrofon

Titik Uji 2 Titik Uji 3 Titik Uji 4

Titik Uji 5 Titik Uji 6 Titik Uji 7 Titik Uji 8

Rangkaian

Amplifier

Titik Uji 1

Gambar 1. Blok diagram dan titik-titik pengujian rangkaian Sound Switch

Tabel 1. Tingkat pengaturan cahaya lampu pada rangkaian Sound Switch

Suara ke – Pulse Shaping

Rangkaian Multivibrator Monostabil

Rangkaian Decade Counter Perioda Aktif

(MOC dan Triac) Phase Aktif Lampu (1 siklus gelombang)

Kondisi

Lampu Trigger ke – Pin 3 Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5

0 0 L H L L L L L OFF

1 1 H L H L L L L A1 & B1 126o dan 306

o Redup 2 2 H L L H L L L A2 & B2 108

o dan 288

o . . .

3 3 H L L L H L L A3 & B3 90o dan 270

o 4 4 H L L L L H L A4 & B4 54

o dan 234

o 5 5 H L L L L L H A5 & B5 0

o dan 180

o Terang 6 6 H RESET Kembali ke kondisi awal

Soun

d S

witch

den

gan

Dim

mer…

118

Vol. 02 No. 06, Apr - Jun 2013

119

Stage 1 Stage 2 Stage 3 Stage 4 Stage 5 OFF

Gambar 2. Siklus kerja Sound Switch

220 V

AC

15 VAC

C3

4700 mF

IC 1

7812

D4

1n4007~

~

+

D2

1n4007

D1

1n4007

D3

1n4007

C1

100 nF

C7

220 mF

C5

100 nF

D5

1n4007

C4

4700 mF

IC 2

7912

C2

100 nF

C8

220 mF

C6

100 nF

D6

1n4007

R1

2k2 W

LED1

VCC

VG

VDD

15 VAC

R8

1 kWT2

BC547

R9

4k7 W

R5

4k7 WT1

BC547

R7

10 kW

R6

100 kW

R4

1 kW

C9

100 pFR3

10 kW

R2

6k8 W

O1

(menuju Rangkaian

Multivibrator

Monostabil (A))

R16

10 kW

C12

1 mF

R17

560 kW

R10

10 kW

C13

10 nF

D7

1n4148

D8

1n4148

C14

1 mF

C15

47 nF

R18

10 kWT4

BC547

R19

10 kW

IC 3

LM741

+

(2)

(3) (4)

(7)

(6)

Mikrofon

Electret

Condencer

VR1

100 kW

C10

1 mF T3

BC547

R13

6k8 W

R14

510 W

R15

4k7 WC11

1 mF

R11

82 kW

R12

39 kW

VR2

10 kW

(1)

(5)

VDD

IC 4

555

C17

100 nF

C18

10 mF

IC 5

CD4017

R20

47 kW

CLK

Q0

(4)

(3)(2)

(1) (5)

(3)

(6)

(7)

(8)(4)

TRG

THR

OUT

DIS

VccRST

GND CV

RST

GND

R21

1 kW

LED2

LED4

LED5

LED6

LED7

LED3

(2)

(4)

(7)

(10)

(1)

IC 6b

CD4071

(14)

C16

10 nF

R22

1 kW

IC 6a

CD4071

C19

10 mF

R23

220 kW

Vcc

CE

Q3

Q4

Q1

Q2

Q5

Q6

(1)

(2)

(3)

(6)

(5)

(14)

(7)

(4)

CT

Gambar 3. Rangkaian keseluruhan Sound Switch

Sound Switch dengan Dimmer…

120

IC 11

555 (A3)

C30

100 nF

C32

1 mF

R32

4k7 W

(2)

(1) (5)

(3)

(6)

(7)

(8)(4)

TRG

THR

OUT

DIS

VccRST

GND CV

IC 12

555 (B3)

C33

100 nF

C34

1 mF

R34

1 kW

(2)

(1) (5)

(3)

(6)

(7)

(8)(4)

TRG

THR

OUT

DIS

VccRST

GND CV

R35

1 kW

LED10

C31

10 nF

R33

100 kW

IC 13

555 (A4)

C35

100 nF

C37

1 mF

R36

2k7 W

(2)

(1) (5)

(3)

(6)

(7)

(8)(4)

TRG

THR

OUT

DIS

VccRST

GND CV

IC 14

555 (B4)

C38

100 nF

C39

1 mF

R38

1 kW

(2)

(1) (5)

(3)

(6)

(7)

(8)(4)

TRG

THR

OUT

DIS

VccRST

GND CV

R39

1 kW

LED11

C36

10 nF

R37

100 kW

IC 15

555 (A5)

C40

100 nF

C42

1 mF

R40

1k5 W

(2)

(1) (5)

(3)

(6)

(7)

(8)(4)

TRG

THR

OUT

DIS

VccRST

GND CV

IC 16

555 (B5)

C43

100 nF

C44

1 mF

R42

1 kW

(2)

(1) (5)

(3)

(6)

(7)

(8)(4)

TRG

THR

OUT

DIS

VccRST

GND CV

R43

1 kW

LED12

C41

10 nF

R41

100 kW

IC 7

555 (A1)

C20

100 nF

C22

1 mF

R24

6k8 W

(2)

(1) (5)

(3)

(6)

(7)

(8)(4)

TRG

THR

OUT

DIS

VccRST

GND CV

IC 8

555 (B1)

C23

100 nF

C24

1 mF

R26

1 kW

(2)

(1) (5)

(3)

(6)

(7)

(8)(4)

TRG

THR

OUT

DIS

VccRST

GND CV

R27

1 kW

LED8

C21

10 nF

R25

100 kW

IC 9

555 (A2)

C25

100 nF

C27

1 mF

R28

5k6 W

(2)

(1) (5)

(3)

(6)

(7)

(8)(4)

TRG

THR

OUT

DIS

VccRST

GND CV

IC 10

555 (B2)

C28

100 nF

C29

1 mF

R30

1 kW

(2)

(1) (5)

(3)

(6)

(7)

(8)(4)

TRG

THR

OUT

DIS

VccRST

GND CV

R31

1 kW

LED9

C26

10 nF

R29

100 kW

IC 17a

CD4071

IC 17b

CD4071 IC 17d

CD4071

IC 17c

CD4071

(4)

(3)

(11)

(10)

(1)

(2)

(5)

(6)

(12)

(13)

(8)

(9)

(14)

(7)

LED13

R44

1 kW

Lampu

AC

R45

390 W

input

O1

input

O1

input

O1

input

O1

input

O1

input Q1

input Q2

input Q3

input Q4

input Q5

VCC

VG

MOC3023

(6)

(4)

(1)

(2)

TRIAC

BT-137

Gambar 3. Rangkaian keseluruhan Sound Switch (lanjutan)

Stage 1 (Gambar 2) merupakan kondisi lampu dengan nyala paling kecil (redup).

Redupnya tingkat pencahayaan pada lampu bersumber dari aktifnya rangkaian

multivibrator monostabil (A1) (rangkaian yang menghasilkan nilai perioda terbesar) dan

rangkaian multivibrator monostabil (B1) akibat pergeseran state dari Q0 menjadi Q1 pada

rangkaian decade counter. Stage 5 pada Gambar 2 merupakan stage yang menghasilkan

cahaya lampu paling terang (maksimal). Terangnya tingkat pencahayaan pada lampu

bersumber dari aktifnya rangkaian multivibrator monostabil (A5) (rangkaian yang

menghasilkan nilai perioda terkecil) dan rangkaian multivibrator monostabil (B5) akibat

pergeseran state dari Q4 menjadi Q5 pada rangkaian decade counter.

Vol. 02 No. 06, Apr - Jun 2013

121

Siklus kerja dari rangkaian Sound Switch diakhiri dengan padamnya lampu.

Padamnya lampu disebabkan oleh pergeseran state dari Q5 menjadi Q6 pada rangkaian

decade counter yang akan me-reset-kan kembali cacahan sinyal ke kondisi awal (akibat

aktifnya rangkaian power ON reset), yaitu state Q0. State Q0 adalah state yang tidak

terhubung dengan rangkaian multivibrator monostabil (B), sehingga MOC dan triac tidak

akan terpicu dan lampu tidak terhubung dengan sumber tegangan AC.

3. HASIL PENGUJIAN RANGKAIAN

Untuk mengamati bentuk gelombang, sinyal, kondisi logika, serta perubahan

pulsa-pulsa listrik, maka dilakukan pengujian terhadap beberapa bagian penting yang

menentukan kerja dari rangkaian Sound Switch. Hasil pengujian keseluruhan dari

rangkaian Sound Switch pada masing-masing titik-titik pengujian (Gambar 1)

menggunakan oscilloscope dan indikator komponen yang terpasang pada rangkaian

Sound Switch (Gambar 3) terangkum dalam Tabel 2.

Tabel 2. Hasil pengujian keseluruhan rangkaian Sound Switch

Titik Uji Hasil Pengujian Keterangan

1

CH1 : audio generator CH2 : Titik Uji 1

2

CH1 : sinyal Titik Uji 1 CH2 : Titik Uji 2

3

CH1 : sinyal Titik Uji 2 CH2 : Titik Uji 3

Sound Switch dengan Dimmer…

122

Tabel 2. Hasil pengujian keseluruhan rangkaian Sound Switch (lanjutan)

Titik Uji Hasil Pengujian Keterangan

4

Clock

ke –

Kondisi LED (output IC 5)

Q0 : - Q1 : nyala LED3 Q2 : nyala LED4 Q3 : nyala LED5 Q4 : nyala LED6 Q5 : nyala LED7

Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5

0 H off off off off off

1 L on off off off off

2 L off on off off off

3 L off off on off off

4 L off off off on off

5 L off off off off on

6 RESET (kembali ke kondisi awal)

5

CH1 : full wave rectifier CH2 : sinyal voltage divider

CH1 : sinyal voltage divider CH2 : sinyal zero crossing

CH1 : sinyal zero crossing CH2 : Titik Uji 5

6.A1

CH1 : pulsa Titik Uji 5 CH2 : Titik Uji 6.A1

Vol. 02 No. 06, Apr - Jun 2013

123

Tabel 2. Hasil pengujian keseluruhan rangkaian Sound Switch (lanjutan)

Titik Uji Hasil Pengujian Keterangan

6.A2

CH1 : pulsa Titik Uji 5 CH2 : Titik Uji 6.A2

6.A3

CH1 : pulsa Titik Uji 5 CH2 : Titik Uji 6.A3

6.A4

CH1 : pulsa Titik Uji 5 CH2 : Titik Uji 6.A4

6.A5

CH1 : pulsa Titik Uji 5

CH2 : Titik Uji 6.A5

7

Input

trigger

dari –

I

C

5

Kondisi LED

(output IC 8, 10, 12, 14, 16)

B1 : nyala LED8

B2 : nyala LED9

B3 : nyala LED10

B4 : nyala LED11

B5 : nyala LED12

B1 B2 B3 B4 B5

RESET Q0 off off off off off

A1 Q1 on off off off off

A2 Q2 off on off off off

A3 Q3 off off on off off

A4 Q4 off off off on off

A5 Q5 off off off off on

Sound Switch dengan Dimmer…

124

Tabel 2. Hasil pengujian keseluruhan rangkaian Sound Switch (lanjutan)

Titik Uji Hasil Pengujian

8

Phase aktif (1 siklus gelombang) Stage : (1) 126o dan 306

o (2) 108

o dan 288

o

Phase aktif (1 siklus gelombang) Stage : (3) 90o dan 270

o (4) 54

o dan 234

o

Phase aktif (1 siklus gelombang) Stage : (5) 0o dan 180

o

4. KESIMPULAN

Berdasarkan perancangan hingga hasil pengujian rangkaian keseluruhan, maka

diperoleh kesimpulan sebagai berikut:

1) Suara sebagai sinyal AC yang masuk ke blok pre amp dan amplifier, akan

diperkuat dan diubah menjadi sinyal DC yang berbentuk pulsa sebagai trigger bagi

IC 4 timer 555.

2) IC 4 timer 555 akan menghasilkan sinyal output yang dimanfaatkan oleh decade

counter untuk mengatur urutan state atau kondisi.

3) Zero crossing detector akan mensinkronkan pergerakan sinyal AC, ketika sinyal

melewati phase titik 0. Output dari zero crossing detector digunakan untuk men-

trigger seluruh IC timer 555 (A) dengan perioda bervariasi.

Vol. 02 No. 06, Apr - Jun 2013

125

4) Konfigurasi dari IC timer 555 (A) yang dirangkai secara monostabil dengan nilai

perioda yang bervariasi berpengaruh terhadap besarnya tegangan lampu dan

berdampak pada tingkat pencahayaan lampu.

5) IC timer 555 (B) berfungsi untuk mengaktifkan MOC, sehingga triac ter-trigger.

6) Setiap 10 ms sekali, semua IC timer 555 (A) akan ter-trigger. Akan tetapi, hanya

akan terdapat satu saja yang aktif untuk menghasilkan cahaya lampu. Sistem

pengaktifan tersebut diatur oleh IC decade counter.

REFERENSI

[1]. Boylestad, Robert L., Nashelsky, Louis, “Electronic Devices and Circuit Theory,

Eleventh Edition”, Pearson Education, Inc., New Jersey, 2012.

[2]. Estrada, Richie, “Clap Switch to Control Room Light”, Jurnal Teknik dan Ilmu

Komputer UKRIDA, Vol.01, No. 02, 2012, p.144-152.

[3]. Floyd, Thomas L., “Electronics Fundamentals – Circuits, Devices, and Applications,

Sixth Edition”, Pearson Education, Inc., New Jersey, 2004.

[4]. Townshend, Phil, “Electret Microphone”, EduTek,

http://www.edutek.ltd.uk/CBricks_Pages/Electret_Microphone.html, diakses 12

Januari 2013.

[5]. Kleitz, William, “Digital Electronics: A Practical Approach, Seventh Edition”,

Pearson Education, Inc., New Jersey, 2005.

[6]. Purwanto, Eko B., “Teori dan Aplikasi Sistem Digital”, Graha Ilmu, Yogyakarta,

2011.

[7]. Lazaridis, Giorgos, “Voltage Controlled AC Light Dimmer”, PCBheaven,

http://pcbheaven.com/circuitpages/Voltage_Controlled_AC_Light_Dimmer, diakses

13 December 2012.