Cara Mengukur Daya Amplifier Versi Irit!

Merakit amplifier bukan hal yang sulit lagi sekarang. Bahkan rata-rata yang tidak memiliki basic studi elektronika sudah sangat mahir sekali dalam merakit. Di pasaran tersedia banyak model, merk, dan jenis kit amplifier yang siap dirakit. Pengguna tinggal memilih sesuai dengan keuangan dan selera. Dari model, merk tersebut rata-rata masih dominan di kelas AB. Ini tidak bisa dipungkiri karena harganya terjangkau dan sudah bisa memanjakan telinga biasa. Tetapi perlu diingat bahwa seiring dengan perkembangannya maka class amplifier juga berkembang. Tentunya dalam rangka mencapai EFISIENSI yang tinggi dan tentunya Sound Quality yang bagus. Memang paduan keduanya akan berimbas pada harga yang lebih mahal, apalagi jika untuk keperluan amplifier profesional.

Kembali ke judul, bahwa saat ini masih menjadi mindset kebanyakan bahwa suara yang menggelegar, lantang sangat erat kaitannya dengan daya supply amplifier (atau sering disebut sebagai watt, dalam bahasa awam). Memang itu sudah menjadi paten, sehingga apabila ingin mempunyai amplifier yang lantang atau menggelegar harus disupply dengan daya tinggi. Tetapi perlu diingat bahwa ada faktor lain yang sering dilupakan, yaitu faktor efisiensi (satuan %=persen). Katakanlah sebuah amplifier mempunyai daya sumber 1000W, jika efisiensinya 100% maka akan menghasilkan daya output 1000W, jika efisiensinya 60% maka dengan daya sumber 1000W akan didapat daya outputnya 600W. dan seterusnya. Perhitungan ini simple dan sudah disampaikan pada artikel sebelumnya. Bagaimana Mengukur Efisiensi Amplifier? Tetapi suara atau frekuensi bisa dimanipulasi, contoh untuk amplifier horn dengan daya amplifier kecil 100W tetapi suara yang dihasilkan lantang dengan jangkauan jauh.

Cara mengukur daya amplifier ini sebetulnya tidak sulit dan pernah kita sampaikan pada artikel sebelumnya. Daya Trafo VS Daya Amplifier?, tetapi kita menggunakan peralatan yang sederhana. Alat yang dibutuhkan adalah :

1. Handphone/PC/Notebook/Netbook dengan aplikasi frekuensi generator/function generator/dan lain-lain. Pilih aplikasi yang user friendly atau penggunaannya mudah, tidak perlu keren kalau tidak bisa mengoperasikannya, yang terpenting adalah terdapat pengaturan frekuensi berapa yang akan dikeluarkan

2. Beban tetap/dummy load/resistor dengan daya yang besar. (bisa menggunakan resistor banyak yang diparalel). Silakan dibuat agar beban/resistor tersebut bisa bernilai 8 ohm, 4 ohm, 2 ohm, atau sesuai keinginan tetapi pada umumnya bernilai 2-8 ohm. Kenapa beban tetap? Karena yang akan diukur adalah beban peak/puncak saja. Sebagai pengetahuan bahwa output amplifier adalah dinamis, tergantung dari frekuensi dan amplitudo yang dikeluarkan.

3. Voltmeter digital dengan merk bebas, semakin bagus maka semakin akurat. Jumlah yang dibutuhkan 2.

4. Kipas pendingin, bebas bisa blower AC, dll.

5. Aksesoris pendukung seperti kabel, konektor dan lain-lain.

6. Amplifier yang akan diukur.

7. Pulpen dan kertas untuk mencatat.

Langkah-langkahnya :

1. Sambungkan input amplifier dengan handphone yang terinstall aplikasi.

2. Sambungkan output amplifier dengan beban tetap. misalnya 8 ohm. Kipasi dengan kipas yang tersedia.

3. Sambungkan output amplifier dengan voltmeter, posisikan selektor pada ACV bukan DCV.

4. Sambungkan voltmeter pada input supply/catu daya DC. Posisikan pada DCV bukan ACV.

5. Aktifkan frekuensi generator pada handphone setting agar keluar sinyal sinuswave.

6. Hidupkan amplifier pada posisi volume nol atau tertutup.

7. Buatlah tabel di bawah ini pada kertas. Frekuensi bebas sebetulnya, karena frekuensi audio maka bisa diset 20Hz sampai 20KHz. Atau bisa seperti channel pada equalizer.

Tabel tersebut untuk memberikan gambaran respon amplitudo amplifier terhadap variasi frekuensi input.

8. Atur volume handpone pada posisi maksimum. Mula-mula frekuensi di set pada 20Hz sesuai tabel.

9. Buka volume amplifier, sambil mengamati kedua voltmeter. Naikkan volume amplifier sehingga didapat tegangan pada output amplifier tidak mau naik lagi dan tegangan supply mulai drop atau turun. Kemudian turunkan sedikit volume amplifier sampai tegangan supply kembali stabil dan output amplifier turun sedikit. Catat pembacaan tegangan output pada tabel di atas. Ulangi langkah 8 dan 9 pada frekuensi 50Hz, 100Hz, 200Hz, dst sesuai tabel kemudian catat hasilnya pada tabel.

Misalkan didapat hasil seperti di atas pada tegangan 30VAC dan beban 8 ohm, maka bisa dicermati pada bagian Rata-rata VAC terhitung 21,65VAC (ingat ini adalah hasil gelombang sinus pada puncak atas-bawah atau peak to peak), daya amplifier dapat dihitung dengan rumus :

P = (Rata-rata VAC x 1,414) x I out

Untuk mencari I out dapat digunakan rumus :

I out = (Rata-rata VAC x 1.414)/R beban

Sehingga I out :

I out = (21,65V x 1,414)/8 ohm

I out = 30,6131V/8 ohm

I out = 3,83A

Sehingga daya puncak rata-ratanya P = (21.65V x 1.414) x 3,83A = 117,25Watt pada frekuensi variasi dengan amplitudo continyu di atas. Ingat ketika kita mendengarkan music maka output amplifier bukan amplitudo continyu tetapi variasi dan frekuensi variasi. Pengukuran di atas adalah pengukuran peak, makanya pada amplifier pabrikan akan tertulis sekian watt pada beban sekian ohm. Anda bisa eksperimen lagi dengan menggunakan beban 4 ohm, atau lebih ekstreme 2 ohm. Jika trafo yang digunakan adalah 30VAC CT 3A ideal maka efisiensi amplifier hanya sekitar 40,xx% saja. Cukup kecil. Maka jangan terlalu percaya diri terlebih dahulu dengan pencapaian hasil outnya sepintas, 21,65V hanya selisih sedikit dengan 30V, bukan seperti itu pemahamannya. 

Sebagai bahan tes silakan untuk mengukur power supply masing-masing dengan Amperemeter. Bebani jika simetris (CT) sambungkan kutub + dengan - (bukan CT/GND) dengan amperemeter diseri dengan beban 8 ohm, catat tegangan awal tanpa beban dan dengan beban serta pembacaan arus, jika tercatat 120V tanpa beban 100V dengan beban dan arusnya 10A maka daya power supply (bukan amplifier) adalah 1000W pada 8 ohm.

Karena metode di atas menggunakan alat seadanya/irit, maka akurasi outputnya tidak bisa dikatakan 100% karena frekuensi respon AVO/multimeter terbatas, hanya cocok pada gelombang sinus, bahkan tidak cocok pada frekuensi tinggi atau peak/clip karena saat itu gelombang sinus akan berubah menjadi semi kotak, tetapi paling tidak bisa untuk perkiraan. Untuk pengukuran profesional maka pergunakan peralatan profesional sehingga didapat gambaran bentuk gelombang yang pasti. Salam akal sehat.

Hitam Putih Driver Tawon Mini Special

Sudah lama sekali saya tidak posting-posting artikel di dalam blog ini, karena kesibukan dan gangguan pandemi covid 19 yang mengharuskan saya untuk fokus pada hal lainnya. Sesuai dengan judul, bahwa kali ini saya akan mempublikasikan layout tawon mini special, kenapa special? Karena hanya sedikit orang yang mengetahui layout ini, bahkan terbatas, yaitu pihak jasa pencetak PCB, dan 1 orang rekan yang tidak saya sebutkan di sini yang saya beri cuma-cuma dahulu. Apakah komersiil? Tidak juga karena pada prinsipnya hanya relayout/penataan ulang desain yang sudah ada sebelumnya karena untuk mempermanis tampilan.

Apa special lainnya? Betul, di desain kali ini terdapat penyesuaian nilai part dan bentuk komponen. Penyesuain nilai part ini agar suara yang dihasilnya bisa lebih diterima lagi oleh telinga pendengar pada umumnya, dan penyesuaian bentuk agar ramping, hemat PCB. Kemudian penyesuaian lainnya adalah penambahan regulator tegangan pre-mp/buffer agar stabil pada bagian pre-amp/buffer seperti layaknya desain driver lainnya yang menggunakan pre-amp dengan IC, meskipun hanya rail positif tegangan saja yang distabilkan, tetapi sudah lumayan. Apa lumayannya? DCO yang dikeluarkan lebih minim meskipun terdapat perubahan tegangan supply yang variasi (25-70V). Berikut adalah desain PCBnya.

Top View Warna

Top View Putih

Top View Hitam

Bottom View Putih (Biasa dipakai tukang cetak PCB dengan Dry Film)

Bottom View Standar (Cetak manual/sablon)

Karena sesuai dengan namanya "ultra bass" maka driver ini tetap mengedepankan suara bass yang cukup lumayan tetapi tidak boomy, bahkan dengan perubahan tegangan supply sekalian nada bass tetap enak dan stabil. Fitur set frekuensi yang menjadi ciri khas driver tawon mini tetap disuguhkan sehingga user lebih enak dalam mengatur karakter nada yang diinginkan, dan pada driver yang dipublikasikan ini terdapat bocoran part untuk set frekuensi yang lebih lebar, sehingga menjangkau karakter nada sub, low, bahkan middle. Berarti driver ini tidak flat? Betul sekali, saya belum bisa mendesain driver yang real flat. Susah dengan part seperti itu dan sejumlah uang seperti itu. Untuk real flat itu tidak hanya mengandalkan telinga atau suara saja. Minim kita harus mempersiapkan perangkat Real Time Analizer untuk membaca respon, sinyal generator, dan juga kemampuan dalam memahami sinyal. Untuk apa mencari flat sedangkan dalam kenyataannya kita bermain nada pada tone dan crossover? Sedangkan driver ini sudah diujicoba dengan live music, music modern, music etnis, dan menurut operator tidak mengalami kendala.

Untuk transistor MJE340 pada desain PCB tersebut untuk arahnya disesuaikan karena hanya desain manual maka simbol terbalik perlu disesuikan dengan fisik asli. Jika melihat PCB maka arah pendingin (body MJE340) menghadap bawah. Kemudian part-part disitu adalah kode universal. misalkan nilai resistor 102 artinya adalah 10 dikalikan dengan 10 pngkat 2, berarti 1000, atau 1000 ohm, atau 1K. Demikian part lainnya sama. Kenapa? Agar kita tidak melulu hanya membaca kode konvensional saja.

Karena sudah diedarkan maka jika suka silakan boleh dibuat bebas, tidak ada jebakan-jebakan batman, jika merasa terjebak berarti Anda harus lebih banyak lagi belajar membaca desain dan komponen. Mau dijual juga bebas, mau disebar di group-group jejaring sosial lainnya boleh, mau diganti nama? Sebaiknya jangan. Silakan mendesain sendiri jika ingin membuat nama sendiri.

Terakhir, bahwa desain ini bukan desain sempurna, tetapi layak dicoba, terlepas dari itu semua bahwa desain ini masih dibuat secara asal-asalan saja, tanpa basic pengetahuan di bidang audio, hanya mengembangkan skema dasar OCL 150 yang dulu banyak sekali penggemarnya. Dibawah ini adalah contoh rekaman handphone untuk tes driver tersebut (Dengan headset bagus maka akan terdengar lebih jelas, headset bawaan handphone tidak direkomendasikan).

Video Tes Driver Tawon Mini

Salam akal yang sehat.......

Membuat Softstart Sederhana (Versi KW)

Banyak sudah artikel di internet, banyak sekali bahasan mengenai softstart sehingga saya yakin hampir semua pasti pernah membuat atau mengetahui softstart. Maka berikut ini saya sedikit membagi model softstart versi saya. Sebelumnya kita mulai dengan fungsi softstart itu sendiri. Nah, adakalahnya beban listrik tidak seimbang dengan tenaga (seperti tawon mini, banyak yang mengatakan demikian). Apa itu beban listrik? Beban adalah segala sesuatu yang memakai sumber daya listrik. Apa saja? Banyak sekali. Contoh lampu, kipas, charger, tv, pompa air dengan merk san*o, dan lain-lain. Beban sendiri dikategorikan beberapa di ataranya beban resistif, beban induktif, beban kapasitif, etc. Trafo masuk mana? Trafo adalah indutor jadi termasuk beban induktif. Lanjutannya silakan cari di blog-blog lain ya.

Kembali ke beban listrik tidak seimbang, lebih mudahnya, kita memiliki listrik 450va, kemudian kita punya hasrat menghidupkan tv, kulkas, mesin cuci, pompa air, magic com, kompor listrik secara bersamaan, agar meteran listrik tidak ngetrip/njeglek bagaimana? Gampang, solusinya buatlah listrik Anda menjadi kapasitas 4400va hehe.

Serius, ketika mempunyai listrik 450va kemudian ingin menyalakan beban trafo dengan tulisan 20A, ternyata kok ngetrip/njeglek? Kita bisa mengakali dengan memperingan angkatan arus listrik pertama kali dengan menggunakan rangkaian softstart tersebut. Rangkaiannya bagaimana? Bisa disimak di bawah ini, sekali lagi ini rangkaian versi saya saja. Versi yang lebih bagus banyak tersebar. Anda boleh memilih.

Semua komponen boleh Anda modifikasi sesuai selera, meletus tanggung sendiri. Sebetulnya blok inti softstart hanya terletak di bagian pensaklaran saja. Apa yang disaklar. Ok, secara sederhana kerja softstart adalah memberikan pencegahan beban menarik arus langsung ke sumber arus. Bisa dengan menggunakan hambatan (resistor), hambatan paralel dengan kapasitor, atau induktor paralel dengan hambatan, intinya adalah mencegah penarikan beban secara langsung. Apakah harus dicegah selamanya? Boleh, tetapi resiko kelebihan beban pada "pencegahnya" bisa terjadi, akhirnya panas, lalu terbakar. Nah, agar tidak terbakar bagaimana? Ya dihilangkan. Setelah hilang ngetrip lagi? Belum tentu, karena ada beban tertentu yang menarik arus kuat sementara lalu berkurang sampai ada beban lagi yang menggunakannya.
Lalu rangkaian di depannya rangkaian apa? Itu adalah rangkaian power supply untuk menggerakkan rangkaian tunda. Kenapa butuh rangkaian tunda, seperti disampaikan di awal tadi, penarikan arus listrik secara kuat oleh beban hanya sementara. Kenapa? Agar tidak merusak bagian "pencegah" tadi. Ditundanya berapa lama? Sesuai selera saja, 1 jam, 2 jam boleh, dengan resiko terbakarnya lebih besar. Saya hanya menunda 3-5 detik saja sudah cukup. Mau lebih lama bisa mengubah bagian kapasitor 33uf di atas. Karena inti penundaan tersebut dengan memanfaatkan sifat charging dan discharging kapasitor. Layout mana? Saya kehilangan layout itu. Jadi silakan dibuat sendiri. Ini sudah sesuai dengan beberapa yang diminta lewat inbox "SKEMANYA MANA GAN???!!!" Nah di atas sudah saya beri skema.

Fungsi Kapasitor Kopel BC Pada Transistor Bipolar

Saat ini banyak sekali desain amplifier yang sudah menerapkan kapasitor kopel pada kaki basis dan collector pada transistor di drivernya. Namun kita tahukan fungsinya? Pada VAS (Voltage Amplifier Stage) fungsi kapasitor tersebut adalah membatasi speed/slew rate dari kerja transistor VAS sendiri. Semakin besar nilai kapasitornya maka slew rate akan menurun, ditandai dengan kualitas nada tinggi berkurang, demikian sebaliknya semakin kecil nilai kapasitor maka slew rate akan meninggi, jika tidak diimbangi dengan kemampuan transistor yang baik (fT tinggi) maka justru akan mengurangi kualitas, karena terjadi osilasi.

Gambar : Salah satu desain pembatas slewrate amplifier 150W pada C1

Jika diterapkan pada transistor driver apakah yang akan terjadi? Sama seperti VAS, maka slewrate transistor tersebut akan terbatasi. Sebetulnya ada beberapa keuntungan penggunaan kapasitor kopel tersebut, salah satunya akan mencegah osilasi sehingga sinyal yang diteruskan tidak terdistorsi. Biasanya ketika VAS disetting slewrate tinggi maka akan rawan osilasi ke tingkat berikutnya. Ingat, osilasi juga salah satu faktor pemborosan energi karena penyebab panas, kenapa panas? karena transistor bekerja mendekati jenuh. 

Lalu berapakah ukuran yang dipasang seharusnya? Seharusnya ukuran tergantung tipe transistor yang digunakan, berapa fT dari transistor itu sendiri. Umumnya berkisar antara 30pF-1000pF. Lalu apakah yang terjadi ketika ukuran terlalu besar atau kecil?

Gambar : Contoh penggunaan kopling kapasitor C2 dan C3

Berikut ini saya akan sampaikan hasil simulasi penggunaan kapasitor kopel tersebut pada driver, input sinyal saya berikan level amplitudo tetap, sedangkan frekuensinya saya variasikan dari nilai terkecil dan terbesar ambang pendengaran manusia. Kapasitor mulanya digunakan adalah 200pF. Sekarang jamannya simulasi bukan?

Warna kuning adalah bentuk sinyal pada bias NPN, warna hijau PNP, warna merah adalah amplitudo  output. Disimulasikan dengan Vin=2Vp-p.

Amplitudo sinyal pada 10KHz

 

Amplitudo sinyal pada 15KHz

Amplitudo sinyal pada 20KHz

Pada frekuensi ini sinyal output sudah mengerucut alias sudah membentuk gigi gergaji, cacat harmonik terjadi. Suara audionya bagaimana ya? Ketika diberikan sinyal di atas 20KHz maka sinyal yang dihasilnya berupa gigi gergaji. Pada frekuensi ini sebetulnya kita tidak memerlukannya. Kemudian kapasitor kopel kita naikkan menjadi 500pF, sedangkan frekuensi sinyal kita turunkan menjadi 10KHz dan hasilnya.

Amplitudo sinyal pada 10KHz dengan kapasitor kopling 500pF

Silakan disimpulkan sendiri dan lakukan apa yang diperlukan.

New OCL 680W Totempole System

Artikel kali ini ada kaitannya dengan catatan sebelumnya, bagi yang belum membaca silakan klik link berikut ini :

Meningkatkan Performance Amplifier Dengan Power Supply Tetap

Siapa yang tidak kenal dengan totempole? Bagi yang mau mempelajari lanjut tentang teori totempole ini silakan buka-buka buku, internet, dan lain sebagainya. Saya tidak akan membahas panjang lebar tentang model ini, karena biasanya netizen lebih suka matengnya saja daripada berpikir lebih dalam lagi. Berikut ini adalah desain terbaru driver OCL 680W WM Audio dengan mengadopsi system totempole. totempole ini kita menggunakan komponen aktif yaitu 4 buah transistor NPN dan PNP. Kita bicarakan sedikit mengenai konsep ini. Anda mungkin kenal dengan istilah buffer (penyangga)? Sinyal baik analog maupun digital terkadang ketika diteruskan melalui media tertentu akan terjadi pengurangan kualitas, sehingga akan berpengaruh pada outputnya, hal ini akan tampak sekali ketika melakukan transmisi sinyal digital, outputnya mungkin akan lain dengan input. Berikut adalah skema konsep driver totempole system :

Nah konsep ini kita terapkan pada driver ini, bahkan semua driver class tertentu bisa. Tujuannya adalah memenuhi kebutuhan arus dan tegangan bias pada transistor final sehingga konsep "setengah mati" dan "setengah hidup" bisa dihindari. Pemilihan komponen aktif sebagai totempole atau buffer nya adalah karena lebih mudah untuk diatur daripada komponen pasif. Sisi lain kita juga bisa membuat buffer dengan induktor, yang mau gulung-gulung, dan tentunya awet. Berikut ini adalah matengnya :

Both side

Bottom side

Top side

Hasilnya bagaimana? Jika Anda sudah pernah memakai tawon mini, maka hasilnya lebih dari ini. Kualitas part silakan dipilih sesuai dengan kemampuan keuangan masing-masing. Tegangan kerja sesuaikan juga dengan part yang dipakai. Silakan direvisi jika terdapat kekurangan tertentu. Silakan di hak cipta, di patenkan dengan nama Anda, digubah, dikasih judul, dan lain-lain. Jika ingin membeli kit jadi, tidak ingin ribet, atau ingin cap WM Audio di drivernya bisa cp ke : 087738828882 / 085643387806

Tes driver :