Sensor Suara (Voice level detector)

Mungkin suara yang merdu tidak menjadi masalah bagi kita.  Kita cenderung untuk mendengarkan bahkan mungkin mencari suara yang merdu tersebut.  Tetapi jika suara yang terdengar tidak merdu bahkan menjadi sesuatu yang mengganggu maka bukannya tidakmungkin kita akan memaki-maki yang menghasilkan suara tersebut. 
Selanjutnya, suara yang tidak enak didengar ini kita katakan sebagai kondisi bising.  Kebisingan suara mempunyai satuan yaitu dB (desibel).  Taraf kekuatan suara diatas 60dB sudah dikatakan bising, kondisi ini biasanya terjadi pada saat truk atau kendaraan besar lewat. Kekuatan suara yang diukur pada tempat yang berbeda akan berbeda pula hasil pengukurannya.  Semakin jauh alat pengukur kebisangan diletakkan dari sumber suara maka nilai kebisingan yang ditunjukkan akan semakin kecil.

Rangkaian ini dapat diaplikasikan untuk detektor suara yang cukup peka dan dapat diaplikaiskan untuk sistem keamanan baik untuk rumah maupun pergudangan.  Dengan catatan pengaturan taraf intensitas suara yang diinginkan untuk mentrigger buzzer harus ditentukan terlebih dahulu karena disetiap tempat intensitas dari suatu sumber suara tidak sama.

  Detektor Taraf Kebisngan Suara

Pada kesempatan kali ini akan dibahas mengenai alat pengukur kebisingan suara sederhana dengan menggunakan chip LM3915.  Chip ini diproduksi oleh National Semiconductor, mampu mengukur intensitas suara dalam range 30dB.  LM3915 mempunyai 10 pin output yan aktif low sehingga tiap step adalah 3 dB.  Chip ini tidak menutup kemungkinan untuk di kaskade untuk mendapatkan range pengukuran yang lebih besar.

Gambar 1
Blok Diagram Rangkaian

 

LM3915 Dot/Bar Display Driver

Inti dari rangkaian ini adalah chip dari National Semiconductor, LM3915.  LM3915 mempunyai beberapa variasi yaitu LM3914 dan LM3916.  Varian-varian tersebut mempunyai persamaan yang mendasar namun digunakan pada aplikasi yang berbeda.

Output LM3915 selain menggerakkan tampilan LED, dapat juga menggerakkan transistor PNP.  Basis transistor ini dihubungkan dengan output tertentu agar ketika output yang dimaksud aktif (low) maka transistor PNP ini akan aktif juga dan menyalakan buzzer.

Hubungan antara output LM3915 dengan basis transistor PNP dapat dipilih sesuai dengan intensitas suara yang diinginkan agar aktif.  Dengan konfigurasi seperti ini makan pada saat intensitas suara sudah mencapai output tertentu maka indikator buzzer berbunyi.  Dipilih transistor PNP karena output LM3915 aktif jika outputnya low. Sehingga ketika basis transistor PNP tegangannya lebih rendah dari pada emitternya maka transistor PNP ini aktif.

Selain itu LM3915 mempunyai pin mode untuk mengatur mode tampilan LEDnya.  Mode yang dimiliki oleh LM3915 adalah mode dot dan mode bar.  Mode dot akan menyalakan 1 buah led pada suatu kondisi tertentu sedankan mode bar akan  menyalakan semua led dibawah led yang aktif.  Pada mode bar akan nampak tinggi dari level intensitas suara sedangkan pada mode dot hanya nampak sebuah led yang menunjukkan level dari intensitas suara tersebut.

Rangkaian Input Microphone

Pada blok ini, output dari mic yang level tegangannya masih kecil diperkuat sedemikian hingga cukup untuk menggerakkan input SIG IN LM 3915.  JFET dengan tipe BF245 berfungsi untuk menaikan tegangan referensi pada RLO kira-kira pada setengah VCC.  Dengan kondisi seperti ini maka sinyal dari mic level tegangannya akan naik sebesar VCC/2 volt.

Mic yang digunakan adalah mic kondenser karena itu mic ini harus dibias dengan tegangan tertentu melalui R2 dan R3.

 

 Gambar 2
Rangkaian Input Microphone

 

Potensiometer R9 digunakan untuk menentukan besarnya level input dari mic yang akan disearahkan /dikuatkan pada opamp TLC271 pada blok berikutnya.  Kapasitor C3 mutlak diperlukan untuk menahan arus DC agar tidak sampai ke input + dari TLC271, karena yang dikutakan hanya sinyal dari mic bukan tegangan DC dari supply.  Besarnya kapasitor C3 juga ikut mempengaruhi besarnya level sinyal yang mauk ke input + opamp sehingga pemilihan nilai kapasitor ini jangan terlalu kecil dan juga jangan terlalu besar.

Rangkaian Penyearah dan Penguat

Sinyal yang dihasilkan dari mic ternyata masih terlalu kecil untuk langsung bisa mengerakkan input LM3915.  Selain itu input SIG IN LM3915 membutuhkan level sinyal AC dengan frekuensi rendah  karena jika mendapatkan sinyal AC dengan frekuensi tinggi maka tampilan LED tidak akan nampak karena terlau cepat perubahannya.

Pada dasarnya opamp TLC271 dikonfigurasikan sebagai penyearah setengah gelombang dengan penguatan 10x..  Dengan level penguatan sebesar itu sudah cukup untuk dapat menggerakkan input SIG IN pada LM3915.  Tetapi jika dirasa masih terlalu kecil maka R5 dapat diganti potensiometer 500K.

 

 

 Gambar 4
Penentuan Tegangan Referensi LM3916

 

 Klik Pada Gambar Untuk Ukuran Sebenarnya

 Gambar 5
Skematik Rangkaian Detektor Taraf Kebisingan Suara

 

Pada gambar 5 nampak bahwa pin REF ADJ dan pin REF LO di sambung bersama dan dihubungkan dengan output dari Q1, BF245.  Konfigurasi ini diharapkan agar level tegangan referensi yang digunakan adalah referensi semu yang dibentuk dari BF245.

Rangkaian tegangan referensi pada gambar 4 diperbolehkan jika rangkaian tidak menggunakan gsistem round semu.  Pada rangkaian pada gambar 5 nampak bahwa sistem didisain dengan ground semu sehingga terdapat kesulitan untuk mendapatkan tegangan referensinya.  Solusinya yaitu dengan menghubungkan pin REF LO dan pin REF ADJ ke ground semu yang dibentuk dari JFET BF245.

 

Pengembangan Rangkaian

Rangkaian ini dengan sedikit modifikasi pada bagian input sinyalnya maka dapat dijadi VU meter untuk tape atau radio sehingga tape atau radio akan tampil lebih attraktif.  Selain itu rangkaian ini jika digunakan untuk sensor suara untuk sistem keamanan dapat menjadi suatu sensor yang teliti sekali dan tingakat kebisingan yang diperbolehkan dapat dipilih sesuai dengan kondisi lingkungan tempat alat ini diletakkan.

Selain itu rangkaian ini juga dapat digunakan sebagai alat ukur intensitas cahaya dengan mengganti rangkaian input  dengan rangkaian input yang menggunakan LDR atau fototransistor.  Teganang yang dihasilkan tidak perlu diserahkan lagi tetapi cukup diperkuat sampai level yang diinginkan.

Walaupun alat ini tidak terlalu presisi dalam menentukan intensitas kebisingan tetapi rangkaian ini cukup sederhana untuk direalisasikan oleh penggemar elektronika dan mampu bekerja cukup baik asalkan tidak digunakan untuk alat ukur yang diharuskan memiliki ketelitian yang tinggi.

Posted in: Sensor