RANCANG BANGUN EFEK GITAR DRIVE ANALOG

DENGAN SISTEM PENGONTROL DIGITAL

Oleh

Roma Adi Prakosa

NIM: 612010053

Skripsi

Untuk melengkapi salah satu syarat memperoleh

Gelar Sarjana Teknik

Program Studi Teknik Elektro

Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer

Universitas Kristen Satya Wacana

Salatiga

Mei 2016

i

INTISARI

Dalam penggunaan gitar elektrik diperlukan efek gitar. Efek gitar adalah alat yang

berfungsi untuk menggolah sinyal keluaran dari pickup gitar elektrik dan selanjutnya

akan diteruskan menuju ke penguat suara gitar. Salah satu jenis suara efek gitar adalah

efek gitar drive yang umumnya digunakan dalam aliran musik: rock and roll, blues,

pop, hard rock, heavy metal, punk, alternative, dan rock 60’s. Terdapat dua jenis efek

gitar yaitu efek gitar analog dan efek gitar digital. Kelebihan dari efek gitar digital

adalah tersedianya beberapa pre-set yang dapat langsung digunakan sehingga lebih

efisien jika dibandingkan dengan efek gitar analog. Sedangkan kelebihan dari efek gitar

analog adalah suara yang dihasilkan dinilai oleh sebagian besar gitaris mempunyai

kualitas suara yang lebih baik terutama untuk jenis efek gitar drive.

Pada skripsi ini direalisasikan efek gitar drive analog dengan sistem pengontrol

digital yang menggabungkan masing-masing kelebihan dari efek gitar analog dan efek

gitar digital. Pengolahan sinyal dilakukan secara analog namun pengendalianya

dilakukan secara digital yaitu dengan cara penggunaan potensio digital sehingga dapat

memungkinkan tersedianya beberapa pre-set. IC potensio digital yang digunakan adalah

tipe MCP42100 dengan penggontrol utama Arduino Mega 2560.

Dari pengujian yang telah dilakukan efek gitar mempunyai 10 buah pre-set. Pre-

set tersebut memiliki beberapa parameter yang dapat diatur nilainya. Parameter-

parameter tersebut meliputi drive yaitu pemenggalan sinyal secara hard clipping

maupun secara soft clipping sebesar 0-99,5 persen , bati ekualiser ±10dB pada 3 band

untuk low=100Hz, mid=1,2kHz, high=3,2kHz, dan level yaitu penguatan sinyal sebesar

0-2.5 kali penguatan.

ii

ABSTRACT

When playing electric guitar, guitar effect is needed. Guitar effect is the

instrument to modify the output signal from guitar pickups and allow it into the guitar

amplifier. One of a kind guitar effect sound is drive effect that generally used to music

genres: rock and roll, blues, pop, hard rock, heavy metal, punk, alternative, and rock

60’s. There are two kind of guitar effect, analog guitar effect (stomp box) and digital

multi effect. The advantage from digital guitar effect is has some presets that can ready

to use so it will be more efficient than analog guitar effect. While almost of guitarist say

that analog guitar effect produce better sound than digital guitar effect especially for

drive guitar effect.

In this final project was realized an analog drive guitar effect guitar with the

digital controller that can combine the advantage from analog and digital guitar effect.

Signal only modified in analog process but it was controlled in digital using digital

potentiometer so there are some presets. Digital potentiometer that used is MCP42100

with the main controlled is Arduino Mega 2560.

Basic from the examination this instrument has 10 presets. Preset has some

parameters that can be set. This parameters are drive which is clipping the signal as hard

clipping although as soft clipping as big as 0-99,5%, gain of equalizer as big as ±10db

for low=100Hz, mid=1,2kHz, high=3,2kHz, and level which is amplify the signal as

big as 0-2.5 times of amplification.

iii

KATA PENGANTAR

Segala puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yesus Kristus, atas segala

berkat, rahmat dan kasih-Nya yang tiada pernah berkesudahan. Penulis dapat

menyelesaikan perancangan dan penulisan skripsi ini dengan baik sebagai syarat untuk

menyelesaikan studi di Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer Universitas Kristen

Satya Wacana.

Pada kesempatan ini, penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih kepada

semua pihak yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan skripsi ini baik itu

secara langsung, maupun secara tidak langsung.

1. Ayah Widi Isyanto dan Ibu Triyatmini yang selalu memberikan cinta dan kasih

sayang, dukungan doa dan dukungan materi. Trimakasih atas segala yang ayah dan

ibu berikan, yang selalu membuatku bersemangat dalam mengerjakan skripsi ini.

2. Pembimbing I, bapak F. Dalu Setiaji, dan pembimbing II, bapak Deddy Susilo,

trimakasih atas bimbingan, saran, nasihat, kesabaran, serta waktu yang telah bapak

sempatkan untuk membimbing dalam menyelesaikan skripsi ini.

3. Mbak Danik, Mas Antok serta seluruh keluarga besar dari penulis adik, kakak,

paklik, bulik, pakde, bude trimakasih atas doa, dukungan dan pertanyaan “wis

semester piro kowe saiki?” yang membuat penulis semakin terpacu dalam

menyelesaikan studi.

4. Seluruh staff dosen, karyawan dan laboran FTEK, Pak Bambang, Mbak Vera,

Mbak Rista dkk.

5. Teman-teman FTEK 2010, terkhusus Daniel “Pepep”, Simon “Gondrong”, Adit

“Tolgung”, Sekar “Unyil”, Kana, Bintang “Argun”, Danny “Ganteng”, Adit

“Jambrong”, Ruth, Grace, Januar Nur “Arduino”, Yudha “King”, Adi “Bandot”,

Ais, Supriyadi “Supret”. Kowe Joss!!

6. Para penghuni Lab. Skripsi “kandang ilmu” yang menjadi teman seperjuangan dan

teman senasip sepenanggungan, Cholik’11, Tiras’11, Shadrak’11 juga para senior

sesepuh sebagai perpustakaan berjalan bagi penulis Mas Wawak, Kak Face

“Muka”, Aksa Toya, Wikan “Emak”, pak Pan, Pakde dan kawan-kawan.

iv

7. Semua pihak yang telah membantu dalam menyelesaikan skripsi ini namun tidak

dapat disebutkan satu per satu, terima kasih banyak.

Sekali lagi terima kasih banyak atas semua bantuan yang telah diberikan semua

pihak dalam membantu penulis menyelesaikan skripsi ini, semoga Tuhan dapat

membalas semua kebaikan anda semua.

Penulis sadar bahwa, tidak ada yang sempurna dalam kehidupan ini termasuk

penulisan skripsi ini. Oleh karena ini, penulis sangat mengharapkan kritik dan saran dari

para pembaca sehingga skripsi ini dapat berguna bagi setiap orang yang membacanya.

Semoga skripsi ini dapat menjadi berkat bagi setiap pembaca, terima kasih. Tuhan

Memberkati.

Salatiga, Mei 2016

Penulis

v

DAFTAR ISI

INTISARI .................................................................................................................. i

ABSTRACT............................................................................................................... ii

KATA PENGANTAR ............................................................................................... iii

DAFTAR ISI.............................................................................................................. v

DAFTAR GAMBAR ................................................................................................. vii

DAFTAR TABEL...................................................................................................... x

DAFTAR ISTILAH ................................................................................................... xi

BAB I PENDAHULUAN ........................................................................................ 1

1.1.Tujuan .................................................................................................... 1

1.2.Latar Belakang ....................................................................................... 1

1.3.Spesifikasi Sistem .................................................................................. 3

1.4.Sistematika Penulisan ............................................................................ 4

BAB II DASAR TEORI ........................................................................................... 5

2.1 Untai Pemenggal ( Clipper ) .................................................................. 5

2.1.1.Hard Clipping………………………………….. ..................... 5

2.1.2.Soft Clipping.............................................................................. 6

2.2 Untai Ekualiser ( Equalizer ) ................................................................. 7

2.3.Untai Penguat ( Amplifier ) ................................................................... 10

2.3.1. Penguat Inverting ………………………………….. .............. 10

2.3.2. Penguat Non-inverting ............................................................. 10

2.4. Mikrokontroler...................................................................................... 10

2.4.1. Arduino Mega ………………………………….. ................... 11

2.5. Potensiometer Digital ........................................................................... 12

2.5.1. IC MCP42100 ………………………………….. ................... 12

2.6. Rotary Encoder ..................................................................................... 13

2.6.1. Keyes KY-040 rotary encoder ………………………………. 13

2.7.LCD (Liquid Crystal Display) ............................................................... 13

2.8. 3PDT (3Pole Double Throw) Footswitch ............................................. 14

BAB III PERANCANGAN SISTEM ........................................................................ 15

3.1. Deskripsi Sistem Alat ........................................................................... 15

vi

3.2. Untai Analaog ....................................................................................... 19

3.2.1.Pemenggalan (Clipping) ........................................................... 19

3.2.2. Ekualiser (Equalizer) ............................................................... 22

3.2.3. Penguatan (Amplification) ........................................................ 24

3.2.4. Input Buffer dan Output Buffer ................................................ 26

3.2.5. Pembagi Tegangan (Voltage Divider) ..................................... 27

3.2.6. Saklar 3PDT (3 Pole Double Throw) Footswitch .................... 30

3.3. Sistem Digital Pengendali Untai Analog .............................................. 31

3.3.1. Potensiometer Digital ............................................................... 32

3.3.2. Limit Switch dan Limit Footswitch .......................................... 33

3.3.3. Rotary Encoder ........................................................................ 34

3.3.4. LCD Character ........................................................................ 35

3.4. Perangkat Lunak .................................................................................. 36

BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISIS .................................................................. 40

4.1.Pengujian Impedansi Masukan dan Impedansi Keluaran ...................... 40

4.1.1. Pengujian Impedansi Masukan ................................................ 40

4.1.2. Pengujian Impedansi Keluaran ................................................ 42

4.2. Pengujian Untai Pemenggal (Clipper) .................................................. 44

4.3. Pengujian Untai Ekualiser (Equalizer) ................................................. 46

4.4. Pengujian Potensio Digital ................................................................... 51

4.5. Pengujian Alat Secara Keseluruhan ..................................................... 53

4.6. Pengujian Alat Secara Subjektif oleh Expert ....................................... 55

BAB IV KESIMPULAN DAN SARAN ................................................................... 56

5.1.Kesimpulan ............................................................................................ 56

5.2.Saran Pengembangan ............................................................................. 57

DAFTAR PUSTAKA ................................................................................................ 58

LAMPIRAN A PENGUJIAN OLEH EXPERT

LAMPIRAN B DOKUMENTASI ALAT

LAMPIRAN C DATA ACUAN KOMPONEN

vii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1. Efek Gitar Drive Digital. ...................................................................... 2

Gambar 1.2. Efek Gitar Analog ............................................................................... 2

Gambar 2.1. Untai Hard Clipping Aktif ................................................................... 5

Gambar 2.2. Sinyal Hard Clipping ........................................................................... 6

Gambar 2.3. Untai Soft Clipping Aktif ..................................................................... 6

Gambar 2.4. Sinyal Soft Clipping ............................................................................. 7

Gambar 2.5. Untai 3 Band Ekualiser Grafik ............................................................. 7

Gambar 2.6. Untai Gytator ....................................................................................... 8

Gambar 2.7. Untai Ekualiser dengan Sebuah Pemodelan Filter Pemenggal

Frekuensi .................................................................................................................... 9

Gambar 2.8. Untai Penguat Inverting ....................................................................... 10

Gambar 2.9. Untai Penguat Non-inverting .............................................................. 10

Gambar 2.10. Arduino Mega .................................................................................... 11

Gambar 2.11. Potensiometer Digital MCP42100 ..................................................... 12

Gambar 2.12. Keyes KY-040 Rotary Encoder ......................................................... 13

Gambar 2.13. LCD 4x20 .......................................................................................... 13

Gambar 2.14. 3PDT (3Pole Double Throw) Footswitch ......................................... 14

Gambar 3.1. Penggunaan Alat .................................................................................. 15

Gambar 3.2. Dimensi Ukuran Alat ........................................................................... 17

Gambar 3.3. Interface Alat ....................................................................................... 17

Gambar 3.4. Diagram Untai Analog ......................................................................... 19

Gambar 3.5. Untai Pemengal Aktif (Active Clipper) ................................................ 19

Gambar 3.6. Gambar Sinyal Soft Clipping melalui Simulasi Circuit Maker ........... 20

Gambar 3.7. Gambar Sinyal Hard Clipping melalui Simulasi Circuit Maker ......... 21

Gambar 3.8. Sinyal yang Dilewatkan dan Sinyal yang Terpotong ........................... 21

Gambar 3.9. Untai Ekualiser (Equalizer) ................................................................ 22

Gambar 3.10. Untai Penguatan (Amplification)........................................................ 24

Gambar 3.11. Penguatan Sinyal Av(max) Melalui Simulasi Circuit Maker ................. 25

Gambar 3.12. Pelemahan Sinyal Av(max) Melalui Simulasi Circuit Maker ................ 25

Gambar 3.13. Untai Input Buffer ............................................................................. 26

viii

Gambar 3.14. Untai Input Buffer dalam bentuk hybrid-π ........................................ 26

Gambar 3.15. Untai Output Buffer ........................................................................... 27

Gambar 3.16. Untai Output Buffer dalam bentuk hybrid-π ...................................... 27

Gambar 3.17. Untai Pembagi Tegangan ................................................................... 28

Gambar 3.18. Untai Analog Kekeluruhan ................................................................ 29

Gambar 3.19. Untai 3PDT Footswitch ..................................................................... 30

Gambar 3.20. Diagram Blok ..................................................................................... 31

Gambar 3.21. IC Potensiometer Digital MCP42100 ................................................ 32

Gambar 3.22. Untai Potensiometer Digital MCP42100 ........................................... 33

Gambar 3.23. Untai Limit Switch dan Limit Footswitch .......................................... 34

Gambar 3.24. Untai Rotary Encoder Keyes KY-040 .............................................. 34

Gambar 3.25. Untai LCD Character 4x20 ............................................................... 35

Gambar 3.26. Diagram Pengoperasian Alat ............................................................. 37

Gambar 3.27. Diagram Alir Perangkat Lunak Microkontroler ................................ 38

Gambar 4.1. Pengukuran Impedansi Masukan Alat ................................................. 40

Gambar 4.2. Pengukuran Impedansi Masukan Alat dengan Hamabatan

Masukan Oscilloscope ................................................................................. 41

Gambar 4.3. Hasil Pengukuran Impedansi Masukan Alat ........................................ 41

Gambar 3.4. Pengukuran Impedansi Keluaran Alat ................................................. 42

Gambar 4.5. Hasil Pengukuran Impedansi Keluaran Alat ........................................ 43

Gambar 4.6.a. Sinyal Mode Soft Clipping f=80Hz ................................................... 44

Gambar 4.6.b. Sinyal Mode Soft Clipping f=1kHz .................................................. 44

Gambar 4.6.c. Sinyal Mode Soft Clipping f=3.2kHz ................................................ 45

Gambar 4.7.a. Sinyal Mode Hard Clipping f=80Hz ................................................ 45

Gambar 4.7.b. Sinyal Mode Hard Clipping f=1kHz ................................................ 45

Gambar 4.7.c. Sinyal Mode Hard Clipping f=3.2kHz ............................................. 46

Gambar 4.8.a. Grafik Tanggapan Frekuensi Matlab saat f=100Hz .......................... 48

Gambar 4.8.b. Grafik Tanggapan Frekuensi Circuit Maker saat f=100kHz ............ 48

Gambar 4.9.a. Grafik Tanggapan Frekuensi Matlab saat f=1kHz ............................ 49

Gambar 4.9.b. Grafik Tanggapan Frekuensi Circuit Maker saat f=1kHz ................ 49

Gambar 4.10.a. Grafik Tanggapan Frekuensi Matlab saat f=3.2kHz ....................... 49

Gambar 4.10.b. Grafik Tanggapan Frekuensi Circuit Maker saat f=3.2kHz ........... 50

ix

Gambar 4.11. Pengujian Potensio Digital ................................................................. 51

Gambar 4.12. Interface Alat ..................................................................................... 53

Gambar 4.13. Tampilan LCD saat pre-set sedang digunakan ................................. 54

Gambar 4.14. Tampilan LCD saat Proses Pemilihan Pre-set .................................. 54

Gambar 4.15. Tampilan LCD saat Pengaturan Pre-set ............................................ 54

x

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1. Nilai Step dan Bit pada Potensiometer Digital. ....................................... 12

Tabel 3.1. Konfigurasi Kegunaan Pin IC MCP42100 ............................................. 32

Tabel 3.2. Konfigurasi Pin LCD Character 4x20 .................................................... 36

Tabel 4.1. Tabel Pengukuran Tanggapan Frekuensi................................................. 47

Tabel 4.2. Pengujian Potensio Digital secara Matematis dan Pengukuran ............... 52

xi

DAFTAR ISTILAH

AC Alternating Current

ADC Analog to Digital Conversion

CCW Counter Clock Ways

CW Clock Ways

DAC Digital to Analog Conversion

DC Direct Current

EEPROM Erasable Programmable Read Only Memory

GND Ground

IC Integrated Circuit

PDT Pole Double Throw

SPI Serial Peripheral Interface