Selasa, 02 Februari 2016

Merancang Butterworth Low-Pass Filter

Butterworth Low-Pass Filter orde 3 



Dalam merancang sebuah filter, harus dideskripsikan dulu filter dengan spesifikasi apa yang akan dibuat. Dalam tulisan ini yang akan dirancang adalah 

  1. Filter tipe Butterworth
  2. Untuk Low-pass
  3. Tingkatan orde yang dipakai sebanyak 3
  4. Frekuensi sudut/cutoff (yang akan dipotong) sampai dengan 10 kHz. 
  5. Jenis rangkaian yang dipakai menggunakan topologi Sallen-Key

Dengan memahami teori Butterworth filter maka akan kita dapati bahwa rangkaian orde 3 terdiri atas rangkaian orde 1 dan orde 2 seperti yang ditampilkan pada gambar di bawah.

Dengan menggabungkan keduanya maka didapat rangkaian orde 3 seperti dibawah.


Untuk mempermudah perhitungan maka dapat kita tetapkan nilai C1 = 1 nF (kapasitor filter 1). Dengan menampilkan tabel koefisien Butterworth orde 3 akan mempermudah kita menghitung besaran masing-masing komponen.


Filter 1:

Didapat R=15.915  untuk menyesuaikan dengan ketersedian resistor di pasaran maka dibulatkan menjadi 16 k.

 Filter 2:
     

Kemudian mencari nilai R1 dan R2 dari filter 2 menggunakan persamaan:



Selanjutnya untuk R2;


Dapat kita bulatkan untuk kebutuhan komponen yang ada di pasaran menjadi R1 = 8 kΩ dan R2 = 8 kΩ. Jika kita bandingkan antara komponen dengan nilai sesuai dengan perhitungan (ideal) dengan komponen hasil pembulatan (komponen pasaran) maka dengan menggunakan simulasi Pspice seperti gambar dibawah akan diperoleh grafik yang sangat berhimpitan, hal ini dikarenakan nilai pembulatan selisihnya sangat kecil sehingga karakteristik yang dihasilkan kedua simulasi identik. 







Pada rangkaian elektronik dengan menggunakan komponen:
  1. Op-amp 741 (2 buah)
  2. Resistor 16 kΩ (1 buah), 8kΩ(2 buah)
  3.  Kapasitor 1 nF(2 buah), 4 nF(1 buah)


Dengan mengukur tegangan keluaran (output) menggunakan osiloskop tiap frekuensi maka didapat data yang dapat diubah kedalam bentuk grafik seperti dibawah.


Dengan adanya grafik tersebut dapat diamati bahwa antara simulasi dan rangkaian filter yang dibangun memiliki persamaan sehingga dapat dikatakan filter yang dibangun sesuai dengan teori. Meskipun begitu pastinya terdapat selisih nilai diantara keduanya, hal ini diakibatkan nilai toleransi dari resistor atau pun kapasitor yang dipakai.   


Referensi :
Active Filter Design Techniques (Literature Number SLOA088), Excerpted from Op Amps for Everyone (Literature Number: SLOD006A), Texas Instrument.

Referensi buku (pdf) dalam membangun filter Butterworth,  Bessel, dan Tschebyscheff:



Casio Watch

Casio MTP-1239


          Gaya lama yang tetap elegan, itu lah yang dapat digambarkan oleh arloji/jam tangan Casio MTP-1239 versi silver. Dengan tampilan era 70-an namun tetap cocok untuk laki-laki usia 20 th keatas, dengan menonjolkan warna silver metalik dan desain sederhana yang mengesankan pemiliknya berkepribadian yang elegant, cool, namun tetap memiliki kharisma yang menonjol.


Bercerita tentang fitur yang ada, arloji ini tergolong lengkap dengan 5 fitur penunjuk waktu (detik, menit, jam, hari, dan tanggal) yang memberikan kita informasi secara lengkap, dengan hanya membalikkan pergelangan tangan maka semua informasi langsung tersedia.
Meski di era serba digital seperti sekarang, pesona arloji mekanik masih memiliki tempat tersendiri dan terus akan digemari untuk waktu yang akan lama. Hal ini khususnya laki-laki, bagi mereka suatu hal yang berhubungan dengan mesin mekanik memang selalu menarik perhatian, keunikan dan kerumitan gabungan gear dengan berbagai diameter yang digabungkan menjadi satu merupakan suatu kesenangan bahkan “prestige” tersendiri bagi laki-laki, layaknya menaiki motor atau mobil yang mewah. Maka tak jarang pula harga sebuah arloji mampu menyamai sebuah mobil sekelas Lamborghini. Selain itu belum sempurnanya “smartwatch” (arloji digital) akan beberapa hal salah satunya dari segi ketahanan baterai yang harus di charge tiap hitungan hari maupun tiap beberapa jam, beda dengan arloji analog yang mampu bertahan dalam kurun waktu 2 tahun bahkan sampai 10 tahun tanpa harus mengganti sumber tenaganya (baterai).
Kembali pada Casio MTP-1239, disini akan mengulas beberapa fitur yang ada pada arloji keluaran perusahaan Jepang ini. Berdasarkan katalog resmi dari situs Casio (link situs ditampilkan di akhir artikel), MTP-1239 memiliki 2 variant warna hitam dan silver dengan kode produk sedikit berbeda di bagian akhir.



Jenis-jenis fitur juga dicantumkan pada halaman situs, seperti yang terlihat pada gambar diatas. Mari sedikit mengulas fitur yang ditampilkan:

Bagian “Features :

     1. Water resistant

Secara makna kata dapat diartikan “tahan air/anti air”, namun yang dimaksud bukanlah arloji ini mampu digunakan untuk kegiatan berenang atau menyelam, melainkan tahan terhadap kegiatan ringan seperti mencuci, menyiram, membasuh tangan dan tercebur pada kedalaman ±1 meter. Hal ini didasarkan pada pengalaman mereka yang telah memakai selama beberapa tahun dengan melakukan kegiatan diatas. Sebagai info, arloji yang cocok digunakan untuk kegiatan renang dan menyelam akan terdapat keterangan “water resistant 10 bar”, “WR 10 bar, “WR 100 M” atau semacamnya yang menunjukkan tingkat ketahanan terhadap tekanan air.
Satuan Bar sendiri merupakan satuan tekanan yang dapat di konversikan untuk 1 bar = 10 meter, sehingga dapat diartikan arloji dengan 20 bar dapat bertahan sampai dengan kedalaman 200 meter.



     
     2. Stainless steel band

Anti karat, itulah yang dijanjikan casio untuk produknya. Rantai yang dipakai memang terbuat dari baja yang tahan karat ini terbukti dari setelah pemakain bertahun setelah terkena air hujan ataupun air keran, tetap tidak ada tanda-tanda teroksidasi (berkarat) dan kualitas warnanya dapat dikatakan masih 75% seperti awal pembelian (dengan perlakuan terpapar matahari, debu, air, tergores, dll) hal ini cukup memuaskan pemakainya sehingga dapat dikatakan jam ini sangat awet.
           
           3. Day and date display at 3 O’clock
Selain penunjuk waktu detik, menit, dan jam terdapat juga penunjuk hari dan tanggal, sedangkan kata tambahan “at 3 O’clock” diartikan bahwa penunjuk hari dan tanggal akan berubah secara sempurna setelah melewati jam 03.00 (3 AM), jadi bisa saja tanggal sudah berubah namun penunjuk hari belum berubah ketika kita melihat arloji pada tengah malam. Ini bukan kecacatan atau kerusakan, melainkan tingkat keakuratan dari sebuah model arloji khususnya Casio MTP-1239, namun dari sumber lain dapat dikatakan juga sebagai persepsi waktu tengah malam bagi beberapa negara di dunia (untuk indonesia jamak menggunakan jam 00.00 / 12 malam sebagai acuan tengah malam). 
Casio MTP-1239 memiliki 2 pilihan bahasa untuk menunjukkan hari yaitu Inggris dan Spanyol, seperti yang terlihat pada tabel merupakan jenis-jenis bahasa yang biasa digunakan pada arloji analog untuk menunjukkan hari. Penunjukan tersebut mengambil 3 huruf depan dari masing-masing hari, sebagai contoh pada Casio MTP-1239 terdapat 2 bahasa (Inggris dan Spanyol), untuk menunjukkan hari minggu dalam bahasa Inggris (English) maka di arloji akan menampilkan tulisan “Sun” atau dalam Spanyol (Spanish) “Dom”.


Bagian Specification :

           1. Mineral glass
Kaca yang digunakan merupakan kaca yang memiliki tingkat kekerasan dibawah kaca saphire, meskipun begitu bukan berarti kaca ini mudah pecah, melainkan hanya berbeda beberapa level dibawah dengan saphire yang dikenal sangat keras. Mineral glass sudah jamak digunakan oleh berbagai produsen arloji bahkan casio sendiri kebanyakan produknya memakai kaca jenis ini dari yang mahal sampai yang murah. Kelebihan kaca ini yang pasti tahan gores, meski sudah dipakai bertahun-tahun kaca akan tetap terlihat jernih  tak ada sedikitpun goresan, cukup kuat juga ketika terjatuh pada ketinggihan tertentu (pengguna biasanya menjatuhkan pada ketinggian 1 - 1,5 meter), harga produksi yang murah juga menjadi pertimbangan produsen banyak memakai kaca jenis ini. Sebagai info, mineral glass tidak akan tergores selain digores dengan benda yang lebih keras dari pada mineral glass itu sendiri, sehingga ketika tergores kayu yang notabene lebih lunak maka yang terjadi kecacatan (rusak) adalah kayu itu sendiri.

            2. Case/bezel ion plated
Pewarnaan dari bezel atau casing arloji menggunakan teknik ionisasi dimana berbeda dengan pengecatan biasa, teknik ini menggunakan penyepuhan dengan teknologi mikro yang notabene akan memberikan kerapatan warna dan ketahanan warna lebih baik dari pengecatan biasa, sehingga warna dapat bertahan bertahun tahun tanpa terlihat memudar atau mengelupas meskipun tergores oleh benda logam.

            3. Accuracy: ±20 seconds per month
Dalam satu bulan ketepatan arloji akan berkurang kurang lebih bisa terlambat 20 detik atau pun kelebihan 20 detik dari waktu sebenarnya, jika dihitung pertahun maka menjadi 240 detik setara dengan 4 menit per tahun, seharusnya hal ini tidak telalu menggangu bagi pengguna, dan dapat kita seting waktu tiap tahun dengan memajukan atau memundurkan jarum menit sebanyak 4 menit.

            4. Approx. battery life: 2 years on SR626SW
Model baterai yang digunakan SR626SW dan sangat disarankan menggunakan baterai asli untuk menjaga masa pakai mesin jam, karena menggunakan baterai murah dengan kualitas yang buruk dapat terjadi kebocoran bahan kimia baterai yang dapat merusak arloji selain itu daya baterai yang cepat habis dalam hitungan bulan. Berdasarkan pengalaman dengan menggunakan baterai kualitas baik akan membuat jam terus berdetak hingga 2 tahun bahkan lebih.

            5. Size of case: 42.6 × 38.5 × 9.2 mm
              Dengan ukuran tersebut cocok untuk anda yang memiliki tangan yang kecil atau pun sedang, karena ukiurannya yang tidak sampai 5 mm yang akan terlihat besar dan berat dipandang. Dengan ukuran tersebut cocok bagi pengguna yang bergaya santai dan minimalis.


               6. Mesin arloji
Mesin yang digunakan adalah mesin buatan Miyota yang merupakan anak perusahaan dari Citizen. Meski buatan Jepang namun banyak produsen arloji dunia yang memakai berbagai jenis mesin produksi Miyota seperti Bernhardt Watches, Camel, Citizen, Dugena, Festina, Jacques Lemans, Invicta, Lip, Laco and Perseo. Jadi tak usah ragu akan kualitas mesin yang dipakai apabila suatu arloji memakai mesin buatan Miyota yang original.




Sumber :
http://support.casio.com
http://chronomaddox.com
https://en.wikipedia.org


Situs resmi Casio MTP-1239

Buku manual Casio MTP-1239

Situs day wheel (Day and date display)

Referensi Miyota