SOUND SWITCH DENGAN DIMMER MENGGUNAKAN DECADE COUNTER CD4017 ( Sound Switch with Dimmer Using Decade Counter CD4017)

Jurnal Teknik dan Ilmu Komputer

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
Tanggal Persetujuan Naskah


: 21 Maret 2013
: 19 April 2013

116

Vol. 02 No. 06, Apr - Jun 2013

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 onoff) 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).

117

Catu Daya

Mikrofon

Rangkaian
Pre – Amplifier

Rangkaian
Amplifier
Titik Uji 1

Rangkaian
Zero Crossing Detector


AC Input

Rangkaian
Pulse Shaping
Titik Uji 2

Rangkaian
Decade Counter

Titik Uji 3

Rangkaian
Multivibrator Monostabil (A)
Titik Uji 5

Rangkaian
Multivibrator Monostabil

Titik Uji 4


Rangkaian
Multivibrator Monostabil (B)
Titik Uji 6

Rangkaian
Power ON Reset

Rangkaian
OR Gate

Rangkaian
MOC dan Triac

Titik Uji 7

Lampu
Titik Uji 8

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


Tabel 1. Tingkat pengaturan cahaya lampu pada rangkaian Sound Switch

118

0
1
2
3
4
5
6

Pulse Shaping
Trigger ke –
0
1
2
3
4
5

6

Rangkaian
Multivibrator Monostabil
Pin 3
L
H
H
H
H
H
H

Rangkaian Decade Counter
Q0
H
L
L
L
L

L

Q 1 Q2 Q3
L L
L
H L
L
L H L
L L H
L L
L
L L
L
RESET

Q4 Q5
L L
L L
L L
L L

H L
L H

Perioda Aktif
(MOC dan Triac)

A1 & B1
A2 & B2
A3 & B3
A4 & B4
A5 & B5

Phase Aktif Lampu
(1 siklus gelombang)


126 dan 306o
108o dan 288o
90o dan 270o
54o dan 234o
0o dan 180o
Kembali ke kondisi awal
o

Kondisi
Lampu
OFF
Redup
.
.
.
Terang

Sound Switch dengan Dimmer…

Suara ke –

Vol. 02 No. 06, Apr - Jun 2013

Stage 1

Stage 2

Stage 3

Stage 4

Stage 5

OFF

Gambar 2. Siklus kerja Sound Switch

15 VAC

220 V
AC

D4
1n4007

CT

D1
1n4007

~

D5
1n4007

IC 1
7812

+

D2
1n4007

~

VCC

D3
1n4007

LED1
C1
100 nF

15 VAC

C3
4700 mF

C5
100 nF

C7
220 mF

R1
2k2 W

VG
C2
100 nF
D6
1n4007

C4
4700 mF

C6
100 nF

C8
220 mF

IC 2
7912

VDD

R9
4k7 W

R7
10 kW
R8
1 kW

R2
6k8 W

R4
1 kW

C9
100 pF

R3
10 kW

R10
10 kW

R11
82 kW

R13
6k8 W

C10
1 mF

R5
4k7 W

T1
BC547

R6
100 kW

R19
10 kW

R17
560 kW

T3
BC547

C12
1 mF

VR1
100 kW

R16
10 kW

(2)

C13
10 nF

D8
1n4148

D7
1n4148

C14
1 mF

(7)

Mikrofon
Electret
Condencer

R12
39 kW

RST
(2)
TRG

IC 3
LM741

R14
510 W

(3)

OUT

+

(1)

LED3

(3)

(14)

IC 5
CD4017
CLK

C16
10 nF

CV
(5)

C17
100 nF

VDD

(4)

Vcc RST

(3)

Q0

(2)

Q1

(4)

Q2

(7)

LED2
C18
10 mF

Q3

(14)

LED4

Q5

LED5

IC 6b
CD4071

C19
10 mF
(1)

(3)

IC 6a
CD4071

(5)

(2)
(7)

LED6

CE GND Q6

R21
1 kW

(6)
(4)

(10) Q4
(1)

GND

T4
BC547

(5)

VR2
10 kW

Vcc (7)
DIS
(6)
THR

IC 4
555

R18
10 kW

(4)

C11
1 mF

R20
47 kW

(8)

C15
47 nF

(6)

(1)

R15
4k7 W

(4)

T2
BC547

O1
(menuju Rangkaian
Multivibrator
Monostabil (A))

R22
1 kW

R23
220 kW

LED7

Gambar 3. Rangkaian keseluruhan Sound Switch

119

Sound Switch dengan Dimmer…

VCC

input Q1

(4)

input
O1

(2)

RST
TRG

(8)

Vcc (7)
DIS
(6)
THR

IC 7
555 (A1)

OUT
GND
(1)

R24
6k8 W

R25
100 kW
(2)

OUT

C21
10 nF

(5)

(8)

Vcc (7)
DIS
(6)
THR

IC 8
555 (B1)

(3)

CV

(4)

RST
TRG

C20
100 nF

GND

R26
1 kW

(3)

CV

(1)

LED8

(5)

C22
1 mF

C23
100 nF

C24
1 mF

R27
1 kW

input Q2

(4)

input
O1

RST
(2)
TRG

(8)

Vcc (7)
DIS
(6)
THR

IC 9
555 (A2)

OUT
GND
(1)

R28
5k6 W

R29
100 kW

OUT

C26
10 nF

(5)

C25
100 nF

GND

R30
1 kW

(8)

Vcc (7)
DIS
(6)
THR

IC 10
555 (B2)

(3)

CV

(4)

RST
(2)
TRG

(3)

CV

(1)

LED9

(5)

C27
1 mF

C28
100 nF

C29
1 mF

R31
1 kW

input Q3

(4)

input
O1

(2)

RST
TRG

(8)

Vcc (7)
DIS
(6)
THR

IC 11
555 (A3)

OUT
GND
(1)

R32
4k7 W

R33
100 kW
(2)

(5)

C30
100 nF

GND

(14)
(1)
(2)

(1)

(3)

(3)
(9)

IC 17c
CD4071

Lampu

(10)

(5)

CV

LED10

(5)

C32
1 mF

IC 17a
CD4071

(8)

OUT

C31
10 nF

R34
1 kW

(8)

Vcc (7)
DIS
(6)
THR

IC 12
555 (B3)

(3)

CV

(4)

RST
TRG

C33
100 nF

C34
1 mF

(6)

IC 17b
CD4071

(4)

(12)
(13)

R35
1 kW

IC 17d
CD4071

(11)

R45
390 W

(7)

(1)

(6)

TRIAC
BT-137

input Q4
(2)

(4)

input
O1

(2)

RST
TRG

IC 13
555 (A4)

OUT
GND
(1)

R36
2k7 W

(8)

Vcc (7)
DIS
(6)
THR

R37
100 kW
(2)

C35
100 nF

GND

R38
1 kW

(8)

LED13

OUT

C36
10 nF

(5)

AC

(4)

Vcc (7)
DIS
(6)
THR

IC 14
555 (B4)

(3)

CV

(4)

RST
TRG

MOC3023

(3)

CV

(1)

R44
1 kW

LED11

(5)

C37
1 mF

C38
100 nF

C39
1 mF

R39
1 kW

input Q5

(4)

input
O1

(2)

RST
TRG

(8)

Vcc (7)
DIS
(6)
THR

IC 15
555 (A5)

OUT
GND
(1)

R40
1k5 W

CV
(5)

R41
100 kW
(2)

(4)

RST
TRG

Vcc (7)
DIS
(6)
THR

IC 16
555 (B5)

(3)

OUT

C41
10 nF

C40
100 nF

GND
(1)

C42
1 mF

R42
1 kW

(8)

(3)

CV
(5)

C43
100 nF

LED12
C44
1 mF

R43
1 kW

VG

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.

120

Vol. 02 No. 06, Apr - Jun 2013

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

121

Sound Switch dengan Dimmer…

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

Titik Uji

4

Hasil Pengujian
Clock
ke –
0
1
2
3
4
5
6

Kondisi LED (output IC 5)
Q0
Q1
Q2
Q3
Q4
Q5
H off
off
off
off off
L on
off
off
off off
L off
off
off off
on
L off
off
off off
on
L off
off
off
on off
L off
off
off
off on
RESET (kembali ke kondisi awal)

Keterangan

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

CH1 : full wave rectifier
CH2 : sinyal voltage divider

5

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

122

Vol. 02 No. 06, Apr - Jun 2013

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 –
RESET
A1
A2
A3
A4
A5

I
C
5
Q0
Q1
Q2
Q3
Q4
Q5

Kondisi LED
(output IC 8, 10, 12, 14, 16)
B1 B2 B3 B4 B5
off
off
off
off off
off
off
off off
on
off
off
off off
on
off
off
off off
on
off
off
off
on off
off
off
off
off on

B1 : nyala LED8
B2 : nyala LED9
B3 : nyala LED10
B4 : nyala LED11
B5 : nyala LED12

123

Sound Switch dengan Dimmer…

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

Titik Uji

Hasil Pengujian

Phase aktif (1 siklus gelombang) Stage : (1) 126o dan 306o (2) 108o dan 288o

8

Phase aktif (1 siklus gelombang) Stage : (3) 90o dan 270o (4) 54o dan 234o

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

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

124

Vol. 02 No. 06, Apr - Jun 2013

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.

125