LAPORAN PRAKTIKUM ELEKTRONIKA 2IC Timer 555

Nama: Ignatius HenryNPM: 1206258295Fakultas: FMIPAJurusan: FisikaKelompok: 18Kode Praktikum: Modul 6Tanggal Praktikum: Rabu, 16 April 2014

Laboratorium Elektronika DasarDepartemen FisikaFakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan AlamUniversitas Indonesia - Depok2014Modul 6IC Timer 555I. Tujuan1. Mengukur frekuensi dan siklus kerja dari 555 astable2. Mengukur lebar pulsa dari timer 555 monostable3. Menguji signal keluaran dari pengatur tegangan osilator4. Membuat sawtooth generator menggunakan timer 555

II. Teori DasarTimer 555 merupakan sebuah IC timer yang bekerja berdasarkanrangkaianRC dan komparator yang dirangkai dengan komponen digital (R-Sflip-flop). Timer 555 dapat beroperasi baik sebagai monostabil maupun astabil. Keluaran gelombang kotak yang dihasilkan dapat memiliki variasi duty cycle mulai dari 50 99.9% dan frekuensi kurang dari 0,1Hz sampai dengan lebih dari 100KHz. Rangkaian 555 terdiri atas dua buah komparator tegangan (COMP1 dan COMP2), sebuah flip-flop kontrol R-S(reset/set) yang dapat direset dari luar melalui pin 4, sebuah penguat pembalik output (A1), dan sebuah transistor discharge (Q1). Level bias kedua kompartor ditentukan oleh resistor-resistor pembagi tegangan (Ra, Rb, dan Rc) yang terdapat antara Vcc dan ground. Input inverting komparator1 diberi masukan 2/3Vcc dan input noninverting dari komparator2 diberi masukan 1/3Vcc. Operasi monostabil membutuhkan masukan pulsa trigger pada pin2 dariIC 555. Masukan trigger berupa drop level tegangan lebih dari+2/3Vcc menuju tegangan kurang dari +Vcc/ 3.Fungsi dari IC555 bisa bermacam-macam, karena dapat menghasilkan sinyal pendetak/sinyal kotak. Beberapa diantaranya adalah sebagai clock untuk jam digital, hiasan menggunakan lampu LED, menyalakan 7-segment dengan rangkaian astable, metronome dalam industri musik, timer counter, atau dengan lebih dalam mengutak-atik lagi dapat memberikan PWM (pulse width modulation) yang mengatur frekuensi sinyal logika high untuk mengatur duty cycle yang diinginkan.

Gambar 1. Skematik IC Timer 555

Rangkaian MonostableRangkaian ini hanya memerlukan sedikit rangkaian tambahan untuk dapat mengoperasikannya, yaitu sebuah resistor (RA) dan sebuah kapasitor (C1) serta kapasitor (C2) untuk menyetabilkan tegangan referensi pada upper comparator (komparator-A). IC ini memanfaatkan rangkaian tambahan tersebut untuk men-charge dan men-discharge kapasitor C1 melalui resistor RA. fungsi rangkaian ini adalah untuk menghasilkan pulsa tunggal pada pin-3 dengan waktu tertentu jika pin-2 diberi trigger /dipicu. Pada keadaan awal, output ICnya berlogika 0. Dapat dilihat pada gambar-2 bahwa terdapat rangkaian pembagi tegangan untuk input referensi komparator-A dan komparator-B. Seperti yang kita ketahui prinsip kerja komparator yaitu jika Vd (beda potensial input inverting dan input non-invertingnya) bernilai positif, maka komparator akan mengeluarkan output berlogika 1. Jika diberi trigger dari logika 1 ke logika 0 pada pin-2, maka Vd pada komparator-B akan brnilai positif dan alhasil mengeluarkan output high. Output ini akan men-set RS flip-flop (memberi keluaran IC logika 1) untuk beberapa saat, seiring dengan itu, transistor Q1 akan off (open)dan kapasitor C1 akan melakukan charging sampai tegangannya mencapai 2/3 Vcc sebelum akhirnya RS flip-flop akan di reset oleh komparator-A dan kapasitor C1 melakukan discharge melalui resistor R1 secara transient. Lamanya pulsa tunggal yang dihasilkan sekitar t = 1.1 RA C1.

Gambar 2. Rangkaian Monostable

Rangkaian AstableRangkaian astable agak berbeda dari rangkaian monostable. Rangkaian astable akan menghasilkan sinyal kotak yang terus berdetak dengan duty cycle tertentu selama catu tegangan tidak dilepaskan. Prinsip kerjanya, jika pada rangkaian monostable dipicu dengan tegangan berlogika high ke low (kurang dari 1/3 Vcc) pada pin-2, rangkaian astable ini dibuat untuk memicu dirinya sendiri. Rangkaian ini memanfaatkan osilasi tegangan pada kapasitor disekitar 1/3 Vcc sampai 2/3 Vcc. Komponen eksternal yang diperlukan adalah sebuah kapasitor (C1) dan dua buah resistor (RA dan RB). Adapun untuk kestabilan tegangan referensi komparator-A, digunakan sebuah kapasitor lagi (C2) pada pin-5 sebesar 10nF ke ground. Sedikit terkait dengan deskripsi pin yang telah dibahasi diatas, saat transistor Q1 ON maka resistansi menuju ground pada emitternya sangat kecil, sehingga ground seakan-akan tersambung diantara kedua resistor. Namun ketika transistor Q1 off, resistansi antara collector dan emitternya sangat besar dan sulit dilewati arus, seakan terjadi open circuit. Pada akhirnya output yang terjadi berupa sinyal kotak akan mendetak secara kontinu dengan frekuensi tertentu seiring dengan berosilasinya tegangan pada kapasitor di 1/3 Vcc sampai 2/3 Vcc. Osilasi yang dimaksud disini dapat dijelaskan yaitu, sesaat tegangan kapasitor melebihi 2/3 Vcc komparator-A mengeluarkan output high yang akan me-reset RS flip-flop dan tegangan pada kapasitor akan turun(discharging) secara transient. Sesaat tegangan pada kapasitor C1 berkurang dari 1/3 Vcc, output komparator-B akan berlogika high dan men-set RS flip-flop, selanjutnya tegangan kapasitor akan naik secara transient (charging) dan begitu seterusnya berosilasi menghasilkan pulsa. Jadi, saat berosilasi tegangan kapasitor tidak akan kurang dari 1/3 Vcc dan melebihi 2/3 Vcc.

Gambar 3. Rangkaian Astable

Gambar 4. Output Gelombang Rangkaian Astable

III. Alat 1. Power supply2. Osiloskop3. Resistor4. Potensiometer5. Kapasitor6. Transistor7. Op-Amp8. Timer

IV. Prosedur PercobaanA. Astable 555 Timer1. Menghitung frekuensi dan siklus kerja pada gambar 5 untuk hambatan yang terdapat pada tabel dibawah dan catat pada fcalc dan Dcalc :

Gambar 5. Rangkaian Astable RA, kRB, kfcalcDcalcfmeasDcalc

10100

10010

1010

2. Menghubungkan rangkaian dengan RA = 10 k dan RB = 100 k.3. Mengukur W dan T. Menjalankan frekuensi dan faktor kerja. Kemudian mencatat fmeas dan Dcalc pada tabel.4. Melihat tegangan pada seberang kapasitor (pin 6).5. Mengulangi langkah 2 sampai 4 untuk nilai hambatan yang berbeda.

B. Tegangan control osilator1. Menghubungkan VCO pada gambar 2.

Gambar 2. Rangkaian Voltage Control Oscillator2. Melihat output dengan menggunakan osiloskop.3. Variasikan 1 k potensiometer dan perhatikan yang terjadi. Kemudian catat minimum dan maksimum frekuensi:fmin :fmaks :

C. Monostable 555 Timer1. Gambar 3 menunjukkan monostable 555 timer. Menghitung lebar pulsa untuk setiap daftar nilai R pada tabel lalu catat hasil pada Wcalc .R, kWcalcWmeas

33

47

68

2. Menghubungkan rangkaian pada gambar 3 dengan R pada 33 k.3. Melihat output pada pin 6. Mengatur frekuensi dari input gelombang sin ke 1 kHz. Menyesuaikan tingkat gelombang sin sampai mendapatkan output dengan siklus kerja mendekati 90%.4. Melihat output pada timer 555. Mengukur lebar pulsanya dan mencatat nilai pada Wmeas.5. Mengulangi langkah 2 sampai 4 untuk variasi nilai R.

D. Sawtooth Generator1. Menghitung nilai arus pada gambar 4 untuk setiap nilai R yang ditunjukkan pada tabel lalu catat nilainyaR, kIcharge, mAScalc, V/msSmeas, V/ms

10

22

33

2. Menghitung penurunan dari nilai tegangan kapasitor dalam volt permilisekon. Catat Scalc3. Menghubungkan rangkaian pada gambar 8 dengan R sebesar 10 k4. Mengatur AC generator menjadi 1 kHz. Sesuaikan tingkat untuk mendapatkan siklus kerja mendekati 90%5. Lihat tegangan output. Menghitung kenaikan tegangan dan waktu6. Mengulangi langkah 3 sampai 5 dengan nilai R seperti pada tabel

V. Tugas Pendahuluan1. Karena tegangan input dalam 555 timer terbagi bagi sehingga nilai tegangan control nya bernilai 10 V.2. Transistor mengalami saturasi,nilai output Q harus bernilai tinggi3. Dalam mengatur RS flip-flop tegangan ambang harus sedikit lebih besar dari tegangan control.4. Jika VCC = 15 V,maka tegangan pacu harus kurang dari 5 V untuk memasang kembali flip-flop RS5. Saat nilai R = 68 k dan C = 0.047 F, maka lebar pulsa output adalah 3.52 ms6. RA = 27 k, RB = 68 k dan C = 0.22 F. Maka frekuensi outputnya akan bernilai 40.2 Hz dan siklus kerjanya 58.3%7. Agar mendapatkan output astable dengan siklus kerja mendekati 50% maka nilai RA harus lebih kecil dari RB8. VCC = 15 V,R1 = 3.9 k dan R = 1k dan C = 0.15 F. Nilai konstan dari arus adalah 4.13 mA dan kenaikannya adalah 27.6 V/ms

VI. SimulasiAstable 555 Timer

1. Tegangan Control Oscilator

VII. Data PengamatanAstable 555 TimerRA(K)RB(K)fcalcDcalcfmeasDmeas

10100685.71 Hz52.38%1.2 KHz51.62%

100101.2 KHz91.67%1.06 KHz22.76%

10101.44 KHz66.67%8.43 KHz66.12%

RA (10K) ; RB (100K)

RA (100K) ; RB (10K)

RA (10K) ; RB (10K)

Voltage Control Osilatorfmin : 767,8 Hz

fmaks : 13,70 KHz

Monostable 555 TimerR(K)WcalcWmeas

333.63 x 10-4 s811.5 s

475.17 x 10-4 s812.8 s

687.48 x 10-4 s807.9 s

R : 33K

R : 47K

R : 68K

VIII. AnalisisPada percobaan modul 6 yaitu rangkaian IC Timer 555 praktikan melakukan 4 jenis percobaan yang berbeda. Pada percobaan ini praktikan dituntut untuk mengukur frekuensi dan siklus kerja dari 555 astable, mengukur lebar pulsa dari timer 555 monostable, menguji signal keluaran dari pengatur tegangan osilator, dan membuat sawtooth generator menggunakan timer 555. Pada percobaan pertama praktikan merangkai rangkaian astable timer sesuai dengan contoh rangkaian. Didalam percobaan ini praktikan mendapatkan output berupa frekuensi, periode dan lebar bandwidth sehingga nilai D tidak dapat secara langsung dihitung. Nilai D dihitung dengan membagi lebar bandwidth dengan periode sehingga didapatkan nilai tersebut. Setelah praktikan membandingkan nilai fcalc dengan fmeas terdapat perbedaan untuk RA (10K) ; RB (100K) dan RA (10K) ; RB (10K). Begitu juga dengan Dcalc dengan Dmeas terdapat perbedaan yang cukup jauh untuk RA (100K) ; RB (10K). Hal ini mungkin terjadi karena kesalahan merangkai dalam rangkaian. Pada percobaan kedua yaitu voltage control oscillator praktikan membuktikan bahwa frekuensi dari rangkaian dapat berubah ketika potensiometer digeser. Setelah melakukan percobaan rangkaian yang praktikan buat ternyata berhasil menunjukkan perubahan ketika potensiometer digeser dan mendapatkan hasil fmin : 767,8 Hz ; fmaks : 13,70 KHz. Pada percobaan ketiga praktikan merangkai rangkaian monostable sesuai dengan contoh rangkaian didalam buku. Setelah praktikan membandingkan nilai Wmeas dengan Wcalc terlihat terdapat perbedaan diantara ketiga W ini, dengan nilai rata-rata Wmeas 815.2 s. Untuk percobaan keempat yaitu sawtooth generator, praktikan tidak sempat mengerjakan percobaan ini karena waktu yang tak memungkinkan.

IX. Kesimpulan1. IC 555 dapat beroperasi sebagai rangkaian monostable ataupun astable dan nilai frekuensi, D serta W dapat terukur dengan baik.2. IC 555 dapat beroperasi sebagai voltage control oscillator dan nilai frekuensi minimal serta maksimalnya dapat terukur.3. IC 555 dapat beroperasi sebagai sawtootgh generator.

X. ReferensiKleitz, William. 1996. Digital Electronics A Practical Approach. FourthEdition. Los Angeles : Prentice-Hall International, Inc.