BAB IV
PERCOBAAN 4
RANGKAIAN ASTABIL MULTIVIBRATOR
(ALAT PEMBANGKIT PULSE GENERATOR)
1. Tujuan : Agar bintara mahasiswa mampu mempraktekkan rangkaian astabil multivibrator.
2. Alat dan Bahan :
a. IC timer ne555;
b. VR 100 Ω;
c. Capasitor 100 µF;
d. PCB;
e. LED;
f. Toolkit; dan
g. Avometer.
3. Dasar teori :
1) Astabel Multivibrator.
Multivibrator adalah suatu rangkaian yang mengeluarkan tegangan bentuk blok ataupulsa.
Sebenarnya multivibrator adalah penguat transistor dua tingkat yang dihubungkandengan kondensator, dimana output dari tingkat yang terakhir dihubungkan dengan penguatpertama, sehingga kedua transistor itu akan saling umpan balik.
Astabil Multivibrator merupakan salah satu jenis multivibrator yang berguncang bebas (free running) dan tersulut(triggering).Disebut
sebagai astable multivibrator apabila kedua tingkat tegangan keluaran
yang dihasilkan oleh rangkaian multivibrator tersebut adalah
quasistable.
Disebut quasistableapabila rangkaian multivibrator membentuk suatu pulsa tegangan keluaran sebelum terjadi peralihan tingkat tegangan keluaran ke tingkat lainnya tanpa satupun pemicu dari luar.Multivibrator astabil yang dibangun menggunakan IC pembangkit gelombang 555cukup sederhana karena hanya menambahkan fungsi rangkaian tangki selain IC 555 itusendiri.
IC 555 didesain khusus sebagai untuk keperluan pembangkit pulsa padamultivibrator dan timer dengan cukup menggunakan resistor dan kapasitor sebagai dasar rangkaiannya.
2) Pengertian-pengertian.
a. IC timer ne555
Mengenal IC 555 (IC Timer) dan Konfigurasi kakinya – IC
Timer atau IC Pewaktu adalah jenis IC yang digunakan untuk berbagai
Rangkaian Elektronika yang memerlukan fungsi Pewaktu dan multivibrator
didalamnya. Beberapa rangkaian yang memerlukan IC Timer diantaranya
seperti Waveform Generator, Frequency Meter, Jam Digital, Counter dan
lain sebagainya. IC Timer atau IC Pewaktu yang paling populer saat ini
adalah IC 555 yang dikembangkan oleh Hans R. Camenzind yang bekerja
untuk Signetic Corporation pada tahun 1970-an. Pada dasarnya, IC Timer
555 merupakan IC Monolitik pewaktu yang menghasilkan Osilasi
(Oscilation) dan Waktu Penundaan (Delay Time) dengan keakuratan dan
kestabilan tinggi.
IC
Timer 555 yang umum digunakan adalah IC Timer 555 yang berbentuk DIP
(Dual Inline Package) dengan 8 kaki terminalnya. Namun seiring dengan
perkembangannya, saat ini kita dapat menemui beberapa versi IC 555,
diantaranya seperti IC 556 yang menggabungkan 2 buah IC 555 dalam satu
kemasan (14 kaki), IC 558 yang menggabungkan 4 buah IC555 dalam satu
kemasan (16 kaki) serta IC555 yang mengkonsumsi daya rendah seperti 7555
dan TLC555. Harga sebuah IC 555 yang berbentuk DIP 8 kaki cukup murah,
yaitu sekitar Rp. 2.000 hingga Rp. 5.000 tergantung merek dan tipenya.
Nama IC 555 diambil dari 3 buah resistor yang terdapat dalam kemasan IC dengan nilai masing-masingnya 5kΩ.
Berikut ini adalah susunan dan konfigurasi Kaki IC 555 yang berbentuk DIP 8 kaki.
- Kaki 1 (GND) : Terminal Ground atau Terminal Negatif sumber tegangan DC.
- Kaki 2 (TRIG) : Terminal Trigger (Pemicu), digunakan untuk memicu Output menjadi “High”, kondisi High akan terjadi apabila level tegangan pada kaki Trigger ini berubah dari High menuju ke <1/3Vcc (Lebih kecil dari 1/3Vcc).
- Kaki 3 (OUT) : Terminal Output (Keluaran) yang memiliki 2 keadaan yaitu “Tinggi/HIgh” dan “Rendah/Low”.
- Kaki 4 (RESET) : Terminal Reset. Apabila kaki 4 digroundkan, Output IC akan menjadi rendah dan menyebabkan perangkat ini menjadi OFF. Oleh karena itu, untuk memastikan IC dalam kondisi ON, Kaki 4 biasanya diberikan sinyal “High”.
- Kaki 5 (CONT) : Terminal Control Voltage (Pengatur Tegangan), memberikan akses terhadap pembagi tegangan internal. Secara default, tegangan yang ditentukan adalah 2/3 Vcc.
- Kaki 6 (THRES) : Terminal Threshold, digunakan untuk membuat Output menjadi “Low”. Kondisi “Low” pada Output ini akan terjadi apabila Kaki 6 atau Kaki Threshold ini berubah dari Low menuju > 1/3Vcc (lebih besar dari 1/3Vcc).
- Kaki 7 (DISCH) : Terminal Discharge. Pada saat Output “Low”, Impedansi kaki 7 adalah “Low”. Sedangkan pada saat Output “High”, Impedansi kaki 7 adalah “High”.
Kaki Discharge ini biasanya dihubungkan dengan Kapasitor yang berfungsi sebagai penentu interval pewaktuan. Kapasitor akan mengisi dan membuang muatan seiring dengan impedansi pada kaki 7. Waktu pembuangan muatan inilah yang menentukan Interval Pewaktuan dari IC555. - Kaki 8 (Vcc) : Terminal Positif sumber tegangan DC (sekitar 4,5V atau 16V).
b. Variabel Resistor.
Resistor
variabel atau biasa disebut resistor tidak tetap merupakan salah satu
jenis komponen resistor yang nilai hambatannya dapat berubah-ubah
(variable). Perubahan nilai dari resistor variabel biasanya dimanfaatkan
untuk mengatur sesuatu yang sifatnya tidak tetap dan bergantung dari
kondisi penerapan rangkaian.
Simbol
resistor variabel pada umumnya digambarkan seperti simbol resistor
dengan tanda panah ditengahnya atau tanda yang menyerupai huruf "T"
namun agak miring sebagai simbol trimpot atau preset. Karena kebanyakan
resistor variabel berkaki tiga maka panah yang berada ditengah
merupakan kaki ketiga yang berada ditengah dengan nilai resistansi yang
berubah-ubah terhadap kaki pinggir. Perubahan nilai resistor ini
tergantung pada posisi kaki tengah terhadap kaki pinggir.
Kondensator atau sering disebut sebagai kapasitor adalah suatu alat yang dapat menyimpan energi di dalam medan listrik, dengan cara mengumpulkan ketidakseimbangan internal dari muatan listrik. Kondensator memiliki satuan yang disebut Farad dari nama Michael Faraday. Kondensator juga dikenal sebagai "kapasitor", namun kata "kondensator" masih dipakai hingga saat ini. Pertama disebut oleh Alessandro Volta seorang ilmuwan Italia pada tahun 1782 (dari bahasa Itali condensatore),
berkenaan dengan kemampuan alat untuk menyimpan suatu muatan listrik
yang tinggi dibanding komponen lainnya. Kebanyakan bahasa dan negara
yang tidak menggunakan bahasa Inggris masih mengacu pada perkataan bahasa Italia "condensatore", bahasa Perancis condensateur, Indonesia dan Jerman Kondensator atau SpanyolCondensador.
d. Printed Circuit Board,
PCB adalah suatu board yang mengkoneksikan komponen-komponen elektronik secara konduktif dengan jalur (track), pads, dan via dari lembaran tembaga yang dilaminasikan pada substrat non konduktif. PCB bisa berbentuk 1 layer, 2 layer atau banyak layer (multilayer).
PCB sebuah papan yang penuh dengan sirkuit dari logam yang menghubungkan komponen elektronik yang berbeda jenis maupun sama satu sama lain tanpa kabel.
Papan
sirkuit ini sudah diproduksi secara massal dengan cara pencetakan untuk
keperluan elektronika dan yang ada hubungannya dengan kelistrikan.
e. LED
Light
Emitting Diode atau sering disingkat dengan LED adalah komponen
elektronika yang dapat memancarkan cahaya monokromatik ketika diberikan
tegangan maju. LED merupakan keluarga Dioda yang terbuat dari bahan
semikonduktor. Warna-warna Cahaya yang dipancarkan oleh LED tergantung
pada jenis bahan semikonduktor yang dipergunakannya. LED juga dapat
memancarkan sinar inframerah yang tidak tampak oleh mata seperti yang
sering kita jumpai pada Remote Control TV ataupun Remote Control
perangkat elektronik lainnya.
Cara Kerja LED (Light Emitting Diode)
Seperti
dikatakan sebelumnya, LED merupakan keluarga dari Dioda yang terbuat
dari Semikonduktor. Cara kerjanya pun hampir sama dengan Dioda yang
memiliki dua kutub yaitu kutub Positif (P) dan Kutub Negatif (N). LED
hanya akan memancarkan cahaya apabila dialiri tegangan maju (bias
forward) dari Anoda menuju ke Katoda.
LED
terdiri dari sebuah chip semikonduktor yang di doping sehingga
menciptakan junction P dan N. Yang dimaksud dengan proses doping dalam
semikonduktor adalah proses untuk menambahkan ketidakmurnian (impurity)
pada semikonduktor yang murni sehingga menghasilkan karakteristik
kelistrikan yang diinginkan. Ketika LED dialiri tegangan maju atau bias
forward yaitu dari Anoda (P) menuju ke Katoda (K), Kelebihan Elektron
pada N-Type material akan berpindah ke wilayah yang kelebihan Hole
(lubang) yaitu wilayah yang bermuatan positif (P-Type material). Saat
Elektron berjumpa dengan Hole akan melepaskan photon dan memancarkan
cahaya monokromatik (satu warna).
LED
atau Light Emitting Diode yang memancarkan cahaya ketika dialiri
tegangan maju ini juga dapat digolongkan sebagai Transduser yang dapat
mengubah Energi Listrik menjadi Energi Cahaya.
Warna-warna LED (Light Emitting Diode)
Saat
ini, LED telah memiliki beranekaragam warna, diantaranya seperti warna
merah, kuning, biru, putih, hijau, jingga dan infra merah.
Keanekaragaman Warna pada LED tersebut tergantung pada wavelength
(panjang gelombang) dan senyawa semikonduktor yang dipergunakannya.
Berikut ini adalah Tabel Senyawa Semikonduktor yang digunakan untuk
menghasilkan variasi warna pada LED :
Bahan Semikonduktor
|
Wavelength
|
Warna
|
Gallium Arsenide (GaAs)
|
850-940nm
|
Infra Merah
|
Gallium Arsenide Phosphide (GaAsP)
|
630-660nm
|
Merah
|
Gallium Arsenide Phosphide (GaAsP)
|
605-620nm
|
Jingga
|
Gallium Arsenide Phosphide Nitride (GaAsP:N)
|
585-595nm
|
Kuning
|
Aluminium Gallium Phosphide (AlGaP)
|
550-570nm
|
Hijau
|
Silicon Carbide (SiC)
|
430-505nm
|
Biru
|
Gallium Indium Nitride (GaInN)
|
450nm
|
Putih
|
Tegangan Maju (Forward Bias) LED
Masing-masing
Warna LED (Light Emitting Diode) memerlukan tegangan maju (Forward
Bias) untuk dapat menyalakannya. Tegangan Maju untuk LED tersebut
tergolong rendah sehingga memerlukan sebuah Resistor untuk membatasi
Arus dan Tegangannya agar tidak merusak LED yang bersangkutan. Tegangan
Maju biasanya dilambangkan dengan tanda VF.
Warna
|
Tegangan Maju @20mA
|
Infra Merah
|
1,2V
|
Merah
|
1,8V
|
Jingga
|
2,0V
|
Kuning
|
2,2V
|
Hijau
|
3,5V
|
Biru
|
3,6V
|
Putih
|
4,0V
|
Kegunaan LED dalam Kehidupan sehari-hari
Teknologi
LED memiliki berbagai kelebihan seperti tidak menimbulkan panas, tahan
lama, tidak mengandung bahan berbahaya seperti merkuri, dan hemat
listrik serta bentuknya yang kecil ini semakin popular dalam bidang
teknologi pencahayaan. Berbagai produk yang memerlukan cahaya pun
mengadopsi teknologi Light Emitting Diode (LED) ini. Berikut ini
beberapa pengaplikasiannya LED dalam kehidupan sehari-hari.
1. Lampu Penerangan Rumah
2. Lampu Penerangan Jalan
3. Papan Iklan (Advertising)
4. Backlight LCD (TV, Display Handphone, Monitor)
5. Lampu Dekorasi Interior maupun Exterior
6. Lampu Indikator
7. Pemancar Infra Merah pada Remote Control (TV, AC, AV Player)
f. Toolkit
Tool kit elektronika atau
peralatan pendukung dalam praktik elektronika terdiri dari beberapa
macam. Untuk mendukung praktik elektronika di rumah dapat menggunakan
toolkit standart yang dapat dibeli di toko elektronika.
Solder Listrik
Solder merupakan toolkit elektronika yang
pokok dalam merakit komponen elektronika, fungsi solder adalah untuk
mencairkan timah sebagai perekat kaki komponen elektronika pada jalur
PCB. Untuk memilih solder sebaiknya disesuaikan dengan kebutuhan,
apabila kita sering merakit komponen seperti IC komponen kecil yang
sensitif terhadap temperature tinggi sebaiknya memilih solder dengan
daya 25 watt – 40 watt dan memilih ujung atau mata solder dengan ujung
yang kecil dan bagus dalam menghantarkan panas sehingga proses menyolder
dapat dilakukan dengan cepat.
Timah Solder
Timah
solder merupakan bahan perekat kaki komponen dengan jalur PCB. Timah
solder yang ada dipasaran dapat kita temui dengan berbagai macam ukuran
diameter dan kualitas. Timah solder dengan diameter kecil cocok untuk
meyolder IC, sedangkan untukukuran yang lebih besar dapat dipergunakan
untukmenyolder kakikomponen yang besar pada permukaan jalur PCB yang
lebar.
Tang Potong
Tang
potong merupakan toolkit yang berfungsiuntukmemotong sisa kaki komponen
yang telah disolder. Dalam memotong kaki komponen yang telah tersolder
perlu diingat untuk tidak mengungkit kaki komponen tersebut karena bisa
mengakibatkan permukaan jalur PCB terangkat atau retak. Oleh karena itu
untuk memilih tang potong ini perlu dipilih tang dengan ujung yang
runcing sehingga dapat masuk ke celah yang sempit dan tajam sehingga
sekali tekan langsung terpotong kaki komponen tersebut.
Tang Lancip
Tang
lancip berfungsi untuk melipat atau membengkokan kaki komponen
elektronika sebelum di pasang pada papan PCB. Tang lancip untuk
keperluan elektronika ini ada beberapa jenis yang dapat digunakan.
Gambar tersebut merupakan beberap contoh tang lancip yang dapat dipilih
untuk keperluan elektronika.
Atractor / Penyedot Timah
Atractor
atau penyedot timah merupakan toolkit yang kita butuhkan apabila
inginmelepas komponen elektronika yang telah disolder pada papan PCB.
Untuk atractor sebaiknya pilihlah atractor yang telah dilengkapi dengan
ujung silicon sehingga ujung permukaan atractor tidak rucak apabila
terkena panas solder. Apabila kita telah memiliki atractor dengan ujung
plastik biasa maka kita dapat menambahkan ujung silicon secara manual.
Pinset
Pinset
merupakan toolkit yang berfungsi untuk memegang komponen elektronika
yang akan disolder. Penggunaan pinset ini kita perlukan apabila kita
akan menyolder pada daerah yang sempit dan tidak terjangkau tangan atau
terlalu panas apabila yang kita solder tersebut kita pegang dengan
tangan, sebagai contoh penggunaan pinset dalam praktik elektronika
adalah pada saat menyolder kabel pada saklar yang telah terpasang pada
box dan tidak terjangkau tangan ataupun tang lancip.
Tool Kit Elektrnoika Untuk Mengukur Besaran Blektronika
Toolkit untuk mengukur besaran listrik untukkeperluan praktik elektronika ada beberapa macam sebagai berikut.
Multimeter
Multimeter
atau multi tester merupakan alat ukur serbaguna dalam praktik
elektronika, hal ini karena multi meter dapat digunakan untuk mengukur
arus, tegangan dan hambatan listrik. Untuk mengukur arus listrik multi
meter memilki pilihan Ampere meter, kemudian untuk mengukur tegangan
listrik multimeter memiliki pilihan Volt meter DC dan AC, kemudian untuk
mengukur resistansiatau hambata multimeter memiliki pilihan Ohm meter.
Bahkan pada multimeter yang baru saat ini dapat digunakan untuk
mengetahui faktor penguatan transsitor (Hfe).
Osciloscope
Osciloscope
merupakan perangkat elektronika yang berfungsi untukmengukur dan
mengetahui bentuk gelombang atau sinyal listrik. Penggunaan osciloscope
ini cukup jarang karena harga dari osciloscope yang mahal. Oleh karena
itu tidak semua praktisi elektronika memiliki osciloscope. Penggunaan
osciloscope ini pada umumnya digunakan dalam penelitian sinyal pada
percobaan di lab.
Frekuensi Meter / Frekuensi Counter
Frekuensi
meter atau frekuensi counter merupakan toolkit elektronik yang
berfungsi untuk mengetahui frekuensi suatu sinyal, Penggunaan frekuensi
meter ini pada umumnya digunakan oleh praktisi elektronika dibidang
frekuensi radio.
Bagi
praktisi elektronika pada dasarnya dengan memiliki toolkit standart
seperti pada gambar toolkit elektronik diatas sudah cukup digunakan
untuk melakukankegiatan praktik elektronika. Dan toolkit elektronika standart dapat kita jumpai di toko elektronika dalam bentuk paket tool kit elektronika dalam satu kemasan.
g. Avometer.
1. Pengertian AVO Meter
Avometer
berasal dari kata ”AVO” dan ”meter”. ‘A’ artinya ampere, untuk mengukur
arus listrik. ‘V’ artinya voltase, untuk mengukur voltase atau
tegangan. ‘O’ artinya ohm, untuk mengukur ohm atau hambatan. Terakhir,
yaitu meter atau satuan dari ukuran. AVO Meter sering disebut dengan
Multimeter atau Multitester. Secara umum, pengertian dari AVO meter
adalah suatu alat untuk mengukur arus, tegangan, baik tegangan
bolak-balik (AC) maupun tegangan searah (DC) dan hambatan listrik.
AVO
meter sangat penting fungsinya dalam setiap pekerjaan elektronika
karena dapat membantu menyelesaikan pekerjaan dengan mudah dan cepat,
Tetapi sebelum mempergunakannya, para pemakai harus mengenal terlebih
dahulu jenis-jenis AVO meter dan bagaimana cara menggunakannya agar
tidak terjadi kesalahan dalam pemakaiannya dan akan menyebabkan rusaknya
AVO meter tersebut.
Berdasarkan
prinsip kerjanya, ada dua jenis AVO meter, yaitu AVO meter analog
(menggunakan jarum putar / moving coil) dan AVO meter digital
(menggunakan display digital). Kedua jenis ini tentu saja berbeda satu
dengan lainnya, tetapi ada beberapa kesamaan dalam hal operasionalnya.
Misal sumber tenaga yang dibutuhkan berupa baterai DC dan probe / kabel
penyidik warna merah dan hitam.
Pada
AVO meter digital, hasil pengukuran dapat terbaca langsung berupa
angka-angka (digit), sedangkan AVO meter analog tampilannya menggunakan
pergerakan jarum untuk menunjukkan skala. Sehingga untuk memperoleh
hasil
ukur, harus dibaca berdasarkan range atau divisi. AVO meter analog lebih umum
digunakan karena harganya lebih murah dari pada jenis AVO meter digital.
1. AVO Meter Analog
AVO
Meter analog menggunakan jarum sebagai penunjuk skala. Untuk memperoleh
hasil pengukuran, maka harus dibaca berdasarkan range atau divisi.
Keakuratan hasil pengukuran dari AVO Meter analog ini dibatasi oleh
lebar dari skala pointer, getaran dari pointer, keakuratan pencetakan
gandar, kalibrasi nol, jumlah rentang skala. Dalam pengukuran
menggunakan AVO Meter Analog, kesalahan pengukuran dapat terjadi akibat
kesalahan dalam pengamatan (paralax).
4. Langkah-langkah Kerja
cara kerja umum multivibrator adalah penguat transistor dua
tingkat yang dihubungkan dengan kondensator dimana output dari tingkat
yang terakhir dihubungkan dengan penguat pertama, sehingga kedua
transistor itu akan saling umpan balik.
Pulsa tegangan itu terjadi selama 1 periode yang ditentukan oleh
komponen-komponen penyusun rangkaian multivibrator tersebut. Rangkaian
tersebuthanya mengubah keadaan tingkat tegangan keluarannya diantara 2
keadaan, masing-masing memiliki periode yang tetap.apabila pin6 dan pin 2
dihubungkan (lihat blok diagram) maka akan memicu dirinya sendiri dan
bergerak bebas sebagai multivibrator , rangkaian multivibrator tersebut
akan bekerja secara bebas dan tidak lagi memerlukan pemicu.
5. Analisa Rangkaian :
Pada rangkaian tank cirucit multivibrator astabil dengan IC 555 diperlukan dua resistor, sebuah kapasitor.
Kemudian untuk merangkai tank circuit tersebut resistor RA dihubungkan
antara +VCC dan terminal discharger (pin 7). Resistor RB dihubungkan
antara pin 7 dengan terminal treshod (pin 6). Kapasitor dihubungkan
antara pin treshold dan ground. Triger (pin 2) dan input treshold (pin
6) dihubungkan menjadi satu.
Pada
saat sumber tegangan pertama kali diberikan, kapasitor akan terisi
melalui RA dan RB . Ketika tegangan pada pin 6 ada naik di atas dua
pertigaVCC, maka terjadi perubahan kondisi pada komparator 1. Ini akan
me-reset flip-flop dan outputnya akan berubah ke positif. Keluaran (pin
3) berubah low dan basis Q1 mendapat bias maju. Q1 mengosongkan muatan C
lewat RB ke ground.
Ketika
tegangan pada kapasitor C turun sampai di bawah sepertigaVCC, ini akan
memberikan energi ke komparator 2. Antara triger (pin 2) dan pin 6 masih
terhubung bersama. Komparator 2 menyebabkan tegangan positif pada input
set dari flip-flop dan memberikan output negatif. Output (pin 3) akan
berubah ke harga +VCC dan terjadi proses pengosongan melalui (pin7).
Kemudian C mulai terisi lagi ke harga VCC melalui RA dan RB. Kapasitor C
akan terisi dengan harga berkisar antara sepertiga dan dua pertiga VCC.
6. Kesimpulan :
