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 V_F.

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     :

Astable multivibrator yang dibangun menggunakan IC pembangkit gelombang 555 cukup sederhana, karena hanya menambahkan fungsi rangkaian tangki selain IC 555 itu sendiri. IC pembangkit gelombang 555 merupkan chip yang didesain  khusus untuk keperluan pembangkit pulsa pada multivibrator dan timer. Tank circuit yang digunakan untuk membuat multivibrator astabil dengan IC 555 cukup menggunakan reistor (R) dan kapasitor (C).