Imam 2110957001: ASTABLE MULTIBRATOR

BAHAN PRESENTASI MATA KULIAH ELEKTRONIKA

Dosen : Darwison, M.T

Oleh :

IMAM

2110957001

Jurusan Teknik Elektro

Fakultas Teknik

Universitas Andalas

Padang

2022

Referensi :

Darwison, 2010, ”TEORI, SIMULASI DAN APLIKASI ELEKTRONIKA ”, Jilid 1, ISBN: 978-602-9081-10-7, CV Ferila, Padang
Darwison, 2010, ”TEORI, SIMULASI DAN APLIKASI ELEKTRONIKA ”,Jilid 2, ISBN: 978-602-9081
Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky, Electronic Devices and Circuit Theory, Pearson, 2013
Jimmie J. Cathey, Theory and Problems of Electronic Device and Circuit, McGraw Hill, 2002.
Keith Brindley, Starting Electronics, Newness 3rd Edition, 2005
Ian R. Sinclair and John Dunton, Practical Electronics Handbook, Newness, 2007.
John M. Hughes, Practical Electronics: Components and Techniques, O’Reilly Media, 2016.

RANGKAIAN ASTABLE MULTIVIBRATOR UNTUK DELAY TIMER

(PENUNDA WAKTU)

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Tujuan [kembali]

Dapat memahami apa itu astable multivibrator
Dapat memahami pengaplikasian dari astable multivibrator
Dapat mensimulasikan rangkaian astable multivibrator

2. Alat dan Bahan [kembali]

1. Resistor

Spesifikasi :

Resistance (Ohms) : 220 V

Power (Watts) : 0,25 W, ¼ W

Tolerance : ± 5%

Packaging : Bulk

Composition : Carbon Film

Temperature Coefficient : 350ppm/°C

Lead Free Status : Lead Free

RoHS Status : RoHs Complient

2. Baterai 12 V

Baterai 12 V berfungsi sebagai sumber energi listrik yang digunakan dalam simulasi ini.

3. Kapasitor

kapasitor befungsi sebagai penyimpan tegangan listrik sementara. sebagai konduktor pada arus AC (Alternating Current). sementara pada arus DC (Direct Current) kapasitor berfungsi sebagai isolator atau penghambat arus masuk.

nilai kapasitansi : 0.01 uF

4. Ground

sistem ground yang merupakan sebuah titik referensi tegangan yang memiliki nilai “nol”. Titik “nol” pada listrik AC & DC Untuk rangkaian DC, ground merupakan jalur kabel listrik yang berhubungan dengan kutub negatif (-) dari baterai/accu.

5. LM IC 555

IC 555 ini merupakan sebuah perangkat elektronika yang dikenal sebagai IC timer atau IC Clock dimana perangkat ini paling sering digunakan sebagai input sinyal clock pada rangkaian (perubahaan sinyal dari LOW ke HIGH) atau sebagai timer delay rangkaian.

Rangkaian yang paling sering dibuat mengunakan IC Ne 555 ini adalah Lampu LED Flip - flop dimana lampu akan bergantian (mati dan nyala) secara terus menerus.

Sebagai Osilator dalam rangkaian
Sebagai timer delay dalam rangkaian
Sebagai multivibrator
Sebagai trigger Sinyal Clock dalam suatu rangkaian (Perubahan sinyal dari Low ke High secara terus menerus)

6. Osiloskop

Pada dasarnya osiloskop digunakan untuk mengukur suatu gelombang sinyal. Namun, di samping itu juga osiloskop memiliki fungsi lain, di antaranya:

Untuk pengukuran sinyal frekuensi yang berosilasi
Untuk pengecekan sinyal pada rangkaian listrik
Untuk pembeda arus AC dan D

6. LED

a. Spesifikasi :

* Superior weather resistance

* 5mm Round Standard Directivity

* UV Resistant Eproxy

* Forward Current (IF): 30mA

* Forward Voltage (VF): 1.8V to 2.4V

* Reverse Voltage: 5V

* Operating Temperature: -30℃ to +85℃

* Storage Temperature: -40℃ to +100℃

* Luminous Intensity: 20mcd

b. Konfigurasi Pin :

* Pin 1 : Positive terminal of LED

* Pin 2 : Negative terminal of LED

3. Dasar Teori [kembali]

Multivibrator adalah rangkaian elektronik terpadu yang digunakan untuk menerapkan variasi dari sistem dua keadaan (two state system) yang dapat menghasilkan suatu sinyal kontinu, yang dapat digunakan sebagai pewaktu (timer) dari rangkaian-rangkaian sekuensial.

Multivibrator beroperasi sebagai osilator, yaitu sebagai sebuah rangkaian pembangkit sinyal, di mana sinyal yang dihasilkan pada keluaran akan berbentuk gelombang persegi (square wave). Multivibrator Astable atau Multivibrator Astabil beralih di antara dua keadaan tanpa henti dengan menggunakan sinyal keluarannya untuk mengisi ulang sinyal masukan. Ini bekerja melalui transistor atau amplifier yang memperkuat sinyal output dan kemudian meneruskan muatan ke input. Umumnya, terdapat dua kapasitor di antara terminal Input dan Output, yang satu terisi penuh dan yang lainnya melepaskan muatan yang memungkinkan level tegangan dinaikkan atau diturunkan. Saat kapasitor yang diisi melepaskan dan mentransfer energinya ke kapasitor kedua, kapasitor kedua mengisi ulang dan bersiap untuk melepaskan energi kembali ke input. Hal ini memungkinkan multivibrator astabil untuk beralih antara status tinggi dan status rendah pada siklus berkelanjutan.Multivibrator dalam pengoperasiannya memiliki dua keadaan utama, yaitu keadaan stabil dan keadaan tak stabil.

- Keadaan stabil adalah keadaan di mana taraf amplitudo sinyal keluaran adalah tetap/stagnan pada suatu nilai tertentu. - Keadaan tak stabil adalah keadaan di mana taraf ampiltudo sinyal selalu berubah-ubah mengikuti denyut tegangan pada komponen aktif. Keadaan tak stabil dipengaruhi oleh waktu laju pengisian/pengosongan kapasitor yang besarnya ditentukan dari kapasitas kapasitor.Rangkaian multivibrator terdiri dari komponen penguat aktif yang dikopel silang dengan komponen-komponen pasif (resistor dan kapasitor).
Fungsi resistor pada rangkaian multivibrator adalah sebagai sumber arus bagi pengisian muatan kapasitor, sedangkan kapasitor berfungsi sebagai kopel yang akan menentukan besar tegangan dari komponen penguat yang aktif.

Rangkaian multivibrator dapat dibuat dengan transistor bipolar (bipolar junction transistor, BJT), FET dan penguat operasional (operational ampilfier, op-amp), yang mana bentuk rangkaian untuk setiap komponen aktif perlu disesuaikan dengan karakteristik dari setiap komponen aktif tersebut. Karena cara kerja FET lebih rumit dari cara kerja BJT, rangkaian multivibrator pada umumnya dibuat dengan rangkaian BJT.

Berdasarkan bentuk sinyal keluaran (output), multivibrator dapat dibagi ke dalam 3 jenis, yaitu:1. Multivibrator astabil (astable multivibrator)2. Multivibrator monostabil (monostable multivibrator)3. Multivibrator bistabil (bistable multivibrator)
MULTIVIBRATOR ASTABIL

Multivibrator astabil adalah multivibrator yang bersifat free-running, yaitu tidak memiliki keadaan stabil yang permanen pada suatu periode tertentu, oleh sebab itu tidak dibutuhkan suatu masukan (input).Waktu aktif dari setiap komponen penguat bergantung pada waktu pengisian dan pengosongan kapasitor pada rangkaian.Cara kerja :

Keadaan 1

Tegangan yang melalui kapasitor C1 akan meningkat karena adanya arus yang melalui R3 dari nilai awal t = 0 hingga keadaan t, yang menyebabkan output op-amp menjadi bernilai 0.

Keadaan 2

Keadaan ini merupakan kebalikan dari keadaan 1, di mana terjadi pengosongan kapasitor hingga waktu t sehingga output op-amp berubah dari nilai 0 kembali pada nilai 1.

1. Resistor

Resistor merupakan komponen elektronika dasar yang digunakan untuk membatasi jumlah arus yang mengalir dalam satu rangkaian.Sesuai dengan namanya, resistor bersifat resistif dan umumnya terbuat dari bahan karbon. Resistor memiliki simbol seperti gambar dibawah ini:

Resistor mempunyai nilai resistansi (tahanan) tertentu yang dapat memproduksi tegangan listrik di antara kedua pin dimana nilai tegangan terhadap resistansi tersebut berbanding lurus dengan arus yang mengalir, berdasarkan persamaan Hukum OHM :

Di dalam resistor, terdapat ketentuan untuk membaca nilai resistor yang diwakili dengan kode warna dengan ketentuan di bawah ini :

Sebagian besar resistor yang kita lihat memiliki empat pita berwarna . Oleh karena itu ada cara membacanya seperti ketentuan dibawah ini :
1. Dua pita pertama dan kedua menentukan nilai dari resistansi
2. Pita ketiga menentukan faktor pengali, yang akan memberikan nilai resistansi.
3. Dan terakhir, pita keempat menentukan nilai toleransi.

2. Baterai

Baterai (Battery) adalah sebuah alat yang dapat merubah energi kimia yang disimpannya menjadi energi Listrik yang dapat digunakan oleh suatu perangkat Elektronik. Hampir semua perangkat elektronik yang portabel seperti Handphone, Laptop, Senter, ataupun Remote Control menggunakan Baterai sebagai sumber listriknya. Dengan adanya Baterai, kita tidak perlu menyambungkan kabel listrik untuk dapat mengaktifkan perangkat elektronik kita sehingga dapat dengan mudah dibawa kemana-mana. Dalam kehidupan kita sehari-hari, kita dapat menemui dua jenis Baterai yaitu Baterai yang hanya dapat dipakai sekali saja (Single Use) dan Baterai yang dapat di isi ulang (Rechargeable).

3. Kapasitor

Kapasitor adalah komponen elektronika yang digunakan untuk menyimpan muatan listrik dan secara sederhana terdiri dari dua konduktor yang dipisahkan oleh bahan penyekat (bahan dielektrik) tiap konduktor disebut keping. kapastior disebut juga dengan kondensator adalah alat/ komponen listrik yang dibuat sedemikian rupa sehingga mampu menyimpan muatan listrik untuk sementara waktu.

Untuk mendapatkan kapasitas yang sesuai, maka dapat dilakukan penggabungan kapasitor baik secara seri maupun paralel. C1,C2 dan C3 yang dirangkaikan secara paralel. jika ujung ketiga kapasitor dihubungkan dengan sumber tegangan sebesar V. jika kapasitas rangkaian kapasitor sebesar Cp maka qp = CqV. jumlah muatan ketiga kapasitor ialah qp = q1+q2+q3 sehingga :

Cp = C1+C2+C3+...+Cn

Jika sebuah kapasitor diberi muatan sesungguhnya yang terjadi ialah pemindahan muatan listrik dari satu bidang kapasitor ke bidang lainnya, untuk itu diperlukan usaha. Usaha yang diberikan untuk memindahkan muatan disimpan di dalam kapasitor sebagai energi muatan sebuah kapasitor dengan kapasitas C diberi muatan listrik q sehingga diperoleh potensial V dalam hal ini besar muatan yang diberikan sebanding dengan potensial yang diperoleh yaitu q = CV.

Jadi, energi yang tersimpan dalam kapasitor yang bermuatan q dan potensial V adalah ½q V karena q = CV Maka dapat dituliskan dalam bentuk lain yaitu W = cv² atau W = ½ q²/C

w = energi yang tersimpan dalam kapasitor (J)

q = muatan listrik atau (C)

V = potensial kapasitor (V)

C = kapasitas kapasitor (F)

4. LM IC 555

Pengatur waktu IC diatur agar berfungsi dalam salah satu dari dua mode yaitu mode one shot atau monostable atau sebagai multivibrator yang berjalan bebas atau mode astable. Adapaun untuk SE 555 dapat digunakan untuk rentang suhu antara -55°C hingga 125°C sedangkana untuk NE 555 dapat digunakan untuk kisaran suhu antara 0°C hingga 70°C.

Fitur penting dari IC 555 :

Beroperasi dari berbagai rentang power supply mulai dari +5Volts hingga +18 volt tegangan pasokan.
Sumber arus beban sebesar 200 mA
Komponen eksternal harus dipilih dengan benar sehingga interval waktu dapat dibuat menjadi beberapa menit bersama dengan frekuensi melebihi beberapa ratus kilohertz.
Output dari timer 555 dapat menggerakkan transistor-transistor logic (TTL) karena output arusnya yang tinggi.
IC 555 memiliki stabilitas suhu 50 ppm per derajat perubahan suhu Celcius, atau setara dengan 0,005% / °C.
Siklus tugas timer dapat disesuaikan.
Pemborosan daya maksimum per-paket adalah 600 mW dan input pemicu serta resetnya memiliki kompatibilitas logika.
Adapaun fitur lainnya tercantum dalam lembar data, yang dapat kamu download dibagian bawah

IC jenis ini terdiri dari 23 transistor, 2 dioda dan 16 resistor. Nomor pin yang digunakan mengacu pada paket 8-pin DIP dan 8-pin metal.

Pin 1: Terminal Ground

Semua tegangan yang diukur terkait dengan terminal Ground.

Pin 2: Terminal Trigger

Pin pemicu digunakan untuk memberi makan (feed) input pemicu ketika IC 555 diatur sebagai multivibrator yang monostable. Pin ini adalah input pembalik dari pembanding dan bertanggung jawab untuk transisi flip-flop dari set to reset.

Output dari timer tergantung pada amplitudo pulsa pemicu eksternal yang diterapkan pada pin ini. Pulsa negatif dengan level dc lebih besar dari Vcc/3 diterapkan pada terminal ini. Di tepi negatif, ketika pemicu melewati Vcc/3, output dari komparator yang lebih rendah menjadi tinggi dan komplemen dari Q menjadi nol.

Dengan demikian output IC 555 mendapatkan tegangan tinggi, selain itu juga keadaan semu yang stabil.

Pin 3: Terminal Output

Output dari timer disediakan oleh pin terminal ini. Ada dua cara dimana suatu beban dapat dihubungkan ke terminal output. Salah satunya adalah dengan menghubungkan antara pin output (pin 3) dan pin ground (pin 1) atau antara pin 3 dan pin supply (pin 8).

Beban yang terhubung antara pin output dan ground supply disebut beban normal "normally on load" dan yang terhubung antara pin output dan ground disebut beban mati normal "normally off load".

Pin 4: Terminal Reset

Setiap kali IC timer disetel ulang atau dinonaktifkan, pulsa negatif diterapkan ke pin 4, dari hal inilah dinamakan terminal reset.

Output diatur ulang tanpa mempedulikan kondisi input. Ketika pin ini tidak digunakan untuk tujuan reset, pin ini harus terhubung ke +VCC untuk menghindari kemungkinan pemicu palsu.

Pin 5: Terminal Control Voltage

Tingkat ambang dan pemicu dikontrol menggunakan pin ini. Lebar pulsa dari bentuk gelombang output dapat ditentukan dengan menghubungkan POT atau membawa tegangan eksternal ke pin ini. Tegangan eksternal yang dipakai pada pin ini juga dapat digunakan untuk memodulasi bentuk gelombang output.

Dengan demikian, jumlah tegangan yang diterapkan di terminal ini akan memutuskan kapan komparator akan diaktifkan, disamping itu juga mengubah lebar pulsa output. Ketika pin ini tidak digunakan, pin tersebut harus di-bypass ke ground melalui 0,01 mikro Farad untuk menghindari masalah kebisingan.

Pin 6: Terminal Threshold

Ini adalah terminal input non-pembalik dari komparator 1, yang membandingkan tegangan yang dipakai ke terminal dengan tegangan referensi 2/3 Vcc.

Amplitudo tegangan yang diterapkan ke terminal ini bertanggung jawab untuk mengatur keadaan flip-flop. Ketika tegangan yang diterapkan di terminal ini lebih besar dari 2/3 Vcc, komparator atas berpindah ke +Vsat dan output akan diatur ulang.

Pin 7: Terminal Discharge

Pin ini terhubung secara internal ke kolektor transistor dan sebagian besar kapasitor terhubung antara terminal dan ground.

Terminal pin ini disebut terminal discharge (melepaskan) karena ketika transistor jenuh, kapasitor dilepaskan melalui transistor. Ketika transistor dalam mode cut-off, kapasitor mengisi daya dengan laju yang ditentukan oleh resistor eksternal dan kapasitornya.

Pin 8: Terminal Supply

Tegangan suplai dari +5 V sampai +18 V digunakan pada terminal ini yang mana terkait dengan Ground (pin 1).

5. Osiloskop

osiloskop adalah sebuah alat ukur elektronik yang digunakan untuk menginterpretasi atau memproyeksikan sinyal serta frekuensi listrik menjadi bentuk gambar grafik sehingga dapat dinyatakan dalam satuan tertentu sebagai indikator kinerja.

Fungsi utama dari osiloskop adalah membaca sinyal dan frekuensi listrik untuk kemudian diproyeksikan menjadi visual gambar listrik agar dapat dengan mudah dilihat, dipelajari maupun dianalisa.

Sehingga dengan alat osiloskop, bentuk gelombang sinyal atau frekuensi listrik dari suatu rangkaian elektronika dapat diketahui secara detail. Osiloskop akan menampilkan hasil pengukuran berupa gambar grafik dua sumbu atau dimensi analogi sumbu X (Waktu) dan sumbu Y (Tegangan).

gambar hasil pengukuran osiloskop

Fungsi lainnya dari osiloskop :

Mengukur jumlah frekuensi dan gelombang
Menganalisa gejala gelombang yang bersifat periodik
Untuk mengetahui bentuk gelombang dari suatu tegangan.
Untuk menganalisa gelombang dan fenomena lain dalam sebuah rangkaian elektronika.
Untuk melihat dan membaca emplitudo, tegangan, periode dan frekuensi dari sinyal yang tidak diketahui.
Untuk menganalisa tingkah laku besaran yang dapat berubah-ubah terhadap waktu pada tampilan di layar
Untuk mengukur perubahan aliran (phasa) dari sinyal input.
Untuk mengetahui beda Fasa antara dua sinyal
Mengukur frekuensi dan tegangan AC/DC

6. LED

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.