CHAPTER 10

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Pendahuluan

2. Tujuan

3. Alat dan Bahan

4. Dasar Teori

5. Percobaan

   a) Prosedur

   b) Rangkaian Simulasi dan Prinsip Kerja

   c) Video Simulasi

   d) Download File

 1. Pendahuluan[kembali]

    IC multivibrator merupakan rangkaian logika yang digunakan untuk menghasilkan sinyal gelombang persegi secara otomatis. Rangkaian ini terdiri dari tiga jenis utama, yaitu astabil, monostabil, dan bistabil, yang masing-masing berfungsi sebagai pembangkit pulsa, timer, atau flip-flop. IC multivibrator, seperti NE555 atau IC logika lainnya, banyak digunakan dalam aplikasi pewaktuan, pembagi frekuensi, dan sistem kendali digital. Mempelajari multivibrator penting untuk memahami dasar kerja sistem pulsa dan sinyal dalam dunia elektronika digital.

 2. Tujuan [kembali]

• Untuk mengetahui apa yang dimaksud dengan "Integrated Circuit (IC) Multivibrators"
• Untuk mengetahui contoh rangkaian "Integrated Circuit (IC) Multivibrators"

 3. Alat dan Bahan [kembali]

1. ALAT  

a. Instrumen  

• Osiloskop

OSILOSKOP adalah komponen elektronika yang mempunyai kemampuan menyimpan electron-elektron selama waktu yang tidak tertentu. Osiloskop dilengkapi dengan tabung sinar katode. Peranti pemancar elektron memproyeksikan sorotan elektron ke layar tabung sinar katode.

FUNGSI Osiloskop adalah untuk mengamati bentuk gelombang input dan output pada rangkaian.untuk mengamati bentuk gelombang input dan output pada rangkaian.

keterangan

         

  Spesifikasi

b. Generator  

Power Supply

Berfungsi sebagai sumber daya bagi sensor ataupun rangkaian. Spesifikasi :

Input voltage: 5V-12V
Output voltage: 5V
Output Current: MAX 3A
Output power:15W
conversion efficiency: 96%

2. BAHAN

• Resistor

 

Resistor adalah komponen Elektronika Pasif yang memiliki nilai resistansi atau hambatan tertentu yang berfungsi untuk membatasi dan mengatur arus listrik dalam suatu rangkaian Elektronika (V = IR). 

Jenis Resistor yang digunakan disini adalah Fixed Resistor, dimana merupakan resistor dengan nilai tetap terdiri dari film tipis karbon yang diendapkan subtrat isolator kemudian dipotong berbentuk spiral. Keuntungan jenis fixed resistor ini dapat menghasilkan resistor dengan toleransi yang lebih rendah.

Cara menghitung nilai resistor:

Tabel warna

Contoh :

Gelang ke 1 : Coklat = 1

Gelang ke 2 : Hitam = 0

Gelang ke 3 : Hijau   = 5 nol dibelakang angka gelang ke-2; atau kalikan 105

Gelang ke 4 : Perak  = Toleransi 10%

Maka nilai resistor tersebut adalah 10 * 105 = 1.000.000 Ohm atau 1 MOhm dengan toleransi 10%.

 

 Spesifikasi

2. Kapasitor










Nilai kapasitor (104J) : 10 * 10^4 pF = 10^5 pF = 100nF; toleransi 5% = ± 95nF sampai 105nF
Kapasitor adalah komponen elektronika pasif yang dapat menyimpan muatan listrik dalam waktu sementara.
Cara menghitung nilai kapasitor :
1. Masukan 2 angka pertama langsung untuk nilai kapasitor.
2. Angka ke-3 berfungsi sebagai perpangkatan (10^n) nilai kapasitor.
3. Satuan kapasitor dalam piko farad.
4. Huruf terakhir menyatakan nilai toleransi dari kapasitor.

Daftar nilai toleransi kapasitor :
B = 0.10pF
C = 0.25pF
D = 0.5pF
E = 0.5%
F = 1%
G = 2%
H = 3%
J = 5%
K = 10%
M = 20%
Z = + 80% dan -20%


Spesifikasi

     

  3. IC - 555

    IC 555 adalah sebuah Integrated Circuit (IC) yang sering digunakan sebagai timer atau oscillator dalam rangkaian elektronik. IC 555 memiliki tiga pin utama yaitu pin kontrol (control pin), pin trigger (trigger pin), dan pin output (output pin) yang dapat dikonfigurasi dalam berbagai mode operasi. IC 555 juga dapat diatur untuk menghasilkan pulsa dengan frekuensi dan duty cycle tertentu. IC 555 sangat populer dan banyak digunakan dalam berbagai aplikasi seperti lampu kilat, alarm, kontrol motor, dan banyak lagi.

      

Spesifikasi

• Tegangan masukan / Catu daya : 4.5 ∼ 15 V
• Besaran arus untuk 5 vdc : 3 ∼ 6 mA
• Besaran arus untuk 15 vdc : 10 ∼ 15 mA
• Maksimum output Arus : 200 mA
• Daya : 600 mW
• Suhu kerja antara : 0 to 70 °C
  
  
  
  

  1. GND : Ground
  2. Trigger : sebagai pemantik agar pewaktuan berkerja
  3. Output : akan dihubungkan ke beban contohnya : Led
  4. Reset : berfungsi untuk menghentikan interval pewaktuan jika dihubungkan dengan GND
  5. Control : sebagai pengakses pembagi tegangan sebesar 2/3 VCC
  6. Threshold : untuk menentukan berapa lamanya pewaktuan
  7. Discharge : biasanya dikonekkan dengan kapasitor elektrolit, dan pada waktu pembuangan muatan el-co digunakan untuk menentukan interval pewaktuan
  8. VCC : tegangan masukan antara 3 Vdc sampai 15 Vdc

3. Dasar Teori

 4. Dasar Teori [kembali]

Multivibrator adalah sebuah sirkuit elektronik yang digunakan untuk bermacam-macam sistem dua keadaan seperti osilator, pewaktu, dan register. Ini bercirikan dua peranti penguat (transistor, tabung hampa, op-amp, dll) yang dikopel-silang oleh jaringan resistor dan kondensator. Bentuk paling umum adalah tipe takstabil yang menghasilkan gelombang persegi. Multivibrator mendapatkan namanya karena isyarat kekuasannya kaya akan harmonik.

Ada tiga jenis sirkuit multivibrator, yaitu:

• Multivibrator takstabil, di mana sirkuit tidak stabil pada salah satu keadaan, ini berosilasi terus-menerus dari satu keadaan ke keadaan lainnya.
• Multivibrator ekamantap, di mana salah satu keadaan adalah stabil, tetapi yang lainnya takstabil. Sirkuit akan berubah ke keadaan takstabil untuk waktu tertentu, tetapi akan selalu kembali ke keadaan stabil. Sirkuit ini berguna untuk membuat pewaktuan dengan jeda tetap untuk menanggapi isyarat luar.,
• Multivibrator dwimantap, di mana sirkuit akan tetap berada pada salah satu keadaan. Sirkuit dapat diubah dari satu keadaan ke keadaan lainnya dengan penyulut eksternal. Sirkuit ini adalah blok fasis dari register dan memori digital.

A. Rangkaian Monostable Multivibrator

Monostable mempunyai arti satu atau mono dan stabil yang dimana kondisi awal standby pada kondisi low dan high selama selang waktu tertentu setelah dipicu.Rangkaian ini dapat dimanfaatkan sebagai penunda waktu, pendeteksi pulsa gelombang yang hilang, bouncefree switch / penekanan switch sekali dan latch, saklar sentuh, pulse wide moulation (PWM), pembagi frekuensi, dan kapasitansi meter.

Beberapa IC digital yang umum digunakan yang dapat digunakan sebagai multivibrator monostabil antara lain : 

• 74121 (multivibrator monostabil tunggal), 

• 74221 (multivibrator monostabil ganda), 

• 74122 (multivibratormonostabil monostabil tunggal) dan 

• 74123 (multivibrator monostabil ganda retriggerable)
  
  

B. Astable Multivibrator

Aplikasi IC 555 yang satu ini merupakan kebalikan dari aplikasi sebelumnya yaitu monostable. pada astable sesuai dengan namanya yaitu astable yang artinya tidak stabil karena rangkaian ini tidak memiliki keadaan output yang stabil atau berubah-ubah. dari keadaan tersebut dapat dimanfaatkan untuk beberapa aplikasi dalam rangkaian kendali. keadaan ini diperoleh dari pengisian dan pengosongan kapasitor

Pada aplikasi ini IC 555 beroperasi sebagai osilator gelombang kotak (Square Wave Oscilator). kegunaannya sebagai generator pulsa, alarm keamanan, pemodulasi, lampu blink (kedip), dan sebagainya

rangkaian astable multivibrator adalah sebagai berikut :

gambar rangkaian astable multivibrator

rangkaian ini paling sering digunakan sebagai osilator gelombang kotak / pembangkit pulsa, terdapat perhitungan untuk nilai frekuensi output yang kita inginkan :

f = 1 / { ln (2) . (R1 + 2.R2) . C }

atau

karena nilai ln (2) ~ 0,7 sering juga dirumuskan sebagai berikut :

f = 1 / { 0,7 . (R1 + 2.R2) . C }

dengan keterangan sbb. :

f = frekuensi (Hz)

R1 dan R2 = resistor rangkaian (Ohm)

C = kapasitor rangkaian (Farad/F)

sebagai contoh : 

jika kita memiliki rangkaian astable dengan komponen berikut : R1 = 10 KOhm, R2 = 2 KOhm dan kapasitor (C) = 1 uF, maka nilai frekuensi outputnya adalah :

f = 1 / { 0,7 . (10000 + 2 . 2000) . 0,000001}

f = 102,04 Hz

jadi frekuensi output / gelombang output rangkaian adalah 102 Hz

seperti yang kita tahu sebelumnya bahwa karakteristik dari IC 555 adalah sebagai berikut :

Reset	Threshold	Trigger	Output
< 1V	-	-	0
-	> 2/3 Vcc	-	0
> 1V	< 2/3 Vcc	< 1/3 Vcc	1
> 1V	< 2/3 Vcc	> 1/3 Vcc	Memori
Control Voltage terhadap Common /GND terpasang Capasitor 0,001 mF

dalam perancangan yang biasa kita tentukan awal adalah ingin mencari berapa frekuensi output yang akan kita cari :

T = 0,7 . (R1 + 2.R2) . C

sedangkan nilai frekuensi adalah 

f = 1 / T

T = 1 / f

ketarangan :

T = periode gelombang (detik/sekon)

f = frekuensi (Hz)

R1 dan R2 = resistor rangkaian (Ohm)

C = kapasitor rangkaian (Farad/F)

nilai 0,7 dari ln (2).

dalam pengaplikasiannya selain nilai frekuensi yang kita cari masih ada parameter lain yang harus kita perhatikan yaitu duty cycle. 

apa itu ???

Duty cycle ialah perbandingan pulsa high dan pulsa low pada satu gelombang. jika dalam suatu rangkaian astable MV dikatakan memiliki frekuansi output 2 KHz dengan duty cycle 70% berarti dalam sebuah periode gelombang output rangkaian 70% -nya adalah pada periode High

rumus duty cycle :

D = 1 - R2 / (R1 + 2.R2)

untuk periode high dan low

Th = D . T

R1 = {T / (0,7 . C)} – 2.R2 

dan 

Tl = T - Th

R2 = Tl / (0,7 . C) 

keterangan : 

D = Duty cycle  (%)

T = periode (detik/sekon)

Th = periode pulsa High (detik/sekon)

Tl = periode pulsa Low (detik/sekon)

R1 dan R2 = resistor rangkaian (Ohm)

C = kapasitor rangkaian (Farad/F)

nilai 0,7 dari ln (2).

gambar contoh pengukuran frekuensi output

dalam pengukuran diatas diapat dilihat periode gelombang adalah 508,7 us

gambar pengukuran duty cycle Th

dalam pengukuran diatas diapat dilihat periode gelombang pada saat pulsa high adalah 352,5 us

dutycycle = (352,5/508,7) x 100% = 69,92% atau kira-kira 70%

 Gambar 10.9

ketika multivibrator astabil diaktifkan, periode waktu keadaan TINGGI siklus pertama adalah

sekitar 30% lebih lama, karena kapasitor pada awalnya kosong dan mengisi daya dari 0 (bukan +VCC/3) menjadi +2VCC/3.

Multivibrator astabil menggunakan timer IC 555

bentuk gelombang relevan multivibrator astabil 

C. Multivibrator Monostabil Menggunakan Timer IC 555

    Pada  rangakaian ini Pulsa pemicu diterapkan ke terminal 2 IC, yang awalnya harus dijaga pada +VCC. TINGGI di terminal 2 memaksa keluaran ke keadaan RENDAH. Pulsa pemicu TINGGI-ke-RENDAH di terminal 2 menahan output dalam keadaan TINGGI dan secara bersamaan memungkinkan kapasitor untuk mengisi daya dari +VCC melalui R. Ingatlah bahwa tingkat pulsa pemicu RENDAH harus setidaknya di bawah +VCC/3. Ketika tegangan kapasitor melebihi +2VCC/3, keluaran kembali ke keadaan RENDAH. Kita perlu menerapkan pulsa pemicu lain. gambar dibawah menunjukkan rangkaian multivibrator monostabil dasar yang dikonfigurasi di sekitar timer 555

(a) Multivibrator monostabil menggunakan timer 555 

Gambar (a) diatas menunjukkan bentuk gelombang yang relevan untuk rangkaian Gambar (b) Hal ini sering diinginkan untuk memicu multivibrator monostable baik pada trailing (TINGGI-ke-RENDAH) atau memimpin (RENDAH-ke-TINGGI) tepi bentuk gelombang pemicu. Untuk mencapai itu, kita memerlukan rangkaian eksternal antara input bentuk gelombang pemicu dan terminal 2 dari timer 555. Rangkaian eksternal memastikan bahwa

terminal 2 IC mendapatkan pulsa pemicu yang diperlukan sesuai dengan tepi yang diinginkan bentuk gelombang pemicu. 

1) Resistor

Simbol :

Resistor adalah komponen Elektronika Pasif yang memiliki nilai resistansi atau hambatan tertentu yang berfungsi untuk membatasi dan mengatur arus listrik dalam suatu rangkaian Elektronika (V=I R).

Jenis Resistor yang digunakan disini adalah Fixed Resistor, dimana merupakan resistor dengan nilai tetap terdiri dari film tipis karbon yang diendapkan subtrat isolator kemudian dipotong berbentuk spiral. Keuntungan jenis fixed resistor ini dapat menghasilkan resistor dengan toleransi yang lebih rendah.

Cara menghitung nilai resistor:

Tabel warna

Contoh :

Gelang ke 1 : Coklat = 1

Gelang ke 2 : Hitam = 0

Gelang ke 3 : Hijau   = 5 nol dibelakang angka gelang ke-2; atau kalikan 105

Gelang ke 4 : Perak  = Toleransi 10%

Maka nilai resistor tersebut adalah 10 * 105 = 1.000.000 Ohm atau 1 MOhm dengan toleransi 10%.

2) Kapasitor

Nilai kapasitor (104J) : 10 * 10^4 pF = 10^5 pF = 100nF; toleransi 5% = ± 95nF sampai 105nF
Kapasitor adalah komponen elektronika pasif yang dapat menyimpan muatan listrik dalam waktu sementara.
Cara menghitung nilai kapasitor :
1. Masukan 2 angka pertama langsung untuk nilai kapasitor.
2. Angka ke-3 berfungsi sebagai perpangkatan (10^n) nilai kapasitor.
3. Satuan kapasitor dalam piko farad.
4. Huruf terakhir menyatakan nilai toleransi dari kapasitor.

Daftar nilai toleransi kapasitor :
B = 0.10pF
C = 0.25pF
D = 0.5pF
E = 0.5%
F = 1%
G = 2%
H = 3%
J = 5%
K = 10%
M = 20%
Z = + 80% dan -20%

Spesifikasi

 3. IC - 555

    IC 555 adalah sebuah Integrated Circuit (IC) yang sering digunakan sebagai timer atau oscillator dalam rangkaian elektronik. IC 555 memiliki tiga pin utama yaitu pin kontrol (control pin), pin trigger (trigger pin), dan pin output (output pin) yang dapat dikonfigurasi dalam berbagai mode operasi. IC 555 juga dapat diatur untuk menghasilkan pulsa dengan frekuensi dan duty cycle tertentu. IC 555 sangat populer dan banyak digunakan dalam berbagai aplikasi seperti lampu kilat, alarm, kontrol motor, dan banyak lagi.

      

Spesifikasi

• Tegangan masukan / Catu daya : 4.5 ∼ 15 V
• Besaran arus untuk 5 vdc : 3 ∼ 6 mA
• Besaran arus untuk 15 vdc : 10 ∼ 15 mA
• Maksimum output Arus : 200 mA
• Daya : 600 mW
• Suhu kerja antara : 0 to 70 °C
  
  
  
  

  1. GND : Ground
  2. Trigger : sebagai pemantik agar pewaktuan berkerja
  3. Output : akan dihubungkan ke beban contohnya : Led
  4. Reset : berfungsi untuk menghentikan interval pewaktuan jika dihubungkan dengan GND
  5. Control : sebagai pengakses pembagi tegangan sebesar 2/3 VCC
  6. Threshold : untuk menentukan berapa lamanya pewaktuan
  7. Discharge : biasanya dikonekkan dengan kapasitor elektrolit, dan pada waktu pembuangan muatan el-co digunakan untuk menentukan interval pewaktuan
  8. VCC : tegangan masukan antara 3 Vdc sampai 15 Vdc

  Karakteristik dari IC 555 adalah sebagai berikut :

  
  

  Reset	Threshold	Trigger	Output
  < 1V	-	-	0
  -	> 2/3 Vcc	-	0
  > 1V	< 2/3 Vcc	< 1/3 Vcc	1
  > 1V	< 2/3 Vcc	> 1/3 Vcc	Memori
  Control Voltage terhadap Common /GND terpasang Capasitor 0,001 mF

Contoh soal 

1. Apa yang dimaksud dengan IC Multivibrator? A. Sebuah rangkaian yang digunakan untuk menghasilkan dua output yang berbeda secara bergantian B. Sebuah jenis IC yang digunakan untuk mengubah sinyal analog menjadi sinyal digital C. Sebuah IC yang digunakan untuk memperkuat sinyal analog D. Sebuah jenis IC yang digunakan untuk menghasilkan gelombang sinusoidal

Jawaban: A

2. IC Multivibrator yang paling umum digunakan adalah: A. 555 B. 741 C. 386 D. 7805

Jawaban: A (IC 555 adalah IC Multivibrator yang paling umum digunakan)

3. Sebuah resistor memiliki nilai 220 Ohm dan dihubungkan dengan sebuah kapasitor yang memiliki kapasitansi 0,1 mikrofarad. Jika resistor dan kapasitor tersebut digunakan dalam rangkaian astabil multivibrator dengan IC 555, maka frekuensi output pada pin 3 IC 555 adalah?

A. 727 Hz B. 776 Hz C. 810 Hz D. 847 Hz

Untuk menyelesaikan masalah ini, kita dapat menggunakan rumus frekuensi dari rangkaian astabil multivibrator, yaitu:

f = 1.44 / ((R1 + 2*R2)*C)

Dimana: R1 = nilai resistor pertama R2 = nilai resistor kedua C = nilai kapasitor

Mengganti nilai resistor dan kapasitor yang diberikan pada soal, maka:

f = 1.44 / ((220 + 2*220) * 0.1E-6) f = 776 Hz

Jadi, jawaban yang benar adalah B (776 Hz).

Example Pada BUKU

Example 10.1

    Bentuk gelombang dari Gambar (b) diterapkan pada terminal RESET dari rangkaian multivibrator astabil dari Gambar (a). Gambarlah gelombang output! 

Solusi :

    Rangkaian yang ditunjukkan pada Gambar (a) adalah multivibrator astabil dengan bentuk gelombang simetris 500 Hz yang diterapkan pada terminal RESET-nya. Terminal RESET bergantian TINGGI dan RENDAH selama 1,0 ms. Ketika input RESET RENDAH, output dipaksa ke status RENDAH. Ketika input RESET TINGGI, bentuk gelombang astabil muncul di output. Periode waktu TINGGI dan RENDAH dari multivibrator astabil ditentukan sebagai berikut:

HIGH time=0.69×14.5×103×0.01×10−6 =100ms

LOW time=0.69×14.5×103×0.01×10−6 =100ms

    Output astable adalah bentuk gelombang simetris 5 kHz. Setiap kali terminal RESET pergi ke TINGGI selama 1,0 ms, lima siklus gelombang 5 kHz muncul di output. Gambar diatas menunjukkan bentuk gelombang output yang muncul di terminal 3 IC pengatur waktu.

Example 10.2

    Berdasarkan rangkaian multivibrator monostable pada Gambar dibawah. Terminal pemicu (pin 2 dari IC) digerakkan oleh bentuk gelombang simetris 10 kHz. Tentukan frekuensi dan duty cycle gelombang keluaran!

Solusi :

- Frekuensi dari gelombang pemicu = 10kHz

- Periode waktu antara dua ujung leading atau trailing = 100 µs

- Lebar pulsa yang diharapkan dari output monoshot = 1.1 RC = 1.1 x 104 x 10-8 = 110 µs

- Gelombang pemicu adalah yang simetris dengan periode waktu tinggi dan rendah masing-masing 50 µs. Karena periode waktu keadaan RENDAH dari bentuk gelombang pemicu kurang dari lebar pulsa output yang diharapkan, ia dapat berhasil memicu monoshot pada ujung trailingnya.

- Karena periode waktu antara dua trailing edge berturut-turut adalah 100 µs dan lebar pulsa keluaran yang diharapkan adalah 110 µs, hanya tepi trailing alternatif dari gelombang pemicu yang akan memicu monoshot.

- Frekuensi bentuk gelombang output = 10/2 = 5 kHz.

-Periode gelombang output = 1/(5 x 103) = 200 µs

Oleh karena itu, duty cycle dari gelombang output = 110/200 = 0.55

 5. Percobaan [kembali]

    a) Prosedur[kembali]

pada percobaan kali ini dilakukan dengan prosedur sebagai berikut:

• Mempersiapkan Alat beserta Bahan seperti yang telah tertera pada Sub Bab Alat dan Bahan di atas
• Merangkai Rangkaian 
• Pada Rangkaian disambungkan input berupa gelombang pulsa  agar dapat melihat bagaimana perbedaan respons gelombang input dan outputnya.
• Amatilah nilai input dan output dengan menyesuaikannya dengan rumus yang ada, 

    b) Rangkaian Simulasi dan Prinsip Kerja [kembali]

Rangkaian 10.14

Hasil Simulasi

Prinsip Kerja

Rangkaian yang ditunjukkan pada Gambar 10.14 (a) adalah multivibrator astabil dengan bentuk gelombang simetris 500 Hz diterapkan ke terminal RESET-nya. Terminal RESET bergantian TINGGI dan RENDAH selama 1,0 ms. Kapan input RESET adalah RENDAH, output dipaksa ke kondisi RENDAH. Saat input RESET TINGGI, sebuah bentuk gelombang astable muncul di output

    c) Video Simulasi [kembali]

    d) Download File [kembali]

• Link File rangkaian 10.14 klik disini
• Download HTML disini
• download video penjelasan klik disini
• Download Datasheet Osiloskop
• Download Datasheet Resistor
• Download Datasheet Kapasitor
• DataSheet Dioda Klik disini
• Datasheet IC 555 Klik disini
• link Datasheet Resistor Klik disini