A. Kompetensi :
Menerapkan sistem pembangkit signal pada rangkaian kelistrikan otomotif
B. Sub Kompetensi :
Setelah selesai praktikum mahasiswa dapat :
Mengidentifikasi IC 555.
Merancang rangkaian monostable.
Merancang rangkaian astable
Menginterpretasikan gelombang digital
Menerapkan rangkaian pembangkit signal pada bidang otomotif
C. Alat dan Bahan :
Multimeter
Laptop dengan software simulator rangkaian listrik
Buku dan alat tulis
D. Keselamatan Kerja :
Laksanakan praktikum sesuai dengan prosedur kerja.
Tanyakan pada instruktur apabila mengalami permasalahan praktikum.
E. Langkah Kerja :
Hidupkan komputer/laptop dan buka software proteus atau simulator lainnya.
Rangkaian Monostable
Buat rangkaian monostable seperti gambar 1 berikut.
Lakukan perubahan nilai R1 dan C pada rangkaian tersebut, dan lakukan simulasi kerja dengan mengamati perubahan yang terjadi pada sinyal yang output yang dihasilkan. Perubahan yang terjadi mestinya berpengaruh pada periode gelombang yang dihasilkan.
1. R1 = 10K, C = 10uF
2. R1 = 5K, C = 56uF
3. R1 = 560, C = 500uF
4. R1 = 5K, C = 100uF
Cari rumus perhitungan signal monostable, dan bandingkan dengan hasil simulasi dengan software.
Catat hasil simulasi pada tabel yang tersedia.
Carilah informasi contoh penggunaan signal monostable pada kehidupan sehari-hari.
Rangkaian Astable
Buat rangkaian pembangkit sinyal monostable dengan IC 555 seperti pada gambar 2 berikut pada program simulator.
Lakukan simulasi dengan mengubah nilai R1, R2, dan C.
1. R1 = 2K, R2 = 5K, C = 56uF
2. R1 = 250, R2 = 1K, C = 100uF
3. R1 = 560, R2 = 860, C = 125uF
4. R1 = 1K, R2 = 2K, C = 150uF
Amati perubahan sinyal yang dihasilkan pada outputnya dengan menggunakan osiloskop.
Sinyal gelombang akan berubah jika R1, R2 dan C diubah, saat nilainya diperbesar maka grafik gelombang akan panjang atau membesar dan waktu kapasitor untuk melakukan pengisian (charging) akan semakin lama dan output pin 3 akan high ke low atau sebaliknya dengan lambat. Saat nilainya diperkecil maka grafik gelombang akan pendek atau mengecil dan waktu kapasitor untuk mengisi (charge) akan semakin cepat dan output pin 3 akan high ke low atau sebaliknya dengan cepat
Catat hasilnya pada tabel yang disediakan dengan mengamati periode gelombang dan konversikan pada nilai frekuensinya. Jika pengamatan sulit dilakukan, cobalah ubah pengaturan volt/div serta time/div nya sehingga gelombang dapat diamati.
Cari rumus perhitungan astable, dan bandingkan hasil simulasi dengan hasil perhitungan dengan rumus.
Rumus menghitung frekuensi
Frekuensi = 1,4/(R1+2.R2).C
Rumus menghitung Duty Cycle
Duty Cycle = ((R1+R2)×100)/(R1+2.R2)
Carilah informasi mengenai penggunaan sinyal astable pada kehidupan sehari-hari terutama di bidang otomotif.
F. Lampiran
Laporan Praktikum
1. Percobaan pertama Rangkaian monostable
Gambar rangkaian monostable hasil desain menggunakan software (berikan keterangan yang dibutuhkan). Input 3-15V:
1. 3V
2. 4V
3. 5V
4. 6V
5. 7V
6. 8V
7. 9V
8. 10V
9. 11V
10. 12V
11. 13V
12. 14V
13. 15V
Cara kerja rangkaian monostable
Rangkaian monostable IC 555, IC ini didesain sedemikian rupa sehingga hanya memerlukan sedikit komponen luar untuk bekerja. Diantaranya yang utama adalah resistor dan kapasitor luar (eksternal), IC ini memang bekerja dengan memanfaatkan prinsip pengisian (charging) dan pengosongan (discharging) dari kapasitor melalui resistor luar tersebut. Prinsip kerja rangkaian ini akan menghasilkan pulsa tunggal dengan lama tertentu pada keluaran pin 3 yang merupakan output, jika pin 2 yang merupakan trigger atau pemicu ini dipicu dengan menggunakan trigger switch. Rangkaian ini terdapat 3 resistor yang besarnya berbeda, resistor ini merupakan pembagi tegangan dan kapasitor berfungsi sebagai elemen umpan balik tegangan pada rangkaian.
Jika trigger atau pemicu di off kan maka keluaran pin 3 adalah 0 (ground atau normally low). Saat trigger switch di on kan maka tegangan keluaran dari pin 3 akan berubah dari low ke high, keluaran akan tetap tinggi untuk sementara waktu dan akan kembali ke keadaan low setelah terdapat pemicuan berikutnya. Saat pemicu di on kan sehingga membuka jalan bagi resistor R1 untuk mulai mengisi kapasitor C (charging), saat mulai mengisi jika dilihat di osiloskop grafik gelombang dari kapasitor akan terlihat terdapat delay yang mana grafiknya seperti arus yang mana saat itu naiknya secara perlahan tergantung nilai dari resistor R1 dan kapasitor C, jika kita perbesar nilai dari kapasitor dan resistor maka pengisian kapasitor juga akan lama atau waktu yang dibutuhkan untuk mengisi kapasitor akan semakin lama, kita akan melihat jelas pengisian dari kapasitor jika inputnya besar.
Tabel hasil simulasi dan pengamatan rangkaian monostable
Pembahasan hasil percobaan:
Saat dilakukan perubahan pada nilai R1 dan C jika diperkecil nilai dari R1 dan C maka time delay dari kapasitor untuk mengisi akan lebih cepat dan saat nilai R1 dan C diperbesar maka time delay dari kapasitor untuk pengisian (charge) akan semakin lama dan waktu kosong juga akan lama, dan pin 3 atau keluaran akan berada di low pada waktu yang singkat jika R1 dan C nya diperkecil dan akan lama saat low jika R1 dan C nya diperbesar. Sehingga jika kita merubah nilai dan R1 dan C akan merubah grafik gelombang dari kapasitor dan keluaran sehingga ini akan mempengaruhi perubahan periodenya.
Perhitungan periode saat kapasitor mengalami kekosongan atau delay sebagai berikut:
Saat R1 10K dan C 10uf
R1 = 10K ohm
C = 10uf
Div H = 3
Time/div = 50ms
Td = div H × time/div
= 3 × 50ms
= 150ms atau 0,15 sekon
Saat R1 5K ohm dan C 56uf
R1 = 5K ohm
C = 56uf
Div H = 2
Time/div = 100ms
Td = div H × time/div
= 2 × 100ms
= 200ms atau 0,2 sekon
Saat R1 560 ohm dan C 500uf
R1 = 560 ohm
C = 500uf
Div H = 1,95
Time/div = 100ms
Td = div H × time/div
= 1,95 ×100ms
= 195ms atau 0,195sekon
Saat R1 5K ohm dan C 100uf
R1 = 5K ohm
C = 100uf
Div H = 2
Time/div = 100ms
Td = div H × time/div
= 2 × 100ms
= 200ms atau 0,2 sekon
Pada perhitungan diatas bisa dilihat bahwa perhitungan dengan simulasi hampir sama mungkin ada angka yang sedikit berbeda dengan hasil simulasi karena kurang akuratnya penglihatan untuk melihat angka yang pasti dalam oscilloscope. Saat dilakukan simulasi pada nilai R1 5K ohm terlihat time delay dari kapasitor saat terjadi kosong nilainya sama namun karena nilai kapasitornya berbeda maka bisa dilihat dalam oscilloscope grafik saat kapasitor akan mulai mengisi (charging) akan berbeda, saat nilai kapasitor 100uf grafiknya sedikit lebih panjang untuk sampai ke puncaknya dan saat nilai kapasitor 56uf grafik gelombang sedikit lebih pendek untuk ke puncaknya.
Aplikasi monostable dalam bidang otomotif
Gambar rangkaian
Cara kerja rangkaian
LED akan menyala jika diberi tegangan 12V dari baterai, disini terdapat LDR untuk mendeteksi sensor cahaya dan pin 2 pada IC tersambung dengan LDR, pin 2 sebagai pemicu atau input. Input disini diperoleh dari LDR (sensor cahaya), nantinya saat LDR mendapat tegangan pada resistansi rendah (kondisi terang) maka LED akan berkedip 0,5 detik, namun jika LDR pada resistansi tinggi (kondisi gelap) maka LED akan menyala tanpa berkedip. LED yang tersambung pada pin 3 (output) menjadi hasil keluaran dari rangkaian diatas, sedangkan resistor yang dipasang seri dengan LED berfungsi untuk menghambat arus sehingga semakin kecil nilai resistansinya maka nyala lampu semakin cepat begitu juga sebaliknya jika nilai resistansi resistor tersebut semakin besar maka kedip lampu akan mempunyai delay 1 detik atau lebih. Input pada rangkaian ini adalah LDR sebagai sensor cahaya dan IC TIMER 555 sebagai pemroses dan memberi perintah setelah mendapat input dari LDR. Pin 4 (reset) langsung tersambung ke ground dengan tujuan untuk menghentikan interval pewaktuan. Pin 6 (threshold) tersambung dengan pin 2 (trigger) jika keduanya dalam kondisi low maka tegangan outputnya akan high.
2. Percobaan kedua Rangkaian astable
Gambar rangkaian astable hasil desain menggunakan software (berikan keterangan yang dibutuhkan). Diuji dengan perubahan input dari 3-15V:
1. 3V
2. 4V
3. 5V
4. 6V
5. 7V
6. 8V
7. 9V
8. 10V
9. 11V
10. 12V
11. 13V
12. 14V
13. 15V
Cara kerja rangkaian astable
Rangkaian astable ini menggunakan IC 555 seperti rangkaian monostable yang mana keluaran atau output clock IC 555 pada pin 3, namun pada pin 6 dan 2 tersambung dan pin 7 dan 6 terpisah, sehingga jika pada rangkaian monostable rangkaian akan bekerja jika pemicu atau trigger ditekan pada switch triggernya, maka disini trigger atau pemicu akan aktif dan mati karena dipicu oleh pin 6 yang mana fungsinya untuk menghentikan kerja IC jika tegangan pin 6 dibawah ⅔ Vcc. Untuk cara kerjanya sebagai berikut:
Rangkaian diaktifkan maka kapasitor (C) akan mengisi muatannya melalui R1 dan R2, kapasitor akan mengisi tegangan C lebih dari ⅔ Vcc. Yang mana jika pada saat pengujian tegangan kerjanya adalah 12V maka ⅔ × 12V = 20V.
Kapasitor akan melakukan pengisian (charging), dan pada saat itu output clock pada pin 3 adalah high. Sehingga jika dilihat pada grafik osciloscope maka akan terlihat grafik puncaknya berada di 12V.
Saat tegangan pada kapasitor C lebih dari ⅔ Vcc atau 20V, maka pin 7 akan aktif. Pin 7 sendiri berfungsi membuang muatan Kapasitor ketika V lebih dari 2/3 Vcc, saat pin 7 aktif muatan pada kapasitor C akan dibuang ke pin 7 lewat R2.
Tegangan pada kapasitor C akan dibuang sampai nilainya dibawah ⅓ Vcc, yang mana jika kita hitung maka nilainya 12×1/3= 4V. Saat kapasitor membuang muatannya, maka output pin 3 akan low.
Karena muatan pada kapasitor dibuang hingga kurang dari ⅓ Vcc, maka pin 7 akan mati dan kapasitor akan mengisi lagi hingga ⅔ Vcc. Siklus kerja pada rangkaian tersebut akan terus-menerus berulang.
Jika kita mengubah nilai dari R1, R2 dan C, maka grafik gelombang juga akan berubah, saat nilai dari R1, R2 dan C diperbesar maka waktu kapasitor untuk mengisi (charging) akan semakin lama dan output pin 3 juga akan lama untuk berubah dari high ke low atau low ke high, jika kita lihat pada grafik gelombang saat nilainya diperbesar maka grafiknya akan terlihat panjang karena waktunya semakin lama untuk kapasitor mengisi. Saat nilai R1, R2 dan C diperkecil maka waktu kapasitor untuk mengisi ( charging) akan cepat dan output pin 3 akan lebih cepat berubah dari high ke low atau sebaliknya, jika kita lihat pada grafik gelombangnya maka akan terlihat pendek karena kapasitor yang lebih cepat mengisi.
Tabel hasil simulasi dan pengamatan rangkaian asatble
Pembahasan hasil percobaan:
Dari rangkaian diatas bisa dilihat bahwa rangkaian astable tidak mempunyai switch trigger pada pin 2, bisa dilihat bahwa rangkaian diatas yang membedakan dengan rangkaian monostable adalah penggabungan pin 6 dan 2 dan memisahkan pin 6 dan 7 pada IC 555. Berbeda dengan rangkaian monostable, rangkaian astable bisa menentukan lebar pulsa pada kedua siklus secara berulang-ulang. Dengan kata lain rangkaian astable bisa menentukan lamanya siklus aktif dan siklus mati secara stabil dan tetap. Pada percobaan diatas nilai R1, R2 dan C dilakukan perubahan dan melihat bagaimana dengan grafik gelombang oscilloscopenya, saat dilakukan percobaan jika kita perbesar nilai dari R1, R2 dan C maka waktu untuk mengisi kapasitor akan semakin lama dan waktu low dan high dari output akan semakin lama. Karena pin 6 dan pin 2 dihubungkan maka akan memicu dirinya sendiri dan bergerak bebas, jika kita lihat pada rangkaian lampu akan berkedip flip-flop, mengikuti low dan high dari keluaran pin 3, jika kita perbesar R1, R2 dan C maka lampu akan low dan high dengan waktu yang lama dan kapasitor juga akan melakukan pengisian (charge) dalam waktu yang lama atau perlahan.
Berikut perhitungan periode, frekuensi dan duty cyclenya saat dilakukan perubahan pada nilai R1, R2 dan C secara berbeda:
R1 = 2K ohm
R2 = 5K ohm
C = 56uf
Div H = 1,95
Time/div = 100
T = Div H × time/Div
= 1,95 × 100ms
= 195ms
Menghitung frekuensi gelombang
f = 1/T
= 1/ 195 ms
= 5,13 Hz
Menghitung duty cycle
D = ((R1 + R2 )* 100) / (R1 + 2R2 )
= ((2k+5k)×100)/ (1k+2.5k)
= (8k×100)/(11K)
= 800K ohm/11K ohm
= 72,73%
R1 = 250 ohm
R2 = 1K ohm
C = 100uf
Div H = 1,5
Time/div = 50ms
T = Div H × time/Div
= 1,5 × 50 ms
= 75 ms
Menghitung frekuensi gelombang
f = 1/T
= 1/ 75 ms
= 13,3 Hz
Menghitung duty cycle
D = ((R1 + R2 )* 100) / (R1 + 2R2 )
= ((250+1k)×100)/ (1k+2.1k)
= (1.250×100)/(3K)
= 125K ohm/3K ohm
= 13,8%
R1 = 560K ohm
R2 = 860K ohm
C = 125uf
Div H = 1,5
Time/div = 50ms
T = Div H × time/Div
= 1,5 × 50 ms
= 75 ms
Menghitung frekuensi gelombang
f = 1/T
= 1/ 75ms
= 13,3 Hz
Menghitung duty cycle
D = ((R1 + R2 )* 100) / (R1 + 2R2 )
= ((560+860)×100)/ (1k+2.860k)
= (1.420×100)/(2.720)
= 142K ohm/2.720 ohm
= 52,21%
R1 = 1K ohm
R2 = 2K ohm
C = 150uf
Div H = 4,2
Time/div = 50ms
T = Div H × time/Div
= 4,2 × 50 ms
= 210 ms
Menghitung frekuensi gelombang
f = 1/T
= 1/ 210 ms
= 4,76 Hz
Menghitung duty cycle
D = ((R1 + R2 )×100) / (R1 + 2.R2 )
= ((1k+2k)×100)/ (1k+2.2k)
= (3k×100)/(5K)
= 300K ohm/5K ohm
= 60%
Aplikasi astable dalam bidang otomotif
Gambar rangkaian
Cara kerja rangkaian
Rangkaian di atas menggunakan IC 555 yang dirangkai menjadi rangkaian astable dimana outputnya akan flip-flop sehingga saat outputnya dipasangkan alarm, jalur kontrol alarm adalah pin reset dari IC 555. Alarm akan aktif bila jalur kontrol tersebut diberikan logika high dan akan off bila jalur kontrol ini diberikan logika low. Saat sensor alarm aktif dan memberikan logika high maka akan memberikan sinyal alarm bila sensor aktif karena kendaraan dinyalakan paksa saat alarm aktif.
Daftar Pustaka
Comments
Post a Comment