LAPORAN PRAKTIKUM ELEKTRONIKA 2IC Timer 555
Nama: Ignatius HenryNPM: 1206258295Fakultas: FMIPAJurusan:
FisikaKelompok: 18Kode Praktikum: Modul 6Tanggal Praktikum: Rabu,
16 April 2014
Laboratorium Elektronika DasarDepartemen FisikaFakultas
Matematika dan Ilmu Pengetahuan AlamUniversitas Indonesia -
Depok2014Modul 6IC Timer 555I. Tujuan1. Mengukur frekuensi dan
siklus kerja dari 555 astable2. Mengukur lebar pulsa dari timer 555
monostable3. Menguji signal keluaran dari pengatur tegangan
osilator4. Membuat sawtooth generator menggunakan timer 555
II. Teori DasarTimer 555 merupakan sebuah IC timer yang bekerja
berdasarkanrangkaianRC dan komparator yang dirangkai dengan
komponen digital (R-Sflip-flop). Timer 555 dapat beroperasi baik
sebagai monostabil maupun astabil. Keluaran gelombang kotak yang
dihasilkan dapat memiliki variasi duty cycle mulai dari 50 99.9%
dan frekuensi kurang dari 0,1Hz sampai dengan lebih dari 100KHz.
Rangkaian 555 terdiri atas dua buah komparator tegangan (COMP1 dan
COMP2), sebuah flip-flop kontrol R-S(reset/set) yang dapat direset
dari luar melalui pin 4, sebuah penguat pembalik output (A1), dan
sebuah transistor discharge (Q1). Level bias kedua kompartor
ditentukan oleh resistor-resistor pembagi tegangan (Ra, Rb, dan Rc)
yang terdapat antara Vcc dan ground. Input inverting komparator1
diberi masukan 2/3Vcc dan input noninverting dari komparator2
diberi masukan 1/3Vcc. Operasi monostabil membutuhkan masukan pulsa
trigger pada pin2 dariIC 555. Masukan trigger berupa drop level
tegangan lebih dari+2/3Vcc menuju tegangan kurang dari +Vcc/
3.Fungsi dari IC555 bisa bermacam-macam, karena dapat menghasilkan
sinyal pendetak/sinyal kotak. Beberapa diantaranya adalah sebagai
clock untuk jam digital, hiasan menggunakan lampu LED, menyalakan
7-segment dengan rangkaian astable, metronome dalam industri musik,
timer counter, atau dengan lebih dalam mengutak-atik lagi dapat
memberikan PWM (pulse width modulation) yang mengatur frekuensi
sinyal logika high untuk mengatur duty cycle yang diinginkan.
Gambar 1. Skematik IC Timer 555
Rangkaian MonostableRangkaian ini hanya memerlukan sedikit
rangkaian tambahan untuk dapat mengoperasikannya, yaitu sebuah
resistor (RA) dan sebuah kapasitor (C1) serta kapasitor (C2) untuk
menyetabilkan tegangan referensi pada upper comparator
(komparator-A). IC ini memanfaatkan rangkaian tambahan tersebut
untuk men-charge dan men-discharge kapasitor C1 melalui resistor
RA. fungsi rangkaian ini adalah untuk menghasilkan pulsa tunggal
pada pin-3 dengan waktu tertentu jika pin-2 diberi trigger /dipicu.
Pada keadaan awal, output ICnya berlogika 0. Dapat dilihat pada
gambar-2 bahwa terdapat rangkaian pembagi tegangan untuk input
referensi komparator-A dan komparator-B. Seperti yang kita ketahui
prinsip kerja komparator yaitu jika Vd (beda potensial input
inverting dan input non-invertingnya) bernilai positif, maka
komparator akan mengeluarkan output berlogika 1. Jika diberi
trigger dari logika 1 ke logika 0 pada pin-2, maka Vd pada
komparator-B akan brnilai positif dan alhasil mengeluarkan output
high. Output ini akan men-set RS flip-flop (memberi keluaran IC
logika 1) untuk beberapa saat, seiring dengan itu, transistor Q1
akan off (open)dan kapasitor C1 akan melakukan charging sampai
tegangannya mencapai 2/3 Vcc sebelum akhirnya RS flip-flop akan di
reset oleh komparator-A dan kapasitor C1 melakukan discharge
melalui resistor R1 secara transient. Lamanya pulsa tunggal yang
dihasilkan sekitar t = 1.1 RA C1.
Gambar 2. Rangkaian Monostable
Rangkaian AstableRangkaian astable agak berbeda dari rangkaian
monostable. Rangkaian astable akan menghasilkan sinyal kotak yang
terus berdetak dengan duty cycle tertentu selama catu tegangan
tidak dilepaskan. Prinsip kerjanya, jika pada rangkaian monostable
dipicu dengan tegangan berlogika high ke low (kurang dari 1/3 Vcc)
pada pin-2, rangkaian astable ini dibuat untuk memicu dirinya
sendiri. Rangkaian ini memanfaatkan osilasi tegangan pada kapasitor
disekitar 1/3 Vcc sampai 2/3 Vcc. Komponen eksternal yang
diperlukan adalah sebuah kapasitor (C1) dan dua buah resistor (RA
dan RB). Adapun untuk kestabilan tegangan referensi komparator-A,
digunakan sebuah kapasitor lagi (C2) pada pin-5 sebesar 10nF ke
ground. Sedikit terkait dengan deskripsi pin yang telah dibahasi
diatas, saat transistor Q1 ON maka resistansi menuju ground pada
emitternya sangat kecil, sehingga ground seakan-akan tersambung
diantara kedua resistor. Namun ketika transistor Q1 off, resistansi
antara collector dan emitternya sangat besar dan sulit dilewati
arus, seakan terjadi open circuit. Pada akhirnya output yang
terjadi berupa sinyal kotak akan mendetak secara kontinu dengan
frekuensi tertentu seiring dengan berosilasinya tegangan pada
kapasitor di 1/3 Vcc sampai 2/3 Vcc. Osilasi yang dimaksud disini
dapat dijelaskan yaitu, sesaat tegangan kapasitor melebihi 2/3 Vcc
komparator-A mengeluarkan output high yang akan me-reset RS
flip-flop dan tegangan pada kapasitor akan turun(discharging)
secara transient. Sesaat tegangan pada kapasitor C1 berkurang dari
1/3 Vcc, output komparator-B akan berlogika high dan men-set RS
flip-flop, selanjutnya tegangan kapasitor akan naik secara
transient (charging) dan begitu seterusnya berosilasi menghasilkan
pulsa. Jadi, saat berosilasi tegangan kapasitor tidak akan kurang
dari 1/3 Vcc dan melebihi 2/3 Vcc.
Gambar 3. Rangkaian Astable
Gambar 4. Output Gelombang Rangkaian Astable
III. Alat 1. Power supply2. Osiloskop3. Resistor4.
Potensiometer5. Kapasitor6. Transistor7. Op-Amp8. Timer
IV. Prosedur PercobaanA. Astable 555 Timer1. Menghitung
frekuensi dan siklus kerja pada gambar 5 untuk hambatan yang
terdapat pada tabel dibawah dan catat pada fcalc dan Dcalc :
Gambar 5. Rangkaian Astable RA, kRB, kfcalcDcalcfmeasDcalc
10100
10010
1010
2. Menghubungkan rangkaian dengan RA = 10 k dan RB = 100 k.3.
Mengukur W dan T. Menjalankan frekuensi dan faktor kerja. Kemudian
mencatat fmeas dan Dcalc pada tabel.4. Melihat tegangan pada
seberang kapasitor (pin 6).5. Mengulangi langkah 2 sampai 4 untuk
nilai hambatan yang berbeda.
B. Tegangan control osilator1. Menghubungkan VCO pada gambar
2.
Gambar 2. Rangkaian Voltage Control Oscillator2. Melihat output
dengan menggunakan osiloskop.3. Variasikan 1 k potensiometer dan
perhatikan yang terjadi. Kemudian catat minimum dan maksimum
frekuensi:fmin :fmaks :
C. Monostable 555 Timer1. Gambar 3 menunjukkan monostable 555
timer. Menghitung lebar pulsa untuk setiap daftar nilai R pada
tabel lalu catat hasil pada Wcalc .R, kWcalcWmeas
33
47
68
2. Menghubungkan rangkaian pada gambar 3 dengan R pada 33 k.3.
Melihat output pada pin 6. Mengatur frekuensi dari input gelombang
sin ke 1 kHz. Menyesuaikan tingkat gelombang sin sampai mendapatkan
output dengan siklus kerja mendekati 90%.4. Melihat output pada
timer 555. Mengukur lebar pulsanya dan mencatat nilai pada Wmeas.5.
Mengulangi langkah 2 sampai 4 untuk variasi nilai R.
D. Sawtooth Generator1. Menghitung nilai arus pada gambar 4
untuk setiap nilai R yang ditunjukkan pada tabel lalu catat
nilainyaR, kIcharge, mAScalc, V/msSmeas, V/ms
10
22
33
2. Menghitung penurunan dari nilai tegangan kapasitor dalam volt
permilisekon. Catat Scalc3. Menghubungkan rangkaian pada gambar 8
dengan R sebesar 10 k4. Mengatur AC generator menjadi 1 kHz.
Sesuaikan tingkat untuk mendapatkan siklus kerja mendekati 90%5.
Lihat tegangan output. Menghitung kenaikan tegangan dan waktu6.
Mengulangi langkah 3 sampai 5 dengan nilai R seperti pada tabel
V. Tugas Pendahuluan1. Karena tegangan input dalam 555 timer
terbagi bagi sehingga nilai tegangan control nya bernilai 10 V.2.
Transistor mengalami saturasi,nilai output Q harus bernilai
tinggi3. Dalam mengatur RS flip-flop tegangan ambang harus sedikit
lebih besar dari tegangan control.4. Jika VCC = 15 V,maka tegangan
pacu harus kurang dari 5 V untuk memasang kembali flip-flop RS5.
Saat nilai R = 68 k dan C = 0.047 F, maka lebar pulsa output adalah
3.52 ms6. RA = 27 k, RB = 68 k dan C = 0.22 F. Maka frekuensi
outputnya akan bernilai 40.2 Hz dan siklus kerjanya 58.3%7. Agar
mendapatkan output astable dengan siklus kerja mendekati 50% maka
nilai RA harus lebih kecil dari RB8. VCC = 15 V,R1 = 3.9 k dan R =
1k dan C = 0.15 F. Nilai konstan dari arus adalah 4.13 mA dan
kenaikannya adalah 27.6 V/ms
VI. SimulasiAstable 555 Timer
1. Tegangan Control Oscilator
VII. Data PengamatanAstable 555
TimerRA(K)RB(K)fcalcDcalcfmeasDmeas
10100685.71 Hz52.38%1.2 KHz51.62%
100101.2 KHz91.67%1.06 KHz22.76%
10101.44 KHz66.67%8.43 KHz66.12%
RA (10K) ; RB (100K)
RA (100K) ; RB (10K)
RA (10K) ; RB (10K)
Voltage Control Osilatorfmin : 767,8 Hz
fmaks : 13,70 KHz
Monostable 555 TimerR(K)WcalcWmeas
333.63 x 10-4 s811.5 s
475.17 x 10-4 s812.8 s
687.48 x 10-4 s807.9 s
R : 33K
R : 47K
R : 68K
VIII. AnalisisPada percobaan modul 6 yaitu rangkaian IC Timer
555 praktikan melakukan 4 jenis percobaan yang berbeda. Pada
percobaan ini praktikan dituntut untuk mengukur frekuensi dan
siklus kerja dari 555 astable, mengukur lebar pulsa dari timer 555
monostable, menguji signal keluaran dari pengatur tegangan
osilator, dan membuat sawtooth generator menggunakan timer 555.
Pada percobaan pertama praktikan merangkai rangkaian astable timer
sesuai dengan contoh rangkaian. Didalam percobaan ini praktikan
mendapatkan output berupa frekuensi, periode dan lebar bandwidth
sehingga nilai D tidak dapat secara langsung dihitung. Nilai D
dihitung dengan membagi lebar bandwidth dengan periode sehingga
didapatkan nilai tersebut. Setelah praktikan membandingkan nilai
fcalc dengan fmeas terdapat perbedaan untuk RA (10K) ; RB (100K)
dan RA (10K) ; RB (10K). Begitu juga dengan Dcalc dengan Dmeas
terdapat perbedaan yang cukup jauh untuk RA (100K) ; RB (10K). Hal
ini mungkin terjadi karena kesalahan merangkai dalam rangkaian.
Pada percobaan kedua yaitu voltage control oscillator praktikan
membuktikan bahwa frekuensi dari rangkaian dapat berubah ketika
potensiometer digeser. Setelah melakukan percobaan rangkaian yang
praktikan buat ternyata berhasil menunjukkan perubahan ketika
potensiometer digeser dan mendapatkan hasil fmin : 767,8 Hz ; fmaks
: 13,70 KHz. Pada percobaan ketiga praktikan merangkai rangkaian
monostable sesuai dengan contoh rangkaian didalam buku. Setelah
praktikan membandingkan nilai Wmeas dengan Wcalc terlihat terdapat
perbedaan diantara ketiga W ini, dengan nilai rata-rata Wmeas 815.2
s. Untuk percobaan keempat yaitu sawtooth generator, praktikan
tidak sempat mengerjakan percobaan ini karena waktu yang tak
memungkinkan.
IX. Kesimpulan1. IC 555 dapat beroperasi sebagai rangkaian
monostable ataupun astable dan nilai frekuensi, D serta W dapat
terukur dengan baik.2. IC 555 dapat beroperasi sebagai voltage
control oscillator dan nilai frekuensi minimal serta maksimalnya
dapat terukur.3. IC 555 dapat beroperasi sebagai sawtootgh
generator.
X. ReferensiKleitz, William. 1996. Digital Electronics A
Practical Approach. FourthEdition. Los Angeles : Prentice-Hall
International, Inc.