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.

Gambar square wave

 Disebut quasistable apabila rangkaian multivibrator membentuk suatu pulsa tegangan keluaran sebelum terjadiperalihan tingkat tegangan keluaran ke tingkat lainnya tanpa satupun pemicu dari luar.

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.

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 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).

Cara Kerja LED (Light Emitting Diode)
Warna-warna LED (Light Emitting Diode)

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

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

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.

C. Kondensator

Capasitor atau kondensator adalah sebuah komponen yg bisa sebagai penyimpan energi didlm medan listrik, caranya ialah dengan memadukan ketidak-seimbangan intern dr muatan listriknya. Dari arti tersebut bisa kita tarik sebuah kesimpulan mengenai fungsi kondensator, secara umum yaitu menyimpan sejumlah energi ke dlm medan listrik.

Ada 3 jenis kondensator yang dibagi berdasarkan kegunaannya, yaitu:

1.      Kondensator Elektrolit (ELCO = Electrolite Condenser)

2.      Kondensator Variabel (nilai kapasitasnya bisa diubah)

3.      Kondensator Tetap (nilai kapasitasnya tak bisa diubah/ tetap)

Simbol Kondensator pada skema elektronika

1.        Bila ia memiliki 2 kaki dan 2 kutub (positif dan negatip), serta mempunyai larutan elektrolit dan umumnya memiliki bentuk tabung. Lambang :

    2.         Bila nilai kapasitasnya rencah dari yang lain, kemudian tidak memiliki kutub   negatif ataupun positif dikakinya, serta bentuknya bulat pipih seperti kancingbaju/tablet dgn warna coklat; hijau; merah; dll. Lambang: 

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.

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.

 LED hanya akan memancarkan cahaya apabila dialiri tegangan maju (bias forward) dari Anoda menuju ke Katoda.

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.

Toolkit untuk merakit komponen elektronika terdiri dari beberapa peralatan sebagai berikut :

Solder merupakan toolkit elektronika yang pokok dalam merakit komponen elektronika, fungsi solder adalah untuk mencairkan timah sebagai perekat kaki komponen elektronika pada jalur PCB.

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. 

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.

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.

Atractor atau penyedot timah merupakan toolkit yang kita butuhkan apabila inginmelepas komponen elektronika yang telah disolder pada papan PCB.

Pinset merupakan toolkit yang berfungsi untuk memegang komponen elektronika yang akan disolder.

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.

Osciloscope merupakan perangkat elektronika yang berfungsi untukmengukur dan mengetahui bentuk gelombang atau sinyal listrik.

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.

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. 

Berdasarkan prinsip kerjanya, ada dua jenis AVO meter, yaitu AVO meter analog (menggunakan jarum putar / moving coil) dan AVO meter digital (menggunakan display digital). 

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.

Diketahui : 
f  = 60 KHZ
R2 = 10Ω
C1 = 100nf
C2 = 100µf

 Ditanya :
R1 = ?

 Jawab : 
T=1/f
T=1/60000 
 =0,0000166666
T=0,0000166666 X 1000000 = 16,67 mikro sekon 

T            =T1+T2
             =0,693(2R1+R2)C
16,67        =0,693(2R1+10)100nf
16,67/0,693  =(2R1+10)100nf
24           =(2R1+10)100nf
24/100nf     =2R1+10
23           =2R1+10
23           =2R1
R1           =1,38 ohm

R2  = 1k

C   = 1mf

T   = 16,67m

R1  = 1,38omh