Timer IC unit operation

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Pendahuluan

2. Tujuan

3. Alat dan Bahan

4. Dasar Teori

5. Example

6. Problem

7. Pilihan Ganda

8. Percobaan

9. Download File

1. Pendahuluan[Kembali]

Timer IC, khususnya IC 555, merupakan salah satu komponen penting dalam dunia elektronika yang sering digunakan untuk menghasilkan sinyal waktu atau pulsa secara otomatis. Salah satu konfigurasi paling umum dari Timer IC adalah mode astable, yaitu mode di mana IC menghasilkan sinyal gelombang persegi secara terus-menerus tanpa memerlukan pemicu dari luar (free-running oscillator).

Dalam mode astable, IC 555 bekerja sebagai pembangkit pulsa (pulse generator) dengan frekuensi dan siklus kerja (duty cycle) tertentu, yang ditentukan oleh nilai komponen resistor dan kapasitor eksternal. Konfigurasi ini banyak diaplikasikan dalam berbagai sistem seperti rangkaian kedip LED, pembangkit sinyal PWM (Pulse Width Modulation), sistem waktu digital, alarm, serta aplikasi kendali lainnya.

2. Tujuan[Kembali]

1. Mengetahui prinsip kerja IC 555 dalam mode astable
2. Mengetahui nilai periode (T), waktu high , waktu low , dan frekuensi output berdasarkan nilai RA, RB, dan C.
3. Mengetahui bentuk gelombang output pada osiloskop 

3. Alat dan Bahan[Kembali]

   a. Alat:

• Voltmeter

    Voltmeter merupakan alat yang digunakan untuk mengukur besar tengangan pada suatu komponen. Cara pemakaiannya adalah dengan memparalelkan kaki kaki Voltmeter dengan komponen yang akan diuji tegangannya.

• Osiloskop

        alat untuk memproyeksikan bentuk sinyal listrik agar dapat dilihat dan dapat dipelajari

    

• Sumber DC

     Sumber arus searah (DC) adalah perangkat atau sistem yang menghasilkan atau memberikan arus listrik yang mengalir dalam satu arah saja

    b. Bahan

• Kapasitor

        Kapasitor adalah sebuah komponen yang berfungsi sebagai penyimpan arus listrik.

• Resistor

    Resistor merupakan komponen elektronik yang memiliki dua pin dan didesain untuk mengatur tegangan listrik dan arus listrik. 

• Ground

        G

round adalah titik kembalinya arus searah atau titik kembalinya sinyal  bolak balik atau titik patokan dari berbagai titik tegangan dan sinyal listrik dalam rangkaian elektronika.

• 555 Timer IC

            IC Timer 555 adalah IC yang digunakan untuk berbagai aplikasi pewaktuan, penundaan, pembangkit pulsa, dan osilator.

4. Dasar Teori[Kembali]

IC 555 adalah komponen elektronika yang umum digunakan sebagai pembangkit sinyal, pengatur waktu (timer), dan osilator. Dalam mode astable, IC 555 bekerja secara otomatis menghasilkan gelombang persegi terus-menerus tanpa memerlukan pemicu eksternal. Rangkaian astable ini banyak dimanfaatkan dalam sistem seperti pengatur kedipan LED, pembangkit sinyal PWM, alarm, dan aplikasi digital lainnya.

1. Prinsip Kerja Mode Astable

Pada mode astable, IC 555 menggunakan dua buah resistor eksternal (RA dan RB) serta satu kapasitor (C) untuk mengatur waktu pengisian dan pengosongan tegangan pada kapasitor. Proses kerja rangkaian ini terdiri dari dua tahap utama:

• Pengisian kapasitor (C charge): Tegangan pada kapasitor naik dari ⅓ Vcc ke ⅔ Vcc. Selama proses ini, output berada pada logika tinggi (high).

• Pengosongan kapasitor (C discharge): Tegangan turun dari ⅔ Vcc ke ⅓ Vcc melalui pin discharge. Pada tahap ini, output berada pada logika rendah (low).

Proses ini berlangsung terus-menerus, menghasilkan gelombang persegi pada pin output (pin 3).

2. Perhitungan Waktu dan Frekuensi Output

Periode total (T), waktu high (T_high), dan waktu low (T_low) dari sinyal keluaran dapat dihitung menggunakan rumus berikut:

$$T_{high} = 0.693 \times (R_A + R_B) \times C$$
$$T_{low} = 0.693 \times R_B \times C$$
$$T = T_{high} + T_{low}$$ $$$$

3. Pengamatan dan Verifikasi Output

Output IC 555 dalam mode astable akan membentuk gelombang persegi dengan frekuensi dan duty cycle tertentu. Dengan menggunakan osiloskop, bentuk gelombang output dapat diamati secara langsung untuk menentukan apakah sinyal sesuai dengan hasil perhitungan teori. Hal ini penting untuk memastikan bahwa rangkaian bekerja dengan benar sesuai desain.

5. Example[kembali]

Contoh 1: Timer Delay (Monostable Mode)

Soal:
Sebuah rangkaian timer IC 555 bekerja dalam mode monostable. Resistor R = 220 kΩ dan kapasitor C = 100 µF. Berapa lama output akan tetap HIGH setelah tombol ditekan?

Jawaban:
Gunakan rumus:

$$t = 1{,}1 \times R \times C$$
$$t = 1{,}1 \times 220000 \times 0{,}0001 = 24{,}2 \, \text{detik}$$

Contoh 2: Osilator LED Berkedip (Astable Mode)

Soal:
Sebuah IC 555 diatur dalam mode astable dengan komponen berikut:

• R1 = 1 kΩ

• R2 = 10 kΩ

• C = 10 µF

Hitung frekuensi output sinyal kotak yang dihasilkan.

Jawaban:
Gunakan rumus:

$$f = \frac{1{,}44}{(R1 + 2R2) \times C}$$ $$f = \frac{1{,}44}{(1000 + 2 \times 10000) \times 10^{-5}} = \frac{1{,}44}{(21000) \times 10^{-5}} = \frac{1{,}44}{0{,}21} \approx 6{,}86 \, \text{Hz}$$

Contoh 3: Pengatur Kecerahan LED (PWM Mode)

Soal:
IC 555 digunakan untuk menghasilkan sinyal PWM untuk mengatur kecerahan LED. Jika duty cycle sinyal PWM adalah 25%, artinya:

Jawaban:
Duty cycle 25% berarti output HIGH selama 25% dari waktu total.

6. Problem[kembali]

Problem 1: Timer IC 555 dalam Mode Monostable (Delay)

Soal:
Sebuah rangkaian timer IC 555 bekerja dalam mode monostable. Resistor yang digunakan adalah R = 100 kΩ, dan kapasitor yang dipilih adalah C = 220 µF.

Pertanyaan:
Berapa lama output IC 555 akan tetap HIGH setelah tombol ditekan?
Jika waktu minimum yang dibutuhkan adalah 5 detik, apakah komponen tersebut sesuai?

Jawaban:

Langkah 1: Hitung waktu output HIGH (t)
Gunakan rumus monostable mode:

$$t = 1{,}1 \times R \times C$$
$$t=\mathrm{1,1}\times 100000\times 220\times {10}^{-6}=\mathrm{24,2}\text{detik}$$

1. Jawaban:
Output IC 555 akan tetap HIGH selama 24,2 detik setelah tombol ditekan.

2. Evaluasi:
Durasi lebih dari 5 detik, jadi komponen sudah sesuai

Problem 2: Timer IC 555 dalam Mode Astable (Gelombang Kotak)

Soal:
Timer IC 555 digunakan dalam mode astable dengan resistor R1 = 1 kΩ, R2 = 10 kΩ, dan kapasitor C = 100 µF.
Pertanyaan:

1. Hitung frekuensi output yang dihasilkan oleh IC 555.

2. Tentukan periode output sinyal.

jawab :

Gunakan rumus untuk mode astable:

$$f = \frac{1{,}44}{(R1 + 2R2) \times C}$$ $$f = \frac{1{,}44}{(1000 + 2 \times 10000) \times 100 \times 10^{-6}} = \frac{1{,}44}{(21000) \times 10^{-4}} = \frac{1{,}44}{2{,}1} \approx 0{,}6857 \, \text{Hz}$$

Periode adalah kebalikan dari frekuensi:

$$T = \frac{1}{f} = \frac{1}{0{,}6857} \approx 1{,}46 \, \text{detik}$$

Problem 3: Pengaturan PWM untuk LED (PWM Mode)

Soal:
IC 555 digunakan untuk menghasilkan sinyal PWM untuk mengatur kecerahan LED. Resistor R1 = 1 kΩ, R2 = 5 kΩ, dan kapasitor C = 10 µF dipilih.
Pertanyaan:

1. Berapa nilai duty cycle dari sinyal PWM yang dihasilkan oleh IC 555?

2. Apakah LED akan menyala lebih lama atau lebih singkat dibandingkan dengan periode penuh?

Jawaban:

Hitung Duty Cycle PWM
Duty cycle untuk mode astable dapat dihitung dengan rumus:

$$\text{Duty Cycle} = \frac{R2}{R1 + 2R2} \times 100\%$$
$$\text{Duty Cycle} = \frac{5000}{1000 + 2 \times 5000} \times 100\% = \frac{5000}{11000} \times 100\% \approx 45{,}45\%$$

Karena duty cycle kurang dari 50%, LED akan menyala lebih singkat dibandingkan dengan periode penuh.

7. Pilihan Ganda[kembali]

Soal 1: Mode Monostable

Timer IC 555 bekerja dalam mode monostable dengan R = 100 kΩ dan C = 100 µF. Berapa lama output akan tetap HIGH setelah tombol ditekan?

A. 1,1 detik
B. 5,5 detik
C. 11 detik
D. 110 detik

🟩 Jawaban: C. 11 detik

🧮 Penjelasan:

$$t = 1{,}1 \times R \times C = 1{,}1 \times 100000 \times 0{,}0001 = 11 \, \text{detik}$$

Soal 2: Mode Astable

IC 555 dikonfigurasi dalam mode astable. Fungsi utama dari mode ini adalah...

A. Menghasilkan satu pulsa saja saat dipicu
B. Mengubah arus AC menjadi DC
C. Menghasilkan pulsa berulang secara terus-menerus
D. Mengatur tegangan referensi pada pin output

🟩 Jawaban: C. Menghasilkan pulsa berulang secara terus-menerus

Soal 3: Mode PWM

Dalam aplikasi PWM dengan IC 555, yang memengaruhi duty cycle dari sinyal adalah...

A. Kapasitor pengisi daya
B. Nilai resistor R1 dan R2
C. Frekuensi sumber tegangan
D. Level tegangan input

🟩 Jawaban: B. Nilai resistor R1 dan R2

8. Percobaan[Kembali]

figure 13.8

vidio penjelasan rangkaian 13.18

Rangkaian 13.20

vidio penjelasan rangkaian 13.20

9. Download File[Kembali]

donwload rangkaian 13.18 [klik]

donwload rangkaian 13.20 [klik]

donwload vidio penjelasan rangkaian 13.18 [klik]

donwload vidio penjelasan rangkaian 13.20 [klik]

Download Datasheet

• Datasheet osiloskop klik disini
• Datasheet resistor klik disini
• Datasheet Kapasitor [klik disini]
• Datasheet IC 555 [klik disini]