Membangun Multivibrator Astabil Berbasis IC Timer 555
Tanpa menggunakan pemicu eksternal apa pun, IC pengatur waktu 555 dapat bergantian antara dua keadaannya. Tiga bagian eksternal tambahan, dua resistor (R 1 dan R 2 ), dan kapasitor (C) dapat ditambahkan ke IC 555 untuk mengubahnya menjadi rangkaian multivibrator astabil. Rangkaian di bawah ini menunjukkan penggunaan IC 555 sebagai multivibrator astabil bersama dengan tiga bagian luarnya.
Karena pin 6 dan 2 sudah terhubung, perangkat akan aktif secara otomatis dan berfungsi sebagai osilator tanpa memerlukan pulsa pemicu eksternal. V CC sebagai suplai tegangan masukan dihubungkan ke pin 8. Karena Pin 3 pada rangkaian di atas adalah terminal keluaran, keluaran dapat diambil dari sini. Pin reset eksternal adalah pin 4 pada rangkaian, dan pin ini dapat me-restart timer tetapi biasanya pin 4 dihubungkan ke V CC ketika fungsi reset tidak digunakan.
Tingkat tegangan ambang batas akan berfluktuasi tergantung pada tegangan kontrol yang diberikan pada pin 5. Sebaliknya, pin 5 sering dihubungkan ke ground melalui kapasitor, yang menyaring kebisingan eksternal dari terminal. Terminal ground adalah pin 1. R 1 , R 2 , dan C membentuk rangkaian waktu, yang mengontrol lebar pulsa keluaran.
Prinsip Operasi
Sirkuit internal IC 555 ditampilkan dalam mode astabil, dengan R 1 , R 2 , dan C semuanya menjadi bagian dari rangkaian waktu RC.
Flip-flop pertama kali direset ketika dihubungkan dengan suplai, yang menyebabkan keluaran pengatur waktu beralih ke keadaan rendah. Akibat penggandengan ke Q’, transistor pelepasan terdorong ke titik jenuh. Transistor akan memungkinkan kapasitor C rangkaian pengatur waktu, yang dihubungkan ke Pin 7 IC 555, untuk dilepaskan. Output pengatur waktu sekarang dapat diabaikan. Tegangan pemicu adalah satu-satunya tegangan yang ada pada kapasitor dalam kasus ini. Akibatnya jika tegangan kapasitor turun dibawah 1/3 V CC , tegangan referensi yang mengaktifkan komparator no. 2, keluaran komparator no. 2 akan menjadi tinggi selama pelepasan. Flip-flop akan disetel sebagai hasilnya, menghasilkan keluaran TINGGI untuk pengatur waktu di pin 3.
Transistor akan dimatikan oleh output tinggi ini. Akibatnya, melalui resistor R 1 dan R 2 , kapasitor C terisi. Pin 6 dihubungkan ke persimpangan tempat pertemuan kapasitor dan resistor, oleh karena itu tegangan untuk kapasitor sekarang sama dengan tegangan ambang batas. Saat kapasitor terisi, tegangannya naik secara eksponensial menuju V CC ; ketika mencapai 2/3 V CC , tegangan referensi komparator ambang batas (komparator 1), outputnya melonjak.
Oleh karena itu, flip-flop di-RESET. Output pengatur waktu turun ke LOW. Output rendah ini akan menghidupkan kembali transistor, yang memberikan jalur pelepasan pada kapasitor. Akibatnya, resistor R 2 akan membiarkan kapasitor C terlepas. Dengan demikian, siklus tersebut terus berjalan.
Akibatnya, ketika kapasitor sedang diisi, tegangan keluaran pada pin 3 tinggi, dan tegangan di sekitar kapasitor meningkat secara agresif. Mirip dengan ini, tegangan keluaran pin 3 rendah, dan ketika kapasitor dilepaskan, tegangan yang melintasinya turun secara eksponensial. Bentuk gelombang keluaran tampak seperti rangkaian pulsa persegi panjang.
Bentuk Gelombang Tegangan Kapasitor & Tegangan Keluaran
Akibatnya, R 1 + R 2 mewakili resistansi total dalam saluran pengisian, dan C mewakili konstanta waktu pengisian. Hanya ketika kapasitor melewati resistor R 2 selama debit apakah itu keluar. R 2 C adalah konstanta waktu pengosongan sebagai hasilnya.
Siklus
Resistensi R 1 dan R 2 mempengaruhi konstanta waktu pengisian dan pengosongan. Variasi konstanta waktu biasanya lebih besar daripada konstanta waktu pemakaian. Akibatnya, keluaran TINGGI terus terjadi dalam jangka waktu yang lebih lama daripada keluaran RENDAH, dan bentuk gelombang keluaran tidak simetris sehingga Jika T adalah durasi satu siklus dan TON adalah waktu untuk keluaran yang lebih tinggi, maka siklus kerja diberikan oleh :
Jadi persentase Duty Cycle-nya adalah:
Dimana T adalah total waktu pengisian dan pengosongan, T PADA dan T MATI , persamaan berikut memberikan nilai T PADA atau waktu pengisian T C :
Waktu pelepasan T D , sering dikenal sebagai T MATI , diberikan oleh:
Maka rumus lamanya satu siklus T adalah:
Mengganti rumus % Duty Cycle:
Frekuensi diberikan oleh:
Aplikasi – Generasi Gelombang Persegi
Siklus kerja multivibrator astabil biasanya lebih tinggi dari 50%. Ketika siklus kerja tepat 50%, multivibrator astabil menghasilkan gelombang persegi sebagai keluarannya. Siklus tugas 50% atau lebih rendah dari itu sulit dicapai dengan IC 555 bertindak sebagai multivibrator astabil, seperti yang telah disebutkan sebelumnya. Sirkuit harus melalui beberapa perubahan.
Dua dioda ditambahkan, satu diparalel dengan resistor R 2 dan yang lainnya seri dengan resistor R 2 dengan katoda terhubung ke kapasitor. Dengan mengganti resistor R 1 dan R 2 , dimungkinkan untuk membuat siklus tugas dalam rentang 5% hingga 95%. Rangkaian untuk membuat keluaran gelombang persegi dapat dikonfigurasi seperti di bawah ini:
Di rangkaian ini, kapasitor mengisi daya sambil mentransfer arus melalui R 1 , D 1 , dan R 2 selama pengisian. Ini dikeluarkan melalui D 2 dan R 2 saat pemakaian.
Konstanta waktu pengisian, T PADA = T C , dapat dihitung sebagai berikut:
Dan inilah cara Anda mendapatkan konstanta waktu pengosongan, T MATI = T D :
Akibatnya, siklus kerja D ditentukan oleh:
Membuat R 1 dan R 2 nilainya sama akan menghasilkan gelombang persegi dengan siklus kerja 50%.
Siklus kerja kurang dari 50% tercapai ketika R 1 resistensi lebih rendah dari R 2 sementara biasanya R 1 dan R 2 dapat digantikan oleh potensiometer untuk mencapai hal ini. Tanpa menggunakan dioda apa pun, rangkaian generator gelombang persegi lainnya dapat dibuat menggunakan multivibrator astabil. R 2 terhubung antara pin 3 dan 2, atau terminal keluaran dan terminal pemicu. Di bawah ini adalah diagram rangkaiannya:
Proses pengisian dan pengosongan pada rangkaian ini hanya berlangsung melalui resistor R 2 . Kapasitor tidak boleh terkena sambungan luar saat diisi dengan resistor R 1 , yang harus ditetapkan pada nilai tinggi. Selain itu, ini berfungsi untuk menjamin bahwa kapasitor terisi penuh (V CC ).
Aplikasi – Variasi Posisi Pulsa
Dua IC pengatur waktu 555, salah satunya berjalan dalam mode astabil dan sebaliknya dalam mode monostabil, menawarkan modulasi posisi pulsa. Pertama, IC 555 dalam mode astabil, sinyal modulasi berlaku pada Pin 5 dan IC 555 menghasilkan gelombang termodulasi lebar pulsa sebagai outputnya. Input pemicu IC 555 berikutnya, yang berjalan dalam mode monostabil, menerima sinyal PWM ini. Lokasi pulsa keluaran IC 555 kedua bervariasi berdasarkan sinyal PWM, yang sekali lagi bergantung pada sinyal modulasi.
Di bawah ini adalah konfigurasi rangkaian modulator posisi pulsa yang menggunakan dua rangkaian terpadu pengatur waktu 555.
Tegangan kontrol yang menentukan tegangan minimum atau level ambang batas untuk IC 555 pertama disesuaikan untuk membuat UTL (Upper Threshold Level).
Ketika tegangan ambang berubah sehubungan dengan sinyal modulasi yang diterapkan, lebar pulsa dan waktu tunda juga berubah. Ketika sinyal PWM ini diterapkan untuk memicu IC kedua, satu-satunya hal yang akan berubah adalah lokasi pulsa keluaran, baik amplitudo maupun lebarnya tidak akan berubah.
Kesimpulan
IC Timer 555 dapat berfungsi sebagai osilator yang berjalan bebas atau multivibrator astabil bila dikombinasikan dengan komponen tambahan. IC Timer 555 dalam mode astabil digunakan dalam berbagai aplikasi mulai dari pembangkitan rangkaian pulsa, modulasi, dan pembangkitan gelombang persegi.