LAMPU BERJALAN
TUJUAN
- Mahasiswa mengerti cara kerja IC 555 dan IC 4017.
- Agar mahasiswa memahami fungsi IC 4017 / IC7448 (IC BCD to 7-segmen)
- Agar mahasiswa mampu membuat rangkaian digital sesuai dengan kebutuhannya
- Agar mahasiswa dapat memahami kerja IC 555
- dapt menciptakan produk berupa lampu berjalan dengan menggunakan IC 555 dan IC 4017 beserta komponen lainnya.
Alat dan Bahan:
a. IC 555 & soketnya 1 buah
b. IC 4017 & soketnya 1 buah
c. Capasitor 10mF 16v 1 buah
d. Capasitor ceramics 100nF & 10nF 1 buah
e. Resistor 2K2W 1 buah
f. Resistor 4K7W 1 buah
g. Trimpot 10KW 1 buah
h. Tombol on/off 2 buah
i. Tombol reset 1 buah
j. Baterai 9v 1 buah
k. LED secukupnya
l. PCB secukupnya
m. Kabel secukupnya
n. Timah, solder, pelarut, bor
o. Aklirik
TEORI DASAR
Salah satu animasi lampu yang mudah dibuat dan tidak terlalu membutuhkan biaya yang banyak adalah running led menggunakan IC CMOS 4017 sebagai decade counter, dan untuk membentuk pulsa clocknya menggunakan IC 555.
Papan nama berjalan ini dibuat dengan menggunakan sebuah IC CMOS MC14017 sebagai decade counter dan IC 555 sebagai clock-nya. IC CMOS MC14017 ini mempunyai karakteristik dapat mengaktifkan salah satu bit outputnya saja dan mampu memberikan arus sampai 10mA. Arus output ini sudah cukup untuk menyalakan sebuah led dengan kecerahan yang cukup. IC CMOS ini cukup baik kerjanya terutama dengan tegangan suplai yang daerah kerjanya sangat lebar yaitu mulai 3.0 VDC sampai 18VDC. Dalam proyek ini akan dipilih tegangan 12 VDC agar dapat diapasang pada kendaraan bernotor sehingga menjadi lebih menarik. Sedangkan untuk membentuk pulsa clocknya digunakan IC 555, yang berfungsi sebagai timer yang berfungsi untuk menghasilkan denyutan (pulse) sebagai penggerak IC 4017.
Untuk outputnya, digunakan Led berwarna merah, kuning, hijau dan biru. Digunakan Led yang berwarna-warni dengan tujuan untuk menambah semarak tampilannya.
IC 555
IC 555 ini sangat penting dalam rangkaian digital,dan juga dibutuhkan pada saat membuat rangkaian counter Up.IC 555 pada rangkaian ini digunakan untuk pengatur clock pada IC counter.
Gambar 1.3 Blok diagram dari IC pewaktu 555
Dengan komponen eksternal
Fungsi dari pin IC peaktu 555 adalah
Pin 1 (ground) : Sistem ground
Pin 2 (Trigger) : Input pada komparator yang digunakan untuk menset flip-flop
Pin 3 (output) : Output dari IC 555
Pin 4 (reset) : Reset aktif low,dimana Q’=high dan Output (pin 3)=Low
Pin 5 (control) : Digunakan untuk memlalui level tegangan 2/3 Vcc. Biasanya pin ini dihubungkan dengan capasistor 0,00mF sebagai by pass
Pin 6 (Tershold) : input pada komparator 1 yang digunakan untuk mereset flip-flop
Pin 7 (discharge) : Hubungan kolektor dari transistor NPN.Pin ini digunakan untuk menshort pin 7 ke ground ketika Q’ = high dan akan terjadi pengosongan muatan pada kapasitor.
Pin 8 (Vcc) : Tegangan Supply.
Cara kerja dari IC pewaktuan 555 pada gambar 2.3 dalah:
- Ketika power dihidupkan, terjadi pengosongan muatan pada kapasitor, dimana tegangan pada pin 2 = 0V dan keluaran pada komparator kedua adalah bernilai tinggi. Sehingga flip-flop dalam keadaan set.
- Dengan output yang tinggi,transistor akan terbuka dan terjadi pengisian muatan pada kapasitor terhadap Vcc elalui RA + RB.
- Ketika muatan kapasitor melebihi 1/3 Vcc, keluaran komparator ke 2 menuju rendah dan jika tegangan kapaitor melebihi 2/3 Vcc,keluaran komparator pertama menuju tinggi.Sehingga flip-flop dalam keadaan reaet.
- Dengan Output yang rendah, maka pin 7 akan menjadi hampir 0 V dan terjadi pengosongan muatan kapasitor melalui RB.
- Ketika tegangan kapasitor drop samapai dibawah 1/3 Vcc, Keluaran komparator kedua menuju tinggi lagi dan flip-flop dalam keadaan set.
- Dengan Q’=Low, transistor terbuka dan terjadi pengisian muatan kapsitor
- Begitulah seterusnya, dengan pengisian muatan kapasitor sebesar 2/3 Vcc dan pengosongan muatan di bawah 1/3 Vcc secara kontinu.Ketika pengisian muatan kapasitor, output akan tinggi dan sebaliknya saat pengosongan muatan output akan rendah.
Gambar 1.4 Rangakaian IC pewaktu 555
IC Timer 555
Kalau ditanya apa komponen elektronika yang paling popular dan serba guna, maka jawabnya adalah IC timer 555. IC timer jenis ini sudah dikenal dan masih populer sampai saat ini sejak puluhan tahun yang lalu. Tepatnya IC 555 pertama kali dibuat oleh Signetics Corporation pada tahun 1971. IC timer 555 memberi solusi praktis dan relatif murah untuk berbagai aplikasi elektronik yang berkenaan dengan pewaktuan (timing). Terutama dua aplikasinya yang paling populer adalah rangkaian pewaktu monostable dan osilator astable. Jeroan utama komponen ini terdiri dari komparator dan flip-flop yang direalisasikan dengan banyak transistor.
Dari dulu hingga sekarang, prinsip kerja komponen jenis ini tidak berubah namun masing-masing pabrikan membuatnya dengan desain IC dan teknologi yang berbeda-beda. Hampir semua pabrikan membuat komponen jenis ini, walaupun dengan nama yang berbeda-beda. Misalnya National Semiconductor menyebutnya dengan LM555, Philips dan Texas Instrument menamakannya SE/NE555. Motorola / ON-Semi mendesainnya dengan transistor CMOS sehingga komsusi powernya cukup kecil dan menamakannya MC1455. Philips dan Maxim membuat versi CMOS-nya dengan nama ICM7555. Walaupun namanya berbeda-beda, tetapi fungsi dan pin diagramnya saling kompatibel satu dengan yang lainnya (functional and pin-to-pin compatible). Hanya saja ada beberapa karakteristik spesifik yang berbeda misalnya konsumsi daya, frekuensi maksimum dan sebagainya. Spesifikasi lebih detail biasanya dicantumkan pada datasheet masing-masing pabrikan. Dulu pertama kali casing dibuat dengan 8 pin T-package (tabular dari kaleng mirip transistor), namun sekarang lebih umum dengan kemasan IC DIP
IC 4017
IC 4017 adalah jenis IC dari keluarga IC CMOS (Complentary Metal Oxide Semiconductor). Karena termasuk R1 8 4762R2C11 53 Output555C2Th Tl Pin3Alat penerangan otomatis dan sistem keamanan menggunakan IC 555 Small Project I 29 dalam keluarga CMOS, IC ini dapat bekerja pada tegangan DC 3Volt sampai dengan 15 Volt, dengan kebutuhan arus sampai beberapa μA , catu daya untuk CMOS memerlukan pengaturan sangat sedikit. Dibawah tegangan 3 Volt , CMOS tetap bekerja tetapi kecepatan pensklarnya berkurang. IC ini adalah jenis IC Pencacah Decade (Decade Counter) dengan 10 output. IC ini menghasilkan 10 Output yaitu dari Q0 – Q9, memiliki Clock. Clock Enable, Reset dan Carry Out masing– masing terdapat dalam satu pin. Pada setiap pencacahan hanya satu keluaran yang berlogika 1, ke sembilan keluaran lainnya berlogika 0, jadi setiap saat hanya ada satu keluaran yang dapat berlogika 1.
Data sheet IC 4017
Counter | Decoder | ||||||||||||
Q3 | Q2 | Q1 | Q0 | O0 | O1 | O2 | O3 | O4 | O5 | O6 | O7 | O8 | O9 |
0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 |
0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 |
0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 |
1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 |
1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 |
0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
Dst. | |||||||||||||
Resistor
Secara umum resistor disimbolkan seperti gambar dibawah ini Atau Namun untuk resistor khusus ada variasi tersendiri sesuai dengan karateristiknya. Resistor yang digunakan dalam elektronika dibedakan menjadi dua , yaitu resitor linier dan resistor nonlinier, atau resistor tetap (fixed resistor) dan resistor tidak tetap (varibel resistor). Resistor linier adalah resistor yang bekerja sesuai dengan hukum ohm, yaitu V = I . R . Jika nilai tahanannya semakin besar maka arusnya semakin kecil dan sebaliknya. Sedangkan resistor nonlinier adalah resistor yang besar tahanannya dapat berubah-ubah akibat pengaruh faktor-faktor luar seperti fotoresistor, thermistor, dan sebagainya. Fotoresistor atau LDR (Light Dependence Resistor) adalah sebuah resistor yang nilai tahanannya dipengaruhi oleh cahaya dan sangat peka terhadap sinar. Prinsip kerja dari LDR adalah sebagai berikut :
Alat penerangan otomatis dan sistem keamanan menggunakan IC 555 Small Project I 6
- Bila LDR mendapat cahaya (terang) maka nilai hambatannya semakin kecil (hanya mendekati nol Ohm, tetapi tidak bernilai nol)
- Bila LDR tidak mendapat cahaya (gelap) maka nilai hambatannya semakin besar
Resistor merupakan sebuah komponen yang bersifat pasif, berguna untuk mengatur serta untuk menghambat arus listrik. Satuan tahanan disebut Ohm (O). Besarnya nilai tahanan resistor linier ditentukan oleh warna yang tertera pada badan resistor. Warna – warna tersebut mempunyai nilai seperti yang tertera pada tabel berikut
Pembacaan tabel harus benar sesuai dengan urutan warna dan besarnya nilai untuk masing-masing warna pada setiap gelang. Kesalahan pembacaan dapat menyebabkan kesalahan perhitungan. Contoh penggunaan tabel kode warna resistor untuk menentukan besarnya nilai tahanan diperlihatkan sebagai berikut:
Jika ada sebuah resistor yang dibadannya tertera warna kuning, ungu, jingga, dan emas seperti pada gambar berikut, Kuning Ungu Jingga Emas` maka nilai tahanannya adalah :
a. Warna kuning pada gelang I bernilai 4
Warna ungu pada gelang II bernilai 7 Alat penerangan otomatis dan sistem keamanan
menggunakan IC 555 Small Project I 8 Warna jingga pada gelang III bernilai 1000 Warna emas pada gelang IV bernilai 5%. Dengan demikian , harga resistor tersebut adalah (47 x 1000) O ± 5% . Artinya, resistor mempunyai nilai tahanan 47.000 O dengan toleransi ±5%.
b. Jika dinyatakan dalam ohm, maka nilai toleransinya adalah 47.000 x 5% yaitu 2,350 ohm
c. Jadi harga resistor tersebut adalah 47.000 O – 2,350 O sampai dengan 47.000 O + 2,350 O . Atau 44,65 k O sampai dengan 49,35 k O
Dalam aplikasinya resistor mempunyai batas nilai yang disebut toleransi. Persentase toleransi yang dibuat oleh pabrik mempengaruhi nilai resistor yang ada dalam batas – batas tertentu sesuai dengan nilai toleransi komponen tersebut. Nilai nominal bisa dipilih sesuai kebutuhan, sehingga batas-batas toleransi biasanya menyesuaikan dengan kondisi praktis. Selain itu melalui pembacaan warna, tahanan resistor dapat juga diukur dengan alat ukur listrik yang disebut multimeter yang diset pada posisi skala ohm. Resistor dibuat dari berbagai macam bahan, seperti arang, nikelin, lilitan kawat, pita, film metal, film oksida metal, cermet, Alat penerangan otomatis dan sistem keamanan menggunakan IC 555 Small Project I 9 unsur karbon, dan sebagainya. Resistor dengan bahan unsure karbonadalah yang paling banyak dipakai di pasaran . Resistorresistor yang dibuat oleh pabrik mempunyai harga bervariasi, mulai dari 0.47 O, 0.56 O, 1 O, 1k O, 100k O, 1M , bahkan 22M. Sedangkan yang digunakan untuk tegangan tinggi ada yang mencapai 106 M O. Resistor ini terbuat dari elemen gelas semikonduktor dan sering dipakai pada detektor radisi dan elektrometer.
Kapasitor
Kapasitor atau sering disebut kondensator berfungsi menyimpan tenaga listrik untuk sementara . Selain itu, kondensator juga dimanfaatkan untuk penapisan (filtering), penalaan (tuning), pembangkit gelombang bukan sinus , pengopelan sinyal dari satu rangkaian ke rangkaian lain, dan sebagainya. Satuan kapasitor adalah Farad (disingkat F) dan disimbolkan dengan huruf C. Namun untuk kapasitor satuan ini masih terlalu besar , sehingga dipakailah satuansatuan yang lebih kecil , seperti mikroFarad (μF), nanoFarad (nF), dan piko Farad (pF). Nilai konversi satuan ini adalah :
Alat penerangan otomatis dan sistem keamanan menggunakan IC 555 Small Project I 10
1F = 1.000.000 μF;
1 μF = 1000 nF; dan
1 nF = 1000 pF.
Kapasitor memiliki struktur bahan yang berbeda dari komponen lain. Kapasitor terbuat dari plat metal yang dipisahkan oleh bahan dielektrik, seperti keramik , gelas, udara vakum , dan sebagainya . Ketika tegangan listrik diberikan pada kedua elektrodanya , maka muatan – muatan positif akan mengumpul pada elektrode yang satu dan muatan –muatan negatif pada elektroda yang lain. Di dalam Kapasitor terdapat bahan dielektrik yang menyebakan muatan positif tidak bisa mengalir ke kutub negatif dan sebaliknya . Cara pembacaan harga kapasitor berbeda –beda sesuai dengan jenisnya. Ada yang tertera pada bahan kapasitor (dalam bentuk label) dan ada juga yang menggunakan kode warna.
Pembacaan label pada kapasitor membutuhkan rumus tertentu . Angka ke-1 menunjukkan bilangan puluhan, angak ke -2 menunjukkan bilangan satuan , dan angka ke-3 menunjukkan bilangan pengali . Contoh : Jika pada badan kapasitor tertera angka 472, maka kapasitas kapasitor tersebut adalah 47 x 100 = 4700 pF atau 4,7 nF. Namun ada juga yang nilainya langsung Alat penerangan otomatis dan sistem keamanan menggunakan IC 555 Small Project I 11 tertera pada badan kapasitor seperti angka 100 μF,16 V. Artinya , kapasitor tersebut mempunyai kapasitas sebesar 100 μF dengan tegangan kerja 16 Volt. Semakin besar kapasitas kapasitor, maka semakin lama penyimpanannya. Kapasitor adalah rangkaian elektronika yang sering digunakan sebagai penyearah arus , penahahn arus searah , filter, dan lain-lain. Kpasitor juga dibedakan menjadi dua, yaitu kapasitor tetap dan kapasitor tidak tetap. Kapasitor tetap adalah kapasitor yang nilai kapasitasnya tidak berubah- ubah, seperti kapasitor film, kapasitor poliester , kapasitor mika, kapasitor keramik , dan lain-lain. Sedangkan yang dimaksud dengan kapasitor tidak tetap adalah kapasitor yang nilai tahanannya dapat diubah-ubah sesuai dengan kebutuhan , seperti VARCO (variable condensator), kapasitor trimmer dan sebagainya.
Berikut ini adalah beberapa macam kapasitor yang sering dijual
pasaran :
a. Kapasitor Elektrolit
Ciri-cirinya :
- Alat penerangan otomatis dan sistem keamanan menggunakan IC 555 Small Project I 12
- Merupakan jenis kapasitor yang memiliki polaritas, yaitu positif dan negatif,
- Berfungsi untuk meratakan arus sehingga sering dipakai pada rangkaian penyearah arus
- Nilai kapasitasnya dihitung dalam satuan μF dan dengan tegangan kerja tertentu yang tidak boleh dilampaui .
- Kerusakan yang sering terjadi adalah konslet, kering, bocor, dan meledak.
b. Kapasitor Solid Tantalum
Ciri-cirinya :
- Kapasitor ini mempunyai fungsi yang sama dengan kapasitor elektrolit, yaitu untuk
meratakan arus.
- Mempunyai unsur logam yang kuat
- Nilai kapasitasnya dihitung dalam satuan μF
- Merupakan jenis kapasitor yang memiliki polaritas, yaitu positif dan negatif
- Alat penerangan otomatis dan sistem keamanan menggunakan IC 555 Small Project I 13
c. Kapasitor Variabel
Ciri-cirinya :
- Berfungsi sebagai pemilih gelombang frekuensi pada pesawat penerima radio
- Mempunyai dua macam dielektrika, yaitu logam dan plastik
- Dapat diubah kapasitasnya
- Nilai kapasitas kapasitor variabel logam antara 200 pF sampai dengan 1000 pF
- Kapasitor variabel logam digunakan pada rangkaian pesawat penerima radio yang bertegangan tinggi atau untuk tuning antenna pada radio pemancar
- Nilai kapasitas kapasitor variabel plastik adalah
sekitar 100 pF sampai dengan 350 pF
- Kapasitor variabel plastik dipergunkanan pada rangkaian pesawat penerima radio dan harganya lebih murah dibandingkan dengan yang logam
ANALISA
Setiap rangkaian lampu berjalan pasti memerlukan rangkaian sebuah rangkaian clock agar penghitungan lampu berjalan dapat berjalan dengan baik dan teratur. Biasanya setiap orang menggunakan IC 555 untuk membuat clock. Cepat lambatnya clock dapat diatur sesuai dengan yang diinginkan.Adapun rumus untuk menghitung kecepatan clock yakni sebagai berikut:
T =1/F
F =1,44/{(Ra+2Rb)C}
Dimana;
F= frekuensi (Hz)
T= periode(sekon)
Supaya kecepatan gerak counter dapat diatur sewaktu-waktu, maka Rb harus menggunakan trimpot.
Didunia elekronika IC counter tidak hanya satu jenis dan memiliki fungsi yang sama,tergantung IC ini aktif low ataupun aktif high.Untuk mengetahui hal ini maka harus mencari data sheet setiapIC yang ingin digunakan.Data sheet ini dapat dicari melalui internet maupun buku.
Seperti pembahasan sebelumnya, IC yang digunakan pada rangkaian lampu berjalan adalah IC 4017, yang merupakan IC counter modulus 10, dengan output menggunakan prinsip decoder, dimana pada setiap clock yang aktif, hanya terdapat 1 output yang aktif, dan secara bergantian aktifnya. Perhitungan output yang aktif berasal dari counter yang terdapat dalam IC tersebut, yang pada umumnya berupa flip flop.
Decimal counter atau pencacah modul 10 merupakan pencacah yang mencacah dari 0000 sampai 1001 (0 sampai 9 dalam desimal).Pencacah ini mempunyai empat harga bagian, yaitu 8-an,4-an,2-an, dan 1-an,sehingga pada pencacah ini memerlukan empat flip-flop yang dihubungkan sebagai ripple counter seperti gambar 1.2.Untuk mendapatkan modulus 10,dapat juga dengan menghitung empat harga bagian itu.Jadi untuk Mod 10 maka kaki Ro1 dan Ro2 harus terhubung pada 8-an dan 2-an.Karena 8+2=10.
Untuk menampilkan outputnya pada LED, tidak memerlukan converter apapun, dari output IC 4017 langsung dihubung ke output, hanya saja diperlukan resistor yang dipasang seri dengan LED.
Jika LED yang aktif secara bergantian dimulai dari ujung kanan menuju ke kiri maka output 0 IC 4017 dihubungkan ke LED paling kanan, dan output 9 dihubungkan ke LED paling kiri. Berdasarkan tabel kebenaran IC 4017, dimana setelah output 9 aktif, secara otomatis counter akan mengulang dari awal, sehingga output 0 akan aktif kembali setelah output 9 aktif. Dan begitu seterusnya. www.montrivero-atmega8535.blogspot.com
KESIMPULAN
Dari seluruh proses pembuatan alat dan laporan Small Project I yang berjudul “Lampu Berjalan Menggunakan IC 555dan IC 4017”, didapat beberapa kesimpulan yaitu sebagai berikut :
a. Alat penerangan otomatis , selain dapat difungsikan sesuai dengan yang diterangkan pada bab sebelumnya juga dapat digunakan sebagai sistem keamanan, dengan dapat dilogikakan sebagai berikut : “jika LDR ditempatkan pada suatu tempat yang sudah mendapat berkas cahaya tertentu diluar rumah saat malam hari, dan alat ini diaktifkan, maka jika ada sesuatu yang bergerak mendekati atau menghalangi sinar tersebut maka sensor akan mendapat kondisi gelap sehingga alat ini akan berkerja dengan output tertentu”.
b. Dalam hal ini, banyak rangkaian – rangkaian digital yang menggunakan IC 555, misalnya saja rangkaian digital yang bekerja secara continue yang memerlukan input
clock.
c. IC 555 ini sangat penting dalam rangkaian digital,dan juga dibutuhkan pada saat membuat rangkaian counter Up.IC 555 pada rangkaian ini digunakan untuk pengatur clock pada IC counter.
d. IC 4017 adalah jenis IC dari keluarga IC CMOS (Complentary Metal Oxide Semiconductor).
e. IC 4017 ini dapat bekerja pada tegangan DC 3Volt sampai dengan 15 Volt, dengan kebutuhan arus sampai beberapa μA , catu daya untuk CMOS memerlukan pengaturan sangat sedikit.
f. IC ini adalah jenis IC Pencacah Decade (Decade Counter) dengan 10 output. IC ini menghasilkan 10 Output yaitu dari Q0 – Q9, memiliki Clock. Clock Enable, Reset dan Carry Out masing– masing terdapat dalam satu pin, dimana dalam setiap clock yang aktif, hanya terdapat satu output yang aktif dan secara bergantian dari O0 sampai O9.
LCD Text Generator at TextSpace.net
LCD Text Generator at TextSpace.net
LCD Text Generator at TextSpace.net
LCD Text Generator at TextSpace.net
