MAKALAH PROJECT ELIN

DARK DETECTOR USING IC TIMER 555

Oleh :

Gezaq Abror 7111040004Istihari Laksmi N.7111040010Widi Wijanarko 7111040014

2 D4 T. Elektronika A

POLITEKNIK ELEKTRONIKA NEGERI SURABAYA2013BAB I

PENDAHULUAN1. Latar Belakang

Menurut kami, komponen analog yang paling popularsaat ini adalah IC 555, kenapa?. Sebelum masuk ke bagianalasan mengapa IC 555 merupakan komponen analog yangpaling popular saat ini, terlebih dahulu kita harusmengetahui tentang IC 555 itu sendiri. IC timer 555 atausering disebut IC 555 pertama kali dibuat oleh SigneticsCorporation pada tahun 1971. Seperti yang telah kitaketahui, untuk IC biasanya terdapat berbagai komponen-komponen elektronika yang terintegrasi didalam 1 chip,demikian pula pada IC 555 ini, IC 555 terdiri darikomparator dan flip-flop yang direalisasikan oleh banyaktransistor.

Dimana terdapat 2 buah komparator, sebuah flip-flop, 2buah transistor, dan 3 buah resistor yang besarnya samadan tersusun secara seri, dan terdapat 8 buah pin, yaitu: GND, Trigger, Output, Reset, control voltage,threshold, discharge, dan Vcc.

Fungsi dari IC555 bisa bermacam-macam, karena dapatmenghasilkan sinyal pendetak/sinyal kotak. Tergantungkreativitas saja untuk merangkainya, beberapadiantaranya adalah sebagai clock untuk jam digital,hiasan menggunakan lampu LED, menyalakan 7-segmentdengan rangkaian astable, metronome dalam industrymusic, timer counter, atau dengan lebih dalam mengutak-atik lagi dapat memberikan PWM (pulse width modulation) yangmengatur frekuensi sinyal logika high untuk mengatur dutycycle yang diinginkan.

Selanjutnya ialah mengapa IC 555 merupakan komponenanalog yang terpopuler saat ini, untuk membuktikanpernyataan kami ini, kita tinjau dari beberapa aspek,pertama dari kemudahan penggunaannya, dalam hal kegunaanIC 555 kami anggap sangat praktis, mengapa? Sebab,sebagai contoh untuk menghasilkan sinyal PWM (pulsewidth modulation) kita cukup dengan mengatur rangkaianluar yang akan dihubungkan dengan IC ini saja, jika kitabandingkan dengan penggunaan mikrokontroler untuk

menghasilkan sinyal PWM, kita harus memprogramnyaterlebih dahulu, atau singkatnya menurut kami, IC 555ini merupakan IC analog tapi berkemampuan IC digital.Selanjutnya ditinjau dari segi fasilitas yangdimilikinya, menurut kami, IC 555 ini memiliki fasilitasyang cukup lengkap didalamnya, karna didalamnya terdiridari 2 buah komparator yang outputnya terhubung padaflip-flop sehingga kita dapat menghemat biaya yangdigunakan, sebab untuk merealisasikan komparatorterlebih dahulu kita harus membeli IC opamp, untuk 2buah komparator, kita dapat menggunakan IC LM 358, sertamembeli sebuah flip-flop, kami rasa hal ini tidakekonomis. Dan yang terakhir dari segi kegunaannya, untuklevel komponen analog, IC 555 ini menurut kami memilikikegunaan yang lebih banyak bila dibandingkan dengankomponen analog lainnya, (tetapi dalam konteks terapandalam kehidupan sehari-hari), Sehingga dari penguraiandiatas dapat kami simpulkan bahwa IC 555 merupakan ICyang paling popular saat ini. Oleh karena itu kamimemanfaatkannya sebagai Dark Detector untuk dapatmendeteksi jika keadaan ruangan menjadi gelap.

2. Rumusan MasalahBerdasarkan latar belakang yang telah disebutkan

diatas, maka secara umum permasalahan yang akan dibahasdalam makalah ini adalah:1.Apakah yang dimaksud dengan Dark Detektor?2.Bagaimana cara memanfaatkan IC Timer 555 sebagai DarkDetector?3.Bagaimana prinsip dan cara kerja dari Dark Detector?

3. TujuanTujuan dari penulisan makalah ini adalah:1.Mengetahui apa yang dimaksud dengan Dark Detector.2.Mengetahui cara memanfaatkan IC Timer 555 sebagai DarkDetector.3.Mengetahui prinsip dan cara kerja dari Dark Detector.

BAB IILANDASAN TEORI

A.  PENGERTIAN IC TIMER 555IC pewaktu 555 adalah sebuah sirkuit terpadu yang digunakanuntuk berbagai pewaktu dan multivibrator. IC ini didesaindan diciptakan oleh Hans R. Camenzind pada tahun 1970 dandiperkenalkan pada tahun 1971 oleh Signetics. Nama aslinyaadalah SE555/NE555 dan dijuluki sebagai "The IC Time Machine".

555 mendapatkan namanya dari tiga resistor 5 kΩ yangdigunakan pada sirkuit awal.  IC ini sekarang masihdigunakan secara luas dikarenakan kemudahannya, kemurahannyadan stabilitasnya yang baik. Sampai pada tahun 2008,diperkirakan sejuta unit diproduksi setiap tahun. Bergantungpada produsen, IC ini biasanya menggunakan lebih dari20 transistor, 2 diode dan 15 resistor dalamsekeping semikonduktor silikon  yang dipasang pada kemasan DIP8 pin.

Gambar. Bentuk fisik dan schematic IC 555

B.  MODE YANG SERING DIGUNAKAN PADA RANGKAIAN IC TIMER 555

1. Rangkaian MonostableIC ini didesain sedemikian rupa sehingga hanya

memerlukan sedikit komponen luar untuk bekerja.Diantaranya yang utama adalah resistor dan kapasitorluar (eksternal). IC ini memang bekerja denganmemanfaatkan prinsip pengisian (charging) dan pengosongan(discharging) dari kapasitor melalui resistor luartersebut. Untuk menjelaskan prinsip kerjanya, cobaperhatikan diagram gambar IC 555 dengan resistor dankapasitor luar berikut ini. Rangkaian ini tidak lainadalah sebuah rangkaian pewaktu (timer) monostable.Prinsipnya rangkaian ini akan menghasilkan pulsa tunggaldengan lama tertentu pada keluaran pin 3, jika pin 2dari komponen ini dipicu. Perhatikan di dalam IC ini adadua komparator yaitu Comp A dan Comp B. Perhatikan jugadi dalam IC ini ada 3 resistor internal R yang besarnyasama. Dengan susunan seri yang demikian terhadap VCC danGND, rangkaian resistor internal ini merupakan pembagi

tegangan. Susunan ini memberikan tegangan referensi yangmasing-masing besarnya 2/3 VCC pada input negatifkomparator A dan 1/3 VCC pada input positif komparatorB. 

 

Gambar. Rangkaian pewaktu monostable 

Pada keadaan tanpa input, keluaran pin 3 adalah 0(ground atau normally low). Transistor Q1 yang ada di dalamIC ini selalu ON dan mencegah kapasitor eksternal C dariproses pengisisian (charging). Ketika ada sinyal triggerdari 1 ke 0 (VCC to GND) yang diumpankan ke pin 2 danlebih kecil dari 1/3 VCC, maka serta merta komparator Bmen-set keluaran flip-flop. Ini pada gilirannya memicutransistor Q1 menjadi OFF. Jika transistor Q1 OFF akanmembuka jalan bagi resistor eksternal R untuk mulaimengisi kapasitor C (charging). Pada saat yang sama outputdari pin 3 menjadi high (VCC), dan terushigh sampai satusaat tertentu yang diinginkan. Sebut saja lamanyaadalah t detik, yaitu waktu yang diperlukan untukmengisi kapasitor C mencapai tegangan 2/3 VCC. TeganganC ini disambungkan ke pin 6 yang tidak lain merupakaninput positif comp A. Maka jika tegangan 2/3 VCC initercapai, komparator A akan men-reset flip-flop danserta merta transistor internal Q1 menjadi ON kembali.Pada saat yang sama keluaran pin 3 dari IC 555 tersebutkembali menjadi 0 (GND). 

Berapa lama pulsa yang dihasilkan amat tergantungdari nilai resitor dan kapasitor eksternal yangpasangkan. Dari rumus ekponensial pengisian kapasitordiketahui bahwa :

Vt = VCC(1- e-t/RC)  ….. (1)

Vt adalah tegangan pada saat waktu t. Jika t adalahwaktu eksponensial yang diperlukan untuk mengisikapasitor sampai Vt = 2/3 VCC, maka rumus (1) dapatdisubstitusi dengan nilai ini menjadi :

2/3 = 1-e-t/RC  1/3 = e-t/RC     ln(1/3) = -t/RC        dan seterusnya dapatdiperoleh t = (1.0986123)RC  yang dibulatkan menjadit = 1.1 RC 

Inilah rumusan untuk mengitung lamanya keluaranpulsa tunggal yang dapat dihasilkan dengan rangkaianmonostable dari IC 555.

2. Rangkaian AstableSedikit berdeda dengan rangkaian monostable,

rangkaian astable dibuat dengan mengubah susunan resitordan kapasitor luar pada IC 555 seperti gambar berikut.Ada dua buah resistor Ra dan Rb serta satu kapasitoreksternal C yang diperlukan. Prinsipnya rangkaianastable dibuat agar memicu dirinya sendiri berulang-ulang sehingga rangkaian ini dapat menghasilkan sinyalosilasi pada keluarannya. Pada saat power supplyrangkaian ini di hidupkan, kapasitor C mulai terisimelalui resistor Ra dan Rb sampai mencapai tegangan 2/3VCC. Pada saat tegangan ini tercapai, dapat dimengertikomparator A dari IC 555 mulai bekerja mereset flip-flopdan seterusnya membuat transistor Q1 ON. Ketikatransisor ON, resitor Rb seolah dihubung singkat keground sehingga kapasitor C membuang muatannya(discharging) melalui resistor Rb. Pada saat ini keluaranpin 3 menjadi 0 (GND). Ketika discharging, tegangan padapin 2 terus turun sampai mencapai 1/3 VCC. Ketikategangan ini tercapai, bisa dipahami giliran komparatorB yang bekerja dan kembali memicu transistor Q1 menjadiOFF. Ini menyebabkan keluaran pin 3 kembali menjadi high(VCC). Demikian seterusnya berulang-ulang sehinggaterbentuk sinyal osilasi pada keluaran pin3. Terlihat di

sini sinyal pemicu (trigger) kedua komparator tersebutbekerja bergantian pada tegangan antara 1/3 VCC dan 2/3VCC.  Inilah batasan untuk mengetahui lebar pulsa danperiode osilasi yang dihasilkan. Misal diasumsikan t1adalah waktu proses pengisian kapasitor yang di isimelalui resistor Ra dan Rb dari 1/3 VCC sampai 2/3 VCC.Diasumsikan juga t2 adalah waktu discharging kapasitormelalui resistor Rb dari tegangan 2/3 VCC menjadi 1/3VCC. Dengan perhitungan eksponensial dengan batasan 1/3VCC dan 2/3 VCC maka dapat diperoleh :

 t1 = ln(2) (Ra+Rb)C  = 0.693 (Ra+Rb)Cdant2 = ln(2) RbC = 0.693 RbC

 

Gambar. Rangkaian osilator astable 

Periode osilator adalah dapat diketahui denganmenghitung T = t1 + t2. Persentasi duty cycle dari sinyalosilasi yang dihasilkan dihitung dari rumus t1/T. Jadijika diinginkan duty cycle osilator sebesar (mendekati)50%, maka dapat digunakan resistor Ra yang relatif jauhlebih kecil dari resistor Rb.

BAB IIIPEMBAHASAN

Dark Detector merupakan alat yang terbuat darirangkaian IC Timer 555 yang akan membunyikan alarm jikakeadaan sekitar menjadi gelap. Sebagai contoh rangkaian inidapat digunakan untuk memberitahu bila lampu (bohlam)

terbakar. Detektor yang digunakan adalah LDR (LightDependent Resistor) untuk mendeteksi adanya tingkatan cahayatertentu dan mengoperasikan output tertentu misal speakeratau LED. LDR mengaktifkan alarm ketika tingkatan cahayapada keadaan tertentu (gelap).

Gambar. Rangkaian Dark Detector menggunakan IC Timer 555

Rangkaian Dark Detector IC 555 diatas pada dasarnyaadalah rangkaian multivibrator astabil dengan frekuensikerja pada range frekuensi audio, dimana outputmultivibrator astabil 555 tersebut dihubungkan ke loudspeaker untuk menghasilkan bunyi. Rangkaian Dark Detectordiatas dilengkapi dengan jalur kontrol yang dapat digunakanuntuk mengontrol waktu aktif alarm IC 555 tersebut. Padadasarnya jalur kontrol alarm tersebut adalah pin RESET dariIC NE555, Dark Detector akan aktif bila jalur kontroltersebut diberikan logika HIGH dan akan OFF bila jalurkontrol ini diberikan logika LOW. Jalur kontrol DarkDetector dengan IC NE555 diatas dipasang sebuah resistorPull Down yang berfungsi untuk menjaga status pin reset ICNE555 selalu dalam logika LOW pada saat jalur kontrol tidakterhubung atau mengambang.

Untuk sensor yang kami gunakan yaitu LDR. Karenakarakteristik dari LDR adalah naiknya tingkat kegelapankondisi cahaya akan menaikkan nilai tahanan dari LDRtersebut dan semakin terang atau semakin besar intensitascahaya akan menurunkan nilai resistansinya. Jadi sesuaisifat LDR tadi maka kita buat LDR tersebut berhubungan seridengan tahanan yang lain guna terjadi pembagian teganganantara keduanya. Kemudian posisikan besarnya tegangan pada

salah satu diantara keduanya untuk dijadikan sebagai pemicupada pin RESET.

Gambar. Simulasi Saat LDR tidak mendapat cahaya pada siklus ON

Gambar. Simulasi Saat LDR tidak mendapat cahaya pada siklus OFF

Gambar. Simulasi Saat LDR mendapat cahaya

BAB IVPENUTUP

A. Kesimpulan

Fungsi dari IC555 bisa bermacam-macam, karenadapat menghasilkan sinyal pendetak/sinyal kotak.Diantaranya yaitu dapat memberikan PWM (pulse widthmodulation) yang mengatur frekuensi sinyal logika highuntuk mengatur duty cycle yang diinginkan.

Dark Detector merupakan alat yang terbuat darirangkaian IC Timer 555 yang akan membunyikan alarmjika keadaan sekitar menjadi gelap. Rangkaian DarkDetector IC 555 diatas pada dasarnya adalah rangkaianmultivibrator astabil dengan frekuensi kerja padarange frekuensi audio. Sensor yang digunakan yaitu LDRyang diseri dengan resistor, karakteristiknya yaitunaiknya tingkat kegelapan kondisi cahaya akanmenaikkan nilai tahanan dari LDR tersebut dan semakinterang atau semakin besar intensitas cahaya akanmenurunkan nilai resistansinya sehingga dapat sebagaipemicu pada pin RESET. jalur kontrol Dark Detectortersebut adalah pin RESET dari IC NE555, Dark Detectorakan aktif bila jalur kontrol tersebut diberikan

logika HIGH dan akan OFF bila jalur kontrol inidiberikan logika LOW.

DAFTAR PUSTAKA

http://www.sentex.ca/~mec1995/gadgets/555/555.htmlhttp://id.wikipedia.org/wiki/Pewaktu_555http://www.electroniclab.com/index.php/labanalog/14-ic-555-timer