IC Timer 555 – Prinsip Kerja, Diagram Blok, Skema Rangkaian

Dalam tutorial ini kita akan mempelajari cara kerja Timer 555, salah satu IC yang paling populer dan banyak digunakan sepanjang masa. Anda dapat menonton video berikut atau membaca tutorial tertulis di bawah ini.

Ringkasan

Timer 555, yang dirancang oleh Hans Camenzind pada tahun 1971, dapat ditemukan di banyak perangkat elektronik mulai dari mainan dan peralatan dapur bahkan hingga pesawat ruang angkasa. Ini adalah sirkuit terintegrasi yang sangat stabil yang dapat menghasilkan penundaan waktu dan osilasi yang akurat. 555 Timer memiliki tiga mode pengoperasian, mode bistable, monostable, dan astabil.

Cara Kerja, Skema Internal, dan Diagram Blok

Mari kita lihat lebih dekat apa yang ada di dalam 555 Timer dan jelaskan cara kerjanya di masing-masing dari tiga mode. Berikut skema internal Timer 555 yang terdiri dari 25 transistor, 2 dioda dan 15 resistor.

Direpresentasikan dengan diagram blok yang terdiri dari 2 pembanding, flip-flop, pembagi tegangan, transistor pelepasan, dan tahap keluaran.

Pembagi tegangan terdiri dari tiga resistor 5k identik yang menghasilkan dua tegangan referensi pada 1/3 dan 2/3 dari tegangan yang diberikan, yang dapat berkisar dari 5 hingga 15V.

Berikutnya adalah dua pembanding. Komparator adalah elemen rangkaian yang membandingkan dua tegangan input analog pada terminal input positif (non-pembalik) dan negatif (pembalik). Jika tegangan input pada terminal positif lebih besar dari tegangan input pada terminal negatif maka komparator akan mengeluarkan output 1. Begitu pula sebaliknya jika tegangan pada terminal input negatif lebih besar dari tegangan pada terminal positif maka komparator akan mengeluarkan output 0 .

Terminal input negatif komparator pertama terhubung ke tegangan referensi 2/3 pada pembagi tegangan dan pin “kontrol” eksternal, sedangkan terminal input positif ke pin “Threshold” eksternal.

Di sisi lain, terminal input negatif komparator kedua terhubung ke pin “Pemicu”, sedangkan terminal input positif ke tegangan referensi 1/3 pada pembagi tegangan.

Jadi dengan menggunakan tiga pin, Trigger, Threshold dan Control, kita dapat mengontrol output dari dua komparator yang kemudian diumpankan ke input R dan S dari flip-flop. Flip-flop akan mengeluarkan 1 ketika R adalah 0 dan S adalah 1, dan sebaliknya, akan mengeluarkan 0 ketika R adalah 1 dan S adalah 0. Selain itu flip-flop dapat direset melalui pin eksternal yang disebut “Reset” yang dapat menimpa dua input, sehingga mengatur ulang seluruh timer kapan saja.

Output Q-bar dari flip-flip menuju ke tahap output atau driver output yang dapat menjadi sumber atau menenggelamkan arus 200mA ke beban. Output dari flip-flip juga terhubung ke transistor yang menghubungkan pin “Discharge” ke ground.

Pengatur Waktu 555 – Mode Bistabil

Sekarang mari kita buat contoh 555 Timer yang beroperasi dalam mode bistable. Untuk tujuan itu kita membutuhkan dua resistor eksternal dan dua tombol tekan.

Pin Pemicu dan Reset IC terhubung ke VCC melalui dua resistor, dan dengan cara itu mereka selalu tinggi. Kedua tombol tersebut terhubung antara pin ini dan ground, jadi jika kita menahannya, status input akan menjadi rendah.

Awalnya, keluaran kedua pembanding adalah 0, sehingga keluaran flip-flop serta keluaran Timer 555 adalah 0.

Jika kita menekan tombol Trigger, keadaan pada input Pemicu akan menjadi Rendah, sehingga komparator akan menghasilkan Tinggi dan itu akan membuat keluaran Q-bar flip-flip menjadi Rendah. Tahap output akan membalikkan ini dan output akhir dari 555 Timer akan menjadi High.

Output akan tetap tinggi bahkan ketika tombol pemicu tidak ditekan karena dalam hal ini input flip-flop R dan S akan menjadi 0 yang berarti flip-flop tidak akan mengubah keadaan sebelumnya. Untuk membuat output Low kita perlu menekan tombol Reset, yang akan mereset flip-flop dan seluruh IC.

Tutorial terkait:Apa itu Pemicu Schmitt | Cara Kerjanya

Pengatur Waktu 555 – Mode Monostabil

Selanjutnya, mari kita lihat bagaimana 555 Timer bekerja dalam mode monostable. Berikut ini contoh rangkaiannya.

Input pemicu ditahan Tinggi dengan menghubungkannya ke VCC melalui resistor. Itu berarti bahwa komparator pemicu akan mengeluarkan 0 ke input S dari flip-flop. Di sisi lain, pin Threshold adalah Low dan itu membuat pembanding Threshold keluar 0 juga. Pin Threshold sebenarnya Low karena output Q-bar dari flip-flop High, yang membuat transistor discharge tetap aktif, sehingga tegangan yang datang dari sumber akan mengalir ke ground melalui transistor tersebut.

Untuk mengubah status keluaran Timer 555 ke Tinggi, kita perlu menekan tombol tekan pada pin pemicu. Itu akan menghubungkan pin pemicu, atau status input akan menjadi 0, sehingga komparator akan mengeluarkan 1 ke input S dari flip-flip. Ini akan menyebabkan output Q-bar menjadi Rendah dan output Timer 555 Tinggi. Pada saat yang sama, kita dapat melihat bahwa transistor pelepasan dimatikan, jadi sekarang kapasitor C1 akan mulai mengisi melalui resistor R1.

555 Timer akan tetap dalam keadaan ini sampai tegangan kapasitor mencapai 2/3 dari tegangan yang diberikan. Dalam hal ini, tegangan input Ambang akan lebih tinggi dan komparator akan mengeluarkan 1 ke input R flip-flip. Ini akan membawa sirkuit ke keadaan awal. Output Q-bar akan menjadi High, yang akan mengaktifkan transistor discharge serta membuat output IC Low kembali.

Jadi kita dapat melihat bahwa jumlah waktu output dari 555 Timer adalah High, tergantung pada berapa banyak waktu yang dibutuhkan kapasitor untuk mengisi 2/3 dari tegangan yang diberikan, dan itu tergantung pada nilai kapasitor C1 dan kapasitor. resistor R1. Kita sebenarnya bisa menghitung waktu ini dengan rumus berikut, T=1.1*C1*R1.

Pengatur Waktu 555 – Mode Astabil

Selanjutnya, mari kita lihat bagaimana 555 Timer bekerja dalam mode astabil. Dalam mode ini IC menjadi osilator atau disebut juga Free Running Multivibrator. Itu tidak memiliki status stabil dan terus-menerus beralih antara Tinggi dan Rendah tanpa penerapan pemicu eksternal apa pun. Berikut adalah contoh rangkaian Timer 555 yang beroperasi dalam mode astabil.

Kita hanya membutuhkan dua resistor dan sebuah kapasitor. Pin Pemicu dan Ambang terhubung satu sama lain sehingga tidak perlu pulsa pemicu eksternal. Awalnya, sumber tegangan akan mulai mengisi kapasitor melalui Resistor R1 dan R2. Pada saat pengisian komparator Trigger akan mengeluarkan output 1 karena tegangan input pada pin Trigger masih lebih rendah dari 1/3 tegangan yang diberikan. Itu berarti bahwa output Q-bar adalah 0 dan transistor pelepasan ditutup. Saat ini output dari 555 Timer adalah High.

Setelah tegangan melintasi kapasitor mencapai 1/3 dari tegangan yang diberikan, komparator Pemicu akan mengeluarkan 0 tetapi pada titik ini tidak akan melakukan perubahan apa pun karena input R dan S dari flip-flop adalah 0. Jadi tegangan yang melintasi kapasitor akan terus naik, dan setelah mencapai 2/3 dari tegangan yang diberikan, pembanding Ambang akan mengeluarkan 1 ke input R dari flip-flop. Ini akan mengaktifkan transistor pengosongan dan sekarang kapasitor akan mulai pengosongan melalui resistor R2 dan transistor pengosongan. Saat ini output dari 555 Timer adalah Low.

Saat pemakaian, tegangan melintasi kapasitor mulai menurun, dan pembanding Ambang segera mulai menghasilkan 0, yang sebenarnya tidak melakukan perubahan apa pun karena sekarang input R dan S dari flip-flop adalah 0. Tetapi begitu tegangan melintasi kapasitor turun menjadi 1/3 dari tegangan yang disediakan, komparator Pemicu akan menghasilkan 1. Ini akan mematikan transistor pelepasan dan kapasitor akan mulai mengisi daya lagi. Jadi proses pengisian dan pengosongan antara 2/3 dan 1/3 dari tegangan yang diberikan akan terus berjalan dengan sendirinya, sehingga menghasilkan gelombang persegi pada keluaran Timer 555.

Kita dapat menghitung waktu output Tinggi dan Rendah menggunakan rumus yang ditunjukkan. Waktu Tinggi tergantung pada resistansi R1 dan R2, serta kapasitansi kapasitor. Di sisi lain, waktu Rendah hanya bergantung pada resistansi R2 dan kapasitansi kapasitor. Jika kita menjumlahkan waktu Tinggi dan Rendah kita akan mendapatkan Periode satu siklus. Di sisi lain, frekuensi adalah berapa kali ini terjadi dalam satu detik, jadi satu selama Periode akan menggunakan frekuensi keluaran gelombang persegi.

Jika kita membuat beberapa modifikasi pada rangkaian ini, misalnya, mengubah resistor R2 dengan resistor variabel atau potensiometer, kita dapat langsung mengontrol frekuensi dan siklus kerja gelombang persegi. Namun selengkapnya di video saya selanjutnya dimana kita akan membuat pengontrol kecepatan motor DC PWM menggunakan Timer 555.

Saya harap Anda menikmati tutorial ini dan belajar sesuatu yang baru. Jangan ragu untuk mengajukan pertanyaan apa pun di bagian komentar di bawah.