555 Ramp Generator

BAGIAN DAN BAHAN

• Dua baterai 6 volt
• Satu kapasitor, 470 F elektrolit, 35 WVDC (Katalog Radio Shack # 272-1030 atau setara)
• Satu kapasitor, 0,1 F, tidak terpolarisasi (Katalog Radio Shack # 272-135)
• Satu IC pewaktu 555 (Katalog Radio Shack #276-1723)
• Dua transistor PNP—disarankan model 2N2907 atau 2N3906 (Katalog Radio Shack # 276-1604 adalah paket lima belas transistor PNP yang ideal untuk eksperimen ini dan eksperimen lainnya)
• Dua dioda pemancar cahaya (Katalog Radio Shack # 276-026 atau setara)
• Satu resistor 100 kΩ
• Satu resistor 47 kΩ
• Dua resistor 510
• Detektor audio dengan headphone

Peringkat tegangan pada kapasitor 470 F tidak kritis, asalkan melebihi tegangan catu daya maksimum. Di sirkuit khusus ini, tegangan maksimumnya adalah 12 volt. Pastikan Anda menghubungkan kapasitor ini di sirkuit dengan benar, dengan memperhatikan polaritas!

REFERENSI SILANG

Pelajaran Dalam Rangkaian Listrik , Volume 1, bab 13:“Kapasitor”

Pelajaran Dalam Rangkaian Listrik , Volume 4, bab 10:“Multivibrator”

TUJUAN PEMBELAJARAN

• Untuk mengilustrasikan cara menggunakan timer 555 sebagai multivibrator astabil
• Untuk menunjukkan penggunaan praktis untuk sirkuit cermin saat ini
• Untuk membantu dalam memahami hubungan antara arus kapasitor dan laju perubahan tegangan kapasitor

DIAGRAM SKEMATIK

ILUSTRASI

INSTRUKSI

Sekali lagi, kami menggunakan IC timer 555 sebagai multivibrator astabil, atau osilator. Namun kali ini, kita akan membandingkan operasinya dalam dua mode pengisian kapasitor yang berbeda:RC tradisional dan arus konstan.

Menghubungkan test point #1 (TP1) ke test point #3 (TP3) menggunakan kabel jumper. Hal ini memungkinkan kapasitor untuk mengisi melalui resistor 47 kΩ. Ketika kapasitor telah mencapai 2/3 tegangan suplai, timer 555 beralih ke “pengosongan ” dan melepaskan kapasitor ke level 1/3 tegangan suplai segera. Siklus pengisian daya dimulai lagi pada titik ini.

Ukur tegangan langsung melintasi kapasitor dengan voltmeter (voltmeter digital lebih disukai), dan catat laju pengisian kapasitor dari waktu ke waktu. Awalnya akan naik dengan cepat, lalu berkurang seiring tegangan suplai hingga 2/3, seperti yang Anda harapkan dari sirkuit pengisian daya RC.

Lepaskan kabel jumper dari TP3, dan sambungkan kembali ke TP2. Hal ini memungkinkan kapasitor untuk diisi melalui kaki arus terkontrol dari rangkaian cermin arus yang dibentuk oleh dua transistor PNP. Ukur tegangan langsung melintasi kapasitor lagi, perhatikan perbedaan laju pengisian dari waktu ke waktu dibandingkan dengan konfigurasi sirkuit terakhir.

Dengan menghubungkan TP1 ke TP2, kapasitor menerima arus pengisian yang hampir konstan. Arus pengisian kapasitor konstan menghasilkan kurva tegangan yang linier, seperti yang dijelaskan oleh persamaan i =C(de/dt) . Jika arus kapasitor konstan, demikian pula laju perubahan tegangannya terhadap waktu. Hasilnya adalah “jalan ” bentuk gelombang daripada “gigi gergaji ” bentuk gelombang:

Arus pengisian kapasitor dapat diukur secara langsung dengan mengganti amperemeter sebagai pengganti kabel jumper. Amperemeter perlu diatur untuk mengukur arus dalam kisaran ratusan microamps (persepuluh miliamp). Terhubung antara TP1 dan TP3, Anda akan melihat arus yang dimulai pada nilai yang relatif tinggi pada awal siklus pengisian, dan mengecil menjelang akhir. Terhubung antara TP1 dan TP2, bagaimanapun, arus akan jauh lebih stabil.

Ini adalah eksperimen yang menarik pada titik ini untuk mengubah suhu transistor cermin baik saat ini dengan menyentuhnya dengan jari Anda. Saat transistor memanas, transistor akan menghantarkan lebih banyak arus kolektor untuk tegangan basis-emitor yang sama. Jika mengendalikan transistor (yang terhubung ke resistor 100 kΩ) disentuh, arus berkurang.

Jika dikendalikan transistor disentuh, arus meningkat. Untuk operasi cermin arus yang paling stabil, kedua transistor harus disemen bersama sehingga suhunya tidak pernah berbeda dalam jumlah yang substansial.

Sirkuit ini bekerja dengan baik pada frekuensi tinggi seperti halnya pada frekuensi rendah. Ganti kapasitor 470 F dengan kapasitor 0,1 F, dan gunakan detektor audio untuk merasakan bentuk gelombang tegangan pada terminal keluaran 555. Detektor harus menghasilkan nada audio yang mudah didengar. Tegangan kapasitor sekarang akan berubah terlalu cepat untuk dilihat dengan voltmeter dalam mode DC, tetapi kita masih dapat mengukur arus kapasitor dengan ammeter.

Dengan ammeter yang terhubung antara TP1 dan TP3 (mode RC), ukurlah mikroampere DC dan mikroampere AC. Catat angka-angka saat ini di atas kertas. Sekarang, hubungkan ammeter antara TP1 dan TP2 (mode arus konstan).

Ukur baik microamp DC dan microamp AC, perhatikan perbedaan pembacaan arus antara konfigurasi rangkaian ini dan yang terakhir. Mengukur arus AC selain arus DC adalah cara mudah untuk menentukan konfigurasi sirkuit mana yang memberikan arus pengisian paling stabil.

Jika rangkaian cermin arus sempurna—arus pengisian kapasitor benar-benar konstan—akan ada arus AC nol yang diukur oleh meteran.