Generator Ramping Linier dengan Timer 555 – Panduan Lab Praktis
Bagian dan Bahan
- Dua baterai 6 V (atau suplai 12 V)
- Kapasitor elektrolitik 470 µF, rating 35 V (Radio Shack #272-1030 atau setara)
- Kapasitor non-polaris 0.1 µF (Radio Shack #272-135)
- IC timer 555 (Radio Shack #276-1723)
- Dua transistor PNP (2N2907 atau 2N3906 direkomendasikan; Radio Shack #276-1604 adalah paket 15 yang berfungsi baik)
- Dua LED (Radio Shack #276-026 atau setara)
- Resistor 100 kΩ
- Resistor 47 kΩ
- Dua resistor 510 Ω
- Detektor audio dengan headphone
Rating tegangan kapasitor 470 µF hanya perlu nyaman melebihi tegangan suplai—12 V dalam contoh ini. Pastikan untuk memperhatikan polaritas saat memasangnya.
Referensi Silang
- Lessons In Electric Circuits, Vol. 1, Ch. 13: "Capacitors"
- Lessons In Electric Circuits, Vol. 4, Ch. 10: "Multivibrators"
Tujuan Pembelajaran
- Memonstrasikan timer 555 sebagai multivibrator astable.
- Menunjukkan aplikasi praktis dari rangkaian current-mirror.
- Mengilustrasikan hubungan antara arus kapasitor dan laju perubahan tegangan.
Diagram Skematik
Ilustrasi
Prosedur
Kami menggunakan timer 555 dalam mode astable untuk menghasilkan osilator yang mendorong kapasitor. Eksperimen membandingkan dua jalur pengisian: jaringan RC klasik dan sumber arus konstan yang diimplementasikan dengan current-mirror dari dua transistor PNP.
Hubungkan titik uji TP1 ke TP3 dengan jumper. Kapasitor 470 µF sekarang mengisi melalui resistor 47 kΩ. Saat tegangannya mencapai dua pertiga suplai, 555 beralih ke discharge, menarik tegangan turun ke satu pertiga suplai hampir seketika. Siklus ini berulang, menghasilkan gelombang gigi gergaji.
Ukur tegangan kapasitor dengan multimeter digital. Kurva akan naik tajam di awal dan kemudian mereda saat mendekati 2/3 Vcc, karakteristik dari kurva pengisian RC.
Selanjutnya, lepaskan jumper dari TP3 dan pasang ke TP2. Kapasitor sekarang menerima arus terkontrol dari current-mirror yang dibentuk oleh dua transistor PNP. Ukur tegangan lagi. Kurva pengisian seharusnya sekarang linier—ramp yang benar—karena arus tetap pada dasarnya konstan, memenuhi i = C·dV/dt.
Untuk memverifikasi perilaku arus, ganti jumper dengan ammeter yang diatur ke rentang mikroampere. Saat terhubung antara TP1 dan TP3, arus akan mulai tinggi dan menurun. Saat terhubung antara TP1 dan TP2, arus harus jauh lebih stabil, dengan komponen AC minimal.
Untuk sentuhan praktis, coba memanaskan salah satu transistor. Memanaskan transistor kontrol (yang terhubung ke resistor 100 kΩ) mengurangi arus yang dicerminkan, sementara memanaskan transistor kontrol meningkatkannya. Dalam setup presisi, kedua transistor secara fisik dilekatkan untuk menjaga suhu mereka cocok.
Rangkaian ini juga berfungsi pada frekuensi audio. Ganti kapasitor 470 µF dengan 0.1 µF dan keluarkan output 555 ke detektor audio. Detektor akan menghasilkan nada yang jelas. Sementara multimeter DC tidak dapat mengurai geseran tegangan yang cepat, Anda masih dapat menggunakan ammeter untuk membandingkan arus AC dan DC dalam mode RC dan arus konstan.
Jika current-mirror sempurna, komponen AC dari arus yang diukur akan nol, mengindikasikan arus pengisian yang konstan sempurna.
