Multivibrator Monostabil (One-Shot): Desain, Timing, dan Aplikasi Industri

Kita telah menemui multivibrator monostabil dalam praktik: detektor pulsa di dalam flip-flop yang secara sementara memasang latch selama tepi jam.

Detektor pulsa diklasifikasikan sebagai multivibrator monostabil karena hanya memiliki satu keadaan output stabil. Dalam keadaan ini perangkat memegang outputnya secara tidak terbatas tanpa campur tangan eksternal.

Di sisi lain, perangkat bistabil seperti latch atau flip-flop dapat memegang keadaan “set” atau “reset” selama waktu yang sembarang. Setelah diatur atau direset, ia tetap dalam keadaan tersebut sampai sinyal eksternal memaksa perubahan.

Perangkat monostabil hanya dapat memegang satu keadaan tertentu secara tidak terbatas; keadaan lainnya hanya dapat dipegang singkat saat dipicu secara eksternal.

Analogi mekanis yang umum adalah tombol tekan kontak sementara yang kembali ke posisi normalnya saat gaya dilepas. Saklar dinding standar, di sisi lain, adalah bistabil karena terkunci dalam posisi nyala atau mati.

Semua multivibrator monostabil adalah perangkat ditempatkan waktu. Keadaan output tidak stabilnya berlangsung selama durasi minimum yang ditentukan sebelum rangkaian secara otomatis kembali ke keadaan stabil.

Dalam rangkaian monostabil semikonduktor, timing dicapai menggunakan resistor dan kapasitor yang mengeksploitasi karakteristik pengisian dan pengosongan eksponensial jaringan RC. Komparator biasanya mengukur tegangan kapasitor terhadap tingkat referensi, dan output logikanya menentukan keadaan tinggi atau rendah.

Dalam logika tangga, penundaan waktu diimplementasikan dengan relai penundaan waktu. Ini dapat dibangun dengan jaringan RC seperti yang diuraikan di atas atau dengan perangkat penundaan mekanis yang melambatkan gerakan armatur relai.

Di bawah ini adalah representasi logika tangga dari detektor pulsa dasar. Berapa lama pun input tetap tinggi, output tetap tinggi selama tepat satu detik sebelum kembali ke keadaan stabil rendah.

Dalam banyak aplikasi, Anda memerlukan monostabil yang menghasilkan pulsa yang lebih lama dari input pemicu. Rangkaian logika tangga berikut mendemonstrasikan output 10 detik yang dimulai ketika kontak input tertutup dan bertahan 10 detik setelah input terbuka.

Konfigurasi ini dikenal sebagai one-shot. Ketika pulsa input berakhir, timer dimulai, dan pulsa apa pun dalam jendela 10 detik tersebut cukup mereset timer, mempertahankan output tinggi—karakteristik dari one-shot retriggerable.

One-shot retriggerable sangat berguna untuk mendebounce kontak mekanis tunggal. Output tetap tinggi meskipun input bercedera nyala/mati dengan cepat. Dalam debouncer praktis, timing biasanya beberapa milidetik daripada 10 detik.

Bagaimana jika Anda ingin pulsa 10 detik terlepas dari berapa banyak pulsa input yang terjadi? Dalam hal itu, Anda menggabungkan detektor pulsa dengan one-shot non-retriggerable, seperti yang diilustrasikan di bawah ini.

Relai penundaan waktu pertama (TD₁) memasang coil relai kedua (TD₂) selama setidaknya 0,5 detik setiap kali input diaktifkan. Segera setelah TD₂ bermuatan, kontak normally-closed, timed-closednya mencegah pengaktifan coil lebih lanjut selama periode penuh 10 detik, membuat rangkaian non-retriggerable.

Kedua one-shot retriggerable dan non-retriggerable banyak digunakan dalam industri—misalnya, dalam aktivasikan sirene, pemesinan mesin, dan aplikasi apa pun di mana input intermiten harus menghasilkan pulsa output dengan panjang tetap.

Review

• A monostable multivibrator has only one stable output state; the alternate state can be held only temporarily.
• One-shots come in two forms: retriggerable and non-retriggerable.
• Short-duration one-shots are ideal for debouncing mechanical switches.

Related Worksheets

• Timer Circuit – Monostable Multivibrator Worksheet