Bangun Pengkalinya Tegangan Andal dengan IC 555 Timer – Diagram Langkah demi Langkah
Cara Membuat Rangkaian Pengkalinya Tegangan Dasar?
Seperti yang disarankan oleh nama artikel, artikel ini bertujuan untuk membantu merancang rangkaian yang di keluarannya menghasilkan tegangan yang lebih dari dua kali tegangan yang diberikan pada masukannya. Misalnya, menyuapkan input 10V ke rangkaian pengkalinya tegangan akan menghasilkan 20V pada keluaran.
Ini adalah salah satu dari banyak rangkaian yang mudah tersedia untuk konversi tegangan, tetapi ini adalah cara yang murah dan lebih efisien untuk menggandakan tegangan dibandingkan menggunakan transformator yang besar dan terkadang tidak nyaman untuk aplikasi kecil.
Rangkaian ini menggunakan kapasitor untuk menyimpan energi, dan dalam bentuk tertentu adalah rangkaian pengubah arah. Dioda pengalih umumnya adalah dioda, yang membantu menurunkan biaya alih-gaung menggunakan bagian lain yang lebih mahal misalnya MOSFET, atau BJT.
Rangkaian pengkalinya tegangan adalah rangkaian dari keluarga rangkaian pengkalinya tegangan. Dalam artikel ini, kita akan belajar cara membuat rangkaian pengkalinya tegangan menggunakan 555-timer bersama dengan komponen penting lainnya dan deskripsi singkatnya.
Proyek Terkait:
- Diagram Rangkaian Sumber Daya Dual – 230VAC ke ±12VDC
- Cara Membuat Rangkaian Pengkalinya Tiga?
- Rangkaian Konverter 12V ke 5V
Diagram Rangkaian Pengkalinya Tegangan
Sambungkan komponen dengan tepat dengan cara yang sama seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini.
Komponen yang Diperlukan
- IC 555-Timer
- Dioda – 1N4007
- Resistor – 10kΩ dan 33kΩ
- Kapasitor – 22μF dan 0,01μF
- Sumber daya
IC 555 Timer
IC 555 timer adalah sirkuit terpadu yang digunakan dalam berbagai aplikasi waktu, pembangkitan pulsa dan osilator. Diperkenalkan pada 1972, IC 555 Timer masih digunakan secara luas karena harganya sangat murah dan stabilitasnya. Diagram pin IC 555 Timer diberikan di bawah ini:
| IC 555 Timer |
| No. Pin | Nama Pin | Tujuan |
| 1 | GND | Tegangan referensi ground |
| 2 | TRIG | Mengontrol output |
| 3 | OUT | Diberi daya ke sekitar 1,7V di bawah VCC atau ke ground |
| 4 | RESET | Mengatur ulang interval waktu |
| 5 | CTRL | Memberikan akses ke pembagi tegangan internal |
| 6 | THR | Berfungsi sebagai ambang batas kapan interval waktu harus dihentikan |
| 7 | DIS | Output kolektor terbuka untuk mengosongkan kapasitor |
| 8 | VCC | Tegangan pasokan positif |
Ada tiga mode operasi Timer IC, yaitu bistable, monostable dan astable mode.
- Dalam mode bistable, rangkaian menghasilkan sinyal 2-status stabil yang berada dalam status rendah dan tinggi. Sinyal output status rendah dan tinggi dikontrol oleh reset dan mengaktifkan pin input.
- Dalam mode monostable, rangkaian hanya menghasilkan satu pulsa ketika timer menerima indikasi dari input tombol pemicu.
- Dalam mode astable, rangkaian IC menghasilkan pulsa berkelanjutan dengan frekuensi yang tepat berdasarkan nilai dua resistor dan kapasitor yang disambungkan dalam rangkaian eksternal.
Proyek Terkait:
- Diagram Rangkaian dan Operasi Pencahayaan Otomatis Kamar Mandi
- Bel Pintu Otomatis dengan Deteksi Objek Menggunakan Arduino
Dioda 1N4007
1N4007 adalah dioda pengubah arah simpulan PN. Dioda jenis ini hanya memungkinkan aliran arus listrik dalam satu arah. 1N4007 memiliki berbagai aplikasi kehidupan nyata, misalnya aplikasi dioda roda bebas, pengubah arah umum untuk sumber daya, invertor, konverter, dll.
| Pinout Dioda 1N4007 |
| No. Pin | Nama Pin | Muatan |
| 1 | Anoda | +Ve |
| 2 | Katoda | -Ve |
Diagram di atas menunjukkan gambar simbolis dan aktual dari 1N4007. Pemahaman tentang setiap komponen dalam rangkaian listrik sangat ditingkatkan ketika karakteristik listrik dari perangkat tersebut diketahui.
| Karakteristik Listrik 1N4007 |
| Parameter | Nilai | Satuan |
| Tegangan maju pada 1,0 A | 1,1 | V |
| Arus kebalik pada 25°C | 5 | μA |
| Kapasitansi total pada 1,0 MHz | 15 | pF |
| Arus kebalik beban penuh maksimum pada 75° | 30 | μA |
| Arus maju rata-rata yang diubah arah | 1 | A |
| Tegangan kebalik repetitif puncak | 1000 | V |
Fitur dioda 1N4007 adalah sebagai berikut:
- Arus kebocoran rendah
- Penurunan tegangan maju rendah
- Kemampuan lonjakan maju tinggi
Proyek Terkait:
- Cara Membuat Rangkaian LED Berkedip Sederhana menggunakan IC 555 Timer
- Desain PCB Rangkaian LED Berkedip menggunakan 555 Timer.
Dioda ini memiliki banyak aplikasi kehidupan nyata dalam sistem tertanam, beberapa aplikasi utama yang terkait dengan dioda tertentu adalah sebagai berikut:
- Konverter
- Untuk tujuan pengalihan dalam sistem tertanam
- Aplikasi dioda roda bebas
- Invertor
- Pengubahan arah daya umum untuk sumber daya
- Untuk menghindari arus kebalik dan melindungi mikrokontroler seperti Arduino atau mikrokontroler PIC.
Kerja Rangkaian Pengkalinya Tegangan
Seperti yang terlihat pada diagram rangkaian, rangkaian bekerja di dua bagian yang melengkapi satu sama lain. Bagian pertama rangkaian, yang melibatkan penggunaan timer 555, digunakan dalam mode Astable, untuk menghasilkan pulsa gelombang persegi.
Bagian kedua rangkaian adalah bagian yang sebenarnya menggandakan tegangan dan terdiri dari 2 kapasitor dan 2 dioda yang disambungkan dengan cara yang ditunjukkan pada diagram rangkaian. Timer 555 memiliki beberapa mode di mana kita memutuskan hari ini untuk menggunakan mode Multivibrator astable.
Mode ini dapat digunakan untuk menghasilkan gelombang persegi sekitar 2KHz menggunakan kombinasi dua resistor dan satu kapasitor. Dari rangkaian, kita dapat melihat bahwa ketika pin 3 timer IC memiliki output rendah, maka dioda D1 menjadi bias maju, yang akan mengisi kapasitor C3 melalui dioda tersebut.
Karena kapasitor diisi secara langsung dari sumber daya, kapasitor juga akan diisi hingga tegangan yang sama dengan tegangan input. Ketika pulsa dari timer IC tinggi, pin 3 IC akan menunjukkan output tinggi. Ini akan membuat dioda D1 bias kebalik dan ini mencegah pengisian kapasitor C3 yang sekarang telah diisi hingga tegangan yang sama dengan tegangan sumber daya.
Ketika dioda D1 bias kebalik, dioda D2 akan bias maju dan ini akan mengisi kapasitor C4 melalui dioda tersebut. Kapasitor C4 juga akan diisi dengan energi yang disimpan dalam kapasitor C3. Sekarang kapasitor C4 memiliki dua kali tegangan tegangan input karena diisi melalui dua jalur satu dari kapasitor C3 yang awalnya diisi hingga tegangan sumber daya dan jalur lain secara langsung melalui sumber daya.
Secara teori, output dari rangkaian ini harus menghasilkan tegangan pada output yang sama dengan dua kali tegangan pada input, tetapi dalam kenyataan pengisian dan pengosongan kapasitor bukan merupakan proses tanpa kehilangan energi, energi yang disimpan dalam kapasitor tidak sepenuhnya ditransmisikan ke kapasitor lain, dan pengisian kapasitor juga tidak ideal.
Untuk eksperimen yang dilakukan dengan tegangan input 5V, output dengan rangkaian sekitar 8,7 hingga 8,8V alih-gaung teoretis 10V.
Proyek Terkait:
- Diagram Rangkaian Roulette LED menggunakan 555 Timer & 4017 Counter
- Rangkaian Saklit Sentuh Sederhana menggunakan 555 Timer & Transistor BC547
Kelemahan
Meskipun rangkaian adalah cara yang sederhana dan mudah untuk mengubah tegangan input menjadi dua kali nilainya, ini datang dengan sejumlah kelemahannya. Mengetahui semua tentang keuntungan dan kerugian rangkaian sebelumnya akan memungkinkan kita untuk menganalisis hasilnya dengan baik. Kelemahannya tercantum di bawah ini.
- Rangkaian adalah trik yang sangat berguna untuk menghasilkan tegangan lebih tinggi dari nilai rendah, tetapi rangkaian hanya dapat digunakan sehingga output arus akan kurang dari 50mA. Artinya, ia hanya dapat mendorong aplikasi yang memerlukan rating arus sangat rendah.
- Karena output melibatkan pengisian dan pengosongan kapasitor serta perangkat pengalih seperti dioda, output rangkaian umumnya tidak stabil, jadi IC regulator dapat digunakan untuk mengatur dan merapikan bentuk gelombang output. Tetapi IC ini akan mengambil bagian arusnya sendiri, jadi perhitungan dan penyesuaian yang relevan harus dilakukan sehingga rangkaian tidak berfungsi di atas batas aliran arus.
Proyek Terkait:
- Cara Membuat Rangkaian LED Berkedip Sederhana menggunakan IC 555 Timer
- Rangkaian Saklit Tepukan Menggunakan IC 555 Timer & Tanpa Timer
Langkah Kehati-hatian
Ada beberapa langkah kehati-hatian yang harus diambil saat membuat dan bekerja dengan rangkaian. Dianya tercantum di bawah ini.
- Karena keterbatasan timer IC, tegangan input rangkaian tidak boleh lebih besar dari 12V dan kurang dari 3V, memilih tegangan antara 3 dan 12V akan memastikan kerja aman dan tidak akan ada kerusakan pada komponen.
- Seperti yang telah dibahas di atas, kerja rangkaian bergantung pada pengisian dan pengosongan kapasitor, dan oleh karena itu, rangkaian tidak akan memberikan output nilai yang diperlukan segera setelah rangkaian dihubungkan dengan tegangan pasokan, tetapi akan memakan waktu sebelum menyelesaikan pada dua kali tegangan input.
- Arus beban tidak boleh melebihi nilai yang ditetapkan yang bergantung pada rangkaian. Secara umum, ini sekitar 50 hingga 70mA arus.
- Karena kapasitor C4 akan diisi hingga dua kali tegangan pasokan, rating tegangan kapasitor tertentu ini harusSetidaknya dua kali tegangan input, berbeda dengan kapasitor lain yang rating tegangannya mungkin sama dengan setidaknya nilai tegangan pasokan.
- Seperti yang telah dibahas di atas, tegangan pada output rangkaian bergantung pada pengisian dan pengosongan kapasitor. Waktu pengisian dan pengosongan kapasitor bervariasi secara tidak teratur, jadi pengukuran yang tepat mungkin tidak sesuai dengan nilai teoretis. Ini ditambah lagi karena pengisian dan pengosongan kapasitor bukan proses hemat energi atau terkunci energi. Artinya, energi tidak sepenuhnya ditransmisikan dan menghasilkan kehilangan. Nilai output rangkaian dengan tegangan input 5V akan sekitar 8,7V sedangkan, nilai output rangkaian dengan tegangan input 12V akan sekitar 18-20V.
Proyek Terkait:
- Proyek Elektronik Kontrol Lampu Lalu Lintas menggunakan IC 4017 & 555 Timer
- Diagram Rangkaian Charger HP Sederhana – 5V dari 230V AC
- Sistem Kontrol Pintu Kereta Otomatis – Rangkaian & Kode Sumber
- Rangkaian Saklit Relay Elektronik – NPN, PNP, N & P Channel Relay Switches
- Diagram Rangkaian Roulette LED menggunakan 555 Timer & 4017 Counter
- Saklar Sirkuit Elektronik – Skematik dan Kerja
- Sistem Penyiraman Cerdas – Diagram Rangkaian dan Kode
- Sumber Daya Variabel Menggunakan Arduino UNO – Rangkaian dan Kode
- Lampu Malam Otomatis Menggunakan Arduino
- Diagram Rangkaian Detektor Gerak Infrarot
- Rangkaian Saklit Sentuh Sederhana
