Bermain dengan ic NE555 dan 4017 sebagai pengaman pintu kost

Cara Kerja Rangkaian

·      gambaran alat secara umum:

alarm kost otomatis ini cara kerjanya adalah saat pintu gerbang kost tidak ditutup, maka akan berbunyi alarm berupa led yang berkedip dengan frekuensi 0.5 Hz. Jika selama 5 menit pintu masih juga belum ditutup, maka akan menyalakan led buzzer yang berbunyi beep dengan frekuensi ½ Hz. Jika pada 5 menit kedua pintu masih belum juga ditutup, maka led akan tetap berkedip dan buzzer akan menyala secara kontinyu. Jika pada 5 menit selanjutnya pintu belum ditutup, maka sistem akan mati.

·      Kerja alat:

Untuk menghasilkan pulsa selama 5 menit, dibangun menggunakan ic NE555, selanjutnya, output dari ic NE555 dimasukan ke dalam inputan clk ic 4017. Maka output dari ic 4017 akan men counter setiap 5 menit. Output Q0 masuk pada kaki gate SCR yang di pull down, maka SCR akan aktif sehingga mengalirkan arus dan tegangan ke ic NE555 pertama, sehingga menyalakan led secara berkedip.

Selanjutnya, setelah 5 menit kemudian, maka output akan berpindah ke Q1, output Q1 akan mendrive SCR kedua untuk menyalakan buzzer yang berbunyi beep dengan frekuensi ½ Hz. Pada kondisi ini led masih tetap menyala, mngingat fungsi SCR jika beroperasi pada tegangan DC apabila kaki gate mendapat trigger maka SCR akan tetap ON meskipun kaki gate diputus, sampai sumber tegangan SCR diputus.

5 menit kemudian, output ic 4017 akan berpindah ke kaki Q3 dan menyalakan SCR ketiga, sehingga SCR akan mengalirkan arus dari anoda ke katoda (koil relay) dan mengaktifkan relay. Pada saat relay aktif, kontaktor  akan berubah dari NC ke NO, sehingga yang tadinya buzzer menyala beep dengan frekuensi ½ Hz, maka akan berubah menjadi menyala secara terus menerus. Ini dikarenakan perubahan kondisi kontaktor dari NC ke NO yaitu kaki NC yang sebelumnya hubung ke output kaki 3 ic NE555 akan terputus ke ground. Penggunaan komponen R dan C pada kaki reset sebagai integrator, yaitu untuk menghasilkan pulsa high sesaat untuk mengaktifkan reset ic 4017. Sehingga penghitungan akan dimulai dari Q0.

Perhitungan dan Analisa Rangkaian

a)   Perhitungan nilai R dan C astabil MMV ½ Hz.

Telah ditentukan bahwa outputan dari ic NE555 memiliki frekuensi ½ Hz. Maka untuk mencari nilai R dan C nya digunakan rumus:

·      F    = 1/T

0.5 = 1/T

T    = 1/0.5

T    = 2 s

Jika diasumsikan bahwa Ton = Toff atau dalam artian Duty Cycle sebesar 50% maka:

·      T = Ton + Toff

   2 = Ton + Toff

   Ton = 1 s            Toff =1 s

Untuk mencari Ton dan Toff nya, telah ditentukan nilai kapasitornya sebesar 10 nf. Maka digunakan rumus:

·      Ton = 0.693x R xC

1   = 0.693 x R x 10 x 10^-3

     R   = 1/ 0.693 x 10 x 10^-3

     R   = 144.3 (dibulatkan menjadi 150 Ω)

·      Toff = Ton

b)   Perhitungan nilai R dan C astabil MMV 5 menit.

Untuk mencari besar frekuensi jika waktu yang diinginkan sebesar 5 menit adalah:

·      5 menit = 60 s x 5

            = 300 s

Maka T sebesar 300s, selanjutnya dicari nilai R dan C nya.

·      T    = Ton + Toff

     300 = Ton + Toff

     Ton = 150 s      Toff = 150 s

Selanjutnya dicari nilai R dan C nya, yang telah ditentukan nilai C nya, maka digunakan rumus:

·         Ton = 0.693 x R x C

     150  = 0.693 x R x 10 x 10^-3

     R     = 150/0.693 x 10 x 10^-3

     R     = 21645.02  (dibulatkan menjadi 22k Ω)

Note : Perlu diingat, dalam mencari nilai R, nilai Ra dan Rb sama besarnya, karena duty cycle sebesar 50%.

c)    Menghitung nilai R pada output NE555 yang terhubung ke LED

Pada rangkaian ini, untuk menyalakan LED digunakan tegangan low, atau dibenamkan. Jika tegangan sumber sebesar 12v dan safe operation-nya sebuah led dengan range arus 10 mA sampai dengan 20 mA, disini diambil nilai tengahnya yaitu 15 mA , maka nilai resistornya adalah:

R = V/I

         = 12/0.015

         = 820 Ω

d)   Menghitung nilai R pada kaki collector TR s9013

Jika diketahui besar IC max sebesar 500 mA, maka dibuat sebesar 10 mA cukup dan tegangan sumber sebesar 12v. Maka perhitungannya adalah:

·         R  = V/I

     = 12/0.01

    = 1k2 Ω

e)    Kaki gate SCR di pull down

Pada pengoperasian tegangan DC, kaki gate SCR sebaiknya dipull down, agar meminimalisir noise yang terjadi. Karena jika dioperasikan pada tegangan DC SCR rentan terhadap gangguan.

f)    Dioda pada IC NE555

Agar duty cycle sebesar 50%, maka digunakan sebuah dioda agar saat proses pengisian kapasitor hanya satu resistor yang dilalui dan pada saat pengosongan juga hanya melalui satu resistor.

g)   R dan C pada kaki Reset

Pada ic 4017 memiliki reset aktive high, jika reset belum diaktifkan maka output Q0 belum aktif, maka untuk mengaktifkan reset secara otomatis digunakan rangkaian integrator untuk membangkitkan tegangan high sesaat. 

Gambar Rangkaian