IC 555 - Datasheet, Rangkaian, Fungsi & Prinsip Kerja

Pada artikel ini kita akan membahas semua hal dasar mengenai IC timer 555, dimulai dari apa itu IC 555, fitur penting IC 555, konfigurasi pin, rangkaian flip-flop IC 555, diagram blok, cara kerja, serta berbagai rangkaian IC 555.

Pengenalan IC 555

IC timer 555 diperkenalkan pada tahun 1970 oleh Signetic Corporation dan memberi nama SE / NE 555 timer. IC 555 adalah rangkaian waktu monolitik yang menghasilkan penundaan waktu atau osilasi yang akurat dan sangat stabil. 

Jika dibandingkan dengan aplikasi op-amp di area yang sama, IC 555 juga sama-sama andal dan murah dalam hal biaya. Terlepas dari aplikasinya sebagai multivibrator monostable ataupun sebagai multivibrator astable, timer 555 juga dapat digunakan sebagai konverter dc-dc, probe logika digital, generator gelombang, meter frekuensi analog dan takometer, pengukuran suhu dan perangkat kontrol, pengatur suhu dll. 

Pengatur waktu IC diatur agar berfungsi dalam salah satu dari dua mode yaitu mode one shot atau monostable atau sebagai multivibrator yang berjalan bebas atau mode astable. Adapaun untuk SE 555 dapat digunakan untuk rentang suhu antara -55°C hingga 125°C sedangkana untuk NE 555 dapat digunakan untuk kisaran suhu antara 0°C hingga 70°C.

Fitur Penting Pada IC 555

1. Beroperasi dari berbagai rentang power supply mulai dari +5Volts hingga +18 volt tegangan pasokan.
2. Sumber arus beban sebesar 200 mA 
3. Komponen eksternal harus dipilih dengan benar sehingga interval waktu dapat dibuat menjadi beberapa menit bersama dengan frekuensi melebihi beberapa ratus kilohertz.
4. Output dari timer 555 dapat menggerakkan transistor-transistor logic (TTL) karena output arusnya yang tinggi.
5. IC 555 memiliki stabilitas suhu 50 ppm per derajat perubahan suhu Celcius, atau setara dengan 0,005% / °C.
6. Siklus tugas timer dapat disesuaikan.
7. Pemborosan daya maksimum per-paket adalah 600 mW dan input pemicu serta resetnya memiliki kompatibilitas logika. 
8. Adapaun fitur lainnya tercantum dalam lembar data, yang dapat kamu download dibagian bawah

Konfigurasi Pin IC 555

IC Timer 555 tersedia sebagai 8-pin logam, DIP (Dual-In-Package) tersedia dalam mini 8-pin DIP dan 14-pin DIP , berikut gambar konfigurasi pin IC 555

IC jenis ini terdiri dari 23 transistor, 2 dioda dan 16 resistor. Penggunaan setiap pin di IC 555 dijelaskan di bawah ini. Nomor pin yang digunakan pada gambar diatas mengacu pada paket 8-pin DIP dan 8-pin metal. Adapun penjelasan setiap pin dijelaskan dibawah ini

Pin 1: Terminal Ground

Semua tegangan yang diukur terkait dengan terminal Ground.

Pin 2: Terminal Trigger

Pin pemicu digunakan untuk memberi makan (feed) input pemicu ketika IC 555 diatur sebagai multivibrator yang monostable. Pin ini adalah input pembalik dari pembanding dan bertanggung jawab untuk transisi flip-flop dari set to reset.

Output dari timer tergantung pada amplitudo pulsa pemicu eksternal yang diterapkan pada pin ini. Pulsa negatif dengan level dc lebih besar dari Vcc/3 diterapkan pada terminal ini. Di tepi negatif, ketika pemicu melewati Vcc/3, output dari komparator yang lebih rendah menjadi tinggi dan komplemen dari Q menjadi nol.

Dengan demikian output IC 555 mendapatkan tegangan tinggi, selain itu juga keadaan semu yang stabil.

Pin 3: Terminal Output 

Output dari timer disediakan oleh pin terminal ini. Ada dua cara dimana suatu beban dapat dihubungkan ke terminal output. Salah satunya adalah dengan menghubungkan antara pin output (pin 3) dan pin ground (pin 1) atau antara pin 3 dan pin supply (pin 8).

Beban yang terhubung antara pin output dan ground supply disebut beban normal "normally on load" dan yang terhubung antara pin output dan ground disebut beban mati normal "normally off load".

Pin 4: Terminal Reset 

Setiap kali IC timer disetel ulang atau dinonaktifkan, pulsa negatif diterapkan ke pin 4, dari hal inilah dinamakan terminal reset.

Output diatur ulang tanpa mempedulikan kondisi input. Ketika pin ini tidak digunakan untuk tujuan reset, pin ini harus terhubung ke +VCC untuk menghindari kemungkinan pemicu palsu.

Pin 5: Terminal Control Voltage 

Tingkat ambang dan pemicu dikontrol menggunakan pin ini. Lebar pulsa dari bentuk gelombang output dapat ditentukan dengan menghubungkan POT atau membawa tegangan eksternal ke pin ini. Tegangan eksternal yang dipakai pada pin ini juga dapat digunakan untuk memodulasi bentuk gelombang output.

Dengan demikian, jumlah tegangan yang diterapkan di terminal ini akan memutuskan kapan komparator akan diaktifkan, disamping itu juga mengubah lebar pulsa output. Ketika pin ini tidak digunakan, pin tersebut harus di-bypass ke ground melalui 0,01 mikro Farad untuk menghindari masalah kebisingan.

Pin 6: Terminal Threshold 

Ini adalah terminal input non-pembalik dari komparator 1, yang membandingkan tegangan yang dipakai ke terminal dengan tegangan referensi 2/3 Vcc.

Amplitudo tegangan yang diterapkan ke terminal ini bertanggung jawab untuk mengatur keadaan flip-flop. Ketika tegangan yang diterapkan di terminal ini lebih besar dari 2/3 Vcc, komparator atas berpindah ke +Vsat dan output akan diatur ulang.

Pin 7: Terminal Discharge 

Pin ini terhubung secara internal ke kolektor transistor dan sebagian besar kapasitor terhubung antara terminal dan ground.

Terminal pin ini disebut terminal discharge (melepaskan) karena ketika transistor jenuh, kapasitor dilepaskan melalui transistor. Ketika transistor dalam mode cut-off, kapasitor mengisi daya dengan laju yang ditentukan oleh resistor eksternal dan kapasitornya.

Pin 7: Terminal Supply 

Tegangan suplai dari +5 V sampai +18 V digunakan pada terminal ini yang mana terkait dengan Ground (pin 1).

Konsep Dasar IC 555

IC 555 menggabungkan osilator relaksasi, dua komparator, R-S flip-flop , dan kapasitor discharge.

Seperti yang ditunjukkan pada gambar, dua transistor T1 dan T2 saling berpasangan. Kolektor transistor T1 menggerakkan basis transistor T2 melalui resistor Rb2. Kolektor transistor T2 menggerakkan basis transistor T1 melalui resistor Rb1. 

Ketika salah satu transistor berada dalam keadaan jenuh, transistor lainnya akan berada dalam keadaan terputus atau cut-off. Jika kita menganggap transistor T1 jenuh, maka tegangan kolektor akan hampir nol. 

Dengan demikian akan ada basis drive nol untuk transistor T2 dan akan masuk ke keadaan cut-off dan tegangan kolektornya mendekati +Vcc. Tegangan ini diterapkan ke basis T1 dan dengan demikian akan menjaganya tetap jenuh.

Sekarang, jika kita menganggap transistor T1 berada dalam keadaan terputus atau cut-off, maka tegangan kolektor T1 akan sama dengan + Vcc. Tegangan ini akan mendorong basis transistor T2 ke saturasi. Dengan demikian, keluaran kolektor jenuh dari transistor T2 akan hampir nol. 

Nilai ini ketika diumpankan kembali ke basis transistor T1 akan membuatnya terputus. Maka, nilai saturasi dan cut-off dari salah satu transistor menentukan nilai Q tinggi dan rendah beserta komplemennya. 

Dengan menambahkan lebih banyak komponen ke rangkaian, flip-flop R-S diperoleh. Flip-flop R-S adalah rangkaian yang dapat mengatur output Q ke level tinggi atau meresetnya menjadi rendah. Secara kebetulan, output Q komplementer (atau berlawanan) tersedia dari kolektor transistor lainnya.

 

Simbol skematis untuk flip flop S-R bisa kamu lihat di atas. Rangkaian akan terkunci baik dalam status Q atau kondisi pelengkapnya. Nilai input S yang tinggi akan menetapkan nilai Q menjadi tinggi. Nilai input R yang tinggi akan mengatur ulang nilai Q ke rendah, output Q tetap dalam keadaan tertentu sampai dipicu ke keadaan sebaliknya.

Konsep Dasar Pengatur Waktu (Timer)

Dari gambar di atas, dengan asumsi output dari flip flop S-R, Q menjadi tinggi. Nilai tinggi ini diteruskan ke basis transistor, dan transistor menjadi jenuh, sehingga menghasilkan tegangan nol pada kolektor. Tegangan kapasitor dijepit di ground sehingga kapasitor pada gambar diatas disingkat C tidak dapat diisi.

Input pembalik komparator diumpankan dengan tegangan kontrol, dan input non-pembalik diumpankan dengan tegangan ambang batas. Dengan mengatur flip flop R-S, transistor jenuh menahan tegangan ambang nol. Tegangan kontrol akan ditetapkan pada 2/3 VCC, yaitu, pada 10 volt, karena pembagi tegangan.

Misalkan tegangan tinggi diterapkan pada input R. Hal ini akan mengatur ulang flip-flop R- Output Q menjadi rendah dan transistor terputus. Kapasitor C sekarang dapat diisi. Saat kapasitor C ini diisi, tegangan ambang naik. Akhirnya, tegangan ambang batas menjadi sedikit lebih besar dari (+ 10 V). 

Output dari komparator kemudian menjadi tinggi, memaksa flip-flop RS untuk melakukan pengaturan. Output Q tinggi menjenuhkan transistor, dan ini dengan cepat melepaskan kapasitor.

Kenaikan eksponensial melintasi kapasitor C, dan pulsa positif akan muncul di output Q. Dengan demikian tegangan kapasitor VC bersifat eksponensial sementara output berbentuk persegi panjang. Hal ini ditunjukkan seperti pada gambar diatas

Diagram Blok IC 555

Diagram blok IC timer 555 ditunjukkan pada gambar dibawah. IC 555 memiliki dua pembanding, yang pada dasarnya adalah 2 op-amp, flip-flop R-S, dua transistor dan jaringan resistif.

• Jaringan resistif terdiri dari tiga resistor yang sama dan bertindak sebagai pembagi tegangan.
• Komparator 1 membandingkan tegangan ambang dengan tegangan referensi + 2/3 VCC volt.
• Komparator 2 membandingkan tegangan pemicu dengan tegangan referensi + 1/3 VCC volt.

Output dari kedua komparator dipasok ke flip-flop. Flip-flop mengasumsikan keadaannya sesuai dengan output dari dua komparator. Salah satu dari dua transistor adalah transistor keluaran yang kolektor terhubung ke pin 7. Transistor ini jenuh atau cut-off tergantung pada keadaan keluaran flip-flop. 

Transistor jenuh menyediakan jalur pelepasan ke kapasitor yang mana akan terhubung secara eksternal. Pangkalan transistor lain terhubung ke terminal reset. Pulsa yang diterapkan ke terminal ini akan mengatur ulang seluruh timer terlepas dari apa pun inputnya.

Prinsip kerja IC 555

Resistor internal bertindak sebagai jaringan pembagi tegangan, menyediakan (2/3) Vcc di terminal non-pembalik dari komparator atas dan (1/3) Vcc di terminal pembalik dari komparator bawah. 

Pada sebagian besar aplikasi, input kontrol tidak digunakan, sehingga tegangan kontrol sama dengan + (2/3) VCC. Komparator atas memiliki input ambang (pin 6) dan input kontrol (pin 5). Output dari komparator atas diterapkan untuk mengatur (S) input flip-flop. 

Setiap kali tegangan ambang melebihi tegangan kontrol, pembanding atas akan mengatur flip-flop dan outputnya tinggi. Output tinggi dari flip-flop ketika diberikan ke basis transistor menjenuhkannya sehingga melepaskan transistor yang terhubung secara eksternal ke pin 7. 

Sinyal komplementer dari flip-flop menuju pin 3 atau pin output . Output yang tersedia di pin 3 rendah. Kondisi ini akan berlaku sampai pembanding yang lebih rendah memicu flip-flop.

Bahkan jika tegangan pada input ambang turun di bawah (2/3) VCC, hal ini tetap akan membuat komparator atas tidak dapat menyebabkan flip-flop berubah lagi. Ini berarti bahwa komparator atas hanya dapat memaksa output flip-flop tinggi.

Untuk mengubah output flip-flop ke rendah, tegangan pada input pemicu harus jatuh di bawah + (1/3) Vcc. Ketika ini terjadi, komparator yang lebih rendah memicu flip-flop, memaksa outputnya rendah.

Output rendah dari flip-flop mematikan transistor dan memaksa penguat daya untuk output yang tinggi. Kondisi ini akan terus terjadi terlepas dari tegangan pada input pemicu. Komparator yang lebih rendah hanya dapat menyebabkan flip-flop ke output rendah.

Dari pembahasan di atas, disimpulkan bahwa untuk memiliki output rendah dari IC timer 555, tegangan pada input ambang harus melebihi tegangan kontrol atau + (2/3) VCC. Ini juga menyalakan transistor.

Untuk memaksa output dari timer tinggi, tegangan pada input pemicu harus turun di bawah + (1/3) VCC, dan hal ini akan memastikan transistor pelepasan (discharge).

Tegangan dapat diterapkan pada input kontrol untuk mengubah level di mana terjadi switching. Ketika tidak digunakan, kapasitor 0,01 nano Farad harus dihubungkan antara pin 5 dan ground untuk mencegah noise yang disambungkan ke pin dimana ini dapat menyebabkan pemicu palsu.

Menghubungkan pin reset atau pin 4 ke logika rendah akan menempatkan output tinggi pada flip-flop. Transistor pelepasan akan menyala dan power amplifier akan menghasilkan output yang rendah.

Kondisi ini akan terus berlanjut hingga pengaturan ulang diatur atau diset high. Ini memungkinkan sinkronisasi atau pengaturan ulang operasi sirkuit. Saat tidak digunakan, pin reset harus dikaitkan dengan + VCC.

Dowload Datasheet IC 555

Untuk mempelajari NE/SE IC 555, maka kamu bisa mencoba untuk mendownload datasheetnya. Berikut ini datasheet IC 555 pdf

Pembahasan mengenai IC 555 telah selesai, semoga bermanfaat