Job sheet Rangkaian Keluarga IC Logika / Logic Family - Elektronika - Ruang Pendidikan

Job sheet Rangkaian Keluarga IC Logika / Logic Family - Elektronika

 A. Tujuan Praktikum

  1. Merangkai IC keluarga logika (logic family) CMOS pada rangkaian antarmuka digital (interfacing)
  2. Mengoperasikan IC keluarga logika (logic family) CMOS pada rangkaian antarmuka digital (interfacing)
B. Dasar Teori
Salah satu aplikasi interface dari CMOS adalah rangkaian pewaktu. Rangkaian pewaktu pada sistem digital dapat diperoleh dari berbagai rangkaian. Rangkaian ini bisa menggunakan pewaktu standar yakni IC 555, atau menggunakan gerbang logika dasar. Pewaktuan yang paling banyak digunakan adalah menggunakan pengisian dan pengosongan kapasitor.

Pada percobaan yang akan dilakukan adalah menggunakan pengosongan dan pengisian kapasitor dengan bantuan gerbang logika dasar, maka dapat dibuat pewaktuan sederhana. Waktu yang diperoleh tergantung nilai kapasitor dan resistor. 


Dengan persamaan : T = 1.2 x R.C dan f = 1 / 1.2 x R.C dimana T = Periode, f = frekuensi, R = Resistansi, dan C = Kapasitansi. Maka semakin besar nilai C maka waktu yg ditimbulkan semakin lama. Begitu juga dengan resistor, semakin besar nilai R, maka waktu yg ditimbulkan semakin lama. 
IC CMOS seri 4000 adalah seri sesungguhnya dari CMOS. IC seri ini menjadi popular karena memiliki daya tarik berupa pemakaian daya yang sangat rendah dan dapat digunakan dalam piranti yang menggunakan catu daya baterai. Tegangan catu daya +3 Volt sampai +15 Volt.

I. Praktikum Pewaktuan dengan beban Lampu LED
IC 4093 adalah IC berisi 4 gerbang Nand Schmidt Trigger yang dapat digunakan untuk pewaktuan. IC ini bekerja pada tegangan yang lebar, yaitu 3 Volt sampai 12 Volt. Tidak seperti IC 7400 yg hanya dapat bekerja di tegangan 5 Volt. 

IC 4093 Nand  Schmitt Trigger
Gambar 12.1 IC 4093 Nand  Schmitt Trigger

Tabel 12.1 Tabel fungsi IC 4093  

PIN
Nama PIN
Fungsi
1, 5, 8, 12
1A, 2A, 3A, 4A
input
2, 6, 9, 13
1B, 2B, 3B, 4B
input
3, 4, 10, 11
1Y, 2Y, 3Y, 4Y
Blank output
14
VDD
Tegangan Input
7
VSS
Ground (0V)

Prinsip kerja rangkaian I :
Rangkaian Pewaktu dengan beban  LED

Gambar 12.2 Rangkaian Pewaktu dengan beban  LED

Dimulai dari kapasitor kosong C1, maka input logika di Nand I A adalah 0 (Nand disatukan = Not). Karena Input 0 maka keluaran gerbang = 1 maka terjadi arus pada keluaran Nand menuju R1 dan mengisi C1 disebut pengisian Kapasitor sehingga C1 semakin penuh dan tegangan akan menjadi beberapa Volt, sehingga logika di C1 = 1. 

Bila C1 berlogika 1 maka input gerbang Nand = 1. Karena masukan Nand 1 maka keluaran Nand = 0. Logika keluaran Nand = 0, maka ada arus dari C1 ke keluaran Nand. Dalam hal ini disebut pengosongan kapasitor. Kapasitor semakin kosong, maka logika di input Nand = 0 dan keluaran Nand menjadi 1 kembali, dan begitu seterusnya. Pada akhirnya terjadi logika 1, 0, 1, 0 secara otomatis. 
Karena keluaran Nand di Nandkan kembali maka keluaran gerbang II kebalikan dari gerbang I. gerbang ke II juga berfungsi sebagai penyangga (penahan) agar proses pengisian dan pengosongan C1/pewaktuan tidak terganggu oleh beban (rangkaian berikutnya). Hasil dari pewaktuan dapat dilihat pada nyala lampu LED.

II. Pewaktuan dengan  beban koil Relay
Untuk menyalakan lampu dengan daya dan tegangan besar, maka rangkaian digital dapat digabungkan dengan rangkaian elektromagnetik, seperti relay. Relay bekerja pada tegangan 12 Volt atau sesuai dengan tegangan koil. Agar gerbang mampu mengendalikan relay maka perlu penguat arus. Penguat arus dapat menggunakan transistor, baik bipolar ataupun mosfet. Transistor yang dipergunakan jenis NPN dengan penguatan sistem common emitor. Dengan penguat common emitor diharapkan transistor bekerja sebagai saklar. 

Kaki Transistor tipe C945
Gambar 12.3 Kaki Transistor tipe C945


Prinsip kerja rangkaian II :
Rangkaian Pewaktu dengan relay dan beban lampu 220V

Gambar 12.4 Rangkaian Pewaktu dengan relay dan beban lampu 220V

Bila keluaran Gerbang II (1:D) berlogika 1 maka terjadi arus mengalir pada R1 menuju TR1 (Transistor). Basis memilki arus, maka  transistor bekerja sebagai saklar dengan kondisi E dan C terhubung dan kemudian terdapat aliran arus dari +12 volt ke koil. Koil teraliri arus, maka relay bekerja, kontak relay berubah posisi. Kontak berubah posisi maka lampu menyala. Resistor R1 basis berfungsi untuk membatasi agar arus basis tidak besar dan TR1 aman (tidak rusak).
Bila keluaran gerbang II berlogika 0, maka TR1 tidak bekerja. TR mati maka E dengan C terputus. E dengan C terputus maka tidak ada aliran arus pada koil. Relay kembali posisi mati, lampu juga mati. Bila logika keluaran gerbang 0, 1, 0, 1 otomatis, maka lampu juga nyala dan mati mengikuti logika tersebut.

C. Alat dan Bahan
Tabel 12.2 Alat dan bahan

No
Nama Alat dan Bahan
Jumlah
1
AVOMeter
1 buah
2
Relay+Soket
1 buah
3
Project Board
1 buah
4
Power Supply
1 buah
5
IC 4093 NAND Smitch Trigger
2 buah
6
Kapasitor 10uF, 47 uF, 220 uF, 470 uF
1 buah
7
Resistor 100K, 15 Kῼ, 33 K, 68 K
1 buah
8
Lampu 220 V
1 buah
9
Transistor C945
1 buah
10
Japit Buaya
secukupnya
11
Jumper
secukupnya

D. Kesehatan dan Keselamatan Kerja
1. Siapkan semua alat dan bahan yang dibutuhkan,
2. Bacalah dan pahami petunjuk praktikum pada lembar jobsheet,
3. Pastikan tegangan keluaran power supply sesuai dengan yang dibutuhkan,
4. Dalam penyusunan rangkaian, perhatikan letak kaki-kaki komponen,
5. Sebelum power supply disambungkan ke rangkaian, hubungi guru pengampu untuk mengecek kebenaran pemasangan rangkaian,
6. Kalibrasi terlebih dahulu alat ukut yang digunakan,
7. Hati-hati dalam penggunaan peralatan praktikum.
8. Kembalikan semua peralatan praktik yang digunakan apabila praktikum telah selesai.

E. Langkah Percobaan
Percobaan I
1. Rangkailah rangkaian  seperti Gambar 12.5 pada project board 

Rangkaian Pewaktu dengan beban  LED
Gambar 12.5 Rangkaian Pewaktu dengan beban  LED

2. Amati yang terjadi pada rangkaian percobaan I dan catatlah hasil kedalam tabel percobaan 1, waktu diukur menggunakan stopwatch dengan 10 kali nyala lampu.
3. Setelah selesai, lanjutkan ke percobaan ke II dengan merangkai rangkaian seperti Gambar 12.6

Percobaan II
Rangkaian Pewaktu dengan relay dan beban lampu 220V

Gambar 12.6 Rangkaian Pewaktu dengan relay dan beban lampu 220V

4. Ukur catu daya power supply sebesar +12V menggunakan AVOmeter. 
5. Matikan catu daya dan hubungkan ke rangkaian.
6. Hubungkan Ground ke GND rangkaian.
7. Hidupkan Catu daya power supply dan hubungkan tegangan AC 220V sesuai dengan Gambar 5.4
8. Amati yang terjadi pada rangkaian dan catatlah hasil kedalam tabel percobaan II.
9. Analisis data hasil percobaan kemudian beri kesimpulan mengenai praktikum ini,
10. Kerjakan soal latihan yang telah disediakan.
F. Hasil Percobaan
1. Hasil Percobaan I

Tabel 12.3 Pewaktuan kapasitor  tetap, R bertambah besar
R
C
Waktu
Periode
Perhitungan Periode
Selisih
15 Kῼ
47uF




33 K
47uF




68 K
47uF




100 K
47uF





Tabel  12.4  R tetap, C yang diubah nilainya
R
C
Waktu
Periode
Perhitungan Periode
Selisih
33 K
10 uF




33 K
47 uF




33 K
220 uF




33 K
470 uF





2. Hasil percobaan II
Tabel  12.5  C tetap, R yang diubah nilainya
R
C
Waktu
Periode
Perhitungan Periode
Selisih
15 Kῼ
33 uF




33 K
33 uF




68 K
33 uF




100 K
33 uF





Waktu = Jumlah nyala lampu 10 kali 
Periode = 1.2 x R.C, atau Periode = Waktu/jumlah nyala lampu 10 kali

G. Analisis
  1. Pada percobaan I, bagaimana lama waktu hidup mati LED jika mengganti nilai resistor dan bagaimana kondisi frekuensi LED ?
  2. Pada percobaan II, bagaimana lama waktu hidup mati LED jika mengganti nilai kapasitor dan bagaimana kondisi frekuensi LED ?



H. Kesimpulan
.............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. 

I. Latihan Soal
1. Apakah keunggulan CMOS dibanding IC yang lain?
2. Bagaimana kelebihan dari CMOS jenis  4000 dan berapa tegangan catu dayanya ? 

Jawaban
.............................................................................................................................. .............................................................................................................................. ..............................................................................................................................

Download artikel ini Disini

Iklan Atas Artikel

Iklan Tengah Artikel 1

Iklan Tengah Artikel 2

Iklan Bawah Artikel