TIMER IC 555

555 Timer

Kita telah melihat bahwa multivibrators dan CMOS Oscillators dapat dengan mudah dibangun dari komponen diskrit untuk menghasilkan osilator relaksasi untuk menghasilkan dasar persegi bentuk gelombang output gelombang. Tapi ada juga didedikasikan IC khusus dirancang untuk secara akurat menghasilkan output gelombang yang diperlukan dengan penambahan hanya komponen tambahan waktu beberapa. Salah satu perangkat tersebut yang telah ada sejak masa awal IC dan sendiri telah menjadi sesuatu dari sebuah industri "standar" adalah 555 Oscillator Timer yang lebih sering disebut "555 Timer" .

IC 555 yang mendapatkan namanya dari tiga resistor menggunakan untuk menghasilkan dua pembanding referensi tegangan, adalah populer dan berguna, perangkat ketepatan waktu yang sangat murah yang dapat bertindak baik sebagai timer sederhana untuk menghasilkan pulsa tunggal atau penundaan waktu yang lama, atau sebagai osilator relaksasi menghasilkan bentuk gelombang stabil dari berbagai siklus tugas dari 50 hingga 100%.

Timer 555 chip sangat kuat dan stabil 8-pin perangkat yang dapat dioperasikan baik sebagai sangat akurat monostabil , Bistable atau astabil Multivibrator untuk menghasilkan berbagai aplikasi seperti satu-shot atau delay timer, generasi pulsa, LED dan lampu flashers , alarm dan generasi nada, logika jam, pembagian frekuensi, pasokan listrik dan konverter dll, bahkan setiap sirkuit yang memerlukan beberapa bentuk kontrol waktu sebagai daftar ini tak ada habisnya.

Single 555 chip timer dalam bentuk dasarnya adalah Bipolar 8-pin mini dual-in-line Package (DIP) perangkat yang terdiri dari sekitar 25 transistor, 2 dioda dan resistor sekitar 16 diatur untuk membentuk dua komparator, sebuah flip-flop dan tinggi tingkat keluaran saat ini seperti yang ditunjukkan di bawah ini.Serta 555 Timer ada juga tersedia dengan NE556 Timer Oscillator yang menggabungkan DUA individual 555 dalam paket DIP 14-pin tunggal dan rendah versi CMOS kekuatan tunggal timer 555 seperti 7555 dan LMC555 yang menggunakan transistor MOSFET bukan .

Sebuah sederhana "diagram blok" mewakili sirkuit internal 555 diberikan di bawah ini dengan penjelasan singkat dari masing-masing menghubungkan pin untuk membantu memberikan pemahaman yang lebih jelas tentang cara kerjanya.

555 Timer Block Diagram

• Pin 1. -

Tanah , Pin ground menghubungkan 555 ke negatif (0V) pasokan rel.

• Pin 2. -

Pemicu , The input negatif untuk komparator No 1. Sebuah pulsa negatif pada pin ini "set" internal flip-flop ketika tegangan turun di bawah 1/3Vcc menyebabkan output untuk beralih dari "LOW" ke "TINGGI" negara.

• Pin 3. -

Output , Output pin dapat mendorong setiap rangkaian TTL dan mampu sourcing atau tenggelam hingga 200mA arus pada tegangan output sebesar sekitar Vcc - 1.5V begitu kecil speaker, LED atau motor dapat dihubungkan langsung ke output.

• Pin 4. -

Ulang , pin ini digunakan untuk "reset" Flip-flop internal yang mengontrol keadaan output, pin 3. Ini merupakan masukan aktif-rendah dan umumnya terhubung ke logika "1" tingkat ketika tidak digunakan untuk mencegah ulang yang tidak diinginkan dari output.

• Pin 5. -

Kontrol Tegangan , pin ini mengontrol waktu dengan mengesampingkan tingkat 2/3Vcc jaringan pembagi tegangan. Dengan menerapkan tegangan ke pin ini lebar sinyal output dapat bervariasi secara independen dari jaringan waktu RC. Ketika tidak digunakan terhubung ke ground melalui kapasitor 10nF untuk menghilangkan kebisingan.

• Pin 6. -

Threshold , masukan positif untuk komparator No 2. Pin ini digunakan untuk me-reset flip-flop ketika tegangan diterapkan untuk itu melebihi 2/3Vcc menyebabkan output untuk beralih dari "TINGGI" untuk "LOW" negara. Pin ini terhubung langsung ke RC sirkuit waktu.

• Pin 7. -

Discharge , The discharge pin terhubung langsung ke kolektor dari transistor NPN intern yang digunakan untuk "debit" waktu kapasitor ke tanah ketika output pada pin 3 switch "LOW".

• Pin 8. -

Pasokan + Vcc , ini adalah pin power supply dan untuk tujuan umum TTL 555 timer adalah antara 4.5V dan 15V.

The 555 Timer Nama berasal dari fakta bahwa ada tiga5kΩ resistor terhubung bersama-sama secara internal menghasilkan pembagi jaringan tegangan antara tegangan suplai pada pin 8 dan tanah di pin 1.Tegangan ini jaringan seri resistif memegang input positif komparator dua di 2/3Vcc dan input positif untuk komparator satu di 1/3Vcc.

Kedua pembanding menghasilkan tegangan output tergantung pada perbedaan tegangan pada masukan mereka yang ditentukan oleh pengisian dan pemakaian tindakan yang terhubung eksternal RC jaringan. Output dari kedua pembanding yang terhubung ke dua input dari flip-flop yang pada gilirannya menghasilkan baik output "TINGGI" atau "LOW" level Q berdasarkan negara bagian inputnya. Output dari flip-flop digunakan untuk mengontrol arus tingkat keluaran switching yang tinggi untuk menggerakkan beban terhubung memproduksi baik "TINGGI" atau "LOW" tingkat tegangan pada pin output.

Penggunaan paling umum dari timer 555 osilator adalah sebagai astabil osilator sederhana dengan menghubungkan dua resistor dan kapasitor di terminal untuk menghasilkan kereta api pulsa tetap dengan jangka waktu yang ditentukan oleh konstanta waktu jaringan RC. Tapi osilator Chip 555 juga dapat dihubungkan dalam berbagai cara yang berbeda untuk menghasilkan monostabil atau Bistable multivibrators serta lebih umum astabil Multivibrator.

monostabil 555 Timer

Operasi dan output dari monostable timer 555 adalah persis sama dengan yang untuk transistorised satu kita melihat sebelumnya di Monostable multivibratorstutorial. Bedanya kali ini adalah bahwa dua transistor telah digantikan oleh perangkat timer 555. Perhatikan timer 555 monostable rangkaian di bawah ini.

Monostable 555 Timer

Ketika negatif (0V) pulsa diterapkan pada pemicu input (pin 2) dari Monostable dikonfigurasi 555 osilator Timer, komparator internal, (pembanding No1) mendeteksi masukan ini dan "set" keadaan flip-flop, mengubah output dari "LOW" negara untuk sebuah "TINGGI" negara. Tindakan ini pada gilirannya ternyata "OFF" transistor discharge terhubung ke pin 7, sehingga menghilangkan hubungan pendek melintasi eksternal kapasitor timing, C1 .

Tindakan ini memungkinkan waktu kapasitor untuk mulai mengisi melalui resistor, R1 sampai tegangan kapasitor mencapai ambang (pin 6) tegangan 2/3Vcc dibentuk oleh tegangan jaringan pembagi internal yang. Pada titik ini output pembanding pergi "TINGGI" dan "reset" flip-flop kembali ke keadaan semula yang pada gilirannya ternyata "ON" transistor dan pembuangan kapasitor ke tanah melalui pin 7. Hal ini menyebabkan output untuk mengubah keadaan kembali ke asli stabil "LOW" value menunggu pulsa pemicu lain untuk memulai proses waktu lagi.Kemudian seperti sebelumnya, Monostable Multivibrator hanya memiliki "satu" negara stabil.

monostabil 555 Timer sirkuit memicu pada pulsa negatif-akan diterapkan ke pin 2 dan memicu pulsa ini harus jauh lebih pendek dari lebar pulsa output memungkinkan waktu untuk waktu kapasitor untuk mengisi dan kemudian debit sepenuhnya. Sekali terpicu, 555 monostabil akan tetap dalam "TINGGI" kondisi keluaran tidak stabil sampai periode waktu yang ditetapkan oleh R ₁ x C ₁ jaringan telah berlalu.Jumlah waktu yang tegangan output tetap "TINGGI" atau logika "1" tingkat, diberikan pada saat persamaan konstanta berikut.

Dimana, t dalam detik, R adalah di Ω dan C di Farads.

555 Timer Contoh No1

monostabil 555 Timer diperlukan untuk menghasilkan waktu tunda dalam sirkuit. Jika 10uF waktu kapasitor digunakan, menghitung nilai resistor yang dibutuhkan untuk menghasilkan output minimum waktu tunda 500ms.

500ms adalah sama dengan mengatakan 0.5s sehingga dengan menata ulang rumus di atas, kita mendapatkan nilai yang dihitung untuk
resistor, R sebagai:

Oleh karena itu, nilai yang dihitung untuk resistor waktu yang dibutuhkan untuk menghasilkan konstanta waktu yang dibutuhkan dari 500ms adalah, 45.5KΩ 's .Namun, nilai resistor dari 45.5KΩ 's tidak ada sebagai nilai standar resistor, jadi kita perlu memilih nilai resistor disukai terdekat dari 47kΩ ini yang tersedia di semua rentang standar toleransi dari E12 (10%) untuk E96 (1%), memberikan kita dihitung ulang waktu tunda baru 517ms.

Jika waktu ini perbedaan 17ms (500 - 517ms) tidak dapat diterima, bukan satu tunggal timing resistor, dua nilai yang berbeda resistor dapat dihubungkan secara bersamaan dalam seri untuk menyesuaikan lebar pulsa dengan nilai yang tepat yang diinginkan, atau nilai waktu kapasitor yang berbeda dipilih.

Kita sekarang tahu bahwa waktu tunda atau lebar pulsa output dari monostable timer 555 ditentukan oleh konstanta waktu yang terhubung RC jaringan. Jika penundaan waktu yang lama diperlukan dalam 10 detik ini, tidak selalu dianjurkan untuk menggunakan nilai yang tinggi kapasitor waktu karena mereka dapat secara fisik besar, mahal dan memiliki nilai toleransi yang besar, misalnya, ± 20%.

Salah satu solusi alternatif adalah dengan menggunakan nilai kecil timing kapasitor dan nilai resistor yang lebih besar sampai sekitar 20MΩ untuk menghasilkan memerlukan waktu tunda. Juga dengan menggunakan salah satu yang lebih kecil timing nilai kapasitor dan nilai-nilai resistor yang berbeda terhubung melalui multi-posisi rotary switch, kita dapat menghasilkan monostabil 555 rangkaian osilator yang dapat menghasilkan lebar pulsa yang berbeda pada setiap rotasi saklar seperti switchable monostabil 555 rangkaian timer ditunjukkan di bawah ini.

Sebuah Switchable 555 Timer

Kita dapat secara manual menghitung nilai R dan Cuntuk masing-masing komponen yang diperlukan seperti yang kita lakukan pada contoh di atas. Namun, pilihan komponen yang diperlukan untuk mendapatkan waktu tunda yang diinginkan mengharuskan kita untuk menghitung dengan baik kilohm itu, megaohm itu, microfarad atau picafarad dan sangat mudah untuk berakhir dengan penundaan waktu yang keluar dengan faktor sepuluh atau bahkan seratus .

Kita bisa membuat hidup kita lebih mudah dengan menggunakan jenis grafik yang disebut "nomograph" yang akan membantu kita untuk menemukan multivibrators monostable diharapkan frekuensi output untuk kombinasi yang berbeda atau nilai-nilai dari kedua R dan C . Sebagai contoh,

Monostable nomograph

Jadi dengan memilih nilai-nilai yang sesuai dari C dan Rdi kisaran 0.001uF ke 100uF dan 1kΩ ke 10MΩ itu masing-masing, kita dapat membaca frekuensi output yang diharapkan langsung dari grafik nomograph sehingga menghilangkan kesalahan dalam perhitungan. Dalam prakteknya nilai resistor waktu untuk monostable timer 555 tidak boleh kurang dari 1kΩ atau lebih besar dari 20MΩ

Bistable 555 Timer

Serta satu tembakan 555 monostabil konfigurasi di atas, kami juga dapat menghasilkan bistable (dua negara yang stabil) perangkat dengan operasi dan output dari 555 Bistable yang mirip dengan transistorised satu kita melihat sebelumnya di Bistable multivibrators tutorial.

555 Bistable adalah salah satu sirkuit yang paling sederhana kita dapat membangun menggunakan osilator Chip 555 timer. Konfigurasi bistable ini tidak menggunakan RC jaringan waktu untuk menghasilkan gelombang keluaran sehingga tidak ada persamaan yang diperlukan untuk menghitung jangka waktu sirkuit. Pertimbangkan Bistable 555 rangkaian Timer di bawah ini.

Bistable 555 Timer (flip-flop)

Switching dari gelombang keluaran dicapai dengan mengendalikan pemicu dan reset input dari timer 555 yang diadakan "TINGGI" oleh dua resistor pull-up, R1dan R2 . Dengan mengambil memicu input (pin 2) "LOW", saklar pada posisi set, perubahan keadaan keluaran ke dalam "TINGGI" negara dan dengan mengambil masukan reset (pin 4) "LOW", saklar pada posisi reset, perubahan output ke dalam "LOW" negara.

Sirkuit pewaktu 555 ini akan tetap baik negara tanpa batas dan karena itu bistable. Kemudian Bistable timer 555 stabil di kedua negara, "TINGGI" dan "LOW".Input threshold (pin 6) dihubungkan ke tanah untuk memastikan bahwa hal itu tidak dapat me-reset sirkuit bistable karena akan di aplikasi waktu normal.

555 Timer output

Kita tidak bisa menyelesaikan ini 555 Timer tutorial tanpa membahas sesuatu tentang switching dan dorongan kemampuan timer 555 atau memang dual556 Timer IC . Output (pin 3) dari standar 555 atau 556 timer, memiliki kemampuan baik "Sink" atau "Sumber" arus beban hingga maksimum 200mA, yang cukup untuk langsung drive keluaran transduser seperti relay , lampu filamen, motor LED, atau speaker dll, dengan bantuan resistor seri atau perlindungan dioda.

Ini kemampuan 555 untuk kedua "Sink" (menyerap) dan "Source" (supply) saat ini berarti bahwa perangkat output dapat dihubungkan antara output terminal dari 555 timer dan pasokan untuk tenggelam arus beban atau antara output terminal dan tanah untuk sumber arus beban. Misalnya.

Tenggelam dan Sourcing Output 555 Timer

Dalam rangkaian pertama di atas, LED terhubung antara rel positif pasokan (+ Vcc) dan output pin 3. Ini berarti bahwa saat ini akan "Sink" (menyerap) atau mengalir ke terminal keluaran 555 timer dan LED akan "ON" ketika output adalah "LOW".

Rangkaian kedua di atas menunjukkan bahwa LED terhubung antara output pin 3 dan tanah (0V). Ini berarti bahwa saat ini akan "Source" (supply) atau mengalir keluar dari terminal keluaran 555 timer dan LED akan "ON" ketika output adalah "TINGGI".

Kemampuan timer 555 untuk kedua wastafel dan sumbernya arus beban output berarti bahwa kedua LED dapat dihubungkan ke output terminal pada waktu yang sama tetapi hanya satu yang akan diaktifkan "ON" tergantung apakah negara output "TINGGI" atau " LOW ". Rangkaian ke kiri menunjukkan contoh ini. dua lampu LED akan alternatif diaktifkan "ON" dan "OFF" tergantung pada output. Resistor, R digunakan untuk membatasi arus LED di bawah 20mA.

Kami mengatakan sebelumnya bahwa arus keluaran maksimum baik tenggelam atau sumber arus beban melalui pin 3 adalah sekitar 200mA dan nilai ini lebih dari cukup untuk mendorong atau beralih logika lainnya IC, LED atau lampu kecil dll Tapi bagaimana jika kita ingin beralih atau mengontrol perangkat daya yang lebih tinggi seperti motor, elektromagnet, relay atau pengeras suara. Kemudian kita akan perlu menggunakan Transistor untuk memperkuat output 555 timer untuk memberikan arus yang cukup cukup tinggi untuk menggerakkan beban.

555 Timer transistor driver

Transistor dalam dua contoh di atas, bisa diganti dengan perangkat Power MOSFET atau Darlington transistor jika arus beban tinggi. Bila menggunakan beban induktif seperti motor, estafet atau elektromagnet, disarankan untuk menghubungkan "dioda freewheel" tepat di seberang terminal beban untuk menyerap tegangan emf kembali dihasilkan oleh perangkat induktif ketika perubahan negara.

Sejauh ini kita memiliki melihat menggunakan 555 Timer untuk menghasilkan pulsa output yang monostable dan bistable. Dalam tutorial berikutnya tentang Waveform Generation kita akan melihat menghubungkan 555 dalam konfigurasi multivibrator astabil. Ketika digunakan dalam modus astabil baik frekuensi dan duty cycle dari gelombang keluaran dapat dikendalikan secara akurat untuk menghasilkan generator gelombang yang sangat serbaguna.

Sumber bacaan
www.electronictutorial.com

GGELOMBANG AC SINUSOIDA

GELOMBANG AC

Direct Current atau DC adalah bentuk arus atau tegangan yang mengalir di sekitar sirkuit listrik dalam satu arah saja, membuatnya menjadi "Uni-directional"  atau searah supply. Secara umum, baik arus DC dan tegangan yang dihasilkan oleh pasokan listrik, baterai, dinamo, dan sel surya untuk beberapa nama. Sebuah tegangan atau arus DC mempunyai besar tetap (amplitudo) dan arah yang pasti terkait dengannya. Sebagai contoh, + 12V mewakili 12 volt ke arah yang positif, atau 5V mewakili 5 volt ke arah negatif.

Kita juga tahu bahwa pasokan listrik DC tidak mengubah nilai mereka berkaitan dengan waktu, mereka adalah nilai konstan yang mengalir ke arah kondisi mapan terus menerus. Dengan kata lain, DC mempertahankan nilai yang sama untuk setiap saat dan pasokan uni-directional DC konstan tidak pernah berubah atau menjadi negatif kecuali koneksi yang secara fisik terbalik. Sebuah contoh dari rangkaian arus DC sederhana atau langsung ditampilkan di bawah.

Fungsi bolak-balik atau gelombang AC dapat pula didefinisikan sebagai salah satu bentuk gelombang yang bervariasi di kedua besaran  dan arah, lebih atau kurang bahkan cara terhadap waktu membuatnya menjadi "Bi-directional" gelombang atau gelombang bolak balik. Fungsi AC dapat mewakili baik sumber daya atau sumber sinyal dengan bentuk sebuah gelombang AC umumnya  di definisikan matematika oleh: 

A (t) = A max  x  sin (2πƒt).

Gelombang AC memberikan deskripsi lengkap atas Alternating Current, umumnya mengacu pada gelombang waktu bervariasi dengan paling umum dari semua yang disebut Sinusoida lebih dikenal sebagai Sinusoidal gelombang. Bentuk gelombang sinusoidal yang lebih umum disebut dengan deskripsi singkat sebagai Gelombang sinus. Gelombang sinus adalah jauh salah satu jenis yang paling penting dari bentuk gelombang AC yang digunakan dalam teknik listrik.

Bentuk diperoleh dengan memplot nilai-nilai ordinat sesaat dari tegangan atau arus terhadap waktu disebut gelombang AC. Sebuah gelombang AC terus berubah polaritas setiap setengah siklus bergantian antara nilai maksimum positif dan nilai maksimum negatif masing-masing berkaitan dengan waktu dengan contoh umum ini menjadi pasokan tegangan listrik rumah tangga yang kami gunakan di rumah kita.

Ini berarti kemudian bahwa AC gelombang adalah "tergantung waktu sinyal" dengan jenis yang paling umum dari sinyal tergantung waktu adalah bahwa dari Berkala gelombang. Gelombang periodik atau AC adalah produk yang dihasilkan dari generator listrik berputar. Umumnya, bentuk bentuk gelombang periodik dapat dihasilkan dengan menggunakan frekuensi dasar dan melapiskan dengan sinyal harmonik dari berbagai frekuensi dan amplitudo tapi itu untuk tutorial lain.

tegangan dan arus AC tidak dapat disimpan dalam baterai atau sel seperti  arus searah, itu jauh lebih mudah dan lebih murah untuk menghasilkan mereka menggunakan alternator dan generator gelombang bila diperlukan. Jenis dan bentuk bentuk gelombang AC tergantung pada generator atau perangkat produksi mereka, tetapi semua bentuk gelombang AC terdiri dari garis nol tegangan yang membagi bentuk gelombang menjadi dua bagian simetris. Karakteristik utama dari anac gelombang didefinisikan sebagai:

Karakteristik gelombang AC 

• Periode, (T) adalah lamanya waktu dalam detik yang gelombang yang diperlukan untuk mengulanginya sendiri dari awal sampai akhir. Hal ini juga dapat disebut periodik Waktu gelombang untuk gelombang sinus, atau Lebar Pulse untuk gelombang persegi. 

• Frekuensi, (f) adalah jumlah kali gelombang berulang dalam jangka waktu satu detik. Frekuensi adalah kebalikan dari periode waktu, (f = 1 / T) dengan satuan frekuensi menjadi Hertz, (Hz). 

• Amplitude (A) adalah besarnya atau intensitas gelombang sinyal diukur dalam volt atau ampere.

Dalam tutorial kami tentang Bentuk gelombang, kita melihat berbagai jenis bentuk gelombang dan mengatakan bahwa "Bentuk gelombang pada dasarnya representasi visual dari variasi tegangan atau arus diplot ke basis waktu". Umumnya, untuk AC bentuk gelombang garis dasar horisontal ini merupakan kondisi nol dari tegangan atau arus. Setiap bagian dari jenis gelombang AC yang terletak di atas horizontal nol sumbu merupakan tegangan atau arus yang mengalir dalam satu arah.

Demikian juga, setiap bagian dari gelombang yang terletak di bawah horisontal nol sumbu merupakan tegangan atau arus yang mengalir ke arah yang berlawanan dengan yang pertama. Umumnya untuk sinusoidal AC gelombang bentuk gelombang di atas nol sumbu adalah sama dengan bentuk bawahnya. Namun, bagi sebagian besar sinyal AC non-power termasuk bentuk gelombang audio yang ini tidak selalu terjadi.

Yang paling umum bentuk gelombang sinyal periodik yang digunakan dalam Teknik Elektro dan Elektronik adalah Bentuk gelombang sinusoida. Namun, gelombang AC mungkin tidak selalu mengambil bentuk bentuk halus berbasis di sekitar trigonometri sinus cosinus atau fungsi. AC bentuk gelombang juga dapat mengambil bentuk baik Waves Complex, Waves Square atau Gelombang segitiga dan ini ditunjukkan di bawah ini.

Waktu yang dibutuhkan gelombang AC untuk menyelesaikan satu pola penuh dari setengah positif setengah negatif dan kembali ke dasar nol lagi disebut Siklus dan satu siklus lengkap berisi baik positif setengah siklus dan setengah siklus negatif. Waktu yang dibutuhkan oleh gelombang untuk menyelesaikan satu siklus penuh disebut periodik Waktu gelombang, dan diberi simbol "T".

Jumlah siklus lengkap yang diproduksi dalam satu detik (siklus / detik) disebut Frequency, simbol ƒ dari gelombang bolak-balik. Frekuensi diukur dalam Hertz, (Hz) dinamai fisikawan Jerman Heinrich Hertz.

Kemudian kita bisa melihat bahwa ada hubungan antara siklus (osilasi), waktu periodik dan frekuensi (siklus per detik), jadi jika ada sejumlah ƒ siklus dalam satu detik, setiap siklus individu harus mengambil 1 / f detik untuk menyelesaikan.

Contoh No1

1. Apa yang akan menjadi waktu periodik dari gelombang 50Hz dan 

2. Berapa frekuensi dari gelombang AC yang memiliki waktu periodik 10mS.

2).

Frekuensi yang digunakan untuk diekspresikan dalam "siklus pek detik" disingkat "cps", tapi hari ini lebih sering ditentukan dalam satuan yang disebut "Hertz". Untuk daya domestik pasokan frekuensi akan baik 50Hz atau 60Hz tergantung pada negara dan ditetapkan oleh kecepatan rotasi generator. Tapi satu hertz adalah unit yang sangat kecil sehingga awalan yang digunakan yang menunjukkan urutan besarnya gelombang pada frekuensi yang lebih tinggi seperti kHz, MHz dan bahkan GHz.

Amplitudo gelombang AC

Parameter penting lain dari gelombang AC adalah Amplitudo, lebih dikenal sebagai nilai maksimum atau puncak yang diwakili oleh istilah, V max untuk   tegangan atau    

I max.

Nilai puncak adalah nilai terbesar dari tegangan atau arus yang gelombang mencapai selama setiap siklus setengah diukur dari nol awal. Tidak seperti tegangan DC atau arus yang memiliki steady state yang dapat diukur atau dihitung dengan menggunakan Hukum Ohm , kuantitas bolak terus berubah nilainya dari waktu ke waktu.

Untuk bentuk gelombang sinusoidal murni nilai puncak ini akan selalu sama untuk kedua setengah siklus (  + Vm = -Vm  ) tetapi untuk non-sinusoidal atau kompleks bentuk gelombang nilai puncak maksimum bisa sangat berbeda untuk setiap setengah siklus. Kadang-kadang, bolak bentuk gelombang diberi puncak ke puncak , V pp nilai dan ini hanya jarak atau jumlah tegangan antara nilai puncak maksimum, + V max dan nilai puncak minimum, -V max selama satu siklus lengkap.

Rata-Rata Nilai gelombang AC

Rata-rata atau nilai rata-rata dari tegangan DC terus menerus akan selalu sama dengan nilai puncak maksimum sebagai tegangan DC konstan. Nilai rata-rata ini hanya akan berubah jika siklus perubahan tegangan DC. Dalam gelombang sinus murni jika nilai rata-rata dihitung selama siklus penuh, nilai rata-rata akan sama dengan nol sebagai bagian positif dan negatif akan membatalkan satu sama lain. Jadi rata-rata atau nilai rata-rata dari suatu bentuk gelombang AC dihitung atau diukur selama setengah siklus saja dan ini ditunjukkan di bawah ini.

Untuk menemukan nilai rata-rata gelombang kita perlu menghitung daerah di bawah gelombang dengan menggunakan aturan mid-ordinat, trapesium aturan atau aturan Simpson ditemukan biasanya dalam matematika. Perkiraan area di bawah setiap gelombang tidak teratur dapat dengan mudah ditemukan dengan hanya menggunakan aturan mid-ordinat.

Garis dasar nol sumbu dibagi menjadi sejumlah bagian yang sama dan dalam contoh sederhana kita di atas nilai ini adalah sembilan, (V 1 ke V 9  ). Garis koordinasi lebih yang ditarik lebih akurat akan menjadi rata-rata akhir atau nilai rata-rata. Nilai rata-rata akan menjadi penambahan semua nilai sesaat ditambahkan bersama-sama dan kemudian dibagi dengan jumlah. Hal ini diberikan sebagai.

Dimana: n sama dengan jumlah aktual pertengahan koordinat yang digunakan.

Untuk gelombang sinusoidal murni rata-rata atau nilai rata-rata akan selalu sama dengan 0,637 x V max dan hubungan ini juga berlaku untuk nilai rata-rata saat ini.

RMS Nilai  gelombang AC

Nilai rata-rata dari gelombang AC TIDAK sama dengan nilai rata-rata gelombang DC. Hal ini karena gelombang AC terus berubah dengan waktu dan efek pemanasan yang diberikan oleh rumus 

         (  P = I . I  .R  ), 

juga akan mengubah menghasilkan konsumsi daya yang positif. Nilai rata-rata setara untuk sistem arus bolak-balik yang menyediakan kekuatan yang sama dengan beban sebagai rangkaian ekuivalen DC disebut "nilai efektif".

Kekuatan ini efektif dalam sistem arus bolak-balik karena itu sama dengan: (  I  2 .R.Average  ). Sebagai kekuatan sebanding dengan arus squared, arus efektif, saya akan sama dengan √  Saya squared Average. Oleh karena itu, arus efektif dalam sistem AC disebut Root Mean Squared atau RMS nilai dan nilai-nilai RMS nilai setara DC yang memberikan kekuatan yang sama ke beban.

Nilai efektif atau RMS dari arus bolak diukur dari segi nilai arus searah yang menghasilkan efek pemanasan yang sama dalam perlawanan nilai yang sama. RMS nilai bentuk gelombang AC apapun dapat ditemukan dari modifikasi rumus nilai rata-rata sebagai berikut.

Dimana: n sama dengan jumlah mid-koordinat.

Untuk gelombang sinusoidal murni nilai efektif atau RMS ini akan selalu sama dengan

1 / √ 2  x V maks

yang sama dengan

0,707 x V max

dan hubungan ini berlaku untuk RMS nilai saat ini. Nilai RMS untuk gelombang sinusoidal selalu lebih besar dari nilai rata-rata kecuali untuk gelombang persegi panjang. Dalam hal ini efek pemanasan tetap konstan sehingga rata-rata dan nilai-nilai RMS akan sama.

Satu komentar terakhir tentang nilai-nilai RMS. Kebanyakan multimeter, baik digital atau analog kecuali dinyatakan lain hanya mengukur nilai RMS tegangan dan arus dan tidak rata-rata. Oleh karena itu ketika menggunakan multimeter pada sistem arus searah membaca akan sama dengan 

I = V / R 

dan untuk sistem arus bolak-balik membaca akan sama dengan

IRMS = Vrms / R .

kecuali untuk perhitungan daya rata-rata, ketika menghitung RMS atau tegangan puncak, hanya menggunakan V RMS untuk menemukan nilai RMS, atau tegangan puncak, Vp untuk menemukan arus puncak, nilai Ip. Jangan mencampur dua rata-rata sama, RMS atau nilai puncak karena mereka benar-benar berbeda dan hasilnya akan salah.

Form Factor dan Crest Factor

Meskipun sedikit digunakan hari ini, baik Form Factor dan Crest Factor dapat digunakan untuk memberikan informasi tentang bentuk sebenarnya dari gelombang AC. Form Factor adalah perbandingan antara nilai rata-rata dan nilai RMS dan diberikan sebagai.

AC faktor bentuk gelombang

Untuk gelombang sinusoidal murni Form Factor akan selalu sama dengan 1,11 .

Crest Factor adalah rasio antara nilai RMS dan nilai Puncak gelombang dan diberikan sebagai.

AC faktor gelombang puncak

Untuk gelombang sinusoidal murni Faktor Crest akan selalu sama dengan 1,414 .

 Contoh No2

Sebuah arus bolak-balik sinusoidal dari 6 amp mengalir melalui resistansi 40Ω. Hitung tegangan rata-rata dan tegangan puncak pasokan.

Penggunaan dan perhitungan rata-rata, RMS, Form factor dan Crest Factor juga dapat digunakan dengan semua jenis gelombang periodik termasuk Segitiga, Square, sawtoothed atau tegangan yang tidak teratur atau kompleks / bentuk gelombang arus lainnya. Konversi antara berbagai nilai sinusoidal kadang-kadang dapat membingungkan sehingga tabel berikut memberikan cara mudah untuk mengubah satu nilai gelombang sinus yang lain.

Sumber bacaan :
http://www.electronics-tutorials.ws/accircuits/ac-waveform.html

PENGISIAN-PENGOSONGAN KAPASITOR

The Time Constant

All Electrical or Electronic circuits or systems suffer from some form of “time-delay” between its input and output, when a signal or voltage, either continuous, ( DC ) or alternating ( AC ) is firstly applied to it. This delay is generally known as thetime delay or Time Constant of the circuit and it is the time response of the circuit when a step voltage or signal is firstly applied.

The resultant time constant of any Electronic Circuit or system will mainly depend upon the reactive components either capacitive or inductive connected to it and is a measurement of the response time with units of, Tau – τ

When an increasing DC voltage is applied to a discharged Capacitor, the capacitor draws a charging current and “charges up”, and when the voltage is reduced, the capacitor discharges in the opposite direction. Because capacitors are able to store electrical energy they act like small batteries and can store or release the energy as required.

The charge on the plates of the capacitor is given as: Q = CV. This charging (storage) and discharging (release) of a capacitors energy is never instant but takes a certain amount of time to occur with the time taken for the capacitor to charge or discharge to within a certain percentage of its maximum supply value being known as its Time Constant ( τ ).

If a resistor is connected in series with the capacitor forming an RC circuit, the capacitor will charge up gradually through the resistor until the voltage across the capacitor reaches that of the supply voltage. The time called the transient response, required for this to occur is equivalent to about 5 time constants or 5T.

This transient response time T, is measured in terms ofτ = R x C, in seconds, where R is the value of the resistor in ohms and C is the value of the capacitor in Farads. This then forms the basis of an RC charging circuit were 5T can also be thought of as “5 x RC”.

RC Charging Circuit

The figure below shows a capacitor, ( C ) in series with a resistor, ( R ) forming a RC Charging Circuit connected across a DC battery supply ( Vs ) via a mechanical switch. When the switch is closed, the capacitor will gradually charge up through the resistor until the voltage across it reaches the supply voltage of the battery. The manner in which the capacitor charges up is also shown below.

RC Charging Circuit

 

Let us assume above, that the capacitor, C is fully “discharged” and the switch (S) is fully open. These are the initial conditions of the circuit, then t = 0, i = 0 and q = 0. When the switch is closed the time begins at t = 0and current begins to flow into the capacitor via the resistor.

Since the initial voltage across the capacitor is zero, ( Vc = 0 ) the capacitor appears to be a short circuit to the external circuit and the maximum current flows through the circuit restricted only by the resistor R. Then by using Kirchoff’s voltage law (KVL), the voltage drops around the circuit are given as:

 

The current now flowing around the circuit is called theCharging Current and is found by using Ohms law as: i = Vs/R.

RC Charging Circuit Curves

 

The capacitor now starts to charge up as shown, with the rise in the RC charging curve steeper at the beginning because the charging rate is fastest at the start and then tapers off as the capacitor takes on additional charge at a slower rate.

As the capacitor charges up, the potential difference across its plates slowly increases with the actual time taken for the charge on the capacitor to reach 63% of its maximum possible voltage, in our curve 0.63Vsbeing known as one Time Constant, ( T ). This 0.63Vsvoltage point is given the abbreviation of 1T.

The capacitor continues charging up and the voltage difference between Vs and Vc reduces, so to does the circuit current, i. Then at its final condition greater than five time constants ( 5T ) when the capacitor is said to be fully charged, t = ∞, i = 0, q = Q = CV. Then at infinity the current diminishes to zero, the capacitor acts like an open circuit condition therefore, the voltage drop is entirely across the capacitor.

So mathematically we can say that the time required for a capacitor to charge up to one time constant is given as:

Where, R is in Ω‘s and C in Farads.

Since voltage V is related to charge on a capacitor given by the equation, Vc = Q/C, the voltage across the value of the voltage across the capacitor ( Vc ) at any instant in time during the charging period is given as:

• Where:
• Vc is the voltage across the capacitor
• Vs is the supply voltage
• t  is the elapsed time since the application of the supply voltage
• RC is the time constant of the RC charging circuit

 

After a period equivalent to 4 time constants, ( 4T ) the capacitor in this RC charging circuit is virtually fully charged and the voltage across the capacitor is now approx 99% of its maximum value, 0.99Vs. The time period taken for the capacitor to reach this 4T point is known as the Transient Period.

After a time of 5T the capacitor is now fully charged and the voltage across the capacitor, ( Vc ) is equal to the supply voltage, ( Vs ). As the capacitor is fully charged no more current flows in the circuit. The time period after this 5T point is known as the Steady State Period.

As the voltage across the capacitor Vc changes with time, and is a different value at each time constant up to 5T, we can calculate this value of capacitor voltage,Vc at any given point, for example.

RC Charging Circuit Example No1

Calculate the RC time constant, τ of the following circuit.

The time constant, τ is found using the formula T = R x C in seconds.

Therefore the time constant τ is given as:
      T = R x C = 47k x 1000uF = 47 Secs

 

 

a) What value will be the voltage across the capacitor at 0.7 time constants?

        At 0.7 time constants ( 0.7T ) Vc = 0.5Vs. Therefore, Vc = 0.5 x 5V = 2.5V

 

b) What value will be the voltage across the capacitor at 1 time constant?

        At 1 time constant ( 1T ) Vc = 0.63Vs. Therefore, Vc = 0.63 x 5V = 3.15V

 

c) How long will it take to “fully charge” the capacitor?

        The capacitor will be fully charged at 5 time constants.
 
        1 time constant ( 1T ) = 47 seconds, (from above). Therefore, 5T = 5 x 47 = 235 secs

 

d) The voltage across the Capacitor after 100 seconds?

        The voltage formula is given as Vc = V(1 – e-t/RC)
 
        which equals: Vc = 5(1-e-100/47)    RC = 47 seconds from above, Therefore, Vc = 4.4 volts

 

We have seen that the charge on a capacitor is given by the expression: Q = CV and that when a voltage is firstly applied to the plates of the capacitor it charges up at a rate determined by its time constant, τ. In the next tutorial we will examine the current-voltage relationship of a discharging capacitor and look at the curves associated with it when the capacitors plates are shorted together.

Link Source :

http://www.electronics-tutorials.ws/rc/rc_1.html