Pencacahan elektronik dan pemakaiannya

Pencacahan elektronik danpemakaiannya
1.Elemen pencacah elektronik
Pencacah elektronik adalah sebuah alat yang dirancang untuk mengukur frekuensi yang tidak diketahui dengan cara membandingkannya dengan frekuensi yang diketahui.
Pencacahan elektronik terdiri dari beberapa bagian penting,yakni :
a.Peralatan pencacah kelipatan sepuluh,biasnya besrta peraga numerik terpadu untuk menjumlahkan dan memperagakan pencacahan .
b.Gerbang signal , untuk mengontrol lamanya pencacahan
c.Basis waktu, untuk memberikan waktu yang tepat pada pengukuran frekuensi.
Bagian lain dari sebuan pencacah biasanya terdidri dari rangkaian pembentu signal serta kotrol logika dan rangkaian keluaran.
2.Peralatan pencacah kelipatan sepuluh.
2.1Multivibrator dengan dua keadaan stabil
Multivibrator adalah sebuah sirkuit elektronik yang digunakan untuk bermacam-macam sistem dua keadaan seperti osilator, pewaktu, dan register. Ini bercirikan dua peranti penguat (transistor, tabung hampa, op-amp, dll) yang dikopel-silang oleh jaringan resistor dan kondensator. Bentuk paling umum adalah tipe takstabil yang menghasilkan gelombang persegi. Multivibrator mendapatkan namanya karena isyarat kekuasannya kaya akan harmonik. Multivibrator berasal dari istilah yang digunakan oleh William Eccles dan F.W. Jordan pada tahun 1919 untuk sirkuit tabung hampa yang dibuatnya.
Peralatan pencacah kelipatan sepuluh adalahsebuah rangkaian yang menghasilkan satu pulsa keluaran pada setiap sepuluh pulsa yang dimasukan kerangkaian. Bilangan dasar yang digunakan dalam sistem ini adalah bilangan binner. Pada peralatan ini digunakan bistable multivibrator atau flip flop.
Flip dlop adlah sebuah rangkaian dengan dua keadaan stabil,yang mampu menyimpan suatu keadaan sampai dipicu oleh signal dari luar.salah satu bentuk multivibrator yang sering digunakan adalah sebagai berikut.
2.2pencacah binner
pencacah biner atau yang sering kita kenal dengan istilah sistem biner,yang tampak pada gambar 2.2, . dimana 4 flip flop dalam bentuk kaskade, membentuk sebuah pencacah biner yang dinyatakan oleh symbol logikA dengan sebuah transistor konduksi.
Untuk memulai pembahasan ini sebuah pulsa atau masukan yang terdiri dari sebuah tegangan negative dimasukkan kebasis semua transistor . berdasar kan prinsip biner yang berada dalam keadaan nol dimulai dari posisi referensi ini kita akan mengamati bentuk2 gelombang yang terjadi yang muncul pada keluaran masing2 biner sebagai akibat dari masukkan 16 pulsa pemicu.
Pulsa masukkan pertama menyebabkan transisi biner B1 dari keadaan nol ke keadaan 1, beg itu juga dengan keadaan dari transisi lainnya sesui dengan aturan pencacah biner.
Cara kerja flip-flop kaskade pada gambar 2.2 dapat kita simpulkan sebagai berikut:
1.flip-flop B1 melakukan suatu transisi pada tiap-tiap pemasukkan pulsa pemicu.
2.Setiap flip-flop lainnya hanya bekerja pada transisi apabila flip-flop sebelumnya berubah dari keadaan satu ke keadaan nol.
2.3Pencacah decimal
System decimal yang lebih lazim kita kenal dengan dengan sebutan pencacah basis 10. Untuk membentuk suatu pencacah yang memberikan 10 pulsa masukkan dari satu pulsa masukkan dengan pemicunya.
Dalam sisitem decimal susunan kaskade yang terdiri dari 4 flip-flop dan diperkuat dengan umpan balik pada tingkatan-tingkatan terakhir menuju tingkatan depan. Penambahan 6 pencacahan ini pada selang waktu 10 hitungan dapat dilakukan dalam satu atau beberapa tahap. Buktinya dapat kita temukan banyak kemungkinan susunan suatu rangkaian.
Rangkaian pada gambar 2.4 menunjukkan sebuah pencacah skala 16 dengan 4 flip-flop dalam bentuk kaskade yang dimodifikasi oleh umpan balik menjadi pencacah skala 10. Rangkaian ini memiliki hubungan umpan balik
Yang ditunjukkan oleh diagram logika gambar 2.4. Kart dalam bentuk gelombang menunjukkan bahwa biasanya pencavahan berlanjut pada ketiga pulsa pemicu pertama dimana flip=flop B1 dan B2 berada dalam keadaan 1. Bila pulsa masukkan ke empat tiba maka deretan kejadian adalah
:
Biner B1 dan B2 berubah dari keadaan 1 ke keadaan 0 dan biner B3 benrubah dari keadaan 0 ke keadaan 1. Pada titik ini , terminal keluaran Y dari biner B3 memberikan suatu transisi positif yang telah digandeng oleh terminal B2. Terminal pengaturan dari flip=flop dihubungkan ke basis transistor Q1 dan pulsa positif yang dilengkapi oleh garis umpan balik dari B3 memaksa transistor Q1 dari biner B2 menjadi mati.
Pada rangkaian pulsa pemicu ke-enam memulai suatu deretan kejadian baru. Pertama-tama B1 kembali ke-keadan nol transsisi ini membanhgkitkan sebuah pulsa masukkan lainnya berubah kekeadaan nol secara bergiliran . transisi bniner B3 berubah kekeadaan nol menghasilkan sebuah pulsa keluaran yang memindahkan binear B4 kekeadan 1 .
Hasil netto dari pelaksanaan ini adalah bahwa satu pulsa keluaran pada terminal Y dibangkitkan oleh biner masukkan terakhir dari 10 pulsa masukkan. Dengan kata lain susunan 4 biner bekerja sebagai pencacah decimal atau decade dan pulsa keluaran dari rangkaian dapat bekerja sebagai pulsa pembawa kesusunan pencacah decade berikutnya yang kita kenal dengan DCA (Decacde Counter Assembly) .
2.4Pencacah decade dengan peragaan digital
Biasanya DCA memerlukan sebuah system peragaan digital untuk menunjukan keadaan masing masing biner di dalam barisan. Indikator sederhana yang digunakan untuk menunjukan ini adalah sebuah lampu neon yang dihubungkan seri dengan sebuah tahanan . Kemudian indikator ini dihubungkan di dalam rangkaian kolektor transistor Y dari masing masing biner . Bila sebuah biner berada dalam keadaan satu,transistor Y akan berkonduksi secara keras dan lampu neon akan menyala. Lampu neon ini dihubungkan ke masing masing biner B1,B2,B3, dan B4 berturut turut menyatakan nilai 1,2,4, dan 8. Untuk menentukan pencacahan DCA , yang diperlukan hanya menjumlahkan angka yang ditetapkan untuk lampu lampu neon yang menyala.
Dalam hal ini elektris terdiri dari sebuah tegangan keluaran BCD dimana tegangan ini menyatakan keadaan msing masing biner dalam DCA diambil dari kolektor masing masing transistor Y. Berarti sebuah biner 1 dinayatak oleh sebuah tegangan yang positif pada tiap baris dan biner 0 dinyatakan oleh sebuah tegangan yang relative negative pada tiap barisnya. Penunjuk elektris yang diubah dalam kode biner berlaku untuk setiap penggunaan pita magnetic .
3.Basis Waktu dan Rangkaian yang diperlukan
Basis waktu sebuah pencacah elektronik tanpa kecuali terdiri dari sebuah osilator kristal dan peralatan pembagi dekade yang menurunkan frekuensi keluaran osilator dalam tahapan sepuluh. Kristal yang mengontrol frekuensi osilator biasanya diletakkan dalam lingkungan yang temperaturnya terkontrol gun meningkatkan kestabilan frekuensi instrumen tersebut.
Dengan demikian istrumen itu membagi dengan sebuah factor sepuluh yang disebut dengan pembagi decade. Kedua fungsi DCA digunakan dalam banyak pemakaian, cara kerjanya:
Pulsa pulsa pemicu dimasukan ke DCA pertama, unit peraganya akan melihatkan pencacahan tersebut dari 0 sampai 9. Sebuah pilsa keluaran terjadi setelah setiap pulsa ke sepuluh dimasukan dan menyalakan DCA ke 2 yang memperagakan pencacahan puluhan.
Dan DCa ketiga dipicu oleh pulsa kesepuluh yang dikeluarkan oleh DCA ke 2 dan memperlihatkan pencacahan ratusan
RANGKAIAN RANGKAIAN LOGIKA
Rangkaian rangkaiian logika berfungsi sebagai saklar yang menghubungkan unti unit pembentuk pencacah elektronik ke konfigurasi yang diperlukan untuk melakukan pencacahan . Rangkaian logika yang sering digunakan dalam penyaklaran adalah OR ,AND,NOt.
Gerbang OR akan memberikan keluaran 1 jika salah satu dari masukannya pada
keadaan 1. jika diinginkan keluaran bernilai 0, maka semua masukan harus dalam keadaan 0.
Rangkaian actual dari gerbag ini sering mengandung diode diode semi konduktor dalam suatu susunan rangkaian. Dimana tegangan untuk keadaan 1 adalah negative terhadap tegangan untuk kedaaan 0. Jika semua masukkan dalam keadan nol tegangan pada masing masing diode sama dengan V0-V0 . Jika masukkan berubah ke keadaan 1 maka diode akan terkonduksi dan tegangan keluaran akan menjadi;
Vo – (Vo – V1) = V1
Gerbang AND mempunyai dua atau lebih dari dua sinyal masukan tetapi hanya satu sinyal keluaran. Dalam gerbang AND, untuk menghasilkan sinyal keluaran tinggi maka semua sinyal masukan harus bernilai tinggi.
Gerbang AND digunakan untuk menghasilkan logika 1 jika semua masukan
mempunyai logika 1, jika tidak maka akan dihasilkan logika 0.
Rangkaian untuk gerbang AND dianggap bahwa diode diode dianggap ideal.Tahanan dalam dari sumber tegangan masukan adalah nol. Jika sekarang masukan ke gerbang AND berada dalam keadaan nol yakni Vo , diode yang dihubungkan ke masukan tersebut adalah terkonduksi menjepit tegangan keluaran Vo . Gerbang AND sering disebut Coin Cidence Gate atau sebuah rangkaian yang mampu menghasilkan keluaran yang bergantung pada masukan yang ditetapkan
Rngkaian not atau pembalik fasa atau inverter memiliki 1 masukan dan satu keluaran . Dia melakukan fungsi logika pengingkaran atau negasi. Keluaran rangkaian NOT memiliki keadaan 1 bila masukan memiliki keadaan 0 atau tidak dalam keadaan 1. Rangkaian transistor pada rangkaian NOT jika masukan rendah yakni Vi = Vo maka parameter rangkaian diplih sedemikian agar transistor tidak konduksi sehingga tegangan kolektornya tinggi yaitu Vo = Vcc = V1. Jika masukan tinggi yakni Vt = Vi maka parameter rangkaiaan dipilih agar transistor satu rasi dan tegangan kolektornya rendah yakni Vo = Vee.
4.4 Rangkaian Inhibit
Rangkaian inhibit atau rangkaian penghambat adalah modivikasi gerbang AND dimana salah satu terminal nya didahului oleh rangkaian NOT . Cara kerja nya sebagaii berikut :
Keluaran rangkaian inhibit memiliki keadaan 1 jika semua masukkan kecuali masukan negasi memiliki keadaaan 1. Rangkaian actual dari rangkaian inhibit bekerja jika salah satu masukan A atau B atau keduanya bearada dalam keadaan nol dimana Vo = 0 maka salah satu diode terkonduksi dan keluaran dijepit pada 0 volt. Jika masukan A dan B berada dalam keadaan 1 maka diode diode tidak terkonduksi .
2.5 Rangkaian universal
Sebagaimana telah dijelaskan baba sebelumnya padaa unit unit dasar yang membentuk pencacah dihubungkan berssama untuk membentuk pencatat waktu universal (universal counter timer).
Diagram berikut menggambarkan sebuah peragaan pencacah decade dan peragaan digital dimana terdiri dari generator basis waktu, peralatan pencacah decade ,masukan penguat dan masukan pelemah,setra saklar fungsi sebagai pengontrol logika. Saklar fungsi adalah sebuah alat control panel yang saling menghubungkan anyata elemen pencacah denngan cara sedemikian sehingga pengukuran dapat dulakukan. Pada pengukuran ini biasanya kita dapat meentukan perioda frekuensi,selang waktu,perbandingan(rasio). Dua elemen yang penting dalam logika yaitu gerbang utama atau gerbang sinyal dan flip flop. Kdua alat ini memiliki fungsi yang sama namun gerbang utama bertinfdak sebagai sebuah saklar terkontrol. Sedangkan flip flop bertindak sebagai pengontrol.
2.6 Modus pengukuran
2.6.1 Pengukuran frekuensi
Frekuensi dapat diukur dengan cara menjumlahkan getaran sinyal yang tidak diketahui selama selang waktu yang terkontrol. Dalam menentukan frekuensi ada 2 sinyal yang harus ditelusuri
1.Sinyal masukan
2.Sinyal Gerbang
Kedua sinyal ini disebut dengan gerbang utama,dimana kedua gerbang ini dikelompoan ke dalam dua gerbang biasa.