24 Hours CMOS LED Clock

Bisa dibilang awalnya hanya projek kurang kerjaan saja, karena membuat rangkaian jam sebenarnya lebih mudah menggunakan controller semacam arduino dengan komponen yang minimal. Sayang sekali, logika saya masih terlalu analog untuk berkutat dengan kontroler. Tantangannya adalah bagaimana dengan menggunakan komponen CMOS seadanya yaitu IC CD4017 tetapi bisa menghadirkan rangkaian jam yang cukup akurat, tanpa adanya pemrograman yang rumit, cukup dengan jalur perkabelan yang sesuai.

Ide awalnya berasal dari web : My Nixie Clock Project by Peter H. Wendt, tetapi tentu saja saya tidak menggunakan Nixie Tube Clock, tetapi menggunakan LED sebagai penunjuk waktunya agar tetap low power dan tentu saja low prices. Selanjutnya ide berkembang untuk menjadikannya sebagai "Multichannel Timer" untuk keperluan Analog Home Automation (mungkin akan saya posting pada beberapa bulan ke depan setelah melalui beberapa penyesuaian, pengetesan dan modifikasi).

 

Diagram Blok

Prinsip rangkaian ini sama dengan Running LED, dengan sumber sinyal dari clock generator, sehingga bisa kita dapatkan Real Time Clock yang akurasinya sama dengan jam secara umum. Prinsip kerjanya cukup sederhana, tetapi cukup njlimet dalam perakitannya karena menggunakan komponen yang lumayan banyak. Indikator LED warna hijau untuk detik (second), kuning untuk menit (minute) dan merah untuk jam (hour).

 

Skema Clock Generator 1Hz

 

Rangkaian Clock Generator dibangun dari kristal 32,768KHz yang bisa kita dapatkan dari bekas mesin jam. Selanjutnya frekuensi kristal tersebut (32,768 KHz atau 32.768 Hz) dibagi 16.384 (2^14 (2 pangkat 14) pada kaki nomor 3) oleh IC CD4060, sehingga dihasilkan frekuensi 2 Hertz. Keterangan pada gambar di atas adalah salah, karena kaki nomor 3 adalah Q14 atau 2^14 dan bukan Q13.

 

Pengetesan Rangkaian Clock Generator

 

Sinyal 2 Hz tersebut kemudian dibagi 2 oleh IC 4013 sehingga menjadi output sinyal 1 Hz (1 Hertz = 1 detik) untuk diumpankan ke IC 4017 pertama yang merupakan pembagi detik x1. Selanjutnya, sinyal akan dikeluarkan secara berurutan oleh IC pembagi 10 (decade counter) CD 4017 hingga mencapai reset setelah detik ke-9. Demikianlah kemudian sinyal dibagi oleh IC CD4017 kedua yang berfungsi sebagai detik x10 hingga mencapai detik ke-5 akan me-reset kembali ke-0.

  

Rangkaian Pembagi Detik x1 dan detik x10

Sinyal selanjutnya masuk ke pembagi menit x1 dan pembagi menit x10. Prinsipnya sama dengan pembagi detik, demikian juga rangkaiannya juga sama.

 

Rangkaian Pembagi Menit x1 dan Menit x10

Mungkn yang sedikit berbeda hanya hour divider atau pembagi jamnya. Pada skema asli terdapat dua buah transistor yang dikonfigurasikan membentuk gerbang logika AND, sehingga apabila jam menunjuk pada angka 23.59.59, maka setelah itu akan mereset keseluruhan IC CD4017 untuk kembali ke 00.00.00. Transistor tersebut saya ganti dengan opto coupler atau opto isolator PC817, karena ketika saya menggunakan transistor, proses reset tidak bisa berjalan sebagaimana mestinya.

Rangkaian Pembagi Jam x1 dan Jam x10

Sebagai pelengkap, di bawah ini ditambahkan rangkaian yang digunakan untuk pengesetan menit dan jam yang tentunya sangat kita butuhkan ketika menyesuaikan jam. Prinsipnya cukup dengan mem-bypass input sinyal ke IC pengatur x1 menit dan x1 jam dengan clock sinyal 1 Hz.

 

Rangkaian Pengatur Menit dan Jam

Di bawah ini adalah foto proses pembuatan rangkaian tersebut. Lumayan njlimet juga karena harus menghubungkan dan mengurutkan jalur output dari IC CD4017 ke deretan jalur LED. Pada PCB yang saya desain, output dari IC CD4017 sengaja saya buat tidak urut demi alasan menghemat space pada PCB agar tetap minimalis, sehingga harus kita urutkan sesuai dengan urutan angka 0 - 9.

 

Menghubungkan "MainBoard" dengan "Programming Board"

 

Urutan pin out CD4017

 

LED Board

Di bawah ini adalah penampakan video hasil yang sudah jadi. Apabila para pembaca amati itu adalah perpindahan antara jam 23.29 ke 23.30. Deret LED yang paling kiri adalah menunjukkan angka 0 sedangkan deret LED paling kanan menunjukkan angka 9.

Apabila para pembaca bermaksud membuatnya, silakan dicopas saja layout dan desain pcb buatan saya di bawah ini. Selamat mencoba semoga sukses.

 

Layout & Tata Letak Komponen

Desain PCB (15,17 x 6,42 cm)

 

 LED Board untuk Pembagi Jam x10 (11,43 x 2,92 cm)

 

LED Board untuk Pembagi Detik & Menit x10 (11,43 x 2,92 cm)

 

LED Board untuk Pembagi Detik, Menit dan Jam x1 (11,43 x 2,92 cm)

 

PCB Programming Board (15,24 x 4,32 cm)

Keterangan : PCB Programming Board ini digunakan untuk memprogram timer. Pada bagian tengah, setelah kabel yang menuju LED terdapat komponen dioda IN4148 yang berfungsi untuk mencegah tegangan agar tidak masuk pada pin output IC4017, ketika dihubungkan dengan timer.

Rangkaian pemrogram timer belum saya tambahkan pada saat ini.