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.

Membuat "Wireless Toggle Switch" menggunakan Modul RF 315 MHz

Pada kesempatan kali ini Penulis mencoba untuk bermain-main dengan modul yang biasanya digunakan pada arduino project.  Modul RF ini cukup praktis, karena di dalamnya sudah terdapat transmiter pada bagian TX, encoder PT2262 dan radio receiver serta decoder PT2272 (RX). Harganya sekitar Rp 25.000,- sepasang, ada juga yang menjualnya secara terpisah.

 

Modul RF 315 MHz

Adapun spesifikasi dari tokonya adalah sebagai berikut :

Remote control (TX) :

• Operating voltage: DC 12V(27A / 12V battery x 1)
• Operating current: 10mA at 12V
• Radiated power: 10mW at 12V
• Transmission distance: 50m - 100m (open field, the receiver sensitivity of -100dbm)
• Transmitting frequency: 315MHZ
• Modulation mode: ASK (Amplitude Modulation)
• Encoder types: fixed code

Decoding receiver board (RX) :

• Operating voltage: DC 5V
• Receiver sensitivity is -98dB
• Leg 7 bits: VT, D3, D2, D1, D0, +5V and GND
• VT is a valid signal high output pin upon receiving a valid signal, the pin output high, may also drive the relay
• Size: 6.6 x 22 x 41mm

Pada bagian belakang PCB, baik TX atau RX terdapat jumper untuk pengaturan channel.  Bisa kita tentukan agar tidak terjadi bentrokan frekuensi, seandainya kita menggunakan beberapa pasang untuk kebutuhan yang berbeda.

 

Pilihan 8 x 2 channel 

Terdapat 8 x 2 channel yang bisa kita pilih. Baris yang sebelah kanan untuk High dan baris kiri untuk Low. Apabila bagian RX sudah kita tentukan channelnya, maka bagian remote control (TX) juga harus kita sesuaikan.

Penampakan bagian depan modul RX 

Terdapat pin-pin GND, 5V, D0, D1, D2, D3 dan VT. Outputnya adalah pin D0, D1, D2, D3, sedangkan VT bisa kita gunakan untuk indikator sinyal masuk, misalnya kita sambungkan dengan Led atau buzzer.

Apabila kita perhatikan pada IC, maka terdapat kode M4 yang berarti bahwa IC Decoder tersebut bekerja secara Momentary.  Sebenarnya di pasaran terdapat juga type L (latch) dan T (toggle), namun langka dan kalaupun ada harganya sedikit lebih mahal. Maka, saya ber-inisiatif untuk membuatkan rangkaian toggle switch untuk saya aplikasikan sebagai remote lampu secara wireless.

Rangkaian toggle switch yang saya gunakan kali ini sebenarnya sudah pernah saya pakai dulu pada postingan awal saya (silakan baca : http://elektronikanalog.blogspot.com/2013/02/memanfaatkan-radiasi-sinyal-handphone_26.html). Rangkaian tersebut bersifat normal ON, jadi begitu tersambung dengan power supply, maka relay akan ON.

 

Rangkaian bi-stable switch / toggle switch

 

Sebuah rangkaian bi-stable switch menggunakan IC timer 555.  Dengan sedikit modifikasi pada ukuran capasitor agar tidak terjadi "bounce" ketika sinyal terputus-putus serta penambahan opto coupler PC 817 pada bagian inputnya untuk menghubungkannya dengan output dari modul RF 315MHz. Pada skema tersebut tertulis tegangan catu daya adalah 9 volt, namun bisa juga dengan menggunakan tegangan 5 volt, tentunya dengan penyesuaian pada relay-nya.

Di bawah ini adalah desain PCB buatan saya untuk rangkaian toogle switch tersebut.

 

PCB Toggle Switch (4,9 x 3 cm)

 

Layout Toggle Switch

 

Rangkaian toggle switch yang sudah jadi 

Hasil akhirnya bisa disaksikan pada video di bawah ini.

Berdasarkan hasil pengetesan, range sekitar 20-30 meter.  Penulis tambahkan antena berupa kawat tembaga 0,5 mm sepanjang 24 cm (berdasarkan perhitungan 1/4 lambda dari 315 MHz adalah sekitar 23,8 cm). Cukup memuaskan dan kemungkinan pada masa mendatang akan Penulis kembangkan untuk keperluan Home Automation.

 

Terima kasih sudah membaca, semoga bermanfaat dan selamat mencoba.

Membuat Beeper Menggunakan IC 555 dan Buzzer Pasif

Sebuah rangkaian sederhana yang cukup menarik, bisa kita manfaatkan sebagai indikator atau alarm peringatan.  Buzzer pasif bisa kita temukan pada PC lama, jam yang ada alarmnya, multitester dan peralatan lainnya.

 

Buzzer Pasif

 

Terdapat dua kaki dengan kutub (+) dan (-), pastikan tidak keliru dalam memasangnya.  Buzzer pasif mirip dengan loudspeaker, tidak terdapat rangkaian oscilator di dalamnya sehingga tidak mengeluarkan bunyi apapun ketika kita sambungkan dengan power supply.  Mungkin hanya akan terdengar bunyi "krek...krek" apabila kita tes dengan menggunakan baterai.

 

Skema Beeper

Rangkaian tersebut menggunakan 2 (dua) buah IC timer NE 555 P.  IC 1 digunakan untuk mengatur selang/jarak bunyi "beep", selang bunyi "beep" bisa kita atur dengan menggunakan trimpot 50 K.  Sedangkan IC 2 sebagai driver / oscilator buzzer pasif.  Sebagai tambahan terdapat LED yang akan berkedip-kedip ketika terdengar bunyi "beep".  Rangkaian di atas digunakan untuk tegangan 5 volt, apabila para pembaca bermaksud merubahnya untuk tegangan yang berbeda, maka resistor yang tersambung ke LED serta buzzernya harus menyesuaikan.  Tegangan kerja IC 555 adalah 4,5 - 15 volt.  Apabila para pembaca sudah memiliki buzzer aktif, maka tinggal membuat rangkaian dengan IC 1 saja.  Buzzer aktif di sambungkan pada kaki 3 dan 4 (kaki 4 untuk kutub (+) buzzer dan kaki 3 untuk kutub (-) buzzer).  Sedangkan apabila para pembaca hanya menginginkan bunyi "beeeeeep" saja, silakan dibuat hanya rangkaian dengan IC2 saja.

Photo di bawah ini adalah rangkaian yang sudah jadi, dengan power input dari USB 5 volt.

 

 

Rangkaian yang sudah jadi 

 

 

 

Pengetesan Rangkaian Beeper

 

Dibawah ini Penulis lampirkan layout tata letak komponen dan desain PCBnya.

 

Layout tata letak komponen

Catatan : pada bagian bawah IC 1 terdapat jalur jumper (garis warna merah pada layout).

 

Desain PCB

Apabila para pembaca ingin membuatnya silakan copas desain pcb yang sudah penulis buat.  Ukuran PCB 3,17 cm x 2,98 cm.  Selamat berkarya, semoga sukses.

Membuat Universal IR Receiver 3 Chanel menggunakan IC CD4017

Pada tahun 2021 ini Penulis coba untuk mem-posting lagi beberapa hasil percobaan yang belum sempat ter publikasikan di blog ini.  Rangkaian ini sebenarnya hanya merupakan pengembangan dari rangkaian sebelumnya yang hanya 1 chanel.  Untuk rangkaian sebelumnya silakan baca : Membuat Sendiri Sakelar Infra Merah

Pada dasarnya IC CD4017 merupakan IC pembagi (counter) 10, yang apabila kita masukkan sinyal pada kaki 14, maka sinyal output akan berurutan dikeluarkan pada kaki 3, 2, 4, 7, 10, 1, 5, 6, 9 dan 11.  Karena yang kita gunakan hanya 3 chanel, maka output yang digunakan adalah kaki 3, 2, 4, 7 sedangkan kaki selanjutnya yaitu 10 dihubungkan dengan kaki 15 (Master Reset).  Kaki 3 sebagai Q0 digunakan sebagai status OFF.  Rencananya IR Receiver ini akan Penulis pasang di Kipas Angin untuk menyalakan dan mengatur kecepatannya.

Berdasarkan konsep tersebut, maka Penulis menggambar skema rangkaian di bawah ini :

 

 

Skema lengkap rangkaian Universal IR Receiver 3 chanel

Bagian yang penulis blok hijau adalah bagian yang mutlak harus menggunakan tegangan 5 volt.  Apabila sulit mendapatkan relay 5 volt, maka bisa kita gunakan relay 9 volt atau 12 volt dengan penyesuaian pada resistor untuk LED (hijau, kuning dan merah).  Apabila menggunakan relay 9 volt, maka gantilah resistornya dengan ukuran 330 ohm dan apabila menggunakan relay 12 volt maka gantilah resistor dengan ukuran 470 ohm.  Jangan lupa untuk rangkaian yang menggunakan tegangan 5 volt kita beri regulator 5 volt, misal menggunakan IC 7805 atau 78L05.

Tanpa berlama-lama, Penulis segera menggambar pola PCB dengan menggunakan software Diptrace.

Sehingga hasilnya seperti foto di bawah ini.

 

PCB tampak bawah

 

PCB tampak atas

Daftar Komponen : (untuk tegangan 5 volt)

Resistor   
4K7   
100    5 buah
220K   
1K    3 buah
    
capasitor   
100nF    2 buah
    
elco   
100uF/16Volt   
470uF/16volt   
    
Transistor   
BC557   
BC547    3 buah
    
IC   
CD4017BE   
    
RELAY 5 VOLT    3 buah
    
LED     4 buah
IR sensor TSOP 1738   

Untuk IR sensor, bisa kita gunakan sembarang sensor yang ada di pasaran.  Jangan lupa untuk menentukan kaki-kakinya sebelum dipasang.  IR sensor yang penulis gunakan bentuknya seperti pada gambar di bawah ini.

 

Sensor IR TV China

Setelah semua komponen tersedia, selanjutnya Penulis merakitnya di PCB sehingga hasilnya seperti foto di bawah ini.

 

 

Rangkaian yang sudah dirakit

Selanjutnya kita lakukan pengetesan.  Sebagai catatan pada rangkaian tersebut, penulis menggunakan relay 9 volt, sehingga tegangan yang masuk ke blok hijau Penulis beri regulator 78L05.

 

 

Pengetesan Rangkaian

Setelah ditest dan berhasil bekerja, langkah selanjutnya adalah memasukkan rangkaian tersebut ke dalam body kipas angin.  Untuk power supply nya Penulis menggunakan adaptor sederhana yang terbuat dari trafo kecil bekas PC speaker dengan spesifikasi 9 volt 200 mA.

 

 

Memasang rangkaian ke kipas

 

IR sensor penulis letakkan di luar dengan disambungkan kabel, demikian juga dengan 4 buah LED.

 

 

Posisi pemasangan sensor IR

 

Untuk hasil akhirnya silakan saksikan video di bawah ini.

 

 

Hasil akhir yang sudah dipasangkan pada kipas angin

Apabila para Pembaca ingin membuatnya maka silakan di copas saja pola PCB di bawah ini.

 

Layout Tata Letak Komponen

 

Pola PCB

 

Layout tata letak diatas pola PCB

Akhirnya Penulis ucapkan selamat mencoba semoga sukses.