Sumber Clock 1 Hz dari Mesin Jam

Berjumpa lagi di blog yang penuh inovasi pada tahun yang baru. Saya sendiri berharap tahun 2012 menjadi tahun kebangkitan kita bersama dalam memajukan teknologi bangsa.

Berbicara mengenai kebangkitan, hal itu tidak akan terjadi tanpa adanya penggerak, yang tak lain adalah kita sendiri, bangsa Indonesia. Sebagaimana rangkaian - rangkaian digital pada umumnya memerlukan penggerak yaitu Clock Source atau Sumber Clock atau Clock Generator.

Agak maksa ya nyambungnya? Jika demikian lebih baik kita langsung bahas inovasi kita saat ini, yaitu Sumber Clock 1 Hz dari Mesin Jam.

Rangkaian - rangkaian digital, terutama rangkaian sekuensial (terlebih lagi rangkaian mikroprosesor/mikrokontroler) memerlukan sumber detak untuk memungkinkan aliran data serial dapat terus berjalan. Selain itu penggunaan sumber detak yang biasa disebut clock dan biasa disingkat CLK ini juga mutlak diperlukan supaya pengiriman dan penerimaan data digital dapat terjadi secara sinkron.

Nah, jika Anda ingin membuat rangkaian digital yang digunakan untuk pewaktuan, tentu memerlukan sumber clock yang akurat. Rangkaian Astable Multivibrator menggunakan IC timer 555 memang mudah diterapkan, namun akurasinya diragukan. Begitu pula dengan pembangkit clock menggunakan IC sederhana yang lain. Rangkaian osilator kristal memang akurat, tetapi menjadi sedikit merepotkan untuk masalah perhitungannya.

Rangkaian sumber clock yang saya bahas kali ini akan dapat menjawab masalah - masalah di atas. Cukup akurat, tetapi juga tidak sulit untuk diterapkan. Bahan pertama yang perlu Anda siapkan adalah sebuah mesin jam dinding.

Ya, mesin jam dinding. Sebuah kotak hitam yang berisi susunan roda gigi plastik untuk menggerakkan ketiga jarum jam. Sistem roda gigi tersebut digerakkan oleh sebuah motor listrik kecil yang sederhana. Motor listrik tersebut hanya menggunakan satu magnet dan satu kumparan kawat. Kumparan kawat terhubung dengan suatu rangkaian elektronik yang dilengkapi sebuah komponen kristal. Penggunaan kristal membuat rangkaian elektronik tersebut dapat membangkitkan pulsa 1 Hz dengan tepat. Rangkaian elektronik inilah yang selanjutnya akan kita manfaatkan.

Pertama - tama, buka penutup bagian belakang. Kemudian keluarkan semua roda gigi sampai tersisa rangkaian elektroniknya saja.

Lepas juga magnet dan inti kumparan (besi berbentuk huruf U). Setelah itu, perhatikan baik - baik rangkaian elektronika pada mesin jam tersebut. 

( Maaf jika gambar di samping kurang jelas, tetapi saya akan berusaha sejelas - jelasnya menjelaskan pada Anda supaya jelas, sehingga Anda dapat mengerti topik ini dengan jelas. Jelas?  : ) )

Perhatikan pin yang terhubung ke kutub positif baterai, itu adalah pin untuk suplai positif (VCC). Perhatikan pin yang terhubung ke kutub negatif baterai, pin tersebut adalah pin ground (GND).

Kemudian perhatikan ke pin mana dua ujung kumparan disolder, pin tersebut dipergunakan sebagai output pulsa clock (setelah itu jangan lupa untuk melepas kumparan kawatnya, karena kita tidak memerlukannya kali ini : ( ). Karena ada dua pin, pilih saja salah satu.

Jadi kita dapatkan rangkaian sumber clock yang mempunyai tiga terminal : VCC, GND dan OUT. 

Sebaiknya gunakan warna kabel yang berbeda untuk menghindari kesalahan.

Gambar di samping adalah contoh modul sumber clock 1 Hz dari mesin jam yang sudah jadi. Saya menggunakan kabel merah untuk VCC, kabel hitam untuk GND dan kabel biru untuk OUT.

Saya menggunakan lem bakar untuk menyegel rangkaian elektronik jam dinding tersebut. Hal ini dikarenakan PCB sirkuit yang kecil dan rapuh sehingga PCB mudah patah bila kabel tertarik atau tergeser.

Apakah sudah selesai? Tunggu dulu, sebab masih ada penyempurnaan kecil yang perlu dilakukan. Perhatikan bahwa mesin jam dinding hanya menggunakan sebuah baterai AA yang berpotensial 1,5 V. Sedangkan rangkaian digital pada umumnya bekerja pada tegangan yang lebih tinggi. Kita ambil contoh saja taraf tegangan TTL yang bekerja pada tegangan 0 dan 5 VDC. Jadi modul clock 1 Hz yang sudah kita buat belum bisa langsung digunakan.

Penyempurnaan yang saya maksudkan adalah pengubah aras tegangan keluaran dari terminal OUT. Selain itu adalah bagaimana modul clock dapat bekerja dengan catu yang lebih tinggi, yaitu 5 VDC. Jadi ada dua hal yang harus kita lakukan :

1. Menurunkan Tegangan Catu 5 V untuk Terminal VCC Modul Clock

Hal ini dapat kita lakukan menggunakan Dioda Zener untuk mengurangi tegangan catu 5 VDC. Saya menggunakan Dioda Zener 4,7 V dan mendapatkan tegangan 2,1 VDC untuk VCC modul clock (pemilihan Dioda Zener tersebut melalui coba - coba). Berdasarkan hasil percobaan yang saya lakukan, modul clock tersebut masih dapat bekerja dengan aman sampai tegangan catu 2,5 VDC. Jadi nilai VCC 2,1 VDC sudah cukup aman digunakan.

2. Menaikkan Aras Tegangan Sinyal Keluaran OUT Modul Clock

Sinyal keluaran modul clock perlu diperkuat sehingga mencapai aras tegangan yang diperlukan, dalam hal ini aras tegangan TTL. Saya menggunakan sebuah penguat sederhana dari IC LM 386. Berikut skematiknya.

LED dan R1 hanyalah untuk keperluan pengetesan, tidak dipasang permanen.

Berikut video tentang Sumber Clock 1 Hz yang sudah saya buat.

Kiranya topik kali ini semakin menginspirasi Anda sekalian untuk terus berkarya. Selamat tahun baru 2012 dan teruslah berinovasi!