Pengertian dan Contoh Skema PWM

Posted on

PWM Adalah?☑️ Pengertian apa itu PWM (Pulse Width Modulator), Jenis, Fungsi dan Contoh Skema Rangkaian PWM Arduino☑️

Dewasa ini, jenis-jenis rangkaian dengan banyak sakelar seperti rangkaian converter, inverter, switch mode power supply dan speed controller membutuhkan sesuatu untuk mengontrolnya yang kemudian dikenal dengan Pulse Width Modulation (PWM).

Hal paling awal yang harus dipahami tentang PWM (Pulse Width Modulator) ini adalah pengertiannya. Apa itu PWM dan apa kegunaannya? Berikut ulasan lengkapnya disertai contoh soal dan contoh skema PWM.

Pengertian PWM (Pulse Width Modulator)

pwm adalah

Pengertian PWM adalah metode yang digunakan untuk memanipulasi width pulse (lebar pulsa) low dan high yang dinyatakan dengan pulsa dalam suatu perioda untuk mendapatkan nilai tegangan rata- rata yang berbeda.

Lebar pulsa atau PWM dikenal juga dengan duty cycle (siklus tugas) yang mana dinyatakan dalam bentuk persen (%). Dengan begitu, semakin tinggi duty cycle dalam skala persen (%), maka semakin lebar pula lebar pulsa highnya.

PWM atau pulse width modulation bisa juga disebut modulasi lebar pulsa merupakan sebuah teknik modulasi untuk mengubah pulse width (lebar pulsa) dengan besaran nilai amplitudo dan nilai frekuensi yang tetap.

Mode Operasi PWM :

  1. Inverted Mode

Apabila sinyal nilainya lebih besar dari titik pembanding, output diset high pada 5V. Begitu pula sebaliknya, apabila nilai sinyalnya lebih kecil maka output pun akan diset pada low (0V).

  1. Non Inverted Mode

Pada mode ini, output akan memiliki nilai high apabila titik pembandingnya lebih besar dari nilai sinyal. Begitu pula sebaliknya, apabila titik pembandingnya lebih kecil daripada nilai sinyalnya, maka akan bernilai low (0V).

  1. Toggle Mode

Mode terakhir adalah toggle mode, yaitu mode dimana output akan beralih dari yang awalnya bernilai high ke bernilai low (0V) apabila titik pembandingnya sesuai. Begitu pula sebaliknya.

Jenis Jenis PWM

Terdapat dua varian jenis PWM (pulse width modulation) yang umum digunakan. Kedua varian tersebut adalah pulse width modulation digital dan juga pulse width modulation analog. Untuk memahami konsep dan cara kerja masing masing, silahkan anda baca pada ulasan dibawah ini :

  • PWM Analog
rangkaian PWM analog
Gambar rangkaian PWM analog

PWM analog merupakan jenis PWM yang menggunakan prinsip kerja membandingkan gelombang tegangan carrier dengan tegangan referensi menggunakan rangkaian op- amp comparator.

Saat besaran nilai pada tegangan referensi lebih besar dari tegangan carrier, output yang dihasilkan comparator bernilai tinggi atau “High, dan output komparator lainnya bernilai rendah atau “Low”.

Berdasarkan cara kerja komparator tersebut, mengubah duty cycle dari sinyal output cukup dengan mengubah- ubah besar tegangan referensi yang ada.

  • PWM Digital
rangkaian PWM digital
Gambar rangkaian PWM digital

PWM Digital merupakan jenis PWM yang perubahan nilainya dipengaruhi oleh PWM itu sendiri. Pada varian ini nilai output yang keluar tidak stabil karena untuk menghitung gelmobang hanya melalui pembacaan langsung pada alat.

Ciri khas yang membedakan antara pwm digital dengan analog ini terletak pada kestabilan hasil pengukuran. Untuk lebih jelas bisa anda lihat pada contoh gambar rangkaian elektronika PWM digital diatas.

Rumus PWM

Dalam siklus kerjanya nanti, akan dikenal dengan time periode atau waktu penjumlahan dimana durasi sinyal saat dalam posisi ON dan saat dalam posisi OFF.

Untuk menyelesaikan satu periode ini ditentukan oleh besarnya frekuensi sinyal PWM. Jadi, frekuensi PWM inilah yang akan menentukan cepat atau lambatnya satu periode diselesaikan oleh PWM.

Untuk menghitung Frekuensi atau menyelesaikan contoh soal perhitungan PWM yang berkaitan dengan Frekuensi, bisa menggunakan Rumus Frekuensi PWM  berikut:

Frekuensi = 1/time period

Time periode /periode waktu = waktu saat ON + waktu saat OFF

Bagaimana Siklus Kerja PWM (Pulse Width Modulator) ?

Contoh yang bisa digunakan untuk memahami siklus kerja PWM ini misalnya bisa dilihat pada sinyal yang dihasilkan oleh Mikrokontroler.

Pada Mikrokontroler ini, sinyal pulsa yang dihasilkan pada umumnya berbentuk segiempat. Karena itu, gelombang yang dihasilkan pun akan terpengaruh, yaitu akan rendah atau tinggi di waktu-waktu tertentu.

Nah, durasi sinyal tetap berada pada posisi yang tinggi ini kemudian disebut ‘ON Time’. Sedangkan saat sinyal dalam posisi rendah disebut dengan ‘OFF Time’.

Satu hal yang kemudian membuatnya istimewa adalah penggunaannya dapat ditetapkan sendiri berapa lama kondisi ON ini akan dipertahankan. Caranya adalah dengan mengendalikan Duty Cycle PWM.

Saat berada dalam kondisi dimana sinyalnya selalu ON disebut dengan Siklus Kerja 100% (Duty Cycle 100%). Sementara ketika sinyalnya dalam kondisi selalu OFF disebut Siklus Kerja 0% (Duty Cycle 0%).  Berikut ini adalah rumus dan cara menghitung PWM atau satu siklus pada PWM:

Duty Cycle = tON / (tON + tOFF)

Dimana :

tON = waktu saat tegangan keluaran pada posisi tinggi atau Waktu ON (high / 1)

tOFF = waktu saat tegangan keluaran pada posisi rendah atau waktu OFF (low / 0)

ttotal = waktu penjumlahan siklus antaran tON dan tOFF. Disebut juga periode satu gelombang.

Contoh Skema PWM

Pulse Width Modulator (PWM) ini sebagai gelombang pulsa lebar yang bisa dimodulasi memiliki fungsi penting. Karena itu, metode untuk memanipulasi sinyal pulsa lebar ini penerapannya banyak ditemukan dalam kehidupan sehari-hari.

Berikut adalah beberapa contoh skema PWM dan penerapan rangkaian PWM yang bisa anda simak :

  • Skema PWM untuk Mengatur Kecepatan Motor DC
contoh skema pwm motor dc
Gambar rangkaian pwm motor dc

Contoh penerapan PWM yang pertama adalah untuk mengatur kecepatan motor DC. Pada contoh penerapan ini, pengaturan kecepatan pada motor DC berlaku apabila besaran nilai duty cycle atau siklus kerjanya yang diberikan, maka dapat mempengaruhi kecepatan putaran motor.

Terlihat pada contoh rangkaian skema PWM diatas. IC555 diset sebagai astabil multivibrator dengan frekuensi kerja tetap (nilai RC tetap) dengan output diberikan ke rangkaian driver motor DC sederhana dengan mosfet.

Apabila duty cycle semakin besar, maka kecepatan gerak motor DC akan semakin cepat, begitu pula sebaliknya. Apabila duty cyclenya semakin kecil, maka putaran atau kecepatan motor DC pun akan bergerak semakin lambat.

  • Skema PWM untuk Mengatur Kecerahan Lampu LED
contoh rangkaian pwm
Gambar Skema PWM Lampu LED

Contoh penerapan metode modulasi PWM selanjutnya yang bisa ditemukan dalam kehidupan sehari-hari adalah untuk mengatur kecerahan lampu LED.

Perhatikan contoh gambar rangkaian listrik diatas. Prinsip rangkaian PWM untuk LED tersebut akan membuat pulsa dengan lebar pulsa yang dimodulasi/diubah melalui saklar ON/OFF sehingga arus rata2 dapat diatur tergantung lebar pulsa yang dikendalikan.

Cara kerjanya hampir sama dengan pada kecepatan motor DC sebelumnya. Apabila cycle duty semakin besar, maka nyala lampu LED akan semakin terang. Sedangkan jika semakin kecil, maka nyala lampu semakin redup.

  • Skema PWM untuk Mengatur Motor Servo

skema pwm motor servo

Contoh berikutnya bisa anda lihat pada gambar rangkaian PWM pada motor servo diatas yang mengubah sudut poros sesuai dengan lebar pulsa.

Misalnya, pulsa 1,5 milidetik mengatur poros ke 0 °. Mengubah lebar pulsa dari 1,5 milidetik menjadi 1 milidetik berputar dari 0 ° ke -90 ° dan dari 1,5 milidetik menjadi 2 milidetik berubah dari 0° ke +90 °.

Motor terus berputar di kedua arah di bawah kendali sinyal PWM. Arah dan kecepatan bervariasi dengan lebar pulsa seperti yang ditunjukkan pada gambar diagram diatas.

Demikian tadi penjelasan tentang PWM (Pulse Width Modulator) secara singkat dan jelas. PWM adalah sebuah metode modulasi yang untuk mengubah pulsa lebar pada rangkaian-rangkaian yang memiliki banyak sakelar.

5/5 - (1 vote)
Related posts:
Gravatar Image
Mahasiswa telat lulus yang lagi hobi mempelajari Ilmu Elektronika!

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *