Ikrimatuz Zulaykhah

Apa aitu PWM (Pulse Width Modulation) ?

Ikrimatuz Zulaykhah

Ikrimatuz07@gmail.com

JTD 1D/13/1941160043

           Inverter, konverter, sirkuit SMPS dan pengontrol kecepatan terdiri dari banyak

sakelar elektronik di dalamnya. Sakelar ini tidak lain adalah perangkat elektronik power

seperti MOSFET, IGBT, TRIAC dll. Untuk mengontrol sakelar elektronik daya semacam

itu, kita biasanya menggunakan sesuatu yang disebut sinyal PWM (Pulse Width

 Modulation). Selain itu, sinyal PWM juga digunakan untuk mengendarai motor Servo dan

juga untuk tugas-tugas sederhana lainnya seperti mengendalikan kecerahan LED.

            Dalam artikel sebelumnya membahas mengenai ADC, sementara ADC digunakan untuk membaca sinyal analog oleh perangkat digital seperti mikrokontroler. PWM dapat dianggap sebagai kebalikan dari itu, PWM digunakan untuk menghasilkan sinyal analog dari perangkat digital seperti mikrokontroler. Pada artikel ini kita akan belajar tentang apa itu PWM, sinyal PWM dan beberapa parameter yang terkait dengannya, sehingga kita akan percaya diri dalam menggunakannya dalam desain kita.

Apa itu PWM (Pulse Width Modulation)?

               PWM adalah singkatan dari Pulse Width Modulation,untuk saat ini pahami PWM sebagai jenis sinyal yang dapat diproduksi dari IC digital seperti mikrokontroler atau timer 555. Sinyal yang dihasilkan akan memiliki aliran pulsa dan pulsa ini akan berbentuk gelombang persegi. Yaitu, pada waktu tertentu, gelombang akan tinggi atau rendah. Untuk memudahkan pemahaman, mari pertimbangkan sinyal PWM 5V, dalam hal ini sinyal PWM akan menjadi 5V (tinggi) atau di permukaan tanah 0V (rendah). Durasi di mana sinyal tetap tinggi disebut "tepat waktu" dan durasi di mana sinyal tetap rendah disebut sebagai "waktu tidak aktif".Untuk sinyal PWM kita perlu melihat dua parameter penting yang terkait dengannya satu adalah siklus tugas PWM dan yang lainnya adalah frekuensi PWM.

Siklus tugas PWM

          Seperti yang dikatakan sebelumnya, sinyal PWM tetap menyala untuk waktu tertentu dan kemudian berhenti selama sisa periode. Apa yang membuat sinyal PWM ini istimewa dan lebih bermanfaat adalah bahwa kita dapat menetapkan berapa lama ia harus bertahan dengan mengendalikan siklus tugas sinyal PWM.Persentase waktu di mana sinyal PWM tetap TINGGI (tepat waktu) disebut sebagai siklus kerja. Jika sinyalnya selalu ON itu dalam siklus kerja 100% dan jika selalu mati itu adalah siklus kerja 0%. Rumus untuk menghitung siklus tugas ditunjukkan di bawah ini.

Siklus Tugas = Waktu menyala(on) / (Wakyu menyala (on) + waktu off)

          Gambar berikut mewakili sinyal PWM dengan siklus tugas 50%. Seperti yang Anda lihat, mempertimbangkan seluruh periode waktu (on time + off time) sinyal PWM hanya menyala untuk 50% dari periode waktu.

  Dengan mengendalikan siklus Duty dari 0% hingga 100% kita dapat mengontrol "tepat waktu" dari sinyal PWM dan dengan demikian lebar sinyal. Karena kita dapat memodulasi lebar denyut nadi, ia mendapat nama ikonnya "Modulasi lebar nadi".
  Frekuensi PWM                                                                                                                                                                                                                                                                        Frekuensi sinyal PWM menentukan seberapa cepat PWM menyelesaikan satu periode. Satu Periode adalah waktu ON dan OFF penuh dari sinyal PWM seperti yang ditunjukkan pada gambar di atas. Rumus untuk menghitung Frekuensi diberikan di bawah ini
  Frekuensi = 1 / Periode Waktu Periode

Waktu = Waktu + Waktu tidak aktif

             Biasanya sinyal PWM yang dihasilkan oleh mikrokontroler akan sekitar 500 Hz, frekuensi tinggi tersebut akan digunakan dalam perangkat switching kecepatan tinggi seperti inverter atau konverter. Namun tidak semua aplikasi membutuhkan frekuensi tinggi. Sebagai contoh untuk mengendalikan motor servo kita perlu menghasilkan sinyal PWM dengan frekuensi 50Hz, sehingga frekuensi sinyal PWM juga dapat dikendalikan oleh program untuk semua mikrokontroler.

Apa perbedaan antara siklus Duty dan Frekuensi sinyal PWM?

             Siklus kerja dan frekuensi sinyal PWM sering membingungkan. Seperti kita ketahui sinyal PWM adalah gelombang persegi dengan waktu tertentu dan waktu tidak aktif. Jumlah ini tepat waktu dan tidak aktif disebut sebagai satu periode waktu. Kebalikan dari satu periode waktu disebut frekuensi. Sementara jumlah waktu sinyal PWM harus tetap dalam satu periode waktu ditentukan oleh siklus Tugas PWM.Sederhananya, seberapa cepat sinyal PWM harus dihidupkan dan dimatikan ditentukan oleh frekuensi sinyal PWM dan dalam kecepatan berapa lama sinyal PWM harus tetap ditentukan oleh siklus tugas sinyal PWM.

Bagaimana cara mengubah sinyal PWM menjadi Tegangan Analog?

           Untuk aplikasi sederhana seperti mengendalikan kecepatan motor DC atau menyesuaikan kecerahan LED, kita perlu mengubah sinyal PWM menjadi tegangan analog. Ini dapat dengan mudah dilakukan dengan menggunakan filter RC dan biasanya digunakan di mana fitur DAC diperlukan. Rangkaian untuk hal yang sama ditunjukkan di bawah ini

Dalam grafik yang ditunjukkan di atas, yang berwarna kuning adalah sinyal PWM dan warna biru adalah tegangan analog output. Nilai resistor R1 dan kapasitor C1 dapat dihitung berdasarkan frekuensi sinyal PWM tetapi biasanya resistor 5,7K atau 10K dan Capasitor 0,1u atau 1u digunakan.

Bagaimana cara menghitung tegangan output sinyal PWM?

Tegangan output sinyal PWM setelah mengubahnya menjadi analog akan menjadi persentase dari siklus Duty. Misalnya jika tegangan operasi 5V maka sinyal PWM juga akan memiliki 5V ketika tinggi. Dalam hal demikian untuk siklus kerja 100%, tegangan output akan menjadi 5V untuk siklus kerja 50%, itu akan menjadi 2,5V.

Tegangan Keluaran = Siklus kerja (%) * 5

https://circuitdigest.com/tutorial/what-is-pwm-pulse-width-modulation