Pengertian PWM
Pulse Width Modulation (PWM) secara
umum adalah sebuah cara memanipulasi lebar sinyal yang dinyatakan dengan pulsa
dalam satu periode, untuk mendapatkan tegangan rata-rata yang berbeda. Bebarapa
contoh aplikasi PWM adalah pemodulasian data untuk telekomunikasi, pengontrolan
daya atau tegangan yang masuk ke beban, regulator tegangan, audio effect dan
penguatan, serta aplikasi-aplikasi lainnya.
Aplikasi PWM berbasis mikrokontroller
biasanya berupa pengendalian kecepatan motor DC, pengendalian motor servo, dan
pengaturan nyala terang LED. Oleh karena itu diperlukan pemahaman terhadap
konsep PWM itu sendiri.
Konsep Dasar PWM
Sinyal
PWM pada umumnya memiliki amplitude dan frekuensi dasar yang tetap, namun
memiliki lebar pulsa yang bervariasi. Lebar pulsa PWM berbanding lurus dengan
amplitude sinyal asli yang belum termodulasi. Artinya, sinyal PWM memiliki
frekuensi gelombang yang tetap namun duty cycle bervariasi antara 0% hingga
100%.
Dari persamaan diatas, diketahui
bahwa perubahan duty cycle akan merubah tegangan output atau tegangan rata-rata
seperti gambar dibawah ini.
PWM merupakan salah satu teknik untuk
mendapatkan sinyal analog dari sebuah piranti digital. Sebenarnya sinyal PWM
dapat dibangkitkan dengan banyak cara, secara analog menggunakan IC op-amp atau
secara digital.
Secara
analog setiap perubahan PWM-nya sangat halus, sedangkan secara digital setiap
perubahan PWM dipengaruhi oleh resolusi PWM itu sendiri. Resolusi adalah jumlah
variasi perubahan nilai dalam PWM tersebut. Misalkan suatu PWM memiliki
resolusi 8 bit, berarti PWM ini memiliki variasi perubahan nilai sebanyak 256 variasi mulai dari 0 – 225 perubahan nilai yang mewakili
duty cycle 0% – 100% dari keluaran PWM tersebut.
Metode PWM Driver Motor
DC Dengan IC555
Dalam pengaturan kecepatan motor DC
salah satunya yang populer adalah dengan teknik PWM. Dengan metode ini motor DC
diberikan sumber tegangan yang stabil dengan frekuensi kerja yang sama tetapi
ton duty cycle pulsa kontrol kecepatan motor DC yang bervariasi. Konsep PWM
pada driver motor DC adalah mengatur lebar sisi positif dan negative pulsa
kontrol pada frekuensi kerja yang tetap. Semakin lebar sisi pulsa positif maka
semakin tinggi kecepatan putar motor DC dan semakin lebar sisi pulsa negatif
maka semakin rendah kecepatan putar motor DC.
Metode PWM pada driver motor DC
secara singkat dapat dijelaskan menggunakan rangkaian driver motor DC satu arah
dengan kontrol PWM menggunakan IC NE555 seperti pada rangkaian dibawah.
Rangkaian sederhana diatas dapat
memberikan gambaran tentang teknik PWM pada driver motor DC. IC555 diset
sebagai astabil multivibrator dengan frekuensi kerja tetap (nilai RC tetap)
dengan output diberikan ke rangkaian driver motor DC sederhana dengan mosfet.
Konsep dasar kontrol PWM menggunakan rangkaian diatas terletak pada penambahan
dua buah diode yang mengendalikan proses charge dan discharge kapasitor 0,1uF.
Posisi tuas potensiometer 100K yang terhubung dengan dua buah diode tersebut
akan menentukan waktu charge atau discharge kapasitor 0,1uF. Berikut bentuk
gelombang charge dan discharge terhadap output astabil multivibrator NE555
sebagai kontrol PWM driver motor DC pada rangkaian diatas.
Metode PWM Driver Motor
DC Dengan LM741
Rangkaian kontrol motor DC ini
menggunakan penguat op-amp 741 pengikut tegangan masukan non inverting yang
terhubung ke kecepatan dan arah rotasi potensiometer VR1. Ketika VR1 berada
pada posisi tengah, output op-amp adalah mendekati nol dan Q1-Q2 adalah off.
Ketika VR1 berpaling ke arah sisi posistif, output akan on dan Q1 akan memasok
arus ke motor dan Q2 akan off. Ketika VR1 berpaling kearah sisi negatif switch
keluaran op-amp dengan tegangan negatif dan akan Q1 off dan Q2 on yang
membalikkan arah rotasi motor.
Metode PWM Motor DC Dengan LM324
Rangkaian speed controller motor DC ini
menggunakan op-amp yang difungsikan sebagai pembangkit PWM. Tenaga kerja
rangkaian controller ini dapat disesuaikan dengan kebutuhan tegangan kerja
motor DC yang dikendalikan. Frekuensi kerja rangkaian ini adalah 400Hz dengan
lebar pulsa high dan low yang dapat dikontrol. Rangkaian ini dapat
mengendalikan motor DC 12 Volt hingga 24 Volt. Rangkaian ini juga menggunakan
driver mosfet.
Untuk mengendalikan kecepatan motor DC dapat
menggunakan potensiometer VR1. Semakin rendah semakin rendah tegangan yang
diberikan kepada op-amp, semakin cepat putaran motor DC dan semakin tinggi
tegangan yang diberikan kepada op-amp, semakin lambat putaran motor DC. Untuk
meningkatkan kemampuan daya rangkaian diatas dapat diganti mosfet yang memiliki
kemampuan mengalirkan arus yang lebih besar (IRF521).