Dalam bidang elektronika, PWM kerap dihubungkan dengan saklar. PWM menjadi pengontrol saklar elektronik. Karena rangkaian seperti switch mode power supply, inverter, speed controller maupun converter.
Maka dari itu, alat tersebut juga dikenal dengan PWM controller. Lebih dalam soal rangkaian PWM, pengertian PWM arduino adalah hingga cara kerja PWM, dapat Anda simak melalui pembahasan yang ada di bawah ini.
Daftar Isi
Pengertian PWM
Kepanjangan PWM adalah Pulse Width Modulator atau Modulasi Lebar Pulsa.
PWM adalah sebuah teknik atau metode modulasi yang diterapkan untuk memanipulasi atau mengubah lebar pulsa high dan low.
Selain itu, PWM merupakan teknik modulasi dalam mengubah lebar pulsa menggunakan nilai frekuensi maupun amplitudo yang tetap. Fungsi PWM menjadi penting perannya, ketika mampu memodulasi lebar pulsa.
PWM biasanya dinyatakan dengan pulsa pada sebuah perioda. Nantinya, PWM menghasilkan tegangan rata-rata yang berbeda. PWM dinyatakan dalam satuan persen (%) dan disebut juga sebagai siklus tugas atau duty cycle. Semakin tinggi duty cycle, berarti lebar pulsa high akan semakin lebar.
Mode Operasi PWM
Kemudian, PWM mempunyai 3 mode operasinya, yaitu sebagai berikut.
1. Toggle Mode
Pada toggle mode, ketika titik pembandingnya sudah sesuai, maka output akan berubah dari semula bernilai high menjadi low 0V dan sebaliknya.
2. Inverted Mode
Ketika titik pembandingnya justru lebih kecil daripada sinyalnya, output akan diatur menjadi high 5 volt. Sebaliknya, ketika titik pembandingnya yang lebih besar, output diatur ke low 0 volt.
3. Non Inverted Mode
Pada non inverted mode, yang terjadi adalah kebalikan dari inverted mode. Jadi, ketika titik pembanding lebih kecil dari sinyalnya, output bernilai low 0 volt. Sedangkan saat titik pembanding lebih besar, output akan diset high.
Jenis Jenis PWM
Pada umumnya, dalam dunia elektronika PWM terbagi menjadi 2 jenis. Jenis-jenis PWM dengan karakteristik serta prinsip kerjanya yang berbeda, sesuai penggunaannya, adalah sebagai berikut.
1. PWM Analog
Jenis sederhana dari PWM adalah seri analog. Jenis PWM analog bekerja mengubah duty cycle yang berasal dari sinyal output. Hanya dengan mengubah besaran tegangan referensinya.
Prinsip kerja PWM analog adalah penggunaan rangkaian op- amp comparator dalam membandingkan tegangan referensi dan gelombang tegangan carrier. Ketika tegangan referensinya memiliki nilai yang lebih besar daripada tegangan carrier, maka akan menghasilkan output dari comparator yang high. Sedangkan output comparator lain, nilainya low.
2. PWM Digital
Kemudian, jenis lainnya dari PWM adalah seri digital. Bedanya dengan PWM analog adalah PWM digital yang nilainya dipengaruhi oleh alat tersebut sendiri. Sehingga kestabilan dari hasil pengukuran PWM digital akan cenderung berbeda juga dengan PWM analog.
PWM digital menghasilkan nilai output yang tidak stabil. Hal itu disebabkan karena perhitungan gelombang dilakukan hanya dengan cara membaca langsung dari alat PWM.
Rumus PWM
Siklus kerja PWM sering disebut dengan time periode. Yaitu total waktu saat durasi sinyal pada posisi ON dan OFF. Besarnya frekuensi dari sinyal PWM akan menentukan penyelesaian setiap periodenya.
Atau dapat dikatakan bahwa cepat lambatnya satu periode yang mampu diselesaikan oleh sebuah PWM ditentukan oleh frekuensi PWM itu sendiri. Dari situlah, memunculkan rumus frekuensi PWM yang biasa digunakan untuk menyelesaikan soal-soal perhitungan PWM.
Rumus frekuensi PWM adalah:
- Frekuensi = 1 / time period
Di mana:
- Time period (periode waktu) = time ON + time OFF
Cara Kerja PWM
Anda dapat melihat sinyal output dari mikrokontroler untuk membantu dalam memahami siklus kerja PWM. Mikrokontroler menghasilkan sinyal pulsa yang berbentuk segiempat. Hal tersebut mempengaruhi gelombang yang dihasilkan.
Pada waktu tertentu akan berubah ke rendah yang disebut OFF Time, atau berubah ke tinggi yang disebut ON Time. PWM dapat mempertahankan kondisi ON-nya, yakni dengan mengendalikan Cuty Cycle.
Ketika sinyal bertahan dalam posisi ON, saat itulah siklus kerja 100% atau dikenal juga dengan Duty Cycle 100%. Sebaliknya, ketika sinyal selalu OFF, dikenal dengan Duty Cycle 0%. Dari kerjanya itulah, didapatkan sebuah rumus untuk menghitung satu siklus PWM.
Duty Cycle = tON / tON + tOFF atau Duty Cycle = tON / ttotal
Di mana :
- tON = waktu tegangan output dalam posisi tinggi atau ON Time (high / 1)
- tOFF = waktu tegangan output dalam posisi rendah atau OFF Time (low / 0)
- ttotal = waktu total dalam satu siklus, antara tON dan tOFF, yang disebut sebagai periode satu gelombang
Contoh Skema PWM
Karena fungsi PWM adalah penting, maka dari itulah banyak pengaplikasian dari teknik manipulasi sinyal pulsa lebar. Baik pada peralatan di kehidupan sehari-hari, maupun industri yang skalanya lebih besar.
Berikut adalah contoh penerapan PWM yang sering ditemui.
1. PWM untuk Mengatur Motor Servo
Contoh aplikasi PWM salah satunya dalam mengatur motor servo, melalui modulasi sudut poros menyesuaikan lebar pulsa. Misalnya memodulasi lebar pulsa dari 1,5 milidetik, menjadi 1 milidetik, berarti berputar dari 00 menuju -900.
Di bawah kendali sinyal PWM-nya, motor akan terus bergerak memutar pada kedua arah. Arah dan kecepatannya variatif sesuai lebar pulsa.
2. PWM untuk Mengatur Kecepatan Motor DC
Selain mengatur motor servo, contoh aplikasi PWM juga dalam pengaturan kecepatan motor DC. Hal tersebut dilakukan ketika nilai cuty cycle yang diberikan bisa mempengaruhi kecepatan putaran motor.
Ketika duty cycle semakin besar, nanti akan semakin cepat pula gerak motor DC-nya. Tentunya juga ketika semakin kecilnya duty cycle, membuat semakin lambat putaran pada motor DC yang bergerak.
3. PWM untuk Mengatur Kecerahan Lampu LED
Selain pada motor, PWM juga dapat diaplikasikan dalam pengaturan kecerahan lampu LED. Rangkaian PWM pada lampu LED bisa memanipulasi pulsa. Yakni memodulasi lebar pulsa menggunakan saklar ON OFF.
Dari situlah arus rata-rata diatur melalui lebar pulsa yang sudah dikendalikan. PWM bekerja ketika duty cycle semakin besar, membuat lampu LED semakin terang nyalanya. Kalau lampu LED meredup berarti duty cycle-nya semakin kecil.
Kesimpulan
Jadi Pulse Width Modulator (PWM) adalah sebuah teknik yang penting dalam elektronika untuk mengatur kecepatan, intensitas, atau posisi perangkat elektronik. Dengan mengubah lebar pulsa sinyal, PWM memungkinkan kita untuk mengontrol berbagai aplikasi dengan presisi, mulai dari pengendalian motor hingga pengaturan kecerahan layar.
Dengan demikian, PWM menjadi salah satu komponen kunci dalam dunia teknologi yang memberikan kontrol yang lebih halus dan efisien dalam berbagai perangkat elektronik.