Rekomend.id – Pengertian PWM (Pulse Width Modulation). Pengertian PWM (Pulse Width Modulation) atau Modulasi Lebar Pulsa merupakan suatu teknik penting dalam dunia elektronika yang digunakan untuk mengendalikan daya atau sinyal analog dengan cara mengubah lebar pulsa sinyal digital.
Teknik ini memungkinkan kita untuk mengatur intensitas, kecepatan, atau posisi dari berbagai perangkat elektronik, mulai dari motor listrik hingga lampu LED, dengan presisi yang tinggi.
Dalam konteks PWM, penting untuk memahami konsep siklus kerja (Duty Cycle), yang mengukur seberapa lama sinyal PWM dalam keadaan aktif (ON) dibandingkan dengan keadaan non-aktif (OFF).
Dalam artikel ini, Rekomend akan membahas mengenai Pengertian PWM (Pulse Width Modulation).
Dengan mengubah siklus kerja, kita dapat mengatur tingkat daya atau tingkat kecerahan suatu perangkat, yang membuat PWM menjadi salah satu teknik yang sangat berguna dalam dunia elektronika modern.
Sebelum, kita akan menjelajahi lebih dalam tentang penggunaan dan perhitungan PWM serta bagaimana teknik ini memungkinkan kontrol yang sangat fleksibel dalam berbagai aplikasi elektronika. Rekomend akan membahas tentang Pengertian PWM (Pulse Width Modulation).
Pengertian PWM (Pulse Width Modulation)
PWM, singkatan dari Modulasi Lebar Pulsa atau Pulse Width Modulation dalam bahasa Inggris, adalah teknik modulasi yang secara prinsipial mengubah lebar pulsa sinyal dengan mempertahankan nilai frekuensi dan amplitudo.
Berbeda dengan ADC (Analog to Digital Converter) yang mengonversi sinyal analog menjadi digital, PWM digunakan untuk menghasilkan sinyal analog dari perangkat digital, seperti yang sering digunakan pada mikrokontroler sebagai contohnya.
Untuk memperoleh pemahaman yang lebih mendalam mengenai PWM atau Pulse Width Modulation, kita akan mengeksplorasi contoh sinyal yang dihasilkan oleh mikrokontroler atau IC 555.
Sinyal yang dihasilkan oleh mikrokontroler atau IC 555 ini berbentuk gelombang segiempat yang umumnya digunakan. Gelombang ini memiliki dua tingkat tegangan, yaitu tinggi (biasanya pada 5V) dan rendah (pada 0V).
Durasi di mana sinyal berada pada tingkat tinggi disebut sebagai “ON Time” atau “Waktu ON,” sementara saat berada pada tingkat rendah atau 0V disebut “OFF Time” atau “Waktu OFF.” Dalam konteks sinyal PWM, terdapat dua parameter penting yang perlu diperhatikan, yaitu Siklus Kerja PWM (PWM Duty Cycle) dan Frekuensi PWM (PWM Frequency).
Siklus Kerja PWM (PWM Duty Cycle)
Setelah membahas Pengertian PWM (Pulse Width Modulation), Rekomend akan membahas mengenai Siklus Kerja PWM (Pulse Width Modulation).
Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya, Sinyal PWM akan tetap dalam keadaan ON untuk sebagian waktu tertentu, lalu beralih ke OFF selama sisa periode sinyalnya. Keistimewaan dan manfaat utama PWM adalah kemampuan kita untuk mengatur berapa lama periode ON harus berlangsung dengan mengontrol Siklus Kerja atau Duty Cycle PWM.
Persentase waktu di mana sinyal PWM berada pada kondisi TINGGI (ON Time) disebut “siklus kerja” atau “Duty Cycle.” Ketika sinyal selalu dalam kondisi ON, kita menyebutnya sebagai 100% Duty Cycle (Siklus Kerja 100%), sementara jika sinyal selalu dalam kondisi OFF (mati), ini disebut sebagai 0% Duty Cycle (Siklus Kerja 0%).
Rumus untuk menghitung siklus kerja atau duty cycle dapat dinyatakan dalam persamaan berikut:
Siklus Kerja = tON / (tON + tOFF)
Atau
Siklus Kerja = tON / ttotal
Di mana:
tON = Durasi ON, yaitu waktu di mana tegangan keluaran berada pada posisi tinggi (high atau 1).
tOFF = Durasi OFF, yaitu waktu di mana tegangan keluaran berada pada posisi rendah (low atau 0).
ttotal = Durasi total satu siklus, yang merupakan jumlah dari tON dan tOFF, atau juga disebut sebagai “periode satu gelombang.”
Siklus Kerja = Durasi ON / (Durasi ON + Durasi OFF)
Ilustrasi di bawah ini menggambarkan sinyal PWM dengan siklus kerja sebesar 60%. Dalam gambar tersebut, dapat dilihat bahwa jika kita mempertimbangkan seluruh periode waktu (ON time + OFF time), sinyal PWM hanya dalam keadaan ON selama 60% dari periode waktu tersebut.
Frekuensi PWM (PWM Frequency)
Frekuensi sinyal PWM mengindikasikan seberapa cepat PWM menyelesaikan satu periode penuh. Satu periode adalah total durasi waktu ON dan OFF dari sinyal PWM, seperti yang terlihat dalam gambar sebelumnya.
Berikut adalah rumus untuk menghitung frekuensi:
Frekuensi = 1 / Periode Waktu.
Penjelasan: Periode Waktu atau Waktu Periode = Durasi ON + Durasi OFF.
Biasanya, mikrokontroler menghasilkan sinyal PWM dengan frekuensi sekitar 500 Hz, yang merupakan frekuensi tinggi yang cocok untuk perangkat switching berkecepatan tinggi seperti inverter atau konverter. Namun, tidak semua aplikasi memerlukan frekuensi yang tinggi.
Sebagai contoh, untuk mengendalikan motor servo, kita hanya perlu menghasilkan sinyal PWM dengan frekuensi 50 Hz. Frekuensi sinyal PWM ini juga dapat diatur oleh program pada semua jenis mikrokontroler.
Perbedaan antara Siklus Kerja (Duty Cycle) dengan Frekuensi sinyal PWM
Siklus kerja dan frekuensi sinyal PWM seringkali bisa membingungkan. Sinyal PWM adalah gelombang persegi dengan waktu ON dan waktu OFF. Jumlah dari waktu ON (ON-Time) dan waktu OFF (OFF-Time) ini disebut sebagai satu periode waktu. Kebalikannya, satu periode waktu disebut sebagai frekuensi. Sementara itu, berapa lama sinyal PWM harus tetap dalam satu periode waktu ditentukan oleh siklus kerja PWM.
Secara sederhana, kecepatan di mana sinyal PWM diaktifkan (ON) dan dinonaktifkan (OFF) ditentukan oleh frekuensi sinyal PWM, sedangkan berapa lama sinyal PWM harus tetap aktif (hidup) ditentukan oleh siklus kerjanya.
Bagaimana cara menghitung tegangan output sinyal PWM?
Tegangan output dari sinyal PWM yang telah diubah menjadi analog akan berupa persentase dari siklus kerja (Duty Cycle). Sebagai contoh, jika tegangan operasionalnya adalah 5V, maka sinyal PWM akan memiliki 5V ketika dalam keadaan tinggi. Ketika Duty Cycle atau siklus kerja mencapai 100%, tegangan output akan mencapai 5V. Untuk siklus kerja 50%, tegangan output akan menjadi 2.5V. Begitu pula, jika siklus kerja mencapai 60%, tegangan output analognya akan menjadi 3V.
Rumus untuk menghitung tegangan output dari sinyal PWM ini dapat dilihat dalam persamaan berikut:
Vout = Siklus Kerja x Vin
Contoh Kasus Perhitungan PWM :
Rancang PWM dengan siklus kerja 60% pada frekuensi 50Hz dan Tegangan Masukan 5V.
Penyelesaiannya :
Diketahui :
Duty Cycle : 60%
Frequency : 50Hz
Vin : 5V
Mencari Time Period atau Periode Waktu :
Time Period = 1 / 50Hz
Time Period = 0,02 detik atau 20 milidetik
Mencari Waktu ON (ON-Time) dengan siklus kerja 60% (0,6)
Duty Cycle = tON / (tON + tOFF)
0,6 = tON / (tON + tOFF)
0,6 = tON / 20 milidetik
tON = 0,6 x 20 milidetik
tON = 12 milidetik
Mencari Waktu OFF (OFF-Time)
tOFF = ttotal – tON
tOFF = 20 – 12
tOFF = 8 milidetik
Mencari Tegangan Output
Vout = Duty Cycle x Vin
Vout = 60% x 5V
Vout = 3V
Hasil dari perhitungan di atas dapat diilustrasikan dalam bentuk grafik berikut:
Penutup
Demikian artikel ini, Rekomend.id telah membahas mengenai Pengertian PWM (Pulse Width Modulation).
Pengertian PWM (Pulse Width Modulation) atau Modulasi Lebar Pulsa telah dijelaskan dalam perhitungan di atas. PWM adalah teknik yang digunakan untuk mengontrol sinyal dengan mengubah siklus kerja untuk menghasilkan keluaran yang diinginkan.
Dalam contoh tersebut, Rekomend telah menghitung Waktu ON dan Waktu OFF untuk siklus kerja 60% pada frekuensi 50Hz dengan Tegangan Input 5V. Semoga penjelasan ini membantu Sobat Rekomend memahami konsep PWM dan penerapannya dalam mengendalikan sinyal.
Terima kasih telah membaca artikel Pengertian PWM (Pulse Width Modulation) ini.
