Apa itu PWM ( Pulse Width Modulation ) dan untuk apa ?????

kali ini saya akan sharing tentang PWM ( Pulse Width Modulation), PWM ini merupakan pulse analog yang dibangkitkan menggunakan sinyal digital.

setelah anda membaca tutorial ini anda bisa memprakteknya secara langsung yaitu membuat PWM dengan ESP32 atau PWM dengan Arduino

PWM ini sering digunakan untuk mendrive motor servo atau motor DC dan sebagai besar aplikasi di dunia industri menggunakan PWM.

PWM ini seperti sebuah kontrol tepatnya seperti switch dimana fungsi utamanya adalah mengendalikan arus yang yang dialirkan ke beban.jadi ketika switchnya off / mati maka arus tidak mengalir ke beban. tapi ketika switchnya nyala maka daya akan dialirkan ke beban tanpa ada tegangan drop.

pada artikel ini saya akan membahas tentang dasar dari PWM dan bagaimana digunakan dalam berbagai aplikasi seperti motor, sistem pemanas, hidrolik, control valve, dan pompa.

Apa itu PWM ( Pulse Width Modulation )

Sekali lagi PWM ini inputnya berupa sinyal digital kemudian output yang dihasilkan adalah sinyal analog.

• PWM digunakan untuk mengontrol input arus ke beban

PWM mempunyai nilai high dan low dimana nilai high maksudnya mempunyai nilai tegangan 5V dan bernilai low maksudnya mempunyai tegangan 0V.

• ketika kita membahas PWM pasti kita akan membahas juga tentang duty cycle yaitu jumlah waktu yang dibutuhkan sinyal pada posisi ON dan OFF. dan ini digambarkan dalam persentase.misanya PWM mempunyai duty cycle 50% artinya nilai sinyal ON dan OFF sama yaitu 50%.

untuk memperjelas tulisan diatas silahkan melihat gambar dibawah ini.

Dibawah ini adalah Rumus cara menghitung siklus kerja atau duty cycle

Duty Cycle = t_ON / (t_ON + t_OFF)

dimana :

• t_ON = Waktu ON atau Waktu dimana tegangan keluaran berada pada posisi tinggi (high atau 1)
• t_OFF = Waktu OFF atau Waktu dimana tegangan keluaran berada pada posisi rendah (low atau 0)
• t_total = Waktu satu siklus atau penjumlahan antara t_ON dengan t_OFF atau disebut juga dengan “periode satu gelombang”

gambar diatas merupakan sinyal PWM dengan siklus kerja 60%.berdasarkan gambar diatas siklus kerja / sinyal PWM on 60% dan off 40%.

Frekuensi PWM

Kecepatan sinyal PWM dalam satu periode sangat dipengerahui oleh frekeunsi yang membangkitkannya.sekali lagi diingat bahwa satu periode ini adalah waktu ON dan OFF.

berikut ini adalah rumus cara menghitung frekuensinya :

Frequency = 1 / Time Period

Keterangan : Time Periode atau Periode Waktu = Waktu ON + Waktu OFF

ada berbagai banyak macam cara untuk menghasilkan sinyal PWM ini, salah satu cara yang sering dipakai adalah menggunakan mikrokontroller.

berikut ini adalah cara membuat sinyal PWM menggunakan arduino

Duty Cycle VS Frekeuensi Sinyal PWM

biasany ketika kita baru belejar PWM ini bingung untuk membedakan siklus kerja ( duty cycle) / frekuensi sinyal PWM.saya ulang lagi PWM in menghasilkan gelombang kotak / persegi dengan waktu ON dan OFF dalam 1 periode (T).

Kalau Frekuensi sinyal PWM ini digunakan untuk menentukan seberapa cepat sinyal PWM dalam 1 periode ( ON (High) dan OFF (Low)).

Cara menghitung Tegangan sinyal Output PWM

Tegangan output sinyal PWM ini sangat dipengaruhi oleh duty cyclenya.contoh : jika tegangan operasi 5V maka tegangan sinyal PWM juga 5V, tapi dengan catatan duty cycle / siklus kerjanya 100%.

jika duty cycle 50% maka tegangan ouput yang dihasilkan akan menjadi 2.5V.contoh lagi jika duty cycle 60% maka tegangan yang dihasilkan menjadi 3V.

Berikut ini adalah rumus cara menghitung tegangan output dari PWM :

V_out = Duty Cycle x V_in

Contoh Soal PWM

1. Desain PWM dengan duty cycle 25% dengan frekuensi 50Hz dan tegangan input 5V

Diketaui :

duty cycle = 25%

Frekuensi = 50 Hz

Vin = 5V

Jawab

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 = t_ON / (t_ON + t_OFF)
0,6 = t_ON / (t_ON + t_OFF)
0,6 = t_ON / 20 milidetik
t_ON = 0,25 x 20 milidetik
t_ON = 5 milidetik

Mencari Waktu OFF (OFF-Time)
t_OFF = t_total – t_ON
t_OFF = 20 – 5
t_OFF = 15 milidetik

Mencari Tegangan Output

V_out = Duty Cycle x V_in
V_out = 25% x 5V
V_out = 1.25V

Berikut ini adalah sinyal PWM yang dihasilkan :

Fungsi dan Aplikasi PWM

• Motor Servo dan Motor DC
• Sistem Pemanas
• Hidrolik
• Control Valve
• Pompa
• Telekomunikasi
• Aplikasi Komputer