PWM Pulse Width Modulation adalah salah satu keluaran analog yang dipakai pada mikrokontrol peralatan elektronik. Mikrokontrol sangat diperlukan pada era teknologi seperti saat ini untuk membangun sistem kendali yang baik pada peralatan elektronik.
Teknologi secanggih apapun jika sistem kendali yang dipakai tidak baik maka akan berpengaruh pada kemampuan dan performa sistem secara keseluruhan. PWM merupakan komponen yang mudah dijumpai pada dunia robotika.
Nah, PWM memiliki peran cukup penting dalam keberhasilan pembuatan robot yaitu sebagai pengendali pergerakan robot. PWM sebagai sistem pengendali sangat menentukan apakah robot bisa bergerak dengan sempurna atau tidak. Penjelasan lebih lengkah mengenai PWM bisa disimak sebagai berikut.
Sekilas Tentang Pulse Width Modulation (PWM)
Secara umum, PWM Pulse Width Modulation adalah sebuah cara untuk memanipulasi lebar sinyal yang dinyatakan dengan pulsa dalam suatu perioda agar bisa memperoleh tegangan rata-rata yang berbeda. Dalam bahasa Indonesia Pulse Width Modulation bisa disebut dengan Modulasi Lebar Pulsa.
PWM pada dasarnya sering digunakan untuk peralatan telekomunikasi (modulasi data), pengatur daya, penguat (amplifier), audio effect, dan regulator tegangan. PWM berbasis mikrokontroler biasa diaplikasikan untuk pengendalian kecepatan motor DC dan motor servo, pengaturan nyala terang led, dan lain-lain.
Nah, PWM menjadi salah satu opsi untuk mengendalikan kekuatan dan mengatur besar tegangan yang akan dipakai dengan cara mengirim isyarat dalam bentuk sinyal. PWM berbentuk sinyal analog yang mempunyai amplitude dan frekuensi dasar tetap dengan lebar pulsa yang bervariasi.
PWM seringkali dipakai untuk menghasilkan sinyal analog dari perangkat digital seperti mikrokontroler. Hal tersebut berkebalikan dengan Analog to Digital Converter (ADC) yang berfungsi mengubah sinyal analog ke digital.
PWM hanya mengalami perubahan pada lebar pulsa dan mempunyai duty cycle yang bervariasi antara 0% hingga 100% sesuai dengan kecepatan yang diinginkan. Tegangan yang dihasilkan oleh PWM sangat bervariasi mulai dari 0 volt hingga tegangan paling maksimal.
Siklus Kerja Pulse Width Modulation (PWM)
PWM Pulse Width Modulation adalah salah satu opsi alternatif untuk mendapatkan sinyal analog dari sebuah perangkat digital. Sinyal PWM sebenarnya bisa dibangkitkan dengan banyak cara, baik menggunakan metode analog dengan rangkaian op-amp atau menggunakan metode digital.
Perubahan PWM dengan metode analog bisa terjadi sangat halus. Sedangkan jika menggunakan metode digital, setiap perubahan akan dipengaruhi oleh resolusi dari PWM itu sendiri. Resolusi menunjukkan jumlah variasi pada perubahan nilai dalam PWM.
Sebagai contoh PWM mempunyai resolusi 8 bit maka variasi perubahan pada PWM tersebut adalah sebanyak 28 = 256 variasi. Mulai dari 0 hingga 255 menjadi perubahan nilai yang mewakili duty cycle 0% – 100% dari keluaran PWM tersebut.
Contoh lain agar memperoleh gambaran lebih jelas mengenai siklus kerja PWM adalah mikrokontroler IC 555. Sinyal yang dihasilkan berbentuk sinyal pulsa dengan bentuk gelombang segiempat. Gelombang tersebut akan berubah-ubah tinggi rendahnya pada waktu tertentu.
Durasi dimana sinyal berada di posisi rendah disebut sebagai “On Time” sedangkan saat sinyal berada di posisi rendah disebut sebagai “Off Time”. Lama kondisi On atau Off tersebut dikendalikan dengan PWM. Presentase waktu dimana sinyal PWN On Time disebut sebagai Duty Cycle atau siklus kerja.
Sinyal yang selalu dalam kondisi tinggi atau On merupakan kondisi dengan 100% duty cycle atau siklus kerja 100%. Sedangkan kondisi Off atau sinyalnya selalu rendah disebut dengan 0% duty cycle atau siklus kerja 0%. Adapun rumus untuk menentukan duty cycle atau siklus kerja yaitu dengan persamaan:
Duty Cycle = tON / (tON + tOFF)
atau
Duty Cycle = tON / ttotal
Dimana:
tON = waktu On atau waktu saat tegangan keluaran berada di posisi tinggi (high)
tOFF = waktu Off atau waktu saat tegangan keluar berada di posisi rendah (low atau bernilai 0)
ttotal = waktu 1 siklus atau jumlah dari tON dan tOFF. Disebut juga sebagai periode satu gelombang
Penerapan Pulse Width Modulation (PWM)
Ada banyak keuntungan dari pengaplikasian PWM, diantaranya efisiensi yang tinggi, risiko kehilangan daya rendah, dan kemampuan mengontrol daya tepat guna. PWM banyak diaplikasikan untuk berbagai perangkat, diantaranya sebagai berikut:
- Teknik modulasi lebar pulsa diaplikasikan dalam perangkat telekomunikasi untuk dengan tujuan pengkodean.
- PWM bermanfaat dalam pengaturan tegangan dan bisa dipakai untuk mengontrol kecepatan motor.
- Sistem PWM bisa diaplikasikan untuk mengontrol kipas di dalam CPU komputer untuk menghilangkan panas.
- PWM bisa digunakan untuk audio control sebagai penguat audio.
Jenis Pulse Width Modulation (PWM)
Terdapat dua jenis Pulse Width Modulation (PWM) yang bisa digunakan yaitu PWM Analog dan PWM Digital. Penjelasan dari kedua jenis PWM tersebut bisa disimak di bawah ini.
1. Pulse Width Modulation Analog
PWM analog merupakan jenis yang sederhana atau bisa dikatakan konvensional atau tradisional. Sebagai contoh yang paling mudah yaitu dengan membandingkan sinyal gigi gergaji sebagai tegangan carrier dengan tegangan referensi menggunakan rangkaian op-amp compataror.
Cara kerja dari komparator tersebut yakni membandingkan tegangan gigi gergaji dan tegangan referensi. Ketika nilai tegangan referensi lebih besar dari tegangan carrier maka keluaran atau output comparator akan bernilai high.
Sebaliknya, ketika tegangan referensi bernilai lebih kecil dari tegangan carrier maka output compataror akan bernilai low. Dengan memanfaatkan prinsip kerja compataror tersebut, duty cycle dari sinyal output bisa diubah-ubah dengan cara mengubah besar tegangan referensi.
2. Pulse Width Modulation Digital
PWM digital merupakan hasil pengembangan dari PWM analog. PWM jenis ini dikemas dalam bentuk yang lebih modern dan lebih mudah digunakan. Meskipun lebih kompleks, jenis ini bisa dibilang memiliki sistem yang otomatis sehingga jauh lebih efektif dan efisien untuk digunakan.
Kelebihan dan Kekurangan PWM
Meskipun banyak memberikan manfaat, PWM juga memiliki kekurangan. Kelebihan dan kekurangan dari PWM adalah sebagai berikut.
1. Kelebihan PWM
Kelebihan dari PWM akan dijabarkan berikut ini, antara lain:
- Teknik PWM mampu memberikan faktor daya masukan yang tinggi.
- Teknik PWM memiliki tingkat akurat yang tinggi dan memiliki waktu respon yang cepat.
- Teknik PWM bisa mencegah kenaikan suhu pada LED sehingga tidak akan panas namun tetap menjaga kecerahannya.
- Teknik PWM mampu membantu motor menghasilkan torsi yang maksimum bahkan saat dijalankan pada kecepatan rendah sekalipun.
2. Kekurangan PWM
Di antara kelebihan yang telah disebutkan sebelumnya, adapun beberapa kekurangan dari PWM yaitu:
- Sinyal PWM bisa menginduksi Interferensi Frekuensi Radio (RFI).
- Saat frekuensi PWM mencapai nilai tinggi, kerugian peralihan yang akan terjadi menjadi sangat tinggi.
PWM Pulse Width Modulation adalah salah satu komponen yang sangat diperlukan dalam peralatan elektronik, terutama yang berkaitan dengan robotika dan analog. Untuk itu, jika Anda tertarik dengan dunia robotika sangat penting memahami apa itu Pulse Width Modulation. Semoga artikel ini dapat membantu!
