2.1 Metode PWM 

Metode Pulse Width Modulation (PWM) adalah metode yang cukup efektif untuk

mengendalikan kecepatan motor DC. PWM ini bekerja dengan cara membuat gelombang persegi

yang memiliki perbandingan pulsa high terhadap pulsa low yang telah tertentu, biasanya

diskalakan dari 0 hingga 100%. Gelombang persegi ini memiliki frekuensi tetap (biasanya max

10 KHz) namun lebar pulsa high dan low dalam 1 periode yang akan diatur. Perbandingan pulsa

high terhadap low ini akan menentukan jumlah daya yang diberikan ke motor DC.

Secara umum PWM adalah sebuah cara memanipulasi lebar sinyal atau tegangan yang

dinyatakan dengan pulsa dalam suatu perioda, yang akan digunakan untuk mentransfer data pada

telekomunikasi ataupun mengatur tegangan sumber yang konstan untuk mendapatkan tegangan

rata-rata yang berbeda. Penggunaan PWM sangat banyak, mulai dari pemodulasian data untuk

telekomunikasi, pengontrolan daya atau tegangan yang masuk ke beban, regulator tegangan,

audio effect dan penguatan, serta aplikasi-aplikasi lainnya.

Gambar 2.6 Sinyal PWM dengan Amplitudo tetap( http://www.powerdesigners.com/InfoWeb/design_center/articles/PWM/pwm.shtm )

Terlihat pada gambar, bahwa sinyal PWM adalah sinyal digital yang amplitudonya tetap,

namun lebar pulsa yang aktif (duty cycle) per periodenya dapat diubah-ubah. Dimana periodenya

adalah waktu pulsa high (1) Ton ditambah waktu pulsa low (0) Toff.

T total=T on+T0 ff

Duty cycle adalah lamanya pulsa high (1) Ton dalam satu perioda. Jika f(t) adalah sinyal

PWM, maka besar duty cycle-nya adalah :

2.3 Sinyal PWM(Pulse width modulation)

PWM atau pulse width modulation adalah salah satu cara untuk mendapatkan

tegangan yang memiliki kondisi terbuka penuh(ON) atau tertutup penuh(OFF). Cara paling

sederhana untuk mendapatkan sinyal PWM adalah dengan metode interseksi, yang

membutuhkan gelombang gergaji atau gelombang segitiga dan komparator. Frekuensi

gelombang gergaji akan sama dengan frekuensi PWM. Komparator digunakan sebagai

penghasil gelombang kotak dengan membandingkan masukannya.

Saat masukan sinyal segitiga masih lebih rendah dari sinyal DC pembandingnya

maka keluaran komparator akan rendah/LOW. Dan ketika sinyal segitiga telah lebih tinggi

dari sinyal DC maka keluaran komparator akan tinggi/HIGH. Maka dengan mengubah nilai

tegangan DC-nya akan mempengaruhi perbandingan panjang gelombang tinggi terhadap

tingginya atau yang disebut dengan duty cycle(D).

Gambar 2.6 Pembangkitan PWM secara analog

Teknik pembangkitan gelombang PWM lainnya adalah secara digital.

Pembangkitan ini biasanya dilakukan menggunakan mikrokontroler dengan metode time

proportioning. Metode ini memanfaatkan fitur counter yang terdapat pada mikrokontroler

yang akan bertambah secara periodis yang terhubung langsung dengan clock/pendetak

rangkaian mikrokontroler. Counter akan tereset pada akhir setiap periode dari PWM. Ketika

nilai counter lebih dari nilai referensinya, keluaran PWM berubah dari kondisi HIGH ke

LOW(atau sebaliknya sesuai dengan pengaturan).

Pertambahan nilai dari counter mirip dengan metode gelombang gigi gergaji.

Hanya saja penggunaan counter adalah versi diskret dari metode interseksi. Tingkat

ketelitian pada PWM digital sangat dipengaruhi oleh resolusi counter. Semakin tinggi nilai

resolusinya maka akan diperoleh hasil yang lebih baik.

Gambar 2.7 Pembangkitan PWM dengan counter mikrokontroler

Salah satu pemanfaatan PWM adalah untuk switching. Pada pengendalian daya

dengan frekuensi tinggi penggunaan saklar menggunakan komponen semikonduktor wajib

digunakan, hal ini dikarenakan saklar mekanik tidak mampu digunakan untuk frekuensi

tinggi.

Kondisi on dan off pada PWM digunakan sebagai kontrol saklar elektronis

semikonduktor yang berpengaruh pada kontrol tegangan dan arus yang mengalir melalui

beban.

atau bisa ditulis dengan :

Sehingga

Vout= TonTtotal

×Vin

Grafik dibawah ini, menggambarkan beberapa PWM dalam duty cycle yang berbeda.

Gambar 2.7 PWM dalam duty cycle yang berbeda( http://www.powerdesigners.com/InfoWeb/design_center/articles/PWM/pwm.shtm )

Pada grafik PWM teratas terlihat bahwa sinyal high per periodenya, sangat kecil (hanya

10%). Pada grafik PWM ditengah terlihat sinyal high-nya hampir sama dengan sinyal low

(50%). Dan pada gambar paling bawah terlihat bahwa sinyal high-nya lebih besar dari sinyal

low-nya (90%).

Maka jika dimisalkan tegangan input yang melalui rangkaian tersebut sebesar 10 V.

Maka jika digunakan PWM teratas, nilai tegangan output rata-ratanya sebesar 1 V (10% dari

Vsource), jika digunakan PWM yang tengah, maka tegangan output rata-ratanya sebesar 5V

(50%). Begitu pula jika menggunakan PWM yang paling bawah, maka tegangan output rata-

ratanya sebesar 9V (90%).