MAKALAH
ANALISIS SISTEM KENDALI INDUSTRI
“
PULSE WIDTH MODULATION (PWM)
”
Oleh :
CHAIRUL NAZALUL ANSHAR
2012 / 1209881
PENDIDIKAN TEKNOLOGI KEJURUAN
PASCA SARJANA FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS NEGERI PADANG
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Dengan berkembangnya bidang elektronika yang demikian cepatnya, maka makin
berkembang pula aplikasi – aplikasi elektronika yang ada. Peralatan elektronika yang
menggunakan banyak transistor pun semakin ditinggalkan. Oleh karena itu pabrik-pabrik
semikonduktor mulai berpikir untuk membuat suatu komponen dengan kemasan yang
kompak dan kecil disertai dengan fungsi-fungsi tertentu. Kemasan demikian disebut
Integrated Circuit (IC).
IC mengkombinasikan tiga komponen elektronik dalam sebuah piringan silikon
kecil yang terbuat dari pasir kuarsa. Para ilmuwan kemudian berhasil memasukkan lebih
banyak komponen-komponen ke dalam suatu chip tunggal yang disebut semikonduktor.
Integrated Circuit (IC) merupakan komponen semikonduktor yang di dalamnya dapat
memuat puluhan, ratusan atau ribuan atau bahkan lebih komponen dasar elektronik yang
terdiri dari sejumlah komponen resistor, transistor, dioda dan komponen semikonduktor
yang lain. Komponen-komponen yang ada di dalam IC membentuk suatu subsistem
terintegrasi (rangkaian terpadu) yang bekerja untuk suatu keperluan tertentu, namun tidak
tertutup kemungkinan dipergunakan untuk tujuan yang lain.
Setiap jenis IC didesain untuk keperluan khusus sehingga setiap IC akan memiliki
rangkaian internal yang beragam.
Untuk mempermudah pemakaian IC tersebut maka dibentuklah suatu bentuk yang
kaki-kaki IC tersebut susunannya terdiri dari dua jalur yang simetris dari 8, 14, 16 kaki-kaki dan
seterusnya.
Untuk mengetahui urutan kaki-kaki tersebut adalah sebagai berikut : urutan kaki 1 s/d 8
atau s/d 14 atau s/d 16, apabila dilihat dari atas IC tersebut adalah berlawanan dengan arah
putaran jam, dimana hitungan tersebut dimulai dari ujung yang ada tanda atau titik.
Pemakaian IC pun tidak luput dari rangkaian sistem digital. Dalam hal ini,
perkembangan elektronika sistem digital tersebut khususnya telah banyak diterapkan pada
peralatan yang menggunakan rangkaian Pulse Width Modulation (PWM).
Pulse Width Modulation (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. PWM saat ini juga telah menjadi dasar dari pembuatan jam
digital.
Secara garis besar, PWM merupakan penerapan dari konsep rangkaian sekuensial
flip – flop dan timer sebagai clock. Rangkaian flip-flop mempunyai sifat sekuensial karena
sistem kerjanya diatur dengan jam atau pulsa, yaitu sistem-sistem tersebut bekerja secara
sinkron dengan deretan pulsa berperiode T yang disebut jam sistem (System Clock). Timer
yang digunakan dalam rangkaian ini adalah IC timer LM555. Isi utama komponen ini
Dari latar belakang yang telah dikemukakan diatas, dapat dilihat bahwa peralatan
elektronika telah berkembang begitu pesat yakni ditandai dengan diterapkannya teknologi
sistem digital pada berbagai rangkaian, diantaranya pada rangkaian Pulse Width
Modulation (PWM).
B. Batasan Masalah
Dengan melihat latar belakang permasalahan diatas, maka pokok permasalahan
yang ingin diketahui oleh penulis adalah Bagaimana kerja keseluruhan dari rangkaian
Pulse Width Modulation (PWM)
C. Tujuan
Tujuan dari penulisan makalah ini antara lain adalah :
1. Melengkapi pengerjaan tugas dari Mata Kuliah Analisis Sistem Kendali Industri.
BAB II
LANDASAN TEORI
A. Pengertian PWM (Pulse Width Modulation)
Pulse Width Modulation (PWM) secara umum adalah sebuah cara
memanipulasi lebar sinyal yang dinyatakan dengan pulsa dalam suatu perioda, untuk
mendapatkan tegangan rata-rata yang berbeda. Beberapa Contoh aplikasi PWM
adalah pemodulasian data untuk telekomunikasi, pengontrolan daya atau tegangan
yang masuk ke beban, regulator tegangan, audio effect dan penguatan, serta
aplikasi-aplikasi lainnya.
Gambar. Sinyal PWM
Aplikasi PWM berbasis mikrokontroler biasanya berupa,
pengendaliankecepatan motor DC, Pengendalian Motor Servo, Pengaturan nyala
B. Jenis-jenis PWM
1. Analog
Pembangkitan sinyal PWM yang paling sederhana adalah dengan cara
membandingkan sinyal gigi gergaji sebagai tegangan carrier dengan
teganganreferensi menggunakan rangkaian op-amp comparator.
Rangkaian PWM analog
Cara kerja dari komparator analog ini adalah membandingkan gelombang tegangan
gigi gergaji dengan tegangan referensi seperti yang terlihat pada Gambar dibawah
Saat nilai tegangan referensi lebih besar dari tegangan carrier (gigi gergaji)
maka output comparator akan bernilai high. Namun saat teganganreferensi bernilai
lebih kecil dari tegangan carrier, maka output comparator akan bernilai low.
Dengan memanfaatkan prinsip kerja dari komparator inilah, untuk mengubah duty
cycle dari sinyal output cukup dengan mengubah-ubah besar tegangan referensi.
Besarnya duty-cycle rangkaian PWM ini
2. Digital
Pada metode digital setiap perubahan PWM dipengaruhi olehresolusi dari PWM
itu sendiri. Misalkan PWM digital 8 bit berarti PWM tersebut memiliki resolusi
28= 256, maksudnya nilai keluaran PWM ini memiliki 256 variasi, variasinya
mulai dari 0 – 255 yang mewakili duty cycle 0 – 100% dari keluaran PWM tersebut.
C. Kelebihan PWM
Keuntungan utama dari PWM adalah bahwa daya yang hilang dalam
perangkat switching sangat rendah. PWM juga bekerja dengan baik pada kontrol digital.
PWM juga telah digunakan dalam beberapa sistem komunikasi dimana siklus tugasnya
telah digunakan untuk menyampaikan informasi melalui salurankomunikasi
D. Kekurangan PWM
1. Biaya
2. Kompleksitas Sirkuit
3. Radio Frekuensi Interference
5. Kebisingan Elektromagnetik
E. Cara Kerja dan Pengendalian
1. Konsep Dasar PWM
Sinyal PWM pada umumnya memiliki amplitudo dan frekuensi dasar yang
tetap, namun memiliki lebar pulsa yang bervariasi. Lebar Pulsa PWM berbanding
lurus dengan amplitudo sinyal asli yang belum termodulasi. Artinya, Sinyal PWM
memiliki frekuensi gelombang yang tetap namun duty cycle bervariasi (antara 0%
hingga 100%)
Gambar. Sinyal PWM dan Persamaan Vout PWM
Dari persamaan diatas diketahui bahwa perubahan duty cycle akan merubah
Pulse Width Modulation (PWM) merupakan salah satu teknik untuk
mendapatkan signal analog dari sebuah piranti digital. Sebenarnya Sinyal PWM dapat
dibangkitkan dengan banyak cara, dapat menggunakan metode analog dengan
menggunakan rankaian op-amp atau dengan menggunakan metode digital.
Dengan metode analog setiap perubahan PWM-nya sangat halus, sedangkan
menggunakan metode digital setiap perubahan PWM dipengaruhi oleh resolusi
dari PWM itu sendiri. Resolusi adalah jumlah variasi perubahan nilai dalam PWM
tersebut. Misalkan suatu PWM memiliki resolusi 8 bit berarti PWM ini memiliki
variasi perubahan nilai sebanyak 28 = 256 variasi mulai dari 0 – 255 perubahan
Gambar. Duty Cycle dan Resolusi PWM
2. Perhitungan duty cycle PWM
Dengan cara mengatur lebar pulsa “on” dan “off” dalam satu perioda
gelombang melalui pemberian besar sinyal referensi output dari suatu PWM akan
didapat duty cycle yang diinginkan. Duty cycle dari PWM dapat dinyatakan
sebagai
DutyCycle=ton/(ton+toff)x100%
Duty cycle 100% berarti sinyal tegangan pengatur motor dilewatkan
seluruhnya. Jika tegangan catu 100V, maka motor akan mendapat tegangan 100V.
pada duty cycle 50%, tegangan pada motor hanya akan diberikan 50% dari total
Perhitungan Pengontrolan tegangan output motor dengan metode PWM
cukup sederhana.
Dengan menghitung duty cycle yang diberikan, akan didapat tegangan
output yang dihasilkan. Sesuai dengan rumus yang telah dijelaskan pada gambar.
Average voltage merupakan tegangan output pada motor yang dikontrol
oleh sinyal PWM. a adalah nilai duty cycle saat kondisi sinyal “on”. b adalah
nilai duty cycle saat kondisi sinyal “off”. V full adalah tegangan maximum pada
motor. Dengan menggunakan rumus diatas, maka akan didapatkan
BAB III
PENUTUP
A. Kesimpulan
Pulse Width Modulation (PWM) secara umum adalah sebuah cara
memanipulasi lebar sinyal yang dinyatakan dengan pulsa dalam suatu perioda, untuk
mendapatkan tegangan rata-rata yang berbeda. Pulse Width Modulation (PWM)
memiliki 2 jenis yaitu jenis digital dan analog.
Pulse Width Modulation (PWM) merupakan suatu rangkaian elektronik yang
berfungsi mengatur arus listrik yang akan digunakan. Rangkaian PWM disini mempunyai
input, pengatur gerak searah jarum jam, pengatur gerak berlawanan arah jarum jam,
timer, dan output.
B. Saran
1. Lebih teliti dalam memilih frekuensi untuk sinyal PWM, agar mendapat suatu nilai
tegangan keluaran yang presisi.
