√ Skema Rangkaian PWM dengan IC 555 & Prinsip Kerjanya

Finoo.id – √ Skema Rangkaian PWM dengan IC 555 & Prinsip Kerjanya. Skema rangkaian PWM (Pulse Width Modulation) menggunakan IC 555 adalah salah satu topik yang menarik dalam dunia elektronika. IC 555, yang dikenal luas sebagai timer atau osilator, memiliki kemampuan untuk menghasilkan gelombang pulsa yang dapat digunakan dalam berbagai aplikasi, salah satunya untuk mengendalikan lebar pulsa (duty cycle) yang merupakan prinsip dasar dari PWM. Dalam rangkaian ini, IC 555 dapat berfungsi sebagai pengatur frekuensi dan lebar pulsa, yang sangat penting untuk mengontrol kecepatan motor DC, dimmer lampu, atau pengaturan daya pada perangkat elektronik.

Prinsip kerja dari skema rangkaian PWM dengan IC 555 adalah dengan memanfaatkan konfigurasi astable multivibrator, di mana IC 555 menghasilkan pulsa yang frekuensinya tergantung pada nilai resistor dan kapasitor yang dipilih. Pulsa ini memiliki rasio lebar dan interval waktu tertentu, yang disebut dengan duty cycle.

Semakin tinggi nilai duty cycle, semakin lama pulsa aktif, yang menghasilkan lebih banyak daya yang diteruskan ke beban. Sebaliknya, dengan menurunkan duty cycle, daya yang diteruskan akan berkurang. Skema ini sangat efisien dalam aplikasi yang membutuhkan pengaturan daya atau kecepatan secara dinamis.

Apa itu PWM ?

PWM (Pulse Width Modulation) adalah teknik yang digunakan untuk mengontrol daya listrik yang disalurkan ke beban dengan cara mengatur lebar pulsa (pulse width) dari sinyal digital. Dalam skema PWM, sinyal yang dihasilkan berupa gelombang persegi (square wave) yang memiliki dua kondisi, yaitu ON (nyala) dan OFF (mati). Durasi sinyal ON dan OFF ini diatur sedemikian rupa untuk mengendalikan jumlah daya yang diteruskan ke perangkat.

Lebar pulsa ON yang lebih panjang dibandingkan dengan periode OFF akan menghasilkan lebih banyak daya yang disalurkan, sementara lebar pulsa OFF yang lebih panjang akan mengurangi daya yang diteruskan. Dengan cara ini, meskipun sinyal yang dihasilkan berupa sinyal digital (ON/OFF), efek yang ditimbulkan pada perangkat bisa menyerupai sinyal analog.

PWM sangat berguna dalam berbagai aplikasi, seperti pengaturan kecepatan motor DC, pengaturan kecerahan lampu LED, dan pengaturan daya pada sistem pengisian baterai. Teknik ini juga lebih efisien dibandingkan dengan metode pengaturan daya lainnya, karena perangkat hanya beroperasi pada kondisi ON atau OFF, yang meminimalkan pemborosan energi dalam bentuk panas.

Aplikasi PWM

PWM (Pulse Width Modulation) memiliki berbagai aplikasi yang sangat penting dalam dunia elektronika dan otomasi, mengingat kemampuannya untuk mengontrol daya dan sinyal dengan efisien. Berikut adalah beberapa aplikasi utama dari PWM:

1. Pengendalian Kecepatan Motor DC: Dengan mengubah lebar pulsa yang diberikan pada motor DC, PWM memungkinkan pengaturan kecepatan motor dengan sangat tepat. Semakin panjang durasi pulsa ON, semakin tinggi kecepatan motor, sementara semakin pendek durasi pulsa OFF, semakin rendah kecepatan motor.
2. Pengendalian Motor Servo: Pada motor servo, PWM digunakan untuk mengontrol posisi poros motor. Lebar pulsa yang bervariasi akan menentukan posisi sudut servo, sehingga memungkinkan pengendalian gerakan yang presisi dalam aplikasi seperti robotik dan sistem kendali otomatis.
3. Pengaturan Nyala Terang LED: PWM memungkinkan pengaturan tingkat kecerahan LED dengan cara mengatur rasio antara waktu ON dan OFF dari sinyal. Ini memberi fleksibilitas dalam menciptakan berbagai tingkat kecerahan yang dibutuhkan, seperti dalam aplikasi pencahayaan dekoratif atau pengaturan intensitas lampu pada perangkat elektronik.
4. Pengaturan Kecepatan Pompa Sedot: Pada sistem pompa sedot, PWM dapat digunakan untuk mengontrol kecepatan pompa. Ini penting dalam aplikasi seperti sistem pendinginan, filtrasi air, atau dalam industri pengolahan bahan kimia, di mana kecepatan aliran cairan perlu disesuaikan.
5. Pengaturan Kipas: PWM digunakan untuk mengontrol kecepatan kipas, seperti pada sistem pendinginan komputer atau alat pendingin lainnya. Dengan menyesuaikan duty cycle PWM, kipas dapat diatur untuk bekerja lebih cepat atau lebih lambat sesuai dengan kebutuhan pendinginan, yang dapat menghemat energi.
6. Pemodulasian Data untuk Telekomunikasi: Dalam sistem komunikasi digital, PWM digunakan untuk memodulasi sinyal yang membawa informasi. Dengan mengubah lebar pulsa untuk mewakili data tertentu, PWM menjadi metode yang efisien dalam transmisi data pada jaringan telekomunikasi.
7. Pengontrolan Daya atau Tegangan yang Masuk ke Beban: PWM digunakan untuk mengatur seberapa banyak daya atau tegangan yang disalurkan ke beban, seperti dalam power supply atau konverter daya. Dengan cara ini, dapat diperoleh pengaturan daya yang sangat presisi tanpa pemborosan energi yang signifikan.
8. Regulator Tegangan: Dalam sistem pengaturan tegangan, PWM digunakan dalam regulator daya untuk menstabilkan tegangan output. Dengan mengubah duty cycle PWM, regulator dapat menyesuaikan jumlah daya yang disalurkan untuk memastikan tegangan output tetap stabil meskipun terjadi fluktuasi pada tegangan input.
9. Audio Effect dan Penguatan: PWM juga digunakan dalam aplikasi audio, terutama dalam pembuatan efek suara atau penguatan sinyal audio. Dengan mengubah lebar pulsa, tingkat volume atau karakteristik suara dapat dimodulasi, memberi efek suara yang lebih kaya dan variasi dinamika dalam perangkat audio atau sistem musik.

Semua aplikasi tersebut menunjukkan betapa fleksibelnya PWM dalam berbagai industri dan perangkat elektronik, memberikan kontrol yang efisien dan akurat terhadap berbagai parameter yang diperlukan dalam sistem elektronik modern.

Rangkaian PWM Menggunakan IC 555

Ada berbagai metode untuk menghasilkan sinyal PWM. Saat ini, banyak rangkaian PWM menggunakan mikrokontroler seperti AVR dan Arduino, yang memiliki banyak pin untuk output PWM.

Selain mikrokontroler, PWM juga dapat dihasilkan menggunakan IC digital, seperti IC 7485 atau IC timer 555. Penggunaan IC 555 untuk menghasilkan PWM sangat populer karena desain rangkaiannya yang sederhana dan mudah dipahami. Skema rangkaian PWM dengan IC 555 dapat dilihat pada gambar di bawah ini:

Komponen Yang Digunakan

• IC NE 555 (1)
• Resistor 1K (1)
• Potensiometer 10K (1)
•  Kapasitor 100n (2)
•  Dioda Rectifier (2)

Prinsip Kerja Rangkaian

1. Pada rangkaian di atas, terdapat IC 555, resistor 1k, dua buah dioda, potensiometer 10K, dan kapasitor C1 dengan nilai 100nF.
2. Ketika rangkaian diaktifkan, kapasitor C1 mulai mengisi muatannya melalui resistor R1, dioda D1, dan potensiometer yang diset pada posisi sekitar 55% putaran awal.
3. Kapasitor C1 terus mengisi muatannya hingga tegangan pada C1 mencapai lebih dari 2/3 dari Vcc. Misalnya, jika tegangan sumbernya adalah 5V, maka C1 akan mengisi hingga tegangan 2/3 x 5 = 3,33V.
4. Selama pengisian kapasitor, output pada pin 3 IC berada dalam kondisi HIGH. Ketika tegangan pada C1 sedikit turun di bawah 3,33V, transistor internal yang ada pada pin 7 aktif, menyebabkan muatan pada C1 dibuang ke pin 7 melalui potensiometer yang diset pada 45% dan dioda D2.
5. Tegangan pada C1 dibuang hingga mencapai sedikit di bawah 1/3 Vcc (sekitar 1,6V). Saat muatan pada C1 dibuang, output pada pin 3 IC berubah menjadi LOW.
6. Ketika tegangan pada C1 turun di bawah 1/3 Vcc, transistor internal pada pin 7 terputus, dan kapasitor C1 mulai mengisi kembali hingga mencapai 2/3 Vcc. Proses ini menghasilkan siklus yang berulang.
7. Perbedaan nilai potensiometer pada kedua bagian (50% dan 45%) menghasilkan perbedaan waktu antara periode HIGH dan periode LOW, yang memungkinkan pengaturan pulsa PWM.
8. Untuk mengatur pulsa PWM, posisi putaran potensiometer dapat disesuaikan.

Secara perhitungan, untuk menghitung perioda High PWM dapat dilakukan dengan rumus Th= 0,7 x (R1+VR1) x C1 sedangkan untuk menghitung perioda Low dapat dilakukan dengan rumus Tl=0,7 x VR1 x C1. Perbedaan perhitungan ini berdasarkan pada perbedaan waktu pengisian dan pengosongan pada kapasitor C1 yang sudah dijelaskan diatas.

Duty Cycle adalah perbandingan antara Perioda High dan perioda Low pada rangkaian PWM. Untuk mencari duty cycle PWM dapat menggunakan rumus DC = (Ton / (Ton +Toff )) x 100%. Ton adalah perioda High sedangkan Toff adalah perioda Low pada rangkaian PWM.

Tegangan Rata-rata adalah perbandingan antara Duty Cycle dengan Tegangan Input. Untuk menghitung tegangna rata rata dapat menggunakan rumus Va= Vin * Dc dimana Vin adalah tegangan input dan Dc adalah Duty Cycle.

BACA JUGA :

• √ Skema Rangkaian Amplifier Mini TDA 7052 Watt Sederhana
• √ Skema Rangkaian Inverter 12V to 220V dengan Trafo CT
• √ Skema Rangkaian Power Supply Regulator 9V 5A CT Sederhana
• √ Skema Rangkaian Power Supply Regulator 5V 5A CT Sederhana

Kesimpulan

Sebagai kesimpulan, skema rangkaian PWM dengan IC 555 menawarkan solusi yang efisien dan sederhana untuk mengendalikan berbagai perangkat elektronik dengan menggunakan sinyal digital.

Prinsip kerja IC 555 yang memanfaatkan pengisian dan pengosongan kapasitor memungkinkan pembuatan pulsa dengan lebar yang dapat disesuaikan, yang selanjutnya mengatur parameter seperti kecepatan motor, kecerahan LED, atau daya yang disalurkan ke beban.

Dengan pengaturan yang tepat pada komponen-komponen seperti resistor, potensiometer, dan kapasitor, kita dapat dengan mudah memodifikasi duty cycle dan periode sinyal PWM sesuai kebutuhan aplikasi.

Penggunaan IC 555 dalam rangkaian PWM ini tetap menjadi pilihan populer karena kesederhanaannya, kemudahan implementasi, dan hasil yang efektif untuk berbagai aplikasi elektronik.

Demikianlah artikel finoo.id yang membahas tentang √ Skema Rangkaian PWM dengan IC 555 & Prinsip Kerjanya. Semoga artikel kami dapat bermanfaat dan terimakasih telah membaca artikel ini.