Skema Dan Prinsip Kerja Rangkaian PWM menggunakan IC 555

PWM atau Pulse Width Modulation dalam bahasa Indonesia dapat diterjemahkan sebagai modulator lebar pulsa. PWM adalah sebuah metode memanipulasi lebar pulsa High dan low pada pada sebuah gelombang kotak dengan frekuensi dan amplitudo yang tetap. 

Lebar pulsa PWM disebut juga Duty Cycle atau siklus tugas yang  dinyatakan dalam persen (%) sehingga semakin tinggi duty cyclenya dalam persen  maka lebar pulsa highnya juga semakin lebar. Untuk memahami duty cycle pada bentuk pulsa PWM perhatikan gambar dibawah ini :

Bentuk Gelombang PWM & duty cycle 

Rangkaian PWM Menggunakan IC 555

Ada banyak cara untuk membangkitkan sinyal PWM. Sekarang Rangkaian PWM banyak menggunakan mikrokontroller Seperti AVR dan Arduino karena memiliki banyak pin untuk Output PWM nya. 

Selain menggunakan Mikrokontroller, PWM juga dapat dibangkitkan menggunakan IC digital seperti IC 7485 dan IC timer 555. PWM menggunakan IC 555 sangat populer karena rangkaiannya yang simple. Skema rangkaiannya dapat dilihat pada gambar dibawah ini :

Skema Rangkaian

Bahan yang digunakan 

1. IC NE 555 (1)
2. Resistor 1K (1)
3. Potensiometer 10K (1)
4. Kapasitor 100n (2)
5. Dioda Rectifier (2)

Prinsip Kerja Rangkaian 

1. Pada Rangkaian diatas terdapat IC 555, Resistor 1k dan dua buah Dioda, potensiometer bernilai 10K dan Kapasitor C1 bernilai 100nF. 
2. Pada saat rangkaian diaktifkan mula mula kapasitor C1 mengisi muatannya melalui R1,D1 dan potesiometer yang diset mula-mula 55% putaran. 
3. Kapasitor mengisi muatannya hingga tegangan pada C1 lebih dari 2/3*Vcc. Artinya, jika tegangan sumber adalah 5V maka C1 akan mengisi muatan hingga  tegangannya 2/3*5=3.33v. . 
4. Pada saat kapasitor mengisi, output pin kaki 3 adalah HIGH. Saat tegangan pada C1 lebih sedikit saja dari 3.33v, transistor internal yang berada pada pin 7 akan aktif sehingga muatan pada C1 dibuang ke kaki 7 melewati potensiometer yang diset 45% dan D2. 
5. Tegangan pada C1 dibuang sampai nilainya sedikit dibawah 1/3*vcc atau 1.6v. Saat kapasitor C1 membuang muatannya, output pin 3 IC akan berubah menjadi LOW. 
6. Berkurangnya Tegangan C1 dibawah 1/3vcc menyebabkan transistor internal pada kaki 7 terputus, maka kapasitor mengisi lagi sampai 2/3vcc menyebabkan siklus yang berulang terus menerus. 
7. Perbedaan nilai Potensiometer pada kedua bagian (50% dan 45%) menghasilkan perbedaan waktu antara perioda High dan Perioda LOW. Sehingga pulsa PWM dapat diatur. 
8. Untuk mengatur Pulsa PWM dapat dilakukan dengan mengatur posisi putaran potensiometer.

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.

Penerapan PWM

PWM sebagai gelombang pulsa yang dapat dimodulasi memiliki beberapa fungsi dan penerapan diantaranya :

1. Pengatur kecepatan Motor DC & Servo
2. Pengatur Intensitas lampu DC
3. Regulator tegangan
4. Audio Effect
5. Berbagai aplikasi digital lainnya

baca juga :10 Project  Internet of Thing (IoT) paling populer