Rangkaian PWM (Pulse Width Modulation)

Sewaktu saya mengerjakan Proyek Akhir ini, mendengar kata-kata PWM, saya sudah pusing, karena saya membayangkan sulit untuk mengaplikasikannya ke dalam alat yang saya buat. Tetapi setelah dipelajari, konsep PWM ini sangat sederhana. Tulisan lalu sudah membahas bagaimana cara mengatur keluaran tegangan menggunakan PWM ini. Pada tulisan kali ini akan dijelaskan bagaimana cara merancang rangkaian PWM yang sangat sederhana dengan perhitungan yang simpel.

Blok rangkaian PWM ini berfungsi sebagai Digital to Analog Converter (DAC). Rangkaian ini menerima input dari mikro berupa nilai digital 1 dan 0. nilai 1 akan dibaca sebagai tegangan 5V, dan nilai 0 akan dibaca sebagai tegangan 0V oleh rangkaian ini. diperoleh tegangan 5V pada nilai 1, karena mikro yang dipakai pada proyek akhir saya adalah jenis AT68C52 yang memiliki tegangan output sebesar 5V (walaupun pada realisasinya tidak mungkin nilai tegangannya selalu presisi)

Komponen yang dibutuhkan tidak banyak, yaitu:

 

Aplikasi PWM (Pulse Width Modulation)

Pulse Width Modulation adalah pembangkit suatu nilai tegangan analog, dari suatu nilai digital. Pada Proyek Akhir saya, PWM diaplikasikan sebagai pengatur kecepatan motor DC. Konsepnya sangat sederhana. Data-data kecepatan didapat dari mikrokontroler. Mikro ini akan memberikan masukan berupa data digital kepada rangkaian PWM. RAngkaian ini akan mengubah nilai digital tadi menjadi nilai tegangan analog yang masuk ke motor DC. Kecepatan motor DC akan berubah dipengaruhi oleh tegangan yang masuk.

Inti dari pengubahan nilai digital ke analog adalah dengan mengubah-ubah nilai tegangan dalam 1 dutycycle. Dutycycle menyatakan fraksi waktu sinyal pada keadaan logika high pada satu siklus. Singkatnya, dalam 1 dutycycle diberi 2 nilai digital yaitu ‘1′ dan ‘0′. Jika perbandingan antar keduanya seimbang (1:1), maka akan diperoleh nilai dutycycle 50%, dengan kata lain keluaran dari rangaian PWM adalah tegangan analog dengan nilai 50% dari tegangan maksimumnya.

 

Sistem minimum AT89C52

mikrokontroler yang kupake adalah keluarga dari MCS-51, yairu AT89C52. aq make ini soalnya tipe 52 dapat menyimpan memory lebih besar dibanding tipe 51. port yang dibutuhkan nggak banyak, cuma butuh 2 port , 1port untuk deteksi input dari sensor, dan 1 port lagi untuk keluarannya.

programnya juga sederhana, cuma main pengulangan2 aja. keluaran dari sismin ini akan dideteksi sebagai tegangan 5 dan 0. tegangan ini akan masuk ke rangkaian PWM, dimana output PWM ini yang akan menghasilkan nilai arus yang berbeda2.

sistem ekskalator ini intinya adalah pada perubahan kecepatan yang diatur oleh perubahan daya. perubahan daya ini disebabkan oleh masukan arus yang berubah2 pada motor.

sederhana kan??

 

tentang relay

Relay adalah komponen yang menggunakan prinsip kerja medan magnet untuk menggerakan saklar. Saklar ini degerakkann oleh magnet yang dihasilkan oleh kumparan didalam relay yang dialiri arus listrik. Susunan relay sederhana adalah sebagai berikut.

Gambar diatas terdiri dari kumparan kawat penghantar yang digulung memutari inti magnet. Jika kumparan dialiri arus, maka akan terjadi medan magnet yang akan menarik armatur poros dan memaksanya bergerak cepat ke arah atas. Gerakan armatur ini akan menyebabka kontak membuka atau menutup. Konfigurasi dari kontak-kontak relay ada tiga jenis, yaitu:

1. Normally Open (NO), apabila kontak-kontak tertutup saat relay dicatu
2. Normally Closed (NC), apabila kontak-kontak terbuka saat relay dicatu
3. Change Over (CO), relay mempunyai kontak tengah yang normal tertutup, tetapi ketika relay dicatu kontak tengah tersebut akan membuat hubungan dengan kontak-kontak yang lain.

Pada proyek akhirku, relay kusetel dengan konfigurasi Normally Open, karena relay aktif saat diberi tegangan 0 V (sensor terputus, receiver tidak menerima sinyal berupa tegangan); dan relay tidak aktif saat diberi tegangan 2-5 V oleh receiver (kondisi standby, sinar infrared tidak terputus).

 

Perancangan umum prototype eskalatorku

Perancangan secara umum proyek akhirku ini terdiri dari beberapa blok.

Sensor infrared ini berfungsi sebagai pendeteksi orang, diletakkan di kedua ujung eskalator. Tranciver akan mengirim sinar infrared, dan diterima oleh receiver. Rangkaian sensor ini dilengkapi dengan relay yang akan merespon keluaran dari sensor. Relay disini difungsikan sebagai switch yang akan mengirim tegangan 5 V saat aktif. Saat sinar tersambung (kondisi standby), kondisi relay off, artinya tegangan keluaran relay adalah 0 V atau dapat dikatakan relay mengirim logika “0”. Saat sinar terputus, relay akan aktif dan mengirimkan tegangan 5 V atau logika “1” kepada mikrokontroller. Kondisi ini dapat disesuaikan dengan cara mengatur konfigurasi relay.

Mikrokontroller sebagai otak dari perancangan ini akan menerima logika “1” dari sensor jika ada orang lewat. Saat itu, mikrokontroller ini akan mengirim perintah ke motor untuk menaikkan kecepatan dengan percepatan tertentu secara smooth. kontrol kecepatan ini dapat dilakukan dengan rangkaian PWM.

PWM (Pulse Width Modulation), berfungsi sebagai pengatur kecepatan pada motor dengan cara memberi daya sesuai dengan perintah dari mikrokontroller. PWM ini dibagi dua, yaitu berupa program yang ditanam di mikrokontroller, dan berupa rangkaian yang berfungsi mengatur daya yang akan dikirimkan ke motor.

Motor DC berfungsi sebagai penggerak eskalator. Karena ini merupakan prototype saja, motor yang digunakan adalah motor DC 24 V dengan torsi yang kurang kuat. Semakin kuat torsinya, maka prototype ini akan semakin baik. Motor DC akan bergerak dengan kecepatan tertentu sesuai dengan daya yang diberikan. Semakin besar daya, kecepatan motor akan semakin besar. Daya berkaitan dengan tegangan dan arus. Oleh karena itu, untuk mengubah kecepatan motor ini dapat dilakukan dengan mengubah tegangan, arus, ataupun keduanya. Tegangan maksimal pada motor ini adalah 24 V dengan arus 40mA. Jika lebih dari itu, motor akan rusak.

Yup, itu perancangan umumnya, selanjutnya kita bakal mengulas secara lebih rinci tentang blok2 tadi. Smoga bermanfaat.

 

Proyek akhirku: Perencenaan dan Implementasi Prototype Escalator Berbasis Mikrokontroller MCS-51

aq pengen share juga tentang PAku disini,,tuh judulnya diatas,,aq ngambil judul ini soalnya aq seneng sama hal2 yang berbau elektronika…

Eskalator,,ide ini didapet dari dosen pembimbingku yang dulu nawarin judul ini,,klo kamu2 yang ada di bandung,,pernah ke blitz mega plex,,ya disitulah implementasi dari PAku ini…

simpelnya, eskalator ini berjalan sesuai dengan ada tidaknya orang yang menaikinya,,jika tidak ada orang alias ntuh mall sepi,,eskalator akan bekerja dengan kecepatan minimal. saat ada orang yang naik/turun pake tuh eskalator,,baru kecepatan eskalator ini meningkat dengan percepatan tertentu secara smooth…pengaturan kecepatan ini berguna sebagai upaya untuk penghematan energi. dengan kata lain, kecepatan eskalator mempengaruhi energi (daya listrik) yang digunakan, semakin cepat kecepatan, maka daya listrik yang dibutuhkan semakin besar..untuk pembuktiannya, akan dijelaskan ntar…hehe..

satu lagi sebagai pengantar, aq ngegunain mikrokontroller, diharapkan dapat diimplementasikan ke bentuk realnya, karena selama ini, yang kutau pengaturan khususnya eskalator (seperti yang ada di blitz) menggunakan PLC. dengan menggunakan mikrokontroller, proses produksi akan jauh lebih murah dibandingkan dengan PLC,tentunya dengan hasil yang tidak kalah.

OK, dimulai dari blok2 yang dibutuhkan sebagai berikut:

1. sistem minimum mikro AT89C52
2. sensor
3. Rangkaian PWM (Pulse Width Modulation)

bersambung dulu ya,,blum mood nih…