MEKA TRONIKA

PWM merupakan suatu teknik teknik dalam mengatur kerja suatu peralatan yang memerlukan arus pull in yang besar dan untuk menghindari disipasi daya yang berlebihan dari peralatan yang akan dikontrol. PWM  merupakan suatu metoda untuk mengatur kecepatan perputaran motor dengan cara mengatur prosentase lebar pulsa high terhadap perioda dari suatu sinyal persegi dalam bentuk tegangan periodik yang diberikan ke motor sebagai sumber daya. Semakin besar perbandingan lama sinyal high dengan perioda sinyal maka semakin cepat motor berputar.

Sinyal PWM dapat dibangun dengan banyak cara, dapat menggunakan metode analog 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. Misalkan PWM digital 8 bit berarti PWM tersebut memiliki resolusi 2 pangkat 8 = 256, maksudnya nilai keluaran PWM ini memiliki 256 variasi, variasinya mulai dari 0 – 255 yang mewakili duty cycle 0 – 100% dari keluaran PWM tersebut. Pada perancangan driver ini, sinyal PWM akan diatur secara digital yang dibangkitkan oleh mikrokontroler ATMEGA 8535.

 Pengaturan PWM menggunakan mikrokontroler ATMEGA 
Proses pembangkitan sinyal PWM pada mikrokontroler AVR ATMEGA 8535 adalah sebagai berikut.
Resolusi adalah jumlah variasi perubahan nilai dalam PWM tersebut. Misalkan suatu PWM memiliki  resolusi  8 bit berarti PWM ini memiliki variasi perubahan nilai sebanyak 2 pangkat 8 = 256 variasi mulai dari 0 – 255 perubahan nilai. Compare adalah nilai pembanding. Nilai ini merupakan nilai referensi duty cycle dari PWM tersebut. Nilai compare bervariasi sesuai dengan resolusi dari PWM. Dalam gambar nilai compare ditandai dengan garis warna merah,  dimana posisinya diantara dasar segitiga dan ujung segitiga.

Clear digunakan untuk penentuan jenis komparator apakah komparator inverting atau  non-inverting. Mikrokontroler akan membandingkan posisi keduanya, misalkan bila PWM diset pada kondisi  clear down, berarti apabila garis segitiga berada dibawah garis merah (compare)  maka PWM akan mengeluarkan logika 0. Begitu pula sebaliknya apabila garis segitiga berada diatas garis merah (compare) maka PWM akan mengeluarkan logika 1. Lebar sempitnya logika 1 ditentukan oleh  posisi compare, lebar sempitnya logika 1 itulah yang menjadi nilai keluaran PWM,dan kejadian ini terjadi secara harmonik terus-menerus. Maka dari itu nilai compare inilah yang dijadikan nilai duty cycle PWM. Clear Up adalah kebalikan (invers) dari Clear Down pada keluaran logikanya.

Prescale digunakan untuk menentukan waktu perioda dari pada PWM. Nilai prescale bervariasi yaitu 1, 8, 32, 64, 128, 256, 1024. Misalkan jika prescale diset 64 berarti timer/PWM akan menghitung 1 kali  bila clock di CPU sudah 64 kali, Clock CPU adalah clok mikrokontroler itu sendiri. Perioda dari PWM dapat dihitung menggunakan rumus

Setting  prescale disini digunakan untuk mendapatkan frekuensi dan periode kerja PWM sesuai dengan spesifikasi yang dibutuhkan.
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

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 tegangan yang ada, begitu seterusnya.

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 tegangan output sesuai dengan sinyal kontrol PWM yang dibangkitkan.