BEBEK JENIUS

Pulse widh modulation (PWM) adalah istilah yang digunakan untuk menyebutkan salah satu tipe dari sinya digital. Pulse witdh modulation digunakan dalam berbagai aplikasi termasuk rangkaian kontrol pada alat-alat canggih. Namun, biasanya untuk pemula PWM digunakan untuk mengendalikan RGB LED atau mengendalikan arah motor servo. Sama halnya seperti sinyal analog, PWM mampu memberikan variasi tegangan antara 0 volt - 5 volt hanya saja, dalam bentuk tegangan digital. Lalu, bukankah tegangan digital hanya dapat memberikan tegangan 5 volt dan 0 volt? Tapi kenapa PWM dapat menghasilkan tegangan yang bervariasi? Kita dapat mengatur proporsi waktu dari sinyal digital itu sehingga sinyal digital bekerja berdasarkan interval waktu yang telah di tentukan dan dapat menghasilkan tegangan yang bervariasi.

Artikel yang Disarankan

Beberapa artikel mungkin akan lebih membantu kalian untuk lebih memahami artikel kali ini:

• Tegangan, Arus, Tahanan, dan Hukum Ohm
• Analog dan Digital
• Pembagi Tegangan
• Logika Digital

Siklus Kerja (Duty Cycle)

Ketika sinyal pada posisi high, kita sebut saja ini "ontime". Nah, untuk mengatur jumlah dari "ontime", kita menggunakan konsep siklus kerja. Siklus kerja diukur berdasarkan persentase. Persentase siklus kerja memberikan persentase dari sinyal digital pada sebuah interval waktu. Periode ini adalah kebalikan dari frekuensi pada gelombang sinyal.

Jika sinyal digital menghabiskan setengah waktunya untuk berada dipuncak (posisi high) dan setengahnya diposisi off (posisi low), kita dapat mengatakan kalau sinyal digital tersebut memiliki siklus kerja 50% dan menyerupai sebuah square wave(gelombang kotak) yang ideal. Jika persentase siklus kerja diperbesar lebih dari 50%, maka sinyal digital akan menghabiskan waktu lebih lama di posisi high daripada di posisi low dan sebaliknya jika siklus kerja kurang dari 50%. Dibawah ini adalah gambar yang menjelaskan tentang siklus kerja dari tegangan digital:



Masih bingung tentang bagaimana sinyal digital yang tadinya hanya bisa mengeluarkan sinyal high dan low dapat menghasilkan sinyal layaknya sinyal analog? Dilihat dari gambar diatas, 100% siklus kerja berarti sama dengan tegangan 5 volt (high) dan 0% siklus kerja sama dengan 0 volt atau ground. Dari persentase siklus kerja itulah sinyal digital dapat bekerja layaknya sinyal analog dengan hanya tegangan 5 volt dan 0 volt.

Contoh

Kalian dapat mengontrol kecerahan dari sebuah LED dengan mengatur siklus kerja.



dengan RGB(red green blue) LED, kalian dapat mengontrol seberapa terang dari ketiga warna itu dengan memberikan mereka sinyal dengan jumlah siklus kerja yang bervariasi.



Jika ketiga warna diberikan jumlah siklus kerja yang sama, maka akan menghasilkan warna putih dengan tingkat kecerahan yang bervariasi tergantung dari jumlah siklus kerjanya. Sebagai contoh untuk membuat kalian lebih paham, cobalah untuk menyalakan lampu merah dengan siklus kerja 100%, hijau 50%, dan biru 0% untuk membuat warna orange.



Frekuensi untuk square wave haruslah cukup tinggi ketika mengontrol LED untuk mendapatkan efek yang bagus. Siklus kerja dengan persentase 20% pada frekuensi 1 Hz akan membuat LED terlihat mati dan nyala dengan jelas, sedangkan siklus kerja 20% pada frekuensi 100 Hz atau diatasnya akan meredupkan dan terlihat seperti sinyal analog bukan digital.

Kalian juga dapat menggunakan PWM untuk mengontrol sudut dari motor motor servo. akan tetapi untuk mengontrol motor servo perlu waktu yang spesifik. Motor servo yang khusus menunggu 20 ms dengan pulsa antara 1ms dan 2ms, dengan kata lain, diantara 5% dan 10% siklus kerja dengan frekuensi 50 Hz. Dengan pulsa 1.5 ms, motor servo akan bergerak ke posisi 90 derajat. dengan pulsa 1 ms, servo akan berada pada posisi 0 derajat, dan dengan pulsa 2 ms, servo akan berada pada posisi 180 derajat. Kalian dapat menghasilkan berbagai gerakan pada servo dengan memperbarui servo dengan nilai yang berbeda.

Overview

Hal yang pertama kali yang kalian akan temui saat mempelajari elektronika adalah konsep dari sebuah rangkaian. Pada tutorial ini akan dijelaskan apa yang dimaksud dengan rangkaian.

Artikel Yang Disarankan

Ada beberapa konsep yang harus kalian sudah pahami agar kalian lebih bisa mengerti dalam penjelasan di artikel kali ini.

• Apa itu Elektrisitas?
• Tenaga Listrik
• Tegangan, Arus, Tahanan, dan hukum Ohm
• Arus Bolak-Balik (AC) dan Arus Searah (DC)
• Polaritas

Dasar-Dasar Rangkaian

Tegangan dan Bagaimana tegangan bekerja

Kalian mungkin mendengar bahwa sebuah baterai atau sebuah stop kontak mempunyai Tegangan dengan nilai tertentu. Hal tersebut karena adanya beda potensial yang dihasilkan dari sebuah baterai atau alat-alat yang disambungkan ke stop kontak.

Tegangan tersebut diam di tempat dan menunggu kalian untuk menggunakannya, tapi ada aturan pada tegangan : agar energi elektris dapat melakukan berbagai pekerjaan, energi ini perlu bergerak. Seperti halnya sebuah balon yang sudah ditiup, jika kalian mengikatnya setelah meniup balon itu, akan ada udara didalam balon yang dapat melakukan sesuatu untuk kalian jika udara itu dilepaskan. Tapi udara itu akan tetap diam didalam balon sampai kau mengeluarkannya.

Tidak seperti udara yang keluar dari balon, tenaga elektris hanya dapat mengalir pada bahan bahan yang dapat menghantarkan elektrisitas, seperti kawat tembaga. Jika kalian menghubungkan sebuah kabel ke baterai atau stop kontak (PERINGATAN: tegangan dalam stop kontak sangat berbahaya), kau akan memberikan jalan pada energi elektris untuk mengalir. Tapi jika kabel tidak terhubung ke benda yang lain, energi elektris tidak mempunyai tempat untuk mengalir dan masih akan diam.



Apa yang membuat elektrisitas mengalir? elektrisitas mengalir dari tegangan yang tinggi ke tegangan yang lebih rendah. Hal ini seperti udara yang tersimpan didalam balon. Udara yang bertekanan didalam balon ingin mengalir dari dalam balon (tekanan yang lebih tinggi) ke luar balon (udara dengan tekanan yang lebih rendah). Jika kalian membuat jalan penghantar antara tegangan tinggi dan tegangan yang lebih rendah, elektrisitas akan mengalir melalui jalan tersebut. dan jika kalian memasukan sesuatu ke dalam jalan tersebut seperti sebuah LED, elektrisitas yang mengalir akan melakukan pekerjaannya, yaitu menyalakan LED. Voila!!



Jadi, darimana kalian dapat menemukan tegangan yang tinggi dan tegangan yang rendah? Ada sesuatu yang penting untuk di ketahui. setiap sumber elektrisitas mempunyai dua sisi. Kalian bisa melihatnya pada baterai, yan mempunyai tutup metal diujung sisi-sisinya, dan begitu juga dengan stop kontak yang memiliki dua atau lebih lubang. Pada baterai dan sumber tegangan searah (DC) lainnya, ada dua sisi (biasanya disebut terminal) yang disebut positif (+) dan negatif (-).

Sumber elektrisitas seperti hanya pompa. Pompa selalu memiliki dua sisi, sebuah lubang keluaran untuk mengeluarkan sesuatu dan lubang masukan untuk mengisap sesuatu. Baterai, generators, dan solar panels bekerja dengan cara yang sama. Sesuatu yang ada dalam baterai dan lainnya bekerja keras dalam menyalurkan elektrisitas yang bergerak melalui outlet (sisi positif), tapi ketika elektrisitas mengalir akan terbentuk kekosongan pada sisi positif, yang berarti sisi negatif perlu mendorong elektrisitas ke sisi positif untuk mengisi kekosongan tersebut.

Apa yang telah kita pelajari sejauh ini?

• Tegangan memiliki tenaga, tapi elektrisitas perlu untuk mengalir ke sesuatu yang berguna
• Elektrisitas memerlukan jalan untuk mengalir, yang mana harus terbuat dari bahan penghantar listrik seperti kawat tembaga.
• Elektrisitas mengalir dari Tegangan yang tinggi ke tegangan yang lebih rendah
• Sumber tegangan DC selalu mempunyai dua sisi, yang disebut positif dan negatif, dimana tegangan pada sisi positif lebih tinggi dari sisi negatif

Rangkaian Sederhana

Akhirnya kita siap untuk membuat elektrisitas bekerja untuk kita! jika kita menghubungkan sisi positif dari sebuah sumber tegangan ke sesuatu yang memiliki fungsi seperti Ligh Emitting Diode (LED), dan menghubungkannya dengan sisi negatif sumber tegangan; elektrisitas, atau arus akan mengalir. dan kita dapat melakukan banyak hal dengan menggunakan jalur yang telah kita buat saat arus mengalir, seperti LED yang menyala saat kita memberikannya elektrisitas.



Jalur melingkar ini, yang membuat arus mengalir dan melakukan suatu yang bermanfaat dan dapat dikembangkan, inilah yang disebut rangkaian. Sebuah rangkaian adalah sebuah jalur yang bergerak dan berhenti di tempat yang sama,dan terhubung oleh komponen-komponen sehingga komponen-komponen tersebut dapat menjalankan fungsinya.

Rangkaian Short dan Terbuka

Apa itu "Beban"?

Alasan kenapa kita membuat sebuah rangkaian adalah untuk membuat energi elektris melakukan sesuatu yang berguna untuk kita. Dan hal yang kita lakukan adalah dengan meletakkan komponen-komponen didalam rangkaian yang menggunakan arus dari energi tersebut untuk membuat suara, menyalakan LED, menjalankan program, dan lain-lain.

Komponen-komponen ini disebut beban, karena mereka "memberikan beban" pada sumber tegangan, sama halnya ketika kalian terbebani ketika mengangkat sesuatu. Pada saat itu kalian bisa saja terbebani dengan beban yang sangat berat, dalam elektrisitas hal ini akan membebani sumber tegangan, yang akan menghambat arus yang mengalir. Tapi power supply juga dapat diberi beban yang sangat sedikit, namun hal ini akan menyebabkan intensitas arus yang mengalir lebih banyak dan dapat merusak komponen dan bahkan dapat merusak sumber tegangan.

Rangkaian Short

JANGAN PERNAH LAKUKAN INI, jika kalian menghubungkan sebuah kawat langsung dari positif ke negatif pada sebuah power supply, kalian akan membuat rangkaian short. Ini adalah hal yang tidak boleh dilakukan.

Mungkin hal ini seperti rangkaian yang paling sederhana dari rangkaian yang lain, jadi kenapa hal ini tidak boleh dilakukan? mengingat bahwa arus elektris mengalir dari tegangan yang tinggi ke tegangan yang lebih rendah, dan jika kalian memberikan beban pada arus tersebut, kalian bisa melakukan sesuatu yang berguna seperti menyalakan LED.

Ya, jika kalian MEMILIKI beban dalam rangkaian tersebut, arus yang mengalir dalam rangkaian kalian akan dibatasi sesuai dengan energi yang dikonsumsi oleh komponen-komponen pada rangkaian kalian, yang biasanya jumlah energi yang dikonsumsinya sangat sedikit. Bagaimanapun, jika kalian TIDAK meletakkan apapun untuk menghalangi arus yang mengalir, tidak akan ada apapun yang akan membatasi dan akan membuat baterai terus mencoba untuk mengalirkan arus yang besar!

Sumber tegangan tidak dapat memberikan arus yang tidak terbatas, tapi akan menyediakannya sebanyak yang ia mampu. Dengan menghubungkan langsung antara sisi positif dan negatif akan dapat menyebabkan kabel penghubung terbakar, merusak sumber tegangan, menghabiskan energi dalam baterai, dan lain-lain. Kebanyakan sumber tegangan yang dijual dipasaran sekarang memiliki mekanisme pengaman yang dipasang untuk membatasi arus yang mengalir pada saat terjadi short, tapi tidak semua sumber tegangan memilikinya. Inilah alasan kenapa disetiap rumah dan bangunan memiliki sekring, untuk mencegah api yang terpicu pada saat terjadi short.

Masalah yang hampir sama dengan kejadian diatas adalah membiarkan arus yang sangat banyak mengalir ke komponen yang ada pada rangkaian anda, yang membuat komponen terbakar dan rusak. Tapi ini bukanlah short. Hal ini biasanya terjadi ketika kalian menggunakan resistor dengan nilai yang salah, yang mengakibatkan arus yang mengalir terlalu besar dan merusak komponen yang dialirinya seperti LED.

Rangkaian Terbuka

Lawan dari rangkaian short adalah rangkaian terbuka. Rangkaian ini adalah rangkaian dimana rangkaian tidak sepenuhnya tersambung, dan menyebabkan arus tidak dapat mengalir.

Tidak seperti rangkaian short sebelumnya, rangkaian ini tidak akan merusak apapun, tapi rangkaian kalian tidak akan bekerja karena jalur rangkaian tidak terhubung. Jika kalian baru dalam elektronika, seringkali kesulitan untuk menemukan dimana jalur yang terputus.

Jika rangkaian kalian tidak bekerja, padahal komponen-komponen masih bekerja dengan baik, kemungkinan terbesar adalah karena adanya jalur yang terputus.