Skema dan Prinsip kerja Rangkaian Digital : Pengatur kecepatan motor DC menggunakan PWM

Rangkaian Pengatur kecepatan motor DC adalah rangkaian yang berfungsi mengatur kecepatan putaran dari stator motor DC. Pengatur putaran motor ini menggunakan metode PWM (Pulse Width Modulation). 

Metode PWM akan menghasilkan denyut pulsa digital yang akan dimanfaatkan untuk mengatur putaran motor DC. Sebelum membahas skema rangkaian terlebih dulu kita memahami prinsip dasar motor DC dan PWM.

Motor DC adalah komponen elektromekanik yang mengubah besaran listrik menjadi gerakan mekanik. Pada dasarnya motor DC memiliki 2 bagian utama yatu Stator dan Rotor. Stator adalah bagian yang diam, terdiri dari 2 buah magnet dengan kutub berlawanan. Rotor adalah bagian yang berputar karena perbedaan kutub antara medan magnet pada stator dan medan magnet pada kumparan Rotor. 

Motor DC yang berputar menghasilkan kekuatan yang disebut torsi (tourque) dan kecepatan putarannya dinyatakan dalam RPM (revolution per minute).

Motor DC
Metode PWM (Pulse Width Modulation) atau modulator lebar pulsa adalah sebuah metode untuk memanipulasi lebar sinyal digital dengan perioda yang berbeda namun dengan frekuensi yang sama. PWM dinyatakan dalam persen (%).  

Semakin besar presentase PWM maka lebar pulsa Highnya akan semakin besar, begitu pula sebaliknya. Selain untuk mengatur putaran motor DC, metode PWM juga berfungsi untuk mengatur Intensitas cahaya lampu DC, untuk keperluan telekomunikasi, pengontrolan daya atau tegangan yang masuk ke beban, regulator tegangan, audio effect dan penguatan, serta berbagai aplikasi lainnya.

Pulsa PWM

Skematik Rangkaian

Skema rangkaian digital pengatur putaran motor dc menggunakan PWM dapat dilihat pada gambar berikut :

Skematik Rangkaian
Prinsip Kerja Rangkaian

Rangkaian Ini dibangun dari gabungan beberapa rangkaian dasar seperti rangkaian pembangkit clock, rangkaian counter 2 bit, rangkaian penahan (latch) dan rangkaian komparator. 

Mula � mula, rangkaian pulsa kontinyu dihasilkan oleh rangkaian clock menggunakan IC NE555. Frekuensi dan Duty cycle yang dihasilkan ditentukan oleh nilai C1, R1 dan R2. Rumus mencari Frekuensi output rangkaian clock ini adalah :

F = 1,44 / {(R1 + 2R2) * C1}
Pada Skema diatas diketahui Nilai R1 = R2 = 4.7K ohm, C1= 100nF. Maka Frekuensinya adalah :
F = 1,44 / {(4700 + 2.4700)*0.0000001}
F= 1,44 / {(141000)*0.00000001}
F=1,44 / 0.0141
F=1021Hz atau 1KHz

Rumus duty Cyclenya adalah :

D = ((R1 + R2 )* 100) / (R1 + 2R2 )
D= { ((R1 +R2)*100) / (R1+2R2) }
D= { ((4700 +4700)*100) / (4700+9400) }
D= 66.6%

Setelah Pulsa clock dihasilkan, pulsa ini akan dimanfaatkan oleh rangkaian pencacah (counter) 2bit yang menggunakan IC TTL 4013. Hasil pencacahan akan dibaca pada pin B0 dan B1 sesuai tabel dibawah ini :



Rangkaian penahan (Latch) adalah rangkaian pencacah yang dibangun dari IC 4013. Rangkaian ini berfungsi menahan nilai cacahan sampai diberikan sinyal denyut berikutnya. Saklar UP berfungsi memberikan logika masukan pada latch sehingga rangkaian mencacah satu tingkat. 

Setiap cacahan akan menghasilkan keluaran pada pin A0, A1 dan A2 dari 000 sampai 101. Ketika saklar UP sudah ditekan 4 kali, maka rangkaian dari IC AND mereset cacahan kembali ke nilai awal (000). akan Hasil cacahan sesuai dengan tabel dibawah ini :



Rangkaian Dekoder yang menggunakan IC 7447 adalah rangkaian yang berfungsi mengubah input bilangan biner menjadi tampilan display pada penampil Seven Segment. Angka yang muncul akan mengikuti data dari pin A0, A1 dan A2. Selengkapnya pada tabel dibawah ini :



Hasil cacahan dari rangkaian counter dan rangkaian Latch kemudian dibandingkan oleh rangkaian komparator menggunakan IC 7485. IC ini akan membandingkan data A0,A1 dan A2 dengan B0 dan B1. Pin 5 dari IC 7485 akan mengeluarkan logika high apabila kondisi QA > B. Pada kondisi awal ketika saklar UP belum ditekan, A akan bernilai 000, kemudian dibandingkan dengan counter B0 dan B1 yang terus mencacah looping dari 00,01,10 dan 11. Pada kondisi ini karena nilai A tidak bernah lebih besar (>) dari B maka output Pin 5 adalah 0. Artinya PWM adalah 0%. Jika saklar UP ditekan sekali maka A akan bernilai 001 maka jika dibandingkan dengan B akan menghasilkan PWM 25%. Untuk lebih lengkap perhatikan tabel dibawah :


baca juga : Apakah kita bisa melihat listrik ? inilah penjelasannya

0 Response to "Skema dan Prinsip kerja Rangkaian Digital : Pengatur kecepatan motor DC menggunakan PWM"

Post a Comment

Iklan Atas Artikel

Iklan Tengah Artikel 1

Iklan Tengah Artikel 2

Iklan Bawah Artikel