√ Skema Rangkaian PWM menggunakan IC 555 Serta Cara Kerjanya

Elektronikindo.com – √ Skema Rangkaian PWM menggunakan IC 555 Serta Cara Kerjanya. Skema rangkaian Pulse Width Modulation (PWM) menggunakan IC 555 adalah salah satu cara sederhana dan efisien untuk menghasilkan sinyal PWM yang digunakan dalam berbagai aplikasi elektronika, seperti pengendalian motor, dimmer lampu, atau pengaturan daya pada perangkat listrik lainnya.

IC 555, yang dikenal karena kemampuannya dalam menghasilkan pulsa dengan frekuensi yang dapat diatur, menjadi pilihan utama dalam rangkaian PWM karena kekalianlannya dan kemudahan penggunaannya. Dalam rangkaian PWM, lebar pulsa atau durasi ON/OFF dari sinyal dikendalikan untuk mengatur output daya secara lebih efisien, memungkinkan aplikasi seperti motor DC berfungsi lebih optimal.

Pada artikel ini, kita akan membahas lebih dalam mengenai cara kerja skema rangkaian PWM yang menggunakan IC 555. Mulai dari pengenalan tentang dasar-dasar PWM, komponen-komponen yang diperlukan dalam rangkaian, hingga cara IC 555 menghasilkan sinyal PWM dengan pengaturan frekuensi dan duty cycle. Dengan memahami prinsip dasar dan langkah-langkah perakitannya, pembaca diharapkan dapat membangun dan memodifikasi rangkaian PWM dengan IC 555 untuk berbagai kebutuhan, baik dalam proyek hobi maupun aplikasi industri.

Baca Cepat Buka

Pengertian IC

Integrated Circuit (IC) atau yang sering disingkat IC adalah komponen elektronika yang sangat penting dalam dunia teknologi modern. IC merupakan kumpulan berbagai komponen elektronika aktif seperti transistor, dioda, resistor, kapasitor, dan elemen lainnya yang dirancang dalam bentuk sirkuit terpadu, dan semua komponen tersebut diintegrasikan dalam sebuah chip kecil yang biasanya terbuat dari bahan semikonduktor. Melalui proses fabrikasi yang canggih, ribuan hingga jutaan komponen elektronika dapat dipadatkan dalam satu unit IC, yang memungkinkan rangkaian elektronik yang kompleks dapat berfungsi dengan sangat efisien namun tetap dalam ukuran yang kompak.

Bahan utama yang digunakan dalam pembuatan IC adalah semikonduktor, yang memiliki kemampuan untuk mengendalikan aliran listrik. Bahan semikonduktor yang paling banyak digunakan dalam industri pembuatan IC adalah silikon (Si), yang memiliki sifat konduktivitas listrik yang bisa diubah-ubah sesuai kebutuhan. Keunggulan utama dari IC adalah ukurannya yang kecil namun mampu mengolah sinyal elektronik secara cepat dan efisien. Teknologi IC telah menjadi dasar dalam perkembangan hampir semua perangkat elektronik saat ini, mulai dari komputer, telepon seluler, peralatan rumah tangga, hingga sistem otomotif. Dalam bahasa Indonesia, Integrated Circuit sering disebut sebagai “sirkuit terpadu”, yang menggambarkan cara komponen-komponen tersebut disusun dan dipadukan dalam sebuah struktur yang terintegrasi.

Apa itu IC NE55?

IC 555 adalah salah satu komponen elektronik yang sangat populer, sederhana, dan serbaguna. Nama “555” diambil dari tiga resistor yang terdapat dalam kemasan IC, masing-masing dengan nilai 5kΩ. Dengan ukuran yang kecil dan harga yang terjangkau, sekitar Rp.2000-Rp.5000, IC ini menjadi pilihan utama bagi para penggemar elektronika, baik sebagai komponen utama maupun sebagai komponen pendukung dalam berbagai rangkaian. IC 555 dirancang oleh Hans R. Camenzind pada tahun 1970 dan diperkenalkan pada tahun 1971 oleh Signetics.

Nama aslinya adalah SE555/NE555, dan IC ini sering dijuluki “The IC Time Machine” karena kemampuannya dalam mengatur waktu. Aplikasi utama dari IC NE555 adalah sebagai timer (pewaktu) menggunakan rangkaian monostable dan pembangkit pulsa (pulse generator) menggunakan rangkaian astable. Selain itu, IC ini juga dapat digunakan untuk aplikasi lain seperti Time Delay Generator dan Sequential Timing. IC NE555 memiliki 8 pin, dengan konfigurasi yang berbeda pada setiap kakinya, memungkinkan berbagai macam fungsi dan fleksibilitas dalam penggunaannya.

Spesifikasi IC 555:

Tegangan masukan / Catu daya: 4,5 ∼ 15 V
Arus konsumsi pada 5 VDC: 3 ∼ 6 mA
Arus konsumsi pada 15 VDC: 10 ∼ 15 mA
Arus output maksimum: 200 mA
Daya: 600 mW
Suhu operasional: 0 to 70 °C

Berikut Gambar dari IC NE555

Rangkaian PWM Menggunakan IC 555

Ada berbagai metode yang dapat digunakan untuk membangkitkan sinyal Pulse Width Modulation (PWM), yang merupakan teknik penting dalam kontrol daya dan pengendalian perangkat elektronik. Seiring perkembangan teknologi, mikrokontroler seperti AVR dan Arduino menjadi pilihan utama untuk menghasilkan sinyal PWM. Mikrokontroler ini memiliki banyak pin output yang dapat diatur untuk menghasilkan berbagai sinyal PWM dengan frekuensi dan duty cycle yang diinginkan. Selain itu, kemudahan pemrograman dan fleksibilitas yang ditawarkan oleh mikrokontroler menjadikannya pilihan populer dalam berbagai aplikasi, seperti pengendalian motor, lampu LED, dan sistem pengisian daya.

Namun, selain mikrokontroler, PWM juga dapat dihasilkan menggunakan IC digital, seperti IC 7485 atau IC timer 555. Di antara berbagai opsi tersebut, penggunaan IC 555 untuk menghasilkan sinyal PWM sangat populer karena desain rangkaiannya yang sederhana dan efisien. IC 555 dapat menghasilkan sinyal PWM dengan cara yang mudah dipahami, tanpa memerlukan komponen tambahan yang rumit. Skema rangkaian PWM menggunakan IC 555 sangat berguna dalam berbagai aplikasi, mulai dari pengendalian motor DC hingga sistem pencahayaan otomatis. Pada artikel ini, skema rangkaian PWM menggunakan IC 555 akan dijelaskan lebih lanjut, menunjukkan bagaimana sinyal PWM dapat dihasilkan dengan cara yang sederhana namun efektif.

Bahan-bahan yang diperlukan:

IC NE 555 (1 buah)
Resistor 1KΩ (1 buah)
Potensiometer 10KΩ (1 buah)
Kapasitor 100nF (2 buah)
Dioda Rectifier (2 buah)

Prinsip Kerja Rangkaian

Pada rangkaian di atas, terdapat beberapa komponen utama, yaitu IC 555, resistor 1kΩ, dua buah dioda, potensiometer dengan nilai 10KΩ, dan kapasitor C1 dengan nilai 100nF. Komponen-komponen ini bekerja bersama untuk menghasilkan sinyal PWM.
Saat rangkaian diaktifkan, kapasitor C1 mulai mengisi muatannya melalui resistor R1, dioda D1, dan potensiometer yang disetel pada posisi awal sekitar 55% dari putaran penuh. Proses ini menyebabkan kapasitor C1 mendapatkan tegangan secara bertahap.
Kapasitor C1 akan terus mengisi muatannya hingga tegangan pada C1 mencapai lebih dari 2/3 dari tegangan sumber (Vcc). Misalnya, jika tegangan sumber adalah 5V, kapasitor C1 akan mengisi hingga mencapai tegangan 2/3 * 5V = 3,33V.
Selama proses pengisian, output pada pin 3 IC 555 akan berada pada kondisi HIGH. Ketika tegangan pada C1 sedikit lebih rendah dari 3,33V, transistor internal yang terhubung ke pin 7 akan aktif, memungkinkan kapasitor C1 untuk membuang muatannya melalui potensiometer yang disetel pada 45% dan dioda D2.
Tegangan pada kapasitor C1 akan dibuang hingga mencapai sedikit di bawah 1/3 dari Vcc, atau sekitar 1,6V. Pada titik ini, output pada pin 3 IC 555 akan berubah menjadi LOW, menkaliankan bahwa proses pembuangan muatan telah selesai.
Setelah tegangan pada C1 turun di bawah 1/3 Vcc, transistor internal pada pin 7 akan terputus, menghentikan proses pembuangan muatan. Hal ini memungkinkan kapasitor C1 untuk mulai mengisi kembali, dan siklus ini berulang terus menerus.
Perbedaan pengaturan nilai potensiometer pada dua bagian (seperti 50% dan 45%) akan menghasilkan perbedaan waktu antara periode HIGH dan periode LOW pada output PWM. Dengan kata lain, perubahan pada potensiometer akan memengaruhi lebar pulsa PWM yang dihasilkan.
Untuk mengatur pulsa PWM, kalian dapat memodifikasi posisi putaran potensiometer. Dengan demikian, lebar pulsa atau duty cycle dapat disesuaikan sesuai kebutuhan aplikasi yang diinginkan.

Secara matematis, untuk menghitung periode HIGH pada sinyal PWM, dapat digunakan rumus Th = 0,7 × (R1 + VR1) × C1, sementara untuk menghitung periode LOW, digunakan rumus Tl = 0,7 × VR1 × C1. Perbedaan perhitungan ini disebabkan oleh perbedaan waktu yang dibutuhkan untuk mengisi dan mengosongkan kapasitor C1, seperti yang telah dijelaskan sebelumnya.

Duty Cycle (DC) adalah rasio antara periode HIGH dan periode LOW dalam rangkaian PWM. Untuk menghitung Duty Cycle PWM, digunakan rumus DC = (Ton / (Ton + Toff)) × 100%, di mana Ton adalah periode HIGH dan Toff adalah periode LOW pada rangkaian PWM.

Tegangan rata-rata (Va) merupakan hubungan antara Duty Cycle dan tegangan input (Vin). Untuk menghitung tegangan rata-rata, digunakan rumus Va = Vin × DC, di mana Vin adalah tegangan input dan DC adalah nilai Duty Cycle.

Penerapan PWM

PWM (Pulse Width Modulation) sebagai gelombang pulsa yang dapat dimodulasi memiliki banyak fungsi dan penerapan dalam berbagai bidang elektronika dan teknologi. Berikut adalah beberapa aplikasi umum dari PWM:

1. Pengatur Kecepatan Motor DC & Servo

Salah satu aplikasi utama PWM adalah untuk mengatur kecepatan motor DC dan servo. Dengan memodulasi lebar pulsa, PWM dapat mengontrol daya yang diberikan ke motor. Semakin lebar pulsa yang diberikan (high duty cycle), semakin banyak daya yang diterima motor, sehingga kecepatannya meningkat. Sebaliknya, dengan memperkecil lebar pulsa (low duty cycle), motor akan berputar lebih lambat. PWM memungkinkan kontrol kecepatan yang halus dan efisien, baik untuk motor DC dalam perangkat elektronik maupun servo motor yang digunakan dalam aplikasi pengendalian posisi.

2. Pengatur Intensitas Lampu DC

PWM juga digunakan untuk mengatur intensitas atau kecerahan lampu DC, seperti pada LED. Dengan mengatur duty cycle PWM, kita dapat mengatur berapa lama lampu tersebut menyala dalam satu siklus. Semakin tinggi duty cycle, semakin lama lampu menyala, yang mengarah pada peningkatan kecerahan. Teknik ini sangat efisien dalam mengontrol pencahayaan karena tidak memerlukan penggunaan resistor atau perangkat pengatur daya lainnya yang lebih rumit.

3. Regulator Tegangan

PWM juga digunakan dalam regulator tegangan untuk mengubah tingkat tegangan output dalam sistem daya. Dalam konverter DC-DC, misalnya, PWM digunakan untuk mengatur lebar pulsa yang mengendalikan saklar elektronik, seperti MOSFET, yang mengatur distribusi tegangan ke beban. Dengan cara ini, PWM dapat menyediakan tegangan yang stabil dan dapat disesuaikan sesuai kebutuhan, meskipun input tegangan mungkin tidak stabil.

4. Audio Effect

PWM digunakan dalam pengolahan sinyal audio untuk menghasilkan efek suara. Salah satu contoh penerapan PWM adalah dalam synthesizer atau efek suara digital, di mana modulasi lebar pulsa dapat digunakan untuk mengubah karakter suara. Selain itu, PWM dapat diterapkan pada penguatan sinyal audio dalam sistem audio digital untuk meningkatkan kualitas suara dengan kontrol daya yang efisien.

5. Berbagai Aplikasi Digital Lainnya

Selain aplikasi di atas, PWM juga memiliki banyak penerapan lainnya dalam dunia digital. PWM digunakan dalam pengaturan suhu pada sistem pemanas atau pendingin, pengendalian aliran udara dalam sistem ventilasi, serta pengaturan daya dalam perangkat portable, seperti power banks. Selain itu, PWM juga penting dalam berbagai aplikasi komunikasi digital, sensor, dan kontrol otomatisasi industri. Dengan fleksibilitas dan efisiensinya, PWM memungkinkan pengaturan dan kontrol yang lebih akurat dalam berbagai sistem dan perangkat elektronik.

Secara keseluruhan, PWM memberikan solusi yang efisien dan fleksibel dalam mengendalikan daya, kecepatan, intensitas, dan berbagai parameter lainnya dalam rangkaian elektronik, menjadikannya komponen esensial dalam desain banyak perangkat modern.

BACA JUGA :

Kesimpulan

Sebagai kesimpulan, penggunaan IC 555 dalam skema rangkaian PWM menawarkan solusi yang sederhana namun efektif untuk menghasilkan sinyal PWM dengan kontrol yang akurat.

Dengan memanfaatkan prinsip dasar pengisian dan pengosongan kapasitor, IC 555 dapat digunakan untuk mengatur berbagai aplikasi seperti pengendalian kecepatan motor, pengaturan kecerahan lampu, atau bahkan untuk kebutuhan pengaturan daya dalam sistem elektronik lainnya.

Keunggulan dari IC 555 terletak pada kemudahan perakitannya, biaya yang rendah, serta fleksibilitas yang memungkinkan penggunaannya dalam berbagai aplikasi elektronika.

Dengan memahami cara kerja dan skema rangkaian PWM menggunakan IC 555, kalian dapat memanfaatkan komponen ini untuk berbagai kebutuhan pengontrolan sinyal, yang sangat berguna dalam proyek-proyek hobi maupun aplikasi industri.

Pengaturan duty cycle dan frekuensi pada PWM memungkinkan pengontrolan yang efisien terhadap berbagai perangkat elektronik, menjadikannya pilihan utama dalam banyak desain sirkuit.

Semoga artikel elektronikindo.com ini dapat memberikan wawasan yang berguna bagi kalian dalam merancang dan mengimplementasikan rangkaian PWM menggunakan IC 555 dalam berbagai aplikasi.