Kita lihat rangkaian lampu yang dipasang di mobil. Spesifikasi lampu tersebut adalah:
Daya = 12 Watt
Tegangan = 12 Volt
Lampu tersebut dirangkai seperti dibawah ini:
Saat dinyalakan, mengalirlah arus sebesar I = P / V = 1 Ampere. Apabila arus satu ampere mengalir pada beda tegangan 12 Volt, maka resistansi dari lampu adalah 12 ohm. (Betul ya? Hukum ohm.....)
Tiba-tiba, karena ada yang protes lampu tersebut terlalu menyilaukan, maka anda bermaksud mengurangi cahayanya dengan diseri resistor sebesar 12 ohm. Rangkaiannya menjadi begini:
Karena resistor adalah kawat filamen yang memiliki resistansi tertentu, disini lampu dianggap sebagai beban resistif dengan besar resistansi 12 ohm.
Arus yang mengalir di loop tersebut = V / Rtotal = 12/24= 0.5 A
Karena arus yang mengalir adalah 0.5 A, maka daya lampu adalah I ^ 2 * R = 3 Watt
Tapi, karena resistor 12 ohm juga dilewati arus, maka timbullah panas di resistor tersebut, sebesar:
I ^ 2 * R = 0.5 ^ 2 * 12 = 3 watt.
Dengan 3 watt, maka resistor tersebut akan panassss... Lampu emang redup, tapi malah ada resistor yang panas nih....
Perhatikan 2 pernyataan dibawah:
1. Daya lampu pada awal adalah 12 Watt, setelah diseri resistor menjadi 3 Watt, artinya, intensitas cahaya menjadi seperempat kalinya.
2. Daya yang dibutuhkan pada rangkaian pertama adalah 12 Watt, sedangkan pada rangkaian kedua adalah 6 Watt. Artinya, ‘penghematan’ energi hanya setengahnya.
Apakah ini merugikan? Jelas ya, karena energi yang termanfaatkan (berupa cahaya) berkurang 4 kali, sementara pengurangan daya hanya berkurang 2 kali... Sisanya, terbuang berupa panas pada resistor. Artinya, efisiensi sistem (konversi listrik ke cahaya) jauh berkurang akibat adanya resistor.
Knowledge:
1. Anda jangan mencoba menserikan lampu rumah anda dengan resistor, meskipun anda berniat baik melakukan penghematan, karena bukannya penghematan yang diperoleh, malah bikin rumah menjadi panas dan membahayakan...
2. Apabila tegangan rumah anda 110 Volt, tapi anda memasang lampu pijar 220 Volt 100 Watt, maka lampu tersebut menyerap daya 25 Watt. Tapi, coba bandingkan cahaya lampunya apabila anda memakai lampu pijar 110V 25 Watt, pasti berbeda, kemungkinan lampu 220 Volt lebih redup tetapi menghasilkan panas lebih banyak. Ini terjadi karena saat desain, lampu tersebut di set berada pada efisiensi tertinggi pada tegangan kerjanya. .... Yah... kadang praktek lebih rumit dibandingkan teori. ya kan...
Terus apa hubungannya antara PWM dan artikel ini? Nyambung enggak sih?
Kita membutuhkan sistem pengaturan daya yang efisien, dengan kata lain, penambahan resistor pada kenyataannya tidak mengurangi daya, tetapi ‘memindahkan’ daya untuk kemudian dibuang. Apa urgensi dari pengaturan daya tersebut? Tentu saja banyak, misalnya pengaturan putaran motor, pengaturan panas heater suatu furnace, dan lain sebagainya.
Oleh karena itu, para ahli menemukan metoda PWM yaitu Pulse Width Modulation, bahasa Indonesianya Modulasi Lebar Pulsa. Caranya adalah dengan melakukan ‘chopping’ sumber daya dari beban.
Pada gambar diatas, lampu di ON/OFF kan, dimana perioda ON dan OFF nya tergantung dari daya yang diinginkan. Perbandingan dari perioda ON dan perioda T disebut dengan DUTY CYCLE.
Wah, kalo begitu, lampunya kedip dong? Tidak, selama frekuensi ON/OFF nya cukup tinggi sehingga mata tidak dapat merasakan kedipan lampu tersebut. Selain itu, karena lampu berupa filamen panas, saat sumber daya dimatikan, filamen lampu tidak langsung dingin, sehingga masih menyala. Otomatis, kedipan lampu sama sekali tidak terlihat.
Dengan metoda seperti diatas, tidak ada daya yang terbuang meskipun daya lampu dikurangi sampai 10%. Saklar pada rangkaian PWM bukanlah saklar mekanik, tetapi biasanya berupa komponen MOSFET atau Power Transistor. Rangkaian chopping pada PWM tidak memungkinkan apabila memakai relay, karena relay responnya tidak bisa cepat. Salah-salah hanya akan berdengung saja... (Kecuali untuk pengontrolan heater, perioda PWM bisa cukup lama, misalnya 5 detik).
Penerapan PWM
1. PWM bisa dipakai sebagai pengganti DAC, misalnya untuk reproduksi suara. Dengan hanya satu port digital, kita bisa menghasilkan suara dikombinasikan dengan Low Pass filter. Low pass filter ini dipergunakan untuk membuang komponen frekuensi tinggi dari sinyal, karena sinyal PWM yang berupa sinyal kotak memiliki komponen frekuensi tinggi (coba pelajari transformasi fourier untuk rekonstruksi sinyal kotak).
2. Pengendalian pemanas/heater di industri, pada umumnya memakai prinsip PWM.
3. Sistem injeksi bahan bakar (injection), volume bensin yang dibakar tergantung dari lamanya injector membuka. Ini sesuai dengan prinsip PWM.
4. Switching power supply yang memakai LM2576 merupakan prinsip PWM. Bandingkan dengan LM7805 yang selalu panas pada beban 1 A dan tegangan input 12V.
5. Power supply komputer, charger HP, charger notebook, saat ini sudah memakai prinsip PWM, pemakaian transformator sudah jarang.
6. Pengaturan putaran motor 3 phasa di industri biasanya memakai modul yang disebut dengan Inverter. Inverter ini memakai prinsip kerja PWM.
7. Dimmer lamp memakai prinsip PWM, frekuensi PWM nya adalah 50Hz, dikontrol memakai TRIAC.
8. Kalau buka-buka buku koleksi skema elektronik jaman baheula, biasanya ada rangkaian peredup lampu pijar, dimana lampu pijar hanya diseri dengan dioda BY127. Ini bertujuan agar duty cycle menjadi 50% sehingga lampu menjadi redup.
9. dan banyak lagi
Yang tidak memakai PWM
1. Masih banyak dijual dipasaran Power Supply 12 Volt 20 Ampere yang memakai 5 buah 2N3055 dan ditempeli dengan heatsink yang buesaaarrr dan dilengkapi kipas. Transistor tersebut panas bukan karena rusak, tetapi memang sudah sifat alamiahnya.
2. Audio Power Amplifier. Selalu memakai power transistor besar dan dilengkapi dengan fan, apalagi apabila powernya diatas 100 Watt. Saya belum melihat power amplifier yang memakai PWM, mungkin pembaca pernah melihatnya?
3. Pengendalian traksi motor pada Kereta Listrik. Diatap KRL terdapat resistor yang besar sekali untuk mengatur daya motor. Sepertinya bisa dipakai untuk menjemur baju. Menurut salah seorang rekan di Balai Yasa Manggarai, sudah ada beberapa KRL yang memakai VVVF (Variable Voltage Variable Frequency), mungkin ini mirip dengan prinsip PWM? Maaf saya belum mendalaminya....
Sekian bahasan saya mengenai PWM, terus terang, saya hanya tau kulitnya aja, tapi mudah-mudahan cukup sebagai gambaran mengenai PWM......
Rabu, 06 Agustus 2008
Langganan:
Posting Komentar (Atom)
34 komentar:
mas ak orangnyasar mo nanya, bagai mana caranya menentukan pemotongan pada PWM atau 1 pulsa itu.
Biasanya ada parameter PWM frequency, misalnya PWM frequency 1Hz, dayanya dibuat 50%, maka pada pada detik ke 0 sampai ke 0.5, sistem akan ON, dan pada detik 0.5 sampai detik ke 1, sistem akan OFF. Perbandingan ON/OFF inilah yang dimaksud dengan duty cycle.
Kalo power yang diinginkan 10%, maka switch di ON kan mulai detik 0 sampai detik ke 0.1, dari 0.1 sampai detik ke 1 switch OFF. begitu seterusnya berulang2.
Frekuensi PWM ditentukan pada saat desain dengan mempertimbangkan karakteristik beban. Apabila beban yang induktif (bersifat low pass filter), maka dengan PWM bisa diperoleh output yang sinusoidal (biasanya disebut modified sine wave) karena beban induktif membuang komponen frekuensi tinggi dari PWM).
Terimakasih, banyak informasi yang saya dapatkan di blog anda
Alo om.. saya mau tanya nih..boleh kan?
kalo PWM dibangkitkan dari dua sumber tegangan yg diinputkan ke sebuah Op-Amp, bisa ngga?
Terima kasih
Andr153
sangat jelas sekali buat orang awam seperti saya!!
makasih mas atas penjelasannya :grin:
Kang, saya lagi belajar PWM untuk memahami tegangan VCC Core di laptop / komputer. saya teknisi perbaikan laptop. di situs ini; http://www.almico.com/sfarticle.php?id=1 disebut bahwa persentase duty cycle menentukan output voltage tegangan. bisa tolong jelaskan bagaimana kok kalau duty cycle 10% x tegangan input 5V hasilnya 0,5V dst. ?? padahal amplituda tegangan memang sudah 5 V DC?
Kang Fachry,
Output dari PWM agak sulit diukur oleh avo meter biasa, karena hanya berupa pulsa kotak 0 atau 5 volt saja, bagusnya dilihat pakai osciloscope sih. Meskipun mungkin saja avometer tsb mengukur Vrata2 dari output PWM tsb, sehingga terbaca 0.5 volt.
Terima kasih,
riza
Terima kasih kang, responnya cepet banget. kalau tegangan normal vcc core prosesor biasanyanya 1,1V tampilan layar lcd sudah tampil / nyala. tapi biasanya kalau tidak tampil ke lcd, tegangan vcc core prosesor cuma sampai 0,9V. ini yang saya mau pelajari apakah amplituda turun ataukah duty cycle diturunkan. cuma belum tahu apakah oleh mosfet atau ic disebut 'buck converter'. memang idealnya pakai oscilloscope untuk lihat amplituda, periode, dll seperti waktu kuliah dulu. cuma belum mampu beli he..he..he..
Kebetulan aja lagi didepan komputer hehe... kalo pin yg diukur itu dari output mosfet, biasanya sinyal PWM. krn MOSFET berfungsi sebagai "switching" on/off saja, tetapi bila setelah mosfet ada capasitor/induktor, biasanya berfungsi untuk "merata-ratakan" output tegangan seperti yg dipakai di power supply switching, jd outputnya sdh tegangan linear tanpa ripple ON/OFF lagi
terima kasih Mas berkat postinganya saya dapat judul skripsi mengenai elektronika daya
Untuk KRL seri 7000,05 dan 203 yang ada di JABOTABEK apa juga pakai prinsip kerja PWM?
soalnya kalau KRLnya mau jalan suka ngeluarin suara "NGIING" dari box チョッパー (baca: choppa)
maaf saya ga ngerti babarblas....... tapi mau nanya sedikit, batere mobil 12v 40A saya mau pake ke 0.5A saya musti pakai alat apa namanya. terima kasih
Oom Bos, kalau PWM bisa untuk inject frekuensi ke arus DC gak? soalnya saya ada tugas bikin arus DC berfrekuensi tinggi. Matur Thank You
Bugle Boy:
Mungkin bunyi tersebut benar frekuensi PWM nya, krn sebagian KRL ada yg VVVF (Variable Voltage Variable Frequency)
Rental Mobil Box:
Maksudnya accu 40A dipakai untuk menyalakan beban 0.5A? Boleh mas, selama tegangannya sama
Fayyadh:
Arus DC berfrekuensi tinggi? yang pasti pake osilator diatur frekuensinya berapa kemudian masuk ke rangkaian switching, bisa mosfet, atau transistor biasa
Bagaimana Menentukan Resistor Pada Lampu Watt Besar?
Pada jaman ini sepeda motor sudah AHO (Automatic Headlight On) yaitu lampu utama yang menyala saat mesin motor menyala, tetapi ada juga pabrikan motor lain yang menyebutnya DRL (Daytime Running Lights).
Kalau AHO, lampu utama langsung menyala dengan terang maksimal.
Kalau DRL, lampu utama menyala dengan lebih redup di siang hari.
Spesifikasi : Tegangan kerja bohlam 12V dan daya 50W.
Pertanyaan :
1. Bisa gak ya membuat lampu utama menyala lebih redup (hanya 50% sampai 75% saja) dengan menggunakan resistor?
2. Berapa range tegangan kerja bohlam tersebut? Kalau 8V mau idup gak ya?
3. Gimana cara menentukan resistor agar tegangan yang mengalir ke lampu jadi 8V? (maksudnya dari tegangan 12V diturunkan jadi 8V menggunakan resistor berapa ohm? 8V di sini terkait dengan pertanyaan nomor 2, kalau 8V gak bisa nyala brarti ya 10V, jadi dari 12V diturunkan jadi 10V dengan resistor berapa ohm?)
NB : Saya sengaja tidak pakai dimmer karena rangkaiannya sangat ribet dan agar nyala lampu tetap (tidak dapat dirubah).
mas albertus,
1. Bisa saja, anggap spesifikasi lampu benar, maka arus yg mengalir ke lampu adalah daya/tegangan=4.16 Ampere, jadi resistansinya adalah 12V/4.16A=2.88 ohm. Jadi kalau mau lampu menyala di 6Volt, maka perlu diseri dengan resistor 2.88 ohm juga.
Sekarang kita hrs menghitung daya resistor yg dipakai, yaitu dengan menghitung total arus mengalir di R dan lampu=12V/(2.88+2.88) ohm = 2.08Ampere. Jadi harus memakai resistor yg rating dayanya=(2.08^2)*2.88 ohm=12Watt.
Jadi, agar lampu menyala di 6Volt, perlu diseri dengan resistor sebesar 2.88 ohm dengan rating daya (minimum) 12 Watt.
Alternatif lain, bisa memakai dioda, 1 buah dioda menurunkan tegangan sekitar 0.7 volt, jd kalau mau menurunkan 7volt, gunakan 10 buah dioda. Dioda yg dipakai hrs mampu dialiri arus sktr 4ampere
2. Biasanya kalau lampu pijar, selama arus masih bisa "memanaskan" filamen sampai berpijar, pasti masih menyala, hanya cenderung kemerahan. Saya rasa diberi 6volt lampu tsb masih menyala
3. Perhitungannya seperti nomor 1, memakai hukum ohm. Alternatif lain ya memakai dioda, dicoba saja memakai 1N5408 secara seri beberapa buah, daripada memakai resistor daya tinggi yg lebih mahal dan tidak tentu drop tegangannya (tergantung resistansi dalam dari lampu, yg berbeda2 juga tergantung temperatur filamennya). Kalau dioda, fix 0.7-0.9 volt drop tegangannya. Satu lagi, jangan lupa dioda/resistor tsb diberi pembuang panas, apabila cukup panas.
Biasanya dimmer (yg memakai triac) hanya bekerja di rangkaian AC yg memotong duty-cycle dari beban.
Jawabannya sangat bermanfaat... (y)
Tapi saya tetap ingin menggunakan resistor mas, soalnya kan kalau pakai dioda jadi kedip lampunya karena tegangannya jadi 1/2 gelombang (meskipun tidak terlihat mata), ntar malah umur lampu jadi lebih pendek karena kedipan tersebut? (menurut saya)
Btw kalau menggunakan resistor yang 20W apakah masih terjadi panas pada resistornya?
Terus bagaimana cara memberi pendinginnya?
Soalnya kan resistornya seperti keramik gitu..
http://m4.uxcell.com/i/11d/ux_a11111600ux0044_ux_c.jpg
Bagaimana tu maksudnya memotong duty-cycle dari beban?
Saya gak ngerti.. :D
http://skemarangkaianpcb.com/wp-content/uploads/2012/06/Rangkaian-Lampu-Dimmer-Sederhana.gif
Dimmer 220V 100W AC digunakan untuk bohlam 12V 50W AC apakah bisa mas?
mas albertus,
1. memakai dioda tdk akan kedip mas, karena utk pemakaian di motor kan? jd sumber tegangannya DC, beda kalau dioda dipasang di lampu AC (220V misalnya)
2. tetap panas, karena panas itu (disipasi daya) harus dibuang, dicoba dulu saja, cek apakah panasnya masih bisa dipegang atau tidak (setelah pemakaian sekitar 10 menit), kalau tidak bisa dipegang, resistor itu hrs ditempelkan di bahan penyerap panas, biasanya disebut heatsink terbuat dari aluminium, atau kalau mau sedikit berabe, harus dikasih fan
Memang kalau memakai dioda seri untuk menurunkan tegangan, tetap saja terjadi panas di diodanya.
Memotong duty-cycle maksudnya lampu di on-off kan dengan cepat, duty-cycle adalah perbandingan perioda on terhadap perioda sinyalnya, misal apabila lampu dinyalakan 1milisecond, kemudian dimatikan 9milisecond, bisa disebut duty-cyclenya 10%
3. rangkaian dimmer yg dikasih hanya bekerja di tegangan AC (220Volt) dan karena di rangkaian tsb ada DIAC (perlu tegangan >60 volt), kemungkinan besar tidak bekerja
trims
1. Masalahnya lampu & tegangannya 12V AC mas.. :(
2. O..gitu ya..
Ribet juga ya...
Takutnya kalau sampe meledak & membuat konslet kelistrikan motor mas... >_<
Kalau Wattnya dibesarkan, misal jadi 50W gitu apakah akan mengurangi panas?
3. O..begitu, intinya mengedipkan lampu ternyata...
Sip2, kalau gitu tetap harus pakai resistor.. >_<
Sudah ada Pak ampli yang pakai metode PWM
http://www.gizmag.com/stmicrosystems-digital-audio-amplifier-sta333is/28372/
Mas Ugly Duclin' saya mau curhat & tanya lagi :D
Stelah saya coba menurunkan tegangan untuk meredupkan lampu 12V 50W dengan menseri 1 dioda hasilnya redupnya sesuai tetapi travo bergetar.
Tegangan dari alternator masih AC.
Apakah tidak merusak alternator karena dicoba dengan travo saja bergetar travonya? (travo 4A)
Lalu saya coba menseri resistor 3ohm 40W hasilnya travo tidak bergetar tapi resistor sangat panas dan tidak bisa dipegang dan saya bingung mau menempelkan resistor dimana karena kalau besi pada sepeda motor bila ditempeli resistor yang panas sekali akan menghantar panas ke plastik tebeng dan sekitarnya.
Maka saya putuskan untuk menggunakan dimmer saja dan kebetulan saya mendapatkan gambar rangkaian dimmer 12V.
http://www.dimmers.net/images/articles/dimmer_switch_circuit.gif
dari web : http://www.dimmers.net/dimmer_switch.htm
Pada rangkaian tersebut apakah bisa digunakan untuk lampu sepeda motor 12V50W AC? (soalnya gak tau berapa beban maksimal pada triac) tegangan sumber 12V AC dari alternator.
Apakah benar rangkaian tersebut bisa bekerja pada tegangan 12V? soalnya sampean pernah bilang kalau diac bekerja pada tegangan 60V ke atas.
Oiya, tipe diac yang pas apa ya?
@mas albertus,
sorry baru jawab, sbnernya sdh dibaca bbrp hari yg lalu tp lupa reply, biasalah faktor usia :)
trafo bergetar mungkin krn bebannya on-off, coba sesudah dioda paralel beban sama capasitor 1000uF/16volt.
kemungkinan gak bisa kerja mas, soalnya diac tegangan kerjanya enggak bisa di 12 volt.
Ada cara lain yg mungkin enggak terlalu membebani, coba pake LM2576-adjustable buat ngatur tegangan lampu, jadi bisa diatur keredupannya. 2576 prinsipnya PWM, jd tdk terlalu panas.
Hahah bisa aja owk.. :D
O..gitu ya, kirain karena travonya 3A, harusnya kan paling g 4A.
O..gak bisa ya?
Emangnya gak ada diac yg tegangan breakdownnya skitar 6V gitu ya mas?
Wah aku cari2 di google katanya LM2576 arusnya cm 3A mas, sedangkan lampunya aja 12V 50W, jd harus 5A biar memenuhi syarat.
Lagipula tegangan sumbernya masih AC dari alternator, jadi gak stabil klo hrs pake IC, kira2 tegangannya bisa 10-14V soalnya..
Sbenarnya bagus pake Resistor sih mas, tapi panasnya yg melebihi batas jd ntar mlh melelehkan plastik didekat besi yang disinggahi resistor tersebut untuk membuang panas.. :D
Kira2 sampean tau rangkaian apa lagi mas untuk meredupkan lampu 12V 50W dengan sumber tegangan AC yg tidak stabil gitu?
@mas albertus,
pengganti diac mungkin bisa pake zener 6v misalnya, yang diseri katoda-katoda, mesti coba2 sih... at least klo enggak kepake, bisa buat meredupkan lampu dirumah hehe..
coba seri dioda aja, diujung dioda paralel beban dikasih kapasitor besar, misal 10.000uF/16 volt, biar lampu enggak keliatan berkedip, tapi redup, dan enggak panas.
thanks,
riza
mas, rangkaian PWM saya menggunakan IRF540, dengan arus input 4 Ampere kok cepat panas ya..belom ada 1menit udah panas banget..tolong dong infonya..terimakasih..
Ilmu yang bermanfaat mas. Sy jadi tambah ilmu. Tx
selamat malam mas, tulisannya sangat membantu dan membuat saya penasaran untuk diaplikasikan langsung. bagaimana caranya jika ingin menjadikan transistor sebagai switching dengan frekuensi ON-OFF yang sangat tinggi hingga mencapai orde 5 kHz ?
mohon tanggapannya mas, terimakasih
mas sardo jefri,
5khz bisa pakai transistor biasa mas, ukuran transistor tergantung beban.
agar transistor bisa ON/OFF dgn frekuensi 5khz, perlu rangkaian oscillator, bisa memakai IC 555, contoh rangkaian banyak di internet.
thanks,
riza
mas maaf bagaimana cara mengukur / mengetahui frekuensi pwm untuk smps pakai mosfet
Jozzzzzzz mas.... Penjelasannya simple mudah dimengerti tapi amat sangat berisi.
Terimakasih.
Mantap mas jelas banget makasih .saya orang awam yg belajar cari2 reverensi di sni aku dapat semuanya.
Sukses
isp min
solder uap
Mantap dan mantap banget
mas sy pasang dimmer utk kipas angin saya, tp saat rpm kipas setengahnya kenapa menghasilkan bunyi spt denging, kuping jd terganggu kg kl dipakai lama.. mohon pencerahannya mas tks
Posting Komentar