Memahami Sensor PWM:Fungsionalitas dan Panduan Pengujian
Semakin banyak sistem industri yang menggantikan sinyal analog tradisional dengan modulasi lebar pulsa yang bersih dan tahan noise.
Karena keluaran PWM beralih ON dan OFF alih-alih mempertahankan tingkat analog yang stabil, hal ini menghasilkan konsumsi daya yang lebih rendah dan produksi panas yang lebih sedikit. Kami akan menjelaskan pengoperasian ON dan OFF nanti di artikel.
Sensor Modulasi Lebar Pulsa (PWM) kini ada dimana-mana. Dalam artikel ini, kami akan menjelaskan secara detail bagaimana sinyal sensor PWM dapat mewakili variabel proses, dan menunjukkan cara mengujinya dengan multimeter digital terpercaya Anda.
Sensor PWM digunakan dalam berbagai aplikasi. Misalnya, mereka mengukur posisi dan perpindahan, tekanan dan gaya, memantau kecepatan dan RPM, dan fungsi lainnya.
Sensor analog dan PWM
Mari kita mulai dengan mengidentifikasi dua sensor analog yang digantikan oleh sensor PWM.
Potensiometer
Potensiometer pernah menjadi pilihan utama untuk banyak aplikasi pengukuran posisi.
Mereka juga umum di joystick, tuas, dan pedal.
Mengapa digantikan oleh perangkat PWM? Potensiometer memiliki penghapus logam yang bergesekan dengan bahan resistif untuk menciptakan resistansi variabel. Seiring waktu, mereka menjadi kotor dan aus. Hampir tidak mungkin dibersihkan, sehingga sering diganti.
Namun, hal tersebut belum sepenuhnya hilang dan kemungkinan akan tetap ada dalam waktu yang cukup lama.
Encoder poros
Baiklah, bagaimana dengan pembuat enkode poros? Encoder optik telah digunakan selama beberapa dekade untuk menentukan posisi poros. Ada encoder absolut PWM yang menawarkan ketahanan lebih baik terhadap debu, oli, getaran, dan guncangan; mereka tidak bergantung pada sumber cahaya LED dan disk kode untuk menghasilkan sinyal keluaran.
Cara kerja sensor PWM
Oke, setelah kita membahas di mana Anda bisa menemukan sensor PWM dan alasannya, mari kita lanjutkan dan jelaskan cara kerjanya.
Secara sederhana, PWM melibatkan penyesuaian siklus kerja bentuk gelombang digital frekuensi konstan. Dengan sensor PWM, perubahan siklus kerja mencerminkan variasi parameter fisik, seperti rotasi, posisi, atau tekanan.
Siklus tugas dan frekuensi
Jadi, apa itu siklus kerja? Mari kita mulai dengan membahas frekuensi.
Di Amerika Utara, kita semua akrab dengan frekuensi 60 Hz dari tegangan saluran AC.
Pada osiloskop, tegangan saluran AC ditampilkan sebagai gelombang sinus yang berulang dengan kecepatan 60 siklus per detik.
Dengan menggunakan matematika sederhana, kita dapat menentukan bahwa waktu untuk menyelesaikan satu siklus, yang disebut Periode, adalah 16,67 milidetik. Bagaimana kita mendapatkannya? Periode adalah kebalikan dari frekuensi.
P adalah periode satu siklus.
Jenis bentuk gelombang
Tidak semua bentuk gelombang berulang berbentuk sinusoidal atau polaritasnya bergantian seperti tegangan saluran. Ada beberapa bentuk gelombang gigi gergaji dan bentuk gelombang persegi.
PWM adalah bentuk gelombang berulang yang setiap setengah siklusnya dapat bervariasi durasinya.
Setiap siklus bentuk gelombang memiliki waktu saat tegangan AKTIF dan siklus lainnya saat tegangan MATI.
Siklus kerja adalah proporsi waktu ON terhadap periode, atau durasi satu siklus. Siklus kerja dinyatakan dalam persentase.
Contoh sensor PWM
Mari kita lihat contohnya.
Kami memiliki sensor PWM dengan periode 2 detik dan waktu ON 0,5 detik. Siklus kerja adalah rasio waktu ON terhadap total periode. Dalam contoh ini, 0,5 detik dibagi 2 detik. Ingat, kami menyatakan siklus kerja dalam persentase, jadi 25%.
Perangkat seri Megatron HTP36 adalah Encoder Absolut putaran tunggal dengan output PWM.
Ini beroperasi pada frekuensi 244 Hz. Siklus kerja berkisar antara 10% hingga 90%, yang setara dengan rotasi 0 hingga 360 derajat. Dengan tegangan suplai 5V DC, kita dapat mengasumsikan pulsa tegangan waktu ON adalah 5V DC.
Mengapa siklus kerjanya bervariasi dari 10% hingga 90%? Kisaran ini umum untuk sensor PWM, meskipun 5% hingga 95% juga umum terjadi. Rentang penuh 0% hingga 100% tidak digunakan untuk tujuan diagnostik. Sinyal di bawah 10% atau di atas 90% menunjukkan potensi kondisi gangguan.
Mengamati sinyal PWM dengan osiloskop
Mari kita periksa bentuk gelombang yang akan kita amati pada osiloskop portabel Fluke 190 bertenaga baterai yang terhubung ke output encoder ini.
Pada rotasi 0 derajat, kita mengamati siklus kerja 10%. Periode bentuk gelombang adalah 4,0 milidetik, dan waktu AKTIF adalah 0,4 milidetik.
Pada rotasi 360 derajat, kami mengamati siklus kerja 90%. Seperti biasa, periode gelombang adalah 4,0 milidetik. Waktu AKTIF adalah 3,6 milidetik.
Perlu dicatat di sini bahwa spesifikasi menyatakan siklus tugas maksimum sebesar 90%, yaitu sekitar 3,5 ms.
Mengapa ada perbedaan? Pada dasarnya, ini adalah praktik standar pada lembar data. Pabrikan membulatkan nilai demi kesederhanaan.
Mengukur sinyal PWM dengan multimeter digital
Sangat bagus jika Anda atau perusahaan Anda mampu membeli osiloskop portabel yang mahal, tetapi tidak banyak yang mampu.
Yang Anda perlukan hanyalah DMM (multimeter digital) dengan beberapa opsi khusus, seperti Fluke 87V, yang dapat mengukur frekuensi dan siklus kerja.
Sensor PWM adalah perangkat aktif, tidak seperti potensiometer yang pasif. Dibutuhkan kekuatan untuk beroperasi. Tidak ada tes ohmmeter yang dapat Anda lakukan untuk menentukan apakah ohmmeter dapat diservis.
DMM khusus ini memiliki tombol berlabel Hz dengan tanda % persentase.
Tombol ini memungkinkan Anda mengukur frekuensi dalam hertz dan siklus kerja sebagai persentase dengan sekali tekan.
Untuk mengukur frekuensi, sambungkan kabel ke terminal VAC DMM dan atur pemilih ke volt AC. Hubungkan kabel seperti yang Anda lakukan dengan osiloskop. Tekan tombol Hz sekali, dan layar akan menampilkan frekuensi dalam hertz.
Ingat, frekuensi PWM tetap konstan; oleh karena itu, pembacaan tidak boleh berubah saat memutar encoder.
Untuk mengukur siklus kerja, tetap pasang kabel yang sama. Tekan kembali tombol Hz, dan layar sekarang akan menampilkan siklus kerja dalam persentase. Anda akan melihat nilai siklus kerja berubah dari 10% menjadi 90% saat Anda memutar encoder dari 0 hingga 360 derajat.
Dari pembacaan DMM akan terlihat jelas apakah sensor mati, dipertanyakan, atau tidak stabil.
Menguji sensor PWM menggunakan tegangan DC
Jika DMM Anda tidak memiliki opsi untuk mengukur frekuensi atau siklus kerja, tidak semuanya hilang. Anda masih bisa mendapatkan gambaran kasar tentang pengoperasian sensor PWM dengan mengatur meteran untuk mengukur volt DC. Dalam mode ini, DMM menunjukkan rata-rata bentuk gelombang berdenyut.
Karena siklus kerja bervariasi dengan putaran encoder, tegangan DC rata-rata juga berubah. Ketika siklus kerja meningkat, tegangan DC yang diukur juga meningkat.
Anda tidak akan dapat menentukan siklus kerja dengan metode ini. Namun, jika tegangan DC tetap tidak berubah saat encoder berputar, sensor PWM harus dianggap mencurigakan.
Ringkasan
Sensor PWM ternyata mudah diuji di lapangan dengan multimeter digital, asalkan Anda memahami siklus kerja dan frekuensi.
18 Maret 2026
