Merancang Sirkuit PWM Terpercaya untuk Kontrol Kecepatan Motor DC yang Presisi

Ada berbagai cara untuk mengontrol kecepatan motor DC. Namun, salah satu cara yang paling disukai dan sederhana adalah dengan menggunakan sirkuit Modulasi Lebar Pulsa (PWM). PWM (Modulasi Lebar Pulsa) adalah teknik yang digunakan untuk menggerakkan beban inersial untuk waktu yang lama. Penggunaan modulasi lebar pulsa dalam mengontrol pengemudi motor datang dengan beberapa keuntungan.

Tetapi mungkin, keuntungan yang paling signifikan adalah bahwa karena transistor atau dalam keadaan “OFF” sepenuhnya atau “ON,” kehilangan daya dalam konduktor switching tetap kecil. Artikel ini membahas cara merancang sirkuit PWM. Di sini, akan ada diskusi tentang isu-isu penting, seperti memotong sinyal listrik secara efektif menjadi bagian-bagian diskrit sebagai cara untuk mengurangi daya transmisi sinyal elektronik.

Pengantar Profesional Terhadap Sirkuit PWM

Modulasi Lebar Pulsa (PWM) adalah istilah yang digunakan dalam deskripsi tipe sinyal digital. Modulasi lebar pulsa banyak digunakan dalam aplikasi seperti sirkuit kontrol yang canggih. Metode standar di mana PWM banyak digunakan adalah dalam mengontrol redupnya LED dan mengontrol arah servo motor.

Sirkuit modulasi lebar pulsa bekerja dengan mengurangi daya rata-rata selama transmisi sinyal listrik. Ini melakukannya dengan memisahkan sinyal menjadi bagian-bagian diskrit atau sampel. Seperti yang disebutkan sebelumnya, ada banyak keuntungan dan penggunaan dalam telekomunikasi, regulasi tegangan, kontrol servo motor, sirkuit digital, dan kontrol kecepatan motor, antara lain.

Sirkuit modulasi lebar pulsa adalah pilihan terbaik untuk banyak pengguna berdasarkan fakta bahwa mereka tidak membuat banyak kebisingan saat operasi. Tidak seperti sinyal analog yang memancarkan beberapa suara saat dalam proses, sirkuit modulasi lebar pulsa imun terhadap kebisingan dan sangat efisien. Lebih baik lagi, sirkuit modulasi lebar pulsa hemat dan tidak memerlukan banyak ruang. Sirkuit modulasi lebar pulsa tidak sulit atau melelahkan untuk dibangun. Komponen yang diperlukan dalam pembuatan sirkuit ini mudah dirakit.

Selain itu, langkah-langkah yang diikuti dalam pembuatan atau produksi sirkuit modulasi lebar pulsa sangat nyaman, tidak seperti desain kursus lainnya. Sirkuit modulasi lebar pulsa mudah dikonversi kembali ke sirkuit analog menggunakan hardware minimum.

Duty Cycle, Frekuensi, dan Lebar Pulsa dalam Sirkuit PWM

lDuty Cycle

Seperti yang disebutkan sebelumnya, sinyal modulasi lebar pulsa tetap menyala untuk waktu tertentu kemudian mati untuk sisa waktu. Ini beroperasi pada dasar “ON” dan “OFF.” Aspek yang membuat sinyal PWM lebih berguna dan unik adalah fakta bahwa ia dapat diatur untuk tetap menyala untuk waktu tertentu dengan mengontrol duty cycle. Persentase atau rasio waktu sinyal PWM tetap menyala atau HIGH dikenal sebagai duty cycle.

Jika sinyal tetap ON, maka itu adalah duty cycle 100%. Namun, jika selalu mati, maka itu adalah duty cycle 0%. Rumus untuk menghitung duty cycle adalah sebagai berikut:

Duty Cycle = Turn ON time / (Turn ON time + Turn OFF time)

lFrekuensi PWM

Frekuensi sirkuit modulasi lebar pulsa menentukan kecepatan atau seberapa cepat PWM menyelesaikan satu periode. Satu Periode adalah periode ON dan OFF yang lengkap atau penuh dari sinyal modulasi lebar pulsa. Biasanya, sinyal modulasi lebar pulsa yang dihasilkan oleh banyak mikrokontroler sekitar 500 Hz. Frekuensi semacam itu banyak digunakan dalam komponen switching kecepatan tinggi seperti konverter dan inverter.

Namun, tidak semua aplikasi memerlukan frekuensi tinggi. Misalnya, untuk mengontrol servo motor, Anda perlu menghasilkan sinyal PWM dengan frekuensi sekitar 50Hz. Untuk mengatakan dengan kata sederhana, seberapa cepat sinyal modulasi lebar pulsa menyala dan mati ditentukan oleh frekuensi sinyal PWM.

Lebar Pulsa dalam Sirkuit PWM

Sebuah sirkuit PWM terdiri dari Lebar Pulsa (PW). Lebar pulsa, menurut definisi, adalah waktu yang berlalu atau waktu yang diambil antara tepi rising/high dan falling/low dari satu pulsa. Lebar pulsa adalah durasi sinyal lain, biasanya sinyal carrier yang digunakan dalam transmisi. Untuk membuat pengukuran tersebut akurat dan dapat diulang, 50% dari tingkat daya digunakan sebagai titik referensi.

Cara Membangun Sirkuit PWM

Membangun sirkuit PWM bukanlah tugas yang sulit. Berikut adalah beberapa bahan yang diperlukan untuk membuat sirkuit PWM. Glossy Paper

• Copper clad board
• Acetone
• Ferric Chloride
• LASER Printer
• Scissors
• Marker Pen
• Plastic container
• Sandpaper
• Safety gloves
• Saw
• Latex gloves

Langkah 1: Merancang sirkuit

Mulai dengan merancang diagram skema dalam perangkat lunak desain PCB. Anda dapat menggunakan perangkat lunak desain seperti Kicad, Express PCB, Dip Trace, NI Multism, atau Altium Designer. EAGLE PCB Design Software adalah opsi terbaik.

Langkah 2: Merancang Tata Letak PCB

Setelah Anda selesai merancang diagram skema, sekarang saatnya untuk mengembangkan tata letak PCB, lebih baik menggunakan alat Eagle EDA. Setelah Anda selesai, ambil cetakan dari pembuatan PCB, ada kemungkinan tinggi kegagalan tata letak, yang dapat berdampak negatif pada fungsionalitas produk akhir. Ada beberapa tata letak PCB di kertas glosy. Di sini, gunakan LASER printer saja. Komponen yang diperlukan di sini meliputi yang berikut:

• Header (2.54mm)
• PCB: FR4 Glass Fiber
• Screw Terminal Block
• Capacitor – 0.1 uF (104)
• Resistors
• 1N5403 – Diode (3Amps)
• TLP250 – Gate Driver
• IRFP460 – Power MOSFET

Langkah 3: Proses Soldering

Untuk mengemudi power MOSFET, gunakan IC gate driver. Namun, TLP250 IC cocok untuk sirkuit gate driver IGBT dan power MOSFET. Anda dapat menggunakan PWM controller untuk mengontrol tingkat kecerahan LED atau bahkan menggunakannya sebagai LED driver. PWM controller juga bekerja atau melakukan peran yang sama seperti PWM dimmer.

Langkah 4: Perhitungan Dissipasi Daya MOSFET

Langkah keempat melibatkan perhitungan dissipasi daya. Berikut adalah rumus untuk menghitung dissipasi daya:

P = R X I²

P = R_ds (ON) X I²

Di sini,

P = Power

I = Current

R_ds(ON) = Drain-Source On-State Resistance

Langkah 5: Dissipasi Daya Maksimum dikurangi Heatsink

Dissipasi daya adalah daya maksimum yang disipasi oleh MOSFET di bawah kondisi termal yang ditentukan. Langkah kelima dalam membangun sirkuit PWM Anda melibatkan perhitungan dissipasi daya maksimum tanpa heatsink. Perhitungan dissipasi daya sederhana. Dissipasi daya dihitung dengan mengambil suhu simpul dan mengurangi suhu sekitar lalu membaginya dengan maksimum simpul ke sekitar.

Pd = Tj (max) – TA

ROJA

Langkah 6: Interfacing PWM Driver

Ini adalah langkah akhir menuju sirkuit PWM Anda. Untuk menginterface atau menyelesaikan PWM driver Anda, Anda akan membutuhkan kawat jumper, PWM driver, papan Arduino UNO, motor DC, SMPS, dan potentiometer 10k.

Hal yang Perlu Diperhatikan

Desain sirkuit PWM dapat menjadi tugas yang menakutkan, terutama jika Anda gagal mengikuti instruksi dengan hati-hati. Anda mungkin memperhatikan bahwa dalam kenyataan, hal-hal akan sedikit berbeda dari yang Anda temukan di buku atau internet. Untuk berjalan aman, Anda perlu mempertimbangkan beberapa isu. Misalnya, Anda harus memastikan bahwa Anda memiliki semua bahan yang diperlukan.

Juga, Anda perlu memastikan bahwa Anda mengikuti semua langkah dari awal hingga akhir, seperti yang ditunjukkan. Anda juga perlu mempertimbangkan hal-hal terkait keselamatan. Pastikan Anda bekerja di lingkungan yang bersih dan aman. Juga, Anda perlu akrab dengan perhitungan karena Anda mungkin perlu menghitung aspek-aspek penting seperti dissipasi daya, daya watt resistor, dan penggunaan mikrokontroler, antara lain.

Area Aplikasi

Sirkuit PWM banyak digunakan dalam berbagai aplikasi. Contoh yang tepat di mana PWM controller digunakan meliputi yang berikut:

• Digunakan untuk mengontrol kecepatan motor DC
• Digunakan dalam mengontrol kecerahan strip lampu LED dan lampu LED
• Digunakan untuk menghasilkan nada
• Digunakan dalam aplikasi pemanas daya DC
• Digunakan dalam komponen daya DC

Apakah Anda Ingin Menyiapkan PWM Controller? Anda Dapat Menghubungi Kami

Menyiapkan PWM controller dapat menjadi tugas yang sulit. Mayoritas orang merasa sulit saat berkaitan dengan menyiapkan PWM controller. Apakah Anda merasa sulit untuk menyiapkan PWM controller? Jangan khawatir. Kami di WellPCB di sini untuk membantu Anda. Jangan diam-diam ketika kami dapat membantu. Kami memahami setiap aspek terkait PWM motor controller. Biarkan kami menyiapkan segalanya untuk Anda sambil Anda duduk dan bersantai. Tergantung pada penggunaan Anda, kami akan menetapkan beban untuk Anda, menghubungkan semua kawat untuk menghindari short, dan menghitung dissipasi daya maksimum untuk PWM controller Anda.

Kesimpulan

Seperti yang disebutkan sebelumnya, mengontrol kecepatan motor DC dapat dilakukan dengan berbagai cara. Namun, penggunaan Modulasi Lebar Pulsa adalah metode terbaik dan paling terpercaya. Ada banyak keuntungan yang terkait dengan penggunaan modulasi lebar pulsa dalam mengontrol kecepatan motor DC. Beberapa di antaranya termasuk kehilangan daya yang kecil dan tegangan motor konstan. Membangun PWM motor dapat menjadi latihan yang memusingkan, terutama jika Anda tidak mematuhi semua instruksi. Jika Anda merasa sulit untuk mengembangkan dan menyiapkan PWM controller, Anda dapat menghubungi kami untuk bantuan. Kami adalah desainer PWM profesional terbaik dengan pengalaman dan profesionalisme bertahun-tahun.