Menggunakan Pin Digital PWM(Pulse Width Modulation) untuk menghidupkan/ mematikan LED

Setelah berhasil menyalakan LED dengan menggunakan Push Button, postingan kali ini akan membahas tentang penggunaan Pin PWM(Pulse Width Modulation) pada Arduino beserta dengan percobaannya. Langsung saja ya...

Apasih PWM itu? 

PWM merupakan singkatan dari Pulse Width Modulation. PWM merupakan teknik untuk membuat output sinyal digital seolah-olah menghasilkan sinyal analog. Sinyal digital merupakan sinyal nilainya 0 atau 1 saja. PWM dilakukan dengan memanipulasi durasi sinyal bernilai 1 dalam periode waktu tertentu.

PWM pada board Arduino Uno R3 seperti apa?

Arduino Uno R3 menggunakan ATMega328P-PU(datasheet) sebagai mikrokontrollernya. Pada mikrokontroller seri ATMega328P ini terdapat 3 buah Timer/ Counter yang dapat digunakan untuk melakukan PWM, yaitu timer-0(8-bit), timer-1(16-bit), timer-2(8-bit). 

• timer-0 terhubung dengan pin 5, 6
• timer-1 terhubung dengan pin 9, 10
• timer-2 terhubung dengan pin 3, 11

Penggunaan PWM pada Arduino dapat dilakukan dengan memanggil fungsi analogWrite(pin, value), dimana pin nya merupakan pin yang secara default mensupport PWM (Pin 3, 5, 6, 9, 10, 11) dilambangkan dengan tanda "~" disebelah angka pin. Kita juga dapat melakukan manipulasi di program untuk membuat pin lainnya di Arduino menjadi pin PWM. Valuenya sendiri bernilai antara 0-255 karena timer yang ada hanya 8-bit.

Output PWM pada pin 5 dan 6 mempunyai duty-cycle lebih besar dari yang diharapkan, hal ini terjadi karea pin 5 dan 6 menggunakan timer-0 yang juga merupakan timer yang digunakan untuk menangani fungsi milis() dan delay().

 Gambar sinyal dengan PWM

sumber: http://arduino.cc/en/Tutorial/PWM

Penjelasan gambar:

1. Garis hijau menggambarkan periode normal
2. Pada saat fungsi analogWrite(64) dijalankan, maka sinyal digital yang terlihat bernilai 1 dengan durasi 25% periode normalnya, pada saat ini, bila pin tersebut terhubung dengan LED maka sebenarnya LED mati/hidup dalam waktu cepat, namun mata kita tidak dapat melihat perubahan itu, sehingga LED akan tampak redup, begitu pula yang terjadi pada analogWrite(127) dan analogWrite(191).

Setelah membaca teori yang panjang, saatnya melakukan percobaan.

Percobaan #1
Menyalakan LED dari Padam, Redup, Terang Sekali, Redup hingga Padam Kembali
Alat dan komponen yang dibutuhkan:

1. Board Arduino x1
2. Kabel USB untuk power Arduino x1
3. Resistor 10k Ohm x1
4. LED x1
5. Breadboard x1
6. Kabel(untuk jumper) secukupnya

Skema rangkaian dapat dilihat pada gambar 1.

gambar 1 : skema rangkaian percobaan #1

Setelah membuat rangkaian dengan menggunakan alat dan komponen yang sudah disebutkan sebelumnya, maka saatnya untuk membuat kode program untuk diunggah ke board Arduino Uno.
Kode program yang saya gunakan adalah

//Percobaan kali ini akan membuat LED menjadi nyala perlahan sampai 
//terang sekali kemudian redup hingga mati

const int LED = 9; //pin untuk LED
int i = 0; //variabel yang akan berubah-ubah nilainya untuk looping

void setup() {
  pinMode(LED, OUTPUT); //memberitahu ke Arduino bahwa LED(pin 9) merupakan 
                        //OUTPUT
}

void loop(){
  for (i = 0; i < 255; i++) { //looping dari 0 ke 254 (semakin terang)
    analogWrite(LED, i); //menentukan tingkat kecerahan LED
    delay(10); //delay 10ms karena tanpa ada delay kita tidak dapat melihat 
               //perubahan yang terjadi
  }
  
  for (i = 255; i > 0; i--) { //looping dari 255 ke 1 (semakin redup)
    analogWrite(LED, i); //menentukan tingkat kecerahan LED
    delay(10); //delay 10ms
  }
}

Setelah membuat rangkaian berdasarkan skema, serta menghubungkan Arduino dan mengunggah program ke Arduino, maka akan didapatkan hasil seperti pada video berikut.

Percobaan #2
Menyalakan LED dari Padam, Redup, Terang Sekali, Redup hingga Padam Kembali dengan Push Button Switch

Alat dan komponen yang dibutuhkan:

1. Board Arduino x1
2. Kabel USB untuk power Arduino x1
3. Resistor 10k Ohm x2
4. LED x1
5. Breadboard x1
6. Kabel(untuk jumper) secukupnya
7. Push Button Switch

Skema rangkaian dapat dilihat pada gambar 2.

gambar 2 : skema percobaan #2.

Selanjutnya saya mengunggah program berikut ke Arduino Uno

/*
menyalakan LED dengan menekan switch, jika switch ditekan terus maka 
LED akan menyala dengan tingkat kecerahan yang berubah
*/
const int LED = 9; //pin output untuk LED
const int BUTTON = 7; //pin input untuk switch
int val = 0; //menyimpan kondisi switch sekarang
int old_val = 0; //menyimpan nilai val yang lama
int state = 0; //0=LED padam, 1=LED nyala
int brightness = 128; //tingkat kecerahan
unsigned long startTime = 0; //waktu saat button mulai ditekan
boolean lastButton = LOW; //state switch terakhir
boolean currentButton = LOW; //state switch sekarang

/*
Fungsi debounce berfungsi untuk memastikan bahwa switch tertekan 
dengan benar dan kembali pada posisi semula
*/
boolean debounce(boolean last){
  boolean current = digitalRead(BUTTON);
  if(last != current){
    delay(5);
    current = digitalRead(BUTTON);
  }
  return current;
}

void setup() {
  pinMode(LED, OUTPUT); //memberitahu ke Arduino bahwa LED(pin 9) 
                        //merupakan OUTPUT
  pinMode(BUTTON, INPUT); //memberitahu ke Arduino bahwa 
                          //Push Button Switch (pin 7) merupakan INPUT
}

void loop() {
  currentButton = debounce(lastButton);//mendeklarasikan currentButton 
                                       //dengan menjalankan 
                                       //fungsi debounce;
  
  val = currentButton; //assign val dengan currentButton
  
  //cek apakah ada perubahan atau tidak
  if ((val == HIGH) && (old_val == LOW)) {
    state = 1 - state; //ubah state dari off ke on atau sebaliknya
    startTime = millis(); /*millis() adalah jam di arduino, fungsi ini 
                            mengembalikan berapa ms yang sudah berlalu  
                            sejak board terakhir di reset
                           (baris ini mengingat kapan switch 
                           terakhir ditekan)*/
    delay(10);
  }
  //cek apakah switch ditekan atau tidak
  if ((val == HIGH) && (old_val == HIGH)) {
  //jika switch ditekan lebih dari 500ms...
    if (state == 1 && (millis() - startTime) > 500) {
      brightness++; //tingkat kecerahan ditingkatkan sebanyak 1
      delay(10); //delay selama 10ms agar perubahan tingkat kecerahan 
                 //dapat terlihat
      if (brightness > 255) { //255 adalah tingkat maksimum kecerahan
      brightness = 0; //jika tingkat kecerahan melebihi 255 maka 
                      //dikembalikan ke 1
      }
    }
  }
  
  old_val = val; //val sudah tidak dipakai, disimpan ke old_val;
  lastButton = currentButton; //currentButton sudah tidak dipakai, 
                              //disimpan ke lastButton
  if (state == 1) {
    analogWrite(LED, brightness); //menyalakan LED dengan tingkat 
                                  //kecerahan sesuai nilai 
                                  //pada variabel brightness
  } else {
    analogWrite(LED, 0); //memadamkan LED
  }
}

Setelah dijalankan, hasilnya adalah seperti pada video berikut.

Demikian postingan saya kali ini, selamat mencoba dan semoga bermanfaat.