Sensor Tegangan DC untuk Arduino

Tegangan (dan arus) merupakan parameter dasar dalam dunia elektro baik digital maupun analog. Tegangan ini merupakan besaran analog, jadi dalam elektro analog, tegangan dapat langsung diolah, diproses atau dikonversi dalam bentuk atau level lainnya. Sedangkan dalam dunia digital, tegangan akan dikonversi versi diskritnya dengan ADC (Analog to Digital Converter) atau jika dibalik dari digital ke tegangan analog harus menggunakan teknik DAC (Digital to Analog Converter).

[AdSense-A]

Interfacing Dunia Analog ke Arduino

Demikian juga dengan Arduino. Pada dasarnya Arduino adalah sebuah pusat kendali digital berbasis mikrokontroller AVR ATmega keluaran Intel. Arduino bekerja dalam level tegangan digital dengan range 0V untuk tegangan logika ‘0’ dan 5V untuk tegangan logika ‘1’. Semua parameter analog jika mau di-interfacing-kan dengan Arduino harus diubah ke digital menggunakan ADC. Dan sebaliknya jika ingin mengeluarkan tegangan analog dari Arduino harus menggunakan DAC (dalam Arduino menggunakan metode PWM/Pulse Width Modulation). Beruntunglah kita karena secara internal, Arduino sudah mendukung keduanya. Kita tidak perlu menambahkan IC ADC/DAC terpisah untuk melakukan interfacing dengan dunia analog.

Membaca Sensor Tegangan dengan Arduino

Sensor adalah transducer (pengubah/pendeteksi) parameter lingkungan menjadi besaran analog representasinya. Biasanya, apapun tipe sensor pasti akan dikonversi ke tegangan agar dapat diolah untuk proses selanjutnya. Demikian juga dengan Arduino. Untuk membaca sensor dengan output tegangan analog, Arduino menggunakan pin analog di A0-A5 sebagai ‘jembatan’ penghubung ke pusat kontrolnya. Pin analog A0-A5 terhubung dengan sebuah ADC dengan resolusi 10 bit yang akan menghasilkan angka digital 0 – 1023 sebagai representasi tegangan analog 0 – 5V. Sebagai ilustrasi, berikut ini adalah sampel data yang menunjukkan tegangan analog dan nilai digital yang terbaca di Arduino

Catatan : Tegangan analog yang dapat diterima pin analog Arduino maksimal adalah 5 VDC. Hati-hati, tegangan di atas batas ini akan merusak Arduino Anda.

Mengubah Tegangan DC agar ‘ramah’ terhadap Arduino

Seperti yang saya sebutkan di atas, batas maksimal tegangan analog yang dapat diterima Arduino adalah 5 VDC. Bagaimana dengan tegangan di atas 5V? Kita harus mengubahnya menjadi maksimal 5 V. Contoh: kita ingin mengukur tegangan aki yang berada pada rentang tegangan 9V – 15V. Perhatikan bahwa tegangan ini jauh di atas 5V. Oleh karena itu kita harus mengubahnya agar dapat dibaca Arduino tanpa merusaknya. Bagaimana caranya? Ternyata sangat mudah. Cukup menggunakan rangkaian pembagi tegangan yang hanya membutuhkan dua resistor saja. Begini contoh untuk case di atas.

Perhatikan titik ‘o’ di atas. Rumus tegangan di titik ‘o’ (Vo) adalah

Titik ‘o’ (Vo) di ataslah yang kemudian dihubungkan dengan pin Analog Arduino, bukan tegangan dari aki secara langsung. Agar pada saat tegangan 15V (tegangan maksimal aki) nilai di Vo ini bernilai 5V (batas tegangan yang dapat diterima Arduino) maka resistor-resistor yang digunakan adalah 2K (R1) dan 1K (R2).

Catatan : berhubung resistor yang tersedia pasaran tidak akurat nilai resistansinya (memiliki toleransi 1-5%) maka sebaiknya Anda menggunakan potensiometer/trimpot untuk R2

Dengan demikian akan di dapat tegangan output representasi dari tegangan sebenarnya (tegangan aki) menggunakan sensor tegangan di atas. Jika kita buat tabelnya, hasilnya adalah sebagai berikut:

Bagaimana sisi Arduino membacanya? Sesuai dengan tabel pertama, tegangan dari titik ‘o’ di atas (Vo) akan dikonversi ADC internal Arduino dengan resolusi 10 bit. Sebagai gambaran, saya catat di tabel di bawah, mulai dari tegangan aki (tegangan sebenarnya yang akan diukur), tegangan output sensor tegangan (rangkaian pembagi tegangan), dan nilai digital yang terbaca di Arduino

Di sisi Arduino Anda harus menambahkan script yang digunakan untuk membaca tegangan analog di pin analog yang tehubung dengan sensor. Katakanlah sensor tegangan analog (rangkaian pembagi tegangan) di atas terhubung ke pin A0 Arduino, maka script yang harus digunakan adalah

int sensor = analogRead(A0);

Dengan demikian, nilai digital representasi sensor akan disimpan sementara di variabel ‘sensor’ bertipe integer di atas. Bagaimana mendapatkan nilai tegangan aki yang sebenarnya? Anda tinggal bagi saja variabel ‘sensor’ ini dengan angka 68,2. Angka ini didapat dengan membagi 1023 (angka maksimal nilai digital yang terbaca Arduino) dengan 15 (angka maksimal tegangan yang diukur/tegangan aki).

float tegangan_aki = sensor / 68.2;

Berikutnya variabel ‘tegangan_aki’ di atas dapat Anda proses ke tampilan display, entah menggunakan seven segment, LCD atau yang lain.

Demikian sedikit tutorial cara mengukur tegangan analog di Arduino, semoga dapat bermanfaat. Jika ada pertanyaan silahkan tulis komentar di bawah

[AdSense-A]