Membaca Sensor Analog
1. Analog to Digital Converter (ADC) pada outseal PLC
Outseal PLC menggunakan MicroChip/Atmel AVR mikrokontroler sebagai CPU dimana chip ini mempunyai ADC internal dengan resolusi 10bit dan dengan input range 0-5V. Dengan menggunakan bantuan kalkulator programmer pada PC, nilai maximum (full-scale) ADC 10bit adalah 1023 dec.
Hal ini berarti saat tegangan input yang masuk adalah 0V maka hasil pembacaan ADC didalam PLC = 0 dan saat tegangan input yang masuk adalah maksimum yakni 5V (5000mV), maka pembacaan ADC = 1023 (nilai maximum). Sehingga jika hasil pembacaan ADC adalah 512 (setengah dari nilai maximum) maka hasil perhitungan besarnya tegangan masuk adalah setengah dari input maximum yakni 2.5V atau 2500mV seperti terlihat pada gambar.
Internal input analog pada outseal PLC berjumlah 2 jalur yakni pin A1 dan Pin A2. Pin ini hanya bisa membaca tegangan listrik 0-5V saja, untuk membaca arus listrik (0-20mA) diperlukan tambahan shunt resistor untuk mengunah arus listrik tersebut menjadi beda potensial 0-5V.
2. Membaca Arus Listrik
Analog input dari mikrokontroler hanya membaca tegangan 0-5V, sehingga jika ingin membaca arus listrik, maka arus listrik tersebut harus diubah menjadi tegangan listrik terlebih dahulu. Pada beberapa board outseal PLC terdapat sebuah jumper JPS (Jumper Shunt) digunakan untuk mengaktifkan “Shunt” resistor dan berada di bagian bawah PCB. Apabila anda menggunakan board PLC yang tidak terdapat Jumper Shunt nya maka anda harus memasangnya sendiri eksternal. Shunt resistor adalah sebuah resistor yang digunakan untuk mengubah arus listrik menjadi tegangan listrik melalui rumus berikut:
V = I.R
V = Tegangan listrik (mV)
I = Arus listrik (mA)
R = Hambatan listrik (ohm)
Sehingga perhitungan nilai resistor untuk mengubah arus menjadi tegangan listrik dapat dilakukan sesuai persamaan berikut
R = VI
Contoh, untuk mengubah arus listrik 0-20mA menjadi 0-5V maka diperlukan nilai Shunt resistor sebagai berikut:
R = 5000mA / 20mA=250 ohm
Dengan pertimbangan adanya penurunan tegangan akibat tegangan listrik yang keluar dari port USB harus melewati dioda terlebih dahulu, battery laptop dalam kondisi "Low" atau akibat lain maka disarankan menggunakan 4,9V atau dibawahnya (bukan 5V) sebagai tegangan referensi, sehingga dihitung seperti berikut
R = 4900mA / 20mA=245ohm
R = 4800mA / 20mA=240ohm
Dengan menggunakan shunt resistor sebesar 245 ohm maka arus listrik 0-20mA diubah menjadi 0-4.9V. Dengan menggunakan shunt resistor sebesar 240 ohm maka arus listrik 0-20mA diubah menjadi 0-4.8V.
Slot shunt resistor pada outseal PLC Mega berjumlah dua yakni digunakan untuk A.1 dan A.2 dan dibiarkan kosong pada pcb. Apabila pengguna ingin mengukur arus listrik maka pengguna dapat memasang sendiri shunt resistor ini sesuai dengan nilai yang diinginkan disarankan menggunakan resistor dengan toleransi 1% atau kurang.
3. Metode Sampling
Sampling data dilakukan tiap kali PLC melakukan satu kali looping program( 1 scan time ). Data sampling ini kemudian dimasukkan kedalam buffer (kumpulan) data yang berkapasitas 8 data. Posisi data sampling ditentukan oleh index data (urutan data) yang nilainya bertambah satu setiap looping program. Karena looping program PLC dilakukan terus menerus dengan cepat maka urutan data akan bertambah dari urutan ke 1 hingga ke 8 dan akan mengulang kembali lagi ke awal jika sudah mencapai urutan data terakhir ditunjukkan oleh gambar. Sampling data ke N akan menggantikan data pada urutan ke N di dalam buffer dan kemudian data hasil pembacaan adalah rata-rata dari buffer tersebut. Sehingga lonjakan data yang cepat yang biasanya merupakan sebuah gangguan akibat EMI atau yang lain akan tidak berpengaruh banyak dan data menjadi lebih stabil. Namun respon time dari pembacaan input analog ini menjadi lebih lambat yakni sekitar 8 kali looping program. Durasi terlama dari looping program adalah 10ms (umumnya kurang dari 1ms tergantung banyaknya laader yang dipakai) sehingga respon time pembacaan maximum adalah sekitar 80ms (0.08 detik). Nilai ini dirasa sudah lebih dari cukup untuk memantau temperatur yang perubahan datanya juga relatif lambat (lebih besar dari 0.1 detik).
4. Mengaktifkan pembacaan analog pada outseal studio
Untuk mengaktifkan pembacaan analog pada outseal PLC maka anda harus menggunakan instruksi ANALOG pada outseal studio untuk mengaktifkannya.
dengan menggunkan instruksi ini maka input tegangan akan otomatis dibaca oleh ADC secara terus menerus dan hasil pembacaan diletakkan di variabel A.1 dan A.2.
5. Konversi Nilai
Untuk mengubah nilai yang terbaca oleh internal ADC agar menjadi bilangan dengan satuan yang di inginkan diperlukan instruksi SCALE.
Misalkan terdapat suatu sensor temperatur yang dapat mengeluarkan tegangan listrik 0-5V untuk temperatur 0-100 oC. Hal ini berarti sensor tersebut akan mengeluarkan tegangan 5V saat berada pada temperatur 100 oC dan akan mengeluarkan 0V saat temperaturnya 0oC. Dengan menggunakan instruksi pengaktifan analog dan instruksi SCALE seperti pada gambar berikut maka data I.1 adalah nilai temperatur yang terbaca oleh sensor. Tegangan listrik 0-5V dibaca dan dikonversi menjadi nilai (0-1023) secara otomatis oleh hardware internal ADC dan dimasukkan pada variabel A.1. Kemudian pada tangga nomor 1 instruksi SCALE melakukan konversi A.1 yang nilainya 0-1023 menjadi nilai 0-100 oC. Outseal studio belum mempunyai variabel berjenis float (nilai yang mempunyai koma) sehingga hasilnya akan selalu dalam bentuk integer (bilangan bulat)