Membuat Gelombang Sinus Dengan Arduino Nano Dan DAC MCP4725

Rangkaian Arduino Nano dan MCP4725 di breadboard

Membuat Gelombang Sinus Dengan Arduino Nano Dan DAC MCP4725

Gelombang sinus dapat dibuat dengan Arduino Nano, dengan bantuan DAC (Digital to Analog Converter).

Arduino Nano dan UNO di dalamnya menggunakan mikrokontroler  ATmega328. ATmega328 ini tidak memiliki DAC, sehingga sebenarnya tidak mampu membuat tegangan analog secara langsung. Untuk aplikasi yang sederhana, hal ini dapat diakali dengan menggunakan fitur PWM (Pulse Width Modulation). Librarynya di Arduino menggunakan AnalogWrite() . Namun untuk menghasilkan tegangan analog yang lebih baik, diperlukan komponen DAC seperti MCP4725.

Berikut ini contoh pembangkitan gelombang sinusoidal dengan Arduino Nano dan DAC MCP4725.

Pertama rakit hubungkan MCP4725 ke Arduino. Koneksinya menggunakan protokol I2C.

Daftar pin yang dihubungkan adalah sebagai berikut:

Pin Arduino Pin MCP4725 Keterangan
A4 (SDA) SDA pin data untuk I2C
A5 (SCL) SCL pin clock untuk I2C
GND GND ground 0 volt
VCC 5V supply 5 volt

Protokol I2C menggunakan 2 kabel, yaitu SDA (data) dan SCL (clock). Kedua jalur ini sebenarnya perlu disambungkan dengan pull up menggunakan resistor, namun pada Arduino sudah ada pull up internal 10 kilo ohm, sehingga tidak perlu ditambah lagi.

MCP4725 perlu supply 5 volt, yang dapat diambil dari pin 5V dari Arduino. Namun perlu diperhatikan pada Arduino clone/KW, tegangan 5V ini biasanya kurang dari 5 volt, terutama jika menggunakan power supply dari USB.

Rangkaian Arduino Nano dan MCP4725 di breadboard
Rangkaian Arduino Nano dan MCP4725 di breadboard

Tahap selanjutnya adalah instalasi library “Adafruit MCP4725”. Ada beberapa cara instalasi:

  • Download langsung filenya dari  https://github.com/adafruit/Adafruit_MCP4725/archive/master.zip, kemudian instalasi dengan cara copy ke direktori library Arduino secara manual
  • Instalasi dari menu Arduino

Untuk melakujkan instalasi dari Arduino, lakukan tahap berikut ini:

  • Klik di menu “Tools” -> “Manage Libraries”, atau Ctrl -Shift – I
  • Cari library “Adafruit MCP4725”, kemudian klik install
  • Proses download akan dilakukan. Tunggu sampai selesai

 

Alamat MCP4725 mungkin perlu dicoba-coba, antara 0x60, 0x61, 0x62, 0x63, 0x64, 0x65. Jika ingin dicari dengan cepat, dapat menggunakan program kecil I2C Scanner untuk Arduino UNO/Nano

Berikut ini contoh software pembangkit sinusoidal. Kode ini diadaptasi dari situs https://learn.sparkfun.com/tutorials/mcp4725-digital-to-analog-converter-hookup-guide/all

Pada contoh di bawah ini, alamat MCP4725 adalah 0x63, namun mungkin perlu diubah-ubah.

/******************************************************************************
MCP4725 Example Waveform Sketch
Joel Bartlett
SparkFun Electronics
Sept. 11, 2014
https://github.com/sparkfun/MCP4725_Breakout

This sketch takes data from a lookup table to provide
waveforms to be generated by the MCP4725 DAC.

Development environment specifics:
Arduino 1.0+
Hardware Version V14

This code is beerware; if you see me (or any other SparkFun employee) at the local,
and you've found our code helpful, please buy us a round!

Distributed as-is; no warranty is given.

This code builds off the sketch written by Mark VandeWettering, which can be found here:
http://brainwagon.org/2011/02/24/arduino-mcp4725-breakout-board/
*/

#include <Wire.h>//Include the Wire library to talk I2C

//This is the I2C Address of the MCP4725, by default (A0 pulled to GND).
//Please note that this breakout is for the MCP4725A0.
#define MCP4725_ADDR 0x63
//For devices with A0 pulled HIGH, use 0x61

//Sinewave Tables were generated using this calculator:
//http://www.daycounter.com/Calculators/Sine-Generator-Calculator.phtml


int lookup = 0;//varaible for navigating through the tables

int sintab2[512] =
{
2048, 2073, 2098, 2123, 2148, 2174, 2199, 2224,
2249, 2274, 2299, 2324, 2349, 2373, 2398, 2423,
2448, 2472, 2497, 2521, 2546, 2570, 2594, 2618,
2643, 2667, 2690, 2714, 2738, 2762, 2785, 2808,
2832, 2855, 2878, 2901, 2924, 2946, 2969, 2991,
3013, 3036, 3057, 3079, 3101, 3122, 3144, 3165,
3186, 3207, 3227, 3248, 3268, 3288, 3308, 3328,
3347, 3367, 3386, 3405, 3423, 3442, 3460, 3478,
3496, 3514, 3531, 3548, 3565, 3582, 3599, 3615,
3631, 3647, 3663, 3678, 3693, 3708, 3722, 3737,
3751, 3765, 3778, 3792, 3805, 3817, 3830, 3842,
3854, 3866, 3877, 3888, 3899, 3910, 3920, 3930,
3940, 3950, 3959, 3968, 3976, 3985, 3993, 4000,
4008, 4015, 4022, 4028, 4035, 4041, 4046, 4052,
4057, 4061, 4066, 4070, 4074, 4077, 4081, 4084,
4086, 4088, 4090, 4092, 4094, 4095, 4095, 4095,
4095, 4095, 4095, 4095, 4094, 4092, 4090, 4088,
4086, 4084, 4081, 4077, 4074, 4070, 4066, 4061,
4057, 4052, 4046, 4041, 4035, 4028, 4022, 4015,
4008, 4000, 3993, 3985, 3976, 3968, 3959, 3950,
3940, 3930, 3920, 3910, 3899, 3888, 3877, 3866,
3854, 3842, 3830, 3817, 3805, 3792, 3778, 3765,
3751, 3737, 3722, 3708, 3693, 3678, 3663, 3647,
3631, 3615, 3599, 3582, 3565, 3548, 3531, 3514,
3496, 3478, 3460, 3442, 3423, 3405, 3386, 3367,
3347, 3328, 3308, 3288, 3268, 3248, 3227, 3207,
3186, 3165, 3144, 3122, 3101, 3079, 3057, 3036,
3013, 2991, 2969, 2946, 2924, 2901, 2878, 2855,
2832, 2808, 2785, 2762, 2738, 2714, 2690, 2667,
2643, 2618, 2594, 2570, 2546, 2521, 2497, 2472,
2448, 2423, 2398, 2373, 2349, 2324, 2299, 2274,
2249, 2224, 2199, 2174, 2148, 2123, 2098, 2073,
2048, 2023, 1998, 1973, 1948, 1922, 1897, 1872,
1847, 1822, 1797, 1772, 1747, 1723, 1698, 1673,
1648, 1624, 1599, 1575, 1550, 1526, 1502, 1478,
1453, 1429, 1406, 1382, 1358, 1334, 1311, 1288,
1264, 1241, 1218, 1195, 1172, 1150, 1127, 1105,
1083, 1060, 1039, 1017, 995, 974, 952, 931,
910, 889, 869, 848, 828, 808, 788, 768,
749, 729, 710, 691, 673, 654, 636, 618,
600, 582, 565, 548, 531, 514, 497, 481,
465, 449, 433, 418, 403, 388, 374, 359,
345, 331, 318, 304, 291, 279, 266, 254,
242, 230, 219, 208, 197, 186, 176, 166,
156, 146, 137, 128, 120, 111, 103, 96,
88, 81, 74, 68, 61, 55, 50, 44,
39, 35, 30, 26, 22, 19, 15, 12,
10, 8, 6, 4, 2, 1, 1, 0,
0, 0, 1, 1, 2, 4, 6, 8,
10, 12, 15, 19, 22, 26, 30, 35,
39, 44, 50, 55, 61, 68, 74, 81,
88, 96, 103, 111, 120, 128, 137, 146,
156, 166, 176, 186, 197, 208, 219, 230,
242, 254, 266, 279, 291, 304, 318, 331,
345, 359, 374, 388, 403, 418, 433, 449,
465, 481, 497, 514, 531, 548, 565, 582,
600, 618, 636, 654, 673, 691, 710, 729,
749, 768, 788, 808, 828, 848, 869, 889,
910, 931, 952, 974, 995, 1017, 1039, 1060,
1083, 1105, 1127, 1150, 1172, 1195, 1218, 1241,
1264, 1288, 1311, 1334, 1358, 1382, 1406, 1429,
1453, 1478, 1502, 1526, 1550, 1575, 1599, 1624,
1648, 1673, 1698, 1723, 1747, 1772, 1797, 1822,
1847, 1872, 1897, 1922, 1948, 1973, 1998, 2023
};


void setup()
{
Wire.begin();

// Set A2 and A3 as Outputs to make them our GND and Vcc,
//which will power the MCP4725
pinMode(A2, OUTPUT);
pinMode(A3, OUTPUT);

digitalWrite(A2, LOW);//Set A2 as GND
digitalWrite(A3, HIGH);//Set A3 as Vcc
}
//---------------------------------------------------
void loop()
{
Wire.beginTransmission(MCP4725_ADDR);
Wire.write(64); // cmd to update the DAC
Wire.write(sintab2[lookup] >> 4); // the 8 most significant bits...
Wire.write((sintab2[lookup] & 15) << 4); // the 4 least significant bits...
Wire.endTransmission();
lookup = (lookup + 1) & 511;
}

Definisi alamat MCP4725 ada di baris berikut ini:

#define MCP4725_ADDR 0x63

Versi lain software pembangkit sinusoidal dapat dilihat di https://github.com/adafruit/Adafruit_MCP4725/blob/master/examples/sinewave/sinewave.ino

Tegangan output sinusoidal dapat diukur di pin OUT pada MCP4725.

Berikut ini contoh output yang diukur dengan osiloskop.

Tegangan sinusoidal dari MCP4725 dan Arduino Nano
Tegangan sinusoidal dari MCP4725 dan Arduino Nano

Demikianlah cara sederhana membuat gelombang sinusoidal pada Arduino Nano dengan menggunakan DAC MCP4725. Namun demikian rangkaian ini masih mempunyai kelemahan:

  • Tegangan referensi DAC menggunakan tegangan 5V dari Arduino Nano yang kalau diukur tegangannya kurang dari 5 volt (sekitar 4,6 volt), dan ada ripple / noise di situ. Solusinya adalah menambahkan filter atau regulator supaya tegangan VCC untuk MCP4725 lebih stabil.
  • Tegangan keluaran masih terbatas dari 0 sampai 5 volt, sesuai tegangan VCC pada MCP4725. Jika perlu jangkauan tegangan lain maka perlu ditambah rangkaian penguat / pengubah level, yang mudahnya dapat dibuat dengan rangkaian op-amp
  • Belum ada filter rekonstruksi (reconstruction filter), untuk menghilangkan efek tangga pada tegangan output DAC. Sistem DAC yang lebih lengkap dapat dilihat di artikel https://elektrologi.iptek.web.id/sistem-filter-digital/

 

Referensi

Tinggalkan Balasan

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.