Mengirim Data Sensor Jarak Jauh
Mengirim Data Sensor Jarak Jauh
Pada sistem mikroprosesor seperti Arduino, kadang-kadang diperlukan sensor analog yang jaraknya cukup jauh dari perangkat pengendali, sehingga perlu teknik khusus untuk pengiriman data dari sensor analog tersebut. Pada jarak yang jauh, sinyal analog mudah sekali mengalami gangguan, terutama masuknya sinyal lain (noise) dan redaman dari kabel, sehingga sinyal dari sensor yang sampai ke mikroprosesor sudah tidak sama dengan sinyal aslinya.
Untuk mengatasi permasalahan tersebut, ada beberapa solusi sebagai berikut:
- Menggunakan pengiriman data digital, jadi sinyal dari sensor yang analog, diubah dulu menjadi digital dengan sebuah mikrokontroler, kemudian baru data digital ini dikirim dengan kabel. Supaya lebih kuat, kabel yang panjang dapat menggunakan protokol RS-232 atau RS-485. Sinyal TTL biasa (5 volt maupun 3.3 volt) rentan jika dipakai untuk mengirim data digital jarak jauh. Protokol serial RS-232 dapat dipakai mengirim data sampai puluhan meter, sedangkan protokol serial RS-485 dapat dipakai mengirim data sampai ratusan meter.
- Menggunakan Current Loop 4-20 mA
- Menggunakan VCO (Voltage Controlled Oscillator). Prinsipnya adalah tegangan diubah ke frekuensi, baru sinyal frekuensi ini yang dikirim.
- Menggunakan radio, seperti Wifi, LoraWAN dan sebagainya
Berikut ini contoh sistem pengiriman data sensor jarak jauh menggunakan pengiriman data digital dengan komunikasi serial dan sinyal RS485:
Cara kerja adalah sebagai berikut:
- Sensor menghasilkan tegangan analog.
- Tegangan analog diubah menjadi digital dengan menggunakan ADC pada mikrokontroler Arduino 1. Perlu diperhatikan juga apakah sinyal dari sensor analog sudah cukup besar untuk dapat dibaca oleh ADC. Jika kurang, maka perlu diperkuat dulu dengan amplifier. Jika frekuensi agak tinggi, mungkin diperlukan juga rangkaian sample & hold sebelum masuk ke ADC.
- Data digital dikirim dengan menggunakan protokol serial melalui port serial pada Arduino 1. Level tegangannya adalah TTL sesuai dengan tegangan kerja Arduino 1. Sinyal ini sudah digital, namun belum cukup kuat untuk dikirim pada jarak jauh.
- Sinyal serial TTL diubah menjadi RS-485 dengan menggunakan IC konverter TTL – RS-485
- Sinyal dalam format RS485 dikirimkan dengan kabel, yang dapat dibuat agak panjang. Supaya sinyalnya bagus, mesti menggunakan kabel twisted pair, misalnya kabel yang digunakan pada kabel ethernet LAN (Local Area Network). Pada kabel LAN ada 4 pasang kabel yang sudah dipuntir (twisted). Pada pengiriman data 1 arah, cukup digunakan 1 pasang saja.
- Sinyal RS-485 diubah menjadi TTL dengan IC konverter RS-485 ke TTL.
- Sinyal serial dalam level TTL dimasukkan ke dalam port serial pada Arduino 2. Sinyal ini dapat langsung dibaca oleh software di Arduino 2.
Contoh hardware dan software untuk menyambungkan RS-485 antara lain dapat dibaca di https://arduino-info.wikispaces.com/SoftwareSerialRS485Example.
Pada contoh rangkaian di atas, kabel RS485 yang dipakai pendek saja , hanya beberapa cm. Menurut spesifikasinya , RS485 dapat dipakai sampai beberapa ratus meter, tergantung kecepatan data yang dipakai. Makin cepat datanya, makin pendek jaraknya.