Analog Current to Voltage Converter (4-20mA to Voltage) RDD-AFE-004

1. Pendahuluan

Module ini berfungsi untuk mengubah arus dari Industrial Transmitter atau Industrial sensor ke dalam bentuk tegangan yang bisa dibaca oleh ADC arduino atau ADC microcontroller lainnya seperti ESP32 atau STM32. Di industri sensor-sensor atau transducer memiliki output berupa arus bukan tegangan, nilai pembacaan besaran fisik dari sensor akan berbanding lurus dengan arus yang mengalir pada kabel sensor. Hal tersebut dikarenakan arus tidak akan terpengaruh oleh panjangnya kabel sensor, sedangkan jika menggunakan tegangan, tegangan akan drop/turun seiring dengan makin panjanganya sebuah kabel. Standard arus yang di gunakan di Industri adalah 4-20mA.

Umumnya di industri untuk mengubah arus menjadi tegangan di gunakan sebuah resistor yang dipasang seri, biasanya resistansi dari resistor tersebut 250 Ohm. dengan demikian arus 4-20mA dapat berubah menjadi tegangan 1-5V, tegangan tersebut yang akan dibaca oleh controller di industri, biasanya berupa Programmable Logic Controller (PLC) atau dapat berupa Distributed Control System (DCS)

Bagaimana jika industrial sensor tersebut ingin terhubung ke ADC arduino atau microcontroller lainnya seperti ESP32? Secara sederahana sama halnya dengan PLC bisa menggunakan Resistor, namun untuk membuat pembacaan ADC arduino atau ADC microcontroller lainnya lebih optimal, kita harus menggunakan module pengkondisi sinyal. RDD-AFE-004 merupakan module pengkondisi sinyal yang dapat mengubah output arus dari Industrial sensor menjadi tegangan yang bisa terbaca oleh ADC arduino atau ADC Microcontroller lainnya.

Pada Arduino generasi lama seperti arduino Uno, Leonardo, Mega ADC yang digunakan ada 10-Bit dengan referensi 5V, dengan demikian scala pembacaan dari ADC adalah 0-5V. Namun berbeda hal nya dengan ADC pada arduino keluaran terbaru, ADC yang digunakan kebanyakan 12Bit dengan tegangan referensi 3.3V atau bahkan 2.5V.

Module RDD-AFE-004 di desain untuk mampu mengakomodir semua jenis ADC pada arduino ataupun ADC microcontroller lainnya, pada module terdapat 3 pilihan output tegangan hasil konversi, yaitu 0-5V, 0-3.3V dan 0-2.5V. Dengan demikian memudahkan pengguna untuk menyesuaikan dengan ADC yang digunakan pada arduino mereka.

2. Spesifikasi

Supply Voltage:3.3 – 5 VDC
Power Consumption:2.8mA when power LED used, 200uA when power LED removed
Temperature Rating:0 – 85 DegC
Board Size:47mm x 32mm
Current Converting Range:3.5mA – 20.5mA
Measurement Accuracy:±0.5% F.S. @ 16-bit ADC, ±2% F.S. @ 10-bit ADC
Output Voltage:0-5V, 0-3V, 0-2.5V Configurable via Jumper
Termination Resistance:120 Ohm 1% 1/4 Watt Vishay Dale RN60 Series Military Grade Resistor
Led Indicator:Open Loop indicator and Power Indicator

3. Board Overview

4. Tutorial Penggunaan

Sebelum kami jelaskan cara penggunaan module RDD-AFE-004 ini, kami jelaskan terlebih dahulu peralatan yang kami gunakan, kami menggunakan arduino MKR1000 WiFi dengan ADC disetting pada resolusi 12bit. Industrial sensor kami simulasikan dengan menggunakan 4-20mA generator (Fluke Process Meter 787). Gambar di bawah ini merupakan gambar wiring diagram penggunaam module RDD-AFE-004.

Range tegangan output dari module RDD-AFE-004 dapat kita ubah-ubah dengan mengubah konfigurasi jumper. Terdapat 3 pilihan range output yaitu 0-5V, 0-3.3V dan 0-2.5V. Cara setting jumper bisa dilihat pada board overview. Pada tutorial kali ini kita akan mencoba dengan konfigurasi output 0-5V.

Pada module RDD-AFE-004 terdapat 2 buah LED indicator, yang pertama power indicator (led warna hijau) yang akan menyala jika tegangan supply sudah masuk. yang kedua open loop indicator (Led warna Merah) yang akan menyala jika industrial sensor tidak terhubung ke module. Jika wiring sudah benar maka hanya power indicator yang akan menyala.

Pada tutorial ini kita akan coba membaca nilai integer ADC dari Industrial sensor. Kita akan pakai program standard arduino untuk baca ADC, programnya sebagai berikut.

int sensorPin = A0;    // select the input pin for the potentiometer
int ledPin = 6;      // select the pin for the LED
int sensorValue = 0;  // variable to store the value coming from the sensor
float potentiometerVoltage;

void setup() {
  // declare the ledPin as an OUTPUT:
  pinMode(ledPin, OUTPUT);
  analogReadResolution(12); // Jika menggunakan Arduino Uno comment baris ini
}

void loop() {
  // read the value from the sensor:
  sensorValue = analogRead(sensorPin);
  delay(500);
  potentiometerVoltage = (5.0/4095.0) * sensorValue;
  Serial.print("Ain Integer:");
  Serial.print(sensorValue);
  Serial.print(" Sensor Voltage:");
  Serial.print(potentiometerVoltage);
  Serial.println(" Volt");
=
}

5. Data hasil pengukuran

Berikut ini merupakan pegukuran hasil konversi module RDD-AFE-004. sesuai dengan spesifikasi, module RDD-AFE-004 akan mengkonversi arus mulai dari 3.5mA -hingga 20.5mA. Pada pengukuran ini kami menggunakan Fluke Process meter 787 sebagai current injector dan Fluke 87V sebagai volt meter yang membaca tagangan outputnya.

Was this article helpful?

Related Articles

Leave A Comment?