Mengukur Sensor Analog pada Raspberry Pi dengan Satu Pin GPIO
Berbeda dengan banyak mikrokontroler, Raspberry Pi hanya menawarkan pin GPIO digital. Mereka dapat menyource atau sink tingkat logika tinggi (3.3 V) dan rendah (0 V), tetapi tidak dapat membaca tegangan analog secara langsung. Untungnya, teknik RC-charging sederhana memungkinkan Anda mengekstrak rentang nilai dari sensor resistensi variabel seperti LDR dan termistor menggunakan hanya satu pin GPIO.
Mengapa Ini Bekerja
Dalam rangkaian RC klasik, resistor dan kapasitor disambungkan secara seri. Saat tegangan diberikan, tegangan kapasitor naik secara eksponensial. Waktu yang dibutuhkan untuk mencapai 63 persen dari tegangan supply ditentukan oleh konstanta waktu t = RC, di mana t adalah waktu (detik), R adalah resistansi (ohm), dan C adalah kapasitansi (farad). Dengan mengukur waktu yang dibutuhkan kapasitor untuk mengisi hingga ambang tingkat tinggi GPIO (≈2 V pada Pi 3.3 V), Anda mendapatkan nilai yang proporsional terhadap resistansi sensor—dan oleh karena itu kuantitas fisik yang diukurnya.
Misalnya, dengan resistor 10 kΩ dan kapasitor 1 µF konstanta waktu adalah 10 ms. LDR yang membaca 1 MΩ di gelap akan menghasilkan konstanta waktu sekitar 1 detik, sehingga sangat mudah membedakan antara kondisi terang dan gelap.
Implementasi Praktis
Untuk menjamin resistansi yang terdefinisi antara supply 3.3 V dan pin GPIO, sisipkan resistor 2.2 kΩ secara seri dengan LDR. Urutan pengukuran lengkap adalah:
- Mengosongkan kapasitor: Atur GPIO sebagai output dan dorong ke rendah.
- Mulai mengisi: Konfigurasikan ulang GPIO sebagai input. Arus mengalir melalui jaringan resistor ke dalam kapasitor, sehingga tegangannya naik.
- Ukuri waktu naik: Tingkatkan counter (atau gunakan timer resolusi tinggi) hingga GPIO membaca tinggi (≈2 V). Waktu yang berlalu sama dengan konstanta waktu RC sensor.
- Ulangi: Kembalikan GPIO ke output, dorong rendah, dan ulang sesuai kebutuhan untuk pemantauan berkelanjutan.
Untuk panduan yang lebih detail, lihat dokumentasi GPIO resmi Raspberry Pi dan artikel rangkaian RC di Wikipedia. Kalkulator konstanta waktu RC online dapat membantu Anda memilih nilai komponen yang cocok dengan rentang sensor Anda.
