TUJUAN PRAKTIKUM

Setelah praktikum ini, peserta mampu:

1. Memahami prinsip kerja sensor industri 4–20 mA
2. Mengkonversi sinyal arus 4–20 mA → data digital Modbus RTU
3. Melakukan wiring industri yang benar
4. Membaca data suhu & kelembaban melalui RS485 Modbus
5. Menyiapkan sistem untuk PLC, SCADA, dan IIoT Gateway

2️⃣ DASAR TEORI

2.1 Sensor Autonics THD-WD1-C (Output 4–20 mA)

• Temperature range: –19.9 → 60.0 °C

• Humidity range: 0.0 → 99.9 %RH

• Output: 4–20 mA

Keunggulan 4–20 mA:

• Tahan noise
• Stabil untuk jarak jauh
• Mudah integrasi ke PLC & DCS
• Fault detection (arus < 4 mA = error)

2.2 Prinsip Konversi 4–20 mA ke Modbus RTU

Karena sistem IIoT & SCADA modern berbasis data digital, maka sinyal analog perlu dikonversi.

Waveshare 8CH Arus/Tegangan to RS485 Converter berfungsi sebagai:

• Analog input module
• ADC industri
• Modbus RTU Slave

Alur sistem:

Sensor 4–20 mA → Waveshare Converter → RS485 → PLC / PC / Gateway

2.3 Waveshare Arus/Tegangan to RS485 8CH Converter

• Sampling accuracy: 12-bit

• Range current: 0–20 mA / 4–20 mA

• Modbus RTU

• ADC resolution = 12 bit

Karakteristik utama:

• 8 channel input (current / voltage)
• Mendukung:
  • 4–20 mA
  • 0–20 mA
  • 0–10 V
• Output komunikasi:
  • RS485 (Modbus RTU)
• Cocok sebagai remote analog input module

2.4 Modbus RTU (Industrial Standard)

• Master–Slave
• Register-based data
• RS485 differential signal
• Banyak dipakai di PLC, SCADA, IIoT

3️⃣ ALAT & BAHAN

No	Perangkat
1	Sensor Autonics THD-WD1-C
2	Waveshare Arus/Tegangan to RS485 8CH Converter
3	Power supply 24 VDC
4	Kabel RS485 (twisted pair)
5	Laptop / PC
6	Software Modbus Poll / QModMaster

4️⃣ WIRING HARDWARE

4.1 Wiring Power

Sensor Autonics THD-WD1-C

Terminal	Keterangan
V+	+24 VDC
V-	0 VDC

Waveshare Converter

Terminal	Keterangan
V+	+12–24 VDC
GND	0 VDC

4.2 Wiring Sinyal 4–20 mA

Contoh konfigurasi:

• Channel 1 → Temperature
• Channel 2 → Humidity

Sensor Output	Converter
OUT Temp +	AI1+
OUT Temp –	AI1–
OUT RH +	AI2+
OUT RH –	AI2–

⚠️ Pastikan mode input channel diset ke CURRENT (mA)

4.3 Wiring RS485

Converter	Master (PC / PLC)
A (+)	A
B (–)	B
GND	GND (optional)

Best practice industri:

• Gunakan twisted pair
• Terminator 120Ω jika jarak jauh
• Jangan tertukar A/B

5️⃣ KONFIGURASI MODBUS RTU (CONVERTER)

Parameter Umum

• Slave Address : 1
• Baudrate : 9600
• Data bit : 8
• Parity : None
• Stop bit : 1

⚠️ Alamat slave & baudrate bisa diubah via software bawaan Waveshare.

6️⃣ PEMBACAAN DATA MODBUS

6.1 Mapping Register (Contoh Umum Waveshare)

Channel	Register	Keterangan
CH1	0x0000	Arus mA × 100
CH2	0x0001	Arus mA × 100

Contoh data:

• Register = 1200 → 12.00 mA

7️⃣ PERHITUNGAN & SCALING

1️⃣ Sensor THD-WD1-C

• Temperature range: –19.9 → 60.0 °C

• Humidity range: 0.0 → 99.9 %RH

• Output: 4–20 mA

---

2️⃣ Converter Waveshare Modbus RTU Analog Input 8CH

Dari tabel spesifikasi yang Bapak kirim:

• Sampling accuracy: 12-bit

• Range current: 0–20 mA / 4–20 mA

• Modbus RTU

• ADC resolution = 12 bit

👉 INI KUNCI UTAMANYA

---

🔢 ARTI 12-BIT ADC

12-bit ADC berarti:

Dan karena mode 4–20 mA, maka:

• 4 mA → RAW ≈ 819

• 20 mA → RAW ≈ 4095

📌 Kenapa 819?

---

📌 DATA REAL DARI MODBUS POLL

⚠️ Angka ini bukan ADC langsung, tapi SUDAH DISCALE INTERNAL oleh Waveshare

---

🔧 SKEMA INTERNAL WAVESHARE (INI YANG SERING ORANG TIDAK TAHU)

Waveshare TIDAK kirim raw ADC 0–4095
Tapi dikonversi ke engineering raw register:

Artinya:

---

3️⃣ KONVERSI RAW → mA

🔹 Temperature

🔹 Humidity

✔ Ini valid dan masuk akal untuk 4–20 mA loop

---

4️⃣ KONVERSI mA → NILAI PROSES (PV)

🔹 A. TEMPERATURE

Range:

Rumus instrumentasi:

Hitung:

📌 Display sensor = 27.2 °C → MATCH ✅

---

🔹 B. HUMIDITY

Range:

Hitung:

📌 Display sensor = 76.3 %RH → sangat dekat (error < 1%) ✅

(perbedaan karena akurasi ±3% + filtering)

8️⃣ LANGKAH PRAKTIKUM (SOFTWARE)

1. Hubungkan RS485 converter ke PC
2. Buka Modbus Poll
3. Set:
   • COM Port
   • Baudrate 9600
   • Slave ID 1
4. Read Holding Register
5. Catat nilai channel 1 & 2
6. Hitung suhu & kelembaban

9️⃣ ANALISIS & PENGUJIAN

• Bandingkan hasil dengan termometer/hygrometer
• Uji respon saat sensor dipanaskan
• Amati kestabilan arus

🔟 TUGAS PRAKTIKUM

1. Buat tabel:
   • Arus (mA)
   • Register
   • Nilai suhu & RH
2. Jelaskan keunggulan 4–20 mA dibanding sensor digital
3. Buat diagram blok sistem

1️⃣1️⃣ PERTANYAAN EVALUASI

1. Mengapa 4–20 mA tahan noise?
2. Apa fungsi converter analog to RS485?
3. Apa akibat channel salah mode (voltage vs current)?
4. Mengapa scaling penting di SCADA?

1️⃣2️⃣ KESIMPULAN

Dengan Waveshare Arus/Tegangan to RS485 8CH Converter, sistem menjadi:

• Lebih industrial
• Mudah integrasi ke PLC & SCADA
• Fleksibel untuk banyak sensor analog
• Siap dikembangkan ke IIoT Gateway