📡 Sensor: Jenis, Karakteristik & Kalibrasi

Layer pertama IoT: mengubah besaran fisik menjadi angka yang bisa diproses.

Sensor-sensor yang tersedia di simulator ini

📌 1. Jenis-Jenis Sensor Umum di IoT

Sensor	Membaca	Output	Use Case
DHT22	Suhu + kelembaban	Digital (I2C-like)	Cuaca, HVAC, rumah pintar
BME280	Suhu, RTH, tekanan	I2C/SPI	Stasiun cuaca, drone (altitude)
LM35	Suhu	Analog (10 mV/°C)	Monitoring sederhana
LDR	Cahaya	Analog (resistif)	Lampu otomatis, panel surya
MQ-2 / MQ-135	Gas (asap, CO2)	Analog (konduktif)	Alarm kebakaran, kualitas udara
PIR	Gerak (panas tubuh)	Digital	Keamanan, lampu sensor
HC-SR04	Jarak (ultrasonik)	Pulse digital	Parkir, robot, level cairan
Kapasitif hujan	Hujan	Analog	Smart farming, kanopi otomatis
Capacitive soil	Kelembaban tanah	Analog	Irigasi otomatis
CT clamp	Arus/daya listrik	Analog	Monitoring energi

Di simulator, semua sensor di atas tersedia lewat read_sensor(nama). Coba lihat semuanya:

# Baca semua sensor yang tersedia
print("%-18s %10s  %-8s %s" % ("SENSOR", "NILAI", "UNIT", "DESKRIPSI"))
print("-" * 68)
for nama in ["dht22_temp", "dht22_hum", "bme280_temp", "bme280_pressure",
             "ldr", "mq2", "co2", "hcsr04", "pir", "rain", "soil",
             "lm35_adc", "power_w"]:
    info = sensor_info(nama)
    print("%-18s %10s  %-8s %s" % (nama, read_sensor(nama), info["unit"], info["deskripsi"]))

Output:

📌 2. Karakteristik Sensor (Wajib Tahu Sebelum Membeli)

Karakteristik	Arti	Contoh
Range	Rentang nilai yang bisa diukur	DHT22: suhu −40…80 °C
Resolution	Langkah terkecil perubahan yang terdeteksi	ADC 10-bit: 5V/1024 ≈ 4,9 mV
Accuracy	Seberapa dekat dengan nilai SEBENARNYA	±0,5 °C
Precision	Seberapa KONSISTEN antar pembacaan (bisa konsisten tapi meleset)	selalu 26,3 °C padahal aslinya 27 °C
Sensitivity	Perubahan output per perubahan input	LM35: 10 mV/°C
Response time	Waktu sampai output stabil setelah input berubah	MQ-2 butuh menit untuk stabil

💡 Accuracy vs Precision: tembakkan panah 10 kali. Precision = kelompokan rapat. Accuracy = kena bulls-eye. Sensor yang presisi tapi tidak akurat → perlu kalibrasi (bagian 4).

📌 3. ADC: Dari Volt Menjadi Angka

Sensor analog menghasilkan voltase, tapi MCU hanya paham angka. ADC (Analog-to-Digital Converter) melakukan konversinya.

ADC 10-bit, referensi 5 V:

  nilai = V × (1024 / 5)

  V = 0,00 V  →  0
  V = 1,25 V  →  256
  V = 2,50 V  →  512
  V = 3,75 V  →  768
  V = 5,00 V  →  1023

Resolusi: 5 V / 1024 ≈ 4,88 mV per langkah

Jadi sensor LM35 yang output-nya 10 mV/°C, pada suhu 25 °C menghasilkan 250 mV → dibaca ADC sekitar 250/5 × 1024 ≈ 51. Konversi balik: suhu = (raw × 5/1023) / 0,010.

ADC mentah → voltase → satuan fisik → (opsional) koreksi kalibrasi

📌 4. Kalibrasi: Offset & Scale

Sensor nyata selalu meleset sedikit. Kalibrasi dua titik memberi koreksi linear:

nilai_kalibrasi = nilai_mentah × scale + offset

Contoh hasil kalibrasi termokopel:
  scale  = 1,02   (sensor "lambat" 2%)
  offset = −0,5   (selalu menunjukkan 0,5° lebih tinggi)

Coba konversi ADC + kalibrasi LM35:

# LM35: output 10 mV per °C. MCU: ADC 10-bit, referensi 5 V.
raw = read_sensor("lm35_adc")          # 0..1023
voltase = raw * 5.0 / 1023.0           # konversi ADC → volt
suhu = voltase / 0.010                 # 10 mV/°C → °C
print("ADC raw       :", raw)
print("Voltase       : %.3f V" % voltase)
print("Suhu (mentah) : %.1f °C" % suhu)

# Kalibrasi 2 titik (hasil pengukuran dengan termometer referensi):
scale, offset = 1.02, -0.5
suhu_kalibrasi = suhu * scale + offset
print("Suhu (kalibrasi): %.1f °C  (scale=%.2f, offset=%+.1f)"
      % (suhu_kalibrasi, scale, offset))

Output:

📌 5. Noise & Filter Dasar

Pembacaan sensor nyata bergetar karena noise (listrik, interferensi, termal). Teknik paling sederhana: rata-rata beberapa sampel (moving average — dibahas tuntas di Data Analytics).

# 10 sampel berturut-turut dari sensor suhu (simulasi):
26.4  26.1  26.8  26.2  26.5  26.3  26.7  26.1  26.4  26.6
                                          ↓ rata-rata 5 terakhir
smooth: 26.4  26.1  26.8  26.2  26.4  26.4  26.4  26.4  26.4  26.4

⚠️ Filter membuat respons lebih lambat (lag). Untuk alarm kebakaran: jangan over-smooth — lebih baik respons cepat.

🧠 Latihan

Ubah editor 1: tampilkan hanya sensor yang nilainya di atas nilai tengahnya (hitung dulu rata-rata semua nilai).
Di editor 2, coba scale = 0.98 dan offset = +1.0. Apa efeknya?
Sebuah sensor jarak output 0–3,3 V untuk jarak 2–400 cm. Berapa resolusi jaraknya jika dibaca ADC 10-bit 3,3 V? (Petunjuk: 398 cm / 1024 langkah.)
Jelaskan dengan kalimatmu sendiri: apa bedanya accuracy dan precision? Berikan contoh sensor yang presisi tapi tidak akurat.