🌊 Analog I/O: ADC & PWM

Membaca dunia analog (analogRead) dan mengontrol keluaran "setengah nyala" (analogWrite/PWM).

📌 1. Dunia Analog vs Digital

Sinyal digital hanya 0 atau 5V. Sinyal analog bisa berapapun di antaranya — suhu 36,5°C, cahaya 40%, tegangan sensor 2,7V. Untuk "berbicara" dengan dunia analog, MCU punya dua alat:

ADC — Analog to Digital Converter

Membaca tegangan 0-5V dan mengubahnya menjadi angka 0 sampai 1023 (10-bit: 2¹⁰ = 1024 nilai). Fungsi: analogRead(). Pin: A0-A5.

PWM — Pulse Width Modulation

Menyala-mati sangat cepat (±500 Hz) dengan rasio tertentu, sehingga terlihat seperti tegangan menengah. Fungsi: analogWrite(). Pin: 3, 5, 6, 9, 10, 11.

📌 2. `analogRead()`: Membaca Sensor

Potensio ke pin analog A0: 0–5V terbaca sebagai 0–1023

int nilai = analogRead(A0);  // 0 .. 1023
float volt = nilai * 5.0 / 1023.0;  // konversi ke tegangan

Raw (analogRead)	Tegangan
0	0 V
256	± 1,25 V
512	± 2,5 V
768	± 3,75 V
1023	5 V

Fungsi `map()`

Memetakan angka dari satu rentang ke rentang lain — paling sering dipakai untuk sensor:

long map(x, inMin, inMax, outMin, outMax);

// Contoh: raw 0..1023  ->  PWM 0..255
int pwm = map(raw, 0, 1023, 0, 255);

// Contoh: raw 0..1023  ->  suhu 0..100 (jika sensor linear)
int suhu = map(raw, 0, 1023, 0, 100);

void setup() {
    Serial.begin(9600);
    pinMode(9, OUTPUT);
    Serial.println("Potensio (A0) -> PWM (pin 9):");
}

void loop() {
    // === Simulasi: potensio A0 bergerak 0..1023 ===
    simSetAnalog(0, (int)(millis() % 1024));
    // ==============================================

    int raw = analogRead(0);
    float volt = raw * 5.0 / 1023.0;
    int pwm = (int)map(raw, 0, 1023, 0, 255);
    analogWrite(9, pwm);

    if (raw % 256 == 0) {
        Serial.print("A0="); Serial.print(raw);
        Serial.print(" ("); Serial.print(volt, 2);
        Serial.print(" V) -> PWM="); Serial.println(pwm);
    }
    if (millis() > 3000) simStop();
}

Output:

📌 3. `analogWrite()`: PWM

PWM bukan tegangan analog — ia adalah sinyal digital yang nyala-mati super cepat. Duty cycle = porsi waktu "nyala".

analogWrite(pin, 0);    // 0%   -> selalu LOW  (LED mati)
analogWrite(pin, 128);  // 50%  -> setengah nyala
analogWrite(pin, 255);  // 100% -> selalu HIGH (LED penuh)

// Sinyal PWM 50%:
// HIGH  ──┐    ┌──┐    ┌──
//         └────┘    └────┘
//         |< 50% >|< 50% >|
//        periode ± 2 ms (500 Hz)

void setup() {
    Serial.begin(9600);
    pinMode(9, OUTPUT);
    Serial.println("Meredupkan LED (pin 9) 0% -> 100%:");
}

void loop() {
    // Naikkan duty cycle dari 0 sampai 255, lalu reset
    for (int pwm = 0; pwm <= 255; pwm++) {
        analogWrite(9, pwm);
        if (pwm % 64 == 0) {
            Serial.print("Duty cycle: ");
            Serial.print(pwm * 100 / 255);
            Serial.println("%");
        }
    }
    simStop();
}

Output:

⚠️ analogWrite() hanya bekerja di pin PWM: 3, 5, 6, 9, 10, 11 (di Uno). Di pin lain, ia hanya berperilaku seperti digitalWrite.

📌 4. Contoh: Lampu Otomatis dengan LDR

LDR (Light Dependent Resistor) = resistor yang nilainya turun saat terang. Dipasang sebagai pembagi tegangan ke pin analog, lalu dibaca: gelap → raw kecil, terang → raw besar.

void setup() {
    Serial.begin(9600);
    pinMode(13, OUTPUT); // lampu
    Serial.println("Lampu otomatis (LDR di A0):");
}

void loop() {
    // === Simulasi: 2 detik gelap, 2 detik terang ===
    int cahaya = (millis() < 2000) ? 100 : 900;
    simSetAnalog(0, cahaya);
    // ================================================

    int sensor = analogRead(0);

    if (sensor > 512) {
        digitalWrite(13, LOW);  // terang -> lampu mati
    } else {
        digitalWrite(13, HIGH); // gelap  -> lampu nyala
    }

    if (sensor % 256 == 0 || millis() % 500 == 0) {
        Serial.print("LDR="); Serial.print(sensor);
        Serial.println(sensor > 512 ? " (TERANG, lampu OFF)" : " (GELAP, lampu ON)");
    }
    if (millis() > 4500) simStop();
}

Output:

Angka 512 adalah threshold (ambang) — nilai tengah 0-1023. Di dunia nyata, ambang yang pas ditentukan dengan mencoba-coba (kalibrasi).

🧠 Latihan

Baca potensio A0, cetak raw, tegangan (V), dan nilai persen (0-100%) ke Serial.
Buat "dimmer": potensio A0 mengontrol PWM pin 9. Jika raw < 100, LED dipaksa mati (proteksi).
Jelaskan kenapa PWM bisa membuat LED terlihat "setengah terang" padahal sinyalnya digital.
Buat alarm getaran palsu: sensor A0 normalnya 512; jika menyimpang > 50 dari 512, bunyikan "alarm" (cetak ke Serial) dan nyalakan pin 13.

🌊 Analog I/O: ADC & PWM

📌 1. Dunia Analog vs Digital

📌 2. analogRead(): Membaca Sensor

Fungsi map()

Output:

📌 3. analogWrite(): PWM

Output:

📌 4. Contoh: Lampu Otomatis dengan LDR

Output:

🧠 Latihan

📌 2. `analogRead()`: Membaca Sensor

Fungsi `map()`

📌 3. `analogWrite()`: PWM