Thursday, May 11, 2017

Sensor Ultrasonik

Sensor Ultrasonik

Gelombang  ultrasonik  merupakan  gelombang  yang  umum digunakan  untuk  radar  untuk mendeteksi  keberadaan  suatu  benda dengan memperkirakan jarak antara sensor dan benda tersebut. Dalam ebook  ini,  kita  akan  mempelajarinya  dengan  salah  satu  sensor ultrasonik  HC-SR04 sebab sensor  ini  juga  relatif  terjangkau  untuk pembelajaran. Bentuk fisik dari sensor ini tampak seperti gambar 7.1.

Sensor ultrasonik HC-SR04
Sensor ultrasonik HC-SR04
Sekilas tentang Sensor Ultrasonik

Sensor  ultrasonik  adalah  sebuah  sensor  yang  berfungsi  untuk mengubah besaran fisis (bunyi) menjadi besaran listrik dan sebaliknya. Cara  kerja  sensor  ini  didasarkan  pada  prinsip  dari pantulan  suatu gelombang suara sehingga dapat dipakai untuk menafsirkan eksistensi (jarak) suatu benda dengan frekuensi tertentu. Disebut sebagai sensor ultrasonik  karena  sensor  ini  menggunakan gelombang  ultrasonik (bunyi ultrasonik).

Gelombang ultrasonik adalah gelombang bunyi yang mempunyai frekuensi sangat tinggi yaitu 20.000 Hz. Bunyi ultrasonik tidak dapat di dengar oleh telinga manusia. Bunyi ultrasonik dapat didengar oleh 
anjing,  kucing,  kelelawar,  dan  lumba-lumba.  Bunyi  ultrasonik  bisa merambat  melalui  zat  padat, cair  dan  gas.  Reflektivitas  bunyi ultrasonik  di  permukaan  zat  padat  hampir  sama  dengan reflektivitas bunyi ultrasonik di permukaan zat cair. Akan tetapi, gelombang bunyi ultrasonik akan diserap oleh tekstil dan busa. 

Berikut ini adalah beberapa aplikasi dari gelombang ultrasonik:

-  Dalam  bidang  kesehatan,  gelombang  ultrasonik  bisa digunakan  untuk  melihat  organ-organ dalam  tubuh  manusia seperti  untuk  mendeteksi  tumor,  liver,  otak  dan menghancurkan  batu ginjal.  Gelombang  ultrasonik  juga dimanfaatkan  pada  alat  USG  (ultrasonografi)  yang  biasa digunakan oleh dokter kandungan.
-  Dalam  bidang  industri,  gelombang  ultrasonik  digunakan untuk mendeteksi keretakan pada logam, meratakan campuran besi  dan  timah,  meratakan  campuran  susu  agar  homogen, mensterilkan  makanan  yang  diawetkan  dalam  kaleng,  dan membersihkan  benda  benda  yang sangat  halus.  Gelombang ultrasonik juga bisa digunakan untuk mendeteksi keberadaan mineral maupun minyak bumi yang tersimpan di dalam perut bumi.
-  Dalam bidang pertahanan, gelombang ultrasonik digunakan sebagai  radar  atau  navigasi,  di  darat maupun  di  dalam  air. Gelombang  ultrasonik  digunakan  oleh  kapal  pemburu  untuk mengetahui keberadaan  kapal  selam,  dipasang  pada  kapal selam untuk mengetahui keberadaan kapal yang berada di atas permukaan air, mengukur kedalaman palung laut, mendeteksi ranjau, dan menentukan puosisi sekelompok ikan.


Cara Kerja Sensor Ultrasonik

Cara kerja sensor ultrasonik
Cara kerja sensor ultrasonik
Pada  sensor  ultrasonik,  gelombang  ultrasonik  dibangkitkan melalui  sebuah  alat  yang  disebut dengan  piezoelektrik  dengan frekuensi  tertentu.  Piezoelektrik  ini  akan  menghasilkan  gelombang 
ultrasonik  (umumnya  berfrekuensi  40kHz)  ketika  sebuah  osilator diterapkan  pada  benda tersebut. Secara  umum,  alat  ini  akan menembakkan  gelombang  ultrasonik  menuju  suatu  area atau  suatu target. Setelah gelombang menyentuh permukaan target, maka target akan memantulkan kembali gelombang tersebut. Gelombang pantulan dari target akan ditangkap oleh sensor, kemudian sensor menghitung selisih  antara  waktu  pengiriman  gelombang  dan  waktu  gelombang pantul diterima (Gambar 7.2).

Karena  kecepatan  bunyi  adalah  340  m/s,  maka  rumus  untuk mencari jarak berdasarkan ultrasonik adalah : 
dimana S merupakan jarak antara sensor ultrasonik dengan benda (bidang  pantul),  dan  t  adalah selisih  antara  waktu  pemancaran gelombang  oleh  transmitter  dan  waktu  ketika  gelombang pantul diterima receiver.

HC-SR04  merupakan sensor ultrasonik siap pakai, satu alat yang berfungsi  sebagai  pengirim, penerima,  dan  pengontrol  gelombang ultrasonik.  Alat  ini  bisa  digunakan  untuk  mengukur  jarak benda  dari 2cm  -  4m dengan akurasi 3mm.  Dengan demikian, untuk menghitung jarak yang hanya maksimal 4 m maka rumus di atas harus dimodifikasi atau  disesuaikan  satuannya.  Mikrokontroller bisa  bekerja  pada  order mikrosekon  (1s  =  1.000.000  µs)  dan  satuan  jarak  bisa  kita  ubah  ke 
satuan cm (1m = 100 cm). Oleh sebab itu, rumus di atas bisa diupdate menjadi:
Alat ini memiliki 4 pin, pin Vcc, Gnd, Trigger, dan Echo. Pin Vcc untuk  listrik  positif  dan  Gnd untuk  ground-nya.  Pin  Trigger  untuk trigger  keluarnya  sinyal  dari  sensor  dan  pin  Echo  untuk menangkap sinyal pantul dari benda.

Cara menggunakan alat ini yaitu: 
-  Ketika  kita  memberikan  tegangan  positif  pada  pin  Trigger selama  10µS,  maka  sensor  akan  mengirimkan  8  step  sinyal ultrasonik dengan frekuensi 40kHz
-  Selanjutnya, sinyal akan diterima pada pin Echo
-  Untuk  mengukur  jarak  benda  yang  memantulkan  sinyal tersebut,  selisih waktu ketika mengirim dan menerima sinyal digunakan untuk menentukan jarak benda tersebut
-  Rumus untuk menghitung jaraknya adalah  S = (0.034 *t) /2 
cm.

Berikut adalah visualisasi dari sinyal yang dikirimkan oleh sensor HC-SR04
Timing HC-SR04
Timing HC-SR04

Rangkaian Sensor Jarak dengan HC-SR04

Sensor jarak dengan HC-SR04
Sensor jarak dengan HC-SR04
Buatlah rangkaian seperti Rangkaian 7.1 

1.  VCC pada HC-SR04 dihubungkan ke +5V pada board Arduino
2.  GND disambungkan ke GND
3.  Pin  Trig  (Trigger)  disambungkan  ke  pin  10  pada  board Arduino
4.  Pin Echo disambungkan ke pin 9 pada board Arduino

Program Sensor Jarak

Sketch Program sensor jarak

// Free Ebook Arduino
// www.elangsakti.com 
// coder elangsakti

// pin 9 trigger
// pin 10 echo
const int pTrig = 9;
const int pEcho = 10;

void setup() {
Serial.begin(9600);
pinMode(pTrig, OUTPUT);
pinMode(pEcho, INPUT);
}

long durasi = 0;
void loop() {
// trigger selama 10us
digitalWrite(pTrig, HIGH);
delayMicroseconds(10);
digitalWrite(pTrig, LOW);

durasi = pulseIn(pEcho, HIGH);
Serial.print("Durasi: ");
Serial.print(durasi);

Serial.print(", Jarak: ");
Serial.println((durasi *0.034)/2);
delay(1000);
}


Program  pada  Sketch  7.1  akan  mengaktifkan  pin  Trigger  selama 10µs,  kemudian  akan menunggu  hingga  pin  Echo  bernilai  HIGH. Perhatikan pada baris ke-23. 

  durasi = pulseIn(pEcho, HIGH);

Fungsi  pulseIn()  akan  memerintahkan  sistem  untuk  menunggu hingga  pin  Echo  bernilai  HIGH. Lama  proses  menunggu  akan dianggap  sebagai  durasi  pengiriman  +  penerimaan  sinyal  echo yang dipantulkan oleh benda.

Sedikit  penjelasan  tentang  fungsi  pulseIn(),  fungsi  ini  standarnya memiliki  3  parameter,  2 parameter  Pin  dan  Value  dan  1  parameter Timeout sebagai parameter tambahan:

pulseIn(Pin, Value);
pulseIn(Pin, Value, Timeout);

Pada  parameter  Value,  kita  bisa  memasukkan  HIGH  atau  LOW, jadi  Arduino  akan  menunggu hingga  kondisi  tersebut  dipenuhi. Sedangkan  Timeout  digunakan  ketika  dalam  waktu  tertentu kondisi belum  juga  terpenuhi.  Begitulah  dasar  dari  pembuatan  sensor  jarak dengan sensor ultrasonik HC-SR04.









0 comments:

Post a Comment

Silakan dikomentari

 
Design by Free WordPress Themes | Bloggerized by Lasantha - Premium Blogger Themes | Hot Sonakshi Sinha, Car Price in India