Cara Menggunakan Sensor Ultrasonic HC-SR04
Sensor ultrasonic adalah sensor yang berfungsi untuk merubah besaran fisis (suara) menjadi besaran listrik maupun sebaliknya yang dikonversi menjadi jarak. Konsep dasar dari sensor ini yaitu memanfaatkan prinsip pemantulan gelombang suara yang dapat diaplikasikan untuk menghitung jarak benda dengan frekuensi yang ditentukan sesuai dengan sumber oscilator. Konsep ini mirip seperti golembang ultrasonic yang dipancarkan oleh kelelawar ketika terbang di malam hari. Dia akan memancarkan suara dan menerima suara itu kembali dari pantulan benda di depannya, sehingga dia bisa mengetahui posisi benda di depannya.
Disebut sebagai sensor ultrasonic dikarenakan sensor ini mengaplikasikan gelombang ultrasonik sebagai trandusernya. Gelombang ultrasonic merupakan gelombang suara yang memiliki frekuensi tinggi yaitu pada kisaran 20 kHz.Bunyi ini tidak bisa di dengar dengan telinga normal manusia, hanya bisa didengar oleh sistem pendengaran pada kelelawar, anjing, lumba-lumba, dan kucing.Dan sifat dari gelombang ini yaitu hanya bisa merambat melalui zat cair, padat, dan gas.
Reflektivitas gelombang ultrasonik pada permukaan benda padat hampir sama dengan reflektivitas suara ultrasonik dengan permukan benda cair. Meskipun begitu pada gelombang bunyi ultrasonik akan mudah diserap oleh bahan – bahan tertentu seperti bahan dari busa maupun tekstil .
Cara Kerja
Sensor ini dimulai dari gelombang ultrasonik dengan frekuensi tertentu yang dibangkitkan melewati alat yang disebut juga dengan nama piezoelektrik sebagai transmitter. Alat ini akan menghasilkan gelombang ultrasonik yang berfrekuensi 40kHz (sesuai dengan osilator yang terpasang pada sensor). Biasanya alat ini akan memancarkan gelombang pada suatu target dan jika sudah mengenai permukaan target, maka gelombang tersebut akan terpantulkan kembali.Pantulan gelombang tersebut akan diterima oleh piezoelektrik (receiver) dan kemudian sensor akan mengkalkulasi perbedaan antara waktu pengiriman dan waktu gelombang pantul yang diterima.
Keterangan :
Sensor ultrasonik memancarkan gelombang suara dengan frekuensi tertentu yang dibangkitkan oleh transmitter (Trigger). Jika gelombang suara menyentuh permukaan objek, kemudian objek memantulkan kembali gelombang suara tersebut dan diterima oleh receiver (echo). Kemudian sensor akan menghitung perbedaan antara waktu pengiriman dan waktu gelombang pantul yang diterima. Untuk mengukur selisih waktu antara memancarkan dan menerima gelombang dihitung dengan rumus kecepatan yaitu kecepatan = jarak/waktu (v=s/t). Kita tahu bahwa kecepatan gelombang suara sekitar 340 m/s sehingga untuk 1 cm (0,01 m) sehingga memerlukan waktu 0,01/340 atau 0,0000294 s (29,4 us). Karena gelombang ultrasonik melakukan perjalanan pergi dan pulang sehingga waktu yang dibutuhkan sebanyak dua kali. Untuk menempuh jarak 1 cm diperlukan waktu 29,4 us x 2 = 58,8 us. Jadi untuk menghitung jarak (dalam satuan cm) bisa menggunakan dengan rumus :
S = v/t
t = waktu dipancarkan dan waktu diterima gelombang
v = Kecepatan
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Bagian – bagian dari sensor ultrasonic antara lain :
1. Piezoelektrik
Berfungsi sebagai alat pengubah energi listrik dijadikan menjadi energi mekanik. Material dasar yang terdapat pada piezoelektrik yang menghasilkan medan listrik saat terjadi tekanan mekanis dan sebaliknya. Misalnya saja rangkaian pengukur dioperasikan pada mode pulsa dengan unsur piezoelektrik yang sama, sehingga bisa digunakan sebagai mode reiceiver dan transmitter. Frekuensi dihasilkan tergantung dari osilator yang terpasang dan itu akan disesuaikan dengan frekuensi kerja dari transduser.
2. Transmitter
Merupakan alat yang mempunyai peran sebagai pemancar gelombang dengan frekuensi 40 kHz yang bersumber dari osilator. Frekuensi tersebut dihasilkan dari rangkaian osilator serta amplifier sinyal / penguat sinyal. Pada amplifier sinyal akan menghasilkan sinyal listrik yang diumpankan ke piezoelektrik dan terjadilah reaksi mekanik. Pada proses itu dimana piezoelektrik akan memancarkan gelombang sesuai dengan sumber osilatornya.
3. Receiver
Terdiri dari transduser ultrasonik yang memakai piezoelektrik juga yang difungsikan sebagai penerima gelombang pantulan. Bahan piezoelektrik mempunyai reaksi yang reversible, terdapat elemen keramik yang berfungsi sebagai pembangkit tegangan listrik. Pada waktu gelombang datang dengan kriteria frekuensi yang resonan dan pada saat itu akan menggetarkan bahan piezoelektrik.
Spesifikasi
Modul yang ada dipasaran yang sering digunakan untuk arduino yaitu tipe HC-SR04 (seperti gambar diatas). Spesifikasi dari sensor ultrasonic tersebut :
- Jarak deteksi antara 2cm – 300cm (tergantung kualitas)
- Tingkat kepresisisan pengukuran jarak ±3 mm
- Tegangan operasional 5 Vdc
- Sudut sensor < 15 derajat
- Konsumsi arus berkisar 2mA
- Dimensi modul 45mm x 20mm
Cara Mengakses Sensor Ultrasonic
Untuk tutorial ini merupakan tutorial basic yang mengakses sensor ultrasonic dengan menggunakan 2 pin input output saja yaitu pin echo dan pin trigger. Dan digunakan led built in arduino sebagai indikator batas nilai parameter bacaan.
Bahan yang perlu dipersiapkan antara lain :
- Arduino Uno
- Komputer + Software IDE Arduino
- Modul Sensor HC-SR04
- Breadboard
- Kabel Jumper
- Program unduh
Hubungkan pin VCC pada sensor ultrasonik ke pin 5V arduino
Hubungkan pin GND pada sensor ultrasonik ke pin GND arduino
Hubungkan pin Trigger pada sensor ultrasonik ke pin 9
Hubungkan pin Echo pada sensor ultrasonik ke pin 8
Kode program di atas merupakan program untuk menampilkan jarak melalui serial monitor yang ada di aplikasi Arduino IDE. Jarak yang terbaca berfariasi, mulai dari jarak maksimal yang dapat terbaca oleh sensor hingga jarak 2 cm.
Kombinasi Sensor Ultrasonic dengan Indikator LED
Kode porgram di atas merupakan program dengan mengkombinasikan jarak yang terbaca dengan indikator LED.
Untuk lebih jelasnya kalian bisa kunjungi di channel youtubeku
Cukup sekian pembahasan kali ini, semoga bermanfaat. Salam sakkerpeku Dewe dan salam Solder Panasa. Terima Kasih.
Komentar
Posting Komentar