Elektronika dan Sensor: Sensor Ultrasonik

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Tujuan

2. Komponen

6. Video

1. Tujuan [kembali]

Mengetahui pengertian sensor ultrasonik
Mengetahui fungsi komponen yang digunakan
Membuat rangkaian aplikasi sensor ultrasonik
Mengetahui prinsip kerja sensor ultrasonik

2. Komponen yang digunakan [kembali]

A. Ultrasonik

Gambar 2.1. Ultrasonik

B. IC NE555

Gambar 2.2. IC NE555

IC NE555 merupakan salah satu komponen elektronika yang dapat digunakan dalam berbagai aplikasi Timer (pewaktu), sumber pulsa gelombang, dan aplikasi osilator. Selain itu, IC ini juga dapat digunakan sebagai Timer Delay, rangkaian flip-flop dan pemicu sinyal ultrasonik.

Kegunaan pin-pin pada IC NE555 :

PIN	Fungsi
1	Ground (0V), adalah pin input dari sumber tegangan DC paling negatif.
2	Trigger, input negative dari lower komperator (komporator B) yang menjaga osilasi tegangan terendah kapasitor pada 1/3 VCC dan mengatur RS flip-flop.
3	Output, pin keluaran dari IC NE555.
4	Reset, adalah pin yang berfungsi untuk mereset latch didalam IC yang akan berpengaruh untuk mereset kerja IC. Pin ini tersambung ke suatu gate (gerbang) transistor bertipe PNP, jadi transistor akan aktif jika diberi logika low. Biasanya pin ini langsung dihubungkan ke VCC agar tidak terjadi reset.
5	Control Voltage, pin ini berfungsi untuk mengatur kestabilan tegangan refrensi input negative (komparator A), pin ini bisa dibiarkan tergantung (diabaikan), tetapi untuk menjamin kestabilan refrensi komporator A, biasanya dihubungkan dengan kapasitor berorde sekitar 10nF ke pin ground.
6	Threshold, pin ini terhubung ke input positif (komporator A) yang akan mereset RS flip-flop ketika tegangan pada pin ini mulai melebihi 2/3 VCC.
7	Discharge, pin ini terhubung ke open collector transistor internal (Tr) yang emitternya terhubung ke ground. Switching transistor ini berfungsi untuk meng-clamp node yang sesuai ke ground pada timing tertentu.
8	Vcc, pin ini untuk menerima supply DC voltage. Biasanya akan bekerja optimal jika diberi 5V s/d 15V. Supply arusnya dapat dilihat di datasheet

C. Baterai

Gambar 2.3. Baterai

Baterai merupakan sebuah alat yang mengubah energi kimia yang tersimpan menjadi energi listrik. Pada percobaan kali ini, baterai berfungsi sebagai sumber daya.

D. Resistor

Gambar 2.4. Resistor

Resistor memiliki nilai resistansi atau hambatan yang berfungsi untuk menghambat dan mengatur arus listrik yang mengalir dalam rangkaian. Resistor memiliki dua pin untuk mengukur tegangan listrik dan arus listrik, dengan resistansi tertentu yang dapat menghasilkan tegangan listrik di antara kedua pin. Nilai tegangan terhadap resistansi berbanding lurus dengan arus yang mengalir.

E. LED

Gambar 2.5. LED

Light Emitting Diode atau LED merupakan sebuah komponen yang menghasilkan cahaya monokromatik ketika diberi tegangan. LED terbuat dari semikonduktor dan perbedaan warna yang dihasilkan disebabkan perbedaan bahan semikonduktor yang digunakan.

F. Transistor

Gambar 2.6. Transistor

Transistor merupakan alat semikonduktor yang dapat digunakan sebagai penguat sinyal, pemutus atau penyambung sinyal (switching), stabilisasi tegangan, dan fungsi lainnya. Transistor memiliki 3 kaki elektroda, yaitu basis, kolektor, dan emitor. Pada rangkaian kali ini digunakan transistor 2SC1162 bertipe NPN. Transistor ini diperumpamakan sebagai saklar, yaitu ketika kaki basis diberi arus, maka arus pada kolektor akan mengalir ke emiter yang disebut dengan kondisi ON. Sedangkan ketika kaki basis tidak diberi arus, maka tidak ada arus mengalir dari kolektor ke emitor yang disebut dengan kondisi OFF. Namun, jika arus yang diberikan pada kaki basis melebihi arus pada kaki kolektor atau arus pada kaki kolektor adalah nol (karena tegangan kaki kolektor sekitar 0,2 - 0,3 V), maka transistor akan mengalami cutoff (saklar tertutup).

G. Alternator

Gambar 2.7. Alternator

Alternator pada rangkaian sebagai gambaran dari listrik AC dari pusat penyedia listrik.

H. Relay

Gambar 2.8 Relay

Relay digunakan sebagai switch ketika air penuh. Prinsip dari relay yaitu ketika arus mengalir ke relay maka relay terhubung, sedangkan ketika arus tidak ada, maka relay akan terputus.

I. Button

Gambar 2.9. Button

Button diibaratkan sebagai objek ketika melewati pancaran sinyal dari sensor ultrasonik.

J. Kapasitor

Gambar 2.10. Kapasitor

Kapasitor adalah komponen elektronika pasif yang dapat menyimpan muatan listrik untuk sementara. Satuan dari kapasitor yaitu Farad.

3. Dasar Teori [kembali]

Pengertian

A. Sensor Ultrasonik

Sensor Ultrasonik adalah sensor untuk mengubah suara (gelombang ultrasonik) menjadi arus listrik dan sebaliknya. Gelombang ultrasonik dibangkitkan melalui piezoelektrik yang pada umumnya berfrekuensi 40kHz. Prinsip kerjanya yaitu dengan mengirimkan (suara) gelombang ultrasonik dengan frekuensi tertentu ke depan oleh Trigger (pengirim sinyal suara). Lalu, ketika ada objek yang melewati gelombang tersebut, maka suara tersebut akan terpantul dan kembali ke Echo (penerima sinyal suara). Kemudian, sensor akan menghitung selisih waktu ketika sinyal dikirim dengan waktu ketika sinyal kembali.

Contoh : Sensor Ultrasonik HC-SR04

Gambar 3.1(a) Sensor Ultrasonik HC-SR04, (b) Prinsip kerja HC-SR04

Fungsi pin pada sensor ultrasonik HC-SR04 :

VCC = 5V Power Supply. Pin sumber tegangan positif sensor.
Trig = Trigger/Penyulut. Pin ini yang digunakan untuk membangkitkan sinyal ultrasonik.
Echo = Receive/Indikator. Pin ini yang digunakan untuk mendeteksi sinyal pantulan ultrasonik.
GND = Ground/0V Power Supply. Pin sumber tegangan negatif sensor.

Grafik Sensor Ultrasonik

Gambar 3.2. Grafik Sensor Ultrasonik

Pada grafik diatas terlihat bahwa hasil pengukuran sensor ultrasonik ini tidak linier. Hasil pengukuran ini tidak linier ini disebabkan karena sensor ini sangat peka terhadap perubahan sudut pantulan. Sedikit saja posisi sudut sensor dengan halangan didepannya bergeser, maka tegangan output akan berkurang.

4. Prinsip Kerja [kembali]

Rangkaian sensor ultrasonik tersebut terdiri dari dua unit, yaitu Trigger dan Echo.

Pada bagian Trigger, digunakan IC NE555 untuk memicu sinyal ultrasonik. Mulanya, tegangan pada baterai akan mengalir menuju button dimana button tersebut dijadikan sebagai objek yang akan melewati sensor ultrasonik. Ketika ada objek (button ditekan), arus akan mengalir menuju IC NE555 yang kemudian memicu timbulnya sinyal ultrasonik. Kemudian, arus menuju unit Trigger untuk memancarkan sinyal ultrasonik.

Selanjutnya, pada bagian Echo akan menangkap adanya sinyal pantulan dan arus mengalir ke relay, sehingga led akan berkedip-kedip yang menandakan adanya objek yang melewati atau mendekat ke arah sensor. Jika tidak ada objek yang terdeteksi, led akan hidup secara normal.

5. Rangkaian [kembali]