SENSOR ULTRASONIC

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Tujuan

2. Alat dan Bahan

3. Dasar Teori

4. Prinsip Kerja

5. Rangkaian

6. vidio 

7. Link Download

1. Tujuan

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

2. Alat dan Bahan 

• Sensor Ultrasonik
• IC NE555
• Battery
• Resistor
• Button
• Kapasitor
• NPN
• Relay
• LED
• Power
• Ground

3. Dasar Teori   

Sensor ultrasonik adalah sebuah sensor yang berfungsi untuk mengubah besaran fisis (bunyi) menjadi besaran listrik dan sebaliknya.

Rangkaian sensor ultrasonik ini menggunakan:
1.Sensor Ultrasonik

         Sensor Ultrasonikadalah 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. (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.

Karakteristik HC-SR04 :

• Tegangan sumber operasi tunggal 5.0 V
• Konsumsi arus 15 mA
• Frekuensi operasi 40 KHz
• Minimum pendeteksi jarak 0.02 m (2 cm)
• Maksimum pendeteksian jarak 4 m
• Sudut pantul gelombang pengukuran 15 derajat
• Minimum waktu penyulutan 10 mikrodetik dengan pulsa berlevel TTL
• Pulsa deteksi berlevel TTL dengan durasi yang bersesuaian dengan jarak deteksi
• Dimensi 45 x 20 x 15 mm

 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.

 IC NE555 yang outputnya berupa waktu pantulan gelombang.Pada dasarnya aplikasi utama IC NE555 ini digunakan sebagai Timer (Pewaktu) dengan operasi rangkaian monostable dan Pulse Generator (Pembangkit Pulsa) dengan operasi rangkaian astable. Selain itu, dapat juga digunakan sebagai Time Delay Generator dan Sequential Timing. NE555 yang mempunyai 8 pin (kaki),pada dasarnya aplikasi utama IC NE555 ini digunakan sebagai Timer (Pewaktu). 

Kegunaan pin-pin pada IC NE555 :

PIN	KEGUNAAN
1	Ground (0V), adalah pin input dari sumber tegangan DC paling negative
2	Trigger, input negative dari lower komparator (komparator B) yang menjaga osilasi tegangan terendah kapasitor pada 1/3 Vcc dan mengatur RS flip-flop
3	Output, pin keluaran dari IC 555.
4	Reset, adalah pin yang berfungsi untuk me reset latch didalam IC yang akan berpengaruh untuk me-reset 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 referensi input negative (komparator A). pin ini bisa dibiarkan tergantung (diabaikan), tetapi untuk menjamin kestabilan referensi komparator A, biasanya dihubungkan dengan kapasitor berorde sekitar 10 nF ke pin ground
6	Threshold, pin ini terhubung ke input positif (komparator A) yang akan me-reset 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, yaitu sekitar 10mA s/d 15mA.

3. Baterai

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

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.

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.

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).

7. Alternator

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

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.

9. Button

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

10. Kapasitor

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

4. Prinsip Kerja

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.

Grafik Respon Waktu 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.

5. Rangkaian 

6. Video

7. Link Download 

1. Rangkaian disini
2. Video Simulasi disini
3. Materi disini