loading...
Apa Yang Dimaksud Dengan Sensor Ultrasonik dan Bagaimana Cara Kerjanya?
Sensor ultrasonik adalah salah satu piranti elektronika yang dapat mengukur jarak didepannya dengan menggunakan sifat dari gelombang suara yang dipantulkan.Sensor (jarak) ultrasonik menggunakan media suara untuk melakukan pengukuran jarak.
Sensor ultrasonik terdiri dari 2 bagian, yaitu bagian pemancar dan bagian penerima, bagian pemancar ultrasonik akan memancarkan gelombang ultrasonik pada frekwensi lebih dari 20kHz, biasanya menggunakan frekwensi 40kHz. Kemudian sinyal tersebut akan dipantulkan kembali setelah mencapai suatu benda di depannya. Sinyal tersebut akan di terima kembali oleh bagian penerima sinyal.
Jarak antara sensor dengan bidang pantul nya dapat diketahui dengan menggunakan rumus :
S = V.t/2
Dimana S adalah jarak sensor dengan bidang pantul, V adalah kecepatan suara (340m/s), dan t adalah selisih waktu antara pemancaran sinyal sampai diterima kembali oleh penerima ultrasonik.
Sensor ultrasonik tersebut di hubungkan ke mikrokontroler untuk melakukan penghitungan waktu beserta jarak pantulnya.
Dengan kata lain, Sensor ultrasonik adalah komponen yg kerjanya didasarkan prinsip dari pantulan suatu gelombang suara sehingga dapat dipakai tuk menafsirkan eksistensi sebuah benda spesifik yang ada dalam frekuensinya. Tau berapa ukuran frekuensi sensor ultrasonik? Yup diatas dari gelombang suara, yaitu sekitar 40 KHz sampai 400 KHz.
Bagaimana prinsip kerja dari sensor ultrasonik ini? Sensor ultrasonik dibentuk dari dua buah unit, yaitu yang pertama adalah unit penerima dan yang kedua adalah unit pemancar. Kedua unit dalam sensor ultrasonik ini memiliki struktur yang sangatlah sederhana, yaitu suatu kristal piezoelectric yang terhubung dgn mekanik jangkar; disambungkan hanya dgn sebuah diafragma penggetar. Kemudian kepada plat logam diberikan tegangan bolak balik yg mempunyai frekuensi kerja 40 KHz s/d 400 KHz. Dengan demikian akan terjadi kontrasi / pengikatan dengan mengembang ataupun menyusut karena polaritas tegangan yg dikasih kepada kristal piezoelectric sehingga hal tersebut terjadi pada struktur atomnya. Peristiwa inilah yang dinamakan dgn efek piezoelectic.
Kontraksi yg terbentuk itu dilanjutkan menuju diafragma penggetar hingga dihasilkan gelombang ultrasonik yg memancar ke udara sekitar tempat ia berada, dan apabila terdapat benda spesifik disekitar tempat tersebut akan menimbulkan pantulan gelombang ultrasonik. Pantulan gelombang itu kemudian diterima oleh unit sensor-penerima. Selanjutnya terjadilah getaran pada diafragma penggetar yang menyebabkan terjadinya efek piezoelectric dan menghasilkan tegangan bolak balik yang memiliki frekuensi sama.
Jauh dan dekatnya benda yang terdeteksi serta kualitas dr sensor penerima ataupun sensor pemancarnya, merupakan faktor penentu besar amplitudo signal elektrik yg di hasil kan unit sensor penerimanya. Operasi scaning yg dijalankan oleh sensor tersebut memakai metode pantulan dgn memperhitungkan selisih jarak diantara objek sasaran dan sensor. Cara menghitung jarak tersebut ialah dengan mengalikan separuh waktu yg dipakai oleh signal ultrasonik untuk berjalan dr rangkaian TX hingga ditangkap kembali oleh rangkaian Rx, dgn kecepatan rambat dr signal ultrasonik tsb pd media rambat yg dipakainya (dalam hal ini adalah udara).
Waktu tersebut dihitung saat pemancar aktif hingga diperoleh adanya input dr rangakaian penerima. Apabila dalam batas waktu yang ditentukan, rangkaian penerima tak juga menerima sinyal input diartikan bahwa tak ada yang menghalangi di depannya. OK dah, sekian dulu tulisan mengenai sensor ultrasonik. Moga dilain kesempatan bisa kita bahas lebih lanjut.
sensor ultrasonik pemancar dan penerima
Gelombang ultrasonik adalah gelombang dengan besar frekuensi diatas frekuensi gelombang suara yaitu lebih dari 20 KHz. Seperti telah disebutkan bahwa sensor ultrasonik terdiri dari rangkaian pemancar ultrasonik yang disebut transmitter dan rangkaian penerima ultrasonik yang disebut receiver. Sinyal ultrasonik yang dibangkitkan akan dipancarkan dari transmitter ultrasonik. Ketika sinyal mengenai benda penghalang, maka sinyal ini dipantulkan, dan diterima oleh receiver ultrasonik. Sinyal yang diterima oleh rangkaian receiver dikirimkan ke rangkaian mikrokontroler untuk selanjutnya diolah untuk menghitung jarak terhadap benda di depannya (bidang pantul).
Prinsip Kerja Sensor Ultrasonik
Prinsip kerja dari sensor ultrasonik adalah sebagai berikut :
Sinyal dipancarkan oleh pemancar ultrasonik. Sinyal tersebut berfrekuensi diatas 20kHz, biasanya yang digunakan untuk mengukur jarak benda adalah 40kHz. Sinyal tersebut di bangkitkan oleh rangkaian pemancar ultrasonik.
Sinyal yang dipancarkan tersebut kemudian akan merambat sebagai sinyal / gelombang bunyi dengan kecepatan bunyi yang berkisar 340 m/s. Sinyal tersebut kemudian akan dipantulkan dan akan diterima kembali oleh bagian penerima Ultrasonik.
Setelah sinyal tersebut sampai di penerima ultrasonik, kemudian sinyal tersebut akan diproses untuk menghitung jaraknya. Jarak dihitung berdasarkan rumus :
S = 340.t/2
dimana S adalah jarak antara sensor ultrasonik dengan bidang pantul, dan t adalah selisih waktu antara pemancaran gelombang ultrasonik sampai diterima kembali oleh bagian penerima ultrasonik.
a. Pemancar Ultrasonik (Transmitter)
Pemancar Ultrasonik ini berupa rangkaian yang memancarkan sinyal sinusoidal berfrekuensi di atas 20 KHz menggunakan sebuah transducer transmitter ultrasonik
Rangkaian Pemancar Gelombang Ultrasonik
Prinsip kerja dari rangkaian pemancar gelombang ultrasonik tersebut adlah sebagai berikut :
Sinyal 40 kHz dibangkitkan melalui mikrokontroler.
Sinyal tersebut dilewatkan pada sebuah resistor sebesar 3kOhm untuk pengaman ketika sinyal tersebut membias maju rangkaian dioda dan transistor.
Kemudian sinyal tersebut dimasukkan ke rangkaian penguat arus yang merupakan kombinasi dari 2 buah dioda dan 2 buah transistor.
Ketika sinyal dari masukan berlogika tinggi (+5V) maka arus akan melewati dioda D1 (D1 on), kemudian arus tersebut akan membias transistor T1, sehingga arus yang akan mengalir pada kolektotr T1 akan besar sesuai dari penguatan dari transistor.
Ketika sinyal dari masukan berlogika tinggi (0V) maka arus akan melewati dioda D2 (D2 on), kemudian arus tersebut akan membias transistor T2, sehingga arus yang akan mengalir pada kolektotr T2 akan besar sesuai dari penguatan dari transistor.
Resistor R4 dan R6 berfungsi untuk membagi tengangan menjadi 2,5 V. Sehingga pemancar ultrasonik akan menerima tegangan bolak – balik dengan Vpeak-peak adalah 5V (+2,5 V s.d -2,5 V).
b. Penerima Ultrasonik (Receiver)
Penerima Ultrasonik ini akan menerima sinyal ultrasonik yang dipancarkan oleh pemancar ultrasonik dengan karakteristik frekuensi yang sesuai. Sinyal yang diterima tersebut akan melalui proses filterisasi frekuensi dengan menggunakan rangkaian band pass filter (penyaring pelewat pita), dengan nilai frekuensi yang dilewatkan telah ditentukan. Kemudian sinyal keluarannya akan dikuatkan dan dilewatkan ke rangkaian komparator (pembanding) dengan tegangan referensi ditentukan berdasarkan tegangan keluaran penguat pada saat jarak antara sensor kendaraan mini dengan sekat/dinding pembatas mencapai jarak minimum untuk berbelok arah. Dapat dianggap keluaran komparator pada kondisi ini adalah high (logika ‘1’) sedangkan jarak yang lebih jauh adalah low (logika’0’). Logika-logika biner ini kemudian diteruskan ke rangkaian pengendali (mikrokontroler).
Rangkaian Penerima Gelombang Ultrasonik
Prinsip kerja dari rangkaian pemancar gelombang ultrasonik tersebut adalah sebagai berikut :
- Pertama – tama sinyal yang diterima akan dikuatkan terlebih dahulu oleh rangkaian transistor penguat Q2.
- Kemudian sinyal tersebut akan di filter menggunakan High pass filter pada frekuensi > 40kHz oleh rangkaian transistor Q1.
- Setelah sinyal tersebut dikuatkan dan di filter, kemudian sinyal tersebut akan disearahkan oleh rangkaian dioda D1 dan D2.
- Kemudian sinyal tersebut melalui rangkaian filter low pass filter pada frekuensi < 40kHz melalui rangkaian filter C4 dan R4.
- Setelah itu sinyal akan melalui komparator Op-Amp pada U3.
- Jadi ketika ada sinyal ultrasonik yang masuk ke rangkaian, maka pada komparator akan mengeluarkan logika rendah (0V) yang kemudian akan diproses oleh mikrokontroler untuk menghitung jaraknya.
loading...
