Sensor Ultrasonik HC-SR04
Sensor ini 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. 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 10uS, 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, maka selisih waktu ketika mengirim dan menerima sinyal
digunakan untuk menentukan jarak benda tersebut. Rumus untuk menghitungnya
sudah saya sampaikan di atas.
Berikut adalah visualisasi dari sinyal yang dikirimkan oleh sensor HC-SR04
Dalam trainer Ultrasonic Ranging Module HC-SR04 selain
menggunakan ultrasonik, diperlukan komponen-komponen lain untuk mendukung
kinerja dari sensor ultrasonic.Komponen-komponen tersebut yaitu:
Aplikasi utama dari IC NE555 digunakan sebagai timer
(pewaktu) dan pembangkit pulsa dengan operasi rangkaian monostabil, astabil,
dan pembagi frekuensi.Pada trainer ultrasonic ranging module
HC-SR04 NE555 digunakan sebagai pemicu sinyal ultrasonik.Berikut fungsi
dari masing-masing kaki IC NE555:
Tabel 1.1 Fungsi masing-masing kaki IC NE555
1
|
Ground (0V), adalah
pin input dari sumber tegangan DC paling negative
|
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
|
Data sheet
Gambar berikut merupakan bentuk output astabil IC NE555
Gambar berikut merupakan bentuk output astabil IC NE555
Gambar 1.3 Output astabil NE555
Untuk memperoleh output berupa gelombang seperti yang
ditunjukkan pada gambar 1.2, NE555 perlu dirangkai seperti berikut
Gambar 1.4 Rangkaian stabil menggunakan NE555
Cara kerja dari IC NE555 yaitu, ketika tegangan yang
diterima oleh IC dalam keadaan hidup, tegangan pada kapasitor sebesar 0V dan
tegangan keluaran dari NE555 adalah sama dengan tegangan yang diterima yaitu
5V. Kapasitor akan mulai mengisi dengan besar tegangan sama dengan tegangan
keluaran. Ketika tegangan pada kapasitor sebesar 2/3 dari VCC, maka output yang
berupa sinyal akan berubah menjadi 0V. Karena output sebesar 0V, maka
akan terjadi pengosongan pada kapasitor. Ketika tegangan pada kapasitor menurun
pada 1/3 dari VCC, output berupa sinyalakan kembali tinggi. Kejadian tersebut
akan terjadi secara berulang.
Untuk memperoleh sinyal pemicusesuai dengan yang diperlukan
oleh ultrasonik, menggunakan rumus sebagai berikut:
2. LM7805
Apabila tegangan yang diberikan pada LM7805 berada pada di
atas 10V, sebaiknya diberikan pendingin pada LM7805. Hal ini dikarenakan daya
yang dibuang oleh LM7805 dapat membuat LM7805 menjadi cepat panas. Untuk
konfigurasi kaki, kaki pertama merupakan tegangan masukan dari LM7805, dan kaki
kedua merupakan output tegangan dari LM78-5.
Gambar 1.5 LM7805
3. Ultrasonic Ranging Module HC-SR04
Ultrasonik merupakan sensor yang bekerja berdasarkan
prinsip pantulan gelombang suara dan dapat digunakan untuk mendeteksi
keberadaan suatu objek tertentu di depannya serta dapat mendeteksi jarak benda
tersebut dari dirinya. Frekuensi kerjanya pada daerah di atas gelombang suara,
yaitu dari 40 kHz hingga 400 kHz. Sesuai dengan nama trainer, sensor
ultrasonik yang digunakan ialah ultrasonic ranging module HC-SR04.
Modul sensor ultrasonik yang digunakan dapat mengukur jarak
sejauh 400 cm. Sensor akan bekerja apabila menerima tegangan sebesar
5V dan pemicu yang sesuai dengan kebutuhannya. Karena modul sensor ultrasonik tidak
akan aktif apabila menerima tegangan di bawah 5V atau di atas 5V maka digunakan
LM7805 untuk memberikan tegangan kepada modul sensor ultrasonik.Cara kerja dari
modul sensor ultrasonik adalah:
a. trigger modul sensor ultrasonik
menerima sinyal pemicu dengan tonminimal 10µs dan periode sinyal pemicu sebesar
60ms.
b. modul sensor ultrasonik akan
memancarkan sinyal dengan frekuensi sebesar 40kHz melalui pemancar sensor.
c. modul sensor ultrasonik akan
menerima pantulan sinyal yang telah dikirimkan oleh pemancar sensor. Pantulan
sinyal yang diterima memiliki frekuensi yang sama dengan yang dipancarkan
sebelumnya yaitu 40kHz.
d. jarak benda yang menjadi pemantul sinyal
pada saat mengukur jarak dapat diketahui dari delay waktu sensor menerima pantulan
sinyal. Semakin lama delay waktu yang ada, semakin jauh jarak benda yang
diukur.
Untuk mengetahui jarak benda yang telah diukur menggunakan
modul sensor ultrasonik dapat diketahui menggunakan rumus:
Nilai ton dapat diperoleh dari mengalikan jumlah kotak
pada layar osiloskop pada saat sinyal on dengan skala time/div pada osiloskop.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar