Sensor Gerak
1. Judul
[back]
Sensor Gerak Menggunakan Sensor Ultrasonik Tipe HC-SR04 dengan IC NE555
2. Tujuan [back]
a. Merangkai dan memahami kerja dari sensor ultrasonik
b. Mengetahui prinsip kerja ultrasonik
3. Komponen yang digunakan [back]
4. Dasar Teori [back]
Sensor ultrasonik adalah sensor yang bekerja berdasarkan prinsip pantulan gelombang suara dan digunakan untuk mendeteksi keberadaan suatu objek tertentu di depannya, frekuensi kerjanya pada daerah diatas gelombang suara dari 40 KHz hingga 400 KHz.
Sensor ultrasonik terdiri dari dari dua unit, yaitu unit pemancar dan unit penerima. Struktur unit pemancar dan penerima sangatlah sederhana, sebuah kristal piezoelectric dihubungkan dengan mekanik jangkar dan hanya dihubungkan dengan diafragma penggetar. Tegangan bolak-balik yang memiliki frekuensi kerja 40 KHz – 400 KHz diberikan pada plat logam. Struktur atom dari kristal piezoelectric akan berkontraksi (mengikat), mengembang atau menyusut terhadap polaritas tegangan yang diberikan, dan ini disebut dengan efek piezoelectric.
Kontraksi yang terjadi diteruskan ke diafragma penggetar sehingga terjadi gelombang ultrasonik yang dipancarkan ke udara (tempat sekitarnya), dan pantulan gelombang ultrasonik akan terjadi bila ada objek tertentu, dan pantulan gelombang ultrasonik akan diterima kembali oleh oleh unit sensor penerima. Selanjutnya unit sensor penerima akan menyebabkan diafragma penggetar akan bergetar dan efek piezoelectric menghasilkan sebuah tegangan bolak-balik dengan frekuensi yang sama.
Grafik respon terhadap besar frekuensi pada sensor ultrasonik: datasheet
Karakteristik Grafik :
Pada grafik menunjukan suatu perbandingan antara frekuensi dengan tingkatan kecepatan suara dengan sensitivitas. Dimana sensitiviti adalah seberapa banyak perubahan waktu yang diukur untuk perubahan jarak. Dengan demikian dapat dirumuskan :
Δ jarak / Δ waktu = sensitivity ( kecepatan Suara)
Dari gambar 1 (sebelah kiri) grafik menunjukan nilai tingkat tekanan suara (db) naik terhadap frekuensi sampai tekanan suara mencapai titik maksimal dan nilai frekuensi adalah bernilai 40kHz dan grafik menuju nilai min kembali setelah frekuensi lebih dari 40 kHz.
Dari gambar 2 ( sebelah kanan) grafik juga menunjukan nilai sensitivitas ( kecepatan suara) bergerak turun terhadap frekuensi setelah frekuensi bernilai 40 kHz nilai sensitivitas berada pada titik puncak atau nilai terendah dan grafik menuju naik kembali setelah melewati 40 kHz. Maka dapat disimpulkan bahwa sensor Ultrasonik dapat beroperasi dengan frekuensi 40 kHz.
a. HC-SR04 ( datasheet )
Sensor HC-SR04 adalah sensor pengukur jarak berbasis gelobang ultrasonik. Prinsip kerja sensor ini mirip dengan radar ultrasonik di pancarkan kemudian diterima balik oleh receiver ultrasonik. Jarak antara waktu pancar dan waktu terima adalah representasi dari jarak objek.
Penunjukan posisi objek pada senso Ultrasonik
Sensor HC-SR04 menggunakan 4 pin, yaitu :
1.) VCC : sebagai masukan aliran listrik
2.) Trigger : untuk trigger keluarnya sinyal dari sensor
3.) Echo : untuk menangkap sinyal pantul dari benda
4.) Ground : sebagai keluaran aliran listrik
Spesifikasi Sensor HC-SR04 :
1.) Jangkauan deteksi kisaran 2 - 400 cm
2.) Sudut deteksi terbaik adalah 15 derajat
3.) Tegangan kerja 5V DC
4.) Resolusi 1 cm
5.) Frekuensi Ultrasonik 40 kHz
6.) Dapat dihubungkan langsing ke kaki mikrokontroller
2.) Sudut deteksi terbaik adalah 15 derajat
3.) Tegangan kerja 5V DC
4.) Resolusi 1 cm
5.) Frekuensi Ultrasonik 40 kHz
6.) Dapat dihubungkan langsing ke kaki mikrokontroller
NE555 yang mempunyai 8 pin (kaki) ini merupakan salah satu komponen elektronika yang cukup terkenal, sederhana, dan serba guna dengan ukurannya yang kurang dari 1/2 cm3 dan harganya di pasaran sangat murah sekitar Rp. 2.000 s/d Rp. 5.000.
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.
- Fungsi masing-masing kaki (pin) IC NE555
 |
Gb. 1: Simbol 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.
|
c. Relay ( dataSheet )
Relay merupakan komponen elektronika berupa saklar atau switch elektrik yang dioperasikan secara listrik dan terdiri dari 2 bagian utama yaitu Elektromagnet (coil) dan mekanikal (seperangkat kontak Saklar/Switch). Komponen elektronika ini menggunakan prinsip elektromagnetik untuk menggerakan saklar sehingga dengan arus listrik yang kecil (low power) dapat menghantarkan listrik yang bertegangan lebih tinggi. Berikut adalah simbol dari komponen relay.
simbol relay
d. Resistor
Resistor adalah komponen elektronika yang berfungsi untuk menghambat atau membatasi aliran listrik yang mengalir dalam suatu rangkain elektronika.
Sebagaimana fungsi resistoryang sesuai namanya bersifat resistif dan termasuk salah satu komponen elektronika dalam kategori komponen pasif. Satuan atau nilai resistansi suatu resistor di sebut Ohm dan dilambangkan dengan simbol Omega (Ω). Sesuai hukum Ohm bahwa resistansi berbanding terbalik dengan jumlah arus yang mengalir melaluinya. Selain nilai resistansinya (Ohm) resistorjuga memiliki nilai yang lain seperti nilai toleransi dan kapasitas daya yang mampu dilewatkannya. Semua nilai yang berkaitan dengan resistor tersebut penting untuk diketahui dalam perancangan suatu rangkaian elektronika oleh karena itu pabrikan resistor selalu mencantumkan dalam kemasan resistor tersebut.
,_and_Potentiometer_symbols.svg){kind=small}
Kapasitor atau kondensator adalahkomponen listrik yang memiliki kemampuan untuk menyimpan muatan listrik. Dari pengertian ini, dapat kita lihat fungsi kapasitor yakni untuk menyimpan muatan listrik. Pada prinsipnya, kapasitor terdiri atas dua permukaan konduktor yang dipisahkan oleh suatu bahan isolator sehingga kedua permukaan konduktor tersebut memiliki kemampuan untuk menyimpan muatan listrik.
Simbol Kapasitor
Kapasitor
Kapasitor
Kemampuan kapasitor untuk memperoleh dan menyimpan muatan listrik disebut kapasitas kapasitor atau kapasitansi. Satuan kapasitas kapasitor adalah farad (F). Kapasitas suatu kapasitor didefinisikan sebagai perbandingan tetap antara muatan (q) yang tersimpan dalam kapasitor dan beda potensial antara kedua pelat konduktornya (V). Secara matematis, persamaan kapasitas kapasitor dirumuskan:
C = q / v
h. ground
g. Batterai
- Batteray berfungsi sebagai sumber arus dan tegangan yang menyuplai rangkaian counter ini.
FUNGSI GROUNDING ADALAH UNTUK MEMBERIKAN PERLINDUNGAN PADA SELURUH SISTEM. GROUNDING BERFUNGSI SEBAGAI PENGHANTAR ARUS LISTRIK LANGSUNG KE BUMI ATAU TANAH SAAT TERJADI KEBOCORAN ISOLASI ATAU PERCIKAN API PADA KONSLETING,
Gbr simbol grounding
i.Kabel
Kabel berfungsi sebagai penghubung rangkaian agar rangkaian timer counter dapat berfungsi dengan baik
Prinsip kerja :
Sensor Ultrasonik menerima gelombang dari IC NE555. Pada NE555, NE555 mendapatkan tegangan melalui VCC sebesar 5 Volt (pada pin kaki 8). Kapasitor terhubung dengan Control Voltage (5) yang berguna untuk menyeimbangkan tegangan referensi pada kaki negatif komparator. Trigger (2) dan Threshold (6) berguna untuk mengatur agar tidak terjadinya logika LOW Karena apabila terjadi logika low maka flip flop akan tereset. Flip flop (4) berfungsi untuk menyimpan data sementara pada IC dan akan akan aktif jika diberi arus serta menghasilkan gelombang Sensor Ultrasonik menerima tegangan dari VCC sebesar 5 Volt. Gelombang tadi yang dihubungkan dengan trigger. Kemudian pulsa tersebut diubah oleh pizeoelektrik dari pulsa menjadi gelombang bunyi dengan dengan frekuensi sebesar 40 kHz yang kemudian dipancarkan melalui pemancar ultrasonik yang disebut transmiter tranducer. Setelah gelombang menyentuh permukaan benda maka gelombang tersebut dipantulkan kembali ke Sensor Ultrasonik melalui penerima gelombang bunyi yang disebut Receiver Tranduser. Dan setelah itu gelombang dialirkan ke pin Echo dalam bentuk tegangan kemudian dialirkan ke relay. Kemudian relay akan memindahkan switch dan membuat Lampu menyala pada rangkaian tersebut.
Gambar rangakaian
Video rangkaian
7. Download[back]
Video (Klik)
File Rangkaian(Klik)
Materi(download)
Tidak ada komentar:
Posting Komentar