Aplikasi Pengukuran Jarak dengan Suara

1. Tujuan

• Untuk mengetahui bagaimana sensor ultrasonik itu
• Agar mengetahui bagaimana rangkaian ultrasonik bekerja di proteus

2. Alat dan Bahan

• Alat :
• Power supply

Battery ini berfungsi sebagai sumber daya listrik yang akan digunakan dalam simulasi ini. 

• Alternator

Alternator adalah peralatan elektromekanis yang mengkonversikan energi mekanik menjadi energi listrik arus bolak-balik. Pada prinsipnya, generator listrik arus bolak-balik disebut dengan alternator, tetapi pengertian yang berlaku umum adalah generator listrik pada mesin kendaraan. Alternator pada pembangkit listrik yang digerakan dengan turbin uap disebut turbo alternator.

• Bahan :
• Sensor ultrasonik

 

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

Sensor ultrasonik adalah sebuah sensor yang berfungsi untuk mengubah besaran fisis (bunyi) menjadi besaran listrik dan sebaliknya. Cara kerja sensor ini didasarkan pada prinsip dari pantulan suatu gelombang suara sehingga dapat dipakai untuk menafsirkan eksistensi (jarak) suatu benda dengan frekuensi tertentu. Disebut sebagai sensor ultrasonik karena sensor ini menggunakan gelombang ultrasonik (bunyi ultrasonik).

• IC NE555

Spesifikasi IC 555

• Tegangan masukan / Catu daya : 4.5 ∼ 15 V
• Besaran arus untuk 5 vdc : 3 ∼ 6 mA
• Besaran arus untuk 15 vdc : 10 ∼ 15 mA
• Maksimum output Arus : 200 mA
• Daya : 600 mW
• Suhu kerja antara : 0 to 70 °C

• Resistor

• Transistor

Transistor adalah alat semikonduktor yang dipakai sebagai penguat, sebagai sirkuit pemutus dan penyambung arus (switching), stabilisasi tegangan, dan modulasi sinyal. Transistor dapat berfungsi semacam kran listrik, di mana berdasarkan arus inputnya (BJT) atau tegangan inputnya (FET), memungkinkan pengaliran listrik yang sangat akurat dari sirkuit sumber listriknya.

• LED

• Button 

• Kapasitor

Kapasitor berfungsi sebagai penyimpan tegangan listrik sementara. Sebagai konduktor pada Arus AC (Alternating Curren). Sementara pada arus DC( Direct Curren) kapasirot berfungsi sebagai isolator atau penghambat arus masuk.

3. Dasar Teori

• Sensor Ultrasonik

          Sensor jenis ini adalah modul elektronik yang mendeteksi sebuah objek menggunakan suara. Sensor ultrasonic terdiri dari sebuah transmitter (Pemancar) dan sebuah receiver (penerima). Transmitter berfungsi untuk memancarkan sebuah gelombang suara kearah depan. Jika ada sebuah objek didepan transmitter maka sinyal tersebut akan memantul kembali ke Receiver. Fungsi sensor ultrasonic adalah mendeteksi benda atau objek di hadapan sensor. Penerapannya banyak dipakai pada robot pemadam api dan robot obstacle lainnya. Salah satu sensor yang paling sering digunakan adalah sensor ultrasonic tipe HC SR04. 

        HC-SR04 memiliki 2 komponen utama sebagai penyusunnya yaitu ultrasonic transmitter dan ultrasonic receiver. Fungsi dari ultrasonic transmitter adalah memancarkan gelombang ultrasonik dengan frekuensi 40 KHz kemudian ultrasonic receiver menangkap hasil pantulan gelombang ultrasonik yang mengenai suatu objek. Waktu tempuh gelombang ultrasonik dari pemancar hingga sampai ke penerima sebanding dengan 2 kali jarak antara sensor dan bidang pantul seperti yang diperlihatkan pada Gambar dibawah ini :

  Cara Kerja Sensor HC SR04

Prinsip pengukuran jarak menggunakan sensor ultrasonik HC-SR04 adalah, ketika pulsa trigger diberikan pada sensor, transmitter akan mulai memancarkan gelombang  ultrasonik, pada saat yang sama sensor akan menghasilkan output TTL transisi naik menandakan sensor mulai menghitung waktu pengukuran, setelah receiver menerima  pantulan yang dihasilkan oleh suatu objek maka pengukuran waktu akan dihentikan dengan menghasilkan output TTL transisi turun. Jika waktu pengukuran adalah t dan kecepatan suara adalah 340 m/s, maka jarak antara sensor dengan objek dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan dibawah ini :

Pemilihan HC-SR04 sebagai sensor jarak yang akan digunakan pada penelitian ini karena memiliki fitur sebagai berikut; kinerja yang stabil, pengukuran jarak yang akurat dengan ketelitian 0,3 cm, pengukuran maksimum dapat mencapai 4 meter dengan jarak minimum 2 cm, ukuran yang ringkas dan dapat beroperasi pada level tegangan TTL Prinsip pengoperasian sensor ultrasonik HC-SR04 adalah sebagai berikut ; 

awali dengan memberikan pulsa Low (0) ketika modul mulai dioperasikan, kemudian berikan pulsa High (1) pada trigger selama 10 μs sehingga modul mulai memancarkan 8 gelombang kotak dengan frekuensi 40 KHz, tunggu hingga transisi naik terjadi pada output dan mulai perhitungan waktu hingga transisi turun terjadi, setelah itu gunakan Persamaan 2.1 untuk mengukur jarak antara sensor dengan objek. Timing diagram pengoperasian sensor ultrasonik HC-SR04 diperlihatkan pada Gambar berikut :

• IC NE555

IC timer 555 merupakan IC atau sirkuit terpadu (chip) yang digunakan dalam berbagai aplikasi pewaktuan, sumber pulsa gelombang, serta aplikasi osilator. IC ini dapat dimanfaatkan dalam rangkaian elektronika sebagai penunda waktu (Delay Timer).. Secara fisik IC NE555 berbentuk DIP (Dual Inline Package) dengan kaki berjumlah 8 pin.

1. GND : Ground
2. Trigger : Sebagai pemantik agar pengatur tempo berkerja
3. Output : Penghubung ke beban contohnya : Motor Servo
4. Reset : Guna untuk menghentikan interval tempo jika dihubungkan dengan ground
5. Control : Pengakses pembagi tegangan sebesar 2/3 VCC
6. Threshold : Penentu waktu tempo
7. Discharge : Biasanya dihubungkan ke kapasitor elektrolit, dan pada waktu pembuangan muatan el-co digunakan untuk menentukan interval tempo
8. VCC : Tegangan masukan 6 Vdc

NE555 Circuit

Circuit schematic can help us to understand better about how a component or chip is used and worked in circuits. It’s a reference to make them work in an actual circuit.
The following NE555 circuit diagram is a sample for reference.

 

4. Percobaan 

• Prosedur percobaan
• Susunlah semua alat dan bahan pada schematic capture
• Hubungkan seperti pada gambar
• Ubahlah besaran resistor menjadi 220 ohm, 1k ohm, 1,5k ohm, 5,6k ohm
• Besaran batrai juga menjadi 5v dan 12v
• Besaran relay juga diubah menjadi 5v
• Masukkan file hex sensor ultrasonik
• Jalankan pada proteus
• Rangkaian berjalan ditandai dengan menyalanya lampu LED 

• Foto Rangkaian simulasi

Rangkaian sebelum dijalankan

Rangkaian sesudah dijalankan pada proteus

• Prinsip kerja

 Rangkaian sensor ultrasonik ini 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. Video

6. Download Link

    Download file rangkaian disini

    Download video simulasi disini

    Download datasheet sensor ultrasonik disini

    Download datasheet alternator disini

    Download datasheet ic ne555 disini

    Download datasheet transistor 2SC1162 disini

    Download library sensor ultrasonik disini

    Download HTML disini