SENSOR ULTRASONIK
A. Pengertian
Sensor
ultrasonic adalah alat elektronika yang dapat mengubah energy listrik
menjadi energy mekanik dalam bentuk gelombang suara ultrasonic dan terbuat dari atom dari
kristal piezoelectric. Sensor ini terdiri dari rangkaian pemancar
Ultrasonic yang dinamakan transmitter dan penerima ultrasonic yang disebut
receiver. Alat ini digunakan untuk mengukur gelombang ultrasonic. Gelombang
ultrasonic adalah gelombang mekanik yang memiliki cirri-ciri longitudinal dan
biasanya memiliki frekuensi di atas 20 Khz. Gelombong
Utrasonic dapat merambat melalui zat padat, cair maupun gas. Gelombang. Ultrasonic adalah gelombang rambatan energi
dan momentum mekanik sehingga merambat melalui ketiga element tersebut sebagai
interaksi dengan molekul dan sifat inersia medium yang dilaluinya. Berikur gambar
sensor ini.
Gambar 1. sensor ultrasonik
Gambar 1. sensor ultrasonik
B. Prinsip Kerja
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
hingga 400 KHz diberikan pada plat logam. Struktur atom dari kristal piezoelectric
akan berkontraksi (mengikat), mengembang atau menyusut ter-hadap 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 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.
Sensor ini dapat mengukur jarak
antara 2 cm sampai 300 cm. keluaran dari sensor ini berupa pulsa yang lebarnya
merepresentasikan jarak. Lebar pulsanya bervariasi dari 115 uS sampai 18,5 mS.
Sensor ultrasonic ping parallax terdiri dari sebuah chip pembangkit sinyal
40KHz, sebuah speaker ultrasonik dan sebuah mikropon ultrasonik. Speaker
ultrasonik mengubah sinyal 40 KHz menjadi suara sementara mikropon ultrasonik
berfungsi untuk mendeteksi pantulan suaranya. Berikut 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.
C. Aplikasi
Secara umum sensor ultrasonik digunakan untuk
menghitung jarak dari suatu objek yang berada didepan sensor tersebut. Sehingga
dengan fungsinya tersebut, sensor ultrasonik biasa digunakan pada perangkat
yang membutuhkan perhitungan jarak. Contoh : smart robot, Kapal laut, kapal
selam, dll. Pada postingan ini saya akan berbagi sedikit
aplikasi pada robot yaitu sensor parallax ultrasonic untuk mengetahui jarak
suatu objek dari robot.
Paralax
ultrasonic biasa digunakan pada robot - robot kecil dan mesin industri. Dapat
mengukur jarak dari 3 cm sampai 300 cm. Pada dasanya, Ping terdiri dari sebuah
chip pembangkit sinyal 40KHz, sebuah speaker ultrasonik dan sebuah
mikropon ultrasonik. Speaker ultrasonik mengubah sinyal 40 KHz menjadi
suara sementara mikropon ultrasonik berfungsi untuk mendeteksi pantulan
suaranya. Pada modul Ping terdapat 3 pin yang digunakan untuk jalur power
supply (+5V), ground dan signal. Pin signal dapat langsung dihubungkan dengan
mikrokontroler tanpa tambahan komponen apapun. Ping mendeteksi objek dengan cara mengirimkan
suara ultrasonik dan kemudian “mendengarkan” pantulan suara tersebut. Ping
hanya akan mengirimkan suara ultrasonik ketika ada pulsa trigger dari
mikrokontroler (Pulsa high selama 5uS). Suara ultrasonik dengan frekuensi
sebesar 40KHz akan dipancarkan selama 200uS. Suara iniakan merambat
di udara dengan kecepatan 344.424m/detik (atau 1cm setiap 29.034uS), mengenai
objek untuk kemudian terpantul kembali ke Ping. Selama menunggu pantulan, Ping akan menghasilkan
sebuah pulsa. Pulsa iniakan berhenti (low) ketika suara pantulan terdeteksi
oleh Ping. Oleh karena itulah lebar pulsa tersebut dapat merepresentasikan
jarak antara Ping dengan objek. Selanjutnya mikrokontroler cukup mengukur
lebar pulsa tersebut dan mengkonversinya dalam bentuk jarak dengan perhitungan
sebagai berikut.
Jarak =
(Lebar Pulsa/29.034uS) /2 (dalam cm), atau
Jarak =
(Lebar Pulsa x 0.034442) /2 (dalam cm)
Karena
1/29.034 = 0.34442
Satu
hal yang perlu diperhatikan adalah bahwa Ping tidak dapat mengukur objek
yang permukaannya dapat menyerap suara, seperti busa atau sound damper lainnya. Pengukuran
jarak juga akan kacau jika permukaan objek bergerigi dengan sudut
tajam (meruncing).
Gambar 2. Salah satu contoh rangkaian
ping pada robot
Sumber
http://pramonosakti.blogspot.com/2014/02/sensor-ultrasonik-gelombang- ultrasonik_9.html
nicxusedell.blogspot.com/2013/01/prinsip-kerja-teknologi-sensor.html
Tidak ada komentar:
Posting Komentar