Pengaplikasian Sensor Ultrasonik dan Simulasi Proteus

 Pengertian Sensor Ultrasonik

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)

Gelombang ultrasonik adalah gelombang bunyi yang mempunyai frekuensi sangat tinggi yaitu 20.000 Hz. Bunyi ultrasonik tidak dapat di dengar oleh telinga manusia. Bunyi ultrasonik dapat didengar oleh anjing, kucing, kelelawar, dan lumba-lumba. Bunyi ultrasonik nisa merambat melalui zat padat, cair dan gas. Reflektivitas bunyi ultrasonik di permukaan zat padat hampir sama dengan reflektivitas bunyi ultrasonik di permukaan zat cair. Akan tetapi, gelombang bunyi ultrasonik akan diserap oleh tekstil dan busa.

Cara Kerja Sensor Ultrasonik 

• Sinyal dipancarkan oleh pemancar ultrasonik dengan frekuensi tertentu dan dengan durasi waktu tertentu. Sinyal tersebut berfrekuensi diatas 20kHz. Untuk mengukur jarak benda (sensor jarak), frekuensi yang umum digunakan adalah 40kHz.
• Sinyal yang dipancarkan akan merambat sebagai gelombang bunyi dengan kecepatan sekitar 340 m/s. Ketika menumbuk suatu benda, maka sinyal tersebut akan dipantulkan oleh benda tersebut.

• Setelah gelombang pantulan sampai di alat penerima, maka sinyal tersebut akan diproses untuk menghitung jarak benda tersebut. Jarak benda dihitung berdasarkan rumus :

     S = 340.t/2

dimana S merupakan jarak antara sensor ultrasonik dengan benda (bidang pantul), dan t adalah selisih antara waktu pemancaran gelombang oleh transmitter dan waktu ketika gelombang pantul diterima receiver.

Rangkaian Sensor Ultrasonik

Ada beberapa komponen penting dalam sensor ultrasonik seperti berikut :

• Piezoelektrik berfungsi untuk mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Bahan piezoelektrik adalah material yang memproduksi medan listrik ketika dikenai regangan atau tekanan mekanis. Sebaliknya, jika medan listrik diterapkan, maka material tersebut akan mengalami regangan atau tekanan mekanis.
• Transmitter adalah sebuah alat yang berfungsi sebagai pemancar gelombang ultrasonik dengan frekuensi tertentu (misal, sebesar 40 kHz) yang dibangkitkan dari sebuah osilator. Untuk menghasilkan frekuensi 40 KHz, harus di buat sebuah rangkaian osilator dan keluaran dari osilator dilanjutkan menuju penguat sinyal. 
• Receiver terdiri dari transduser ultrasonik menggunakan bahan piezoelektrik, yang berfungsi sebagai penerima gelombang pantulan yang berasal dari transmitter yang dikenakan pada permukaan suatu benda atau gelombang langsung LOS (Line of Sight) dari transmitter. Oleh karena bahan piezoelektrik memiliki reaksi yang reversible, elemen keramik akan membangkitkan tegangan listrik pada saat gelombang datang dengan frekuensi yang resonan dan akan menggetarkan bahan piezoelektrik tersebut.

Pengaplikasian Sensor Ultrasonik 

biasanya sensor ultrasonik banyak diterapkan diberbagai macam hal seperti dalam hal kesehatan,pertahanan,masyarakat,dan dll

Contoh Pengaplikasian Sensor Ultrasonik

Kali ini saya akan memberi Contoh Pengaplikasian Sensor Ultrasonik.Saya menggunakan Software Proteus untuk Rangkaianya dan Software Arduino IDE untuk coding programnya.

Coding Program

#define ledHijau 3

#define ledKuning 4

#define ledMerah 5

#define trigPin 7

#define echoPin 6

void setup() {

  Serial.begin (9600);

  pinMode(trigPin, OUTPUT);

  pinMode(echoPin, INPUT);

  pinMode(ledHijau, OUTPUT);

  pinMode(ledKuning, OUTPUT);

  pinMode(ledMerah, OUTPUT);

}

void loop() {

  long duration, distance;

  digitalWrite(trigPin, LOW);

  delayMicroseconds(2);

  digitalWrite(trigPin, HIGH);

  delayMicroseconds(10);

  digitalWrite(trigPin, LOW);

  duration = pulseIn(echoPin, HIGH);

  distance = (duration/2) / 29.1;

  if (distance > 30) //Jika jarak lebih dari 30cm

{

      digitalWrite(ledHijau, HIGH); //Menyala

      digitalWrite(ledKuning, LOW); //Mati

      digitalWrite(ledMerah, LOW); //Mati

  }

  if (distance < 20) //Jika kurang dari 20cm

{

      digitalWrite(ledHijau, LOW);

      digitalWrite(ledKuning, HIGH);

      digitalWrite(ledMerah, LOW);    

  }

  if (distance < 10) //Jika kurang dari 10cm

{

      digitalWrite(ledHijau, LOW);

      digitalWrite(ledKuning, LOW);

      digitalWrite(ledMerah, HIGH);

}

 Serial.print("Jarak :");

 Serial.print(distance);

 Serial.println("cm");

 delay(100);

}

Rangkaian Sensor Ultrasonik 

Video Simulasi