TUGAS 5
APLIKASI MENGUKUR JARAK DENGAN SUARA
SENSOR ULTRASONIK
(Acuan Gambar 7.2 Hal 276)
2. Mampu menggunakan proteus dan mengaplikasikannya.
3. Mampu memahami rangkaian sensor ultrasonik.
2. Alat dan Bahan[kembali]
- Alat
1. NE555
gambar 1 NE555
Ic timer 555 merupakan ic atau sirkuit terpadu (chip) yang digunakan dalam berbagai aplikasi pewaktuan, sumber pulsa gelombang, serta aplikasi osilator.
Secara fisik ic 555 berbentuk dip atau dual inline package dengan package 8 pin.
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
- Bahan
1. Kapasitor 0.5 pF
gambar 2 kapasitor 0.5 pF
Kapasitor adalah salah satu jenis komponen elektronika yang memiliki kemampuan dapat menyimpan muatan arus listrik di dalam medan listrik selama batas waktu tertentu dengan cara mengumpulkan ketidakseimbangan internal dari muatan arus listrik tersebut.
Saat kapasitor sudah terisi penuh dengan arus listrik, maka kapasitor tersebut akan mengeluarkan muatannya, dan kembali mengisinya lagi seperti awal.
2. Resistor 1kohm
gambar 3 resistor
Resistor adalah komponen elektronika yang berfungsi untuk menghambat atau membatasi aliran listrik yang mengalir dalam suatu rangkain elektronika.
3. Sensor ultrasonik
gambar 4 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.
Gelombang ultrasonik adalah gelombang bunyi yang mempunyai frekuensi sangat tinggi yaitu 20.000 hz.
4. Counter timer
Timer dan counter memiliki prinsip kerja yang sama,jika suatu kondisi telah terpenuhi,maka eksekusi akan dilakukan. Perlu diperhatikan TC number untuk instruksi timer dan counter. Dalam sebuah program masing-masing timer dan counter harus didefinisikan dengan TC number yang berbeda. Sebagai contohnya jika TM000 telah dipakai maka jangan memakai CNT000,pakailah misalnya CNT001
5. Logic state
Sensor ultrasonik adalah sensor yang berfungsi untuk mengubah besaran fisis(bunyi) menjadi besaran listrik dan sebaliknya.
cara kerja sensor ultrasonik:
Karakteristik HC-SR04 :
4. Percobaan[kembali]
gambar 5 cara kerja gelombang ultrasonik
penjelasan:
· 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
Rangkaian sensor ultrasonik ini menggunakan NE555 yang outputnya berupa waktu pantulan gelombang.
gambar 6 Bagian internal IC NE555
Penjelasan pin:
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. |
- Tegangan sumber operasi tunggal 5.0 V
- Konsumsi arus 15 mA
- Frekuensi operasi 40 KHz
- Minimum pendeteksi jarak 0.02 m (2 cm)
- Maksimum pendeteksian jarak 4 m
- Sudut pantul gelombang pengukuran 15 derajat
- Minimum waktu penyulutan 10 mikrodetik dengan pulsa berlevel TTL
- Pulsa deteksi berlevel TTL dengan durasi yang bersesuaian dengan jarak deteksi
- Dimensi 45 x 20 x 15 mm
gambar 7 sensor ultrasonik
Fungsi Pin-pin HC-SR04 :
- VCC = 5V Power Supply. Pin sumber tegangan positif sensor.
- Trig = Trigger/Penyulut. Pin ini yang digunakan untuk membangkitkan sinyal ultrasonik.
- Echo = Receive/Indikator. Pin ini yang digunakan untuk mendeteksi sinyal pantulan ultrasonik.
- GND = Ground/0V Power Supply. Pin sumber tegangan negatif sensor.
Grafik Respon Waktu Sensor Ultrasonik
grafik sensor ultrasonik
Pada grafik diatas terlihat bahwa hasil pengukuran sensor ultrasonik ini tidak linier. Hasil pengukuran ini tidak linier ini disebabkan karena sensor ini sangat peka terhadap perubahan sudut pantulan. Sedikit saja posisi sudut sensor dengan halangan didepannya bergeser, maka tegangan output akan berkurang.
gambar 8 rangkaian aplikasi sensor ultrasonik
Prinsip kerja:
Pada rangkaian ultrasonik ini saya menggunakan rangkaian NE555. Apabila diberikan logika 1 pada sensor maka sensor akan aktif. Rangkaian ini terhubung pada tegangan VCC 5V. Tegangan ini akan tersambung pada kaki VCC pada IC. Kapasitor yang terhubung pada Control Voltage ini berguna untuk menyeimbangkan tegangan referensi pada kaki negatif komparator. Trigger dan Threshold berguna untuk mengatur agar tidak terjadinya logika Low, karna apabila berlogika low maka flip flop akan tereset. Flip flop berfungsi untuk menyimpan data sementara pada IC. Flip flop akan terhubung pada kaki output. kaki output pada IC akan dihubungkan ke kaki trigger pada sensor guna untuk membangkitkan gelombang. gelombang yang dibangkitkan tadi akan dideteksi oleh kaki echo. kaki echo dihubungkan pada timer counter yang nantinya akan menghitung berapa waktu yang dibutuhkan gelombang.
P.s untuk menggunakan Ultrasonic sensor pada proteus download terlebih dahulu librarynya,
c.) Video
Tidak ada komentar:
Posting Komentar