Sensor Ultrasonik HC-SR04

            A. Pengertian Sensor

Secara umum pengertian dari sensor adalah sebuah alat yang berfungsi untuk mendeteksi, suatu keadaan atau kondisi yang terjadi pada suatu tempat, ruang, lintas dan lain lain. Untuk penggunaannya, sensor bayak digunakan sebagai pengaman, pengaturan gerak, pembaca gerak, dan lain lain.

 Sensor Ultrasonik HC-SR04

Gambar 1.1 sensor ultrasonik

Sensor ultrasonik adalah sebuah sensor yang mengubah besaran fisis(bunyi) menjadi besaran listrik. Pada sensor ini gelombang ultrasonik dibangkitkan melalui sebuah benda yang disebut piezoelektrik. Piezoelektrik ini akan menghasilkan gelombang ultrasonik dengan frekuensi 40 kHz
ketika sebuah osilator diterapkan pada benda tersebut. Sensor ultrasonik secara umum digunakan untuk suatu pengungkapan tak sentuh yang beragam seperti aplikasipengukuran jarak. Alat ini secara umum memancarakan gelombang suara ultrasonik menuju suatu target yang memantulkan balik gelombang kearah sensor. Kemudian sistem mengukur waktu yang diperlukan untuk pemancaran gelombang sampai kembali ke sensor dan menghitung jarak target dengan menggunakan kecepatan suara dalam medium.

karakteristik sensor ultrasonic HC-SR04 

• Tegangan operasi DC-5V
• Arus operasi 15mA
• Frekuensi operasi 40KHZ
• Jarak terjauh 4m
• Jarak menengah 2cm
• Sudut dalam mengukur 150
• Input Trigger Signal 10us TTL pulse

Rangkaian penyusun sensor ultrasonik ini terdiri dari transmitter, Receiver,dan komparator. Selain itu, gelombang ultrasonik dibangkitkan oleh sebuah kristal tipis bersifat piezoelektrik. Bagian-bagian dari sensor ultrasonik adalah sebagai berikut:

a)        Piezoelektrik

Peralatan piezoelektrik secara langsung mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Tegangan input yang digunakan menyebabkan bagiankeramik meregang dan memancarkan gelombang ultrasonik. Tipe operasi transmisi elemen piezoelektrik sekitar frekuensi 32 kHz. Efisiensi lebihbaik, jika frekuensi osilator diatur pada frekuensi resonansi piezoelektrik dengan sensitifitas dan efisiensi paling baik. Jika rangkaian pengukur beroperasi pada mode pulsa elemen piezoelektrik yang sama dapat digunakan sebagai transmitter dan Receiver. Frekuensi yang ditimbulkan tergantung pada osilatornya yang disesuiakan frekuensi kerja dari masingmasing transduser. Karena kelebihannya inilah maka transduser piezoelektrik lebih sesuai digunakan untuk sensor ultrasonik.

b)        Transmitter

Transmitter adalah sebuah bagian yang berfungsi sebagai pemancargelombang ultrasonik dengan frekuensi 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. Besarnya frekuensi ditentukan oleh komponen RLC / kristal tergantung dari desain osilator yang digunakan. Penguat sinyal akan memberikan sebuah sinyal listrik yang diumpankan ke piezoelektrik dan terjadi reaksi mekanik sehingga bergetar dan memancarkan gelombang yangsesuai dengan besar frekuensi pada osilator.

c)         Receiver

Receiver terdiri dari transduser ultrasonik menggunakan bahan piezoelektrik, yang berfungsi sebagai penerima gelombang pantulan yangberasal dari transmitter yang dikenakan pada permukaan suatu benda ataugelombang langsung LOS (Line of Sight) dari transmitter. Oleh karenabahan 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. Penerima ultrasonik ini akan menerima sinyal ultrasonik yang dipancarkan oleh pemancar ultrasonik dengan karakteristik frekuensi yangsesuai. Sinyal yang diterima tersebut akan melalui proses filterisasifrekuensi dengan menggunakan rangkaian band pass filter (penyaring pelewat pita), dengan nilai frekuensi yang dilewatkan telah ditentukan.Kemudian sinyal keluarannya akan dikuatkan dan dilewatkan ke rangkaiankomparator (pembanding) dengan tegangan referensi ditentukanberdasarkan tegangan keluaran penguat pada saat jarak antara sensor kendaraan mini dengan sekat/dinding pembatas mencapai jarak minimum untuk berbelok arah. Dapat dianggap keluaran komparator pada kondisi iniadalah high (logika “1‟) sedangkan jarak yang lebih jauh adalah low (logika‟0‟). Logika-logika biner ini kemudian diteruskan ke rangkaian pengendali (mikrokontroler).