makalah sensor ultrasonic

MAKALAH ELEKTRONIKA INDUSTRI  SENSOR  SENSOR ULTRASONIC ULTRASONIC

 Nama Jurusan  NIM

: Suryadhien Insya Insya : S1 Teknik Eek!r" : #$1#%11%$1# #$1#%11%$1#

SEKOLAH TIN&&I TEKNIK 'LN JAKARTA #$1(

Pengertian Sensor Ultrasonik  Sensor ultrasonik adalah sebuah sensor yang berfungsi untuk mengubah besaran sis (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 f rekuensi 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 !. "unyi ultrasonik tidak dapat di dengar oleh telinga manusia. "unyi ultrasonik dapat didengar oleh anjing# ku$ing# kelela%ar# dan lumba&lumba. "unyi ultrasonik bisa merambat melalui !at padat# $air dan gas. 'eektiitas bunyi ultrasonik di permukaan !at padat hampir sama dengan reektiitas bunyi ultrasonik di permukaan !at $air. *kan tetapi# gelombang bunyi ultrasonik akan diserap oleh tekstil dan busa.

Cara Kerja Sensor Ultrasonik  +ada sensor ultrasonik# gelombang ultrasonik dibangkitkan melalui sebuah alat yang disebut dengan pie!oelektrik dengan frekuensi tertentu. +ie!oelektrik ini akan menghasilkan gelombang ultrasonik (umumnya berfrekuensi ,0k!) ketika sebuah osilator diterapkan pada benda tersebut. Se$ara umum# alat ini akan menembakkan gelombang ultrasonik menuju suatu area atau suatu target. Setelah gelombang menyentuh permukaan target# maka target akan memantulkan kembali gelombang tersebut. Gelombang pantulan dari target akan ditangkap oleh sensor# kemudian sensor menghitung selisih antara %aktu pengiriman gelombang dan %aktu gelombang pantul diterima.

Gambar $ara kerja sensor ultrasonik dengan transmitter dan re$eier (atas)# sensor ultrasonik dengan single sensor yang berfungsi sebagai transmitter dan re$eier sekaligus

Se$ara detail# $ara kerja sensor ultrasonik adalah sebagai berikut-

•

•

•

Sinyal dipan$arkan oleh peman$ar ultrasonik dengan frekuensi tertentu dan dengan durasi %aktu tertentu. Sinyal tersebut berfrekuensi diatas 20k!. ntuk mengukur jarak benda (sensor jarak)# frekuensi yang umum digunakan adalah ,0k!. Sinyal yang dipan$arkan akan merambat sebagai gelombang bunyi dengan ke$epatan sekitar /,0 ms. 1etika 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. arak benda dihitung berdasarkan rumus -

S = 340.t/2

dimana S merupakan jarak antara sensor ultrasonik dengan benda (bidang pantul)# dan t adalah selisih antara %aktu peman$aran gelombang oleh transmitter dan %aktu ketika gelombang pantul diterima re$eier.

Aplikasi Sensor Ultrasonik  Dalam bidang kesehatan# gelombang ultrasonik bisa digunakan untuk melihat organ&organ dalam tubuh manusia seperti untuk mendeteksi tumor# lier# otak dan menghan$urkan batu ginjal. Gelombang ultrasonik juga dimanfaatkan pada alat SG (ultrasonogra) yang biasa digunakan oleh dokter kandungan. Dalam bidang industri# gelombang ultrasonik digunakan untuk mendeteksi keretakan pada logam# meratakan $ampuran besi dan timah# meratakan $ampuran susu agar homogen# mensterilkan makanan yang dia%etkan dalam kaleng# dan membersihkan benda benda yang sangat halus. Gelombang ultrasonik juga bisa digunakan untuk mendeteksi keberadaan mineral maupun minyak bumi yang tersimpan di dalam perut bumi. Dalam bidang pertahanan# gelombang ultrasonik digunakan sebagai radar atau naigasi# di darat maupun di dalam air. Gelombang ultrasonik digunakan oleh kapal pemburu untuk mengetahui keberadaan kapal selam# dipasang pada kapal selam untuk mengetahui keberadaan kapal yang berada di atas permukaan air# mengukur kedalaman palung laut# mendeteksi ranjau# dan menentukan puosisi sekelompok ikan.

Rangkaian Sensor Ultrasonik  Piezoelektrik  +ie!oelektrik berfungsi untuk mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. "ahan pie!oelektrik 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. ika rangkaian pengukur beroperasi pada mode pulsa elemen pie!oelektrik yang sama# maka dapat digunakan sebagai transmitter dan rei$eier. 3rekuensi yang ditimbulkan tergantung pada osilatornya yang disesuiakan frekuensi kerja dari masing&masing transduser. 1arena kelebihannya inilah maka tranduser pie!oelektrik lebih sesuai digunakan untuk sensor ultrasonik.

Transmitter  4ransmitter adalah sebuah alat yang berfungsi sebagai peman$ar gelombang ultrasonik dengan frekuensi tertentu (misal# sebesar ,0 k!) yang dibangkitkan dari sebuah osilator. ntuk menghasilkan frekuensi ,0 1!# harus di buat sebuah rangkaian osilator dan keluaran dari osilator dilanjutkan menuju penguat sinyal. "esarnya frekuensi ditentukan oleh komponen '5C  kristal tergantung dari disain osilator yang digunakan. +enguat sinyal akan memberikan sebuah sinyal listrik yang diumpankan ke pie!oelektrik dan terjadi reaksi mekanik sehingga bergetar dan meman$arkan gelombang yang sesuai dengan be sar frekuensi pada osilator.

Gambar rangkaian dasar dari transmitter ultrasonik

Receiver 'e$eier terdiri dari transduser ultrasonik menggunakan bahan pie!oelektrik# yang berfungsi sebagai penerima gelombang pantulan yang berasal dari transmitter yang dikenakan pada permukaan suatu benda atau gelombang langsung 56S (5ine of Sight) dari transmitter. 6leh karena bahan pie!oelektrik memiliki reaksi yang reersible# elemen keramik akan membangki tkan tegangan listrik pada saat gelombang datang dengan frekuensi yang resonan dan akan menggetarkan bahan pie!oelektrik tersebut.

Gambar rangkaian dasar re$eier sensor ultrasonik

Sensor ltrasonik C&S'0, Sensor ini merupakan sensor ultrasonik siap pakai# satu alat yang berfungsi sebagai pengirim# penerima# dan pengontrol gelombang ultrasonik. *lat ini bisa digunakan untuk mengukur jarak benda dari 2$m & ,m dengan akurasi /mm. *lat ini memiliki , pin# pin 7$$# Gnd# 4rigger# dan 8$ho. +in 7$$ untuk listrik positif dan Gnd untuk ground&nya. +in 4rigger untuk trigger keluarnya sinyal dari sensor dan pin 8$ho untuk menangkap sinyal pantul dari benda.

Gambar sensor ultrasonik C&S'0,

Cara menggunakan alat ini yaitu- ketika kita memberikan tegangan positif pada pin 4rigger selama 90uS# maka sensor akan mengirimkan : step sinyal ultrasonik dengan frekuensi ,0k!. Selanjutnya# sinyal akan diterima pada pin 8$ho. ntuk mengukur jarak benda yang memantulkan sinyal tersebut# maka selisih %aktu ketika mengirim dan menerima sinyal digunakan untuk menentukan jarak benda tersebut. "erikut adalah isualisasi dari sinyal yang dikirimkan oleh sensor C&S'0,

Gambar sistem pe%aktu pada sensor C&S'0,