Nama : Guruh Hariyanto

NIM : 080810318

Prodi : Teknobiomedik

Prinsip Kerja Dan Aplikasi Sensor Ultrasonik Dalam Pengukuran Jarak Berbasis Mikrokontroler

Gelombang suara memiliki fungsi yang sangat penting dalam kehidupan.Salah satu aplikasinya adalah pemantulan gelombang suara.Fenomena ini dapat diterapkan untuk mengetahui jarak tertentu dari subjek ke objek.Pada pembahasan ini,yang digunakan adalah sensor gelombang ultrasonic.Sensor gelombang ultrasonic adalah sensor yang bekerja berdasarkan prinsip pantulan gelombang suara dan digunakan untuk mendeteksi keberadaan suatu objek tertentu.

Sensor Ultrasonik Ping))) Parallax merupakan salah satu sensor yang banyak digunakan di kalangan industri elektro di Indonesia.Ping))) merupakan satu set transmitter dan receiver ultrasonik yang berfungsi untuk mengukur jarak.

1.Sensor Ultrasonik Ping))) Parallax

Pada dasarnya,Ping))) terdiri dari sebuah chip pembangkit sinyal 40KHz,sebuah speaker ultrasonic dan sebuah mikropon ultrasonic.Speaker ultrasonic mengubah sinyal 40 KHz menjadi suara sementara mikropon ultrasonic berfungsi untuk mendeteksi pantulan suaranya.Pada modul Ping))) terdapat tiga pin yang digunakan untuk jalur power supply (+5 V),ground dan signal.Pin signal dapat langsung dihubungkan dengan mikrokontroler tanpa tambahan apapun.Ping))) mendeteksi objek dengan cara mengirimkan suara ultrasonic dan kemudian “mendengarkan” pantulan suara tersebut.Ping))) hanya akan mengirimkan suara ultrasonic

1

ketika ada pulsa trigger dari mikrokontroler.Suara ultrasonic dengan frekuensi 40 KHz akan dipancarkan selama 200µS. Suara ini akan merambat di udara dengan kecepatan 344.424 m/detik,mengenai objek untuk kemudian terpantul lagi ke Ping))).Oleh Karena itulah lebar pulsa tersebut dapat mempresentasikan jarak antara Ping))) dengan objek.Selanjutnya mikrokontroler cukup mengukur lebar pulsa tersebut dan mengkonversikannya dalam bentuk jarak.

Penghitungan:

Jarak = (Lebar pulsa/29,034µS)/2 (dalam cm)

atau

Jarak = (Lebar pulsa/29,034µS)/2 (dalam cm)

Catatan : 1/29,034=0,34442

Spesifikasi :

Tegangan : 5 V dc Konsumsi arus : 30 mA(rata-rata) Frekuensi suara : 40 KHz Jangkauan : 3 cm-3 m Sensitivitas : Mampu mendeteksi gagang sapu berdiameter 3 cm

dalam jarak > 2 m

Dibutuhkan komponen lain agar fungsi sensor ultrasonik Ping))) Parallax dapat berfungsi maksimal.Seperti penambahan perangkat LCD agar output gelombang dapat dibaca langsung pada tampilan LCD.Selain itu dibutuhkan ATMega 8535 sebagai pengatur dan “menerjemahkan” sinyal.

1. LCD DisplayLiquid Crystal Display (LCD) merupakan Sebuah teknologi layar digital yang

menghasilkan citra pada sebuah permukaan yang rata (flat) dengan memberi sinar pada kristal cair dan filter berwarna, yang mempunyai struktur molekul polar, diapit antara dua elektroda yang transparan. Bila medan listrik diberikan, molekul menyesuaikan posisinya pada medan, membentuk susunan kristalin yang mempolarisasi cahaya yang melaluinya.Teknologi yang ditemukan semenjak tahun 1888 ini, merupakan pengolahan kristal cair merupakan cairan kimia, dimana molekul-molekulnya dapat diatur

2

sedemikian rupa bila diberi medan elektrik--seperti molekul-molekul metal bila diberi medan magnet. Bila diatur dengan benar, sinar dapat melewati kristal cair tersebut.

2. Mikrokontroler AVR ATMega 8535Mikrokontroler AVR Atmega 8535AVR merupakan seri mikrokontroler CMOS 8-bit

buatan Atmel, berbasis arsitektur RISC (Reduced Instruction Set Computer). Hampir semua instruksi dieksekusi dalam satu siklus clock. AVR mempunyai 32 register general-purpose, timer/counter fleksibel dengan mode compare, interrupt internal dan eksternal, serial UART, programmable Watchdog Timer, dan mode power saving.

Beberapa diantaranya mempunyai ADC dan PWM internal. AVR juga mempunyai In-System Programmable Flash on-chip yang mengijinkan memori program untuk diprogram ulang dalam sistem menggunakan hubungan serial SPI. ATmega8535 adalah mikrokontroler CMOS 8-bit daya-rendah berbasis arsitektur RISC yang ditingkatkan. Kebanyakan instruksi dikerjakan pada satu siklus clock, ATmega8535 mempunyai throughput mendekati 1 MIPS per MHz membuat disainer sistem untuk mengoptimasi komsumsi daya versus kecepatan proses.

Kapabilitas detail dari ATMega8535 adalah sebagai berikut:2.1 Sistem mikroprosesor 8 bit berbasis RISC dengan kecepatan maksimal 16 MHz.2.2 ADC internal dengan fasilitas 10 bit sebanyak 8 channel.ATMega8535 merupakan

tipe AVR yang telah dilengkapi dengan 8 saluran ADC internal dengan fidelitas 10 bit.ADC ATMega8535 memiliki konfigurasi perwaktuan,tegangan referensi,mode operasi,dan kemampuan filter derau yang amat fleksibel.Pada ATMega8535 juga terjadi inisialisasi ADC dan pembacaan ADC.Masukan ADC dihubungkan dengan konfigurasi potensio yang dihubungkan dengan VCC dan GND.

2.3 Portal komunikasi serial (USART) dengan kecepatan maksimal 2,5 Mbps-2.4 Enam pilihan mode sleep menghemat penggunaan daya listrik.2.5 ATMega8535 memiliki 3 timer yang terdiri dari 2 buah temer/counter 8-bit dan 1

buah timer/counter 16-bit.Masing-masing timer/counter ini memiliki register tertentu yang digunakan untuk mengatur mode dan cara kerjanya.

3

Konfigurasi pin ATmega8535 Pin-pin pada ATmega8535 dengan kemasan 40-pin DIP (dual in-line package).

3. Konfigurasi pin Atmega8535 Dari gambar tersebut dapat dijelaskan secara fungsional konfigurasi pin

Atmega8535 sebagai berikut: 1. VCC merupakan pin yang berfungsi sebagai pin masukan catu daya 2. GND merupakan pin ground 3. Port A (PA0..PA7) merupakan pin I/O dua arah dan pin masukan ADC 4. Port B (PB0..PB7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu

timer/counter, komparator analog, dan timer oscilator. 5. Port C (PC0..PC7) merupakan pin I/O dua arah dan pin funsi khusus, yaitu TWI,

komparator analog, dan Timer Oscilator. 6. Port A (PA0..PA7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus yaitu

komparator analog, interupsi eksternal dan komunikasi serial. 7. RESET merupakan pin yang digunakan untuk mereset mikrokontroler. 8. XTAL1 dan XTAL 2 merupakan pin masukan clock eksternal. 9. AVCC merupakan pin masukan tegangan untuk ADC 10. AREF merupakan pin masukan tegangan referensi ADC.

Sistem ini dibentuk oleh 2 perangkat yang saling mendukung yaitu : perangkat keras dan perangkat lunak.Hardware merupakan komponen utama yaitu sensor yang bertugas mendeteksi jarak dengan benda di depan sensor.Secara garis besar perancangan dari alat ini dapat dilihat pada gambar.

4

2.Diagram blok perancangan sistem

Pada pembuatan perangkat keras sistem pada gambar tersebut terdiri dari sensor ultrasonic,rangkaian LCD,dan rangkaian mikrokontroler.Sensor ultrasonic memancarkan gelombang ultrasonic yang jika mengenai benda penghalang maka sensor ultrasonic akan mengeluarkan output yang akan digunakan sebagai input mikrokontroler dan diolah di dalamnya,kemudian output dari mikrokontroler digunakan untuk menampilkan karakter jarak alat dengan benda sebagai pada LCD.

5