makalah teknologi sensor

16
MAKALAH TEKNOLOGI SENSOR SENSOR PARKIR BERBASIS GELOMBANG ULTRASONIC Disusun Oleh : Rahadian Kusuma Adi P. (35668) Septia Deofy Lesmana (35844) Sri Sadono (35647) Wisnu Angga Sakti (35462) Muhammad Agha Hutama S (34897) Program Studi Teknik Fisika Jurusan Teknik Fisika Fakultas Teknik Universitas Gadjah Mada

Upload: rahadian-kusuma-adi-pratama

Post on 25-Jul-2015

498 views

Category:

Documents


2 download

TRANSCRIPT

MAKALAH TEKNOLOGI SENSOR

SENSOR PARKIR BERBASIS GELOMBANG ULTRASONIC

Disusun Oleh :

Rahadian Kusuma Adi P. (35668)

Septia Deofy Lesmana (35844)

Sri Sadono (35647)

Wisnu Angga Sakti (35462)

Muhammad Agha Hutama S (34897)

Program Studi Teknik Fisika

Jurusan Teknik Fisika

Fakultas Teknik

Universitas Gadjah Mada

Yogyakarta

2011

BAB I

PENDAHULUAN

I. LATAR BELAKANG

Seiring dengan perkembangan zaman dan semakin lama manusia dimudahkan untuk berinteraksi

dengan lingkungannya. Demikian pula yang terjadi di dunia perindustrian otomotif. Peningkatan kuantitas

seiring dengan peningkatan kualitas menjadi suatu keharusan dimana dalam memenuhi kebutuhan hidup

manusia pada zaman sekarang ini diperlukan suatu pikiran yang kritis dan cerdas dalam mengambil suatu

keputusan. Sementara manusia sebagai operator mempunyai keterbatasan dalam melakukan suatu hal,

sehingga untuk mengembangkan peralatan yang dapat membantu mereka dalam melakukan pekerjaan

yang sulit sekali pun. Dengan adanya Sensor Parkir pada kendaraan maka dapat membantu pengemudi

dalam memarkirkan kendaraannya, sehingga dengan adanya sensor tersebut dapat mengurangi resiko

tabrakan baik dari bagian depan kendaraan maupun dari bagian belakang kendaraan pada saat akan parkir.

Karena sensor parkir ini merupakan sensor jarak yang memancarkan sinyal uLtrasonik untuk mendeteksi

halangan yang ada di sekitarnya.

II. Tujuan

1.Menjelaskan tentang dasar-dasar sensor ultrasonik  

2 .Penje lasan tentang Sensor Parkir

3 .Penggunaan Sensor Parkir pada kendaraan bermotor

BAB IIDASAR TEORI

Dasar-dasar Gelombang Ultrasonik 

Gelombang ultrasonik merupakan suatu gelombang yang dapat memancarkan gelombang

suara. Teori gelombang suara menggambarkan secara luas tentang getaran mekanis yang

mengenai suatu penghalang. Getaran tersebut berjalan melalui sebuah perantara dalam bentuk

gelombang. Pada perantara tersebut cenderung terdiri dari beberapa partikel. Getaran itu pun

dapat di kategorikan dalam bentuk perpindahan tiap-tiap bagiannya dari pada partikel tersebut

atau biasanya dikarenakan tekanan yang oleh perpindahan partikel tersebut. Biasanya gelombang

tersebut adalah suatu gelombang sinusoidal, yang berdasarkan hukum Efek Doppler.Hukum Efek

Doppler berbunyi : “ Bahwa efek yang diamati pada gelombang,akibat jarak antara sumber dan

pengamat berubah-ubah (sumber/pengamat bergerak mendekati atau menjauhi). Jika jarak antara

sumber dan pengamat mengecil (sumber mendekati pengamat atau pengamat mendekati

sumber), gelombang yang teramati akan memiliki frekuensi yang lebih besar dari yang

dipancarkan sumber, begitu juga sebaliknya “. Efek ini biasa kita amati sehari-hari, misalnya :

pada nada sirene mobil ambulance yang mendekati kita akan terdengar meninggi (frekuensinya

meninggi), saatia menjauh nadanya akan menurun (frekuensinya menurun)

 

Gelombang Ultrasonik Menurut Efek Doppler

Dalam bentuk dasar, prinsip-prinsip Efek Doppler menyatakan bahwa jika

sebuah penerima bergerak menuju ke sebuah sumber gelombang suara terdapat pada gambar

3,kemudian frekuensi yang dideteksi oleh penerima tersebut adalah tidak sama seperti jika

dipancarkan/disebarkan oleh sumber. Untuk dapat memahami bagaimana pegeseran frekuensi ini

terjadi, menganggap waktu menerima gelombang tersebut (penerimaan dari pada gelombang

pancaran). Digambarkan, ujung dari gelombang suara terletak pada penerima tersebut. Anggap

bahwa sumber dan penerima tersebut diperlihatkan pada gambar 3.a. Tingkat dari ujung yang

dideteksi sebagai gelombang suara yang berjalan mengenai penerima adalah hampir sama

dengan tingkat gelombang yang dipancarkan. Jika sebuah pemancar bergerak dari sebuah sumber

yang diperlihatkan pada gambar 3.b. Kemudian jumlah dari ujung gelombang yang diterima per

satuan waktu akan disesuaikan dengan jumlah yang dipancarkan, ditambah dengan jumlah pada

ujung gelombang. Pada gambar 3.c hampir sama dengan sebelumnya, jika penerima pindah dari

sumber kemudian keempat gelombang yang akan dideteksi jika R diam dan belum akan diterima.

Tingkat ujung deteksi lebih rendah dari pada kondisi yang normal dan frekuensi yang diterima

juga turun.

Untuk perhitungan matematis, digambarkan penerima (R) bergerak pada kecepatan (VR) langsung

dari sumber (S) yang memancarkan ultrasonik pada frekuensi (FS) Melalui perantara dimana persebaran

ultrasonik ialah (c). Jarak antara ujung dalam sebuah gelombang ialah CFs

=¿ λs, λs

adalah panjang gelombang ultrasonik. Penerima bergerak pada jarak VR

dan menahan jumlah lebih dari ujung V per λ S . Frekuensi yangditerima FR sama dengan jumlah

keseluruhan ujung yang dideteksi per-satuan waktu :

Pergeseran atau perbedaan frekuensi Doppler (Fd) merupakan perbedaan antara frekuensi yang

diterima (FR) dan frekuensi yang dipancarkan (FS) atau pada pernyataan Doppler :

Ketika sumber bergerak dalam arah dan medium yang sama dengan gelombang,ujung

gelombang akan lebih dekat menempati jumlah yang sama pada jarak ∆λ dimana sumber tersebut

mampu untuk berpindah/bergerak diantara pengiriman dua ujung gelombang. Oleh karena itu,

penerima yang diam dapat mendeteksi frekuensi yangterlihat lebih tinggi dari sumber.

Secara matematisnya, jika VS merupakan kecepatan (S) dalam persebarannya kemudian jarak waktunya

ialah1Fs

diantara ujung sumber akan bergerak pada jarak  ∆λ seperti

Panjang gelombang (λ R) yang berjalan biasanya dideteksi oleh penerima dalam bentuk

Frekuensi FR berhubungan dengan panjang gelombang yang diberikan pada persamaan 2.a yaitu :

Pada persamaan Doppler yang menunjukkan secara langsung nilai frekuensi

pergeseranDoppler berhubungan dengan frekuensi yang dipancarkan.

BAB IIIPEMBAHASAN

Sensor Parkir merupakan suatu sensor pengukur jarak dengan sistem ultrasonik yang bekerja mendeteksi jarak yang menghalang pada keadaan sulit. Sensor Parkir dapat membantu para pengendara pada saat parkir dan saat situasi atau keadaan mendesak di bawah kecepatan 15 km/jam. Sensor Parkir ini merupakan suatu sensor jarak yang memancarkan dan menerima sinyal ultrasonik jika sinyal tersebut terhalang oleh benda yang menghalangi jalannya sinyal. Alat sensor ini berada pada bamper depan dan belakang mobil serta sensor iniakan menjangkau dan mendeteksi benda yang menghalangi kendaraan dengan sudut jangkauan yang sangat luas. Benda yang terkena sinyal ultrasonik akan memantulkan kembali sinyal tersebut ke sensor itu. Gema sinyal ultrasonik akan diterima oleh sensor-sensor berupa data-data dan diteruskan ke control module.

Sensor Parkir merupakan suatu alat yang terdapat pada kendaraan yang berguna untuk mengolah data yang diterima. Pada Sensor Parkir tersebut semua data yang diterima diperhitungkan waktu/jarak perjalanan sinyal antara kendaraan dan halangan yang melintang, kemudian control module memberikan output/keluaran dalam bentuk uara dari speaker maupun lampu indikator/peringatan.

Sensor ini memancarkan sinyal ultrasonik dan siap menerima kembali sinyal tersebut setelah penundaan singkat (waktu yang dibutuhkan untuk menyentuh selaput osilasi benda). Setiap sensor menerima gema/bunyi sinyal ultrasonik dari gema/ bunyi sinyal ultrasonik yang berdekatan.

Jarak antara kendaraan dan halangan ditunjukkan kepada pengendara dengan segmen lampu yang dapat dilihat dan juga peringatan dari speaker yang dapat di dengar. Alat yang dapat dilihat itu berupa serangkaian lampu peringatan yang mempunyai bentuk dan kecerahan yang berbeda-beda. Bentuknya ditandai dari besar serta kecilnya lampu peringatan dan juga dapat dilihat dari warnanya. Segmen lampu peringatan dapat menyala secara otomatis atau manual tergantung dari jarak benda yang menghalangi kendaraan. Sensor ini akan aktif bila tombol berada dalam posisi On (diaktifkan).

FUNGSI UTAMA SENSOR PARKIR

Dalam hal ini Sensor Parkir merupakan suatu sensor jarak yang memancarkan dan menerima sinyal ultrasonik untuk mengukur jarak yang menghalangi kendaraan bagian depan maupun bagian belakang kendaraan. Yang dapat kita aktifkan dan non aktifkan melalui suatu tombol yang berada di dalam kendaraan. Sensor parkir ini dapat membantu kita dalam hal yang sesulit apapun kita saat memarkir kendaraan.

CARA KERJA SENSOR PARKIR

Sensor parkir yang sebenarnya merupakan aplikasi dari detektor jarak terdiri dari beberapa bagian atau blok seperti ditunjukkan skema blok di bawah ini :

Sebuah osilator menghasilkan getaran dengan frekuensi sama dengan frekuensi kerja transducer ultrasonic, misalnya setinggi 40 kHz. Sinyal output osilator dilalukan pada switch elektronik, misalnya gerbang TTL atau gerbang C-Mos, sebelum dimasukkan ke penguat sinyal, sehingga dihasilkan deretan pulsa, misalnya sebanyak 10 cycle untuk setiap deretan sinyal.

Output penguat diberikan kepada transducer yang berfungsi sebagai transmitter (pemancar), sehingga secara periodik dapat dipancarkan gelombang suara ultrasonic sebanyak 10 cycle untuk setiap “pancaran”. Ini adalah fase “mengirimkan sinyal”. Pada saat ini, transducer yang berfungsi sebagai receiver (penerima) yang bekerja selaku “microphone” harus dibungkam, sehingga tidak menangkap gelombang yang sedang dipancarkan.

Gambar di atas adalah sirkuit yang dapat digunakan untuk penginderaan jarak antara bemper belakang mobil dan setiap hambatan di belakang mobil. Jarak dapat dipahami dari kombinasi dari LED (D5 untuk D7) berseri-seri. Pada 25cm D7 akan bersinar, pada 20 cm D7 & D6 akan menyala dan di 5cm D7, D6 dan D5 akan bercahaya. Ketika hambatan adalah di luar 25 cm tidak ada di atas LED akan menyala.

Fase kedua adalah fase: “listening”. Pada fase ini, transmitter “dimatikan”, tetapi sebaliknya, “pendengar” receiver dibuka lebar-lebar sehingga siap menerima gelombang

ultrasonic yang terpantulkan kembali. Setelah sederetan gelombang ultrasonic (yang sebanyak 10 cycles) dipancarkan oleh transmitter, dan jika gelombang tersebut mengenai sesuatu obyek, maka gelombang tersebut akan dipantulkan, dan sebagian terpantul mengarah transducer receiver dengan keterlambatan tertentu, tergantung jarak obyek pemantul terhadap sumber gelombang. Seberapa lama waktu keterlambatan gelombang pantul, dihitung dengan pendekatan sederhana menggunakan angka kecepatan rambat gelombang bunyi di udara, yang sebesar 340 m/detik atau 330 m/detik.

Transducer yang berfungsi sebagai receiver akan mengubah gelombang-gelombang (akustik) ultrasonic yang ditangkapnya, menjadi sinyal-sinyal listrik dengan frekuensi sama, yaitu 40 kHz, namun amplitudonya bisa bervariasi, tergantung jarak, bentuk dan sifat pantul dari obyek pemantul. Sinyal listrik dari receiver ini dikuatkan secukupnya agar mencapai level yang dapat dideteksi oleh diode-diode  detektor, sehingga dihasilkan tegangan DC namun memiliki selubung (envelope) sesuai frekuensi switch pada sistem transmitter ultrasonicnya, sehingga merupakan pulsa-pulsa DC.

Frekuensi pulsa-pulsa DC tersebut dapat berubah-ubah, tergantung jarak obyek pemantul. Jika jarak pemantul cukup jauh, maka keterlambatan sinyal pantul (echo) akan besar, sehingga frekuensi pulsa-pulsa DC akan rendah. Namun kalau jarak obyek pemantul kian dekat, maka gelombang-gelombang pantul akan tiba lebih cepat, sehingga frekuensi pulsa-pulsa DC jadi lebih tinggi.

Pulsa-pulsa DC tersebut dikuatkan oleh penguat suara, sehingga cukup kuat untuk dapat diberikan ke Speaker yang akan menghasilkan isyarat bunyi. Jika obyek berada cukup jauh, maka speaker menghasilkan nada rendah, sedangkan kalau obyek lebih dekat, maka speaker menghasilkan nada tinggi (melengking).

BAB IV

PENUTUP

I. KESIMPULAN

Sensor Parkir merupakan suatu alat pendeteksi jarak atau sensor yang menggunakan sistem sinyal ultrasonik. Sinyal ini dapat mengeluarkan gelombang ultrasonik berbentuk sinusiodal yang dapat mendeteksi adanya halangan atau benda yang ada di depannya. Dalam sensor ini terdapat dua komponen utama yaitu transmitter amplifiers dan receiver amplifiers yang dijadikan dalam satu komponen. Kerja sensor ultrasonik ini memancarkan sinyal ultrasonik dan menerima kembali sinyal tersebut dalam bentuk gelombang yang nantinya gelombang tersebut akan diproses dan menghasilkan suatu keluaran yang akan memberitahukan jarak antara kendaraan dengan halangan yang ada disekitarnya. Sensor parkir ini bekerja jika tombol kontrol diaktifkan, dalam keadaan aktif maka lampu peringatan akan menyala dan bila terdapat halangan suara peringatan akan berbunyi.

DAFTAR PUSTAKA

http://id.wikipedia.org/wiki/Ultrasonikhttp://obitosacred.wordpress.com/2010/02/25/rangkaian-sensor-parkir-mobil/http://www.scribd.com/doc/4947973/KATA-PENGANTAR

Trisno,M. Dwi.2007. Sensor Parkir Pada Kendaraan Bermotor : Depok.Cempaka Mas.http://id.wikipedia.org/wiki/Efek_Doppler