Tag: mikrokontroler

Pendahuluan

Sensor ultrasonik bekerja dengan prinsip sistem SONAR dan RADAR yang digunakan untuk menentukan jarak sebuah obyek.

Spesifikasi Modul HCSR04:

• Tegangan kerja: 5V DC
• Arus kerja: 15mA
• Jangkauan Maksimum: 4 m
• Jangkauan Minimum: 2 cm
• Sudut pengukuran: 15 derajat
• Sinyal masukan pemicu: pulsa TTL 10 us
• Resolusi: 1 cm
• Frekuensi Ultrasonik: 40 kHz
• Dimensi: 45 * 20 * 15 mm

Sensor ultrasonik membangkitkan gelombang suara frekuensi-tinggi (ultrasound). Ketika ultrasound menumbuk sebuah obyek, maka gelombang tersebut akan terpantul dalam bentuk gaung (echo) yang kemudian dirasakan oleh penerima seperti yang ditunjukkan pada Gambar di bawah ini.

Dengan mengukur waktu yang diperlukan gaung dalam mencapai penerima, kita bisa menghitung jaraknya. Hal ini adalah dasar prinsip kerja modul Ultrasonik untuk mengukur jarak.

Modul Ultrasonik HC-SR04

Komponen utama modul HC-SR04:

• STC11F (single-chip microcontroller, based on 1T architecture 80C51 CPU)
• MAX232 (dual EIA-232 driver/receiver)
• TL074 (low-noise JFET-input operational amplifier)
• 40-KHz ultrasonic transmitter and receiver pair (40T/R-B/W)

HC-SR04 memiliki sebuah pengirim, penerima dan rangkaian pengendali ultrasonik.

Pada modul ultrasonik HC-SR04, kita harus memberikan pulsa pemicu (trigger), sehingga modul ini akan membangkitkan ultrasound dengan frekuensi 40 kHz. Setelah membangkitkan ultrasound yakni 8 pulsa 40kHz, modul ini akan membuat pin echo berlogika tinggi (high). Pin echo akan tetap tinggi sampai dengan tidak ada lagi gaung balik yang diterima. Sehingga lebar pulsa pin echo akan menjadi waktu yang dibutuhkan suara untuk sampai ke obyek dan balik lagi. Begitu kita mendapatkan waktunya kita bisa menghitung jarak, begitu kita mengetahui kecepatan suara.

HC-SR04 bisa mengukur jangkauan dari 2 cm hingga 400 cm.

Deskripsi Pin HC-SR04

VCC – catu daya +5 V

TRIG – masukan pemicu (Trigger) untuk sensor. Mikrokontroler perlu memberikan pulsa trigger selama 10 us ke modul ultrasonik HC-SR04.

ECHO – Keluaran Echo dari sensor. Mikrokontroler akan membaca/memantau pin ini untuk mendeteksi halangan atau mencari jarak.

GND – Ground

Prinsip Kerja HC-SR04

1. Kita perlu mengirimkan pulsa pemicu paling sedikit 10 us ke pin Trig HC-SR04.
2. Kemudian secara otomatis HC-SR04 mengirimkan Delapan gelombang suara 40 kHz dan menunggu keluaran sisi naik di pin Echo.
3. Apabila pengambilan sisi naik muncul di pin Echo, kita mulai Timer dan menunggu sisi turun di pin Echo.
4. Begitu sisi turun diambil dari pin Echo, kita baca hitungan Timer. Perhitungan waktu ini merupakan waktu yang dibutuhkan sensor untuk mendeteksi sebuah obyek dan kembali dari obyek tersebut.

Sekarang bagaimana caranya menghitung jarak?

Kita ketahui bahwa,

Jarak = Kecepatan x Waktu

Kecepatan gelombang suara adalah 343 m/dtk.

Sehingga,

Jarak Total = (343 x Waktu Pulsa Tinggi (Echo)) / 2

Jarak totalnya dibagi 2 karena sinyalnya merambat dari HC-SR04 ke obyek dan kembali lagi ke modul HC-SR04.DatasheetDownload

Pendahuluan

Sensor PIR (Passive Infra Red) merupakan sensor yang secara spesifik dirancang untuk mendeteksi sinyal berupa radiasi thermal pada panjang gelombang inframerah, yang dihasilkan oleh setiap makhluk hidup. Radiasi yang dimaksud berupa suhu tubuh yang lebih dari 0°C. Energi radiasinya tidak bisa dilihat oleh mata telanjang manusia. Kata pasif pada sensor PIR berarti sensor ini tidak membangkitkan atau meradiasikan energi apapun saat melakukan pendeteksian.

Sensor PIR tidak mengukur “KALOR”. Sensor ini hanya mendeteksi radiasi inframerah yang dipancarkan atau dipantulkan dari sebuah benda hidup.

Cara kerja Sensor PIR

• Sensor PIR pada dasarnya dibuat menggunakan sensor pyroelectric, yang dapat mendeteksi tingkat radiasi inframerah
• Pada gambar 3 di atas, komponen berupa kaleng logam bulat yang berisi kristal kotak di bagian tengahnya merupakan sensor PIR yang dimaksud.
• Setiap benda hidup akan memancarkan radiasi inframerah tingkat rendah, namun benda yang lebih panas akan memancarkan radiasi lebih banyak.

• Sensornya sendiri sebenarnya terbagi menjadi dua slot, yang dihubungkan dengan kabel agar bisa saling menghilangkan satu sama lain.
• Jika salah satu slot mendeteksi radiasi IR yang lebih banyak atau lebih sedikit dibanding yang lainnya, keluarannya akan menghasilkan tegangan yang mengayun tinggi atau rendah.
• Sinyal masukan dari kedua terminal elemen PIR kemudian diperkuat menggunakan rangkaian penguat dan dibandingkan menggunakan rangkaian pembanding.
• Elemen PIR diselubungi dengan sebuah lensa untuk meningkatkan jangkauan kerjanya.

Dalam kondisi diam

• Sensor gerak PIR menggunakan elemen RE200B untuk mendeteksi inframerah. Kedua slot sensor ini terhubung ke penguat diferensial.
• Ketika sensor dalam kondisi diam, kedua slot akan mendeteksi sejumlah radiasi IR yang sama.
• Sehingga tidak ada sinyal galat di antara masukan diferensialnya. Akibatnya keluaran rangkaian pembandingnya adalah nol.

Dalam kondisi ada benda bergerak

• Ketika suatu benda hidup lewat di depan sensor, kondisi ini akan mengganggu salah satu slot sensor PIR. Hal ini mengakibatkan perubahan diferensial positif di antara kedua slot. Perubahan tersebut ditunjukkan oleh bagian A pada gambar 5 di bawah ini.
• Ketika sebuah benda hidup meninggalkan daerah penginderaan, sensor akan membangkitkan perubahan diferensial negatif. Perubahan ini ditunjukkan oleh bagian B pada gambar 5 di bawah ini.

• Kedua perubahan pulsa ini merupakan proses pendeteksian tubuh yang meradiasikan sinyal inframerah.

Deskripsi Pin

Pin 1 – GND : Kita harus menghubungkan pin ini ke Ground.

Pin 2 – Output : Pin ini menghasilkan keluaran (3.5V) ketika gerak terdeteksi

Pin 3 – VCC : Pin ini menyediakan catu daya (+5V) bagi elemen PIR dan rangkaian internal modul.

Bagian-Bagian Sensor PIR

Gambar berikut menunjukkan bagian-bagian dari sensor PIR yang perlu untuk diketahui

1. Pengatur Waktu Jeda : Digunakan untuk mengatur lama pulsa high setelah terdeteksi terjadi gerakan dan gerakan telah berahir. *
2. Pengatur Sensitivitas : Pengatur tingkat sensitivitas sensor PIR *
3. Regulator 3VDC : Penstabil tegangan menjadi 3V DC
4. Dioda Pengaman : Mengamankan sensor jika terjadi salah pengkabelan VCC dengan GND
5. DC Power : Input tegangan dengan range (3 – 12) VDC (direkekomendasikan menggunakan input 5VDC).
6. Output Digital : Output digital sensor
7. Ground : Hubungkan dengan ground (GND)
8. BISS0001 : IC Sensor PIR
9. Pengatur Jumper : Untuk mengatur output dari pin digital.

(*) Catatan: Pin nomor 1 dan 2 digunakan untuk melakukan kalibrasi sensor PIR dengan mengatur posisi potentiometer pada posisi label MIN atau MAX.

Mode operasi

Modul sensor PIR memiliki dua mode operasi, yaitu:

1. Mode Picu Tunggal (Single Trigger Mode)

• Untuk memilih mode Picu Tunggal, jumper pada sensor PIR haruslah dijadikan rendah (LOW)
• Pada kasus mode Picu Tunggal, keluarannya akan tinggi (HIGH) apabila gerakan terdeteksi
• Setelah waktu jeda tertentu (tsel), keluarannya akan menjadi rendah (LOW) walaupun benda masih bergerak.
• Keluaran akan menjadi LOW beberapa waktu dan kembali menjadi HIGH jika benda tetap bergerak.
• Waktu jeda ini (tsel) diatur menggunakan potensiometer yang ada di modul sensor PIR.
• Pada kondisi ini, sensor PIR memberikan pulsa HIGH/LOW jika benda terus menerus bergerak

1. Mode Picu Berulang (Repeat Trigger Mode)

• Untuk memilih mode Picu Berulang, jumper pada sensor PIR haruslah dijadikan tinggi (HIGH)
• Pada kasus mode Picu Berulang, keluarannya akan tinggi (HIGH) apabila gerakan terdeteksi
• Keluaran sensor PIR akan menjadi HIGH selama benda bergerak.
• Ketika benda berhenti bergerak, atau menghilang dari daerah sensor, PIR akan melanjutkan kondisi HIGH selama waktu jeda (tsel) yang telah ditentukan.
• Kita bisa menentukan waktu jeda ini (tsel) dengan mengatur potensiometer yang ada pada modul sensor PIR.
• Pada kondisi ini, sensor PIR akan memberikan pulsa HIGH jika benda berada dalam kondisi bergerak.

Mengubah Sensitivitas dan Waktu Jeda

• Terdapat dua buah potensiometer di modul sensor PIR yang digunakan untuk: Pengaturan Sensitivitas dan Pengaturan Waktu Jeda.
• Kita bisa membuat sensor PIR menjadi lebih sensitif atau tidak cukup sensitif. Sensitivitas maksimum yang bisa dicapai adalah hingga 6 meter.
• Potensiometer Pengatur Waktu Jeda digunakan untuk mengatur waktu tsel pada gambar diagram pewaktuan di atas
• Pemutaran searah jarum jam membuat sensor PIR menjadi lebih sensitif.

• Ada dua hal penting dalam pembuatan sensor PIR, yaitu: biaya rendah dan sensitivitas tinggi.
• Kedua hal ini bisa dicapai secara ajaib menggunakan tutup lensa.
• Lensa meningkatkan jangkauan kerja, meningkatkan sensitivitas dan mengubah pola penginderaan dengan mudah.

Pengujian sensor PIR

Kini, kapanpun sensor PIR mendeteksi gerakan, lampu LED akan menyala. Pada kondisi selain itu LED akan tetap mati seperti terlihat pada video singkat di bawah ini.