SENSOR JARAK MENGGUNAKAN ARDUINO UNO

LANDASAN TEORI

1  TINJAUAN PUSTAKA

1.1        Sensor Jarak

Sensor jarak dapatdiartikansebagai sensor yang berfungsiuntukmengukursertamengetahuiletakdarisebuahobjek yang berbedajaraknya. Sensor untukmengetahuijarakinipadaperkembangannyamemilikiduakelompok, yang pertamaadalah sensor ultrasonikdan yang keduaadalah sensor infra merah.

1.2        Arduino Uno R3

Arduino Uno adalah board mikrokontrolerberbasis ATmega328 (datasheet).Memiliki 14 pin input dari output digital  dimana 6 pin input tersebutdapatdigunakansebagai output PWM dan 6 pin input analog, 16 MHz osilatorkristal, koneksi USB, jack power, ICSP header, dantombol reset. Untukmendukungmikrokontroler agar dapatdigunakan, cukuphanyamenghubungkan Board Arduino Uno kekomputerdenganmenggunakankabel USB ataulistrikdengan AC yang-ke adaptor-DC ataubateraiuntukmenjalankannya.

1.3        Sensor Ultasonic

Sensor ultrasonik adalah sebuah sensor yang berfungsi untuk mengubah besaran fisis (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 frekuensi 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 Hz. Bunyi ultrasonik tidak dapat di dengar oleh telinga manusia. Bunyi ultrasonik dapat didengar oleh anjing, kucing, kelelawar, dan lumba-lumba. Bunyi ultrasonik nisa merambat melalui zat padat, cair dan gas. Reflektivitas bunyi ultrasonik di permukaan zat padat hampir sama dengan reflektivitas bunyi ultrasonik di permukaan zat cair. Akan tetapi, gelombang bunyi ultrasonik akan diserap oleh tekstil dan busa.

1.4        Ultrasonic transducer HCSR04

Sensor inimerupakan sensor ultrasoniksiappakai, satualat yang berfungsisebagaipengirim, penerima, danpengontrolgelombangultrasonik.Alatinibisadigunakanuntukmengukurjarakbendadari 2cm - 4m denganakurasi 3mm. Alatinimemiliki 4 pin, pin Vcc, Gnd, Trigger, dan Echo. Pin VccuntuklistrikpositifdanGnduntukgroundnya. Pin Trigger untuk trigger keluarnyasinyaldari sensor dan pin Echo untukmenangkapsinyalpantuldaribenda.

Cara menggunakan alat ini yaitu: ketika kita memberikan tegangan positif pada pin Trigger selama 10uS, maka sensor akan mengirimkan 8 step sinyal ultrasonik dengan frekuensi 40kHz. Selanjutnya, sinyal akan diterima pada pin Echo. Untuk mengukur jarak benda yang memantulkan sinyal tersebut, maka selisih waktu ketika mengirim dan menerima sinyal digunakan untuk menentukan jarak benda tersebut. Rumus untuk menghitungnya sudah saya sampaikan di atas.

Berikut adalah visualisasi dari sinyal yang dikirimkan oleh sensor HC-SR04

Gambar sistem pewaktu pada sensor HC-SR04

1.5        LED

Light Emitting Diode atau sering disingkat dengan LED adalah komponen elektronika yang dapat memancarkan  cahaya monokromatik ketika diberikan tegangan maju. LED merupakan keluarga Dioda yang terbuat dari bahan semikonduktor. Warna-warna Cahaya yang dipancarkan oleh LED tergantung pada jenis bahan semikonduktor yang dipergunakannya. LED juga dapat memancarkan sinar inframerah yang tidak tampak oleh mata seperti yang sering kita jumpai pada Remote Control TV ataupun Remote Control perangkat elektronik lainnya.

Bentuk LED mirip dengan sebuah bohlam (bola lampu) yang kecil dan dapat dipasangkan dengan mudah ke dalam berbagai perangkat elektronika. Berbeda dengan Lampu Pijar, LED tidak memerlukan pembakaran filamen sehingga tidak menimbulkan panas dalam menghasilkan cahaya.  Oleh karena itu, saat ini LED (Light Emitting Diode) yang bentuknya kecil telah banyak digunakan sebagai lampu penerang dalam LCD TV yang mengganti lampu tube.

1.6        Buzzer

Buzzer adalahsebuahkomponenelektronika yang 

berfungsiuntukmengubahgetaranlistrikmenjadigetaransuara.Padadasarnyaprinsipkerja buzzer hampirsamadengan loud speaker, jadi buzzer jugaterdiridarikumparan yang terpasangpadadiafragmadankemudiankumparantersebutdialiriarussehinggamenjadielektromagnet, kumparantadiakantertarikkedalamataukeluar, tergantungdariaraharusdanpolaritasmagnetnya, karenakumparandipasangpadadiafragmamakasetiapgerakankumparanakanmenggerakkandiafragmasecarabolak-baliksehinggamembuatudarabergetar yang akanmenghasilkansuara. Buzzer biasadigunakansebagaiindikatorbahwa proses telahselesaiatauterjadisuatukesalahanpadasebuahalat (alarm).

1.7        Resistor

Resistor adalahkomponenelektronika yang berfungsiuntukmenghambatataumembatasialiranlistrik yang mengalirdalamsuaturangkainelektronika.Sebagaimana fungsi resistoryang sesuainamanyabersifatresistifdantermasuksalahsatukomponenelektronikadalamkategorikomponenpasif.Satuanataunilairesistansisuatu resistor di sebut Ohm dandilambangkandengansimbol Omega (Ω).Sesuaihukum Ohm bahwaresistansiberbandingterbalikdenganjumlaharus yang mengalirmelaluinya.Selainnilairesistansinya (Ohm) resistorjugamemilikinilai yang lainsepertinilaitoleransidankapasitasdaya yang mampudilewatkannya.

BAB II

METODE

2.1  ALAT DAN BAHAN

Alat dan bahan untuk membuat sensor jarak menggunakan ultrasonic transducer adalah:

1.      Arduino Uno R3                           : 1 buah

2.      Ultrasonic transducer HCSR04    : 1 buah

3.      LED                                              : 3 buah (berbeda warna)

4.      Buzzer                                           : 1 buah

5.      Resistor 330Ω                               : 4 buah

6.      Connector Arduino to PC             : 1 buah

7.      Jumper                                           : secukupnya

8.      Protoboard                                                : 1 buah

2.2  METODOLOGI PENELITIAN

Metodologi penelitian yang digunakan pada Tugas Proyek Arduino adalah sebagai berikut :

1.      Studi Pustaka

Merumuskan teori secara analisis dengan mempelajari buku – buku yang diperoleh dari catatan kuliah, dan mempelajari media internet yang berhubungan rangkaian

2.      Studi Laboratorium

Melakukan penelitian dan pengujian pada beberapa komponen elektronika berdasarkan data spesifikasi. Selanjutnya melakukan pengambilan data pada alat tersebut dan membandingkan dengan hasil teoritis.

3.      Metode Diskusi

Mengajukan beberapa pertanyaan kepada dosen pengajar serta rekan – rekan mahasiswa Teknik Elektro, khususnya prodi Teknik Telekomunikasi.

2.3  PERANCANGAN ALAT

3.3.1        Penentuan Spesifikasi Alat

Spesifikasialatditetapkanterlebihdahulusebagaiacuandalamperancangan.Spesifikasialat yang direncanakanyaitusebagaiberikut:

a.       Masukandarialatiniadalahsensor ultrasonic HCSR04

b.      Keluarandarialatiniadalah LED dan Buzzer

c.       Mikrokontroler yang digunakanadalahArduino UNO R3

3.3.2        Perancangan Diagram Blok

Gambar Diagram Blok Sensor Jarak Menggunakan Ultrasonic Transducer

a.         Sensor HC SR-04 berfungsi untuk mendeteksi tinggi suatu benda yang diukur.

b.         Mikrokontroler Arduino Uno berfungsi sebagai pengolah atau pemroses data / pengkondisisan sinyal.

c.         LED dan Buzzer sebagai indikator jarak.

3.3.3        Prinsip Kerja Alat

Prinsip kerja alat ini adalah sinyaldipancarkanolehpemancarultrasonikdenganfrekuensitertentudandengandurasiwaktutertentu. Sinyaltersebutberfrekuensidiatas20kHz. Untukmengukurjarakbenda (sensor jarak), frekuensi yang umumdigunakanadalah40kHz. Sinyal yang dipancarkanakanmerambatsebagaigelombangbunyidengankecepatansekitar 340 m/s. Ketikamenumbuksuatubenda, makasinyalakandipantulkanolehbenda. Setelahgelombangpantulansampai di alatpenerima, makasinyaltersebutakandiprosesuntukmenghitungjarakbendatersebut. Jarakbendadihitungberdasarkanrumus :

S = 340.t/2

dimana S merupakanjarakantara sensor ultrasonikdenganbenda (bidangpantul), dan t adalahselisihantarawaktupemancarangelombangoleh transmitter danwaktuketikagelombangpantulditerima receiver

Gambarcarakerja sensor ultrasonik

3.3.4        Perancangan Hardware

PerancanganperangkatkerasinimenggunakanMikrokontrollerArduino UNO R3 yang mendapatkan supply tegangan 5 volt DC. Ultrasonic transducersebagai input dihubungkankearduino.LED dan buzzer dihubungkan kearduino.

Gambar Skema Rangkaian Sensor Jarak Menggunakan Transducer

Langkah – langkah perancangan sensor jarak menggunakan ultrasonic transducer adalah:

a.       Menyiapkanalatdanbahan, serta program untukarduino

b.      Memasangkankabel jumper di pin 5v dan pin GND padaarduino, lalusambungkankeprotoboard

c.       Menyusun resistor dengan LED, dan resistor dengan buzzer secaraseripadaprotoboard

d.      Menyambungkan kaki negatif (-) LED dan buzzer pada GND arduino

e.       Menyambungkan LED hijaupada pin 13 arduino

f.       Menyambungkan n LED kuningpada pin 10 arduino

g.      Menyambungkan LED merahpada pin 8 arduino

h.      Menyambungkan buzzer pada pin 3 arduino

i.        Memasang ultrasonic sensor transducer keprotoboard

j.        Menyambungkan pin Vcc transducer ke 5v arduino

k.      Menyambungkan pin GND ke GND arduino

l.        Menyambungkan pin Trig pada transducer ke pin 7 arduino

m.    Menyambungkan Echo pada transducer ke pin 6 arduino

n.      Mengoneksiarduinokekomputer

o.      Mengupload script/program padaaplikasiarduinokeperangkatarduino.

#define trigPin 7

#define echoPin 6

#define led 13

#define led2 10

#define led3 8

#define buzzer 3

int sound = 250;

void setup() {

Serial.begin (9600);

pinMode(trigPin, OUTPUT);

pinMode(echoPin, INPUT);

pinMode(led, OUTPUT);

pinMode(led2, OUTPUT);

pinMode(led3, OUTPUT);

pinMode(buzzer, OUTPUT);

}

void loop() {

long duration, distance;

digitalWrite(trigPin, LOW);

delayMicroseconds(2);

digitalWrite(trigPin, HIGH);

delayMicroseconds(10);

digitalWrite(trigPin, LOW);

duration = pulseIn(echoPin, HIGH);

distance = (duration/2) / 29.1;

if (distance <= 100) {

digitalWrite(led, HIGH);

sound = 250;

}

else {

digitalWrite(led,LOW);

  }

if (distance <=50) {

digitalWrite(led2, HIGH);

sound = 300;

}

else {

digitalWrite(led2, LOW);

  }

if (distance < 20) {

digitalWrite(led3, HIGH);

sound = 350;

}

else {

digitalWrite(led3, LOW);

  }

if (distance > 100 || distance <= 0){

Serial.println("Jarakdiluarjangkauan!");

noTone(buzzer);

  }

else {

Serial.print(distance);

Serial.println(" cm");

tone(buzzer, sound);

  }

delay(500);

}

p.      Menguji alat.

4.       

3.3.5        Perancangan Software

Perangkatlunakiniberfungsiuntukmengaturkinerjakeseluruhandarisistem yang terdiridaribeberapaperangkatkerassehinggasisteminidapatbekerjadenganbaik.Perangkatlunak yang dirancangdenganmenggunakan program Arduino IDE. Untukmemberikangambaranumumjalannya program danmemudahkanpembuatanperangkatlunak, makadibuat diagram alir yang menunjukanjalannya program.

 

 

BAB IV

PEMBAHASAN

4.1  HASIL

Hasil dari pembuatan sensor jarak menggunakan ultrasonic transducer adalah:

NO	Jarak Benda dari sensor	Hasil Keluaran	Keterangan
1	<20CM		LED Merah,Kuning,hijau nyala
2	21-50CM		LED kuning dan hijau Nyala
3	51-100cm		LED hijau nyala (kuning dan merah mati)

4.2  ANALISA

Sensor ultrasonik adalah sebuah sensor yang berfungsi untuk mengubah besaran fisis (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 frekuensi tertentu. Disebut sebagai sensor ultrasonik karena sensor ini menggunakan gelombang ultrasonik (bunyi ultrasonic)

Secara detail, cara kerja sensor ultrasonik adalah sebagai berikut:

• Sinyal dipancarkan oleh pemancar ultrasonik dengan frekuensi tertentu dan dengan durasi waktu tertentu. Sinyal tersebut berfrekuensi diatas 20kHz. Untuk mengukur jarak benda (sensor jarak), frekuensi yang umum digunakan adalah 40kHz.
• Sinyal yang dipancarkan akan merambat sebagai gelombang bunyi dengan kecepatan sekitar 340 m/s. Ketika di dekatkan 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.

Pada percobaan jarak 5cm-20cm, buzzer bunyi dan LED merah,kuning,hijau nyala LED merah,kuning,hijau menyala menandakan jarak benda dengan sensor sudag dekat.  pada percobaan jarak alat dengan sensor di perjauh (21cm-50cm) buzzer bunyi dan LED kuning dan hijau nyala menandakan jarak benda dengan sensor sedikit lebih jauh daripada tanda LED merah,kuning,dan hijau yang menyala. lalu pada percobaan jarak 51cm sampai dengan 100cm buzzer bunyi dan LED hijau nyala meandakan jarak benda dengan sensor lebih jauh daripada LED kuning dan hijau yang menyala

BAB V

5.1  KESIMPULAN

Dari hasil percobaan yang telah kami lakukan dapat disimpulkan bahwa komponen arduino uno dan Transduser ultrasonic dapat di gabungkan yang berfungsi sebagai sensor jarak, yaitu dengan meng-codingkan arduino uno sesuai perintah,setelah itu pasang kaki kaki yang sesuai ke arduino uno, di antaranya yaitu VCC,GND,+5volt dan inputan dengan menggunakan kabel jumper, pada percobaan kali ini sensor jarak berfungsi untuk mengurangi kesalahan parkir,terutama pada saat mobil parkir.

5.2  SARAN & PENGEMBANGAN

DAFTAR PUSTAKA

1.      http://www.elangsakti.com/2015/05/sensor-ultrasonik.html(diakses tanggal 12 Juli 2017)

2.      www.boarduino.web.id/2014/12/ultrasonic-sensor-dan-indikator-led-di.html (diakses tanggal 17 Mei 2017)

3.      http://belajarmikrokontroler2015.blogspot.co.id/2016/02/a-lat-u-kur-t-inggi-b-enda-b-erbasis.html (diakses tanggal 12 Juni 2017)

4.      http://belajar-mikrokontroler-2016.blogspot.co.id/2016/12/sistem-pengunci-otomatis-dengan-kendali.html?m=1 (diakses tanggal 12 Juni 2017)

5.      http://teknikelektronika.com/pengertian-led-light-emitting-diode-cara-kerja/(diakses tanggal 12 Juni 2017)

6.      http://ilearning.me/sample-page-162/arduino/pengertian-arduino-uno/(diakses tanggal 12 Juni 2017)