Sirkuit Sensor Ultrasonik:Panduan Lengkap
Hewan seperti lumba-lumba dan kelelawar menggunakan suara akustik dan suara untuk menavigasi dan mengekspos lingkungan mereka. Fenomena ini disebut ekolokasi. Meskipun pertama kali ditemukan pada hewan non-manusia, itu tidak unik bagi mereka. Misalnya, orang buta telah menunjukkan kemampuan untuk melakukan ekolokasi juga. Namun, yang lebih penting, kami telah menyesuaikannya dengan teknologi modern. Contoh yang baik dari ini adalah rangkaian sensor ultrasonik. Panduan ini akan mengeksplorasi apa itu, apa fungsinya, dan bagaimana Anda bisa membuatnya sendiri.
Apa itu Sensor Ultrasonik?
Sensor ultrasonik Sparki
Sumber: https://commons.wikimedia.org
Ultrasound menggambarkan gelombang suara yang frekuensinya di luar jangkauan pendengaran manusia. Dengan demikian, ini menjadikannya kandidat yang bagus untuk ekolokasi sintetis.
Sama seperti sistem suara hipersonik, sensor ultrasonik berfungsi berdasarkan prinsip ini dengan memancarkan gelombang suara. Gelombang suara ini kemudian akan memantul dari objek dan kembali ke sensor. Selanjutnya, sensor akan menghitung jarak dengan mengukur waktu tempuh dan kecepatan suara dari pangkalnya ke objek.
Jadi, secara sederhana, sensor ultrasonik pada dasarnya adalah cara yang hemat biaya dan dapat diandalkan untuk mengukur dan mendeteksi keberadaan objek dan jarak antar objek. Mereka berfungsi sebagai jalan tengah antara sensor jarak dan sensor jarak laser dalam jangkauan dan biaya. Pada dasarnya, sensor ultrasonik mencakup jarak yang lebih jauh daripada sensor jarak, tetapi jaraknya lebih pendek daripada sensor jarak laser.
Dokter memegang tongkat ultrasound transvaginal
Aplikasi dan Manfaat Utama Sensor Ultrasonik
Berikut adalah ringkasan dari beberapa keuntungan dan penggunaan sensor ultrasonik:
- Mereka dapat mendeteksi objek kecil dalam jarak yang sangat jauh (50mm hingga 3,5m)
- Kemampuan pengukuran dan pendeteksiannya tidak pandang bulu terhadap permukaan dan tekstur target
- Sensor ultrasonik sangat bagus untuk mendeteksi dan mengukur:
- Bahan padat seperti logam, kayu, plastik, kertas, gabus, kaca, dll.
- Barang yang digulung seperti tisu dan tekstil
- Barang massal seperti gula, tepung, kentang, dll.
- Cairan seperti air, minyak, jus, dll
- Ideal untuk aplikasi perawatan kesehatan seperti pemindaian kehamilan
- Kita dapat menggunakannya dalam sistem deteksi tabrakan untuk mobil
- Sensor ultrasonik tidak bergantung pada warna target
- Mereka tidak terpengaruh oleh kebisingan lingkungan, tingkat cahaya, dan perubahan suhu
- Sensor ultrasonik tidak bergantung pada uap, kabut, debu, dan kelembapan tinggi
- Mereka solid-state – mereka memiliki masa pakai yang hampir tidak terbatas dan bebas perawatan
Jenis Sensor Ultrasonik
Kami dapat memecah sensor ultrasonik menjadi tiga kelompok atau jenis:
- Deteksi objek:Jenis sensor ultrasonik ini hanya memiliki keluaran hidup/mati yang terpisah.
- Pengukuran jarak (sensor jarak ultrasonik):Sensor ultrasonik ini menggunakan waktu tempuh untuk menentukan jarak antar objek. Mereka hanya memiliki output analog.
- Jenis gabungan:jenis sensor ultrasonik ini memiliki kemampuan deteksi objek dan pengukuran jarak
Dalam kebanyakan kasus, hanya ada perbedaan harga 15% antara sensor yang memiliki kemampuan dan sensor minimal yang paling murah. Namun demikian, memilih sensor yang ideal bisa sedikit berlebihan dengan semua opsi yang tersedia.
Oleh karena itu, ada baiknya untuk memahami semua spesifikasi dan parameter yang tersedia (output, diameter, jarak, dll.)
Cara Membuat Rangkaian Sensor Ultrasonik
Di bagian panduan ini, kami akan mengeksplorasi cara membuat dan bekerja dengan sensor ultrasonik Anda sendiri.
Komponen dan Bahan
- Breadboard sirkuit 400 titik tanpa solder
- 6 x kabel jumper
- Arduino Mega 2560 REV3
- Sensor Ultrasonik HC-SR04
- Pita pengukur
Anda juga memerlukan komputer dan beberapa pengetahuan tentang Arduino IDE.
Informasi Prasyarat
Sensor ultrasonik HC-SR04
Sebelum kita mulai dengan tutorial, mari kita bahas beberapa hal tentang sensor Ultrasonik HC-SR04. Pertama, Anda akan melihat bahwa komponen terbesar pada sensor ultrasonik HC-SR04 adalah dua silinder identik. Silinder kiri adalah apa yang kita kenal sebagai pemancar, sedangkan yang lainnya adalah penerima. Akibatnya, Anda dapat membedakan mana yang mana dengan label di papan (T =pemancar dan R =Penerima).
Pemancar mengirimkan gelombang ultrasonik sementara penerima mendeteksi gelombang yang memantul kembali dari suatu objek. Anda akan melihat bahwa sensor ultrasonik HC-SR04 memiliki empat pin:
- Pin Vcc:Pin input yang memberi daya pada modul (5V)
- Pin GND:Pin pembumian – Anda menghubungkannya ke pembumian pada mikrokontroler Anda
- Pin TRIG:Pin pemicu – pin pemancar (pin output yang menghubungkan komponen pemancar) – mengirimkan pulsa pemicu
- Pin ECHO:Pin keluaran untuk menerima sinyal (terhubung ke komponen penerima)
Namun demikian, proyek ini bertujuan untuk mendeteksi objek di depan sensor dan kemudian menampilkannya. Dalam hal ini, proyek akan menampilkan hasilnya pada monitor serial. Jika Anda ingin menambahkan beberapa fungsionalitas atau kerumitan ke proyek ini, Anda dapat menambahkan tampilan RGB.
Petunjuk
Diagram Sensor Ultrasonik Arduino
Sumber: https://commons.wikimedia.org/
Menghubungkan papan Arduino ke Sensor HC-SR04
Pertama, mari kita sambungkan sirkuit kita. Sekali lagi, Anda akan melihat bahwa proyek ini cukup sederhana sehingga Anda dapat menggunakan mikrokontroler Arduino yang murah.
1. Gunakan salah satu kabel jumper Anda untuk menghubungkan pin Vcc dari sensor HC-SR04 ke header 5V pada Arduino Mega.
*Catatan: Anda dapat menggunakan papan tempat memotong roti sebagai jembatan atau menghubungkan modul HC-SR04 langsung ke Arduino
2. Selanjutnya sambungkan Gnd/GND pada modul sensor ultrasonik ke header ground (GND) pada mikrokontroler Arduino
3. Hubungkan pin Trig (pemicu) dari modul sensor ultrasonik ke header 10 pada mikrokontroler Arduino
4. Terakhir, sambungkan pin Echo ke header 11 pada mikrokontroler Arduino
Setelah Anda selesai mengamankan koneksi di atas, Anda dapat mulai mengerjakan kodenya. Anda harus menghubungkan mikrokontroler Arduino ke PC melalui kabel. Sekali lagi, Anda harus memastikan bahwa Anda telah menginstal Arduino IDE dan berfungsi di komputer tersebut.
Memrogram Proyek
1. Hubungkan papan Arduino ke komputer Anda.
2. Jalankan Arduino IDE.
3. Buat sketsa baru dan beri nama sketch_nov08a.
4. Selanjutnya, Sertakan perpustakaan NewPing.h. (#Sertakan )
*Catatan:Pustaka NewPing.h berisi banyak sekali kelas dan fungsi yang memudahkan pengkodean untuk komponen ultrasonik Anda.
5. Selanjutnya, buat instance objek NewPing dan beri nama Sonar (NewPing sonar(10,11, 20) ). Akibatnya, konstruktor Sonar menerima tiga parameter:
- Pin pemicu
- Pin gema
- Jarak maksimum dalam sentimeter (sensor HC-SR04 memiliki jarak maksimum 4m)
6. Di bawah fungsi setup, panggil fungsi awal dari perpustakaan komunikasi Serial dan gunakan 9600 sebagai argumen – Serial. mulai(9600)
7. Selanjutnya, panggil fungsi delay dengan 60 milidetik sebagai argumen (delay(50) )
8. Di bawah fungsi loop, tambahkan panggilan ke fungsi print dari perpustakaan Serial dengan argumen “The distance is:” (Serial. print(“The distance is:”) ).
9. Sekali lagi, tambahkan panggilan lain ke fungsi cetak. Tapi kali ini, tambahkan panggilan bersarang ke fungsi ping_cm dari objek sonar sebagai argumen (Serial.print(sonar.ping_cm()) ).
10. Terakhir, tambahkan delay 1 detik (delay(1000))
Setelah selesai, jalankan kode dan port ke port mana pun yang Anda sambungkan dengan kabel. Sketsa akhir akan terlihat seperti ini:
Tangkapan layar sketsa
Sumber: https://imgur.com/5pWRX1e
Jika Anda telah menulis dan mengkompilasi kode di atas dengan benar, layar monitor konsol/serial Anda akan terlihat seperti ini setiap kali Anda meletakkan objek di depan sensor:
Tangkapan layar keluaran
Sumber: https://imgur.com/fTg4D5K
Jika Anda tertarik dengan proyek yang lebih menantang, mengapa tidak mengunjungi panduan Sensor Kedekatan Arduino kami?
Kesimpulan
Bekerja dengan ultrasonik atau ultrasound adalah cara yang bagus untuk menunjukkan bagaimana kita dapat menggunakan ekolokasi dalam teknologi sehari-hari. Panduan di atas mengeksplorasi apa itu sensor ultrasonik. Selain itu, untuk membantu Anda memahami konsep deteksi ultrasonik, kami juga menyertakan tutorial singkat yang menunjukkan cara menggunakan modul ultrasonik dengan mikrokontroler Arduino. Namun demikian, kami harap Anda menikmati membaca panduan ini. Seperti biasa, terima kasih telah membaca.