RANGKAIAN DETEKTOR JARAK DENGAN SENSOR ULTRASONIK BERBASIS MIKROKONTROLER

RANGKAIAN DETEKTOR JARAK DENGAN SENSOR

ULTRASONIK BERBASIS MIKROKONTROLER

Untuk memperkecil resiko terjadinya kecelakaan saat mengemudi mobil, pengemudi tidak boleh

memposisikan mobilnya terlalu dekat dengan kendaraan di sekitarnya. Pengemudi harus dapat memperkirakan jarak aman antar kendaraan. Untuk membantu memperkirakan jarak aman, dibuat suatu alat untuk mendeteksi objek di sekitar kendaraan. Alat ini akan menyalakan LED apabila terdapat obyek di sekitar kendaraan dalam jarak tertentu yang harus diwaspadai sesuai dengan gigi transmisi yang sedang digunakan. Alat ini juga akan menampilkan jarak antara objek dan kendaraan  pada layar LCD. Alat yang mendeteksi jarak ini dikendalikan sepenuhnya oleh sebuah mikrokontroler AT89S52 dengan sebuah sensor ultrasonic untuk mendeteksi jarak pada suatu sisi beserta komponen-komponen penunjangnya. Modul Sensor Ultrasonik (sensor PING) merupakan input utama rangkaian yang memancarkan gelombang ultrasonik setelah menerima trigger dari mikrokontroler. Setelah menerima pantulan gelombang tersebut, modul sensor PING akan mengirimkan sinyal kembali ke mikrokontroler. Switch merupakan simulasi dari gigi transmisi serta switch parkir maju. Rangkaian Pengendali merupakan pengendali utama kerja seluruh rangkaian detektor jarak ini. Rangkaian pengendali berupa sebuah mikrokontroler AT89S52 beserta rangkaian dasarnya. Output terdiri dari LED dan LCD. Pada indikator jarak bagian samping, outputnya hanya berupa LED saja. Sementara pada indikator jarak bagian depan dan belakang, outputnya berupa LED dan LCD.

Diagram Block

Diagram Blok Detektor Jarak Dengan Sensor Ultrasonik Berbasis Mikrokontroler

Modul Sensor Ultrasonik (sensor PING) merupakan input utama rangkaian yang memancarkan gelombang ultrasonik setelah menerima  trigger dari mikrokontroler. Setelah menerima pantulan gelombang tersebut, modul sensor PING akan mengirimkan sinyal kembali ke mikrokontroler. Switch merupakan simulasi dari gigi transmisi serta switch parkir maju. Rangkaian Pengendali merupakan pengendali utama kerja seluruh rangkaian detektor jarak ini. Rangkaian pengendali berupa sebuah mikrokontroler AT89S52 beserta rangkaian dasarnya. Output terdiri dari LED dan LCD. Pada indikator jarak bagian samping, outputnya hanya berupa LED saja. Sementara pada indikator jarak bagian depan dan belakang, outputnya berupa LED dan LCD

Cara Kerja Rangkaian

Modul sensor PING merupakan pemancar dan penerima gelombang ultrasonik. Mikrokontroler akan memberikan trigger untuk mengaktifkan modul sensor PING. Apabila terdapat objek di sekitar mobil dalam jarak tertentu, gelombang ultrasonik akan dipantulkan kembali dan modul sensor PING akan menerima pantulan gelombang tersebut. Selanjutnya modul sensor PING akan mengirimkan sinyal kembali ke mikrokontroler. Mikrokontroler memproses data dan menghasilkan tegangan output. Waktu yang dibutuhkan modul sensor PING dari pengiriman gelombang sampai penerimaan pantulan gelombang ultrasonik, dapat ditentukan jarak antara mobil dengan benda tersebut.

Rangkaian Detektor Jarak Dengan Sensor Ultrasonik Berbasis Mikrokontroler

Pada alat ini terdapat dua mode output mikrokontroler yaitu mode normal dan mode khusus, tergantung pada gigi transmisi yang sedang digunakan serta tombol parkir maju. Mode normal berfungsi pada saat mobil bergerak maju (persneling gigi 1 hingga gigi 5) ataupun diam.

Sedangkan mode khusus berfungsi pada saat mobil bergerak mundur (gigi transmisi mundur) atau apabila switch parkir maju ditekan. Untuk  mensimulasikan gigi transmisi digunakan enam buah pushbutton switch, dan untuk mensimulasikan tombol parkir maju digunakan satu buah toggle.

Pada mode normal, output berupa dua buah LED berwarna kuning dan merah (Boylestadt, 1987: 129). LED kuning akan menunjukkan bahwa terdapat benda di dekat mobil pada jarak yang yang harus diwaspadai, sementara LED merah menunjukkan bahwa terdapat benda di dekat mobil pada jarak yang berbahaya. Pada alat ini ditentukan lima jenis batas jarak waspada dan berbahaya antara benda dan mobil, bergantung pada persneling yang digunakan pada saat itu. Jarak waspada dan bahaya juga tidak sama pada tiap sisi mobil. Jarak waspada dan berbahaya sama pada sisi depan dan sisi belakang mobil, namun berbeda dengan sisi samping Toggle switch berfungsi sebagai switch parkir maju. Apabila tombol ini ditekan pada saat mobil bergerak maju, mode output yang

digunakan adalah mode khusus. LCD akan menampilkan jarak sensor bagian depan mobil dengan benda yang terdeteksi. Pada mode khusus output berupa besaran jarak yang ditampilkan pada LCD.

Modul Sensor PING

Modul sensor PING mendeteksi jarak objek dengan caramemancarkan gelombang ultrasonik (40 kHz) selama tBURST (200 μs) kemudian mendeteksi pantulannya. Modul sensor PING memancarkan gelombang ultrasonik sesuai dengan kontrol dari mikrokontroler pengendali (pulsa trigger dengan tOUT min. 2 μs) (PING, 2006: 3). Gelombang ultrasonik ini merambat di udara dengan kecepatan 344 meter per detik, mengenai objek dan memantul kembali ke sensor. Modul sensor PING mengeluarkan pulsa output high pada pin SIG setelah memancarkan gelombang ultrasonik dan setelah gelombang pantulan terdeteksi modul sensor PING akan membuat output low pada pin SIG. Lebar pulsa High (tIN) akan sesuai dengan lama waktu tempuh gelombang ultrasonik untuk 2 kali jarak ukur dengan objek. Berikut adalah data hasil penghitungan waktu yang diperlukan modul sensor Ping untuk menerima pantulan pada jarak tertentu.

Perhitungan ini didapat dari rumus berikut

S = (tIN x V) ÷ 2 (1)

Dimana :

S = Jarak antara sensor ultrasonik dengan objek yang dideteksi

V = Cepat rambat gelombang ultrasonik di udara (344 m/s)

tIN = Selisih waktu pemancaran dan penerimaan pantulan gelombang

Rangkaian Pengendali

Alat ini menggunakan empat buah mikrokontroler AT89S52 keluaran Atmel untuk mendeteksi jarak empat sisi mobil sebagai pengendali utama. Tipe mikrokontroler ini memiliki 40 pin yang dibagi menjadi 4 port yaitu P0, P1, P2 dan P3. Keempat port ini dapat berfungsi sebagai input maupun output. P1, P2 dan P3 memiliki internal pull-up yang memberikan nilai logika high, sementara P0 tidak memiliki internal pull-up sehingga dalam penggunaannya harus diberikan pull-up resistor apabila diinginkan nilai logika high (ATMEL, 2001: 4). Kaki 40 AT89S52 dihubungkan dengan Vcc

Tujuan

Tujuan dari pengujian ini adalah untuk mengamati ketepatan rangkaian dalam menunjukkan nilai jarak pada display LCD terhadap jarak yang sesungguhnya.

4. Selain itu, kesalahan pengukuran juga terjadi karena pembulatan nilai waktu tempuh gelombang ultrasonic pada proses perhitungan untuk diproses pada perangkat lunaknya.

Daftar Pustaka

1. ATMEL, AT89S52, 2001, (Online), (http://www.keil.com/

dd/docs/datashts/atmel/at89s52_ds.pdf, 19 Mei 2009, 10:12 WIB).

2. Boylestadt, Robert dan Louis Nashelsky. 1987. Electronic Device and

Circuit Theory. Fourth Edition. USA: Prentice Hall, Inc.

3. PING Ultrasonic Distance Sensor (#28015), 2006, (Online),

(http://www.parallax.com/Portals/O/Downloads/docs/prod/acc/28015-

PING-v1.5.pdf, 19 Mei 2009, 11:15 WIB)