TUGAS 4 RANGKAIAN PEMANCAR GELOMBANG ULTRASONIK

1. Tujuan [kembali]

  • Untuk mengetahui prinsip kerja sensor ultrasonik.
  • Untuk mengetahui cara mensimulasikan rangkaian pemancar gelombang ultrasonik.
  • Untuk mengetahui prinsip kerja pada rangkaian pemancar gelombang ultrasonik.

2. Alat dan Bahan [kembali]

    a. Alat

  • Ground

        b. Bahan

    • Resistor
    • Potensiometer
    • Baterai 9  Volt
    • Dioda

    • IC NE555
    • Kapasitor

    • Sensor Ultrasonik PING

    • Transistor

3. Dasar Teori [kembali]

  • Resistor 
Simbol resistor

        Resistor berfungsi sebagai penghambat jumlah arus yang megalir masuk ke dalam suatu rangkaian. Satuan resistor adalah Ohm (). Cara mengukur resistor, yaitu menggunakan alat ukur multimeter analog/digital, dan membaca kode warna resistor.


  • Baterai
Simbol baterai

    Baterai adalah sebuah benda yang bisa merubah energi kimia menjadi energi listrik. Energi yang dihasilkannya yaitu listrik searah atau DC. Satuan yang digunakan pada baterai yaitu Volt (V). Cara mengukurnya dengan alat ukur multimeter analog ataupun digital. 


  • Dioda
Simbol Dioda

    Dioda ialah komponen elektronika aktif yang terdiri dari dua kutub dan fungsinya sebagai penyearah arus dan untuk menghantarkan listrik ke satu arah tetapi menghambat arus listrik dari arah sebaliknya. Elektronika memilki dua terminal yaitu anoda berarti positif dan katoda berarti negatif. Prinsip kerja dari anoda berdasarkan teknologi pertemuan p-n (positif dan negatif) semikonduktor yaitu dapat menghantarkan arus litrik dari sisi tipe p (anoda) menuju sisi tipe-n (katoda), tetapi tidak dapat menghantarkan arus ke arah sebaliknya (katoda ke anoda). Cara mengukur Dioda ialah dengan menggunakan multimeter baik itu digital maupun analog.


  •  IC NE555

Simbol IC NE555
    IC timer 555 merupakan IC atau sirkuit terpadu (chip) yang digunakan dalam berbagai aplikasi pewaktuan, sumber pulsa gelombang, serta aplikasi osilator. Secara fisik IC 555 berbentuk DIP atau Dual inline Package dengan package 8 pin. Berikut ialah susunan dan konfigurasi kaki IC 555 yang berbentuk DIP 8 kaki.

  1. Kaki 1 (GND): Terminal Ground atau terminal negatif sumber tegangan DC.
  2. Kaki 2 (Trigger): Terminal Trigger (Pemicu), digunakan untuk memicu Output menjadi “High”, kondisi High akan terjadi apabila level tegangan pada kaki Trigger ini berubah dari High menuju ke < 1/3Vcc (Lebih kecil dari 1/3Vcc).
  3. Kaki 3 (OUT): Terminal Output (Keluaran) yang memiliki 2 keadaan yaitu “Tinggi/HIgh” dan “Rendah/Low”.
  4. Kaki 4 (RESET) : Terminal Reset. Apabila kaki 4 digroundkan, Output IC akan menjadi rendah dan menyebabkan perangkat ini menjadi OFF. Oleh karena itu, untuk memastikan IC dalam kondisi ON, Kaki 4 biasanya diberikan sinyal “High”.
  5. Kaki 5 (CONT) : Terminal Control Voltage (Pengatur Tegangan), memberikan akses terhadap pembagi tegangan internal. Secara default, tegangan yang ditentukan adalah 2/3 Vcc.
  6. Kaki 6 (THRES) : Terminal Threshold, digunakan untuk membuat Output menjadi “Low”. Kondisi “Low” pada Output ini akan terjadi apabila Kaki 6 atau Kaki Threshold ini berubah dari Low menuju > 1/3Vcc (lebih besar dari 1/3Vcc).
  7. Kaki 7 (DIS) : Terminal Discharge. Pada saat Output “Low”, Impedansi kaki 7 adalah “Low”. Sedangkan pada saat Output “High”, Impedansi kaki 7 adalah “High”. Kaki Discharge ini biasanya dihubungkan dengan Kapasitor yang berfungsi sebagai penentu interval pewaktuan. Kapasitor akan mengisi dan membuang muatan seiring dengan impedansi pada kaki 7. Waktu pembuangan muatan inilah yang menentukan Interval Pewaktuan dari IC555.
  8. Kaki 8 (VCC) : Terminal Positif sumber tegangan DC (sekitar 4,5V atau 16V).

  • Sensor Ultrasonik
Simbol Sensor Ultrasonik

 Pengertian sensor ultrasonik adalah sebuah sensor yang berguna untuk mengubah besaran fisis (bunyi) menjadi besaran listrik dan sebaliknya. Sensor ultrasonik terdiri dari sebuah transmitter (pemancar) dan sebuah receiver (penerima). Fungsi sensor ini ialah untuk mendeteksi benda atau objek di hadapan sensor. Prinsip kerja dari sensor ini, yaitu:

1. 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 ialah 40kHz.

2. Sinyal yang dipancarkan akan merambat sebagai gelombang bunyi dengan kecepatan sekitar 340 m/s. Ketika menumbuk suatu benda, maka sinyal tersebut akan dipantulkan oleh benda tersebut.

3. Setelah gelombang pantulan sampai di alat penerima, maka sinyal tersebut akan diproses untuk menghitung jarak benda tersebut. 

Berikut ialah pin-pin sensor ultrasonik PING:

1. GND (Ground)= Pin sumber tegangan negatif sensor

2. VCC= Pin sumber tegangan positif sensor

3. SIG (Signal)


  • Ground
Simbol Ground
 Ground ialah sistem pentanahan yang terpasang pada suatu instalasi listrik yang bekerja untuk meniadakan beda potensial dengan mengalirkan arus sisa dari kebocoran tegangan atau arus dari sambaran petir ke bumi. Cara pemasangannya yaitu menggunakan sebuah elektroda khusus untuk pembumian yang ditanam di bawah tanah.

  • Potensiometer

Simbol Potensiometer
    Potensiometer adalah sebuah jenis resistor yang mengatur sebuah tahanan atau hambatan secara linier atau Komponen resistif tiga kawat yang bertindak sebagai pembagi tegangan yang menghasilkan sinyal output tegangan variabel kontinu yang sebanding dengan posisi fisik wiper di sepanjang trek. Bagian-bagian penting dalam Komponen Potensiometer, yaitu Penyapu atau disebut juga dengan Wiper, Element Resistif, danTerminal.

    Potensio bekerja seperti resistor dengan semakin besar tahanan maka output (volt) semakin kecil, dan sebaliknya semakin kecil tahanan (ohm) maka output (volt) semakin besar. Ketika digunakan sebagai potensiometer, koneksi dibuat untuk kedua ujungnya serta penghapus, seperti yang ditunjukkan. Posisi penghapus kemudian memberikan sinyal output yang sesuai (pin 2) yang akan bervariasi antara level tegangan yang diterapkan ke satu ujung trek resistif (pin 1) dan yang di sisi lain (pin 3).


  • Kapasitor

Simbol Kapasitor
    Pengertian kapasitor ialah komponen elektronika yang mempunyai kemampuan menyimpan elektron-elektron selama waktu yang tertentu atau komponen elektronika yang digunakan untuk menyimpan muatan listrik. Prinsip sebuah kapasitor pada umumnya sama halnya dengan resistor yang juga termasuk dalam kelompok komponen pasif, yaitu jenis komponen yang bekerja tanpa memerlukan arus panjar. Kapasitor terdiri atas dua konduktor (lempeng logam) yang dipisahkan oleh bahan penyekat (isolator). Isolator penyekat ini sering disebut sebagai bahan (zat) dielektrik. Kapasitansi adalah sifat listrik kapasitor dan merupakan ukuran kemampuan kapasitor untuk menyimpan muatan listrik ke dua lempengnya dengan satuan kapasitansi menjadi Farad (disingkat F). Rumus kapasitor yaitu .

Keterangan:

Q= muatan (C / Coulomb) (I Coulomb 

C = kapasitas (F / Farrad)

V = Tegangan (V / Volt)



  • Transistor NPN dan PNP
Simbol transistor NPN dan PNP
    Transistor adalah sebuah komponen elektronika yang digunakan untuk penguat, sebagai sirkuit pemutus, sebagai penyambung, sebagai stabilitas tegangan, modulasi sinyal dan lain-lain. Fungsi transistor juga sebagai kran listrik yang dimana berdasarkan tegangan inputnya, memungkinkan pengalihat listrik yang akurat yang berasal dari sumber listrik.
     Transistor PNP dan NPN menggunakan pemanfaatan yang disebut dengan hole dan elektron yang di desain sedemikian rupa sehingga akan menghasilkan jenis transistor tertentu. Namun secara fungsi, transistor PNP dan NPN tidak ada bedanya. Yakni sama-sama berfungsi sebagai penguat arus dan atau kemampuan switching secara elektronis.
    Secara umum pada transistor PNP, pembawa muatan mayoritas adalah “hole”, sedangkan pada transistor NPN pembawa muatan mayoritas adalah “elektron”. Namun khusus untuk transistor jenis FET (Field Effect Transistor) atau disebut juga dengan transistor efek medan, hanya memiliki satu jenis pembawa muatan di dalam prinsip kerja-nya.

4. Percobaan [kembali]

    a. Prosedur Percobaan:

    1. Bukalah aplikasi proteus terlebih dahulu.
    2. Buka schematic capture, pilih bagian component mode (), dan pada bagian devices klik 'P'.
    3. Pastikan kategorinya berada pada all categories agar mudah dalam melakukan pencarian.
    4. Ketikkan semua nama bahan komponen yang dibutuhkan dalam rangkaian.
    5. Double klik komponen yang kita butuhkan agar komponen tersebut muncul dikolom Devices.
    6. Buka bagian Terminals mode ().
    7. Pilih terminal yang diperlukan.
    8. Setelah semua komponen didapatkan, letakkan komponen pada papan rangkaian.
    9. Rangkailah semua komponen sesuai prinsipnya.
    10. Klik play () pada bagian kiri bawah aplikasi untuk menjalankan rangkaian simulasi.
    11. Saat di play, jika rangkaian simulasi sudah benar dan sesuai, maka akan muncul output gelombang pada transduser ultrasonik.

    b. Rangkaian Simulasi

Foto rangkaian simulasi

Rangkaian simulasi saat tidak ada arus


Prinsip kerja rangkaian simulasi

Rangkaian saat ada arus

    Prinsip kerja Rangkaian pemancar ultrasonik di atas dimana nilai frekuensi yang dihasilkan ditentukan oleh nilai VR1, R1, R2, dan C1. Hanya saja dianggap sebagai pemancar gelombang ultrasonik dikarenakan sinyal frekuensi tinggi yang dihasilkan oleh rangkaian diubah kedalam bentuk gelombang suara dengan bantuan loudspeaker dan juga penambahan dua buah transistor pada jalur output hanya dimaksudkan sebagai driver loudspeaker agar output IC555 tidak terbebani oleh impedansi loudspeaker yang sangat rendah. Sebagai catatan bahwa glombang suara yang mempunyai frekuensi diatas 20 KHz disebut gelombang ultrasonik. Sedangkan jika sinyal frekuensi tinggi tersebut anda hubungkan dengan batasan logam maka hantaran logam yang dihasilkan dengan disebut dengan gelombang radio.

    c. Video [kembali]



Electricity LightningElectricity Lightning