Pengujian Sensor Jarak Robot Pemadam Api

Pengujian bagian pendeteksi jarak ini dilakukan untuk mengetahui respon yang diberikan sensor ultrasonik ketika ada halangan di depannya. Jarak yang terdeteksi akan mempengaruhi tegangan kaluaran sensor ultrasonik. Untuk mengetahui tegangan keluaran sensor ultrasonik, maka dilakukan pengukuran tegangan keluaran sensor ultrasonik dengan menggunakan ADC internal yang dimiliki mikrokontroler ATMega16. Gambar 4.1 menunjukkan diagram blok pengujian tegangan keluaran sensor ultrasonik.

Gambar 4.1 Diagram Blok Pengukuran Output Sensor Ultrasonik.

Jarak sensor terhadap halangan diubah-ubah jaraknya mulai dari 1 cm sampai 30 cm, kemudian dicatat hasil pembacaan ADC mikrokontroler dan besar tegangan keluaran pendeteksi jarak. Hasil pengujian pendeteksi jarak dapat dilihat pada Tabel 4.1. Gambar 4.4 adalah grafik dari Tabel 4.1. Gambar 4.2 dan 4.3 adalah proses pengujian pendeteksi jarak.

Gambar 4.2 Pengujian Sensor Jarak.

Gambar 4.3 Tampilan LCD Hasil Pengujian Sensor Jarak.

Tabel 4.1 Hasil Pengukuran Output Sensor Jarak.

Jarak Sensor Terhadap Halangan	Nilai ADC (Dalam Desimal)	Tegangan Keluaran (Volt)
0 cm	15	0,073
5 cm	275	1,342
10 cm	260	1,269
15 cm	250	1,220
20 cm	170	0,830
25 cm	140	0,683
30 cm	110	0,537
35 cm	60	0,292
40 cm	40	0,195
45 cm	20	0,097
50 cm	15	0,073
55 cm	15	0,073

Gambar 4.4 Grafik Hasil Pengukuran Sensor Ultrasonik

Dari Tabel 4.1 dan grafik pada Gambar 4.4 dapat terlihat bahwa hasil pengukuran sensor ultrasonik ini tidak linier. Hasil pengukuran ini tidak linier ini disebabkan karena sensor ini sangat peka terhadap perubahan sudut pantulan. Sedikit saja posisi sudut sensor dengan halangan didepannya bergeser, maka tegangan output akan berkurang. Gambar 4.5 mengilustrasikan posisi sudut sensor ultrasonik terhadap bidang pantul.

Gambar 4.5 Posisi Sensor dan Pantulan Gelombangnya

Gambar 4.5a memperlihatkan posisi sensor tegak lurus terhadap halangan.
Gambar 4.5b memperlihatkan posisi halangan berubah menyebabkan gelombang ultrasonik tidak memantul ke penerima.
Gambar 4.5c menunjukkan posisi halangan yang terlalu dekat menyebabkan gelombang ultrasonik tidak memantul ke penerima.
Gambar 4.5d menunjukkan posisi sensor tidak tepat tegak lurus terhadap halangan menyebabkan gelombang ultrasonik tidak memantul ke penerima.

Sensor Ultrasonik Robot Pemadam Api II

Bagian Penerima

Pantulan gelombang suara ultrasonik yang dipancarkan oleh tranceiver sensor ultrasonik akan diterima  oleh receiver sensor ultrasonik. Ketika receiver sensor ultrasonik menerima gelombang suara, maka gelombang suara tersebut dikonversi menjadi sinyal listrik AC dengan frekuensi yang sama dengan gelombang suara yang diterimanya. Namun amplitudo dari sinyal ini sangat kecil untuk digunakan, sehingga perlu dilakukan penguatan terhadap sinyal ini. Setelah sinyal ini dikuatkan, selanjutnya sinyal disearahkan. Output akhir bagian penerima ini berupa tegangan DC yang berubah-ubah nilai tegangannya tergantung dari kekuatan pantulan sinyal yang dikirim oleh pemancar. Blok diagram bagian penerima ditunjukkan oleh Gambar 3.7.

Penguat ini bersifat membalik (invert), artinya keluaran dari penguat ini akan terbalik dari masukannya. Besar penguatan dari Op-Amp ditentukan oleh nilai R₂ dan R₅ Penguatan yang dibutuhkan adalah sebesar 10 kali, sehingga berdasarkan persamaan 2.4. maka nilai R₂ dan R₅ yang dipasang adalah:

Dua buah resistor R₃ dan R₄ berfungsi sebagai pembagi tegangan yang memberikan tegangan ke masukan tak membalik op-amp sebagai penentu titik referensi nol pada output penguat. Jika tegangan referensi diperbesar, maka tegangan sinyal keluaran semakin besar, tanpa mengubah amplitudo dan level penguatannya, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.9.

Perubahan titik referensi keluaran yang diinginkan adalah dari 0V naik menjadi 2,5V. Dengan tegangan V_cc­ sebesar  +5V maka nilai R₃ dan R₄ yang harus dipasang adalah:

Sinyal keluaran dari penguat ini kemudian disearahkan dengan menggunakan rangkaian penahan puncak (peak hold). Rangkaian ini akan mengubah tegangan AC menjadi DC dengan nilai tegangan DC sebesar tegangan puncak AC-nya.

Selanjutnya output dari rangkaian penyearah yang telah berbentuk tegangan DC kemudian diteruskan ke mikrokontroler untuk dikonversi menjadi sinyal digital oleh ADC internal yang dimiliki mikrokontroler ATMega16. Gambar 3.11 Adalah gambar rangkaian lengkap bagian penerima gelombang ultrasonik.

Sensor Ultrsasonik Robot Pemadam Api

Bagian Pemancar Ultrasonik Robot Pemadam Api

Pada bagian pemancar, digunakan sensor ultrasonik dengan tipe SQ-40T. Agar sensor ini dapat mengirimkan sinyal audio 40KHz, dibutuhkan rangkaian pembangkit sinyal yang menghasilkan gelombang sinyal persegi bolak-balik dengan frekuensi 40KHz. Pembangkit sinyal dibuat dari rangkaian multivibrator astabil menggunakan IC timer 555. Output dari multivibrator kemudian diteruskan ke schmitt trigger yang akan memperbaiki bentuk gelombang persegi dan mengurangi noise tanpa mengubah frekuensinya.

Multivibrator akan menghasilkan gelombang bila ada masukan sinyal dari mikrokontroller berupa tegangan TTL, sehingga bagian pemancar ultrasonik  akan memancarkan gelombang ultrasonik apabila telah diberi sinyal perintah oleh mikrokontroller. Gambar 3.5  merupakan gambar rangkaian dari bagian pemancar ultrasonikk.

Pengaturan besar frekuensi gelombang yang dihasilkan multivibrator dilakukan dengan menentukan harga dari R_a, R_b, dan C. Dengan menggunakan Persamaan 2.1, maka:

 Dalam perancangan digunakan C sebesar 1nF, maka:

Nilai R_A yang digunakan ditentukan sebesar 1KW, maka:

          

Nilai hambatan sebesar 17,5KW  didapatkan dengan menggunakan resistor variabel. Dengan cara menghubungkan secara seri sebuah resistor 10KW dan sebuah trimpot yang diatur nilai hambatannya menjadi sebesar 7,5KW. 

Pendeteksi Jarak Robot Pemadam Api

Pendeteksi Jarak

Untuk mendeteksi jarak, digunakan sensor ultrasonik sebagai pendeteksi. Jarak yang akan dideteksi adalah jarak dinding terhadap robot. Gambar 3.2 menunjukkan ilustrasi pengukuran jarak robot pemadam api terhadap dinding yang berada di sebelah kanan robot.

Sensor yang akan digunakan yaitu sensor ultrasonik yang bekerja pada frekuensi 40Khz. Sensor ultrasonik terdiri dari dua bagian, yaitu bagian pemancar (transciever) dan bagian penerima (receiver). Bagian pemancar berfungsi mengirimkan sinyal ultrasonik yang kemudian pantulan sinyal tersebut diterima bagian penerima untuk kemudian diterjemahkan menjadi sinyal TTL.

Kedua bagian sensor ini harus ditempatkan sedemikian rupa sehingga receiver dapat menerima pantulan gelombang ultrasonik yang dipancarkan oleh transmitter. Penempatan sensor ini dapat dilihat pada gambar 3.3

Gambar 3.3 Penempatan Sensor Ultrasonik pada Robot Pemadam Api