SENSOR JARAK ULTRASONIX PING )))

Karakteristik PING))) sensor Jarak Ultrasonik

Ping))) adalah device atau  modul yang berfungsi untuk mengukur jarak dengan cara memancarkan sinyal  ultrasonik. Dengan ukuran yang cukup kecil yaitu (2,1cm x 4,5cm) sensor ini dapat mengukur jarak antara 3 cm sampai 300 cm. Keluaran dari Ping))) berupa pulsa yang lebarnya merepresentasikan jarak. Lebar pulsanya bervariasi dari 115 uS sampai 18,5 mS.

Pada dasanya, Ping))) terdiri dari sebuah chip pembangkit sinyal 40KHz, sebuah speaker ultrasonik dan sebuah mikropon ultrasonik. Speaker ultrasonik mengubah sinyal 40 KHz menjadi sinyal sementara mikropon ultrasonik berfungsi untuk mendeteksi pantulan sinyalnya. Pada modul Ping))) terdapat 3 pin yang digunakan untuk jalur power supply (+5V), ground dan signal. Pin signal dapat langsung dihubungkan dengan mikrokontroler tanpa tambahan komponen apapun.  

Spesifikasi sensor ini :

• Supply voltage: +5 VDC
• Supply current: 30 mA typ; 35 mA max
• Communication: Positive TTL pulse
• Package: 3-pin SIP, 0.1” spacing (ground, power, signal)
• Operating temperature: 0 – 70° C.
• Size: 22 mm H x 46 mm W x 16 mm D (0.84 in x 1.8 in x 0.6 in)
• Weight: 9 g (0.32 oz)

Features :

• Range: 2 cm to 3 m (0.8 in to 3.3 yd)
• Burst indicator LED shows sensor activity
• Bidirectional TTL pulse interface on a single I/O pin can communicate with 5 V TTL or 3.3 V CMOS microcontrollers
• Input trigger: positive TTL pulse, 2 μs min, 5 μs typ.
• Echo pulse: positive TTL pulse, 115 μs minimum to 18.5 ms maximum.

Ping))) bekerja dengan cara memancarkan sinyal ultrasonik kemudian menangkap pantulannya, ketika ada pulsa trigger dari mikrokontroler (Pulsa high selama 5uS) Sinyal ultrasonik dengan frekuensi sebesar 40KHz akan dipancarkan selama 200uS. Sinyal ini akan merambat di udara dengan kecepatan 344.424m/detik (atau 1cm setiap 29.034uS). lalu selama menunggu pantulan, ping))) akan menghasilkan sebuah pulsa. Pulsa ini akan berhenti ketika sinyal pantulan tertangkap oleh ping))). Maka lebar pulsa dapat merepresentasikan jarak ping))) dengan objek. Selanjutnya mikrokontroler cukup mengukur lebar pulsa tersebut dan mengkonversinya dalam bentuk jarak.

Gambar 2. Pulsa Ping))) Paralax Ultrasonic Range Finder

Dari gambar diatas Langkah-langkah kerja Sensor PING))) adalah :

• Kondisi awal SIG pin adalah logika 0
• memberikan logika 1 selama 2 uS - 5 uS (t-out) untuk mengaktifkan PING agar memulai pengukuran
• Tunggu hingga 750 uS (T-holdoff) yaitu saat PING mulai memancarkan sinyal ultrasonik.
• Lalu buat  SIG pin sebagai input yang akan membaca jarak dengan cara membuat SIG pin berlogika 1, Apabila SIG pin berubah kondisi dari logika 1 menjadi logika 0 maka itulah jarak terukur.
• Jika tidak terdapat dinding atau tidak ada jarak terukur maka waktu (tin-max) bernilai 18,5 ms berarti jarak terukur adalah 300 cm.

Ada 2 cara memprogram Sensor PING, yaitu menggunakan Timer dan delay.

Timer. Dalam menggunakan timer yang harus dilakukan terlebih dahulu adalah mengetahui konstanta pengali untuk mendapatkan hasil keluaran nilai yang benar. Berikut penjelasannya

Rumus awalnya adalah         2s=v.t

Kecepatan sinyal di udara    34443.3 cm/s

Hitungan timer                       t=n/f   >>     n=banyak detak (TCNT1 jika penggunaan timer1)

F=frekuensi timer (yg digunakan sbg contoh adalah 4MHZ)

Maka rumus nya menjadi    2s=34443.3 cm/s * n/4000.000      >> 4MHZ

                                                   S= n * 0.0043053

Delay. Dalam menggunakan delay sebelum memprogram kita harus mengetahui terlebih dahulu delay (waktu tunda) yang digunakan

 Kecepatan sinyal di udara adalah
344 M/S = 34400 cm/S = 34400 cm/1000000 uS = 1 cm/29,069767441 uS.(kecepatan rambat)
1 cm = 2 x 29,069767441 uS = 58, 139534 uS ~ 58 uS. (karena menggunakan pantulan maka 2t)
jadi setiap tertunda 58 uS bertambah jarak sebesar 1 cm.

Tips mengatasi error pembacaan PING))) sensor Jarak Ultrasonik

Dalam pemakaian sensor ini saya (MFNST-red) mendapatkan beberapa error dalam pengukuran (dalam hal ini penggunaan terhadap mobile robot) hal ini bisa disebabkan oleh beberapa faktor diantaranya

• Hardware dan wiring Ping))) yang kurang rapi dapat menyebabkan arus yang masuk ke ping akan terputus sehingga akan mengakibatkan error dalam pembacaan jarak
• Ping)) tidak dapat mengukur jarak dengan objek yang permukaannya menyerap sinyal (sound dumper).
• Hasil pengukuran akan error jika permukaan objek bergerigi dengan sudut tajam.
• Pada sudut-sudut tertentu terhadap objek, sinyal ultrasonik yang dipancarkan tidak dapat diterima karena pantulannya mengarah kearah lain yang tidak mengenai sensor penerima. Solusinya yaitu dengan menambahkan sensor PING))) yang digunakan untuk sudut yang tidak terbaca atau dengan mengatur posisi sudut sensor terhadap objek agar  masalah tersebut bisa diatasi.
• Pembacaan PING))) akan error jika arus yang dibutuhkan tidak terpenuhi, sebagai indikatornya adalah Jika cahaya LED indikatornya redup maka PING))) kekurangan arus.

Sumber