Sensor ultrasonik HC-SR04 merupakan perangkat yang terdiri dari pemancar dan penerima. Sensor ini digunakan untuk mengetahui dan mengukur jarak dari suatu obyek atau target. Jumlah waktu yang dibutuhkan untuk mengirim dan menerima gelombang akan menentukan jarak antara sensor dan objek.
Sensor ini menggunakan gelombang suara ultra tinggi dan mengadopsi teknologi non-kontak. Dengan menggunakan sensor ultrasonik, jarak yang diperlukan untuk target dapat diukur dengan detail yang akurat.
Apa itu sensor ultrasonik HC SR04 ?
HC-SR04 adalah jenis sensor ultrasonik yang menggunakan sonar atau gelombang suara untuk mengetahui jarak objek dari sensor. Hal ini memungkinakn utnuk mendapatkan jangkauan deteksi non-kontak yang baik dengan akurasi tinggi dan pembacaan yang stabil.
Di dalam perangkat ini terdapat dua modul : pemancar dan penerima ultrasonik. Sensor ini juga digunakan dalam berbagai aplikasi seperti pengukuran arah, kecepatan benda, sistem alarm, perangkat medis, sonar kapal, pelembab udara, sistem pengisian nirkabel, pengujian non-destruktif, dan instrument ultrasonografi.
Konfigurasi pin
Sensor ultrasonik tipe HC SR04 ini mempunyai empat pin, berikut ini adalah penjelasannya.
- Pin 1 (Vcc): Pin ini memberikan sumber tegangan +5V ke sensor.
- Pin 2 (triger): Ini adalah pin input, digunakan untuk menginisialisasi pengukuran dengan mentransmisikan gelombang ultrasonik dan menjaga pin ini tetap berada dalam kondisi HIGH selama 10mikrodetik.
- Pin3 (Echo): Ini adalah pin output, yang akan berubah menjadi HIGH untuk jangka waktu tertentu dan akan setara dengan durasi waktu gelombang pantul kembali ke sensor.
- Pin 4 (Ground): Ini adalah pin GND yang digunakan untuk menghubungkan ke ground.
Fitur dan karakteristik
Berikut ini adalah fitur dan karakteristik yang dimiliki oleh sensor ultrasonik HC SR04 :
- Sumber tegangan untuk sensor +5V DC
- Ukuran sensor 45mm x 20mm x 15mm
- Arus standby operasional sensor <2mA
- Lebar pulsa input pemicu 10uS
- Arus saat beroperasi 15mA
- Sudut jangkauan 30 derajat
- Jarak jangkauan 2cm hingga 800 cm
- Resolusi 0.3 cm
- Sudut Efektif <15°
- Rentang frekuensi operasi adalah 40Hz
- Akurasi 3mm
Cara kerja sensor ultrasonik
Sensor Ultrasonik HC-SR04 hadir dengan empat pin yaitu pin Vcc, Pin Trigger, Pin Echo, dan Pin Ground. Sensor ini digunakan untuk mengukur jarak dengan cukup akurat antara target dan sensor. Sensor ini secara umum bekerja lewat gelombang suara denghan frekuensi sangat tinggi.
Ketika catu daya diberikan ke sensor, sensor menghasilkan gelombang suara ultrasonik dan akan merambat ke area melalui udara dan akan mengenai obyek obyek yang ada di daerah jangakauannya. Gelombang suara yang yang menngenai obyek akan dipantulkan kembali oleh obyek tersebut dan diterima oleh penerima yang ada di dalam perangkat sensor.
Jarak dan waktu yang ditempuh oleh gelombang ultrasonik dari sensor berbanding lurus karena waktu yang dibutuhkan untuk merambat mengenai obyek. Hal ini berarti semakin jauh letak obyek terhadap sensor, maka semakin besar pula waktu yang diperlukan gelombang untuk mencapai obyek tersebut dan memantul kembali ke sensor.
Jika pin pemicu dijaga tetap tinggi selama 10us, maka gelombang ultrasonik yang dihasilkan akan merambat dengan kecepatan suara. Sehingga akan menciptakan delapan siklus sonic burst yang akan diterima oleh pin Echo.
Biasanya, sensor ultrasonik ini dihubungkan dengan Arduino untuk mengukur jarak yang diperlukan antara sensor dengan objek. Jarak dapat dihitung dengan menggunakan rumus berikut.
S=\frac{V \times t}{2}Dimana S adalah jarak
V adalah kecepatan suara
t adalah waktu yang dibutuhkan gelombang suara untuk kembali setelah mengenai objek (gelombang pantul).
Jarak sebenarnya dapat dihitung dengan membagi nilainya dengan 2 karena waktu yang diperlukan akan menjadi dua kali setelah gelombang merambat dan kembali dari sensor.
Sensor ultrasonik dan arduino
Sensor ini sering kali dihubungkan dengan arduino untuk membuat proyek yang berkaitan dengan pendeteksian jarak suatu benda. Di bawah ini adalah contoh cara menghubungkan sensor dengan papan rangkaian arduino UNO :
Untuk mengakses fungsi sensor cukup mudah dan sederhana. Kita hanya perlu menghubungkan pin yang ada pada sensor ke pin tertentu pada arduino. Berikut ini penjelasannya :
- Pin VCC dari sensor terhubung ke 5V Arduino
- Pin triger sensor terhubung ke Pin 11 di Arduino
- Pin Echo dari sensor terhubung ke Pin 12 di Arduino
- Pin GND dari sensor terhubung ke pin GND di Arduino
Cara kerja
Pengukuran jarak yang akurat dapat dicapai dengan menghubungkan sensor HC SR04 dengan berbagai jenis papan Arduino. Pada contoh diatas menggunakan arduino UNO.
Berikan power supply 5V ke sensor untuk menghidupkan sensor. Jangan lupa menghubungkan pin GND dari sensor ini ke pin GND Arduino. Selanjutnya modul sensor mulai menyala karean mendapat suplai tegangan dari papan Arduino.
Besar arus listrik yang dibutuhkan oleh sensor dari arduino cukup kecil, di bawah 15mA. Sehingga sumber daya internal yang ada pada arduino masih mencukuupi untuk mensupplai modul sensor ini.
Setelah program dimasukkan ke dalam arduino, hubungkan kedua pin sensor seperti : truger dan echo ke pin inputdan output papan Arduino. Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya, pin pemicu di sensor harus dijaga sekitar 10us (mikro detik) di awal untuk memulai metode pengukuran.
Modul sensor ini akan menghasilkan gelombang suara dengan frekuensi sekitar 40.000 Hz setiap detik dari sumbernya.
Ketika gelombang suara mengenai obyek dan memantul kembali, pin echo akan menerima dan sistem di dalm arduino akan menganalisa jarak obyek dengan sensor.
Fungsi dan contoh penggunaan
Sensor ultrasonik memiliki fungsi dan penggunaan yang cukup beragam. Umumnya perangkat ini dipakai pada rangkaian yang berkaitan dengan pendeteksian atau pengukuran jarak suatu benda.
Berikut ini adalah contoh penggunaan sensor HC SR04 :
- Untuk mengukur kecepatan serta arah antara dua objek
- Digunakan dalam teknologi sistem pengisian nirkabel
- Perangkat medis Ultrasonografi
- Digunakan pada teknologi robot untuk mendeteksi objek dan menghindari rintangan
- Pengukuran kedalaman laut
- Perangkat pengukur kelembaban udara
- Untuk sistem pengujian non destruktif
- Mengukur kedalam lubang
- Alarm pencuri
Dari penjelasan di atas dapat disimpulkan bahwa sensor ultrasonik ini menggunakan sonar atau gelombang suara untuk mengukur jarak antara sensor dan objek. Pemancar mengirimkan sinyal suara frekuensi dengan tinggi.
Setelah sinyal menabrak suatu objek, maka gelombangn tersebut akan memantulkan kembali ke sensor. Waktu yang dibutuhkan untuk transmisi sinyal serta penerimaan memungkinkan kita untuk menentukan jarak ke suatu objek.
