Ultrasonic sensor level air

Print
Category: Listrik & Elektronika
Last Updated on Wednesday, 19 February 2014 Published Date Written by Syaiful Karim

Rancang Bangun pengukur level air dengan ultrasonic berbasis Mikrokontroller dan Komputer sebagai Visualisasi

 Syaiful Karim (syaiful_k@yahoo.com)

 Widyaiswara Madya PPPPTK BOE /VEDC Malang

 

Abstrak

Ultrasonik adalah suara atau getaran dengan frekuensi yang terlalu tinggi untuk bisa didengar oleh telinga manusia, yaitu kira-kira di atas 20 kiloHertz. Hanya beberapa hewan, seperti lumba-lumba menggunakannya untuk komunikasi, sedangkan kelelawar menggunakan gelombang ultrasonik untuk navigasi. Dalam hal ini, gelombang ultrasonik merupakan gelombang ultra (di atas) frekuensi gelombang suara (sonik). Gelombang ultrasonik yang memiliki frekuensi mulai 20 kHz hingga sekitar 20 MHz.

Sensor Ultrasonik Ping produk parallax dipergunakan mendeteksi untuk mengukur level ketinggian air pada tabung bejana bulat yang datanya dapat baca oleh mikrokontroller dan dikirim ke Komputer.

Tabung bejana bulat bahan akrilic diameter 10 cm dengan tinggi 100 cm, dipasang sensor ultrasonic, dipancarkan gekombang sebesar 200 kHz dapat medeteksi level air, sesuai dengan spesifikasi sensor dapat mendeteksi minimal 3 cm yang masih dapat terbaca.

Kata kunci: Sensor Ultrasonik, Mikrokontroller

Pendahuluan

Berasal dari permintaan dari kobangdikal (tempat pendidikan Angkatan Laut) untuk dibuatkan model untuk mengukur level ketinggian air, maka kami membuatkan dengan menggunakan sensor ultrasonic yang digabung dengan mikrokontroller dan Komputer.

Dengan alat ini peserta didik dapat mempelajari sensornya sendiri, memprogram mikrokontroller baik dengan bahasa Bascom atau C Vision serta memprogram komunikasi data yang hasil level air dapat ditampilkan di computer.

Alat tersebut merupakan percontohan situasi di Kapal, sehingga peserta didik lebih mudah memahami

Rancang Bangun

Sensor ultrasonik PING

Memberikan metode mudah pengukuran jarak. Sensor ini sangat cocok untuk sejumlah aplikasi yang memudahkan Anda untuk melakukan pengukuran antara objek bergerak atau stasioner. Apalagi menggunakan Interfacing ke mikrokontroler sangatlah mudah . Sebuah single I / O pin yang digunakan untuk memicu sinyal dengan freqwensi yang sesuai spesikasinya ultrasonik ( di atas pendengaran manusia ). Sensor mengukur waktu yang dibutuhkan untuk kembali gema , dan kembali nilai ini ke mikrokontroler sebagai pulsa variabel-lebar melalui sama I / O pin .

Fitur Utama :
• Menyediakan tepat , non -kontak pengukuran jarak dalam kisaran 2 cm

 sampai 3 m

• Simple pulsa in / out pulsa komunikasi hanya memerlukan satu I / O pin

• Indikator Burst LED menunjukkan pengukuran berlangsung

• 3 pin header memudahkan untuk terhubung ke papan pengembangan,

  secara langsung atau dengan kabel ekstensi , tidak ada solder yang

 dibutuhkan

 Aplikasi edial:

 • Sistem keamanan

 • animasi interaktif pameran

 • Parkir asisten sistem

 • navigasi Robotic

 Prinsip dasar dari sensor ultrasonik PING lebih mudahnya dapat dilihat pada gambar dibawah ini

 Gambar 1. Prinsip dasar sensor ultrasonik

 Sensor jarak ultrasonik PING produksi parallax yang banyak dipergunakan untuk aplikasi mendeteksi jarak suatu objek.

 Gambar 2. Dimensi Sensor ultrasonik PING

Sensor PING mendeteksi jarak objek dengan cara memancarkan gelombang ultrasonik 20 kHz hingga sekitar 20 MHz, pada alat ini dipancarkan sinyal t = 5 us atau f=200kHz kemudian mendeteksi pantulannya. Sensor PING memancarkan gelombang ultrasonik sesuai dengan kontrol ( pulsa trigger dengan tout min 2 us ). Spesifikasi sensor ini dapat dilihat dari gambar 2.

 Gambar 3. Diagram pulsa ultrasonik

 Gelombang ultrasonik dapat merambat dalam medium padat, cair dan gas. Reflektivitas dari gelombang ultrasonik ini di permukaan cairan hampir sama dengan permukaan padat, tapi pada tekstil dan busa, maka jenis gelombang ini akan diserap.

Perancangan

Pertama merancang kami merancang blok diagram system yang akan dibuat untuk memudahkan mengerjakan perangkat kerasnya dan bloknya dapat dilihat pada gambar dibawah ini.

 Gambar 4. Blok Diagram System

 Setelah itu membuat rumah tempat sensor ultrasonic PING agar dapat diletakan diatas tabung yang berisi air. 

    

   Gambar 5. Sensor ultrasonic dan rumah tempat sensor

Bahan tabung sengaja dibuat dari akrilik karena ringan dan tidak mudah pecah serta tidak bias. Model ini dapat dilihat pada gambar dibawah ini.

 Gambar 6. Model pengukur level air dengan ultrasonic

Program uji coba sensor kami menggunakan bahasa Bascom yang dapat dilihat sebagian program bagian mengirim dan menerima sinyal serta menghitung jarak yang terukur.

 Sub Data_ultrasonic

    Arah = 1

    Set Kirim_sinyal

    Waitus 5

    Reset Kirim_sinyal

 'terima pulsa ubah dulu jadi input

    Arah = 0 

    Set Kirim_sinyal

    Bitwait Penerima_sinyal , Set

    Data_timer = 0

    Timer1 = 0

    Start Timer1

 Do

    If Penerima_sinyal = 0 Then

    Data_timer = Timer1

    Stop Timer1

    Exit Do

 End If

 Loop

    Stop Timer1

    Jarak = Data_timer / 2.7034

    Print "J" ; Fusing(jarak , "#.##")

 End Sub

Setelah selesai dan berfungsinya sensor yang dihubungkan oleh mikrokontroller selanjutnya dihubungkan dengan computer dan dibuat program dengan Visual Basic, dan ini contoh sebagian program dan hasil tampilan di layar monitor, tampilan terlihat level air = 25 Cm. Program dari visual Basic dapat dilihat dibawah ini, tapi hanya bagian penting saja.

Private Sub Timer1_Timer()

If MSComm1.InBufferCount > 0 Then

 din = MSComm1.Input

 awal = Mid(din, 1, 1)

 'Label3.Caption = awal

 If awal = "J" Then

 Jarak = Val(Mid(din, 2, 6))

 Jarak = Jarak - 4

 level_air = 69 - Jarak   

 If Jarak >= 69 Then

 Label2.Caption = "Level Air : 69 Cm"

 level.Value = 0

 ElseIf Jarak < 0 Then

 Label2.Caption = "Level Air : 0 Cm"

             level.Value = 69

 Else

 Label2.Caption = "Level Air : " & Format(level_air, "0,0") & " Cm"

 level.Value = level_air

             'Label3.Caption = "Level : " & Format(level_air, "0,0") & " %"

             End If

 End If

 End If

 End Sub

 Private Sub Timer2_Timer()

 Shape1(6).FillColor = &H80FF80

 End Sub

 Private Sub Timer3_Timer()

 Shape1(6).FillColor = &HE0E0E0

End Sub

 Gambar 7. Visualisasi Model

 Hasil uji coba dapat dilihat pada gambar dibawah ini, untuk mikrokontroller ada didalam kotak.

 Gambar 8. Model pengukur level air dengan ultrasonic 

 Simpulan

  1. Sensor Ultrasonik sangat tepat sebagai pengukur jarak yang medianya yang dapat memantulkan
  2. Sensor ultrasonik PING mudah sekali dihubungkan dengan mikrokontroller hanya butuh 1 bit port yang digunakan.
  3. Model pengukur level air dengan ultrasonic  sangat menarik untuk belajar control dan pemrograman.

 Daftar Rujukan

  1. Zoran Vojinovic, ‎Zoran Vojinović, ‎Michael B. Abbott - 2012 - ‎Pratinjau,The sensor must both transmit and receive an ultrasonic pulse. The ultrasonic signal frequency is usually 40 KHz which does not cause any harm to people. Some of the typical problems associated with ultrasonic sensors are: low charge in
  2. Lynnworth, L. C., Ultrasonic Measurements for Process Control, Academic Press, New York, 1989. Puttmer, A. and Hauptman, P., Ultrasonic density sensor for liquids, in Proceedings of the 1998 IEEE Ultrasonics Symposium, Schneider, S. C
  3. Bayu Sasongko (http://etekno.blogspot.com/2011/05/cara-memakai-sensor-ultrasonik-ping.html
  4. hendawan.wordpress.com
  5. http://atmelmikrokontroler.wordpress.com/
  6. http://www.parallax.com/product/28015
  7. http://id.wikipedia.org/wiki/Ultrasonik