Pengenalan Komponen dan Perangkat Dasar

 

v   Light Emitting Dioda (LED)

 LED (Light Emitting Dioda) adalah dioda yang dapat memancarkan cahaya pada saat mendapat arus bias maju (forward bias). LED (Light Emitting Dioda) dapat memancarkancahaya karena menggunakan dopping galium, arsenic dan phosporus. Jenis doping yang berbeda diata dapat menhasilkan cahaya dengan warna yang berbeda. LED (Light Emitting Dioda) merupakann salah satu jenis dioda, sehingga hanya akan mengalirkan arus listrik satu arah saja. LED akan memancarkan cahaya apabil diberikan tegangan listrik dengan konfigurasi forward bias. Berbeda dengan dioda pada umumnya, kemampuan mengalirkan arus pada LED (Light Emitting Dioda) cukup rendah yaitu maksimal 20 mA. Apabila LED (Light Emitting Dioda) dialiri arus lebih besar dari 20 mA maka LED akan rusak, sehingga pada rangkaian LED dipasang sebuah resistor sebgai pembatas arus. Simbol dan bentuk fisik dari LED (Light Emitting Dioda) dapat dilihat pada gambar berikut.

 

 

 

 

Gambar . Simbol dan bentuk fisik LED

 

 

Gambar memperlihatkan bahwa LED memiliki kaki 2 buah seperti dengan dioda yaitu kaki anoda dan kaki katoda. Pada gambar diatas kaki anoda memiliki ciri fisik lebih panjang dari kaki katoda pada saat masih baru, kemudian kaki katoda pada LED (Light Emitting Dioda) ditandai dengan bagian body LED yang di papas rata. Kaki anoda dan kaki katoda pada LED (Light Emitting Dioda) disimbolkan seperti pada gambar diatas. Pemasangan LED (Light Emitting Dioda) agar dapat menyala adalah dengan memberikan tegangan bias maju yaitu dengan memberikan tegangan positif ke kaki anoda dan tegangan negatif ke kaki katoda.

 

v   Infra Red Sensor

 Modul infrared (IR) sensor ini memiliki sepasang pemancar dan penerima inframerah. Frekwensi inframerah yang dipancarkan mengenai permukaan halangan/rintangan (objek terdeteksi) akan dipantulkan kembali dan diterima oleh bagian penerima inframerah. Setelahdiproses oleh rangkaian pembanding (comparator), lampu hijau akan menyala dan mengeluarkan sinyal digital (digital output) rendah. Jarak deteksi dapat diatur dengan potensiometer, dengan jarak efektif 2-30cm, tegangan kerja 3.3V - 5V. Mudah dipasang, mudah digunakan, banyak dipakai pada robot penghindar rintangan, penghindar halangan pada mobil, penghitung garis dan pelacak garis hitam putih dan banyak kegunaan lainnya.

 

 

 

 

Gambar . Rangkaian modul IR

Prinsip kerja dari modul ini adalah sebagai berikut:

 1.Ketika modul ini mendeteksi halangan di depan sinyal inframerah, lampu indikator warna hijau akan menyala dan port output mengeluarkan sinyal rendah secara menerus. Module ini dapat mendeteksi jarak 2 - 30cm dengan sudut deteksi 35 derajat. Jarak deteksi dapat dinaikkan dengan memutar potensio searah jarum jam dan untuk mengurangi jarak deteksi diputar berlawanan arah jarum jam;

2. Sensor aktif inframerah mendeteksi pantulan, oleh karenanya bentuk pantulan dari objek sangat penting. Permukaan warna hitam memiliki permukaan pantulan yang paling kecil dan permukaan putih memiliki pantulan yang paling besar;

3.  Port output dapat dihubungkan langsung dengan IO port pada mikrokontroler atau dapat juga langsung dihubungkan dengan relay 5V. Memiliki spesifikasi teknis dimana tegangan external (VCC) berkisar antara 3,3V hingga 5V, GND (ground) dengan ouput digital 0 dan 1.

4. Menggunakan pembanding LM393 comparator yang stabil; dan dapat digunakan pada tegangan 3-5V DC dan ketika diaktifkan, lampu indikator warna merah menyala.

 

 v   Ultrasonic Sensor

Sensor ultrasonik adalah sebuah sensor yang berfungsi untuk mengubah besaran fisis (bunyi) menjadi besaran listrik dan sebaliknya. Cara kerja sensor ini didasarkan pada prinsip dari pantulan suatu gelombang suara sehingga dapat dipakai untuk menafsirkan eksistensi (jarak) suatu benda dengan frekuensi tertentu. Disebut sebagai sensor ultrasonik karena sensor ini menggunakan gelombang ultrasonik (bunyi ultrasonik).

Gelombang ultrasonik adalah gelombang bunyi yang mempunyai frekuensi sangat tinggi yaitu 20.000 Hz. Bunyi ultrasonik tidak dapat di dengar oleh telinga manusia. Bunyi ultrasonik dapat didengar oleh anjing, kucing, kelelawar, dan lumba-lumba. Bunyi ultrasonik nisa merambat melalui zat padat, cair dan gas. Reflektivitas bunyi ultrasonik di permukaan zat padat hampir sama dengan reflektivitas bunyi ultrasonik di permukaan zat cair. Akan tetapi, gelombang bunyi ultrasonik akan diserap oleh tekstil dan busa. Pada sensor ultrasonik, gelombang ultrasonik dibangkitkan melalui sebuah alat yang disebut dengan piezoelektrik dengan frekuensi tertentu. Piezoelektrik ini akan menghasilkan gelombang ultrasonik (umumnya berfrekuensi 40kHz) ketika sebuah osilator diterapkan pada benda tersebut. Secara umum, alat ini akan menembakkan gelombang ultrasonik menuju suatu area atau suatu target. Setelah gelombang menyentuh permukaan target, maka target akan memantulkan kembali gelombang tersebut. Gelombang pantulan dari target akan ditangkap oleh sensor, kemudian sensor menghitung selisih antara waktu pengiriman gelombang dan waktu gelombang pantul diterima.

 

 

 

 

            Gambar  Cara kerja sensor ultrasonik dengan transmitter dan receiver (atas),

sensor ultrasonik dengan single sensor yang berfungsi sebagai transmitter dan receiver sekaligus

 Secara detail, cara kerja sensor ultrasonik adalah sebagai berikut:

·       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 adalah 40kHz.

·    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.

·       Setelah gelombang pantulan sampai di alat penerima, maka sinyal tersebut akan diproses untuk menghitung jarak benda tersebut. Jarak benda dihitung berdasarkan rumus:

S = 0,034.t/2

dimana S merupakan jarak antara sensor ultrasonik dengan benda (bidang pantul), dan t adalah selisih antara waktu (durasi) pemancaran gelombang oleh transmitter dan waktu ketika gelombang pantul diterima receiver.

 

v   Motor Servo

Motor servo adalah jenis motor DC dengan sistem umpan balik tertutup yang terdiri dari sebuah motor DC, serangkaian gear, rangkaian kontrol, dan juga potensiometer. Jadi motor servo sebenarnya tak berdiri sendiri, melainkan didukung oleh komponen-komponen lain yang berada dalam satu paket. Sedangkan fungsi potensiometer dalam motor servo adalah untuk menentukan batas sudut dari putaran servo. Sementara sudut sumbu motor servo dapat diatur berdasarkan lebar pulsa yang dikirim melalui kaki sinyal dari kabel servo itu sendiri. Oleh karena itu motor servo dapat berputer searah dan berlawanan arah jarum jam. Motor servo dapat menampilkan gerakan 0 derajat, 90 derajat, 180 derajat, hingga 360 derajat. Tak heran jika motor ini banyak diaplikasikan untuk penggerak kaki dan juga lengan robot. Selain itu motor servo juga memiliki torsi yang besar sehingga mampu menopang beban cukup berat.

 

Gambar  Bagian-bagian motor servo

 

 

Prinsip kerja dari motor servo tak jauh berbeda dibanding dengan motor DC yang lain. Hanya saja motor ini dapat bekerja searah maupun berlawanan jarum jam. Derajat putaran dari motor servo juga dapat dikontrol dengan mengatur pulsa yang masuk ke dalam motor tersebut. Motor servo akan bekerja dengan baik bila pin kontrolnya diberikan sinyal PWM dengan frekwensi 50 Hz. Frekwensi tersebut dapat diperoleh ketika kondisi Ton duty cycle berada di angka 1,5 ms. Dalam posisi tersebut rotor dari motor berhenti tepat di tengah-tengah alias sudut nol derajat atau netral. Pada saat kondisi Ton duty cycle kurang dari angka 1,5 ms, maka rotor akan berputar berlawanan arah jarum jam. Sebaliknya pada saat kondisi Ton duty cycle lebih dari angka 1,5 ms, maka rotor akan berputar searah jarum jam.

 

Gambar . Skema pulsa kendali motor servo

Pengertian dan Penjelasan tentang Sensor Jarak

Sensor jarak adalah sebuah sensor yang mampu mendeteksi keberadaan benda di dekatnya tanpa adanya kontak fisik. Sensor jarak sering memancarkan elektromagnetik atau berkas radiasi elektromagnetik dan mencari perubahan dalam bidang atau sinyal kembali. Pada sensor jarak terdapat sepasang tranduser ultrasonik yang satu berfungsi sebagai transmitter yang bertugas untuk mengubah sinyal elektrik menjadi sinyal pulsa gelombang suara ultrasonik dengan frekuensi 40KHz, dan satunya berfungsi sebagai receiver yang bertugas untuk menerima sinyal gelombang suara ultrasonik.

   

Prinsip Kerja Sensor Jarak 

Sensor jarak adalah sensor yang digunakan untuk mendeteksi object. Sensor ini bekerja dengan memanfaatkan gelombang ultrasonic yang memiliki frekuensi wave sebesar 40 KHz. Telinga kita tidak akan mungkin bisa mendengarnya dengan frekuensi ini. Frekuensi 40 KHz biasanya digunakan oleh kelelawar sebagai sistem navigasi dan lumba-lumba sebagai media komunikasi. Biasanya sensor ultrasonic digunakan sebagai sensor parkir pada mobil, sensor pengukur kedalaman pada kapal dan lain-lain.

Sensor akan mentransmisikan gelombang ultrasonic yg dipantulkan pada object di depannya. Nantinya gelombang akan kembali dan diterima oleh receiver dengan rumus mencari jarak

maka bisa mengetahui jarak sebuah object terhadap sensor. Kecepatan rambat gelombang suara sebesar 343 m/s. Langkah selanjutnya yaitu mencari berapa waktu yang dibutuhkan gelombang untuk mencapai objek.  Sensor akan mengukur waktu ini dengan memanfaatkan gelombang yang ditransmisikan dan dipantulkan ke object untuk diterima kembali ke receiver. Hasil pengukuran waktu tadi dibagi dengan dua karena waktu yang diukur oleh sensor adalah waktu mulai ditransmisikan kembali ke sensor, sedangkan kita hanya ingin tahu berapa jarak dari sensor ke objek saja maka rumusnya akan menjadi

Kita perlu mengubah satuan kecepatan disini, kita akan mengubah satuan second ke micro second sesuai dengan satuan yang digunakan oleh Arduino. Kemudian, kita juga mengubah m ke cm sesuai kebutuhan.

Pengertian dan Penjelasan tentang Sensor Suara

Sensor suara adalah sebuah alat yang mampu mengubah gelombang Sinusioda suara menjadi gelombang sinus energi listrik (Alternating Sinusioda Electric Current). Sensor suara bekerja berdasarkan besar kecilnya kekuatan gelombang suara yang mengenai membran sensor yang menyebabkan bergeraknya membran sensor yang juga terdapat sebuah kumparan kecil di balik membran tersebut naik dan turun. Kecepatan gerak kumparan tersebut menentukan kuat lemahnya gelombang listrik yang dihasilkannya. 

 

Sensor suara adalah sensor yang mampu mengubah besaran suara menjadi besaran listrik. Komponen yang terdapat di dalam sensor ini adalah electric condenser microphone atau mic kondenser.. Mic adalah komponen elektronika dimana cara kerjanya yaitu membran yang digetarkan oleh gelombang suara akan menghasilkan sinyal listrik.

 

Microphone dapat diklasifikasikan menjadi beberapa jenis dasar termasuk dinamis, elektrostatik dan piezoelektrik menurut sistem konversi mereka. Mikrofon dinamis masih memiliki tuntutan besar terutama di dunia musik, sementara mikrofon piezoelektrik secara luas digunakan terutama untuk mikrofon untuk meter rendah tingkat frekuensi suara. Mikrofon dinamis masih memiliki tuntutan besar terutama di dunia musik, sementara mikrofon piezoelektrik Digunakan secara luas terutama untuk mikrofon untuk meter rendah tingkat frekuensi suara. Untuk pengukuran, tipe elektrostatik (kondensor) mikrofon yang paling populer karena mereka dapat dirampingkan, memiliki respon frekuensi rata selama rentang frekuensi yang luas, dan menyediakan nyata stabilitas yang tinggi dibandingkan dengan jenis lain mikrofon. 

 

Pada dasarnya modul sensor suara KY-307 ini mempunyai dua fungsi, yaitu :

 

1. Sebagai Sensor Untuk Mengukur Tinggi-Rendahnya Suara

Modul ini dapat berfungsi sebagai pengukur tinggi rendahnya suara jika dihubungkan ke mikrokontroler.

Jadi hasil pengukuran dari sensor ini nantinya akan dirubah menjadi besaran listrik dan akan dibaca oleh mikrokontroler seperti Arduino.

2. Sebagai Microphone

Modul ini juga bisa digunakan sebagai microphone jika dihubungkan ke Audio Amplifier.

Konfigurasi Pin KY-037

• Output : Analog (AO) dan Digital (DO)

Sensor ini mempunyai dua macam output yaitu DO (Digital Output) dan AO (Analog Output). Digital Output adalah output yang berupa sinyal digital yaitu LOW atau HIGH. Analog Output adalah output yang berupa sinyal analog yaitu angka 0 - 1000

Catatan : Jika kita ingin menghubungkan sensor ini ke mikrokontroler maka kita hanya boleh memilih satu output yaitu digital (DO) atau Analog (AO).

• Input : dihubungkan ke tegangan 3V - 5V

• GND : dihubungkan ke Ground

Microphone ada dua macam, yaitu microphone arang dan microphone capasitor. Kualitas dari micropone capasitor lebih baik daripada yang arang. Lebih sensitive dan tentu menyebabkan harganya lebih mahal.

Prinsip Kerja Microphone Arang

Suara-->membran-->serbuk arang--->arang padat

Membrane dicatu tegangan positif dan arang dicatu negative. Membrane yang peka terhadap tekanan suara menekan serbuk arang sehingga kepadatan arang berubah. Perubahan kepadatan inilah yang mempengaruhi besarnya impedansi, atau dalam hal ini resistansi dari arang, sehingga mempengaruhi besarnya arus (v=i(t).r(t)).

Prinsip Kerja Microphone Capasitor

Suara-->membran-->celah udara-->bahan kapasitor(pelat inductor)

Membrane yang dipengaruhi tekanan suara terhadap waktu mempengaruhi lebarnya celah antara membrane dengan bahan kapsitor. Sehingga besanya impedansi, dalam hal ini kapasitansi, berubah karena lebar celah yang berubah terhadap waktu. Hal ini pula yang mempengaruhi besarnya arus.