Sensor Jarak
ULTRASONIK
Sensor Ultrasonik HC-SR04 dirangkai sedemikian rupa sehingga memiliki dua transduser. Satu transduser bertindak sebagai pemancar gelombang suara dengan frekuensi 40KHz. Satu transduser lain bertindak sebagai penerima pantulan gelombang suara yang telah ditransmisikan.
Fungsi sensor ultrasonic adalah mendeteksi benda atau objek di hadapan sensor. Penerapannya banyak dipakai pada robot pemadam api dan robot obstacle lainnya.
Fungsi PIN HC-SR04
VCC = 5V Power Supply. Pin sumber tegangan positif sensor.
Trig = Transmitter/Pengirim. Pin ini yang digunakan untuk membangkitkan sinyal ultrasonik.
Echo = Receiver/Penerima. Pin ini yang digunakan untuk mendeteksi sinyal pantulan ultrasonik.
GND = Ground/0V Power Supply. Pin sumber tegangan negatif sensor.
CARA KERJA
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 = 340.t/2
​
dimana S merupakan jarak antara sensor ultrasonik dengan benda (bidang pantul), dan t adalah selisih antara waktu pemancaran gelombang oleh transmitter dan waktu ketika gelombang pantul diterima receiver.
APLIKASI
Dalam bidang kesehatan, gelombang ultrasonik bisa digunakan untuk melihat organ-organ dalam tubuh manusia seperti untuk mendeteksi tumor, liver, otak dan menghancurkan batu ginjal. Gelombang ultrasonik juga dimanfaatkan pada alat USG (ultrasonografi) yang biasa digunakan oleh dokter kandungan.
Dalam bidang industri, gelombang ultrasonik digunakan untuk mendeteksi keretakan pada logam, meratakan campuran besi dan timah, meratakan campuran susu agar homogen, mensterilkan makanan yang diawetkan dalam kaleng, dan membersihkan benda benda yang sangat halus. Gelombang ultrasonik juga bisa digunakan untuk mendeteksi keberadaan mineral maupun minyak bumi yang tersimpan di dalam perut bumi.
Dalam bidang pertahanan, gelombang ultrasonik digunakan sebagai radar atau navigasi, di darat maupun di dalam air. Gelombang ultrasonik digunakan oleh kapal pemburu untuk mengetahui keberadaan kapal selam, dipasang pada kapal selam untuk mengetahui keberadaan kapal yang berada di atas permukaan air, mengukur kedalaman palung laut, mendeteksi ranjau, dan menentukan posisi sekelompok ikan.
Tegangan 5 vDC
Arus 15 mA
Frequency 40Hz
Jarak Maksimal 4 meter
Jarak Minimal 2 centimeter
Trigger Input Signal 15 degree
Echo Output Signal Input TTL level signal
Dimension 45 x 20 x 15 mm
SPESIFIKASI
kelebihan
-
Tingkat sensitifitasnya baik
-
Tak dipengaruhi oleh warna dan tranparansi
-
Mengonsumsi arus data rendah
kekurangan
-
Jarak jangkau pendeteksiannya terbatas dan hanya satu arah
-
Refresh rate lambat
-
Kurang bagus dalam mengukur jarak benda yang permukannya tidak rata
Light Distance And Ranging
LIDAR
LIDAR merupakan sebuah teknik pengukuran atau pendeteksian objek yang menggunakan pantulan sinar laser terhadap objek yang ada di permukaan bumi. Cara kerja LiDAR sangat sederhana dan mudah dipahami.
Proses penghitungan LiDAR hanya menggunakan sinar laser transmitter yang disorotkan ke suatu permukaan, kemudian lamanya sinar laser kembali ke receptor akan menjadi hasil perhitungannya. Secara mudahnya dapat dipahami dengan analogi saat menyorotkan lampu senter terhadap suatu permukaan. Cahaya yang kamu lihat di permukaan tersebut sebenarnya merupakan pantulan dari permukaan ke retina mata. Namun saat melihatnya seolah-olah instan tanpa memerlukan proses pemantulan karena prosesnya memang berjalan sangat cepat. Setelah perangkat LiDAR menembakkan sinar laser secara cepat ke sebuah permukaan, komponen LiDAR berupa sensor akan menghitung waktu yang dibutuhkan pulsa untuk melakukan pemantulan dari permukaan ke sensor. Perhitungan jarak yang dilakukan dengan LiDAR memiliki tingkat akurasi yang tinggi.
Fungsi PIN LIDAR VL53L0X
VCC = 5V Power Supply. Pin sumber tegangan positif sensor.
SDA = Jalur komunikasi I2C terhadap mikrokontroller
SCL = Jalur komunikasi I2C terhadap mikrokontroller
GND = Ground/0V Power Supply. Pin sumber tegangan negatif sensor.
APLIKASI
-
Sistem pemetaan udara
Salah satu kota yang telah menggunakan LiDAR untuk melakukan sistem pemetaan udara adalah Surabaya. Teknologi LiDAR dikombinasikan dengan foto udara untuk menghasilkan hasil pemetaan yang nampak lebih canggih dan memiliki resolusi lebih baik dibandingkan dengan foto udara yang dihasilkan oleh Google Maps.Landmark kota Surabaya yang dihasilkan dari LiDAR berbentuk tiga dimensi dan diharapkan bisa meningkatkan kualitas tata kota Surabaya dan juga dapat memudahkan investor yang hendak membangun usahanya di kota tersebut.
-
Drone
Untuk memudahkan pilot drone dalam melakukan pemetaan di berbagai medan, seperti pemetaan daratan, landscape, dan agrikultura, hingga arkeologi, maka drone akan lebih efektif jika dilengkapi dengan LiDAR.
Kombinasi antara LiDAR dengan drone dapat menghasilkan model pemetaan tiga dimensi yang lebih akurat.
-
Autonomous Vehicle
LiDAR pada autonomous vehicle digunakan sebagai sensor yang dapat mendeteksi penghalang yang ada di sekelilingnya.
Dengan begitu autonomous vehicle tidak akan menabrak objek apapun karena letak objek sudah diketahui secara otomatis.
spesifikasi
Tegangan kerja = 2,6 - 3,5 volt
Suhu kerja = -20C - 70C
Infrared emitter = 940nm
Dimension = 4,40 x 2,40 x 1 mm
I2C address = 0x52
kelebihan
-
LiDAR manggunakan gelombang aktif sehingga akuisisi laser pun dapat dilakukan malam hari.
-
Sistem LiDAR dapat melakukan akuisisi jutaan titik x,y dan elevasi z dalam per jam jauh lebih cepat dibandingkan dengan motede konvensional
-
Kerapatan point/titik ground yang dihasilkan per 1 meter sq minimal 1 point tapi bisa sampai 9 point tergantung permukaan dan tinggi terbang
kekurangan
-
Sensor LiDAR system tidak bekerjaan maksimal jika terhalang awan/kabut
Pulse tidak dipantulkan dengan baik jika objek-objek pantul basah -
Dalam kondisi vegerasi yang sangat rapat “cahaya matahari pun” tidak bisa masuk di sela-sela dedaun, maka dapat dipastikan pulse LiDAR juga tidak akan mampu masuk sampai ke ground (tanah).
-
Akurasi data LiDAR atau ketelitiaan yang dihasilkan LiDAR bervariatif, sangat bergantung pada kondisi permukaan: terbuka lunak, terbuka keras, semak beluka, hutan rawa, hutan keras, hutan virgin dan lain-lain