sistem radar jarak parkir kendaraan ...rangkaian gerbang logika dan rangkaian rele yang digunakan...

Prosiding Seminar Nasional Aplikasi Sains & Teknologi (SNAST) Periode III ISSN: 1979-911X Yogyakarta, 3 November 2012

B-75

SISTEM RADAR JARAK PARKIR KENDARAAN BERMOTOR BERBASIS GELOMBANG ULTRASONIK

Muhammad Andang Novianta

Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknologi Industri, Institut Sains & Teknologi AKPRIND Yogyakarta

Jl. Kalisahak No. 28, Kompleks Balapan, Yogyakarta E-mail: m_andang@akprind.ac..id

ABSTRACT Electronics technology has been widely applied in everyday life, where it is very helpful work. It's just that the equipment is much still to be semi-automatic so it still requires effort and time in the process. This research designed a prototype that consists of a series of logic gates and circuits that are used as a radar relay parking by utilizing ultrasonic waves. The results showed that the transmitter receives the input voltage of 9 volts DC from the power supply and the output signal of ± 40 KHz. Maximum distance of wave reflection by an acceptable barrier is ± 60 cm, because the waveform that occurs will shrink, because the intensity of the wave is captured by the receiver circuit is shrinking. Keywords: ultrasonic waves, sensors, radar parking

ABSTRAK Teknologi elektronika telah banyak diterapkan dalam kehidupan sehari-hari, dimana hal tersebut sangat membantu pekerjaan. Hanya saja peralatan tersebut banyak yang masih bersifat semi otomatis sehingga masih memerlukan tenaga dan waktu dalam pengerjaannya. Penelitian ini merancang suatu prototipe yang terdiri dari rangkaian gerbang logika dan rangkaian rele yang digunakan sebagai radar parkir dengan memanfaatkan gelombang ultrasonik. Hasil penelitian menunjukkan bahwa transmiter menerima tegangan masukan sebesar 9 volt DC dari catu daya dan sinyal keluaran sebesar ± 40 KHz. Jarak maksimal pantulan gelombang dengan penghalang yang masih dapat diterima adalah ± 60 cm, karena bentuk gelombang yang terjadi akan mengecil, karena intensitas gelombang yang ditangkap oleh rangkaian receiver sudah mengalami penyusutan. Kata Kunci: Gelombang Ultrasonik, Sensor, Radar Parkir

PENDAHULUAN

Alat transportasi menjadi bagian penting dalam setiap kegiatan manusia untuk menunjang mobilitas pergerakan. Perkembangan teknologi dalam bidang otomotif juga semakin maju sehingga banyak muncul kendaraan bermotor dengan berbagai merk dan bentuk. Kendaraan roda empat (mobil) dewasa ini juga sudah banyak digemari masyarakat, selain harga yang terjangkau juga karena kenyamanan dan mudah untuk digunakan.

Berkembangnya dunia otomotif maka banyak beredar kendaraan roda empat (mobil) di masyarakat, sehingga tempat atau area parkir menjadi semakin sempit terutama pada tempat-tempat keramaian seperti mall, tempat rekreasi, pasar, dan lain-lain. Alat bantu parkir yang sudah ada selama ini hanyalah berupa kaca spion, dimana untuk ketelitiannya masih sangat kurang tergantung dari kejelian kita saat memarkir kendaraan tersebut.

Untuk memberi keamanan atau proteksi ganda selain dengan mengandalkan kaca spion maka dibuat alat bantu parkir dengan menggunakan sensor ultrasonik yang bekerja secara elektronik. Rangkaian alat bantu parkir ini dibentuk dari komponen-komponen diskret dan rangkaian terintegrasi. Rangkaian ini mudah dirakit karena ketersediaan komponen yang mudah diperoleh serta harga komponen yang relatif murah. Alat ini sangat bermanfaat dalam segi keamanan yang diharapkan dapat menanggulangi terjadinya kecelakaan saat memarkir mobil. Penggunaan alat ini juga sangat mudah dan tidak ada resiko yang dapat ditimbulkan dari pemasangan alat ini.

Permasalahan dalam penelitian ini adalah seberapa besar sensitivitas dan jarak maksimum sensor ultrasonik terhadap benda atau penghalang serta pengaruh frekuensi liar (jamming) terhadap kinerja alat. Selain itu juga seberapa besar pengaruh benda atau penghalang tembus cahaya (kaca) terhadap sensitivitas sensor ultrasonik.

Prosiding Seminar Nasional Aplikasi Sains & Teknologi (SNAST) Periode III ISSN: 1979-911X Yogyakarta, 3 November 2012

B-76

Perumusan masalah pada penelitian ini adalah merancang prototipe sebagai alat bantu parkir kendaraan bermotor secara elektronik dengan pemilihan komponen digital dan terintegrasi yang handal.

Dalam penelitian ini bertujuan membangun sistem radar jarak parkir dengan menggunakan sensor ultrasonik yang mempunyai nilai presisi dan keandalan yang tinggi serta mempunyai nilai jual serta mengetahui unjuk kerja radar jarak parkir dengan sensor ultrasonik dengan maksimal yang mudah dalam perakitan dan pengoperasian.

Sensor ultrasonik bekerja berdasarkan prinsip pantulan gelombang suara, dimana sensor ini menghasilkan gelombang suara yang kemudian menangkapnya kembali dengan perbedaan waktu sebagai dasar penginderaannya. Perbedaan waktu antara gelombang suara dipancarkan dengan ditangkapnya kembali gelombang suara tersebut adalah berbanding lurus dengan jarak atau tinggi objek yang memantulkannya.

Transduser ultrasonik berpita rata mempunyai karakteristik respon tanggapan dalam domain frekuensi dengan intensitas yang relatif sama dalam daerah frekuensi tertentu. Transduser yang dikatagorikan kriteria pita rata, pada umumnya menggunakan bahan piezoelektrik yang diberi lapisan depan, baik dalam struktur transduser satu lapis maupun banyak lapis(Wasito,2001).

Untuk dapat membuat sistem radar jarak parkir dengan sensor ultrasonik berbasis komponen diskret digunakan metode rancang bangun. Secara urut metode tersebut adalah sebagai berikut: identifikasi kebutuhan, analisis kebutuhan dan perancangan hard ware. Identifikasi Kebutuhan

Beberapa pertimbangan yang menjadi dasar pembuatan sistem radar jarak parkir dengan sensor ultrasonik berbasis komponen diskret adalah sebagai berikut: 1. Alat ini dapat digunakan sebagai pendeteksi sehingga menambah kenyamanan mobil saat akan

diparkir. 2. Alat ini dapat diterapkan pada semua jenis mobil dan semua jenis pabrikan (merk). 3. Mudah dalam pengoperasian dan perawatan tanpa membutuhkan ketrampilan khusus.

Analisa Kebutuhan Berdasarkan penjelasan identifikasi kebutuhan yang telah disebutkan diatas, sistem radar jarak parkir dengan sensor ultrasonik berbasis komponen diskret dibutuhkan: 1. Sepasang sensor ultrasonik yang dapat mendeteksi ada atau tidaknya suatu halangan dengan

memancarkan frekuensi. 2. Rangkaian gerbang logika yang memproses sinyal dari pancaran frekuensi yang dikirimkan oleh

sensor ultrasonik tersebut. 3. Rangkaian penguat yang menguatkan sinyal frekuensi yang diterima oleh receiver dari sensor

ultrasonik. Perancangan Hard Ware

Secara garis besar blok rangkaian sistem radar jarak parkir dengan sensor ultrasonik berbasis komponen diskret ditunjukan pada Gambar 1.

Gambar 1. Diagram blok rangkaian sistem radar jarak parkir

Prosiding Seminar Nasional Aplikasi Sains & Teknologi (SNAST) Periode III ISSN: 1979-911X Yogyakarta, 3 November 2012

B-77

METODE Perancangan alat Untuk perancangan hardware, secara garis besar blok rangkaian sistem radar jarak parkir dengan sensor ultrasonik berbasis komponen diskret antara lain: Rangkaian Osilator (Transmitter)

Perancangan osilator yang terdiri dari IC TTL MC1455 dan komponen eksternal penunjangnya memiliki spesifikasi yaitu dapat menghasilkan sinyal frekuensi keluaran sebesar 40 KHz tanpa sumber sinyal eksternal, dan dapat memberikan sinyal frekuensi keluaran untuk memicu sensor ultrasonik bagian receiver (RX).

Gambar 2. Rangkaian osilator (transmitter) dengan IC MC1455

Rangkaian Receiver Rangkaian receiver digunakan untuk mengolah sinyal yang masuk dari sensor ultrasonik bagian receiver, sinyal yang masuk ke bagian receiver ini berasal dari sinyal keluaran yang dipantulkan oleh sensor ultrasonik bagian transmitter. Rangkaian receiver ini merupakan rangkaian multivibrator astabil, prinsip kerja rangkaian ini memanfaatkan sinyal frekuensi hasil pantulan dari bagian transmitter maka pada bagian receiver akan menangkap sinyal tersebut. Kemudian setelah sinyal frekuensi pantulan tersebut ditangkap oleh bagian receiver maka akan diolah pada rangkaian receiver, dimana keluaran dari pemrosesan sinyal tersebut digunakan untuk menggerakan rele, dan rele akan mengaktifkan bagian buzzer.

Perancangan spesifikasi alat Menggunakan dua sumber tegangan, 9V dan 12V. Tegangan 9V digunakan sebagai sumber

tegangan untuk rangkaian osilator, sedangkan tegangan 12V sebagai sumber tegangan untuk rangkaian receiver. Menggunakan dua buah sensor ultrasonik (transmitter dan receiver) sebagai bagian pengirim dan penerima sinyal frekuensi. Menggunakan rele 9V sebagai saklar untuk keluaran dari rangkaian receiver. Menggunakan buzzer sebagai indikator bahwa rangkaian osilator dan rangkaian receiver telah bekerja dengan baik.

Tabel 1. Karaktesistik Beban Masukan dan Aliran Keluaran untuk Beberapa IC Digital

Kelompok perangkat Pengendali keluaran Beban masukan

TT

L

TTL standar IOH = 400 µA IOL = 16 mA

Schottky Daya Rendah

IOH = 400 µA IOL = 8 mA

Schottky Daya Rendah Lanjutan

IOH = 400 µA IOL = 8 mA

CM

OS Seri 40xx IOH = 400 µA

IOL = 400 µA Iin = 1 µA

Seri 74HCxx IOH = 4 mA IOL = 4 mA IOH = 1 µA

Prosiding Seminar Nasional Aplikasi Sains & Teknologi (SNAST) Periode III ISSN: 1979-911X Yogyakarta, 3 November 2012

B-78

Gambar 3. Rangkaian receiver dengan IC SN74LS73

Pengujian Pengujian alat ini dilakukan guna mendapatkan data hasil pembuatan alat. Adapun pengujian

yang akan dilakukan meliputi pengujian per-bagian Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui apakah bagian-bagian alat yang telah dibuat yaitu: rangkaian osilator, rangkaian receiver, dan rele telah bekerja sesuai dengan yang direncanakan. Adapun bagian yang akan diuji meliputi: Pengujian rangkaian osilator (transmitter), Pengujian rangkaian receiver , dan Pengujian alat

Pengujian rangkaian osilator dilakukan dengan cara memberikan sinyal input, yaitu berupa tegangan input sebesar 9V yang didapat dari batere sebagai power supply. Jika rangkaian osilator dapat menerima sinyal input tersebut serta dapat mengeluarkan output berupa sinyal frekuensi sebesar ± 40 KHz yang dapat memicu rangkaian receiver dari hasil pantulan gelombang osilasi yang dikeluarkan oleh sensor ultrasonik bagian transmitter dengan baik, maka rangkaian sudah sesuai dengan yang direncanakan.

Pengujian rangkaian receiver dilakukan dengan cara memberikan sinyal input berupa frekuensi sebesar 40 KHz yang didapat dari AFG (Audio Frequency Generator) yang diberikan pada sensor ultrasonik bagian receiver. Jika rangkaian tersebut dapat menerima sinyal input tersebut serta dapat mengeluarkan output yang ditandai dengan bekerjanya sebuah rele yang digunakan sebagai saklar untuk menggerakkan buzzer. Maka rangkaian sudah sesuai dengan yang direncanakan.

Pengujian alat ini dilakukan setelah semua bagian-bagian alat ini dapat bekerja sesuai dengan rencana. Pada input bagian transmitter kita masukan sebuah tegangan DC sebesar 9V, sehingga sensor ultrasonik pada bagian transmitter akan memancarkan gelombang ultrasonik yang kemudian akan dipantulkan kembali menuju sensor ultrasonik bagian receiver. Sinyal frekuensi inilah yang akan mengaktifkan rangkaian receiver yang kemudian akan menyalakan rele untuk mengaktifkan buzzer. PEMBAHASAN Deskripsi data hasil pengujian alat Pengujian rangkaian osilator (transmitter)

Pengujian rangkaian osilator (transmitter) dilakukan dengan memberikan input berupa tegangan DC sebesar 9V. Jika rangkaian osilator menerima tegangan input sebesar 9V DC maka output dari rangkaian osilator akan mengeluarkan sinyal dengan frekuensi ± 40 KHz, besarnya sinyal tersebut dapat diukur dengan frequency counter.

Prosiding Seminar Nasional Aplikasi Sains & Teknologi (SNAST) Periode III ISSN: 1979-911X Yogyakarta, 3 November 2012

B-79

Tabel 2. Hasil pengujian rangkaian osilator

TEGANGAN INPUT SINYAL OUTPUT 0 volt 0 KHz 9 volt 40 KHz

Pengujian rangkaian receiver

Pengujian rangkaian receiver dilakukan dengan memberikan sinyal input berupa frekuensi sebesar 40 KHz yang didapat dari AFG (Audio Frequency Generator). Jika rangkaian receiver menerima frekuensi masukan sebesar 40 KHz , maka output dari rangkaian receiver akan menggerakkan rele. Rele tersebut yang nantinya akan menghidupkan buzzer yang digunakan sebagai indikator, namun ada 2 kemungkinan yang dapat terjadi jika rangkaian tersebut tidak mengaktifkan buzzer. Pertama, memang dikarenakan error yang terjadi pada rangkaian utama dan kemungkinan kedua adalah pada rele yang mati.

Tabel 3. Hasil pengujian rangkaian receiver

FREKUENSI INPUT RELE 0 KHz Mati

40 KHz Hidup Pada pengujian perangkat keras yang meliputi pengujian rangkaian osilator, rangkaian receiver,

dan rangkaian secara keseluruhan telah menjawab rumusan masalah dalam penelitian ini. Pengujian rangkaian osilator (transmitter) sudah dapat menerima tegangan input sebesar 9V DC

dari power supply. Sinyal output akan memberikan frekuensi sebesar ± 40 KHz yang dapat memicu rangkaian receiver.

Data pengujian rangkaian receiver adalah jika pada input diberi frekuensi sebesar ± 40 KHz, maka output dari rangkaian receiver akan menggerakkan rele yang kemudian mengaktifkan buzzer. Jarak maksimal pantulan gelombang dengan penghalang yang masih dapat diterima adalah ± 60 cm. Pada jarak ini bentuk gelombang yang terjadi akan mengecil, karena intensitas gelombang yang ditangkap oleh rangkaian receiver sudah mengalami penyusutan. Data hasil pengujian alat secara keseluruhan

Bentuk gelombang ultrasonik yang dihasilkan dari rangkaian dengan jarak antar sensor sejauh 5 cm nampak pada Gambar 4. Pada pengujian ini bentuk gelombang ultrasonik yang dihasilkan dari alat terlihat besar, hal ini dikarenakan gelombang ultrasonik yang diterima atau ditangkap oleh bagian receiver lebih kuat. Hal ini akan terlihat bedanya pada saat pengujian dengan jarak yang berbeda yaitu jarak antar sensor sejauh 10 cm yang nampak pada Gambar 5.

Gambar 4. Bentuk gelombang ultrasonik dengan jarak antar sensor 5 cm

Prosiding Seminar Nasional Aplikasi Sains & Teknologi (SNAST) Periode III ISSN: 1979-911X Yogyakarta, 3 November 2012

B-80

Gambar 5. Bentuk gelombang ultrasonik dengan jarak antar sensor 10 cm

Pengujian pada jarak antar sensor sejauh 10 cm, bentuk gelombangnya lebih kecil, hal ini disebabkan karena gelombang ultrasonik yang ditangkap oleh bagian receiver sudah mengalami pelemahan karena faktor jarak. Karena untuk suara pada jenis frekuensi apapun, jika bagian receiver menangkap gelombang suara terlalu jauh dari bagian transmitternya maka intensitas suara yang dihasilkan pada bagian receiver tidak akan sama dengan suara aslinya. Hal itu juga berlaku untuk gelombang ultrasonik, karena sebenarnya gelombang ultrasonik merupakan suara dengan frekuensi 40 KHz.

Tabel 4. Hasil pengujian jarak jangkauan maksimal sensor ultrasonik

No. Jarak antar Sensor Jarak Sensor dengan Penghalang Indikator 1 10 cm 1 – 10 cm Buzzer Berbunyi 2 10 cm 11 – 20 cm Buzzer Berbunyi 3 10 cm 21 – 30 cm Buzzer Berbunyi 4 10 cm 31 – 40 cm Buzzer Berbunyi 5 10 cm 41 – 50 cm Buzzer Berbunyi 6 10 cm 51 – 60 cm Buzzer Berbunyi

7 10 cm 61 – 65 cm Buzzer Mati (kadang bunyi)

8 10 cm 66 – seterusnya Buzzer Mati

KESIMPULAN Berdasarkan hasil dari pembahasan dapat diambil suatu simpulan bahwa Gelombang

ultrasonik dapat dimanfaatkan untuk berbagai keperluan, diantaranya adalah sebagai alat bantu pemandu parkir pada mobil. Pemanfaatan gelombang ultrasonik sebagai sistem radar jarak parkir sangat praktis dan ekonomis, karena selain pembuatannya mudah, komponen-komponennya cukup murah dan mudah didapatkan dipasaran. Alat ini tidak terpengaruh oleh gelombang lain seperti gelombang radio, karena gelombang tersebut jauh berada di atas gelombang ultrasonik dan kondisi gelap atau terang. Pemantulan terhadap benda-benda tembus cahaya (kaca) masih dapat terjadi, karena kaca merupakan media yang tidak tembus suara. Transmiter menerima tegangan masukan sebesar 9 volt DC dari catu daya dan sinyal keluaran sebesar ± 40 KHz. Jarak maksimal pantulan gelombang dengan penghalang yang masih dapat diterima adalah ± 60 cm, karena bentuk gelombang yang terjadi akan mengecil, karena intensitas gelombang yang ditangkap oleh rangkaian receiver sudah mengalami penyusutan. DAFTAR PUSTAKA Ibrahim, K.F. dan Santosa Insap, P., 1996, Teknik Digital, Penerbit ANDI, Yogyakarta. Malvino Albert P, dan Leach Donald P, 1994, Prinsip-prinsip dan Penerapan Digital, Erlangga,

Jakarta.

Prosiding Seminar Nasional Aplikasi Sains & Teknologi (SNAST) Periode III ISSN: 1979-911X Yogyakarta, 3 November 2012

B-81

Thomas Sri Widodo, 2002, Elektronika Dasar, Salemba Teknika, Jakarta. Wasito S.,1994, Kumpulan Data Penting Komponen Elektronika, PT. Multimedia, Jakarta. Wasito S., 2001, Vademekum Elektronika Edisi Kedua, PT. Gramedia Pustaka Utama, Jakarta. Website : URL : http://motorola.com/sps.htm URL : http:/ www.caltron Indonesia.com .htm URL : http://www.omron.com/oei.htm URL : http://www.unair.ac.id.htm