BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA
4.1.1 Pengujian dan analisa modul sensor HC-SR04
Pengujian dilakukan untuk mengetahui bagaimana kinerja dari sensor ultrasonik pada saat digunakan sebagai pengukur jarak (dalam CM) pada mobile robot. Dengan melakukan pengujian, maka dapat diamati bagaimana akurasi pengukuran jarak dan respon dari modul sensor ultrasonik HC-SR04. Langkah pengujian sensor Ultrasonik HC-SR04 adalah sebagai berikut:
1. Menghubungkan supply tegangan ke PIN Vcc dan Ground sensor HC-SR04
2. Menghidupkan rangkaian mikrokontroler yang telah diprogram untuk menguji sensor ultrasonic HC-SR04 dan mematikan rangkaian yang lain, yaitu Driver motor DC.
4. melakukan pengujian dengan media yang berbeda untuk mengetahui kualitas sensor tersebut.
Gambar 24. Rangkaian pengujian rangkaian sensor SRF04
Pengukuran dilakukan menggunakan multimeter pada kaki dari modul sensor HC-SR04. Yaitu kaki Trigger pada PIN 12 mikrokontroler dan kaki Echo pada PIN 11 mikrokontroler. Ini dilakukan untuk mengamati bagaimana karakteristik arus dan tegangan dari sensor HC-SR04 pada saat digunakan atau aktif.
Gambar 25. Pengujian modul sensor HC-SR04 Sensor HC-SR04 TP 1
Pada pengujian pembacaan sensor HC-SR04, digunakan penggaris sebagai pengukur jarak sebenarnya secara manual. Dan alat dengan posisi sensor yang berada didepan diaktifkan untuk menguji pembacaan pada hambatan. Hasil pengujian menujukkan bahwa pembacaan jarak yang dibaca oleh sensor HC-SR04 memiliki akurasi yang cukup baik.
Tabel 13. Hasil Pengukuran Modul Sensor HC-SR04
Trigger (TP1) Echo (TP2) Jarak Sebenarnya (CM) Jarak yg dibaca sensor (CM) Error (%) Volt Perioda Volt Perioda
5 1 mS 5 1 ms 10 10 0 % 5 1 mS 5 1 mS 20 20 0% 5 2 mS 5 1 mS 40 40 0 % 5 4 mS 5 1 mS 60 61 1,63 % 5 5 mS 5 1 mS 80 81 1,23 % 5 5 mS 5 1 mS 100 102 1,96 % 5 6 mS 5 1 mS 120 121 0,83 % 5 8 mS 5 1 mS 140 142 1,42 % 5 10 mS 5 1 mS 160 161 0,61 % 5 12 mS 5 1 mS 180 182 1,09 % 5 15 mS 5 1 mS 200 203 1,47 % 5 16 mS 5 1 mS 220 221 0,45 % 5 18 mS 5 1 mS 250 253 1,18%
Pengukuran yang dilakukan dari jarak 10 CM sampai 40 CM menujukkan tidak terjadi kesalahan dan keselisihan, dan untuk jarak diatas 40 CM memiliki error dengan rata-rata error yaitu 0,91 %. Hal ini menujukkan bahwa semakin jauh jarak yang dibaca oleh sensor HC-SR04, maka akan mengurangi akurasi dari pembacaan sensor. Dan semakin dekat jarak yang dibaca maka akurasi pembacaaan sensor juga akan semakin baik.
Pada pengukuran tegangan yang dilakukan pada kaki Trigger dan kaki Echo sensor, dapat dibuat analisa bahwa:
1. Pembacaan sensor HC-SR04 mempengaruhi nilai perioda dan frekuensi tegangan yang dihasilkan sensor.
2. Semakin jauh jarak yang dibaca maka, perioda semakin besar, dan frekuensi makin kecil.
3. Semakin dekat jarak yang dibaca maka, perioda semakin kecil, dan frekuensi makin besar.
Analisa diatas sesuai dengan cara kerja dari sensor HC-SR04, yaitu jarak tempuh gelombang ultrasonik mempengaruhi perioda atau waktu dari pantulan sensor. Sehingga hal ini mempengaruhi hasil pembacaan sensor. Hal ini sesuai dengan rumus perhitungan jarak:
𝑆 = 𝑉 . 𝑡/2 Dimana S = adalah jarak
V = Kecepatan gelombang suara (ultrasonik) t = Waktu tempuh
Pengukuran gelombang tegangan pada kaki trigger dari sensor HC-SR04 dilakukan dengan menggunakan alat ukur osiloskop digital.
Prinsip kerja dari kaki trigger adalah, saat diaktifkan melalui sinyal dari mikrokontroler, maka kaki trigger akan memberikan tegangan output berlogika 1 untuk mengaktifkan gelombang ultrasonik pada sensor. Dan saat pantulan diterima kembali oleh sensor, maka kaki echo sensor akan menghasilkan logika 1. Selanjutnya kaki trigger juga akan kembali berlogika 1 untuk mengaktifkan gelombang ultrasonik. Perioda waktu aktif kaki trigger antara selang waktu pantulan ini dapat diolah menjadi nilai jarak pada perumusan cacahan jarak dari perioda waktu ke satuan cm pada mikrokontroler.
Untuk pengukuran kaki trigger dan echo dengan osiloskop digunakan: V/div : 5 V
t/div : 5 mS
Gambar 26. Gelombang tegangan kaki trigger pada jarak 150 cm Berikut ini merupakan perhitungan nilai jarak berdasarkan perioda nilai tegangan kaki trigger:
Jarak sebenarnya = 150 cm Jarak dibaca sensor = 151 cm
V = 344 m/s
Maka S = V . t/2 S = 344 m/S . 9 mS S = 344 m/S . 4,5 x 10 -3 S = 344 m/S . 0,0045 S S = 1,54 m S = 154 cm
Sedangkan perbandingan dengan hasil pengukuran pada jarak 100 cm.
Gambar 27. Gelombang tegangan kaki trigger pada jarak 50 cm S = V . t/2 S = 344 m/S . 5 mS S = 344 m/S . 2,5 x 10 -3 S = 344 m/S . 0,0025 S S = 0,86 m S = 86 cm
Selanjutnya perbandingkan dengan hasil pengukuran pada jarak 50 cm.
Gambar 28. Gelombang tegangan kaki trigger pada jarak 50 cm S = V . t/2 S = 344 m/S . 3 mS S = 344 m/S . 1,5 x 10 -3 S = 344 m/S . 0,0015 S S = 0,51 m S = 51 cm
Sedangkan pada pengukuran kaki Echo dengan jarak 50,100 dan 150 cm adalah sebagai berikut:
Berikut adalah pengukuran dengan jarak 150 cm
Berikut adalah pengukuran dengan jarak 100 cm
Gambar 30. Gelombang kaki Echo pada jarak 100 cm Berikut adalah pengukuran dengan jarak 50 cm
Gambar 31. Gelombang kaki Echo pada jarak 50 cm
Dapat dilihat pada pengukuran gelombang tegangan pada kaki echo untuk setiap jarak memiliki nilai perioda yang sama. Ini menujukkan bahwa nilai echo hanya akan aktif ketika menerima pantulan gelombang ultrasonik.
Sedangkan untuk analisa rumus perhitungan melaui rumus konversi cacahan ke cm adalah sebagai berikut:
V = 344 m/s V = 34440 cm/s
t = 1 sekon / 34440 t = 29 uS
Dikarenakan sensor HC-SR04 berkerja dengan pantulan, sehingga menghasilkan nilai waktu dua kali dari seharusnya, maka waktu tempuh dikali 2.
t = 29 uS . 2 t = 58 uS
Maka, untuk setiap waktu perioda 58 uS jarak yang dibaca sensor adalah 1 cm. Rumus ini, dimasukkan kedalam program yang dibuat. Dengan instruksi: S = t / 58
Dari hasil analisa perhitungan diatas maka dapat dibuat kesimpulan bahwa, jarak pembacaan sensor yang dihasilkan tidak tepat dan tidak sesuai dengan jarak yang sebenarnya. Hal ini dikarenakan, perhitungan untuk konversi cacahan ke satuan cm kurang tepat, sehingga nilai yang diihasilkan tidak tepat.
Berikut perbandingannya:
Tabel 14. Hasil perbandingan jarak dengan perhitungan rumus
Jarak Sebenarnya Jarak dibaca Sensor Perhitungan rumus
150 cm 151 cm 154 cm
100 cm 102 cm 86 cm
50 cm 50 cm 51 cm
Sensor HC-SR04 memiliki karakteristik pembacaan yang berbeda-beda untuk setiap jenis permukaan yang akan dibaca jaraknya. Karena kondisi permukaan yang berbeda akan menghasilkan pembacaan atau pengukuran yang
berbeda pula. Tabel dibawah ini akan menjelaskan perbedaan hasil pembacaan sensor terhadap jenis atau kondisi permukaan yang berbeda-beda.
Tabel 15. Hasil Pengukuran Modul Sensor HC-SR04 pada objek berbeda
No Objek yang digunakan Keterangan Pembacaan sensor Jarak maksimal Jarak minimum 1 Dinding 4m x 4m Dipantulkan 256 cm 4.8 cm 2 Papan 50cm x 100cm Dipantulkan 250 cm 5 cm 3 Kardus 8cm x 15cm Dipantulkan 252 cm 5 cm 4 Busa 5cm x 10cm Tidak dipantulkan - -
Dari tabel 15, dapat dilihat bahwa setiap permukaan atau obyek yang digunakan sebagai media pembacaan sensor, memiliki nilai hasil pembacaan yang berbeda-beda pula. Pada permukaan keras, maka sensor dapat mendeteksi. Pada permukaan yang lunak, berbusa, atau tidak keras, maka sensor tidak dapat mendeteksi, penyebabnya adalah karena pancaran gelombang ultrasonik dari sensor HC-SR04 tidak sepenuhnya dipantulkan kembali oleh obyek, karena sebagian dari gelombang diserap oleh permukaan obyek.