4
BAB II
LANDASAN TEORI
Bab ini membahasa tentang teori-teori yang di gunakan dalam pengukuran ketinggian air cooling tower dengan menggunakan sensor ultrasonic, dimana sebelumnya pengukuran ketinggian air cooling tower di PT. Dynaplast di ukur secara manual yaitu di control secara rutin oleh operator coling tower dengan melihat kondisi ketinggian permukaan air cooling tower secara langsung, dengan pengontrolan yang di lakukan secara manual tersebut sangat berisiko terjadinya penyimpangan ketingian permukaan air yang diakibatkan oleh waktu pengontrolan yang tidak konstan oleh operator pengontrol, yang nantinya dapat berakibat terganggunya proses produksi mesin injection karena temperature air yang terlalu panas. Maka dengan adanya permasalahan tersebut di atas penulis bermaksut membuat alat yang dapat mengontrol ketinggian air cooling tower tanpa melihat langsung kondisi permukaan air cukup dengan memperhatikan display yang di pasang sebagai control dari ketinggian permukaan air .
2.1 Mikrokontroler AT89S52
Mikrokontroler adalah single chip computer yang memiliki kemampuan untuk diprogram dan digunakan untuk tugas-tugas yang berorientasi kontrol. Mikrokontroler datang dengan dua alasan utama, yang pertama adalah kebutuhan pasar (market needed) dan yang kedua adalah perkembangan teknologi baru. Yang dimaksud dengan kebutuhan pasar adalah kebutuhan yang luas dari produk-produk elektronik akan perangkat pintar sebagai pengontrol dan pemroses data. Sedangkan yang dimaksud dengan perkembangan teknologi baru adalah perkembangan teknologi semikonduktor yang memungkinkan pembuatan chip dengan kemampuan komputansi yang sangat cepat, bentuk yang semakin mungil, dan harga yang semakin murah.
Mikrokontroler merupakan kombinasi CPU dengan memori (RAM/ROM), serta I/O yang terintegrasi dalam satu chip atau biasa disebut dengan SCM (Single Chip Microcomputer). Mikrokontroler merupakan satu unit pengontrol yang sudah memenuhi sistem minimum komputer.
2.1.1 Arsitektur Mikrokontroler AT89S52
Arsitektur dari AT89S52 mempunyai struktur yang serupa dengan IC mikrokontroler 8051 dari Intel (keluarga MCS51). Mikrokontroler dengan arsitektur 89XX merupakan salah satu jenis arsitektur mikrokontroler yang paling lama dan paling banyak digunakan di dunia. Seri mikrokontroler berarsitektur 8051, baik dari keluarga Atmel 89XX maupun dari vendor-vendor lain, memiliki beragam tipe dan fasilitas, namun kesemuanya memiliki arsitektur yang sama, dan juga set instruksi yang relatif tidak berbeda.
Mikrokontroler merupakan mikroprosesor (CPU) yang dilengkapi dengan komponen-komponen pendukung seperti: RAM, ROM, port I/O (Input/Output), bus kontrol seperti EA (Eksternal Access), RST (Reset), ALE (Addresss Latch Enable), PSEN (Program Store Enable), dan lain-lain. Hal tersebut dapat dilihat dalam arsitektur AT89S52 pada gambar 2.1 Diagram blok AT89S52.
Gambar 2.1 Diagram blok AT89S52
Semua produk mikrokontroler flash AT89S51, AT89C51, ataupun AT89C52 dari Atmel memiliki ruang alamat memori data dan program yang terpisah. Pemisahan memori program dan data tersebut membolehkan memori data diakses dengan alamat 8-bit, sehingga dapat
dengan cepat dan mudah disimpan dan dimanipulasi oleh CPU 8-bit. Namun demikian, alamat memori data 16-bit juga dihasilkan melalui register DPTR (Data Pointer).
2.1.2 Konfigurasi Pin AT89S52
Konfigurasi untuk IC mikrokontroler dapat dilihat pada gambar 2.2 konfigurasi kaki IC mikrokontroler AT89S52.
Gambar 2.2 Konfigurasi kaki IC Mikrokontroler AT89S52
Fungsi kaki pin pada mikrokontroler AT89S52 ditunjukan pada table 2.1 di bawah ini:
Tabel 2.1 Deskripsi pin IC AT89S52 No. Pin Nama Pin Alternatif Keterangan
20 GND Ground
40 VCC Power supply
32…39 P0.7…P0.0 D7…D0 & A7…A0
Port 0: merupakan dual-purpose port (port yang memiliki dua kegunaan). Pada desain sederhana digunakan sebagai port I/O (input/output). Pada desain yang lebih lanjut pada perancanaan dengan memori eksternal digunakan sebagai data dan address yang multipleks.
1…8 P1.0…P1.7
Port 1: merupakan open drain bidirectional. Maksudnya ialah port ini dapat berfungsi sebagai masukan atau keluaran, port I/O (input/output).
21…28 P2.0…P2.7 A8…A15
Port 2: merupakan dual-purpose port (port yang memiliki dua kegunaan). Pada desain sederhana diggunakan sebagai port I/O (input/output). Pada desain yang lebih lanjut digunakan sebagai high byte dari address, pada saat mengakses memori secara 16 bit (mov x @ Dptr).
10…17 Port 3
Port 3 : digunakan sebagai I/O. Sedangkan Port 3 sebagai fungsi spesial port-port ini mempunyai keterangan sebagai berikut:
10 P3.0 RXD Port Serial Input
11 P3.1 TXD Port Serial output
12 P3.2 INT0 Port External Interrupt 0 13 P3.3 INT1 Port External Interrupt 1 14 P3.4 T0 Port External Timer 0 Input 15 P3.5 T1 Port External Timer 1 Input
16 P3.6 WR External Data Memory Write Strobe 17 P3.7 RD External Data Memory Read Strobe
9 RST Reset akan aktif dengan memberikan
input high selama 2 cycle.
30 ALE
Pin ini dapat berfungsi sebagai Address Latch Enable (ALE) yang digunakan untuk men-demultiplex address dan data
bus. Ketika menggunakan program memori eksternal, port 0 akan berfungsi sebagai address dan data bus.
29 PSEN
PSEN (Program Store Enable) adalah control sinyal yang mengijinkan untuk mengakses program (code) memori eksternal. Pin ini di hubungkan ke pin OE (output Enable) dari EPROM. Sinyal PSEN akan 0 pada tahap fetch (penjemputan) instruksi. PSEN akan selalu 0 pada pembacaan program memori internal.
31 EA VPP
Pada kondisi low, pin ini akan berfungsi sebagai EA yaitu mikrokontroler akan menjalankan program yang ada pada memori eksternal setelah sistem di-reset. Jika kondisi high, pin ini akan berfungsi untuk menjalankan program yang ada pada memori internalsaja. Pada flash programming pin ini akan mendapat tegangan 12 Volt (vpp)
19 XTAL1 Input Oscillator
20 XTAL2 output Oscillator
Adapun konfigurasi pin IC AT89S52 adalah sebagai berikut: Port 0
Merupakan dual-purpose port (port yang memiliki dua kegunaan). Pada desain yang minimum (sederhana) digunakan sebagai port I/O (input/output). Pada desain yang lebih lanjut pada perancangan dengan memori eksternal digunakan sebagai data dan address yang di-multiplex. Port 0 terdapat pada pin 32-39.
Port 1
Merupakan open drain bidirectional. Maksudnya ialah port ini dapat berfungsi sebagai masukan atau keluaran/ port I/O (input/output). Port 1 terdapat pada pin 1-8. Port 2
Merupakan dual-purpose port. Pada desain minimum digunakan sebagai port I/O. Pada desain lebih lanjut digunakan sebagai high byte dari address. Port 2 terdapat pada pin 21-28.
Port 3
Merupakan dual -purpose port. Selain berfungsi sebagai I/O juga mempunyai fungsi khusus yang ditunjukan pada Tabel 2.2 Fungsi khusus port 3.
Tabel 2.2 Fungsi khusus port 3
Port Pin Fungsi
P3.0 RXD (serial input port) P3.1 TXD (serial output port) P3.2 _INT0 (external interrupt 0) P3.3 _INT1 (external interrupt 1) P3.4 T0 (timer 0 external input) P3.5 T1 (timer 1 external input)
P3.6 _WR (external data memory write strobe) P3.7 _RD (external data memory read strobe)
PSEN (Program Store Enable)
PSEN adalah kontrol sinyal yang mengijinkan untuk mengakses program (code) memori eksternal. Pin ini dihubungkan ke pin OE (Output Enable) dari EPROM. Sinyal PSEN akan 0 pada tahap fetch (penjemputan) instruksi. PSEN akan selalu bernilai 0 pada pembacaan program memori internal. PSEN terdapat pada pin 29.
ALE (Address Latch Enable)
ALE digunakan untuk men-demultiplex address dan data bus. Ketika menggunakan program memori eksternal, port 0 akan berfungsi sebagai address dan data bus. Pada
setengah paruh pertama, memory cycle ALE akan bernilai 1 sehingga mengijinkan penulisan alamat pada register eksternal. Pada setengah paruh berikutnya akan bernilai satu sehingga port 0 dapat digunakan sebagai data bus. ALE terdapat pada pin 30. Keluaran ALE menghasilkan pulsa-pulsa untuk mengancing alamat byte rendah (low byte) selama mengakses memori eksternal.
EA (External Access)
Jika EA diberi masukan 1 maka AT89S52 menjalankan program memori internal saja. Jika EA diberi masukan 0 (ground) maka AT89S52 hanya akan menjalankan program memori eksternal (PSEN akan bernilai 0). EA terdapat pada pin 31.
RST (Reset)
RST pada pin 9 merupakan reset dari AT89S52. Jika pin ini diberi masukan 1 selama minimal 2 machine cycle,maka sistem akan di-reset.
2.1.3 Peta Memori
Program-program dan data-data pada komputer maupun pada mikrokontroler disimpan pada memori. Memori yang diakses oleh prosessor terdiri dari RAM dan ROM. Mikrokontroler AT89S52 memiliki ruang a lamat memori data dan program yang terpisah. Pemisahan memori program dan data tersebut membolehkan memori data diakses dengan alamat 8 bit, sehingga dapat dengan cepat dan mudah disimpan dan dimanipulasi oleh CPU 8 bit. Namun demikian, alamat memori data 16 bit juga dapat dihasilkan melalui register DPTR.
2.1.3.1 Memori Program
Memori program hanya dapat dibaca. Memori program biasa disebut dengan ROM (Read Only Memory). ROM ini biasanya berisi kode/program untuk mengontrol kerja dari mikrokontroler. Terdapat program yang dapat diakses langsung hingga 64 kbyte. Sedangkan strobe (tanda) untuk akses program memori eksternal melalui sinyal PSEN atau program status enable. Alamat-alamat paling bawah berada dalam flash on chip.
2.1.3.2 Memori Data
Biasa disebut juga dengan RAM (Random Access Memory). Memori data menempati ruang alamat yang terpisah dari memori program. Memori eksternal dapat diakses secara langsung hingga 64 kbyte dalam ruang memori data eksternal. CPU akan memberikan sinyal baca dan tulis (RD dan WR) selama pengaksesan memori data eksternal.
Memori data pada AT89S52 sebagai berikut:
Pengaksesan secara langsung (direct addressing)
Pengaksesan alamat langsung terletak pada alamat 80H sampai FFH. Terdiri dari 128 bytes.
Pengaksesan secara tidak langsung (indirect addressing)
Pengaksesan alamat tidak langsung terletak pada alamat 00H sampai 7FH dengan kapasitas RAM 128 bytes.
SFR (special function register)
SFR mempunyai blok alamat yang sama dengan direct addressing yaitu berada pada alamat 80H sampai FFH, tetapi secara fisik berbeda.
2.1.4 Pewaktuan CPU
Semua mikrokontroler 51 Atmel memiliki osilator on chip, yang dapat digunakan sebagai sumber detak (clock) ke CPU. Untuk menggunakannya, hubungkan sebuah oscillator kristal atau keramik diantara kaki-kaki XTAL 1 dan XTAL 2 pada mikrokontroler dan hubungkan kapasitornya ke ground. Hal ini dapat dilihat pada gambar 2.3 konfigurasi clock internal.
Gambar 2.3 Konfigurasi clock internal
Sedangkan untuk hubungan clock eksternal dapat dilihat pada gambar 2.4 konfigurasi clock eksternal.
Gambar 2.4 Konfigurasi clock eksternal
2.2 Display
LCD liquid cell display merupakan suatu alat yang dapat menampilkan karakter ASCI sehingga kita bisa menampilkan campuran huruf dan angka sekaligus. Di dalam LCD terdapat sebuah mikroprosesor yang mengendalikan tampilan, kita hanya perlu membuat program untuk berkomunikasi. LCD terdapat berbagai macam ukuran seperti:
1. LCD 16 x 2 ada 16 colom dan 2 baris 2. LCD 16 x 4 ada 16 colom dan 4 baris
Perbedaanya terletak pada alamat untuk menemmpatkan karakter teks. karakter yang ditampilkan oleh LCD beraneka ragam tergantung dari jenis LCD tersebut. untuk melihat karakter yang ditampilkan serta spesifikasi lebih jelas maka anda dapat melihat pada data sheetnya.
2.2.1 Penampil Display
HD44780U dot-matrix liquid crystal display controller dan Driver
LSI menampilkan alphanumerics, Jepang kana karakter dan simbol. Hal ini dapat
dikonfigurasi untuk mendorong layar kristal cair dot-matriks di bawah kontrol dari 4 - atau
8-bit mikroprosesor. Karena semua fungsi seperti layar RAM, generator karakter, dan
driver kristal cair, yang diperlukan untuk mengendarai crystal display dot-matriksc air secara
internal disediakan pada satu chip, sebuah sistem yang minimal dapat
dihubungkan dengan controller / driver. SebuahHD44780U tunggal dapat menampilkan
hingga 8-satu baris karakter atau dua karakter 8-baris. Para HD44780U memiliki kompatibilitas fungsi pin dengan HD44780S yang memungkinkan pengguna agar mudah mengganti LCD-II
dengan HD44780U sebuah. Karakter HD44780U ROM generator diperpanjang untuk
menghasilkan 208 5 'font dot 8 karakter dan 32 5' font dot 10karakter untuk
total 240 font karakter yang berbeda. Catu daya rendah (2.7V ke 5.5V) dari HD44780U ini cocok untuk setiap produk baterai berbasis portabel yang membutuhkan disipasi daya yang rendah. Gambar 2.5 LCD Pin P 0.1 P 0.0 P 0.7 P 0.6 P 0.5 P 0.4 P 0.1 P 0.0 P 0.7 P 0.6 P 0.5 P 0.4
2.2.2 Dekoder 74LS247
Dalam banyak kasus, kita harus menampilkan bilangan desimal pada display dari bermacam sistem bilangan agar mudah dipahami pengamat. Karenanya diperlukan suatu dekoder yang berfungsi untuk menyandikan nilai dari berbagai sistem bilangan menjadi bentuk bilangan yang dipahami oleh display.
74LS247 merupakan suatu dekoder BCD (Binary Code Decimal) ke Display. Dekoder ini mempunyai 4 jalur masukan dan 7 jalur keluaran dalam keadaan aktif rendah (LOW). Gambar 2.14 menunjukkan konfigurasi pin-pin dari dekoder 74LS247
Gambar 2.6 Konfigurasi Pin-Pin Dekoder 74LS247
2.2.3 Antarmuka dengan RS-232
Antarmuka RS 232 hanya dapat dipakai untuk menghubungkan dua peralatan untuk komunikasi data yaitu: DTE, Data Terminal Equipment (seperti komputer, printer dsb), dengan DCE, Data Communication Equipment (modem). Jarak antara kedua peralatan tersebut tidak boleh melebihi 15 meter (data tepatnya dapat diperoleh pada CCITT-Recommendations V2.8) [9]. Ada 3 hal pokok yang diatur standard RS232, antara lain adalah:
1. Bentuk sinyal dan level tegangan yang dipakai 2. Penentuan jenis sinyal dan konektor yang dipakai
2.2.4 Karakteristik Sinyal RS-232
Karakteristik sinyal yang diatur terdiri atas level tegangan sinyal, kecuraman perubahan tegangan (slew rate) dari level tegangan ‗0‘ menjadi ‗1‘ dan sebaliknya, serta impedansi dari saluran yang dipakai.
RS232 dibuat pada tahun 1962, jauh sebelum IC TTL populer, maka level tegangan yang ditentukan untuk RS232 jauh berbeda dengan level tegangan TTL. Dalam standard RS232, tegangan antara +3 sampai +15 Volt pada Input Line Receiver dianggap sebagai level tegangan ‗0‘, dan tegangan antara –3 sampai –15 Volt dianggap sebagai level tegangan ‗1‘ Tegangan Output Line Driver antara +5 sampai +15 Volt untuk menyatakan level tegangan ‗0‘, dan tegangan antara –5 sampai –15 Volt untuk menyatakan level tegangan ‗1‘ Beda tegangan sebesar 2 Volt ini disebut sebagai noise margin dari RS232 Gambar 2.18
Gambar 2.7 Level Tegangan RS232
Untuk mengurangi kemungkinan terjadinya gangguan ‘cross talk’ antara kabel saluran sinyal RS232, maka kecuraman perubahan tegangan sinyal dibatasi tidak melebihi 30 Volt/mikro-detik. (Makin besar kecuraman sinyal, makin besar pula kemungkinan terjadi ‘cross talk’). Di samping itu ditentukan pula kecepatan transmisi data seri tidak boleh lebih besar dari 20 KiloBit/Detik. Impedansi saluran dibatasi antara 3 Kilo-Ohm sampai 7 Kilo-Ohm, dalam
standard RS232 yang pertama ditentukan pula panjang kabel tidak melebihi 15 Meter (50 feet), tapi ketentuan ini sudah di-revisi pada standard RS232 versi ‗D‘. Dalam ketentuan baru tidak lagi ditentukan panjang kabel maksimum, tapi ditentukan nilai kapasitansi dari kabel tidak boleh lebih besar dari 2500 pF, sehingga dengan menggunakan kabel kualitas baik bisa dicapai jarak yang lebih dari 50 feet.
2.2.5 Menghubungkan TTL ke RS-232
IC digital, termasuk mikrokontroler, umumnya bekerja pada level tegangan TTL, yang dibuat atas dasar tegangan catu daya +5 Volt. Rangkaian input TTL menganggap tegangan kurang dari 0,8 Volt sebagai level tegangan ‗0‘ dan tegangan lebih dari 2.0 Volt dianggap sebagai level tegangan ‗1‘. Level tegangan ini sering dikatakan sebagai level tegangan TTL Untuk menjamin output bisa diumpankan ke input dengan baik, tegangan output TTL saat level ‗0‘ dijamin lebih rendah dari 0,4 Volt, atau 0,4 lebih rendah dari tegangan yang dituntut oleh input TTL. Sedangkan tegangan output TTL pada saat level ‗1‘ dijamin lebih tinggi dari 2,4 Volt, atau 0,4 Volt lebih tinggi dari tegangan yang dituntut oleh input TTL Beda tegangan sebesar 0,4 Volt ini disebut sebagai noise margin dari TTL.
Gambar 2.8 Level Tegangan TTL
Hampir semua komponen digital bekerja pada level tegangan TTL, dengan demikian untuk membentuk saluran komunikasi RS232 diperlukan penyesuaian level tegangan timbal balik antara TTL-RS232 seperti terlihat dalam Gambar 2.20 IC MC1488 adalah RS232 Line
Driver, berfungsi mengubah level tegangan TTL ke level tegangan RS232, sedangkan IC MC1489 adalah RS232 Line Receiver, berfungsi mengubah level tegangan RS232 ke level tegangan TTL. Agar bisa bekerja pada level tegangan –12 Volt sampai + 12 Volt, tegangan catu daya untuk kedua IC ini adalah –12 Volt dan +12 Volt, hal ini dirasakan sangat merepotkan. IC MAX232 dirancang guna mengatasi kerepotan catu daya tersebut. IC ini terdiri atas 2 buah RS232 Line Driver dan 2 buah RS232 Line Receiver, dan di dalamnya dilengkapi pula dengan pengganda tegangan DC, sehingga meskipun catu daya untuk IC MAX232 hanya +5 Volt, tapi sanggup melayani level tegangan RS232 antara –10 Volt sampai +10 Volt.
Gambar 2.9 Perubahan level tegangan TTL-RS232-TTL
2.2.6 Konektor dan Jenis Sinyal RS-232
Selain mendeskripsikan level tegangan seperti yang dibahas di atas, standard RS232 menentukan pula jenis-jenis sinyal yang dipakai mengatur pertukaran informasi antara DTE dan DCE, semuanya terdapat 24 jenis sinyal tapi yang umum dipakai hanyalah 9 jenis sinyal. Konektor yang dipakai pun ditentukan dalam standard RS232, untuk sinyal yang lengkap dipakai konektor DB25, sedangkan konektor DB9 hanya bisa untuk 9 sinyal yang umum dipakai.
Sinyal-sinyal tersebut ada yang menuju ke DCE ada pula yang berasal dari DCE. Bagi sinyal yang menuju ke DCE artinya DTE berfungsi sebagai output dan DCE berfungsi sebagai input, misalnya sinyal TD, pada sisi DTE kaki TD adalah output, dan kaki ini dihubungkan ke kaki TD pada DCE yang berfungsi sebagai input. Kebalikan sinyal TD adalah RD, sinyal ini berasal dari DCE dan dihubungkan ke kaki RD pada DTE yang berfungsi sebagai output.
Susunan sinyal RS232 pada konektor DB9 dan konektor DB25 berlainan, susunan kaki ini dan bahasan di atas semuanya diringkas dalam Tabel 2.7 [10].
Tabel 2.3 Jenis sinyal RS232 yang umum dipakai
2.3 Sensor
2.3.1 Pengertian Umum Sensor
Sebenarnya sensor secara umum didefinisikan sebagai alat yang mampu menangkap fenomena fisika atau kimia kemudian mengubahnya menjadi sinyal elektrik baik arus listrik ataupun tegangan. Fenomena fisik yang mampu menstimulus sensor untuk menghasilkan sinyal elektrik meliputi temperature, tekanan, gaya, medan magnet cahaya, pergerakan dan sebagainya. Sementara fenomena kimia dapat berupa konsentrasi dari bahan kimia baik cairan maupun gas.
Dengan definisi seperti ini maka sensor merupakan alat elektronik yang begitu banyak dipakai dalam kehidupan manusia saat ini. Bagaimana tekaan jari kita pada keyboard computer, remote televisi, lantai lift yang kita tuju, menghasilkan perubahan pada layar computer atau televisi, serta gerakan pada lift adalah contoh mudah sensor secara luas. Atau sensor temperature yang banyak digunakan dalam mengontrol temperature ruangan pada AC. Demikian pula sensor pengukur cairzan oksigen ataupun gas lainnya yang sering digunakan di rumah sakit. Hampir seluruh kehidupan sehari-hari saat ini tidak ada yang tidak melibatkan sensor. Tidak mengherankan jika sensor (atau juga ada yang meyebutnya dengan tranducer) banyak disebut juga sebagai panca inderanya alat elektronik modern.
2.3.2 Gelombang Ultrasonic
Bunyi merupakan suatu getaran yang berbentuk gelombang longitudinal. Tiga aspek utama yang diperlukan untuk menghasilkan suatu bunyi, yaitu:
1. Sumber gelombang bunyi, yaitu suatu objek yang bergetar.
2. Energi yang dipindahkan dari sumber bunyi ke suatu alat pendeteksi melalui suatu perantara
(medium) berupa gelombang longitudinal.
3. Suatu alat penerima bunyi, seperti telinga.
Kecepatan bunyi merambat berbeda tergantung kepada medium perambatannya. Di udara pada temperatur 0°C dan tekanan 1 atm, kecepatannya adalah 331 m/s. Dan kecepatan tersebut akan bertambah sebesar 0,60 m/s untuk setiap derajat Celcius dari kenaikan suhu [1]. Data kecepatan bunyi dalam berbagai medium ditunjukkan pada tabel 2.1 berikut ini:
Tabel 2.4 Kecepatan Bunyi Berbagai Macam Bahan pada Tekanan 1 atm dan 20° C [1]
Bahan Kecepatan (m/s)
Udara 343
Udara (0º C) 331
Helium 1005
Hidrogen 1300
Tabel 2.5 Kecepatan Bunyi Berbagai Macam Bahan pada Tekanan 1 atm dan 20° C (Lanjutan 2/2) [1]
Air 1440
Air Laut 1560
Besi dan Logam 5000
Gelas 4500
Aluminium 5100
Dua aspek bunyi yang mempengaruhi pendengaran manusia adalah ketinggian dan kenyaringan. Ketinggian (nada) bunyi menunjukkan tinggi atau rendahnya bunyi. Kuantitas fisik yang menentukan tinggi nada adalah frekuensi. Telinga manusia dapat menerima frekuensi antara 20 Hz sampai 20.000 Hz (dengan 1 Hz adalah 1 putaran per sekon). Gelombang bunyi yang berada diluar jangkauan frekuensi tersebut walaupun mencapai telinga, namun kita tidak sadar akan frekuensi tersebut.
Gelombang bunyi dengan frekuensi di atas 20.000 Hz disebut ultrasonik. Bunyi-bunyi tersebut dapat didengar oleh beberapa hewan, seperti: anjing dapat mendengar frekuensi 50.000 Hz, d an kelelawar yang dapat mendeteksi frekuensi sekitar 100.000 Hz. Sedangkan frekuensi di bawah 20 Hz disebut infrasonik. Suarasuara tersebut dapat dihasilkan oleh gempa bumi, halilintar, gunung meletus, dan gelombang yang disebabkan oleh getaran mesin-mesin berat. Gelombang dengan frekuensi rendah ini berbahaya, karena dapat menyebabkan kerusakan/ iritasi organ pada tubuh manusia.
Kenyaringan (intensitas gelombang) bunyi didefinisikan sebagai energi yang dipindahkan oleh gelombang per satuan waktu pada suatu satuan luas. Telinga manusia dapat mendeteksi bunyi dengan intensitas antara 10—12 W/ m2 sampai 1W/m2. Tingkat intensitas tersebut biasa dinyatakan dengan menggunakan skala logaritma dengan satuan ‗bel‘ [1].
Sensor Ultrasonik bekerja berdasarkan prinsip pantulan gelombang suara, dimana sensor ini memancarkan gelombang suara yang kemudian menangkap pantulannya 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. Jenis objek yang dapat diindera diantaranya adalah: objek padat, cair, butiran maupun tekstil [12].
2.3.3 PING)))™ Ultrasonic Range Finder
Parallax PING))) ultrasonic range finder merupakan sebuah sensor pengukur jarak tanpa kontak langsung, dengan kemampuan jarak ukur 2 cm (0.8 inches) sampai 3 m (3.3 yards). Sensor ini hanya memerlukan 1 pin I/O dari mikrokontroler untuk mengontrolnya.
Gambar 2.13 Prinsip Kerja Sensor Ping)))
Adapun spesifikasinya adalah sebagai berikut:
1. Supply Voltage – 5 VDC
2. Supply Current – 30 mA typ; 35 mA max
3. Range – 2 cm to 3 m (0.8 in to 3.3 yrds)
4. Input Trigger – positive TTL pulse, 2 uS min, 5 μs typ.
5. Echo Pulse – positive TTL pulse, 115 uS to 18.5 ms
6. Echo Hold-off – 750 μs from fall of Trigger pulse
7. Burst Frequency – 40 kHz for 200 μs
8. Burst Indicator LED shows sensor activity
9. Delay before next measurement – 200 μs
Gambar 2.14 Timing Diagram Sensor Ping)))
Sensor Ping))) mendeteksi objek dengan memancarkan gelombang ultrasonik dan menunggu pantulannya. Dengan pemicuan pulsa positif selama 3μs dari mikrokontroler pada kaki SIG (I/O pin), sensor ping akan memancarkan gelombang 40 KHz (ultrasonik). Gelombang tersebut merambat melalui media perambatan (seperti: udara, air dsb), mengenai sesuatu objek dan memantul kembali ke sensor. Kemudian sensor Ping))) mengeluarkan pulsa rendah melalui kaki SIG (I/O pin) ke mikrokontroler. Selang waktu antara pemicuan dan pantulan inilah yang menginformasikan jarak benda dari sensor tersebut.
