Bagian-Bagian Sensor Ultrasonik
Beberapa bagian utama dalam sistem ultrasonik adalah Piezoelektrik, Transmitter, dan Receiver, masing-masing memiliki peran penting dalam menghasilkan dan mengukur gelombang ultrasonik:
1. Piezoelektrik
Piezoelektrik adalah komponen kunci dalam sistem ultrasonik. Fungsinya adalah mengubah energi listrik menjadi energi mekanik dan sebaliknya. Bahan piezoelektrik, seperti keramik atau kristal, memiliki sifat khusus di mana mereka menghasilkan medan listrik saat dikenai regangan atau tekanan mekanis. Sebaliknya, jika medan listrik diberikan ke bahan ini, mereka akan mengalami regangan atau tekanan mekanis.
Dalam aplikasi ultrasonik, elemen piezoelektrik digunakan untuk menghasilkan gelombang ultrasonik saat diberi tegangan listrik. Ketika elemen piezoelektrik dioperasikan dalam mode pulsa, ia dapat berfungsi sebagai transmitter dan receiver. Frekuensi gelombang ultrasonik yang dihasilkan oleh elemen piezoelektrik tergantung pada osilator yang mengatur frekuensi kerja masing-masing transduser ini. Keunggulan utama penggunaan transduser piezoelektrik adalah kepekaannya terhadap gelombang ultrasonik, membuatnya cocok untuk sensor ultrasonik.
2. Transmitter
Transmitter adalah komponen yang bertanggung jawab untuk menghasilkan gelombang ultrasonik dengan frekuensi tertentu. Ini dilakukan dengan menggunakan osilator yang dapat menghasilkan gelombang dengan frekuensi yang diinginkan, seperti 20 kHz atau 40 kHz. Untuk mencapai frekuensi ini, diperlukan rangkaian osilator yang dirancang khusus, yang kemudian mengarahkan keluaran osilator ke penguat sinyal.
Besarnya frekuensi gelombang ultrasonik yang dihasilkan ditentukan oleh komponen-komponen dalam rangkaian osilator, seperti RLC (resistor, induktor, kapasitor) atau kristal. Transmitter bertugas untuk mengirimkan gelombang ultrasonik ke objek atau wilayah yang ingin diukur.
3. Receiver
Receiver adalah komponen yang digunakan untuk menerima gelombang ultrasonik yang pantulan dari objek atau dari gelombang langsung LOS (Line of Sight) yang dikirim oleh transmitter. Dalam receiver, terdapat transduser ultrasonik yang juga menggunakan bahan piezoelektrik. Ketika gelombang ultrasonik tiba, bahan piezoelektrik dalam transduser receiver akan merespons dengan menghasilkan tegangan listrik sesuai dengan frekuensi resonansinya.
Cara Kerja Sensor Ultrasonik
Sensor ultrasonik bekerja berdasarkan prinsip pantulan gelombang suara, yang memungkinkan pengukuran jarak suatu objek menggunakan frekuensi khusus. Gelombang ultrasonik dihasilkan melalui perangkat bernama piezoelektrik dengan frekuensi yang telah ditentukan, biasanya sekitar 40 kHz. Piezoelektrik ini menghasilkan gelombang ultrasonik ketika diaktifkan oleh sebuah osilator.
Proses kerja umumnya dimulai dengan perangkat ini mengirimkan gelombang ultrasonik ke suatu area atau target tertentu. Ketika gelombang ini mencapai permukaan target, mereka dipantulkan kembali. Gelombang pantulan ini kemudian ditangkap oleh sensor. Selanjutnya, sensor melakukan perhitungan terhadap selisih waktu antara pengiriman gelombang dan penerimaan gelombang pantulan.
Secara rinci, cara kerja sensor ultrasonik adalah sebagai berikut:
Pemancar ultrasonik mengirimkan sinyal dengan frekuensi dan durasi waktu tertentu. Sinyal ini memiliki frekuensi di atas 20 kHz, dengan frekuensi yang paling umum digunakan adalah 40 kHz untuk mengukur jarak benda.
Sinyal yang dipancarkan berpropagasi sebagai gelombang suara dengan kecepatan sekitar 340 m/s. Ketika gelombang ini mengenai suatu objek, mereka akan memantul dari objek tersebut.
Gelombang yang dipantulkan kemudian diolah oleh sensor untuk menghitung jarak ke objek tersebut, berdasarkan waktu yang dibutuhkan gelombang pantulan untuk kembali ke perangkat penerima.
