Cara kerja sensor parkir menggunakan ultrasonic

Kali ini saya tergelitik mengunggah seputar iptek, khususnya teknologi elektronika terapan, yang barangkali sedikit nyambung dengan hobbynya mr Rusdy.

Artikel ini akan menguraikan cara kerja sensor parkir yang banyak diterapkan di bumper belakang mobil seperti Innova, Avanza terbaru dan lain sebagainya. Sensor parkir ini cukup membantu pengemudi memprediksi jarak belakang mobil terhadap sesuatu obyek, sehingga dapat dihindari terjadinya benturan yang dapat merusak mobil. Walaupun saat ini Anda dapat membeli sensor mobil di toko-toko aksesoris mobil, tetapi memahami prinsip kerjanya akan sangat berguna, karena dapat dikembangkan untuk aplikasi yang lebih luas sebagai detektor jarak, sebagai "mata" untuk orang-orang buta, lalu sebagai alarm yang dapat dipasang di rumah, sehingga keberadaan "benda asing" di sekitar rumah Anda dapat dideteksi.

Sekitar 10 tahun yang lalu saya sudah pernah membuat prototype jenis ini, saya sebut "USDR" (Ultrasonic Detection and Ranging), dan lumayan bisa mendeteksi obyek sejauh 3 meter. Tetapi saya berterimakasih kepada situs www.futurlec.com yang telah menyediakan jenis-jenis sensor ultrasonic bahkan dengan datasheetnya, mengingat bahwa di Indonesia tidak mudah memperoleh segala jenis sensor, terutama saya yang bertempat tinggal di seputaran kota Yogyakarta. Uraian tentang cara kerja berikut adalah secara umum untuk detektor jarak yang tidak jauh berbeda dengan sensor parkir yang bekerja memanfaatkan gelombang ultrasonic.

Skema Blok Sensor Parkir.

Sensor parkir yang sebenarnya merupakan aplikasi dari detektor jarak terdiri dari beberapa bagian atau blok seperti ditunjukkan skema blok di bawah ini.

Sebuah osilator menghasilkan getaran dengan frekuensi sama dengan frekuensi kerja transducer ultrasonic, misalnya setinggi 40 kHz. Sinyal output osilator dilalukan pada switch elektronik, misalnya gerbang TTL atau gerbang C-Mos, sebelum dimasukkan ke penguat sinyal, sehingga dihasilkan deretan pulsa, misalnya sebanyak 10 cycle untuk setiap deretan sinyal. Output penguat diberikan kepada transducer yang berfungsi sebagai transmitter (pemancar), sehingga secara periodik dapat dipancarkan gelombang suara ultrasonic sebanyak 10 cycle untuk setiap "tembakan". Ini adalah fase "mengirimkan sinyal". Pada saat ini, transducer yang berfungsi sebagai receiver (penerima) yang bekerja selaku "microphone" harus dibungkam, sehingga tidak menangkap gelombang yang sedang dipancarkan.

Fase kedua adalah fase: "mendengarkan". Pada fase ini, transmitter "dibungkam", tetapi sebaliknya, "telinga" receiver dibuka lebar-lebar sehingga siap menerima gelombang ultrasonic yang tadi diluncurkan. Setelah sederetan gelombang ultrasonic (yang sebanyak 10 cycles) diluncurkan oleh transmitter, dan jika gelombang tersebut mengenai sesuatu obyek, maka gelombang tersebut akan dipantulkan, dan sebagian terpantul mengarah transducer receiver dengan keterlambatan tertentu, tergantung jarak obyek pemantul terhadap sumber gelombang. Berapa waktu keterlambatan gelombang pantul, dihitung dengan pendekatan sederhana menggunakan angka kecepatan rambat gelombang bunyi di udara, yang sebesar 340 m/detik atau 330 m/detik.

Transducer yang berfungsi sebagai receiver akan mengubah gelombang-gelombang (akustik) ultrasonic yang ditangkapnya, menjadi sinyal-sinyal listrik dengan frekuensi sama, yaitu 40 kHz, namun amplitudonya bisa bervariasi, tergantung jarak, bentuk dan sifat pantul dari obyek pemantul. Sinyal listrik dari receiver ini dikuatkan secukupnya agar mencapai level yang dapat dideteksi oleh diode-diode  detektor, sehingga dihasilkan tegangan DC namun memiliki selubung (envelope) sesuai frekuensi switch pada sistem transmitter ultrasonicnya, sehingga merupakan pulsa-pulsa DC.

Frekuensi pulsa-pulsa DC tersebut dapat berubah-ubah, tergantung jarak obyek pemantul. Jika jarak pemantul cukup jauh, maka keterlambatan sinyal pantul (echo) akan besar, sehingga frekuensi pulsa-pulsa DC akan rendah. Namun kalau jarak obyek pemantul kian dekat, maka gelombang-gelombang pantul akan tiba lebih cepat, sehingga frekuensi pulsa-pulsa DC jadi lebih tinggi.

Pulsa-pulsa DC tersebut dikuatkan oleh penguat suara, sehingga cukup kuat untuk dapat diberikan ke Speaker yang akan menghasilkan isyarat bunyi. Jika obyek berada cukup jauh, maka speaker menghasilkan nada rendah, sedangkan kalau obyek lebih dekat, maka speaker menghasilkan nada tinggi (melengking).