Elektronika Untuk Hobi Dan Belajar: Tachometer Dengan Ultrasonik Berbasis Mikrokontroller AT89S51

CARA KERJA RANGKAIAN

Sensor ultrasonic yang digunakan pada sistem sensor mempunyai frekuensi sebesar 40 KHz, sehingga pemancar yang dibutuhkan adalah dengan frekuensi 40 KHz. Untuk menghasilkan frekuensi 40 KHz, maka digunakan IC C MOS 4049 sebagai pembangkit frekuensi. Besarnya frekuensi ditentukan oleh komponen kristal.

Frekuensi tersebut kemudian diperkuat oleh gerbang NOT dari IC 4049 untuk mendapatkan sinyal yang lebih kuat dengan melewatkan frekuensi tersebut ke beberapa gerbang dengan tujuan terjadi penguatan arus. Pulsa ultrasonic diperkuat oleh rangkaian inverter CMOS 4049, inverter 3F dipakai untuk membalik fasa sehingga tegangan di output 3C akan selalu berlawanan dengan tegangan di output gabungan 3D, dengan demikian amplitudo ultrasonic yang sampai di tranducer ultrasonic menjadi 2 kali lipat.

Saat gelombang ultrasonik dikirim oleh transmitter, receiver menerima gelombang ulotrasonik yang dipantulkan oleh benda dan jika receiver menerima gelombang ultrasonik, tranducer mengubah getaran ultrasonik menjadi sinyal sinus. Sinyal sinus yang diperoleh dikuatkan oleh rangkaian penguat operasional. Penguatan disini mempunyai fungsi utama sebagai penguat sinyal pertama yang diterima oleh receiver ultrasonik dan untuk menghentikan timer/counter dalam mikrokontroller.

Sinyal pantulan yang ditangkap oleh receiver kemudian diperkuat oleh rangkaian penguat Op-Amp. IC Op-Amp 1 melewatkan sinyal yang memiliki frekuensi 40 Khz. Frekunsi tersebut ditentukan oleh R dan C pada Op Amp 1. Kemudian IC 2 bertindak sebagai pendeteksi sinyal negatif. Jika tidak ada perpindahan maka pada output IC 2 berupa garis lurus. Jika terdapat perpindahan atau pada saat mendeteksi kecepatan maka terdapat sinyal yang memiliki frekuensi. Semua rangkaian amplifier pada modul ini menggunakan kapasitor penggandeng AC untuk menghindari masalah bias DC.

Kemudian sinyal tesebut dilewatkan ke OpAmp 3 yang berfungsi sebagai detektor jendela. Fungsi rangkaian ini adalah mendeteksi adanya pulsa yang negatif maupun yang positif. Ketika tidak ada perpindahan maka tegangan di Output IC 2 adalah ½ Vcc sehingga D3 dan D2 putus (tidak terhubung). Jika pin 8 low pada saat D3 terhubung yang menyebabkan output high. Jika sinyal turun D2 terhubung dan menyebabkan output juga high. Oleh karena itu dinamakan rangkaian detektor jendela karena dapat mendeteksi tegangan yang berubah diatas maupun dibawah range. Pulsa yang dihasilkan kemudian diumpankan ke F to V konverter.

Perputaran atau kecepatan suatu benda dideteksi oleh sensor ultrasonik yang menghasilkan bentuk pulsa yang mempunyai frekuensi sesuai dengan kecepatannya. Untuk mengubah besaran kecepatan/frekuensi agar dapat ditampilkan ke display maka membutuhkan rangkaian konverter F to V. Rangkaian diatas merupakan rangkaian dasar yang diaplikasikan untuk mengukur besarnya kecepatan.

Dari rangkaian F to V, data keluaran masih berupa data analog. Sebelum masuk ke Mikrokontroller AT89S51. Untuk dilakukan proses pembacaan nilai kecepatan terlebih dahulu masuk ke ADC untuk diubah datanya menjadi data digital, karena ADC berfungsi untuk mengubah data analog menjadi data digital.

Data bus pada ADC masuk ke Mikrokontroller AT89S51 port 1,sedangkan untuk LCD data busnya masuk ke port 2. port 0 pada IC mikrokontroller diberi R pack yang berfungsi untuk menghasilkan pull up tegangan. Outputan dari ADC masuk ke IC mikrokontroller AT89S51 untuk dibaca, kemudian diproses untuk mengeluarkan hasil pengukuran kecepatan/perputaran benda. yang hasilnya dapat langsung ditampilkan pada LCD 2 x 16.

Materi Yang Dapat Didownload :

- Rangkaian Tachometer dgn Ultrasonik (doc file)