Sensor ultrasonic HC-SR04 bekerja dengan cara memancarkan gelombang ultrasonic pada frekwensi 40.000 Hertz yang merambat di udara. Jika ditemukan obyek penghalang dijalurnya maka gelombang tersebut akan kembali ke modul sensor ultrasonic.
Jarak sensor dan obyek penghalang dapat dihitung berdasarkan waktu tempuh dan kecepatan suara. Misalnya, jika obyek berjarak 10cm dari sensor dan kecepatan suara adalah 340m/s atau 0,034cm/μs, maka gelombang suara akan menempuh sekitar 294 μs (mikrodetik). Namun apa yang akan diperoleh dari pin Echo adalah dua kali lipat jumlahnya karena gelombang suara melaju ke depan dan memantul ke belakang. Jadi untuk mendapatkan jarak dalam satuan cm kita perlu mengalikan nilai waktu(t) perjalanan yang diterima dari pin echo sebesar 0,034 dan membaginya dengan 2.
Tujuan
Projek yang akan dibuat bertujuan untuk:
Menghitung berapa jarak antara sensor ultrasonic dengan benda penghalang yang berada di depannya.
Menampilkan jarak dalam satuan senti meter pada layar OLED.
Membuat gauge / progress bar dengan 9 LED, dimana semakin dekat jarak antara benda penghalang dengan sensor ultrasonic maka LED akan hidup semakin banyak dan sebaliknya.
Rancangan
Kode Program
Hal baru dalam projek ini adalah kita dapat mengubah font standar menjadi font lain sesuai pilihan kita. Misalnya jenis font FreeSansBold18pt7b atau lainnya. Untuk mengetahui library jenis-jenis font dapat dilihat dalam folder ..\Arduino\libraries\Adafruit_GFX_Library\Fonts.
/*-----------------------------------------------
IoT Smart Device Development Board
by Dodit Suprianto | DSP-TECH
Projek: Sensor Jarak Penghalang Ultrasonic
Library:
https://github.com/Simsso/ShiftRegister74HC595
https://github.com/kiryanenko/SimpleTimer
https://github.com/adafruit/Adafruit_SSD1306
https://github.com/adafruit/Adafruit-GFX-Library
-----------------------------------------------*/
/*-------------------------------------
Menambahkan library yang diperlukan
-------------------------------------*/
// library shift register 74HC595
#include <ShiftRegister74HC595.h>
// library timer (millis)/thread
#include <SimpleTimer.h>
// library OLED & Font
#include <Adafruit_GFX.h>
#include <Adafruit_SSD1306.h>
#include <Fonts/FreeSansBold18pt7b.h>
#include <Wire.h>
/*-------------------------------
Alamat Kanal Shift Register:
-------------------------------
Kanal 0 = LED 1
Kanal 1 = LED 2
Kanal 2 = LED 3
Kanal 3 = LED 4
Kanal 4 = LED 5
Kanal 5 = LED 6
Kanal 6 = LED 7
Kanal 7 = LED 8
Kanal 8 = LED 9
Kanal 9 = Buzz Piezo Speaker
Kanal 10 = Relay
Kanal 11 - 15 = Kanal expansi
-------------------------------*/
/*------------------------------
Pin Microcontroller NodeMCU
------------------------------*/
// Pin Shift Register
#define pinData 16 // pin D0
#define pinClock 2 // pin D4
#define pinLatch 0 // pin D3
// Pin Sensor jarak ultrasonic HC-SR04
#define pinEcho 12 // pin D6
#define pinTrigger 14 // pin D5
/*------------------------------
Inisialisasi instance/object &
Deklarasi varibale global
-------------------------------*/
// Konstruktor instance Shift register
ShiftRegister74HC595<2> srChannel(pinData, pinClock, pinLatch);
// Konstruktor instance OLED 0.96"
Adafruit_SSD1306 display(128, 64, &Wire, -1);
// Varibale simpletimer (Timer interval)
// SimpleTimer semacam thread yang membentuk session
// tanpa mengganggu session program utama
SimpleTimer TimerSR04;
void setup() {
/*----------------------------------------------------
Mengatur baudrate serial MCU.
Baurate disesuaikan dengan baudrate serial monitor)
----------------------------------------------------*/
Serial.begin(115200);
Wire.begin();
/*---------------------------------
Mode pin sensor jarak ultrasonic
---------------------------------*/
pinMode(pinTrigger, OUTPUT);
pinMode(pinEcho, INPUT);
/*---------------------------------------------
Set seluruh kanal shift register menjadi OFF
---------------------------------------------*/
srChannel.setAllLow();
/*------------------------------------------
Atur interval pembacaan sensor Ultrasonic
interval 50 milidetik
------------------------------------------*/
TimerSR04.setInterval(50);
/*-------------------
Inisialisasi OLED
-------------------*/
display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C);
display.setTextSize(1);
display.setTextColor(WHITE);
display.clearDisplay();
/*-----------------------------------
Menampilkan pesan OLED pertamakali
------------------------------------*/
display.setCursor(0, 0);
display.println("Selamat datang...");
display.setCursor(0, 12);
display.println("Projek Sensor Jarak");
display.setCursor(0, 24);
display.println("Ultrasonic HC-SR04");
// menampilkan pesan string ke OLED
display.display();
// tunda tampilan selama 5 detik
delay(5000);
}
void loop() {
/*---------------------------------------
pembacaan sensor jarak ultrasonic
dengan interval pembacaan 50 milidetik
---------------------------------------*/
if (TimerSR04.isReady()) {
// update tampilan ke OLED setelah terjadi perubahan nilai
updateOLED();
// Progress bar LED
LEDProgress();
// timer di reset kembali ke counter 0
TimerSR04.reset();
}
}
/*------------------------------------------
Fungsi menghitung jarak benda penghalang
Dengan Sensor Ultrasonic HR-SR04
------------------------------------------*/
int SensorJarakUltraSonic() {
// Membersihkan pin pinTrigger selama 2 microdetik
digitalWrite(pinTrigger, LOW);
delayMicroseconds(2);
// Set pinTrigger menjadi HIGH selama 10 microdetik
digitalWrite(pinTrigger, HIGH);
delayMicroseconds(10);
digitalWrite(pinTrigger, LOW);
// Menghitng jarak berdasarkan waktu perjalanan
// gelombang suara dalam mikrodetik
long Durasi = pulseIn(pinEcho, HIGH);
// Jarak dalam satuan centimeter
int JarakCM = Durasi * 0.034 / 2;
// Jarak dalam satuan inch
int JarakInch = Durasi * 0.0133 / 2;
Serial.println("Jarak Cm=" + String(JarakCM) + " Inch=" + String(JarakInch));
return JarakCM;
}
/*---------------------------------------
Menampilkan data terbaru ke layar OLED
---------------------------------------*/
void updateOLED() {
display.clearDisplay();
display.setTextSize(1);
display.setTextColor(WHITE);
display.setCursor(0, 0);
display.print("Distance");
display.setCursor(75, 0);
display.print(String(SensorJarakUltraSonic()));
display.setCursor(100, 0);
display.print("Cm");
// mapping jarak menjadi gauge ke layar OLED
// x = 0, y = 0, tinggi = 5 piksel dan
// lebar = sesuai nilai mapping, antara 0-127 piksel
// 450cm adalah kemampuan maksimum jarak dapat terdeteksi
int gaugePB = map(SensorJarakUltraSonic(), 0, 450, 0, 127);
// Menggambar kotak bar
display.fillRect(0, 10, gaugePB, 5, SSD1306_INVERSE);
display.display();
// mengubah font lebih besar
display.setFont(&FreeSansBold18pt7b);
display.setCursor(30, 50);
display.print(String(SensorJarakUltraSonic()));
display.display();
// set setting default OLED
display.setFont();
}
/*------------------------------------------
Gauge LED mengikuti besar kecil nilai
jarak penghalang dengan sensor Ultrasonic
------------------------------------------*/
void LEDProgress() {
// set semua LED menjadi mati (LOW)
for (uint8_t i = 0; i <= 8; i++) {
srChannel.set(i, LOW);
}
// Gauge diperhitungkan ketika benda berjarak <= 30cm
byte validGauge;
if (SensorJarakUltraSonic() > 30) {
validGauge = 30;
} else {
validGauge = SensorJarakUltraSonic();
}
// Memetakan nilai jarak dari fungsi SensorJarakUltraSonic()
// ke 9 LED (ch 0-8 shift register).
// Pemetaan dibalik karena semakin dekat benda jumlah LED aktif semakin banyak
int gaugeLED = map(validGauge, 30, 0, 0, 8);
Serial.println("Distance: " + String(SensorJarakUltraSonic()));
Serial.println("Gauge: " + String(gaugeLED));
// Set channel shift register 0-8 sesuai nilai gauge bernilai HIGH
for (uint8_t i = 0; i <= gaugeLED; i++) {
// semua LED hidup
srChannel.set(i, HIGH);
}
}
