Aplikasi radar menggunakan Arduino Uno U

Aplikasi radar menggunakan Arduino Uno , Ultrasonic Sensor,serv o motor dan
MATLAB 2016

untuk pelajaran Teknologi Radar di STT Nusa Putra SUkabumi

Marina Artiyasa.ST.MT
Electronics D3
Universitas Nusa Putra

Abstract
Radar adalah sebuah alat yang dapat mengetahui keberadaan suatu object di sekitarnya, aplikasi
radar banyak macam misalnya pada militer pada polisi, perikanan , pertanahan dan banyak lagi ,
pada kesempatan ini percobaan digunakan untuk membuktikan bahwa radar dapat mendeteksi
objek yang ada di depannya untuk praktek di mata pelajaran teknologi radar di semester 5 stt nusa
putra, komponen yang digunakan adalah Arduino uno , motor servo sebagai penggerak dan sensor
ping ultrasonic sebagai alat pendeteksi benda, dengan cara memantulkan gelombang ultrasonic ke
benda dan kemudian kembali lagi dan software Arduino digunakan untuk memprogram motor servo
dan sensor ping ultrasonic dan matlab digunakan sebagai alat untuk melihat gambaran radar
secara visual benda di depan secara real time, dari percobaan didapatkan hasil bahwa alat ini
berhasil didapatkan dengan jarak maksimal 3 meter dan minimal 2 cm , alat berjalan dengan lancar
dan baik walau terkadang ada masalah sedikit di software Arduino dan matlab tapi setelah diulang

semua berjalan lancar.mahasiswa pun yang belajar pelajaran teknologi radar merasa puas

I.Pendahuluan
Radar yang dibuat disini adalah untuk
pembelajaran mahasiswa Teknik elekto STT
Nusa Putra Sukabumi saat belajar teknologi
Radar, sehingga menyerupai tampilan aslinya,
namun terbatas dalam jarak dan kemampuan ,

II.. Metode Penelitian yang digunakan adalah
1.Studi Literatur , dari berbagai jurnal dan buku
yang berhubungan dengan tulisan ini
2.Simulasi , menggunakan matlab 2016 dan
Arduino
3.Observasi , mengamati
4. Evaluasi ,
III.Alat Bahan dan Cara
Step 1: Components

Motor

servo

Arduino Uno
Matlab
gui

Sensor
ultrasonic

Components :
1 - Arduino Uno

mengirim dan menerima sinyal digunakan untuk
menentukan
jarak benda tersebut. Rumus
untuk
menghitungnya sudah saya
sampaikan di
atas. Sensor ultrasonik adalah
sebuah sensor yang berfungsi untuk mengubah

besaran fisis (bunyi) menjadi besaran listrik dan
sebaliknya. Cara kerja sensor ini didasarkan
pada prinsip dari pantulan suatu gelombang
suara sehingga dapat dipakai untuk menafsirkan
eksistensi (jarak) suatu benda dengan frekuensi
tertentu. Disebut sebagai sensor ultrasonik
karena sensor ini menggunakan gelombang
ultrasonik (bunyi ultrasonik).

Gelombang ultrasonik adalah gelombang bunyi
yang mempunyai frekuensi sangat tinggi yaitu
20.000 Hz. Bunyi ultrasonik tidak dapat di
dengar oleh telinga manusia. Bunyi ultrasonik
dapat didengar oleh anjing, kucing, kelelawar,
dan lumba-lumba. Bunyi ultrasonik nisa
merambat melalui zat padat, cair dan gas.
Reflektivitas bunyi ultrasonik di permukaan zat
padat hampir sama dengan reflektivitas bunyi
ultrasonik di permukaan zat cair. Akan tetapi,
gelombang bunyi ultrasonik akan diserap oleh

tekstil dan busa.
2 - Ultrasonic Distance Sensor ( link :
https://www.parallax.com/product/28015).
Sensor ini merupakan sensor ultrasonik siap
pakai, satu alat yang berfungsi sebagai
pengirim, penerima, dan pengontrol gelombang
ultrasonik. Alat ini bisa digunakan untuk
mengukur jarak benda dari 2cm - 4m dengan
akurasi 3mm. Alat ini memiliki 4 pin, pin Vcc,
Gnd, Trigger, dan Echo. Pin Vcc untuk listrik
positif dan Gnd untuk ground-nya. Pin Trigger
untuk trigger keluarnya sinyal dari sensor dan
pin Echo untuk menangkap sinyal pantul dari
benda.

Cara menggunakan alat ini yaitu: ketika kita
memberikan tegangan positif pada pin Trigger
selama 10uS, maka sensor akan mengirimkan 8
step sinyal ultrasonik dengan frekuensi 40kHz.
Selanjutnya, sinyal akan diterima pada pin Echo.

Untuk mengukur jarak benda yang memantulkan
sinyal tersebut, maka selisih waktu ketika

HCSR 04 Timing Diagram
Cara Kerja Sensor Ultrasonik

Pada sensor ultrasonik, gelombang ultrasonik
dibangkitkan melalui sebuah alat yang disebut
dengan piezoelektrik dengan frekuensi tertentu.
Piezoelektrik ini akan menghasilkan gelombang
ultrasonik (umumnya berfrekuensi 40kHz) ketika
sebuah osilator diterapkan pada benda tersebut.
Secara umum, alat ini akan menembakkan
gelombang ultrasonik menuju suatu area atau
suatu target. Setelah gelombang menyentuh

permukaan target, maka target akan
memantulkan kembali gelombang tersebut.
Gelombang pantulan dari target akan ditangkap
oleh sensor, kemudian sensor menghitung

selisih antara waktu pengiriman gelombang dan
waktu gelombang pantul diterima.

menumbuk suatu benda, maka sinyal
tersebut akan dipantulkan oleh benda
tersebut.


Setelah gelombang pantulan sampai di
alat penerima, maka sinyal tersebut akan
diproses untuk menghitung jarak benda
tersebut. Jarak benda dihitung
berdasarkan rumus :

S = 340.t/2
dimana S merupakan jarak antara sensor
ultrasonik dengan benda (bidang pantul), dan t
adalah selisih antara waktu pemancaran
gelombang oleh transmitter dan waktu ketika
gelombang pantul diterima receiver.

Aplikasi Sensor Ultrasonik
Dalam bidang kesehatan, gelombang ultrasonik
bisa digunakan untuk melihat organ-organ
dalam tubuh manusia seperti untuk mendeteksi
tumor, liver, otak dan menghancurkan batu
ginjal. Gelombang ultrasonik juga dimanfaatkan
pada alat USG (ultrasonografi) yang biasa
digunakan oleh dokter kandungan.

Gambar cara kerja sensor ultrasonik dengan
transmitter dan receiver (atas), sensor
ultrasonik dengan single sensor yang
berfungsi sebagai transmitter dan receiver
sealigus

Secara detail, cara kerja sensor ultrasonik
adalah sebagai berikut:


Sinyal dipancarkan oleh pemancar

ultrasonik dengan frekuensi tertentu dan
dengan durasi waktu tertentu. Sinyal
tersebut berfrekuensi diatas 20kHz.
Untuk mengukur jarak benda (sensor
jarak), frekuensi yang umum digunakan
adalah 40kHz.



Sinyal yang dipancarkan akan merambat
sebagai gelombang bunyi dengan
kecepatan sekitar 340 m/s. Ketika

Dalam bidang industri, gelombang ultrasonik
digunakan untuk mendeteksi keretakan pada
logam, meratakan campuran besi dan timah,
meratakan campuran susu agar homogen,
mensterilkan makanan yang diawetkan dalam
kaleng, dan membersihkan benda benda yang
sangat halus. Gelombang ultrasonik juga bisa

digunakan untuk mendeteksi keberadaan
mineral maupun minyak bumi yang tersimpan di
dalam perut bumi.

Dalam bidang pertahanan, gelombang ultrasonik
digunakan sebagai radar atau navigasi, di darat
maupun di dalam air. Gelombang ultrasonik
digunakan oleh kapal pemburu untuk
mengetahui keberadaan kapal selam, dipasang
pada kapal selam untuk mengetahui keberadaan
kapal yang berada di atas permukaan air,
mengukur kedalaman palung laut, mendeteksi
ranjau, dan menentukan puosisi sekelompok
ikan.

Rangkaian Sensor Ultrasonik
Piezoelektrik
Piezoelektrik berfungsi untuk mengubah energi
listrik menjadi energi mekanik. Bahan
piezoelektrik adalah material yang memproduksi

medan listrik ketika dikenai regangan atau
tekanan mekanis. Sebaliknya, jika medan listrik
diterapkan, maka material tersebut akan
mengalami regangan atau tekanan mekanis. Jika
rangkaian pengukur beroperasi pada mode pulsa
elemen piezoelektrik yang sama, maka dapat
digunakan sebagai transmitter dan reiceiver.
Frekuensi yang ditimbulkan tergantung pada
osilatornya yang disesuiakan frekuensi kerja dari
masing-masing transduser. Karena kelebihannya
inilah maka tranduser piezoelektrik lebih sesuai
digunakan untuk sensor ultrasonik.
Transmitter
Transmitter adalah sebuah alat yang berfungsi
sebagai pemancar gelombang ultrasonik dengan
frekuensi tertentu (misal, sebesar 40 kHz) yang
dibangkitkan dari sebuah osilator. Untuk
menghasilkan frekuensi 40 KHz, harus di buat
sebuah rangkaian osilator dan keluaran dari
osilator dilanjutkan menuju penguat sinyal.

Besarnya frekuensi ditentukan oleh komponen
RLC / kristal tergantung dari disain osilator yang
digunakan. Penguat sinyal akan memberikan
sebuah sinyal listrik yang diumpankan ke
piezoelektrik dan terjadi reaksi mekanik
sehingga bergetar dan memancarkan
gelombang yang sesuai dengan besar frekuensi
pada osilator.

Gambar rangkaian dasar dari transmitter
ultrasonik

Receiver
Receiver terdiri dari transduser ultrasonik
menggunakan bahan piezoelektrik, yang
berfungsi sebagai penerima gelombang
pantulan yang berasal dari transmitter yang
dikenakan pada permukaan suatu benda atau
gelombang langsung LOS (Line of Sight) dari
transmitter. Oleh karena bahan piezoelektrik
memiliki reaksi yang reversible, elemen keramik
akan membangkitkan tegangan listrik pada saat
gelombang datang dengan frekuensi yang
resonan dan akan menggetarkan bahan
piezoelektrik tersebut.

Gambar rangkaian dasar receiver sensor
ultrasonik
3- Servo Motor.SG90
9 g Micro Servo
Tiny and lightweight with high output power.
Servo
can rotate approximately 180 degrees
(90 in each direction), and works just like the
standard kinds but smaller
. You can use any servo code, hardware or
library to control these servos. Good for
beginners who want to make
stuff move without building a motor controller
with

feedback & gear box, especially since it will fit in
small places. It comes with a 3 horns (arms) and
hardware.

There are two code files attached in this step :
The first one for Arduino and the other of
MATLAB.

Specifications

for Arduino code :
#include

Weight: 9 g
Dimension: 22.2 x 11.8 x 31 mm approx.
Stall torque: 1.8 kgfcm
Operating speed: 0.1 s/60 degree
Operating voltage: 4.8 V (~5V)
Dead band width: 10 μs
Temperature range: 0 ºC – 55 ºC
Step 2: Wiring and Connections

Servo myservo;
int pos = 1;
long duration, inches, cm=0;
const int pingPin = 8;
int st=0;
void setup()
{
Serial.begin(9600);
myservo.attach(9);
}
void loop()
{
if (pos == 1)
st = 0;
if (pos == 180)
st = 1;
if (st==0)

1- Connect Ultrasonic sensor (5V and GND) to
Arduino (5V and GND).
2- Connect Ultrasonic sensor (SIG) to Arduino
(Digital pin 8).
3- Connect Servo motor (5V and GND) to
Arduino (5V and GND).
4- Connect Servo motor (SIG) to Arduino
(Digital pin 9).
5- Connect Arduino Uno to your Computer
using USB cable.
Step 3: Coding

pos = pos+1;
if (st==1)
pos = pos-1;

myservo.write(pos);

data();

Serial.print(pos); Serial.print( " ");
Serial.println(cm);

delay(30);

%Customize graph
figure('units','normalized','outerposition',[0 0 1
1]);

}
void data()
{
pinMode(pingPin, OUTPUT);
digitalWrite(pingPin, LOW);
delayMicroseconds(2);
digitalWrite(pingPin, HIGH);
delayMicroseconds(5);

whitebg('black');
%Draw Scale Data
th = linspace(0,pi,1000);
R = 10:10:100;
for i=1:length(R);
x = R(i)*cos(th);
y = R(i)*sin(th);

digitalWrite(pingPin, LOW);

plot(x,y,'Color', [0.603922 , 0.803922 ,
0.196078] ,'LineWidth',1);

pinMode(pingPin, INPUT);

hold on;

duration = pulseIn(pingPin, HIGH);

end

// convert the time into a distance

%Draw Axis data

inches = microsecondsToInches(duration);

x0 = [0 100 0 0 0 0 ]; x1 = [0 100 86.60 50 -50
-86.60]; y0 = [0 0 0 0 0 0]; y1 = [100 0 50 86.60
86.60 50];

cm = microsecondsToCentimeters(duration);
if (cm>300)
{

for i=1:length(x0);
hold on;

cm = 300;
}

plot([x0(i),x1(i)],[y0(i),y1(i)] ,'Color', [0.603922 ,
0.803922 , 0.196078],'LineWidth',2);

}

end

long microsecondsToInches(long microseconds)

%Draw Sonar default data

{

for i=1:180

return microseconds / 74 / 2;

hold on;

}

[x, y] = pol2cart(i*0.0174532925, 100);

long microsecondsToCentimeters(long
microseconds)

h(i) = plot([0,x],[0,y],'g','LineWidth',1);

{
return microseconds / 29 / 2;
}
For matlab code
clc;
clear all;

end
%define serial port
s1 = serial('COM3');
s1.BaudRate=9600;
fopen(s1);
%Draw Sonar Data

while(1)
data = fscanf(s1);
[th, r] = strtok(data);
th = real(str2num(th));
r = str2num(r);
set(h(th),'color','r');
[x0, y0] = pol2cart(th*0.0174532925, 100);
[x, y] = pol2cart(th*0.0174532925, r);
set(h(th),'XData',[x0,x]);

Hasil tampilan matlab gui untuk radar

set(h(th),'YData',[y0,y]);

Pada arduiono program dipakai untuk
menggerakkan servo dan untuk mengatur
sensor ultrasonic sehingga bisa mendeteksi
objek sesuai jarak sampai terjauh 3 m , dan
bentuk benda sedangkan untuk matlab program
dipakai untuk membuat plot atau gambar sesuai
objek yang ada persis seperti tampilan pada
radar .Pada saat percobaan com port yang
dipakai Arduino adalah com port 3.

m = plot([0,x0],[0,y0],'r','LineWidth',3);
drawnow
delete(m);
end
fclose(s1);
NOTE : Before closing MATLAB, close the serial
port by writing "s1.close()" in MATLAB
workspace.
Hasil dan Pembahasan :

KESIMPULAN:
Radar ultrasonic dapat digunakan untuk jarak
terbatas maksimal 3 m sesuai setting, dan
harganya cukup murah untuk praktek
mahasiswa, hanya membutuhkan Arduino uno ,
motor servo dan sensor ultrasonic dan hanya
membutuhkan komponen yang minimal , untuk
jarak yang lebih jauh mungkin bias
dikembangkan lebih lanjut.Kekurangan yang ada
yaitu alat ini susah menyusunnya karena kabelkabel Arduino , jadi harus dirancang lebih rapi .
DAFTAR PUSTAKA

Gambar radar ultrasonic

1. N. Anju Latha1, Distance Sensing with
Ultrasonic Sensor and Arduino,2016,
International Journal of Advance Research,
Ideas and Innovations in Technology, India
ISSN: 2454-132X (Volume2, Issue5)
2. Akshay Bochare1, Mukesh Saini2, Short
Range Radar System using Arduino Uno,2017,
International Research Journal of Engineering
and Technology (IRJET), India. Volume: 04
Issue: 10 | Oct -2017
3. Aditi Jain, Arduino Based Ultrasonic Radar
System using Matlab,2017, International
Journal for Research in Applied Science &
Engineering
4. Technology (IJRASET), Volume 5 Issue IV, April
2017

5. www.instructables.com,

6.

VISUALISASI RADAR DEngan AN MATLAB 2016