Implementasi Transducer HC-SR04 untuk Sistem Transmisi Data dengan Konfigurasi Uniform Linear Array pada Modulasi On-Off Keying

Muhammad Rafi Danis Fajri, Dr. Eng. Ir. Dwi Joko Suroso, S.T., M.Eng., IPP.; Dr.-Ing. Ir. Kusnanto

2025 | Skripsi | FISIKA TEKNIK

Transmisi data berbasis ultrasonik merupakan salah satu komplementer komunikasi jarak pendek (short range wireless communication) yang memiliki keterbatasan pada jangkauan dan ketergantungan terhadap jalur Line of Sight (LoS). Salah satu penyebabnya adalah karakteristik ultrasonik yang memiliki efisiensi rendah di udara dan pola pancaran terbatas. Hingga saat ini, pengembangan dari sisi transducer ultrasonik masih terbatas, sementara pada teknologi rekayasa gelombang penggunaan konfigurasi array  telah banyak dimanfaatkan untuk memperkuat dan mengarahkan pancaran.

Penelitian ini mengkaji penerapan Uniform Linear Array (ULA) pada transmisi data berbasis ultrasonik sebagai upaya meningkatkan jangkauan dan memungkinkan transmisi dalam kondisi Non-Line of Sight (NLoS). Penelitian ini dilakukan secara eksperimental dengan menguji ULA pada konfigurasi satu sampai lima elemen untuk identifikasi karakteristik pola pancaran ultrasonik.

Hasil pengujian konfigurasi ULA lima elemen transducer mampu meningkatkan gain sebesar 10,38 dB dibandingkan dengan single element. Selain itu, nilai koefisien redaman berkurang dari -0,0078 pada single element menjadi -0,0034 pada lima elemen. Kinerja transmisi data mencapai penerimaan minimal 70% hingga jarak 2 m, sedangkan single element hanya mencapai jarak ± 85 cm. Nilai Bit Error Rate (BER) tercatat 0 hingga jarak 175 cm dan tetap rendah (<0>

Ultrasonic based data transmission offers a complementary for short range wireless communication that remains limited by its range and dependence on the Line of Sight (LoS) path. This limitation arises from the inherent characteristics of ultrasonic waves, which have low propagation efficiency in air and a restricted radiation pattern. To address these challenges, the application of array configurations has been widely utilized in wave engineering to enhance directivity and signal strength.

This study investigates the implementation of a Uniform Linear Array  (ULA) in ultrasonic-based data transmission to improve communication range and enable transmission under Non-Line of Sight (NLoS) conditions. The research was conducted experimentally by testing ULA configurations from a single element up to five elements to identify the radiation characteristics of ultrasonic waves.

The results show that the five-element ULA configuration increased the transmission gain by 10.38 dB compared to a single element. Moreover, the attenuation coefficient decreased from ?0.0078 for a single element to ?0.0034 for five elements. The data transmission achieved a minimum reception rate of 70% at a distance of up to 2 meters, whereas the single element configuration only reached ± 85 cm. The Bit Error Rate (BER) remained 0 up to 175 cm and stayed low (< 0>

Kata Kunci : komunikasi ultrasonik, Uniform Linear Array, Non-Line of Sight