MODUL IV
PROJECT DEMO
TEMPAT SAMPAH PINTAR
1. Tujuan [Kembali]
- Untuk memudahkan saat membuka tempat sampah tanpa harus menyentuhnya
- Mengetahui kapasitas sampah yang sudah terisi pada tempat sampah
- Mengajak untuk membuang sampah pada tempatnya
2. Daftar alat dan komponen [Kembali]
- Arduino Uno
 |
| Arduino |
- Infrared Sensor
 |
| Infrared |
- Ultrasonic Sensor HCSR-04
 |
| Ultrasonic |
- Motor Servo
 |
| Motor Servo |
- LCD 16x2
 |
| LCD |
- LED
 |
| LED |
- Buzzer
 |
| Buzzer |
- Tempat Sampah
| Tempat Sampah |
3. Landasan Teori [Kembali]
A. Mikrokontroler dan komunikasi yang digunakan pada project tempat sampah pintar
ARDUINO UNO
Microcontroller
|
ATmega2560
|
Operating Voltage
|
5V
|
Input Voltage (recommended)
|
7-12V
|
Input Voltage (limits)
|
6-20V
|
Digital I/O Pins
|
54 (of which 15 provide PWM output)
|
Analog Input Pins
|
16
|
DC Current per I/O Pin
|
20 mA
|
DC Current for 3.3V Pin
|
50 mA
|
Flash Memory
|
256 KB of which 8 KB used by
bootloader
|
SRAM
|
8 KB
|
EEPROM
|
4 KB
|
Clock Speed
|
16 MHz
|
- Soket USB
- Input Analog
- Pin POWER
- Tombol RESET
- Jack Baterai/Adaptor
RAM
RAM (Random Access Memory) adalah tempat penyimpanan sementara pada komputer yang isinya dapat diakses dalam waktu yang tetap, tidak memperdulikan letak data tersebut dalam memori atau acak. Secara umum ada 2 jenis RAM yaitu SRAM (Static Random Acces Memory) dan DRAM (Dynamic Random Acces Memory)
ROM
ROM (Read-only Memory) adalah perangkat keras pada computer yang dapat menyimpan data secara permanen tanpa harus memperhatikan adanya sumber listrik. ROM terdiri dari Mask ROM, PROM, EPROM, EEPROM.
KOMUNIKASI UART
UART (Universal Asynchronous Receiver-Transmitter) adalah bagian perangkat keras komputer yang menerjemahkan antara bit-bit paralel data dan bit-bit serial. UART biasanya berupa sirkuit terintegrasi yang digunakan untuk komunikasi serial pada komputer atau port serial perangkat periperal.
B. Sensor yang digunakan pada tempat sampah pintar
1. Sensor Infrared
Modul sensor infrared FC-51 merupakan sebuah sensor yang bekerja untuk mendeteksi adanya hambatan yang berada didepan modul sensor. Modul sensor infrared FC-51 ini memiliki dua bagian utama yang terdiri dari IR transmitter dan IR receiver. Fungsi dari IR transmitter adalah bagian yang bertugas untuk memancarkan radiasi inframerah kepada sebuah objek ataupun hambatan. Sedangkan IR receiver merupakan bagian yang berfungsi untuk mendeteksi radiasi yang telah dipantulkan oleh objek yang berasal dari IR transmitter. Pada bagian IR transmitter ini tampilannya sama seperti LED pada umumnya, akan tetapi radiasi yang dipancarkan tidak dapat terlihat oleh mata manusia.
Bagian-bagian dari modul sensor infrared FC-5.
Gambar 3.3 Bagian-bagian sensor infrared FC-5
Selain terdapat IR transmitter dan juga IR receiver, Pada modul sensor infrared ini juga terdapat beberapa bagian yang berupa potensiometer, IC LM393, LED Obstacle dan juga LED power.
Fitur :
· Ketika ada hambatan, lampu indikator hijau akan menyala
· Output level adalah digital output signal (LOW ketika mendeteksi hambatan)
· Jarak pendeteksian adalah 2 cm samapai dengan 30 cm
· Sudut pendeteksian adalah 35°
· Modul ini menggunakan komparator LM393
· Rentang jarak deteksi yang dapat disesuaikan melalui potensiometer. Ketika potensiometer diputar searah jarum jam maka berfungsi untuk meningkatkan jarak deteksi, dan apabila berlaanan arah jarum jam maka berfungsi mengurangi jarak deteksi.
Spesifikasi :
· Tegangan kerja 3-5 V DC
· Konsumsi arus pada 3,3V = 23 mA dan pada 5V = 43mA
· Ukuran board 3.2 x 1,4cm
· Lubang sekrup 3mm
Grafik Respon Sensor Infrared
Gambar 3.4 Grafik respon sensor infrared
Grafik
menunjukkan hubungan antara resistansi dan jarak potensial untuk
sensitivitas rentang antara pemancar dan penerima inframerah. Resistor
yang digunakan pada sensor mempengaruhi intensitas cahaya inframerah
keluar dari pemancar. Semakin tinggi resistansi yang digunakan, semakin
pendek jarak IR Receiver yang mampu mendeteksi sinar IR yang dipancarkan
dari IR Transmitter karena intensitas cahaya yang lebih rendah dari IR
Transmitter. Sementara semakin rendah resistansi yang digunakan, semakin
jauh jarak IR Receiver mampu mendeteksi sinar IR yang dipancarkan dari
IR Transmitter karena intensitas cahaya yang lebih tinggi dari IR
Transmitter.
2. Sensor Ultrasonic
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.
Gambar 3.5 Sensor ultrasonic HC-SR04
Prinsip Kerja Sensor
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 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.
Karakteristik HC-SR04
1. Tegangam sumber operasi tunggal 5.0 V
2. Frekuensi operasi 40 kH
3. Minimum pendeteksi jarak 2cm
4. Maksimum pendeteksi jarak 4 m
5. Akurasi 5 mm
6. Memiliki 4 pin : Pin Vcc, Gnd, Trigger, dan Echo.
Pin Vcc untuk listrik positif dan Gnd untuk groundnya. Pin Trigger untuk trigger keluarnya sinyal dari sensor dan pin Echo untuk menangkap sinyal pantul dari benda.
Gambar 3.6 Pin pada sensor HC-SR04
Kurva Waktu
Gambar 3.7 Kurva waktu HC-SR04
HC-SR04 memerlukan sinyal logika ‘1’ pada pin Trig dengan durasi waktu 10
mikrodetik (us) untuk mengaktifkan rentetan (burst) 8x40KHz gelombang ultrasonik
pada elemen Pembangkitnya. Selanjutnya pin Echo akan berlogika ‘1’ setelah rentetan
8×40 KHz tadi, dan otomatis akan berlogika ‘0’ saat gelombang pantulan diterima oleh
elemen Pendeteksi gelombang ultrasonik.
Grafik Sensor Ultrasonik
Gambar 3.8 Grafik Sensor Ultrasonik
Pada grafik diatas terlihat bahwa hasil pengukuran sensor ultrasonik ini tidak linier. Hasil pengukuran ini tidak linier ini disebabkan karena sensor ini sangat peka terhadap perubahan sudut pantulan. Sedikit saja posisi sudut sensor dengan halangan didepannya bergeser, maka tegangan output akan berkurang.
C. Aktuator dan output pada tempat sampah pintar
1. Motor Servo
Motor servo merupakan perangkat yang terdiri dari motor DC, serangkaian gear, rangkaian kontrol dan potensiometer. Serangkaian gear yang melekat pada poros motor DC akan memperlambat putaran poros dan meningkatkan torsi motor servo, sedangkan potensiometer dengan perubahan resistansinya saat motor berputar berfungsi sebagai penentu batas posisi putaran poros motor servo. Sedangkan sudut dari sumbu motor servo diatur berdasarkan lebar pulsa yang dikirim melalui kaki sinyal dari kabel motor servo. Bentuk Fisik Motor Servo dapat dilihat pada Gambar 3.9
Gambar 3.9 Bentuk Fisik dan Simbol Motor Servo
Prinsip kerja motor servo hampir sama dengan motor DC yang lain. Hanya saja motor ini dapat bekerja searah maupun berlawanan jarum jam mulai dari gerakan 0 derajat, 90 derajat, 180 derajat, hingga 360 derajat. Derajat putaran dari motor servo juga dapat dikontrol dengan mengatur pulsa yang masuk ke dalam motor tersebut.
Motor servo akan bekerja dengan baik apabila pin kontrolnya diberikan sinyal PWM dengan frekuensi (f) 50 Hz atau dengan periode (t) 20 ms. Frekuensi tersebut dapat diperoleh ketika kondisi Ton duty cycle berada di angka 1,5 ms. Dalam posisi tersebut rotor dari motor berhenti tepat di tengah-tengah (0°) atau netral. Pada saat kondisi Ton duty cycle kurang dari angka 1,5 ms, maka rotor akan berputar berlawanan arah jarum jam. Sebaliknya pada saat kondisi Ton duty cycle lebih dari angka 1,5 ms, maka rotor akan berputar searah jarum jam seperti diperlihatkan pada Tabel.
2. Buzzer
Buzzer adalah sebuah komponen elektronika yang berfungsi untuk mengubah getaran listrik menjadi getaran suara getaran listrik menjadi getaran suara. Pada dasarnya prinsip kerja buzzer hampir sama dengan loudspeaker, jadi buzzer juga terdiri dari kumparan yang terpasang pada diafragma dan kemudian kumparan tersebut dialiri arus sehingga menjadi elektromagnet, kumparan tadi akan tertarik ke dalam atau keluar, tergantung dari arah arus dan polaritas magnetnya, karena kumparan dipasang pada diafragma maka setiap gerakan kumparan akan menggerakkan diafragma secara bolak-balik sehingga membuat udara bergetar yang akan menghasilkan suara. Buzzer biasa digunakan sebagai indikator bahwa proses telah selesai atau terjadi suatu kesalahan pada sebuah alat (alarm).
Gambar 3.10 Buzzer
3. LCD 16x2
LCD (Liquid Crystal Display) adalah suatu jenis media tampil yang menggunakan kristal cair sebagai penampil utama. LCD sudah digunakan diberbagai bidang misalnya alal–alat elektronik seperti televisi, kalkulator, atau pun layar komputer. Pada postingan aplikasi LCD yang dugunakan ialah LCD dot matrik dengan jumlah karakter 2 x 16. LCD sangat berfungsi sebagai penampil yang nantinya akan digunakan untuk menampilkan status kerja alat.
Gambar 3.11 LCD 16x2
Fitur LCD 16 x 2 :
a. Terdiri dari 16 karakter dan 2 baris.
b. Mempunyai 192 karakter tersimpan.
c. Terdapat karakter generator terprogram.
d. Dapat dialamati dengan mode 4-bit dan 8-bit.
e. Dilengkapi dengan back light.
Spesifikasi Kaki LCD 16 x 2
Pin Deskripsi
1 Ground
2 Vcc
3 Pengatur kontras
4 “RS” Instruction/Register Select
5 “R/W” Read/Write LCD Registers
6 “EN” Enable
7-14 Data I/O Pins
15 Vcc
16 Ground
Cara Kerja LCD Secara Umum
Pada aplikasi umumnya RW diberi logika rendah “0”. Bus data terdiri dari 4-bit atau 8-bit. Jika jalur data 4-bit maka yang digunakan ialah DB4 sampai dengan DB7. Sebagaimana terlihat pada table diskripsi, interface LCD merupakan sebuah parallel bus, dimana hal ini sangat memudahkan dan sangat cepat dalam pembacaan dan penulisan data dari atau ke LCD. Kode ASCII yang ditampilkan sepanjang 8-bit dikirim ke LCD secara 4-bit atau 8 bit pada satu waktu. Jika mode 4-bit yang digunakan, maka 2 nibble data dikirim untuk membuat sepenuhnya 8-bit (pertama dikirim 4-bit MSB lalu 4-bit LSB dengan pulsa clock EN setiap nibblenya). Jalur kontrol EN digunakan untuk memberitahu LCD bahwa mikrokontroller mengirimkan data ke LCD. Untuk mengirim data ke LCD program harus menset EN ke kondisi high “1” dan kemudian menset dua jalur kontrol lainnya (RS dan R/W) atau juga mengirimkan data ke jalur data bus.
Saat jalur lainnya sudah siap, EN harus diset ke “0” dan tunggu beberapa saat (tergantung pada datasheet LCD), dan set EN kembali ke high “1”. Ketika jalur RS berada dalam kondisi low “0”, data yang dikirimkan ke LCD dianggap sebagai sebuah perintah atau instruksi khusus (seperti bersihkan layar, posisi kursor dll). Ketika RS dalam kondisi high atau “1”, data yang dikirimkan adalah data ASCII yang akan ditampilkan dilayar. Misal, untuk menampilkan huruf “A” pada layar maka RS harus diset ke “1”. Jalur kontrol R/W harus berada dalam kondisi low (0) saat informasi pada data bus akan dituliskan ke LCD. Apabila R/W berada dalam kondisi high “1”, maka program akan melakukan query (pembacaan) data dari LCD. Instruksi pembacaan hanya satu, yaitu Get LCD status (membaca status LCD), lainnya merupakan instruksi penulisan. Jadi hampir setiap aplikasi yang menggunakan LCD, R/W selalu diset ke “0”. Jalur data dapat terdiri 4 atau 8 jalur (tergantung mode yang dipilih pengguna), DB0, DB1, DB2, DB3, DB4, DB5, DB6 dan DB7. Mengirim data secara parallel baik 4-bit atau 8-bit merupakan 2 mode operasi primer. Untuk membuat sebuah aplikasi interface LCD, menentukan mode operasi merupakan hal yang paling penting.
Mode 8-bit sangat baik digunakan ketika kecepatan menjadi keutamaan dalam sebuah aplikasi dan setidaknya minimal tersedia 11 pin I/O (3 pin untuk kontrol, 8 pin untuk data). Sedangkan mode 4 bit minimal hanya membutuhkan 7-bit (3 pin untuk kontrol, 4 pin untuk data). Bit RS digunakan untuk memilih apakah data atau instruksi yang akan ditransfer antara mikrokontroller dan LCD. Jika bit ini di set (RS = 1), maka byte pada posisi kursor LCD saat itu dapat dibaca atau ditulis. Jika bit ini di reset (RS = 0), merupakan instruksi yang dikirim ke LCD atau status eksekusi dari instruksi terakhir yang dibaca
4. LED
Light Emitting Diode atau sering disingkat dengan LED adalah komponen elektronika yang dapat memancarkan cahaya monokromatik ketika diberikan tegangan maju. LED merupakan keluarga Dioda yang terbuat dari bahan semikonduktor. Warna-warna Cahaya yang dipancarkan oleh LED tergantung pada jenis bahan semikonduktor yang dipergunakannya.
4. Flowchart [Kembali]
Master
5. Listing Program [Kembali]
Master :
//Master
#include <LiquidCrystal.h>
LiquidCrystal lcd(5,6,7,8,9,10);
//buka otomatis
int ir_sensor = 4;
//info kapasitas
int trigger =3;
int echo =2;
void setup() {
Serial.begin(9600);
lcd.begin(16,2);
//buka otomatis
pinMode(ir_sensor,INPUT);
//info kapasitas
pinMode (trigger, OUTPUT);
pinMode (echo, INPUT);
}
void loop() {
lcd.setCursor(0,0);
lcd.print("Buanglah Sampah");
lcd.setCursor(0,1);
lcd.print("Pada Tempatnya:)");
//buka otomatis
int baca;
baca = digitalRead(ir_sensor);
if (baca==HIGH)
{
Serial.print("1");
}
if (baca==LOW)
{
Serial.print("2");
}
//info kapasitas
int durasi, jarak;
digitalWrite (trigger, HIGH);
delay (1);
digitalWrite (trigger, LOW);
durasi = pulseIn (echo, HIGH);
jarak = (durasi/2) /29.1; //jarak dalam cm
if (jarak >= 51 && jarak <=75){
//penuh
lcd.clear();
lcd.setCursor(0,0);
lcd.print("Tempat sampah");
lcd.setCursor(0,1);
lcd.print("sudah penuh");
Serial.print("3");
delay (2000);
}
else if (jarak >= 26 && jarak <=50){
//setengah
Serial.print("4");
delay (2000);
}
else if (jarak >= 0 && jarak <=25){
//sedikit
Serial.print("5");
delay (2000);
}
}
Slave:
//Slave
#include <Servo.h>
//buka otomatis
Servo putaran_servo;
int servo =5;
//info kapasitas
int buzzer =6;
int ledhijau=4;
int ledkuning=3;
int ledmerah=2;
void setup(){
Serial.begin(9600);
//buka otomatis
putaran_servo.attach(servo);
//info kapasitas
pinMode (ledhijau, OUTPUT);
pinMode (ledkuning, OUTPUT);
pinMode (ledmerah, OUTPUT);
pinMode (buzzer, OUTPUT);
}
void loop(){
//buka otomatis
if (Serial.available() > 0)
{
int data = Serial.read();
if (data=='1')
{
putaran_servo.write(90);
}
if (data=='2')
{
putaran_servo.write(180);
}
//info kapasitas
if (data=='3'){
//penuh
digitalWrite (buzzer, HIGH);
digitalWrite (ledhijau, LOW);
digitalWrite (ledkuning, LOW);
digitalWrite (ledmerah, HIGH);
}
else if (data=='4'){
//setengah
digitalWrite (buzzer, LOW);
digitalWrite (ledhijau, LOW);
digitalWrite (ledkuning, HIGH);
digitalWrite (ledmerah, LOW);
}
else if (data=='5'){
//sedikit
digitalWrite (buzzer, LOW);
digitalWrite (ledhijau, HIGH);
digitalWrite (ledmerah, LOW);
digitalWrite (ledkuning, LOW);
}
else{
digitalWrite (buzzer, LOW);
digitalWrite (ledhijau, HIGH);
digitalWrite (ledkuning, HIGH);
digitalWrite (ledmerah, HIGH);
}
delay (100);
}
}
6. Rangkaian Simulasi [Kembali]
Lalu pada info kapasitas, hal ini dipengaruhi oleh pembacaan dari sensor ultrasonik. Pembacaan dari ultrasonik akan diproses pada master lalu disampaikan kepada slave dengan komunikasi UART. Informasi yang diterima oleh slave ini akan menghidupkan LED atau buzzer. Ketika jarak yang terbaca 0 – 25 cm LED berwarna hijau akan menyala, ketika jarak yang terbaca 26-50 LED berwarna kuning akan menyala, dan ketika jarak 51-75 LED berwarna merah dan buzzer akan menyala serta LCD akan menampilkan “Tempat sampah sudah penuh”.
7. Video Simulasi [Kembali]
8. Analisa dan Kesimpulan [Kembali]
a. Analisa
Proyek ini menggunakan 2 sensor utama sebagai inputan sinyalnya yaitu sensor infrared dan sensor ultrasonic.Sensor infrared berfungsi untuk mendeteksi adanya hambatan sedangkan sensor ultrasonik berfungsi untuk mendeteksi kapasitas tempat sampah tersebut.Pada rangkaian ini Terdapat 2 arduino uno yang digunakan sebagai Prosesornya dan dirangkaian sedemikian rupa menjadi komunikasi UART.Pada rangkaian proyek ini juga menggunakan aktuator berupa LCD ,Motor servo,LED dan buzzer.
Pada saat sensor infrared mendeteksi adanya hambatan atau tidak maka sensor akan mmemberikan sinyal inputan ke arduino yang akan diteruskan ke motor servo yang mengakibatkan motor servo tersebut bergerak 90 atau 0.Pada rangkaian terdapat LCD yang akan menampilkan(‘buanglah sampah pada tempatnya’) apabila motor servo bergerak ke 0.Pada rangkaian Sensor Ultrasonik akan mempengaruhi hidupnya lampu LED berdasarkan ketinggian kapasitas sampah yang ada pada tempat sampah,yang mana terdapat LED hijau yang menandakan kosong,LED kuning menandakan setengah penuh,dan LED merah menandakan penuh.Apabila sampahnya telah penuh maka LED merah akan menyala dan buzzer berbunyi,LCD akan menampilkan”Tempat sampah sudah penuh”.
b. Kesimpulan
Proyek “Tempat Sampah Pintar yang Mampu Membuka secara Otomatis dan Mengetahui Kapasitas Tempat Sampah” ini Bertujuan untuk memudahkan saat membuka tempat sampah tanpa menyentuhnya serta dapat mengetahui berapa kapasitas tempat sampah tersebut dengan output lampu LED.Proyek ini dapat mendeteksi Ketika Ada orang didepan tempat sampah tersebut maka tempat sampahnya akan membuka dan menutup otomatis. Selain itu juga terdapat lampu LED sebagai indikator kapasitas tempat sampah. Dimana 0 – 25 cm LED berwarna hijau akan menyala, ketika jarak yang terbaca 26-50 LED berwarna kuning akan menyala, dan ketika jarak 51-75 LED berwarna merah. Apabila tempat sampah tersebut telah penuh maka buzzer akan berbunyi dan LCD akan menampilkan “Tempat sampah sudah penuh” .
9. Link Download [Kembali]
Untuk mendownload file project diatas silahkan Klik link berikut:
Rangkaian Simulasi:(Klik Disini !!!)
Video Simulasi :(Klik Disini !!!)
Flowchart :(Klik Disini !!!)
Listing Program :(Klik Disini !!!)
HTML :(Klik Disini !!!)
Tidak ada komentar:
Posting Komentar