Modul IV
Tempat Sampah Otomatis
- Untuk mengetahui prinsip kerja dari sensor Ultrasonik HC-SR04 dan sensor IR
- Untuk mengetahui prinsip kerja Arduino
- Untuk memahami komunikasi antar arduino
- Arduino Nano
- Ultrasonic Sensor (HC-SR04)
- Infra Red Sensor
- LCD (LM016L)
- Papan Breadboard
- Jumper
- Motor Servo
- Buzzer
- Potensiometer
- VCC merupakan pin yang berfungsi sebagai pin masukan catu daya digital.
- GND merupakan pin ground untuk catu daya digital.
- AREF merupakan Referensi tegangan untuk input analog. Digunakan dengan fungsi analogReference().
- RESET merupakan Jalur LOW ini digunakan untuk me-reset (menghidupkan ulang) mikrokontroler. Biasanya digunakan untuk menambahkan tombol reset pada shield yang menghalangi papan utama Arduino
- Serial RX (0) merupakan pin sebagai penerima TTL data serial.
- Serial TX (1) merupakan pin sebagai pengirim TT data serial
- External Interrupt (Interupsi Eksternal) merupakan pin yang dapat dikonfigurasi untuk memicu sebuah interupsi pada nilai yang rendah, meningkat atau menurun, atau perubahan nilai.
- Output PWM 8 Bit merupakan pin yang berfungsi untuk dataanalogWrite().
- SPI merupakan pin yang berfungsi sebagai pendukung komunikasi.
- LED merupakan pin yang berfungsi sebagai pin yag diset bernilai HIGH, maka LED akan menyala, ketika pin diset bernilai LOW maka LED padam. LED Tersedia secara built-in pada papan Arduino Nano.
- Input Analog (A0-A7) merupakan pin yang berfungsi sebagi pin yang dapat diukur/diatur dari mulai Ground sampai dengan 5 Volt, juga memungkinkan untuk mengubah titik jangkauan tertinggi atau terendah mereka menggunakan fungsi analogReference().
Tabel 2. Konfigurasi Pin Arduino Nano
- Chip Mikrokontroller menggunakan ATmega328p atau Atmega168.
- Tegangan operasi sebesar 5volt.
- Tegangan input (yang disarankan) sebesar 7volt – 12 volt.
- Terdapat pin digital I/O 14 buah dan 6 diantaranya sebagai output PWM.
- 8 Pin Input Analog.
- 40 Ma Arus DC per pin I/O
- Flash Memory16KB (Atmega168) atau 32KB (Atmega328) 2KB digunakan oleh Bootloader.
- 1 KbyteSRAM (Atmega168) atau 2 Kbyte 32KB (Atmega328).
- 512 Byte EEPROM (Atmega168) atau 1 Kbyte (Atmega328).
- 16MHz Clock Speed.
- Ukuran 1.85cm x 4.3cm.
Sensor jarak yang umum digunakan dalam penggunaan untuk mendeteksi jarak yaitu sensor ultrasonik. 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. Karena kecepatan bunyi adalah 340 m/s, maka rumus untuk mencari jarak berdasarkan ultrasonik adalah :
Keterangan :
S = jarak antara sensor ultrasonik dengan benda (bidang pantul),
t = selisih antara waktu pemancaran gelombang oleh transmitter dan waktu Ketika
gelombang pantul diterima receiver.
Berikut
Algoritma membaca data ultrasonik:
- Beri tegangan positif pada pin Trigger selama 10µS, maka sensor akan mengirimkan 8 step sinyal ultrasonik dengan frekuensi 40kHz .
- Selanjutnya, sinyal akan diterima pada pin Echo
- Rumus untuk menghitung jaraknya adalah S = (0.034 *t) /2 cm.
Bentuk diagram waktu cara kerja sensor ultrasonik dapat dilihat pada Gambar dibawah ini :
LCD atau Liquid Crystal Display adalah
suatu jenis media display (tampilan) yang menggunakan kristal cair (liquid
crystal) untuk menghasilkan gambar yang terlihat. Teknologi Liquid Crystal
Display (LCD) atau Penampil Kristal Cair sudah banyak digunakan pada
produk-produk seperti layar Laptop, layar Ponsel, layar Kalkulator, layar Jam
Digital, layar Multimeter, Monitor Komputer, Televisi, layar Game portabel,
layar Thermometer Digital dan produk-produk elektronik lainnya.
Teknologi Display LCD ini memungkinkan
produk-produk elektronik dibuat menjadi jauh lebih tipis jika dibanding dengan
teknologi Tabung Sinar Katoda (Cathode Ray Tube atau CRT). Jika
dibandingkan dengan teknologi CRT, LCD juga jauh lebih hemat dalam mengkonsumsi
daya karena LCD bekerja berdasarkan prinsip pemblokiran cahaya sedangkan CRT
berdasarkan prinsip pemancaran cahaya. Namun LCD membutuhkan lampu backlight
(cahaya latar belakang) sebagai cahaya pendukung karena LCD sendiri tidak
memancarkan cahaya. Beberapa jenis backlight yang umum digunakan untuk LCD
diantaranya adalah backlight CCFL (Cold cathode fluorescent lamps) dan
backlight LED (Light-emitting diodes).
LCD atau Liquid Crystal Display pada dasarnya terdiri dari dua bagian utama
yaitu bagian Backlight (Lampu Latar Belakang) dan bagian Liquid Crystal
(Kristal Cair). Seperti yang disebutkan sebelumnya, LCD tidak memancarkan
pencahayaan apapun, LCD hanya merefleksikan dan mentransmisikan cahaya yang
melewatinya. Oleh karena itu, LCD memerlukan Backlight atau Cahaya latar
belakang untuk sumber cahayanya. Cahaya Backlight tersebut pada umumnya adalah
berwarna putih. Sedangkan Kristal Cair (Liquid Crystal) sendiri adalah cairan
organik yang berada diantara dua lembar kaca yang memiliki permukaan transparan
yang konduktif.
Bagian-bagian LCD atau Liquid Crystal Display
diantaranya adalah:
·
Lapisan Terpolarisasi 1
(Polarizing Film 1)
·
Elektroda Positif (Positive
Electrode)
·
Lapisan Kristal Cair
(Liquid Cristal Layer)
·
Elektroda Negatif (Negative
Electrode)
·
Lapisan Terpolarisasi 2
(Polarizing film 2)
·
Backlight atau Cermin
(Backlight or Mirror)
Dibawah ini adalah gambar struktur dasar sebuah
LCD :
LCD
yang digunakan pada Kalkulator dan Jam Tangan digital pada umumnya menggunakan
Cermin untuk memantulkan cahaya alami agar dapat menghasilkan digit yang
terlihat di layar. Sedangkan LCD yang lebih modern dan berkekuatan tinggi
seperti TV, Laptop dan Ponsel Pintar menggunakan lampu Backlight (Lampu Latar
Belakang) untuk menerangi piksel kristal cair. Lampu Backlight tersebut pada
umumnya berbentuk persegi panjang atau strip lampu Flourescent atau Light
Emitting Diode (LED). Cahaya putih adalah cahaya terdiri dari ratusan cahaya
warna yang berbeda. Ratusan warna cahaya tersebut akan terlihat apabila cahaya
putih mengalami refleksi atau perubahan arah sinar. Artinya, jika beda sudut
refleksi maka berbeda pula warna cahaya yang dihasilkan.
Backlight LCD yang berwarna putih akan memberikan pencahayaan pada Kristal Cair atau Liquid Crystal. Kristal cair tersebut akan menyaring backlight yang diterimanya dan merefleksikannya sesuai dengan sudut yang diinginkan sehingga menghasilkan warna yang dibutuhkan. Sudut Kristal Cair akan berubah apabila diberikan tegangan dengan nilai tertentu. Karena dengan perubahan sudut dan penyaringan cahaya backlight pada kristal cair tersebut, cahaya backlight yang sebelumnya adalah berwarna putih dapat berubah menjadi berbagai warna.
Jika ingin menghasilkan warna putih, maka kristal cair akan dibuka selebar-lebarnya sehingga cahaya backlight yang berwarna putih dapat ditampilkan sepenuhnya. Sebaliknya, apabila ingin menampilkan warna hitam, maka kristal cair harus ditutup serapat-rapatnya sehingga tidak adalah cahaya backlight yang dapat menembus. Dan apabila menginginkan warna lainnya, maka diperlukan pengaturan sudut refleksi kristal cair yang bersangkutan.
5. Breadboard
Breadboard merupakan sebuah board atau papan yang berfungsi untuk
merancang sebuah rangkaian elektronik sederhana. Breadboard tersebut nantinya
akan dilakukan prototipe atau uji coba tanpa harus melakukan solder.
Umumnya breadboard terbuat dari bahan plastik yang juga sudah
terdapat berbagai lubang. Lubang tersebut sudah diatur sebelumnya sehingga
membentuk pola yang didasarkan pada pola jaringan di dalamnya. Selain itu,
breadboard yang bisa ditemukan di pasaran umumnya dibagi menjadi 3 ukuran.
Pertama dinamakan sebagai mini breadboard, kedua disebut medium breadboard, dan
yang terakhir dinamakan sebagai large breadboard. Untuk mini breadboard, ia
memiliki kurang lebih 170 titik.
Sementara untuk medium
breadboard sudah dilengkapi dengan kurang lebih 400 titik. Large breadboard
memiliki lubang kurang lebih 830. Seperti gambar yang sudah ada di atas, bahwa
mini breadboard memiliki 200 titik hubung. Di bagian kanan sudah bisa dilihat
pola layout yang digambarkan dengan garis biru. Di sini bisa dilihat beberapa
tulisan mulai dari A sampai dengan J.
Setelah itu masih ada angka 1,5,
10, 15, maupun 20. Perpaduan antara huruf dan juga angka tersebut merupakan
sebuah koordinat. Misalnya, A1, B1, sampai dengan E1 saling terkoneksi
berdasarkan pola koneksinya (Bisa dilihat pada gambar berwarna biru). Sementara
untuk A2 sampai dengan E2, A3 sampai dengan E3, F1 sampai dengan J1, dan
seterusnya. Dengan memahami pola tersebut, maka kita nanti bisa membuat sebuah
prototipe sehingga kita tidak bingung ketika harus menempatkan
komponen-komponen elektronik tersebut sesuai dengan tempatnya masing-masing.
6. Motor Servo
Motor servo adalah motor yang mampu bekerja dua arah (CW dan CCW) dimana arah dan sudut pergerakan rotornya dapat dikendalikan dengan memberikan variasi lebar pulsa (duty cycle) sinyal PWM pada bagian pin kontrolnya.
Spesifikasinya kurang lebih sebagai berikut :
- tegangan kerja : 4,8 – 6 Vdc
- torsi : 1,6 kg/cm
- arus : < 500 mA
- dimensi : 22 x 12,5 x 29,5 cm
- berat : 9 gr
- kecepatan putaran: 0,12 detik/60 derajat
Jumper adalah kabel elektrik yang memiliki pin
konektor di setiap ujungnya dan memungkinkanmu untuk menghubungkan dua komponen
yang melibatkan Arduino tanpa memerlukan solder. Intinya kegunaan kabel jumper
ini adalah sebagai konduktor listrik untuk menyambungkan rangkaian listrik.
Jenis
jenis kabel jumper yang paling umum adalah sebagai berikut:
- Kabel Jumper Male to Male
Jenis
yang pertama adalah kabel jumper male male. Kabel jumper male to
male adalah adalah jenis yang sangat yang sangat cocok untuk kamu yang mau membuat
rangkaian elektronik di breadboard,.
- Kabel Jumper Male to Female
Kabel jumper male female
memiliki ujung konektor yang berbeda pada tiap ujungnya, yaitu male dan female.
Biasanya kabel ini digunakan untuk menghubungkan komponen elektronika selain Arduino
ke breadboard.
- Kabel Jumper Female to Female
Jenis
kabel jumper yang terakhir adalah kabel female to female. Kabel ini
sangat cocok untuk menghubungkan antar komponen yang memiliki header
male. contohnya seperti sensor ultrasonik HC-SR04, sensor suhu DHT,
dan masih banyak lagi.
8. Buzzer
Buzzer adalah sebuah komponen elektronika yang dapat mengubah sinyal listrik menjadi getaran suara. Buzzer ini biasa dipakai pada sistem alarm, juga bisa digunakan sebagai indikasi suara. Buzzer adalah komponen elektronika yang tergolong tranduser. Sederhananya buzzer mempunyai 2 buah kaki yaitu positive dan negative.
Spesifikasi :
Potensiometer adalah resistor tiga terminal dengan sambungan geser yang membentuk pembagi tegangan dapat disetel. Jika hanya dua terminal yang digunakan (salah satu terminal tetap dan terminal geser). Potensiometer berperan sebagai resistor variable dan rheostat.
Pinout :
- Type: Rotary a.k.a Radio POT
- Available in different resistance values like 500Ω, 1K, 2K, 5K, 10K, 22K, 47K, 50K, 100K, 220K, 470K, 500K, 1 M.
- Power Rating: 0.3W
- Maximum Input Voltage: 200Vdc
- Rotational Life: 2000K cycle
#include <SoftwareSerial.h>
SoftwareSerial mySerial(11, 12);
#include <LiquidCrystal.h>
LiquidCrystal lcd(2, 3, 5, 6, 7, 8);
int trigPin = 9;
int echoPin = 10;
long duration;
int distance;
void setup() {
lcd.begin(16,
2);
pinMode(trigPin, OUTPUT);
pinMode(echoPin,
INPUT);
Serial.begin(9600);
mySerial.begin(9600);
}
void loop() {
digitalWrite(trigPin, LOW);
delayMicroseconds(2);
digitalWrite(trigPin, HIGH);
delayMicroseconds(10);
digitalWrite(trigPin, LOW);
duration =
pulseIn(echoPin, HIGH);
distance =
duration * 0.034 / 2;
//Serial.println(distance);
if ((distance
<= 15) && (distance >= 0))
{
mySerial.write(1);
Serial.println("terdeteksi");
lcd.clear();
lcd.setCursor(0, 0);
lcd.print("KAPASITAS");
lcd.setCursor(0, 1);
lcd.print("FULL");
}
else {
Serial.println("kurang");
mySerial.write(2);
delay(100);
lcd.clear();
lcd.setCursor(0, 0);
lcd.print("MASUKAN");
lcd.setCursor(8, 0);
lcd.print("SAMPAH");
}
}
2. SLAVE
#include <SoftwareSerial.h>
SoftwareSerial mySerial(11, 12);
#include <Servo.h>
Servo myservo;
#define buzzer 5
#define infra 4
void setup() {
myservo.attach(9);
myservo.write(180);
pinMode(buzzer,
OUTPUT);
Serial.begin(9600);
mySerial.begin(9600);
pinMode(infra,
INPUT);
}
void loop() {
if
(mySerial.available() > 0)
{
int data =
mySerial.read();
if (data ==
1)
{
digitalWrite(buzzer, HIGH);
Serial.println("terdeteksi");
}
else if(data
== 2) {
digitalWrite(buzzer, LOW);
Serial.println("tidak terdeteksi");
}
}
int nilai = digitalRead(infra);
if (nilai == LOW)
{
myservo.write(0);
delay(3000);
myservo.write(180);
delay(1500);
}
}
Terdapat beberapa komponen
pada sistem tempat sampah otomatis, di antaranya sensor ultrasonic, sensor
infrared, Arduino nano, lcd, buzzer, potensiometer breadboard, jumper dan motor
servo. Dimana sensor ultrasonic dan infrared bertindak sebagai input, sedangkan
lcd, buzzer dan motor servo bertindak sebagai output.
Pada proyek modul 4 ini,
kita menggunakan 2 buah Arduino nano dengan komunikasi UART. Pada komunikasi serial UART, dalam melakukan
proses komunikasi, kita menggunakan satu Pin saja. Jika mengirim data gunakan
pin TX dan jika menerima data gunakan pin RX. Ketika kita ingin mengirimkan
data dari perangkat A ke perangkat B, maka pin yang digunakan pada perangkat A
adalah TX dan perangkat B adalah RX. Jika kita ingin perangkat B mengirim data
ke perangkat A, maka pin yang digunakan pada perangkat B adalah TX dan
perangkat A adalah RX.
Pada sensor ultrasonic,
pin +5 dihubungkan ke pin +5 pada Arduino master, pin trigger dihubungkan ke D9
arduino master, pin echo dihubungkan ke pin D10 arduino master dan pin GND dihubungkan
ke ground. Pada sensor infrared, pin Vcc dihubungkan ke +5, pin OUT dihubungkan
ke pin D4 arduino master dan pin GND dihubungkan ke ground.
Selanjutnya pada LCD, pin
VSS, VEE, dan RS dihubungkan ke ground. Pin VDD dihubungkan ke +5V, pin E dihubungkan
ke pin D3 arduino master. Pin D4, D5, D6, dan D7 dihubungkan ke pin D5, D6, D7,
dan D8 arduino master. Lalu pin 0 arduino master dihubungkan ke pin 1 arduino
slave, sedangkan pin 1 arduino master dibungkan ke pin 0 Arduino slave.
Untuk cara kerjanya yaitu pada saat sensor infrared mendeteksi orang yang akan membuang sampah makan motor servo akan bergerak dan lcd menampilkan “Masukkan Sampah” menandakan tempat sampah belum penuh. Ketika tempat sampah penuh maka sensor ultrasonic akan mendeteksinya dan buzzer akan menyala, sedangkan lcd menampilkan “Kapasitas Full” dan motor servo tidak akan bergerak meskipun sensor infrared mendeteksi orang.
0 komentar:
Posting Komentar