TEMPAT SAMPAH OTOMATIS BERBASIS ARDUINO UNO

LABORATORIUM MIKROKONTROLLER II

TEMPAT SAMPAH OTOMATIS BERBASIS ARDUINO UNO 

 

 

 

Dosen Penngampu:

Dr. Samuel Beta K., Ing. Tech., M.T.

 

 

 

Disusun Oleh :

1. Aditomo Wibowo Mukti (4.34.22.1.02)

2. Friska Putri  Anggraeni   (4.34.22.1.09)

 3. Muhammad Rafi            (4.34.22.1.16)

4. Rizqi Andika Iqbal          (4.34.22.1.22)

 

 

 

 

PROGRAM STUDI TEKNOGI REKAYASA ELEKTRONIKA
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO 
POLITEKNIK NEGERI SEMARANG 
2023/2024  

 

 1. LATAR BELAKANG

Dalam era moderen ini, perkembangan teknologi telah memberikan dampak signifikan terhadap berbagai aspek kehidupan manusia, termasuk dalam bidang pengelolaan sampah. Salah satu inovasi yang dapat meningkatkan efisiensi dan kebersihan dalam proses pembuangan sampah adalah tempat sampah otomatis berbasis sensor infra red.

Proyek ini bertujuan untuk merancang dan mengimplementasikan sebuah tempat sampah otomatis yang dapat terbuka secara otomatis saat mendeteksi keberadaan objek di dekatnya, khususnya tangan manusia yang akan membuang sampah. Dengan menggunakan sensor infra red, tempat sampah ini mampu merespon kehadiran objek dengan cepat dan akurat, sehingga pengguna tidak perlu menyentuh tempat sampah secara langsung. Hal ini tidak hanya meningkatkan kenyamanan, tetapi juga menjaga kebersihan dan mengurangi risiko penyebaran kuman dan bakteri. 

2. RUMUSAN MASALAH

    1.Bagaimana cara mendeteksi gerakan tangan secara akurat untuk membuka tutup tempat sampah           otomatis menggunakan sensor inframerah?

    2.Bagaimana cara menentukan dan menampilkan status kapasitas tempat sampah secara real-time           menggunakan sensor ultrasonik dan LCD I2C?   

    3. Bagaimana cara meningkatkan minat masyarakat dalam membuang sampah pada tempatnya                    

3. TUJUAN

     1.Merancang dan mengimplementasikan sistem deteksi gerakan yang efisien menggunakan sensor            inframerah untuk membuka dan menutup tutup tempat sampah otomatis

     2. Mengembangkan sistem pemantauan kapasitas tempat sampah yang dapat menampilkan status               penuh atau tersedia secara real-time menggunakan sensor ultrasonik dan LCD I2C..

     3.Membuat tempat sampah otomatis diharapkan mampu meningkatkan minat masyarakat untuk                membuang sampah paa tempatnya

Berdasarkan rumusan masalah diatas 

4. DASAR TEORI

 4.1   Arduino Uno

Arduino Uno R3 adalah sebuah papan mikrokontroler yang sangat populer dan mudah digunakan, dirancang untuk membuat proyek-proyek elektronik menjadi lebih sederhana dan dapat diakses oleh semua orang, dari pemula hingga profesional.

Arduino Uno R3 dilengkapi dengan memori flash sebesar 32KB untuk menyimpan kode program, 2KB SRAM untuk menjalankan program, dan 1KB EEPROM untuk menyimpan data yang harus tetap ada meskipun daya dimatikan. Papan ini memiliki clock dengan frekuensi 16 MHz, yang cukup cepat untuk banyak aplikasi umum.

Untuk sumber daya, Arduino Uno R3 memerlukan tegangan sekitar 5 volt dan dapat dihubungkan langsung ke komputer melalui kabel USB untuk daya dan komunikasi. Selain itu, papan ini memiliki 28 pin yang sering digunakan untuk berbagai fungsi. Dari jumlah tersebut, 14 pin adalah pin digital (dari pin 0 hingga 13), yang dapat digunakan sebagai input atau output, dengan 6 di antaranya mendukung output PWM untuk aplikasi yang memerlukan kontrol sinyal analog.

 

Selain pin digital, ada juga 6 pin input analog (A0 hingga A5) yang digunakan untuk membaca sinyal analog dari sensor. Arduino Uno R3 juga memiliki pin untuk sumber daya eksternal jika tidak ingin menggunakan USB, serta pin ground dan tegangan referensi untuk mendukung berbagai komponen elektronik lainnya.

 

Secara keseluruhan, Arduino Uno R3 adalah alat yang sangat fleksibel dan berguna untuk berbagai proyek elektronik, mulai dari robotika hingga sistem otomatisasi rumah, berkat kemampuannya untuk diprogram dan terhubung dengan berbagai sensor dan aktuator.

Gambar4.1 Arduino uno

 

4.2. Motor Servo

 

Motor servo adalah jenis motor yang dirancang untuk mengendalikan posisi sudut dengan presisi tinggi. Motor ini sering digunakan dalam aplikasi yang membutuhkan kontrol posisi yang akurat, seperti robotika, sistem kontrol, dan perangkat otomatisasi.

 

Prinsip Kerja:

 

Motor servo menerima sinyal kontrol berupa pulsa PWM (Pulse Width Modulation). Lebar pulsa menentukan posisi yang diinginkan. Motor servo akan memutar porosnya ke posisi yang sesuai dengan lebar pulsa tersebut. Jika posisi aktual berbeda dari posisi yang diinginkan, motor akan bergerak hingga mencapai posisi yang diinginkan.

 

Gambar 4.2 Motor Servo

 

4.3.Sensor Infra Red (IR)

 

Gambar 4.3 Sensor Infrared

Infra red (IR) detektor atau sensor infra merah adalah komponen elektronika yang dapat mengidentifikasi cahaya infra merah (infra red, IR). Sensor infra merah atau detektor infra merah saat ini ada yang dibuat khusus dalam satu modul dan dinamakan sebagai IR Detector Photomodules. IR Detector Photomodules merupakan sebuah chip detektor inframerah digital yang di dalamnya terdapat fotodiode dan penguat (amplifier).

 

Detektor infra merah atau sensor inframerah jenis TSOP (TEMIC Semiconductors Optoelectronics Photomodules) adalah penerima inframerah yang telah dilengkapi filter frekuensi 30-56 kHz, sehingga penerima langsung mengubah frekuensi tersebut menjadi logika 0 dan 1. Jika detektor inframerah (TSOP) menerima frekuensi carrier tersebut, maka pin keluarannya akan berlogika 0. Sebaliknya, jika tidak menerima frekuensi carrier tersebut, maka keluaran detektor inframerah (TSOP) akan berlogika 1.

 

- Output (Out)

- Vs (VCC +5 volt DC)

- Ground (GND)

4.4.LCD I2C

 

Gambar 4.4. LCD I2C

I2C adalah modul LCD yang menggunakan antarmuka I2C (Inter-Integrated Circuit) untuk komunikasi, yang hanya memerlukan dua pin dari mikrokontroler, yaitu SDA (Serial Data) dan SCL (Serial Clock). Modul ini umumnya digunakan dengan LCD 16x2 atau 20x4, yang berarti dapat menampilkan 16 atau 20 karakter per baris dan memiliki 2 atau 4 baris. LCD I2C sangat populer dalam proyek Arduino karena menghemat jumlah pin yang digunakan dibandingkan dengan LCD konvensional yang memerlukan lebih banyak pin untuk beroperasi. Modul ini biasanya dilengkapi dengan backlight dan kontrol kontras yang bisa diatur dengan potensiometer.

4.5.Sensor ultrasonic

Gambar 4.5. Sensor Ultrasonic

Sensor ultrasonik adalah alat yang menggunakan gelombang suara ultrasonik untuk mengukur jarak antara sensor dan objek di depannya. Sensor ini terdiri dari dua komponen utama: transmitter (pemancar) yang mengirimkan gelombang ultrasonik dan receiver (penerima) yang menerima gelombang yang dipantulkan kembali dari objek. Sensor ultrasonik mengukur waktu yang diperlukan bagi gelombang untuk kembali setelah memantul dari objek, dan menggunakan waktu tersebut untuk menghitung jarak. Sensor ini sangat akurat dan sering digunakan dalam berbagai aplikasi, seperti penghindaran rintangan pada robot, pengukuran ketinggian cairan dalam tangki, dan dalam proyek seperti tempat sampah otomatis untuk mendeteksi ketinggian sampah di dalamnya.

 

    5.KEGIATAN PELAKSANAAN

Proses pembuatan sistem pada Project Akhir ini memerlukan rancangan dan bahan tertentu serta dibagi mejadi beberapa tahapan. Berikut tahapan-tahapan yang dilaksanakan.

5.1 Definisi Sistem

Sistem ini adalah sebuah proyek yang bertujuan untuk merancang dan mengimplementasikan tempat sampah otomatis menggunakan teknologi sensor dan kontroler Arduino. Tempat sampah ini dilengkapi dengan sensor inframerah, sensor ultrasonik, motor servo, dan tampilan LCD I2C untuk meningkatkan efisiensi dan kebersihan dalam proses pembuangan sampah. 

5.2. Diagram Blok

Pada bagian ini, terlebih dahulu membuat perencanaan diagram blok yang merupakan tahap pertama dalam merancang dan menyusun rangkaian yang dibutuhkan untuk Project Akhir. Untuk memahami cara kerja sistem, terlebih dahulu harus memahami cara kerja tiap blok rangkaian. Diagram blok keseluruhan untuk sistem parkir ini dapat dilihat pada Gambar 5.2

 

                                                                                                                                                                                                                                          Gambar 5.2 Diagram Blok

 

A.    Masukan

·  Sensor Infrared: Digunakan untuk mendeteksi gerakan tangan di dekat tutup tempat sampah. Ketika gerakan terdeteksi, sensor ini memberikan sinyal ke mikrokontroler.

·  Sensor Ultrasonik: Mengukur jarak ke objek (sampah) di dalam tempat sampah. Jarak ini digunakan untuk menentukan apakah tempat sampah sudah penuh atau belum.

 

B.     Proses

·  Arduino Uno R3: Arduino uno berperan sebagai otak dari program ini , dengan rincian proses sebagai begikut :

-Baca nilai dari sensor infrared: Memantau apakah ada gerakan tangan di dekat tutup tempat sampah.

-Baca nilai dari sensor ultrasonik: Mengukur durasi sinyal echo dan menghitung jarak berdasarkan durasi tersebut.

-Hitung jarak berdasarkan durasi sinyal echo: Menggunakan formula tertentu untuk menghitung jarak dari sensor ultrasonik.

-Kendalikan motor servo untuk membuka/tutup lid: Berdasarkan deteksi gerakan dari sensor infrared dan status penuh/tidak penuh dari sensor ultrasonik.

- Perbarui tampilan LCD berdasarkan status: Menampilkan informasi pada LCD apakah tempat sampah tersedia atau penuh.

- Tampilan LCD: Menampilkan status tempat sampah (tersedia atau penuh) berdasarkan jarak yang diukur oleh sensor ultrasonik.

 

C.Keluaran

·  Motor Servo: Menggerakkan tutup tempat sampah untuk membuka atau menutup berdasarkan input dari sensor infrared.

·  Tampilan LCD: Menampilkan status tempat sampah (tersedia atau penuh) berdasarkan jarak yang diukur oleh sensor ultrasonik.

5.3. Cara Kerja Alat

Proyek tempat sampah otomatis ini menggunakan sensor infrared untuk mendeteksi gerakan tangan, mengaktifkan motor servo untuk membuka dan menutup tutup tempat sampah, serta sensor ultrasonik untuk mengukur ketinggian sampah di dalamnya. Jika sensor ultrasonik mendeteksi bahwa tempat sampah sudah penuh, LCD I2C akan menampilkan pesan "PENUH". Jika tidak, LCD akan menampilkan pesan "TERSEDIA". Semua komponen ini diatur dan dikendalikan oleh Arduino Uno yang telah diprogram untuk menjalankan tugas-tugas ini secara otomatis, sehingga meningkatkan kebersihan dan kenyamanan dalam penggunaan tempat sampah.

5.4. Diagram Pengawatan InfraRed sensor

 

 

Gambar 5.4 Pengawatan InfraRed sensor

Sensor InfraRed (IR) digunakan untuk mendeteksi kehadiran objek di dekatnya, dalam hal ini, tangan manusia yang akan membuang sampah. Sensor ini bekerja dengan mengirimkan sinyal inframerah dan mendeteksi pantulan dari objek yang mendekat. Ketika tangan mendekat ke tempat sampah, sensor IR akan mendeteksi perubahan ini dan mengirimkan sinyal ke mikrokontroler (Arduino).

5.4.1 Diagram Pengawatan Ultrasonik

 

Gambar 5.4.1 Pengawatan ultrasonik

 

Sensor ultrasonik digunakan untuk mendeteksi apakah tempat sampah masih tersedia , atau sudah penuh . Penempatan sensor ultrasonic ditelakan dekat tutup tempat sampah sehingga apabila sensor ultrasonic mendeteksi didepan nya ada sampah maka tempat sampah itu sudah penuh

sensor ultrasonic memiliki 4 koneksi utama yaitu VCC, GND, Echo, dan Trigger. Koneksi VCC dan GND pada kedua sensor dihubungkan dengan sumber tegangan dan ground pada Arduino Uno R3. Pin Echo pada sensor ultrasonik masuk dihubungkan ke pin 9 pada Arduino Uno R3, sedangkan pin Trigger dihubungkan ke pin 8.

5.4.2 Diagram Pengawatan Servo

 

Gambar 5.4.2 Pengawatan servo

 Sensor InfraRed(IR) digunakan untuk mendeteksi kehadiran objek di dekatnya, dalam hal ini, tangan manusia yang akan membuang sampah. Sensor ini bekerja dengan mengirimkan sinyal inframerah dan mendeteksi pantulan dari objek yang mendekat. Ketika tangan mendekat ke tempat sampah, sensor IR akan mendeteksi perubahan ini dan mengirimkan sinyal ke mikrokontroler (Arduino).

5.4.3. Diagram Pengawatan Modul LCD I2C

Gambar 5.4.3 Pengawatan modul LCD I2C

LCD I2C Digunakan untuk menampilkan status tempat sampah, apakah "TERSEDIA" atau "PENUH". LCD ini terhubung ke Arduino melalui dua pin I2C (SDA dan SCL), memungkinkan komunikasi yang efisien 

5.5. Pembuatan Rangkaian Elektronika

 

Gambar 5.5 Rangkaian Elektronika

5.6. Diagram alir

Gambar 5.6 Diagram Alir

5.7. Program Arduino uno

/*==================================================================================

Pemrogram      : Kelompok RE-2B/2

  1. -Aditomo Wibowo Mukti      NIM:4.34.22.1.02

  2. -Friska Putri Angraeni     NIM:4.34.22.1.09

  3. -Muhammad Rafi             NIM:4.34.22.1.16

  4. -Rizqi Andika Iqbal        NIM:4.34.22.1.22

Tgl.Praktikum  : Senin, 27, Mei 2024

====================================================================================

ProyekAkhir-TempatSampahotomatis

B21111a-tesamo.ino

 program untuk membuka tempat sampah otomatis menggunakan Sensor Infrared untuk

mendeteksi gerakaan dan motor servo untuk membuka dan menutup tempat sampah,

kemudian sensor ultrasonic untuk mendeteksi penuh tidaknya temoat sampah tersebut

dan LCD I2C untuk menampilkan apakah Tempat sampah masih terssedia atau sudah penuh

 

----------------------------------------------------------------------------------

Komponen:

- Sensor Infrared

- Sensor ultrasonic

- Motor Servo

- LCD I2C

==================================================================================*/

#include <Wire.h>                       // Library untuk komunikasi I2C

#include <LiquidCrystal_I2C.h>          // Library untuk LCD I2C

#include <Servo.h>                      // Library untuk motor servo

Servo myservo;                          // Inisialisasi objek servo

LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 16, 2);     // Inisialisasi LCD

#define Infrared 2                      // Pin untuk sensor infrared

#define trigPin 9                       // Pin trig untuk sensor ultrasonik

#define echoPin 10                      // Pin echo untuk sensor ultrasonik

int Standby = 90;                       // Posisi standby servo

int gerak = 135;                        // Posisi gerak servo

int pos;

void setup() {

  Serial.begin(9600);                  

 

  myservo.attach(2);                    // Menetapkan pin 2 sebagai kontrol servo

  myservo.write(Standby);               // Mengatur servo ke posisi standby

  myservo.write(gerak);                 // Mengatur servo ke posisi gerak

  lcd.init();                           // Inisialisasi LCD

  lcd.backlight();                      // Mengaktifkan backlight LCD

  lcd.begin(16, 2);                     // Memulai LCD

  lcd.clear();                          // Membersihkan layar LCD

  pinMode(Infrared, INPUT_PULLUP);      // Mengatur pin infrared sebagai input

  pinMode(trigPin, OUTPUT);             // Mengatur pin trig sebagai output

  pinMode(echoPin, INPUT);              // Mengatur pin echo sebagai input

}

void loop() {

  long duration, distance;

  int Svalue = digitalRead(8);          // Membaca nilai dari pin infrared

  digitalWrite(trigPin, LOW);  

  delayMicroseconds(2);

  digitalWrite(trigPin, HIGH);

  delayMicroseconds(10);

  digitalWrite(trigPin, LOW);

  duration = pulseIn(echoPin, HIGH);    // Mengukur durasi sinyal echo

  distance = (duration/2) / 29.1;       // Menghitung jarak

  if((Svalue == LOW)){                  // Jika sensor infrared mendeteksi gerakan

    myservo.write(Standby);             // Mengatur servo ke posisi standby

  }

  else{

    myservo.write(gerak);               // Mengatur servo ke posisi gerak

  }

 

  if((Svalue == LOW) && (distance < 10)){

    myservo.write(Standby);             // Mengatur servo ke posisi standby

    lcd.clear();

    lcd.setCursor(0, 0);

    lcd.print("Tempat Sampah:");

    lcd.setCursor(0, 1);

    lcd.print("      PENUH      ");

  }

  if ((Svalue == LOW) && (distance >= 10)){

    myservo.write(gerak);               // Mengatur servo ke posisi gerak

    delayMicroseconds(2);

    myservo.write(Standby);             // Mengatur servo ke posisi standby

    delay(5000);

    lcd.clear();

    lcd.setCursor(0, 0);

    lcd.print("Tempat Sampah:");

    lcd.setCursor(0, 1);

    lcd.print("      TERSEDIA ");

  }

  if ((Svalue == HIGH) && (distance < 10)){

    myservo.write(Standby);             // Mengatur servo ke posisi standby

    lcd.clear();

    lcd.setCursor(0, 0);

    lcd.print("Tempat Sampah:");

    lcd.setCursor(0, 1);

    lcd.print("      PENUH      ");

  }

  else{

    myservo.write(gerak);               // Mengatur servo ke posisi gerak

    lcd.clear();

    lcd.setCursor(0, 0);

    lcd.print("Tempat Sampah:");

    lcd.setCursor(0, 1);

    lcd.print("      TERSEDIA ");

  }

}

6. Kesimpulan

Proyek ini berhasil merancang dan mengimplementasikan tempat sampah otomatis berbasis sensor infra red yang dapat membuka dan menutup secara otomatis saat mendeteksi keberadaan objek. Sistem ini menunjukkan kinerja yang baik dalam berbagai kondisi lingkungan, menawarkan solusi yang lebih higienis dan praktis untuk pengelolaan sampah.