PROJECT MIKROKONTROLER BERBASIS GELOMBANG ULTRASONIC

SENSOR BAK SAMPAH PENUH ATAU TIDAK

III.1    Blok Diagram

Blok diagram merupakan pernyataan gambar yang ringkas antara masukan, pengontrol dan keluaran dari suatu sistem. Komponen yang digunakan pada prototipe alat ini adalah sensor ultrasonik sebagai input. Arduino Uno sebagai controller. Liquid Crystal Display (LCD) 16x2 I2C, motor servo, led indicator dan buzzer sebagai output. Blok diagram yang digunakan pada prototipe alat  otomatis berbasis Arduino Uno dapat dilihat pada Gambar 3.1.

                                                                                

III.1.1 Blok Aktivator Alat

Pada blok aktivator digunakan catu daya sebesar 5 volt. Catu daya tersebut digunakan untuk memberikan tegangan masukan kepada komponen yang digunakan pada bagian mikrokontroler agar dapat bekerja. Tegangan 5 volt digunakan untuk mengaktifkan komponen yaitu sensor ultrasonik, motor servo, LCD 16x2 I2C, LED, buzzer dan board Arduino UNO.

Pencatu daya tegangan 5 volt untuk Arduino UNO didapatkan dari sumber eksternal yaitu powerbank yang dihubungkan melalui kabel USB A-B. Kabel USB A-B ini juga dapat digunakan untuk mengunggah program dari komputer ke Arduino UNO. Untuk mengaktifkan sensor ultrasonik, motor servo, LED, buzzer dan LCD 16x2 I2C digunakan tegangan dari pin 5 volt dari board Arduino UNO.

Gambar 3.2 Kabel USB A-B Arduino UNO

III.1.2 Blok Input Alat

            Adapun blok masukan pada blok diagram bagian prototipe alat ini adalah sebagai berikut.

III.1.2.1 Sensor Ultrasonik

              prinsip kerja dari alat ini yaitu sensor ultrasonic akan mendeteksi objek dengan cara mengrimkan suara ultrasonic dan kemudian mendengarkan pantulan suara tersebut. Sensor hanya akan mengirimkan suara ultrasonic ketika ada pulsa trigger dari mikrokontroler (pulsa high selama 5uS). Suara ini akan merambat di udara dengan kecepatan 344,424m (atau 1cm setiap 29.034uS), mengenai objek untuk kemudian  terpantul kembali ke sensor. Selanjutnya mikrokontroler cukup mengukur lebar pulsa tersebut dan kemudian mengkonversinya dalam bentuk jarak dengan perhitungan sebagai berikut:

                               jarak = (Lebar Pulsa/29.034uS)/2 (dalam cm)

dan pada inputan ini akan mengirimkan data ke dalam mikrokontroler Arduino Uno untuk di proses.

                     

                                            

Gambar 3.3 Sensor Ultrasonik

Tabel 3.1 Hubungan pin input Sensor Ultrasonik dengan Arduino UNO

Pin Sensor Ultrasonik	Pin Arduino Uno	Keterangan
VCC	VCC	Disambung ke vcc +5 volt
TRIG sensor 1	Pin 7 arduino	Disambung ke pin 7 arduino
TRIG sensor 2	Pin 5 arduino	Disamsbung ke pin 5 arduino
ECO sensor 1	Pin 6 arduino	Disambung ke pin 6 arduino
ECO sensor 2	Pin 4 arduino	Disambung ke pin 4 arduino
GROUND	GROUND	Disambung ke ground

Skematik rangkaian pada bagian input dari prototipe alat ini dapat dilihat pada skematik berikut ini.

                           

Gambar 3.4 Skematik Input Alat

III.1.3 Blok Proses Alat

Blok proses pada prototipe alat ini dilakukan oleh mikrokontroler Arduino UNO. Arduino UNO ini akan memproses masukan dari sensor ultrasonik untuk mendeteksi apakah ada sampah yang sudah di tentukan pada program (sampah yang terdeteksi bersifat bebas). Kemudian Arduino UNO mengirimkan sinyal ke motor servo sehingga tutup tempat sampah akan terbuka secara otomatis dan jika tempat sampah sudah penuh akan menampilkan output berupa karakter tempat sampah penuh pada LCD 16x2 I2C.

            Pada perancangan alat ini, hubungan antara pin Arduino UNO sebagai komponen blok proses dengan blok input dan blok output adalah sebagai berikut.

Tabel 3.2 Hubungan Pin Arduino dengan Pin Komponen

PIN ARDUINO UNO	PIN KOMPONEN	KETERANGAN
5V	Protoboard	Sensor ultrasonic, LCD 16x2 I2C   LED, Servo, Buzzer
GND	Protobod	Sensor ultrasonic, LCD 16x2 I2C LED, Servo, Buzzer
9	Motor Servo	-
A4 (SDA)	SDA	LCD 16x2 I2C
A5 (SCL)	SCL	LCD 16x2 I2C

III.1.4 Blok Output Alat

III.1.4.1 (Liquid Crystal Display) LCD 16x2 I2C

            Pada blok keluaran ini digunakan sebuah LCD 16x2 untuk memberikan informasi dari masukan yang diberikan. Pada perancangannya, LCD 16x2 dihubungkan dengan Arduino UNO melalui komunikasi I2C (Inter Integrated Circuit). LCD 16x2 akan dihubungkan dengan modul I2C sehingga pin yang terhubung pada Arduino UNO hanya pin SDA, SCL, VCC, dan GND. Penggunaan komunikasi I2C pada LCD ini dimaksudkan agar dapat mengurangi jumlah input yang perlu dihubungkan pada Arduino UNO.

                 

Gambar 3.5 LCD 16x2 dengan Modul I2C

LCD 16x2 akan memberikan respon pada setiap masukan berupa tampilan karakter sesuai dengan program yang telah diproses oleh Arduino UNO. Pada perancangan alat ini LCD yang digunakan memiliki latar belakang dengan warna kuning dan karakter yang ditampilkan dengan warna hitam.

III.1.4.2. Motor Servo

Gambar 3.6 Motor Servo

Motor servo pada perancangan alat ini digunakan untuk melakukan aksi berupa menggerakan tutup tempat sampah sehingga tutup tempat sampah terbuka secara otomatis. Pin pada motor servo dihubungkan dengan pin 9 Arduino UNO seperti terlihat pada tabel 3.2 sehingga dapat bekerja sesuai dengan program. Pada saat sensor ultrasonik 1 menedeteksi adanya sebuah sampah, maka Arduino UNO akan memproses dan memberikan perintah pada motor servo untuk bergerak ke arah 90^o dan tutp tempat sampah akan terbuka secara otomatis selama kurang lebih 3 detik setelah itu akan menutup kembali  

Pada saat sensor ultrasonik mendeteksi tempat sampah penuh, maka Arduino UNO akan memproses dan memberikan perintah pada motor servo untuk diam sehingga tidak ada pergerakan sama sekali dan lampu led menyala serta buzzer berbunyi.

Skematik dari rangkaian output pada prototipe alat ini dapat dilihat pada gambar 3.8 berikut ini.

                                                            

Gambar 3.7 Skematik Output Alat

III.2     Flowchart

Cara kerja dari rancang bangun tempat sampah otomatis ini dapat dijelaskan dengan flowchart. Proses dari bagian input sampai output pada prototipe alat ini akan dijelaskan menggunakan flowchart dibawah ini.

Gambar 3.8 Flowchart

Penjelasan dari flowchart diatas adalah sebagai berikut :

1.      Mulai, merupakan kondisi dimana setiap komponen pada bagian input berupa sensor pH meter, controller Arduino UNO, dan output berupa LCD 16x2 I2C dan motor servo mendapat tegangan untuk mengaktifkannya.

2.      Inisialisasi, Arduino Uno diinisialisasi untuk dapat dijalankan dan LCD 16x2 I2C diinisialisasi agar dapat tehubung menggunakan komunikasi I2C dengan Arduino UNO.

3.      Proses pembacaan mendeteksi sampah dangan sensor ultrasonik 1 dan  sensor ultrasonik 2 sehingga dapat ditampilkan pada LCD 16x2 I2C.

4.      Membaca kondisi apabila sensor ultrasonic 1 mendeteksi adanya sampah maka LED hijau menyala motor servo akan membuka tutup tempat sampah dan LCD 16x2 I2C menampilkan tempat sampah kosong, Program selesai.

5.      Membaca kondisi apabila sensor ultrasonic 2 mendeteksi sampah penuh maka LED biru menyala serta buzzer berbunyi motor servo akan diam dan LCD 16x2 I2C menampilkan tempat sampah penuh, Program selesai.