RANCANG BANGUN SMART DUSTBIN BERBASIS AR
RANCANG BANGUN “SMART DUSTBIN”BERBASIS ARDUINO SEBAGAI ALAT
PEMBELAJARAN ANAK USIA DINI
Hilmi Wijayanti (1231130021), Lailatul Nurjanah (1231130079)
Program studi teknik telekomunikasi Jurusan teknik elektro
Politeknik negeri malang
2015
Abstrak
Tujuan pembuatan tempat sampah pintar
berbasis arduino untuk mencegah kebiasaan
buruk orang membuang sampah. Membuang
sampah pada tempatnya harus dibiasakan sejak
dini dengan cara memberi pemahaman pada
anak usia dini tentang bagaimana membuang
sampah yang benar. Pentingnya mengajarkan
pemahaman membuang sampah yang benar
harus diberikan pada anak usia dini, agar kelak
anak akan terbiasa membuang sampah pada
tempatnya sampai dia dewasa. Tempat sampah
pintar ini untuk menarik minat anak-anak agar
membuang sampah pada tempatnya. Alat ini
akan bekerja setelah sensor inframerah dan
photodioda mendeteksi adanya sampah yang
masuk kedalam tempat sampah, kemudian
terbaca arduino untuk memberikan perintah
motor stepper agar dapat mengeluarkan
permen. Setelah tempat sampah penuh dan
permen habis, arduino memberi perintah
wavecom untuk mengirim sms berisipesan
singkat
kenomor
handphone
petugas
pembersih sampah. Metode yang digunakan
dalam rancang bangun “smart dustbin”
berbasis arduino sebagai alat pembelajaran
anak usia dini ini adalah eksperimen.
Perangkat keras terdiridari (1) Sistem
mikrokontroller arduino Promini sebagai
pengendali utama, (2) Sensor infrared dan
sensor
photodiode
sebagai
sensor
pendeteksisampah yang masuk, (3) Motor
stepper sebagai alat untuk mengeluarkan
permen, (4) Sensor ultrasonik untuk
mendeteksi sampah penuh dan permen habis.
Berdasarkan
hasil
pengujian
dapat
disimpulkan bahwa kotak sampah otomatis ini
dapat bekerja sesuai dengan prinsi p kerja
yang dirancang.
Kata Kunci : Sensor infrared,
photodioda,
arduino
Promini,
ultrasonik, SIM card , wavecom,
stepper.
sensor
sensor
motor
1. PENDAHULUAN
Perkembangan teknologi pada saat ini
semakincepat dan menuntut adanya perubahan
di berbagai sektor.Teknologi yang sedang
berkembang saat ini salah satunya adalah
arduino sebagai mikrokontroler dalam dunia
pemrograman elektro.Arduino lebih mudah
diterimakarena
kesederhanaan
tampilan
program dan penulisan source code. Kegunaan
Arduino sangat beragam yaitu dapat
digunakan untuk mengambil masukan dari
berbagai switchatau sensor, mengendalikan
berbagai lampu, motor, komunikasi serial dan
output fisiklainnya.
Perkembangan
teknologi
menyebabkan terjadinya perubahan yang
mendasar didalam aktivitas manusia seharihari yang selalu menginginkan segala
sesuatunya serba otomatis, praktis dan
fleksibel.Namun
seiring
dengan
perkembangan teknologi yang semakin
canggih karakter yang tertanam pada
masyarakat masih cukup rendah.Salah satunya
kebiasaan membuang sampah yang buruk.
Banyak
orang
membuang
sampah
disembarang tempat dikarenakan berbagai
faktor seperti kurang menariknya fasilitas
tempat sampah dan tempat sampah yang telah
penuh. Membuang sampah yang buruk
berakibat pencemaran lingkungan, timbulnya
penyakit, danbencana banjir.Solusi yang tepat
adalah memberi pemahaman pada anak usia
dini untuk membuang sampah pada
tempatnya.
Berdasarkan permasalahanyang telah
dijelaskan penulis mencoba membuat smart
dustbin
berbasis
arduino
sebagai
mikrokontroller.Disebut
smart
dustbinkarenadapatmendeteksi adanya sampah
kemudian mengeluarkan permen secara
otomatis, dapat mengirimkan informasi
sampah penuh dan mengirimkan informasi
apabilapermen
habis.Diharapkan
dengan
tempat sampah pintar ini, membuat tempat
sampah menjadi lebih menarik sehingga anak
akan membuang sampah pada tempatnya, dan
memudahkan petugas mengambil sampah
yang penuhjuga mengisi permen yang habis.
FTDI Basic Breakout papan untuk 3.3V
Arduino Mini Pro
.
2. TEORI DASAR
2.1 Pengertian Arduino
Arduino
merupakan
platform
pembuatan prototipe elektronik yang bersifat
open source hardware, yang berdasarkan
pada perangkat kerasa dan perangkat
lunakfleksibel dan mudah digunakan. Platform
terdiri dari arduino board, shield yang
merupakan sebuah papan yang dapat dipasang
diatas arduino board untuk menambah
kemampuan,
bahasa
program
dan
pengembangan
dari
arduino.
Bahasa
pemrograman arduino mirip dengan bahasa
pemrograman C++.
2.2. Arduino Promini
Arduino Pro Mini adalah papan
mikrokontroler
yang
menggunakan
ATmega328 (datasheet).Memiliki 14 digital
pin input / output (6 pin dapat digunakan
sebagai output PWM), 8 input analog,
resonator on-board, tombol reset, dan lubang
untuk pemasangan pin header. Enam pin dapat
dihubungkan ke kabel FTDI atau Sparkfun
papan breakout untuk memberikan tenaga
USB dan komunikasi. Arduino Pro Mini
digunakan untuk instalasi semi permanen
atau pameran.Arduino hadir tanpa header
pra-mount, memungkinkan penggunaan
berbagai jenis konektor atau solder
langsung kabel.Tata letak pinArduino Mini
kompatibel. Ada
dua
versi
Pro
Mini.Bekerja pada 3.3V dan 8 MHz, dan
5V dan 16 MHz.. Arduino Pro Mini
dirancang dan diproduksi oleh SparkFun
Electronics. Arduino Pro Mini ditujukan
untuk pengguna tingkat lanjut yang
membutuhkan fleksibilitas, biaya rendah,
dan ukuran kecil.Muncul dengan minimum
komponen (tidak ada on-board USB atau
pin header) untuk menjaga biaya menjadi
rendah. Arduino tanpa built-in sirkuit USB,
sehingga off-board USB-to-TTL seri
konverter harus digunakan untuk mengupload sketsa.Ini bisa menjadi USB FTDI
TTL-232R - TTL tingkat converter kabel
serialuntuk 5V Arduino Mini Pro), atau
FTDI TTL-232R-3V3 USB - TTL Tingkat
Serial Converter Kabel atau SparkFun
Gambar 2.9Arduino Promini
Sumber:http://www.arduino.cc/en/Main/A
rduinoBoardProMini
2.3. Sensor Photodiode
Photodioda adalah sebuah dioda
semikonduktor yang berfungsi sebagai
sensor
cahaya.Photodioda
memiliki
hambatan yang sangat tinggi pada saat
dibias mundur. Hambatan ini akan
berkurang ketika photodioda disinari
cahaya dengan panjang gelombang yang
tepat.
Sehingga
photodioda
dapat
digunakan sebagai detektor cahaya dengan
memonitoring arus
yang
mengalir
melaluinya
Gambar 2.10Konsep Pemantulan
Sumber:Yultrisna:2013:89
2.4. Sensor Infrared(inframerah)
LED Inframerah adalah dioda yang
dapat memancarkan cahaya dengan
panjang gelombang lebih panjang dari
cahaya yang dapat dilihat, tetapi lebih
pendek dari gelombang radio apabila LED
Inframerah
tersebut
dilalui
arus.Karateristik inframerah digunakan
untuk komunikasi jarak dekat, seperti
pada remote TV. Gelombang inframerah
itu mudah untuk dibuat, harganya relatif
murah, tidak dapat menembus tembok atau
benda gelap, serta memiliki fluktuasi daya
tinggi dan dapat diinterfensi oleh cahaya
matahari
Gambar 2.13Ultrasonik
Gambar 2.11Lambang infamerah dan
bentuk fisiknya
Sumber :Rahman Alfan, 2010:1
2.5 Sensor Ultrasonik
SRF 04 adalah merupakan modul
yang
berisi
transmitter
dan
receiverultrasonic, modul dapat digunkan
untuk mengukur jarak. Modul ini
mengukur jarak dengan cara menghitung
selisih waktu antara saat pemancaran
sinyal dan saat penerimaan sinyal pantul.
Seperti diketahui, kecepatan rambat suara
di udara adalah 34399.22 cm/detik, berarti
untuk merambat sejauh 1 cm suara
membutuhkan waktu 29 mikro detik.
Misalkan waktu antara pengiriman dan
peneriman sinyal ultrasonik adalah 5800
mikro detik, maka jarak antara sensor dan
benda ( penghalang ) adalah 100 cm.( 2 x
100 cm x 29 mikrodetik/cm = 5800 mikro
detik).
Gambar 2.12Prinsip Kerja Sensor
Ultrasonik
Sumber: SRF04 Technical Documentation,2012:1
SRF-04 hanya menggunakan 2 port I/O
untuk
berhubungan
dengan
mikrokontroler, sehingga sangat ideal
untuk aplikasi-aplikasi robotika, SRF-04
dapat mengukur jarak mulai 3 cm sampai 3
m, dan dapat mengukur benda dengan
diameter 3 cm pada jarak kurang dari 2
meter.
Sumber: SRF04 Technical Documentation,2012:1
2.6. Modem GSM
Modem GSM memililki kesamaan
dengan modem CDMA, yaitu komunikasi
Internet dengan menggunakan jalur
komunikasi GSM (Global System for
Mobile Communication). Sama halnya
seperti modem CDMA, modem GSM
memiliki bentuk yang sama, yaitu berupa
USB, PCMCIA, dan dapat pula
menggunaka ponsel yang memiliki fitur
sebagai modem.
Gambar 2.16 GSM modem dengan tipe
Wavecom Fastrack M1206B.
Sumber:Djuandi Feri, 2006:2
2.7. Motor Stepper
Motor stepper mengubah pulsa-pulsa
listrik yang diberikan menjadi gerakangerakan diskrit rotor yang disebut langkah
(steps). Nilai rating dari suatu motor
stepper diberikan dalam langkah per
putaran (steps per revolution). Motor
stepper umumnya mempunyai kecepatan
dan torsi yang rendah.Sebuah motor
stepper adalah motor DC, rotasi dapat
dibagi menjadi beberapa langkah yang
lebih kecil. Hal ini dilakukan dengan
memiliki besi gigi berbentuk rotor melekat
pada poros di dalam motor. Di sekitar
bagian luar motor yang elektromagnet
dengan gigi. Salah satu kumparan diberi
energi, sehingga menyebabkan gigi rotor
besi untuk menyelaraskan dengan gigi
elektromagnet. Gigi pada
berikutnyaelektromagnet yang sedikit
offset dari yang pertama; ketika diberi
energi dan kumparan pertama dimatikan,
hal ini menyebabkan poros berputar sedikit
lebih ke arah elektromagnet berikutnya
Gambar 3.6 Blok Diagram Sistem Kerja
Alat
Sumber: perencanaan.2015
3.2 Flowchart Alat Yang Dapat Mendeteksi
Sampah Masuk
start
Keadaan
awal
Gambar 2.23 Motor Stepper
Ada masukan
berupa sampah
Sumber :Widodo Budiharto, 2008:10
TIDAK
1.
PERENCANAAN
3.1 Blok Diagram perencanaan
Perencanaan dan pembuatan suatu alat
selalu
terlebih
dahulu
dibutuhkan
perencanaan alat tersebut gambar 3.5
menunjukkan blok diagram perencanaan
smart dustbin.Pada blok diagram ini
digambarkan bentuk perangkat secara
umum dan bentuk mekanik alat yang akan
dibuat secara keseluruhan.
Dibaca sensor
photodioda dan
infra merah
YA
Mengirim
informasi ke
arduino
Menggerakkan
motor stepper
Mengeluarkan ouput
berupa permen
finish
Gambar 3.1Flowchart Sistem Kerja Alat
Pendeteksi Sampah
Sumber: perencanaan.2015
Gambar 3.5 Blok Diagram Perencanaan
Alat
Sumber: perencanaan.2015
Blok Diagram Sistem Kerja Alat
Blok diagram sistem kerja alat yang
dituntukkan pada gambar 3.6blok diagram
sistem kerja alat menggambarkan tentang
bagaimana proses sistem kerja dari Rancang
Bangun Smart Dustbin Berbasis Arduino
Sebagai Alat Pembelajaran Anak Usia Dini
yang akan dibuat.
3.3
Flowchart
Alat
Mengeluarkan Permen
Yang
Dapat
3.5 Flowchart Sistem Pengiriman Pesan
Ketika Permen Habis Melalui Shield
GSMWavecom
start
Adanya
perubaha
n tinggi
permen
tidak
Sensor
ultrasonik
ya
memmberi
informasi ke
arduino
Memberi
informasi ke
Wavecom
Gambar 3.2Flowchart Sistem
Kerja Alat Mengeluarkan Permen
Sumber: perencanaan.2015
3.4 Flowchart Mengirimkan Pesan Ketika
Sampah Penuh Melalui Modul GSM
Wavecom
start
Memberi infornasi
ke admin
finish
Gambar 3.4Flowchart Sistem Pengiriman
Pesan Ketika Permen Habis Melalui
Wavecom
Sumber: perencanaan:2015
Adanya
perubahan
tinggi
masukan
tidak
Sensor
ultrasonik
ya
memberi informasi
b.
Flowchart cek door lock
ke arduino
Memberi
informasi
kewavecom
Memberi infornasi
ke admin
a.
Flowchart cek lampu
finish
Gambar 3.3Flowchart Sistem
Pengiriman Pesan Ketika Sampah
Penuh Melalui wavecom
Sumber: perencanaan.2015
4. PENGUJIAN
4.1 Pengujian Per Bagian
4.1.1. Pengujian Infra Merah
Pada pengujian perangkat pendeteksi
sampah
masuk
ini
pintu
masuk
tempatsampahdilengkapi dengan 5 sensor
inframerah. Infra merah terdapat vcc dan
ground.Cahaya infra merah dapat dilihat
menggunakan kamera.Pengujian dilakukan
dengan memberi catu daya sebesar
5v.Pengukuran
catu
daya
dengan
menggunakan multimeter digital pada range
volt DC.Vccpada catu daya dihubungkan ke
anoda infra merah. Sedangkan ground catu
daya dihubungkan ke katoda infra merah.Pada
gambar 4.3penengujiansensor infra merah
menjelaskan pengujian infra merah, infra
merah menyala dengan baik ketika mendapat
catu daya sbesar 5volt.
Gambar 4.3Penengujiansensor infra merah
Sumber: perencanaan pribadi:2015
4.1.2
Pengujian Photo Dioda
Pada gambar 4.6pengujian sensor
photo dioda pada keadaan gelap sampah
masuk. Tegangan pada data menunjukkan
5voltsama dengan catu daya yang diberikan
yaitu 5volt. Dari pengujian telah menunjukkan
ketika photo diode pada keadaan gelap akan
memberikan logika 1 pada arduino.Sehingga
dapat menjadi saklar untuk menggerakkan
motor stepper.
Gambar 4.6Pengujian Sensor Photo Dioda
Keadaan Gelap
Sumber: perencanaan pribadi:2015
Pada gambar 4.7 pengujian sensor
photo dioda pada keadaan terkena sinar saat
tidak ada sampah masuk.Tegangan pada data
menunjukkan 0voltsehingga jauh berbeda
dengan catu daya yang diberikan 5volt. Dari
pengujian telah menunjukkan ketika photo
diode pada keadaan terangakan memberikan
logika 0 pada arduino. Sehingga saklar untuk
menggerakkan motor stepper akan off .
Gambar 4.7Pengujian sensor photo dioda
keadaan terkena sinar.
Sumber: perencanaan pribadi:2015
4.1.3 PengujianAlat Yang Dapat
Mengeluarkan Permen
Pada pengujian pengeluaran permen
denganmenggerakkan
motor
stepper,
dilakukan oleh saklar berupa photo dioda yang
menerima sinar dari infra merah namun
terhalang oleh sampah masuk, motor stepper
akan berputar sesuai derajat yang telah
diprogram.
Gambar 4.8Pengujian Motor stepper.
Sumber: perencanaan pribadi:2015
Pada Gambar 4.9 Skematik Rangkaian
driver ULN2003A motor stepper, pengujian
motor stepper dilakukan dengan cara
memberikan tegangan 12 DC pada kaki
common motor stepper, kemudian lilitanlilitan pada motor stepper dihubungkan dengan
ground, satu persatu4 kaki pada output IC
ULN3003Adipasang secara berurutan sebagai
data pada mikro, sehingga dapat diprogram
letak 4 pin pada program arduino.
Gambar 4.9Skematik Rangkaian driver
ULN2003A motor stepper.
Sumber: perencanaan pribadi:2015
4.1.4. Pengujian Alat Yang
DapatMengirimkan Pesan Ketika Sampah
Penuh Melalui Modul GSMWavecom
Pada pengujian pengiriman SMS
menggunakan
wavecom,
sensor
yang
digunakan untuk mendeteksi keadaan sampah
penuh menggunakan sensor ultrasonik, yang
bertujuan agar dapat membaca volume
kepenuhan tempat sampah. Untuk menguji
kevalidan data yaitu dengan cara mengirimkan
sms dari wavecom apabila sensor ultrasonik
membaca ketinggian sampah telah mencapai
diatas 15 cm. Apabila berhasil mengirimkan
pesanyang berisi “sampah penuh” berarti data
telah valid.Pada gambar 4.10 Pendeteksi
sampah penuh dengan mengirim SMS
menggunakanwavecommenjelaskan
bahwa
ketika sensor ultrasonik mendeteksi ketinggian
sampah lebih dari 15cm maka akan mengirim
sms berupa peringatan “sampah penuh”
dengan jeda waktu.
Gambar 4.11Pendeteksi sampah penuh dengan
mengirim SMS menggunakan
wavecom
Sumber: perencanaan pribadi:2015
4.1.5. Pengujian Alat Yang
DapatMengirimkan Pesan Ketika Permen
Habis Melalui Modul GSM Wavecom
Pada pengujian pengiriman SMS
menggunakan
wavecom,
sensor
yang
digunakan untuk mendeteksi keadaan permen
habis menggunakan sensor ultrasonik,
bertujuan untuk membaca jarak keberaaan
permen telah habis atau belum. Untuk menguji
kevalidan data yaitu dengan cara mengirimkan
sms dari wavecom apabila sensor ultrasonik
membaca ketinggian permen telah mencapai
dibawah 10 cm. Apabila berhasil mengirimkan
pesanyang berisi “permen habis” berarti data
telah valid. Pada gambar 4.12pendeteksi
pemen habis dengan mengirim SMS
menggunakanwavecommenjelaskan
bahwa
ketika sensor ultrasonik mendeteksi ketinggian
permen lebih dari 10cm maka akan mengirim
sms berupa peringatan “permen habis” dengan
jeda waktu.
Gambar 4.13Pendeteksi pemen habis dengan
mengirim SMS menggunakan
wavecom
Sumber: perencanaan pribadi:2015
5. KESIMPULAN
Berdasarkan hasil pengujian pada
laporan akhir untuk sistem smart dustbin dapat
disimpulkan bahwa :
1. Penggunaan sensor cahaya infra merah
dan photo diode dapat diaplikasikan
sebagai sensor pendeteksi sampah
masuk
dengan
memanfaatkan
pemrosesan data ADC , rangkaian
pengontrol
pada
photo
diode
berjumlah 5 sehingga dapat memenuhi
pintu masuk tempat sampah.
2. Pemrosesan data ADC pada photo
dioda dapat menjadi saklar untuk
menggerakkan motor stepper berputar
sesuai derajat.Pemrograman motor
stepper menghasilkan perputaran yang
searah maupun tidak searah jarum
jam. Dengan memrogram dapat
dianalisa bahwa motor stepper dapat
bekerja dengan baik dan lancar apabila
dapat diberi perintah HIGH dan LOW
sesuai kebutuhan dan dapat diatur
kecepatan
berputarnya
dengan
memberi delay didalam suatu fungsi,
tetapi jika tidak bisa atau terdapat satu
kesalahan saja dalam pengujian, maka
motor stepper tidak dapat digunakan.
3. Proses komunikasi darialatponsel yang
dikirim oleh modem GSM berupa
komunikasi serial TX dan RX dapat
mengirimkan pesan teks yang berisi
informasi sampah penuh. Proses
komunikasi
dipengaruhi
oleh
pengukuran jarak sensor ultrasonik.
4. Proses komunikasi darialatponsel yang
dikirim oleh modem GSM berupa
komunikasi serial TX dan RX dapat
mengirimkan pesan teks yang berisi
informasi permen habis. Proses
komunikasi
dipengaruhi
oleh
pengukuran jarak sensor ultrasonik.
5. Prinsip kerja alat keseluruhan dapat
kerja karena berpengaruh pada sensor
photo dioda, sensor ultrasonik, modul
GSM wavecom.
Daftar Pustaka
[1] Muzakhim Azam, 2012, Praktikum
[2]
[3]
[4]
[5]
[6]
Pemrograman
Menggunakan
Arduino,Politeknik
Negeri Malang
Yultrisna, 2013, RancangBangun
Robot
Solving
Maze
Dengan
Algoritma Depth
First, Jurnal Momentum ISSN :
1693-752X
Budiharto Widodo, 2008, Panduan
Praktikum Mikrokontroller, Jakarta,
Ellex Media Komputindo
Djuandi Feri, 2006, Memprogram
Gsm Modem, Jurnal Momentum: VbFd-06001.
SRF04 Technical Documentation,
2012, SRF04 - Ultra-Sonic Ranger
Technical Specification
SRF04 Technical Documentation,
2012, SRF04 - Ultra-Sonic Ranger
Technical Specification
PROFIL PENULIS
Nama
TTL
Domisili
: Hilmi Wijayanti
: Surabaya, 27 -04-1994
: Perumahan Pulo Asri A-19
RT/RW 01/08 Kab. Jombang,
Jawa Timur,
Jenis Kelamin : Perempuan
Agama
: Islam
Telepon
: 085788441107
E-mail: hilmiwijayanti@yahoo.co.id
Nama
TTL
Domisili
: Lailatul Nurjanah
: Blitar, 16 -11-1993
: Maron RT/RW 01/03
Srengat , Kab Blitar, Jawa
Timur
Jenis Kelamin : Perempuan
Agama
: Islam
Telepon
: 085731471853
E-mail: lailatul.nurjanah01@gmail.com
PEMBELAJARAN ANAK USIA DINI
Hilmi Wijayanti (1231130021), Lailatul Nurjanah (1231130079)
Program studi teknik telekomunikasi Jurusan teknik elektro
Politeknik negeri malang
2015
Abstrak
Tujuan pembuatan tempat sampah pintar
berbasis arduino untuk mencegah kebiasaan
buruk orang membuang sampah. Membuang
sampah pada tempatnya harus dibiasakan sejak
dini dengan cara memberi pemahaman pada
anak usia dini tentang bagaimana membuang
sampah yang benar. Pentingnya mengajarkan
pemahaman membuang sampah yang benar
harus diberikan pada anak usia dini, agar kelak
anak akan terbiasa membuang sampah pada
tempatnya sampai dia dewasa. Tempat sampah
pintar ini untuk menarik minat anak-anak agar
membuang sampah pada tempatnya. Alat ini
akan bekerja setelah sensor inframerah dan
photodioda mendeteksi adanya sampah yang
masuk kedalam tempat sampah, kemudian
terbaca arduino untuk memberikan perintah
motor stepper agar dapat mengeluarkan
permen. Setelah tempat sampah penuh dan
permen habis, arduino memberi perintah
wavecom untuk mengirim sms berisipesan
singkat
kenomor
handphone
petugas
pembersih sampah. Metode yang digunakan
dalam rancang bangun “smart dustbin”
berbasis arduino sebagai alat pembelajaran
anak usia dini ini adalah eksperimen.
Perangkat keras terdiridari (1) Sistem
mikrokontroller arduino Promini sebagai
pengendali utama, (2) Sensor infrared dan
sensor
photodiode
sebagai
sensor
pendeteksisampah yang masuk, (3) Motor
stepper sebagai alat untuk mengeluarkan
permen, (4) Sensor ultrasonik untuk
mendeteksi sampah penuh dan permen habis.
Berdasarkan
hasil
pengujian
dapat
disimpulkan bahwa kotak sampah otomatis ini
dapat bekerja sesuai dengan prinsi p kerja
yang dirancang.
Kata Kunci : Sensor infrared,
photodioda,
arduino
Promini,
ultrasonik, SIM card , wavecom,
stepper.
sensor
sensor
motor
1. PENDAHULUAN
Perkembangan teknologi pada saat ini
semakincepat dan menuntut adanya perubahan
di berbagai sektor.Teknologi yang sedang
berkembang saat ini salah satunya adalah
arduino sebagai mikrokontroler dalam dunia
pemrograman elektro.Arduino lebih mudah
diterimakarena
kesederhanaan
tampilan
program dan penulisan source code. Kegunaan
Arduino sangat beragam yaitu dapat
digunakan untuk mengambil masukan dari
berbagai switchatau sensor, mengendalikan
berbagai lampu, motor, komunikasi serial dan
output fisiklainnya.
Perkembangan
teknologi
menyebabkan terjadinya perubahan yang
mendasar didalam aktivitas manusia seharihari yang selalu menginginkan segala
sesuatunya serba otomatis, praktis dan
fleksibel.Namun
seiring
dengan
perkembangan teknologi yang semakin
canggih karakter yang tertanam pada
masyarakat masih cukup rendah.Salah satunya
kebiasaan membuang sampah yang buruk.
Banyak
orang
membuang
sampah
disembarang tempat dikarenakan berbagai
faktor seperti kurang menariknya fasilitas
tempat sampah dan tempat sampah yang telah
penuh. Membuang sampah yang buruk
berakibat pencemaran lingkungan, timbulnya
penyakit, danbencana banjir.Solusi yang tepat
adalah memberi pemahaman pada anak usia
dini untuk membuang sampah pada
tempatnya.
Berdasarkan permasalahanyang telah
dijelaskan penulis mencoba membuat smart
dustbin
berbasis
arduino
sebagai
mikrokontroller.Disebut
smart
dustbinkarenadapatmendeteksi adanya sampah
kemudian mengeluarkan permen secara
otomatis, dapat mengirimkan informasi
sampah penuh dan mengirimkan informasi
apabilapermen
habis.Diharapkan
dengan
tempat sampah pintar ini, membuat tempat
sampah menjadi lebih menarik sehingga anak
akan membuang sampah pada tempatnya, dan
memudahkan petugas mengambil sampah
yang penuhjuga mengisi permen yang habis.
FTDI Basic Breakout papan untuk 3.3V
Arduino Mini Pro
.
2. TEORI DASAR
2.1 Pengertian Arduino
Arduino
merupakan
platform
pembuatan prototipe elektronik yang bersifat
open source hardware, yang berdasarkan
pada perangkat kerasa dan perangkat
lunakfleksibel dan mudah digunakan. Platform
terdiri dari arduino board, shield yang
merupakan sebuah papan yang dapat dipasang
diatas arduino board untuk menambah
kemampuan,
bahasa
program
dan
pengembangan
dari
arduino.
Bahasa
pemrograman arduino mirip dengan bahasa
pemrograman C++.
2.2. Arduino Promini
Arduino Pro Mini adalah papan
mikrokontroler
yang
menggunakan
ATmega328 (datasheet).Memiliki 14 digital
pin input / output (6 pin dapat digunakan
sebagai output PWM), 8 input analog,
resonator on-board, tombol reset, dan lubang
untuk pemasangan pin header. Enam pin dapat
dihubungkan ke kabel FTDI atau Sparkfun
papan breakout untuk memberikan tenaga
USB dan komunikasi. Arduino Pro Mini
digunakan untuk instalasi semi permanen
atau pameran.Arduino hadir tanpa header
pra-mount, memungkinkan penggunaan
berbagai jenis konektor atau solder
langsung kabel.Tata letak pinArduino Mini
kompatibel. Ada
dua
versi
Pro
Mini.Bekerja pada 3.3V dan 8 MHz, dan
5V dan 16 MHz.. Arduino Pro Mini
dirancang dan diproduksi oleh SparkFun
Electronics. Arduino Pro Mini ditujukan
untuk pengguna tingkat lanjut yang
membutuhkan fleksibilitas, biaya rendah,
dan ukuran kecil.Muncul dengan minimum
komponen (tidak ada on-board USB atau
pin header) untuk menjaga biaya menjadi
rendah. Arduino tanpa built-in sirkuit USB,
sehingga off-board USB-to-TTL seri
konverter harus digunakan untuk mengupload sketsa.Ini bisa menjadi USB FTDI
TTL-232R - TTL tingkat converter kabel
serialuntuk 5V Arduino Mini Pro), atau
FTDI TTL-232R-3V3 USB - TTL Tingkat
Serial Converter Kabel atau SparkFun
Gambar 2.9Arduino Promini
Sumber:http://www.arduino.cc/en/Main/A
rduinoBoardProMini
2.3. Sensor Photodiode
Photodioda adalah sebuah dioda
semikonduktor yang berfungsi sebagai
sensor
cahaya.Photodioda
memiliki
hambatan yang sangat tinggi pada saat
dibias mundur. Hambatan ini akan
berkurang ketika photodioda disinari
cahaya dengan panjang gelombang yang
tepat.
Sehingga
photodioda
dapat
digunakan sebagai detektor cahaya dengan
memonitoring arus
yang
mengalir
melaluinya
Gambar 2.10Konsep Pemantulan
Sumber:Yultrisna:2013:89
2.4. Sensor Infrared(inframerah)
LED Inframerah adalah dioda yang
dapat memancarkan cahaya dengan
panjang gelombang lebih panjang dari
cahaya yang dapat dilihat, tetapi lebih
pendek dari gelombang radio apabila LED
Inframerah
tersebut
dilalui
arus.Karateristik inframerah digunakan
untuk komunikasi jarak dekat, seperti
pada remote TV. Gelombang inframerah
itu mudah untuk dibuat, harganya relatif
murah, tidak dapat menembus tembok atau
benda gelap, serta memiliki fluktuasi daya
tinggi dan dapat diinterfensi oleh cahaya
matahari
Gambar 2.13Ultrasonik
Gambar 2.11Lambang infamerah dan
bentuk fisiknya
Sumber :Rahman Alfan, 2010:1
2.5 Sensor Ultrasonik
SRF 04 adalah merupakan modul
yang
berisi
transmitter
dan
receiverultrasonic, modul dapat digunkan
untuk mengukur jarak. Modul ini
mengukur jarak dengan cara menghitung
selisih waktu antara saat pemancaran
sinyal dan saat penerimaan sinyal pantul.
Seperti diketahui, kecepatan rambat suara
di udara adalah 34399.22 cm/detik, berarti
untuk merambat sejauh 1 cm suara
membutuhkan waktu 29 mikro detik.
Misalkan waktu antara pengiriman dan
peneriman sinyal ultrasonik adalah 5800
mikro detik, maka jarak antara sensor dan
benda ( penghalang ) adalah 100 cm.( 2 x
100 cm x 29 mikrodetik/cm = 5800 mikro
detik).
Gambar 2.12Prinsip Kerja Sensor
Ultrasonik
Sumber: SRF04 Technical Documentation,2012:1
SRF-04 hanya menggunakan 2 port I/O
untuk
berhubungan
dengan
mikrokontroler, sehingga sangat ideal
untuk aplikasi-aplikasi robotika, SRF-04
dapat mengukur jarak mulai 3 cm sampai 3
m, dan dapat mengukur benda dengan
diameter 3 cm pada jarak kurang dari 2
meter.
Sumber: SRF04 Technical Documentation,2012:1
2.6. Modem GSM
Modem GSM memililki kesamaan
dengan modem CDMA, yaitu komunikasi
Internet dengan menggunakan jalur
komunikasi GSM (Global System for
Mobile Communication). Sama halnya
seperti modem CDMA, modem GSM
memiliki bentuk yang sama, yaitu berupa
USB, PCMCIA, dan dapat pula
menggunaka ponsel yang memiliki fitur
sebagai modem.
Gambar 2.16 GSM modem dengan tipe
Wavecom Fastrack M1206B.
Sumber:Djuandi Feri, 2006:2
2.7. Motor Stepper
Motor stepper mengubah pulsa-pulsa
listrik yang diberikan menjadi gerakangerakan diskrit rotor yang disebut langkah
(steps). Nilai rating dari suatu motor
stepper diberikan dalam langkah per
putaran (steps per revolution). Motor
stepper umumnya mempunyai kecepatan
dan torsi yang rendah.Sebuah motor
stepper adalah motor DC, rotasi dapat
dibagi menjadi beberapa langkah yang
lebih kecil. Hal ini dilakukan dengan
memiliki besi gigi berbentuk rotor melekat
pada poros di dalam motor. Di sekitar
bagian luar motor yang elektromagnet
dengan gigi. Salah satu kumparan diberi
energi, sehingga menyebabkan gigi rotor
besi untuk menyelaraskan dengan gigi
elektromagnet. Gigi pada
berikutnyaelektromagnet yang sedikit
offset dari yang pertama; ketika diberi
energi dan kumparan pertama dimatikan,
hal ini menyebabkan poros berputar sedikit
lebih ke arah elektromagnet berikutnya
Gambar 3.6 Blok Diagram Sistem Kerja
Alat
Sumber: perencanaan.2015
3.2 Flowchart Alat Yang Dapat Mendeteksi
Sampah Masuk
start
Keadaan
awal
Gambar 2.23 Motor Stepper
Ada masukan
berupa sampah
Sumber :Widodo Budiharto, 2008:10
TIDAK
1.
PERENCANAAN
3.1 Blok Diagram perencanaan
Perencanaan dan pembuatan suatu alat
selalu
terlebih
dahulu
dibutuhkan
perencanaan alat tersebut gambar 3.5
menunjukkan blok diagram perencanaan
smart dustbin.Pada blok diagram ini
digambarkan bentuk perangkat secara
umum dan bentuk mekanik alat yang akan
dibuat secara keseluruhan.
Dibaca sensor
photodioda dan
infra merah
YA
Mengirim
informasi ke
arduino
Menggerakkan
motor stepper
Mengeluarkan ouput
berupa permen
finish
Gambar 3.1Flowchart Sistem Kerja Alat
Pendeteksi Sampah
Sumber: perencanaan.2015
Gambar 3.5 Blok Diagram Perencanaan
Alat
Sumber: perencanaan.2015
Blok Diagram Sistem Kerja Alat
Blok diagram sistem kerja alat yang
dituntukkan pada gambar 3.6blok diagram
sistem kerja alat menggambarkan tentang
bagaimana proses sistem kerja dari Rancang
Bangun Smart Dustbin Berbasis Arduino
Sebagai Alat Pembelajaran Anak Usia Dini
yang akan dibuat.
3.3
Flowchart
Alat
Mengeluarkan Permen
Yang
Dapat
3.5 Flowchart Sistem Pengiriman Pesan
Ketika Permen Habis Melalui Shield
GSMWavecom
start
Adanya
perubaha
n tinggi
permen
tidak
Sensor
ultrasonik
ya
memmberi
informasi ke
arduino
Memberi
informasi ke
Wavecom
Gambar 3.2Flowchart Sistem
Kerja Alat Mengeluarkan Permen
Sumber: perencanaan.2015
3.4 Flowchart Mengirimkan Pesan Ketika
Sampah Penuh Melalui Modul GSM
Wavecom
start
Memberi infornasi
ke admin
finish
Gambar 3.4Flowchart Sistem Pengiriman
Pesan Ketika Permen Habis Melalui
Wavecom
Sumber: perencanaan:2015
Adanya
perubahan
tinggi
masukan
tidak
Sensor
ultrasonik
ya
memberi informasi
b.
Flowchart cek door lock
ke arduino
Memberi
informasi
kewavecom
Memberi infornasi
ke admin
a.
Flowchart cek lampu
finish
Gambar 3.3Flowchart Sistem
Pengiriman Pesan Ketika Sampah
Penuh Melalui wavecom
Sumber: perencanaan.2015
4. PENGUJIAN
4.1 Pengujian Per Bagian
4.1.1. Pengujian Infra Merah
Pada pengujian perangkat pendeteksi
sampah
masuk
ini
pintu
masuk
tempatsampahdilengkapi dengan 5 sensor
inframerah. Infra merah terdapat vcc dan
ground.Cahaya infra merah dapat dilihat
menggunakan kamera.Pengujian dilakukan
dengan memberi catu daya sebesar
5v.Pengukuran
catu
daya
dengan
menggunakan multimeter digital pada range
volt DC.Vccpada catu daya dihubungkan ke
anoda infra merah. Sedangkan ground catu
daya dihubungkan ke katoda infra merah.Pada
gambar 4.3penengujiansensor infra merah
menjelaskan pengujian infra merah, infra
merah menyala dengan baik ketika mendapat
catu daya sbesar 5volt.
Gambar 4.3Penengujiansensor infra merah
Sumber: perencanaan pribadi:2015
4.1.2
Pengujian Photo Dioda
Pada gambar 4.6pengujian sensor
photo dioda pada keadaan gelap sampah
masuk. Tegangan pada data menunjukkan
5voltsama dengan catu daya yang diberikan
yaitu 5volt. Dari pengujian telah menunjukkan
ketika photo diode pada keadaan gelap akan
memberikan logika 1 pada arduino.Sehingga
dapat menjadi saklar untuk menggerakkan
motor stepper.
Gambar 4.6Pengujian Sensor Photo Dioda
Keadaan Gelap
Sumber: perencanaan pribadi:2015
Pada gambar 4.7 pengujian sensor
photo dioda pada keadaan terkena sinar saat
tidak ada sampah masuk.Tegangan pada data
menunjukkan 0voltsehingga jauh berbeda
dengan catu daya yang diberikan 5volt. Dari
pengujian telah menunjukkan ketika photo
diode pada keadaan terangakan memberikan
logika 0 pada arduino. Sehingga saklar untuk
menggerakkan motor stepper akan off .
Gambar 4.7Pengujian sensor photo dioda
keadaan terkena sinar.
Sumber: perencanaan pribadi:2015
4.1.3 PengujianAlat Yang Dapat
Mengeluarkan Permen
Pada pengujian pengeluaran permen
denganmenggerakkan
motor
stepper,
dilakukan oleh saklar berupa photo dioda yang
menerima sinar dari infra merah namun
terhalang oleh sampah masuk, motor stepper
akan berputar sesuai derajat yang telah
diprogram.
Gambar 4.8Pengujian Motor stepper.
Sumber: perencanaan pribadi:2015
Pada Gambar 4.9 Skematik Rangkaian
driver ULN2003A motor stepper, pengujian
motor stepper dilakukan dengan cara
memberikan tegangan 12 DC pada kaki
common motor stepper, kemudian lilitanlilitan pada motor stepper dihubungkan dengan
ground, satu persatu4 kaki pada output IC
ULN3003Adipasang secara berurutan sebagai
data pada mikro, sehingga dapat diprogram
letak 4 pin pada program arduino.
Gambar 4.9Skematik Rangkaian driver
ULN2003A motor stepper.
Sumber: perencanaan pribadi:2015
4.1.4. Pengujian Alat Yang
DapatMengirimkan Pesan Ketika Sampah
Penuh Melalui Modul GSMWavecom
Pada pengujian pengiriman SMS
menggunakan
wavecom,
sensor
yang
digunakan untuk mendeteksi keadaan sampah
penuh menggunakan sensor ultrasonik, yang
bertujuan agar dapat membaca volume
kepenuhan tempat sampah. Untuk menguji
kevalidan data yaitu dengan cara mengirimkan
sms dari wavecom apabila sensor ultrasonik
membaca ketinggian sampah telah mencapai
diatas 15 cm. Apabila berhasil mengirimkan
pesanyang berisi “sampah penuh” berarti data
telah valid.Pada gambar 4.10 Pendeteksi
sampah penuh dengan mengirim SMS
menggunakanwavecommenjelaskan
bahwa
ketika sensor ultrasonik mendeteksi ketinggian
sampah lebih dari 15cm maka akan mengirim
sms berupa peringatan “sampah penuh”
dengan jeda waktu.
Gambar 4.11Pendeteksi sampah penuh dengan
mengirim SMS menggunakan
wavecom
Sumber: perencanaan pribadi:2015
4.1.5. Pengujian Alat Yang
DapatMengirimkan Pesan Ketika Permen
Habis Melalui Modul GSM Wavecom
Pada pengujian pengiriman SMS
menggunakan
wavecom,
sensor
yang
digunakan untuk mendeteksi keadaan permen
habis menggunakan sensor ultrasonik,
bertujuan untuk membaca jarak keberaaan
permen telah habis atau belum. Untuk menguji
kevalidan data yaitu dengan cara mengirimkan
sms dari wavecom apabila sensor ultrasonik
membaca ketinggian permen telah mencapai
dibawah 10 cm. Apabila berhasil mengirimkan
pesanyang berisi “permen habis” berarti data
telah valid. Pada gambar 4.12pendeteksi
pemen habis dengan mengirim SMS
menggunakanwavecommenjelaskan
bahwa
ketika sensor ultrasonik mendeteksi ketinggian
permen lebih dari 10cm maka akan mengirim
sms berupa peringatan “permen habis” dengan
jeda waktu.
Gambar 4.13Pendeteksi pemen habis dengan
mengirim SMS menggunakan
wavecom
Sumber: perencanaan pribadi:2015
5. KESIMPULAN
Berdasarkan hasil pengujian pada
laporan akhir untuk sistem smart dustbin dapat
disimpulkan bahwa :
1. Penggunaan sensor cahaya infra merah
dan photo diode dapat diaplikasikan
sebagai sensor pendeteksi sampah
masuk
dengan
memanfaatkan
pemrosesan data ADC , rangkaian
pengontrol
pada
photo
diode
berjumlah 5 sehingga dapat memenuhi
pintu masuk tempat sampah.
2. Pemrosesan data ADC pada photo
dioda dapat menjadi saklar untuk
menggerakkan motor stepper berputar
sesuai derajat.Pemrograman motor
stepper menghasilkan perputaran yang
searah maupun tidak searah jarum
jam. Dengan memrogram dapat
dianalisa bahwa motor stepper dapat
bekerja dengan baik dan lancar apabila
dapat diberi perintah HIGH dan LOW
sesuai kebutuhan dan dapat diatur
kecepatan
berputarnya
dengan
memberi delay didalam suatu fungsi,
tetapi jika tidak bisa atau terdapat satu
kesalahan saja dalam pengujian, maka
motor stepper tidak dapat digunakan.
3. Proses komunikasi darialatponsel yang
dikirim oleh modem GSM berupa
komunikasi serial TX dan RX dapat
mengirimkan pesan teks yang berisi
informasi sampah penuh. Proses
komunikasi
dipengaruhi
oleh
pengukuran jarak sensor ultrasonik.
4. Proses komunikasi darialatponsel yang
dikirim oleh modem GSM berupa
komunikasi serial TX dan RX dapat
mengirimkan pesan teks yang berisi
informasi permen habis. Proses
komunikasi
dipengaruhi
oleh
pengukuran jarak sensor ultrasonik.
5. Prinsip kerja alat keseluruhan dapat
kerja karena berpengaruh pada sensor
photo dioda, sensor ultrasonik, modul
GSM wavecom.
Daftar Pustaka
[1] Muzakhim Azam, 2012, Praktikum
[2]
[3]
[4]
[5]
[6]
Pemrograman
Menggunakan
Arduino,Politeknik
Negeri Malang
Yultrisna, 2013, RancangBangun
Robot
Solving
Maze
Dengan
Algoritma Depth
First, Jurnal Momentum ISSN :
1693-752X
Budiharto Widodo, 2008, Panduan
Praktikum Mikrokontroller, Jakarta,
Ellex Media Komputindo
Djuandi Feri, 2006, Memprogram
Gsm Modem, Jurnal Momentum: VbFd-06001.
SRF04 Technical Documentation,
2012, SRF04 - Ultra-Sonic Ranger
Technical Specification
SRF04 Technical Documentation,
2012, SRF04 - Ultra-Sonic Ranger
Technical Specification
PROFIL PENULIS
Nama
TTL
Domisili
: Hilmi Wijayanti
: Surabaya, 27 -04-1994
: Perumahan Pulo Asri A-19
RT/RW 01/08 Kab. Jombang,
Jawa Timur,
Jenis Kelamin : Perempuan
Agama
: Islam
Telepon
: 085788441107
E-mail: hilmiwijayanti@yahoo.co.id
Nama
TTL
Domisili
: Lailatul Nurjanah
: Blitar, 16 -11-1993
: Maron RT/RW 01/03
Srengat , Kab Blitar, Jawa
Timur
Jenis Kelamin : Perempuan
Agama
: Islam
Telepon
: 085731471853
E-mail: lailatul.nurjanah01@gmail.com