5
BAB 2 DASAR TEORI
2.1 KAJIAN PUSTAKA
Penelitian oleh Muhammad Yunus tahun 2018 dengan judul “Rancang Bangun Prototipe Tempat Sampah Pintar Pemilah Sampah Organik dan Anorganik Menggunakan Arduino” membahas tentang sistem pemilah sampah otomatis organik dan anorganik menggunakan mikrokontroler dengan alarm berupa buzzer dan LED. Sistem ini bertujuan untuk memiih jenis sampah dan memisahkan sampah berdasarkan jenisnya yaitu sampah organik dan anorganik. Sensor yang digunakan pada sistem ini yaitu sensor proximity kapasitif dan induktif untuk mendeteksi jenis bahan, sensor ultrasonik untuk mendeteksi ketinggian sampah apabila sudah penuh.
Prototipe tempat sampah pintar memiliki dua ruang untuk sampah organik dan anorganik serta memiliki satu pintu masuk untuk mendeteksi sampah.
Jika sampah terdeteksi mengandung bahan logam, kaca, dan plastik, maka servo akan bergerak ke tempat sampah anorganik. Sebaliknya jika yang terdeteksi organik maka servo akan bergerak ke tempat sampah organik [5].
Selanjutnya penelitian oleh Agam Sanjaya pada tahun 2017 yang berjudul “Rancang Bangun Sistem Pemantauan dan Manajemen Sampah di Kawasan Perkotaan Menggunakan Internet Of Things” membahas tentang pembuatan pemantauan kondisi penampungan tempat sampah berbasis internet of thing menggunakan Arduino UNO R3 dan NodeMCU. Komponen yang digunakan Arduino UNO R3, NodeMCU, sensor laser untuk mendeteksi volume sampah, sensor load cell untuk mendeteksi berat sampah, sensor MQ135 untuk mendeteksi gas NH3 (ammonia). Hasil pengukuran dari sensor- sensor yang ada selanjutnya dikonversi oleh board Arduino UNO R3, setelah dikonversi data tersebut dikirimkan ke board NodeMCU melalui komunikasi serial, data yang telah diterima selanjutnya di upload ke Real Time Database Firebase dan natinya hasil pengukuran-pengukuran berujung pada sebuah
6
aplikasi Android yang bisa memantau status tempat sampah kapanpun dan dimanapun selama ada koneksi internet [6].
Pada penelitian muhammad mukrim al mabrur pada tahun 2016 yang berjudul “Rancang Bangun Sistem Smart Trash Can Berbasis Android”
membahas tentang sistem monitoring berat dan jarak tempat sampah menggunakan smartphone. Komponen yang digunakan 1 buah tempat sampah, 1 buah Arduino UNO, 1 buah GSM Shield, 1 buah modul GPS, 1 buah sensor berat dengan kapasitas 20 kg dilengkapi dengan Analog to Digital Converter (ADC), 1 buah sensor jarak, serta 1 buah papan PCB. Untuk mengirimkan semua informasi dari sensor ke web server lalu ke smartphone menggunakan GSM SIM 900 dan untuk mengirimkan lokasi menggunakan modul GPS. Sensor jarak dan sensor berat digunakan untuk parameter apabila tempat sampah sudah penuh. Pada sistem dengan adanya GSM Shield dapat menampilkan notifikasi berupa sms kepada petugas kebersihan apabila tempat sampah sudah penuh dan mengirimkan map lokasi tempat sampah menggunakan modul GPS untuk memastikan informasi lokasi yang diperoleh lebih akurat [7].
Pada penelitian Yudha elasya pada tahun 2016 dengan judul “Aplikasi Sensor Ultrasonik Berbasis Mikrokontroler ATMega328 Untuk Merancang Tempat Sampah Pintar” membahas tentang tempat sampah pintar menggunakan ATMega328 sebagai perangkat kendali dengan notifikasi berupa sms. Sistem ini menggunakan beberapa komponen seperti ATMega328 sebagai mikropengendali, Buzzer sebagai alarm, Modul ISD1820 dan Speaker sebagai perekam suara serta pengeras suara sebagai notifikasi, Sensor ultrasonik untuk mendeteksi jarak tempat sampah yang sudah penuh dan jarak apabila ada seseorang yang akan membuang sampah, LCD untuk menampilkan kondisi tempat sampah, Motor servo sebagai penggerak otomatis pada tempat sampah, Modul SIM800L untuk berkomunikasi antara pemantau utama dengan smartphone. Pada sistem ini notifikasi yang diberikan dalam bentuk sms pada saat alat dihidupkan dan tempat sampah sudah penuh. Dari hasil pengukuran interval waktu pada
7
proses pengiriman sms dalam sistem ini memiliki sedikit perbedaan yang tidak terlalu berpengaruh terhadap kinerja modul SIM800L [8].
Pada penelitian Muhammad Syarifudin pada tahun 2018 dengan judul
“Rancang Bangun Sistem Monitoring Tempat Sampah Rumah Tangga dan Penerangan Jalan Berbasis Wireless Sensor Network (WSN)” membahas tentang sistem monitoring tempat sampah rumah tangga dan penerangan jarang menggunakan mikrokontroler Arduino UNO dan Xbee sebagai media yang akan mengirimkan informasi kepada petugas kebersihan. Sistem ini menggunakan beberapa komponen seperti, arduino uno sebagai mikrokontroler, sensor ultrasonik untuk mengukur volume di dalam tempat sampah, xbee untuk mengirimkan data kondisi tempat sampah atau lampu penerangan jalan, sensor photodioda untuk mendeteksi lampu penerangan jalan menyala atau padam, buzzer untuk alarm, dan LCD, untuk menampilkan kondisi tempat sampah. Pada sistem ini setiap tempat sampah dipasang sensor ultrasonik, kemudian setiap lampu penerangan jala dipasang sensor photodioda. Semua informasi dari kedua sensor nantinya akan dikirim keruang petugas dengan sistem wireless sensor network menggunakan xbee untuk ditampilkan pada layar LCD dan membunyikan buzzer di ruang petugas. Pada hasil penelitian ini jarak aman jangkauan xbee dari tempat sampah menuju ruang petugas adalah 30m (dalam ruangan) dan 80 meter (luar ruangan) [9].
2.2 DASAR TEORI
2.2.1 Jenis-jenis Sampah
Gambar 2.1 Jenis Sampah Basah [10]
8
Gambar 2.2 Jenis Sampah Kering [10]
Sampah adalah material sisa hasil buangan dari aktifitas manusia dan alam yang tidak memiliki nilai ekonomis. Bentuk sampah dapat berupa padat, cair, maupun gas. Berdasarkan fisiknya sampah dibagi menjadi dua yaitu sampah basah dan sampah kering. Sampah basah adalah sampah yang memiliki kandungan air dan susah untuk dikeringankan seperti tisu basah dan sisa sayuran. Sampah kering adalah sampah yang tidak memiliki kandungan air dan mudah dikeringkan contoh kertas, kaleng, botol plastik dan sisa tanaman atau daun yang mudah dikeringkan [10].
2.2.2 Internet Of Things
Internet of things adalah sebuah konsep yang digunakan untuk memperluas manfaat dari konektivitas internet yang sedang berlangsung. Semakin berkembangnya infrastruktur internet, berbagai macam benda nyata dapat terkoneksi dengan internet selain komputer dan smarpthone. Sebagai contoh dapat berupa mesin produksi, mobil, peralatan elektronik, peralatan yang dapat dikenakan manusia (wearables), dan termasuk benda nyata apa saja yang semuanya tersambung ke jaringan lokal dan global menggunakan sensor dan atau akuator yang tertanam [11].
9 2.2.3 NodeMCU ESP8266
Gambar 2.3 NodeMCU ESP8266 12E [12]
NodeMCU adalah sebuah platform IoT yang bersifat opensource. Terdiri dari perangkat keras yaitu System On Chip ESP8266 dari ESP8266 buatan Espressif System, juga firmware yang digunakan, yang menggunakan bahasa pemrograman scripting Lua.
NodeMCU difungsikan sebagai analog board arduino-nya ESP8266.
Dalam seri tutorial ESP8266 embeddednesia dibahas bagaimana memprogram ESP8266 sedikit merepotkan karena adanya teknik wiring dan tambahan modul USB to serial untuk mengunduh program [12].
Gambar 2.4 Skematik Posisi Pin NodeMCU V3 [12]
Pada gambar 2.4 merupakan skematik posisi pin NodeMCU V3.
NodeMCU telah me-package ESP8266 ke dalam sebuah board yang memiliki berbagai fitur layaknya mikrokontroler ditambah kapabilitas akses terhadap wifi juga chip komunikasi USB to serial. Sehingga untuk memprogramnya hanya diperlukan ekstensi kabel data USB
10
persis yang digunakan sebagai kabel data dan kabel charging smartphone Android. Fitur-fitur yang dimiliki oleh NodeMCU antara lain [12] :
1. 10 Port GPIO dari D0-D10 2. Fungsionalitas PWM 3. Antarmuka 12C dan SPI 4. Antarmuka 1 Wire 5. ADC
2.2.4 Sensor Ultrasonik HC-SR04
Gambar 2.5 Sensor Ultrasonik HC-SR04 [13]
Sensor ultrasonik adalah sebuah sensor berfungsi mengubah bunyi menjadi besaran listrik dan sebaliknya. Cara kerja pada sensor ini didasarkan pada prinsip dari pantulan gelombang suara sehingga dapat ditafsirkan menjadi jarak suatu benda dengan frekuensi tertentu.
Sensor ini menggunakan gelmbang ultrasonik, dimana gelombang ultrasonik adalah gelombang yang mempunyai frekuensi sangat tinggi yaitu 20.000 Hz. Bunyi ultrasonik ini tidak dapat di dengar oleh telinga manusia. Bunyi ultrasonik bisa merambat melalui zat padat, cair dan gas.
Gambar 2.6 Cara Kerja Sensor Ultrasonik[13]
11
Pada gambar 2.6 menunjukan cara kerja sensor ultrasonik dimana gelombang ultrasonik dibangkitkan melalui sebuah alat yang disebut piezoelektrik dengan frekuensi tertentu. Piezoelektrik ini akan menghasilkan gelombang ultrasonik (umumnya berfrekuensi 40kHz) ketika sebuah osilator diterapkan pada benda tersebut. Secara umum alat ini menembakan gelombang ultrasonik menuju suatu area atau suatu target. Setelah menyentuk permukaan target, maka target akan memantulkan kembali gelombang tersebut. Gelombang pantulan akan ditangkap oleh sensor, kemudian sensor menghitung selisih antara waktu pengiriman gelombag pantul [13]. HC-SR04 merupakan sensor ultrasonik yang berfungsi sebagai pengirim, penerima, dan pengontrol gelombang ultrasonik. Alat ini bisa digunakan untuk mengukur jarak benda dari 2 cm - 4 meter dengan akurasi 3mm. Mikrokontroler bisa bekerja pada order microsecond (1s = 1.000.000 μs) dan satuan jarak bisa kita ubah ke satuan cm (1 meter = 100 cm). Oleh sebab itu, rumus di atas menjadi :
𝑆 = 340.𝑡
2
(2.1)
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.
2.2.5 Sensor Rain FC-37
Gambar 2.7 Konfigurasi Sensor Hujan/Rain FC 37 [14]
Sensor hujan merupakan modul yang digunakan sebagai sensor tetes air yang saat air tersebut menyentuk kedua elektroda (tembaga)
12
maka tegangan 5V akan terhubung dengan output dan sebagian tegangan akan berkkurang karena air berfungsi sebagai penghantar.
Tegangan keluaran yang dihasilkan sebesar 3V sampai 4,5V dengan jarak antara kedua elektroda +/- 2cm dan resistor yang digunakan sebsar 10kΩ sampai 100kΩ. Untuk mendeteksi adanya air hujan yang mengalir maka elektroda dibuat berliku-liku. Dengan cara tersebut akan mengurangi hambatan dari air hujan dan tegangan keluar setara dengan logika 1. Untuk menghindari karat atau tertutup kotoran yang menyebabkan sensor tidak bekerja, jalur tersebut dilapisi timah atau apa saja yang dapat menyatu dengan jalur tersebut dan dapat mengantarkan arus listrik [14].
2.2.6 Motor Servo
Gambar 2.8 Motor Servo[15]
Motor servo adalah penggerak putar yang dirancangan dengan sistem kontrol CL (closed loop), dimana perputaran poros dan sudut motor servo dapat diatur sesuai dengan gerak yang diinginkan. Motor servo terdiri dari motor DC, beberapa gear, rangkaian kontrol dan potensiometer. Serangkaian gear yang melekat pada motor DC akan memperlambat putaran poros dan meningkatkan torsi motor servo, sedangkan potensiometer mengatur perubahan hambatan saat motor berputar yang berfungsi sebagai penentu batas posisi putaran poros motor servo [15].
13 2.2.7 Buzzer
Gambar 2.9 Buzzer[16]
Buzzer adalah sebuah komponen elektronika yang mempunyai fungsi untuk mengubah getaran listrik menjadi getaran suara. Prinsip kerja buzzer hampir sama dengan load speaker, jadi buzzer juga terdiri dari kumparan yang terpasang pada diafragma yang 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 atau kadang dinamakan piezo buzzer ataupun piezo speaker adalah jenis speaker dengan diameter sekitar 1 cm suara yang dikeluarkan sekitar 9db [16].
2.2.8 LED (Light Emitting Diode)
LED (Light Emitting Diode) adalah suatu semikonduktor yang memancarkan cahaya monokromatik atau dioda yang memancarkan cahaya bila dialirkan arus listrik. Semikonduktor merupakan material yang bertindak sebagai konduktor (pengantar arus listrik) dan isolator (penahan arus listrik). Lampu LED memancarkan cahaya oleh pergerakan elektron pada material. Lampu LED terdiri dari bahan semikonduktor yang memancarkan gelombang cahaya yang dapat dilihat oleh mata manusia dan memancarkannya dalam jumlah besar.
Bahan semikonduktor dibungkus dalam plastik sehingga mengkonsentrasikan cahaya yang dihasilkan pada arah tertentu..
14
Pewarnaan plastik ini tidak berpengaruh pada gelombang warna yang dihasilkan bergantung pada bahan semikonduktor yang dipakai [17].
2.2.9 Perangkat Lunak Arduino IDE
Gambar 2.10 Tampilan Software Arduino IDE[18]
IDE (Integrated Developtment Enviroenmenti) merupakan bagian dari software yang memiliki sifat open source untuk membuat program yang dapat dimengerti oleh arduino. Bahasa yang digunakan adalah bahasa pemrograman arduino, IDE dapat menulis program secara bertahap. Sebuah kode program arduino pada umumnya disebut dengan istilah sketch. Sketch digunakan dengan kode-kode porgram dimana kedua nya mempunyai arti yang sama. Didalam menu IDE ada beberapa tools yang digunakan seperti verify yang digunakan untuk mengubah sketch ke binary code, upload untuk mengupload sketch ke board arduino, serial monitor berfungsi membuka interface untuk komunikasi serial , konsol untuk menampilkan pesan-pesan tentang sketch, line number untuk menunjukan posisi baris kursor yang sedang aktif pada sketch, dan port untuk menginformasikan port yang dipakai board arduino [18].
15 2.2.10 Firebase
Gambar 2.11 Tampilan Awal Firebase
Firebase adalah layanan database as a service yang menggunakan konsep real time. Firebase merupakan penyedia layanan cloud dengan backend sebagai servis yang berbasis di san fransisco, dan california. Firebase memberikan kelengkapan serta infrastruktur untuk membangun suatu aplikasi yang dibuat menjadi lebih baik dan meningkatkan kesuksesan dari bisnis yang dijalankan.
Produk utama firebase yaitu suatu database yang menyediakan API utuk memungkinkan pengembang menyimpan suatu data serta mensinkronisasi data lewat multiple client. Bagi developer web yang membangun aplikasi menggunakan HTML, CSS, dan JS.
Selain dari sisi server dan database, firebase juga menyediakan hosting untuk static file yang dilengkapi dengan fasilitas CDN.
Firebase merupakan salah satu platform yang dikembangkan oleh google dengan menggunakan konsep BaaS (backend a service) yang mendukung aplikasi-aplikasi dengan data real time [19].
16 2.2.11 Wireshark
Gambar 2.12 Tampilan Software Wireshark
Wireshark adalah software package sniffing yang digunakan untuk melihat paket apa saja yang ada pada jaringan tersebut, baik jaringan wireless, atau biasa. Apabila ada spyware atau malware, biasanya di jaringan terdapat transfer data yang tidak diinginkan.Pada wireshark mampu menampilkan informasi yang detail mengenai hasil capture, pencarian paket dengan berbagai macam kriteria filter, dan menampilkan data statistik. Wireshark sendiri mampu menangkap paket-paket data atau informasi yang banyak dalam jaringan. Semua jenis paket informasi dalam berbagai format protokol dapat dengan mudah ditangkap dan dianalisa.
Gambar 2.13 Hasil Proses Sniffing
17
Pada gambar 2.13 merupakan hasil proses sniffing dimana wireshark sering digunakan network administratir untuk menganalisa kinerja jaringannya. Wireshark mampu menangkap paket-paket data dengan memakai sniffing. Tool wireshark dapat menganalisa transmisi pake data yang ada pada jaringan, proses koneksi dan transmisi data antar komputer [20].
2.2.12 MIT App Inventor
Gambar 2.14 Tampilan MIT App Inventor
Gambar 2.15 Block Puzzle MIT App Iventor[21]
App inventor merupakan tool untuk membuat suatu aplikasi android berbasis visual block programming. App Inventor sendiri adalah aplikasi web open source yang dikembangkan oleh Google saat awal berdiri dan sekarang dikelola MIT (Massachusetts Institute of Technology). App inventor juga sering disebut visual block programming karena menyusun dan mendrag-drops blok yang merupakan simbol simbol perintah dan fungsi even handler tertentu dalam membuat aplikasi. App Inventor menggunakan antarmuka grafis dimana pengguna untuk memilih dan meletakan objek visual yang dapat menciptakan aplikasi yang bisa dijalankan menggunakan
18
perangkat Android [21]. Pada app inventor terdapat beberapa fungsi yang digunakan seperti :
a. Komponen Designer
Komponen Designer yang digunakan berfungsi memilih komponen yang diperlukan untuk mengatur kebutuhannya. Pada komponen designer terdapat 5 bagian yaitu : viewer, palette, component, media dan properties.
b. Block Editor
Block Editor digunakan untuk membuat serta mengatur fungsi dari komponen-komponen yang dipilih dari komponen designer.
c. Emulator
Emulator yang digunakan untuk menjalankan dan menguji projek yang telah dibuat.
2.2.13 Quality Of Service (QoS)
QoS merupakan metode pengukuran tentang seberapa baik suatu jaringan untuk mendefinisikan karakteristik dan sifat dari suatu layanan. QoS digunakan untuk mengukur sekumpulan atribut kinerja yang dispesifisikan. QoS mengacu pada kemampian jaringan dalam menyediakan layanan yang lebih baik pada traffic jaringan tertentu melalui teknologi yang berbeda-beda. QoS menawarkan kemampuan untuk mendefinisikan atribut layanan jaringan yang disediakan [22].
a. Delay
Delay adalah waktu yang dibutuhkan paket untuk mencapai tujuan. Rumus untuk menghitung rata-rata delay sebagai berikut : Rata − rata 𝐷𝑒𝑙𝑎𝑦 = Total 𝐷𝑒𝑙𝑎𝑦
Total Paket Yang Diterima
(2.2)
Untuk melihat kriteria nilai delay dapat dilihat pada tabel 2.1 dibawah.
Tabel 2.1 Kriteria Nilai Delay[22]
Nilai Besar Delay (ms) Indeks
4 <150 Sangat Bagus
3 150 Bagus
19
2 300-450 Kurang Bagus
1 >450 Jelek
b. Throughput
Throughput yaitu kecepatan transfer data efektif, yang diukut dalam bps (bit per second). Rumus menghitung throughput sebagai berikut :
𝑇ℎ𝑟𝑜𝑢𝑔ℎ𝑝𝑢𝑡 =Jumlah Data yang Dikirim
Waktu Pengiriman Data (2.3) Pada tabel 2.2 dibawah memperlihatkan kriteria dari nilai throughput.
Tabel 2.2 Kriteria Nilai Throughput[22]
Nilai Presentase (%) Indeks
4 100 Sangat Bagus
3 75 Bagus
2 50 Kurang Bagus
1 <25 Jelek
c. Packet Loss
Packet loss adalah parameter kondisi yang menunjukan jumlah total paket yang hilang. Rumus menghitung packet loss sebagai berikut :
𝑃𝑎𝑐𝑘𝑒𝑡 𝑙𝑜𝑠𝑠 =Paket data yang dikirim−paket data yang diterima
paket data yang dikirim 𝑥100% (2.4) Pada tabel 2.3 dibawah memperlihatkan kriteria nilai packet loss.
Tabel 2.3 Kriteria Nilai Packet Loss[22]
Nilai Presentase (%) Indeks
4 0 Sangat Bagus
3 3 Bagus
2 15 Kurang Bagus
1 25 Jelek
