RANCANG BANGUN SMART DUSTBIN BERBASIS AR

(1)

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, sensor photodioda, arduino Promini, sensor ultrasonik, SIM card , wavecom, motor stepper.

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 sehari-hari 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.

(2)

memudahkan petugas mengambil sampah yang penuhjuga mengisi permen yang habis.

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, shieldyang

merupakan sebuah papan yang dapat dipasang diatas arduino board untukmenambah

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

meng-upload

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

FTDI

Basic Breakout

papan untuk 3.3V

Arduino Mini Pro

.

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)

(3)

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.

Gambar 2.13Ultrasonik

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

gerakan-gerakan 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

(4)

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 2.23 Motor Stepper

Sumber :Widodo Budiharto, 2008:10

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.

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.

Gambar 3.6 Blok Diagram Sistem Kerja

Alat

3.2Flowchart Alat Yang Dapat Mendeteksi Sampah Masuk

start

Ada masukan berupa sampah

Dibaca sensor photodioda dan

infra merah

TIDAK

YA

Mengirim informasi ke

arduino

Menggerakkan motor stepper

Mengeluarkan ouput berupa permen

finish Keadaan

awal

Gambar 3.1

Flowchart

Sistem Kerja Alat

Pendeteksi Sampah

(5)

Gambar 3.2Flowchart Sistem Kerja Alat Mengeluarkan Permen

Sumber: perencanaan.2015 3.4 Flowchart Mengirimkan Pesan Ketika Sampah Penuh Melalui Modul GSM Wavecom

start

Sensor ultrasonik

memberi informasi ke arduino

Memberi informasi kewavecom

Memberi infornasi ke admin

finish ya

tidak Adanya

perubahan tinggi masukan

Gambar 3.3

Flowchart

Sistem

Pengiriman Pesan Ketika Sampah

Penuh Melalui

wavecom

3.5 Flowchart Sistem Pengiriman Pesan Ketika Permen Habis Melalui Shield GSMWavecom

start

Sensor ultrasonik

memmberi informasi ke

arduino

Memberi informasi ke

Wavecom

Memberi infornasi ke admin

finish ya

tidak Adanya

perubaha n tinggi permen

Gambar 3.4Flowchart Sistem Pengiriman

Pesan Ketika Permen Habis 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

.

a. Flowchart cek lampu

(6)

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.

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.

(7)

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

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

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

(8)

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 Pemrograman Menggunakan Arduino,Politeknik

Negeri Malang

[2] Yultrisna, 2013, RancangBangun Robot Solving Maze Dengan Algoritma Depth

First, Jurnal Momentum ISSN : 1693-752X

[3] Budiharto Widodo, 2008, Panduan Praktikum Mikrokontroller, Jakarta, Ellex Media Komputindo

[4] Djuandi Feri, 2006, Memprogram Gsm Modem, Jurnal Momentum: Vb-Fd-06001.

[5] SRF04 Technical Documentation, 2012, SRF04 - Ultra-Sonic Ranger Technical Specification

[6] SRF04 Technical Documentation, 2012, SRF04 - Ultra-Sonic Ranger Technical Specification

PROFIL PENULIS

Nama : Hilmi Wijayanti TTL : Surabaya, 27 -04-1994 Domisili : Perumahan Pulo Asri A-19

RT/RW 01/08 Kab. Jombang, Jawa Timur,

Jenis Kelamin : Perempuan Agama : Islam

Telepon : 085788441107 E-mail: [email protected]

Nama : Lailatul Nurjanah TTL : Blitar, 16 -11-1993 Domisili : Maron RT/RW 01/03

Srengat , Kab Blitar, Jawa Timur

Jenis Kelamin : Perempuan Agama : Islam