BAB IV PERANCANGAN ALAT 4.1 Perancangan Alat dan Sistem Kendali 4.1.1 Sistem Kendali Tutup Tempat Sampah Berikut merupakan perancangan langkah demi langkah untuk tutup tempat sampah agar dapat terbuka dan tertutup saat ada objek didekat sensor, seperti gambar berikut : Sensor Ultrasonic HC-SR 04 Mikrocontroller Arduino Mega 2560 Motor Servo MG90S Gambar 4.1 Alur Kerja Sistem Kendali Tutup Tempat Sampah Secara Garis Besar, cara kerja sistem ini adalah : 1. Power Supply akan memberikan energi yang diperlukan oleh keseluruhan sistem. 2. Sensor Ultrasonic HC-SR 04 akan mendeteksi apakah ada objek yang menghalangi sensor tersebut dalam jangkauan 15 cm, kemudian mengirimkan hasil data kepada mikrokontroler Arduino Mega 2560. 3. Mikrokontroller Arduino Mega 2560 menerima data dari sensor Ultrasonic HC-SR 04, lalu mengubahnya menjadi data digital, memproses data tersebut dan mengirimkannya kepada motor servo MG90S. 4. Data digital dari mikrokontroler diubah menjadi suatu perintah yang akan dijalankan menjadi hasil keluaran (output) untuk menggerakkan motor servo MG90S. 30
Sistem perancangan terbagi menjadi beberapa proses, yaitu input, proses, dan output 4.1.1.1 Perancangan Diagram Input Sistem Kendali Tutup Tempat Sampah Sensor ultrasonic menangkap gelombang yang dipantulkan saat ada objek yang berada di depan sensor. Hasil gelombang yang terdeteksi dari sensor ultrasonic HC-SR 04 kemudian dikirim dalam bentuk sinyal digital menuju Mikrokontroller Arduino. Input sinyal berupa objek atau benda yang menghalangi sensor Sensor Ultrasonic HC-SR 04 mendeteksi objek berupa pantulan sinyal Gambar 4.2 Diagram Input Sistem Kendali Tutup Tempat Sampah 4.1.1.2 Perancangan Diagram Proses Pengolahan Input Sistem Kendali Tutup Tempat Sampah Sensor ultrasonic menangkap gelombang yang dipantulkan saat ada objek yang berada di depan sensor. Hasil deteksi sensor Ultrasonic HC-SR 04 dikirim ke Arduino untuk diproses. Setelah data sudah diproses kemudian arduino mengirimkan sinyal data yang sudah diubah menjadi fungsi untuk menggerakan motor servo. Sensor Ultrasonic HC-SR 04 mendeteksi objek Sinyal digital dari sensor dikirmkan ke Arduino Motor Servo Arduino memproses sinyal digital Gambar 4.3 Diagram Proses Pengolahan Input Sistem Kendali Tutup Tempat Sampah 31
4.1.1.3 Perancangan Diagram Keluaran Sistem Kendali Tutup Tempat Sampah Motor Servo Membuka tutup tempat sampah Gambar 4.4 Diagram Keluaran Sistem Kendali Tutup Tempat Sampah Setelah data sudah diproses, kemudian Arduino memngirimkan sinyal data yang sudah diubah menjadi fungsi untuk menggerakan motor servo. Maka output pergerakan motor servo dapat membuka tutup tempat sampah. 4.1.2 Sistem Pendeteksi Sampah Masuk Berikut merupakan perancangan langkah demi langkah untuk proses output suara pada saat sampah masuk, seperti gambar berikut : Sensor Ultrasonic HC-SR 04 Mikrocontroller Arduino Mega 2560 ISD 1820 Mini Speaker Gambar 4.5 Alur Kerja Sistem Pendeteksi Sampah Masuk Secara Garis Besar, cara kerja sistem ini adalah : 1. Power Supply akan memberikan energi yang diperlukan oleh keseluruhan sistem. 2. Sensor Ultrasonic HC-SR 04 diletakan didalam Robo Bin yang akan mendeteksi apakah ada sampah yang masuk dan menghalangi sensor tersebut dalam jangkauan 10 cm, kemudian mengirimkan hasil data kepada mikrokontroler Arduino Mega 2560. 32
3. Mikrokontroller Arduino Mega 2560 menerima data dari sensor Ultrasonic HC-SR 04, lalu mengubahnya menjadi data digital, memproses data tersebut dan mengirimkannya kepada ISD 1820 ( Voice Record ). 4. Data digital dari mikrokontroler diubah menjadi suatu perintah yang akan dijalankan modul perekam suara ISD 1820 menjadi hasil keluaran (output) berupa suara yang dikeluarkan oleh mini speaker. Sistem perancangan terbagi menjadi beberapa proses, yaitu input, proses, dan output 4.1.2.1 Perancangan Diagram Input Sistem Pendeteksi Sampah Masuk Sensor ultrasonic menangkap gelombang yang dipantulkan saat ada objek yang mengahalangi di depan sensor. Hasil deteksi dari sensor ultrasonic HC-SR 04 menangkap ada gerakan sampah yang masuk kemudian dikirim dalam bentuk sinyal digital menuju Mikrokontroller Arduino. Input sinyal berupa objek (sampah) yang menghalangi sensor Sensor Ultrasonic HC-SR 04 mendeteksi objek berupa pantulan sinyal Gambar 4.6 Diagram Input Sistem Pendeteksi Sampah Masuk 4.1.2.2 Perancangan Diagram Proses Pengolahan Input Sistem Pendeteksi Sampah Masuk Hasil deteksi sensor Ultrasonic HC-SR 04 dikirim ke Arduino untuk diproses. Sensor Ultrasonic HC-SR 04 mendeteksi objek berupa pantulan sinyal ISD 1820 ( Voice Record ) Sinyal digital dari sensor dikirmkan ke Arduino Arduino memproses sinyal digital Gambar 4.7 Diagram Proses Pengolahan Input Sistem Pendeteksi Sampah Masuk 33
Setelah data sudah diproses kemudian arduino memngirimkan sinyal data memeberikan perintah menuju ISD 1820 untuk memproses suara yang akan di output menggunakan mini speaker. 4.1.2.3 Perancangan Diagram Keluaran Sistem Pendeteksi Sampah Masuk ISD 1820 ( Voice Record ) Mini speaker 8 Ohm 2 watt Gambar 4.8 Diagram Keluaran Sistem Pendeteksi Sampah Masuk Setelah data sudah diproses, kemudian Arduino memngirimkan sinyal data yang sudah diubah menjadi fungsi menuju ISD1820. Dari hasil proses tersebut maka output berupa suara terima kasih sudah membuang sampah melalui mini speaker. 4.1.3 Sistem Pendeteksi Penghalang Berikut merupakan perancangan langkah demi langkah untuk proses pendeteksi penghalang berupa objek (manusia) yang ingin membuang sampah, seperti gambar berikut : Sensor Ultrasonic HC-SR 04 Mikrocontroller Arduino Mega 2560 ISD 1820 Mini Speaker Motor DC Gambar 4.9 Alur Kerja Sistem Pendeteksi Penghalang 34
Secara Garis Besar, cara kerja sistem ini adalah : 1. Power Supply akan memberikan energi yang diperlukan oleh keseluruhan sistem. 2. Sensor Ultrasonic HC-SR 04 yang akan mendeteksi penghalang apakah ada objek (manusia) yang akan membuang sampah dan menghalangi sensor tersebut dalam jangkauan 40 cm, kemudian mengirimkan hasil data kepada mikrokontroler Arduino Mega 2560. 3. Mikrokontroller Arduino Mega 2560 menerima data dari sensor Ultrasonic HC-SR 04, lalu mengubahnya menjadi data digital, memproses data tersebut dan mengirimkannya kepada ISD 1820 ( Voice Record ) dan motor DC. 4. Data digital dari mikrokontroler diubah menjadi suatu perintah yang akan dijalankan modul perekam suara ISD 1820 menjadi hasil keluaran (output) berupa suara yang dikeluarkan oleh mini speaker dan mengehentikan pergerakan motor DC. Sistem perancangan terbagi menjadi beberapa proses, yaitu input, proses, dan output 4.1.3.1 Perancangan Diagram Input Sistem Pendeteksi Penghalang Sensor ultrasonic menangkap gelombang yang dipantulkan saat ada objek yang mengahalangi di depan sensor. Hasil deteksi dari sensor ultrasonic HC-SR 04 menangkap ada penghalang berupa objek ( manuisa ) kemudian dikirim dalam bentuk sinyal digital menuju Mikrokontroller Arduino. Input sinyal berupa objek ( Manusia ) yang menghalangi sensor Sensor Ultrasonic HC-SR 04 mendeteksi objek berupa pantulan sinyal Gambar 4.10 Diagram Input Sistem Pendeteksi Penghalang 35
4.1.3.2 Perancangan Diagram Proses Pengolahan Input Sistem Pendeteksi Penghalang Hasil deteksi sensor Ultrasonic HC-SR 04 dikirim ke Arduino untuk diproses. Sensor Ultrasonic HC-SR 04 mendeteksi objek berupa pantulan sinyal Motor DC Sinyal digital dari sensor dikirmkan ke Arduino Arduino memproses sinyal digital ISD 1820 ( Voice Record ) Gambar 4.11 Diagram Proses Pengolahan Input Sistem Pendeteksi Penghalang Setelah data sudah diproses kemudian arduino memngirimkan sinyal data memeberikan perintah untuk menghentikan pergerakan laju roda lalu kembali mengirim perintah menuju ISD 1820 untuk memproses suara yang akan di output menggunakan mini speaker. 4.1.3.3 Perancangan Diagram Keluaran Sistem Pendeteksi Penghalang ISD 1820 ( Voice Record ) Mini speaker 8 Ohm 2 watt Gambar 4.12 Diagram Keluaran Sistem Pendeteksi Penghalang Setelah data sudah diproses kemudian arduino memngirimkan sinyal data memeberikan perintah untuk menghentikan pergerakan laju roda lalu kembali mengirim perintah menuju ISD 1820 untuk memproses suara yang akan di 36
output. Dari hasil proses tersebut maka output berupa suara silahkan membuang sampah meenggunakan mini speaker yang terkoneksi dengan ISD 1820. 4.2 Perancangan Hardware Berikut ini merupakan bagian-bagian dari perancangan perangkat keras pada Robo Bin untuk bagian yang mencakup pada sistem kendali tutup tempat sampah, sistem pendeteksi sampah masuk serta sistem pendeteksi penghalang berupa objek (manusia). Dalam perancangan hardware ini, penulis menggunakan port-port analog dan digital dari Board Arduino untuk dihubungkan ke tiga Sensor Ultrasonic HC- SR 04, Motor Servo MG90S, ISD 1820. Penggunaan Port-port tersebut antara lain : 1. Sensor Ultrasonic (1), menggunakan pin analog Echo A8,Triger A9,GND,VCC 2. Sensor Ultrasonic (2), menggunakan pin analog Echo A10, Triger A11,GND, VCC 3. Sensor Ultrasonic (3), menggunakan pin analog Echo A12, Triger A13,GND, VCC 4. Motor Servo MG90S, menggunakan pin analog A7, GND,5V 5. ISD 1820, menggunakan pin digital 50,GND,5V 6. ISD 1820, menggunakan pin digital 51,GND,VCC 4.2.1 Rangkaian Sistem Kendali Tutup Tempat Sampah Apabila tangan menghalangi jarak sensor Ultrasonic yang sudah ditentukan sekitar 15 cm, kemudian sensor menerima gelombang tersebut dan mengirimkan menuju Arduino Mega 2560, lalu Arduino mengirimkan data berupa perintah menuju motor servo untuk dapat bergerak membuka dan kembali menututp tutup tempat sampah saat tidak terdapat objek yang menghalangi di depan sensor. 37
Gambar 4.13 Rangkaian Sistem Kendali Tutup Tempat Sampah 4.2.2 Rangkaian Sistem Pendeteksi Sampah Masuk Apabila sampah masuk dan menghalangi jarak sensor Ultrasonic yang sudah ditentukan sekitar 10cm, kemudian sensor menerima gelombang tersebut dan mengirimkan menuju Arduino Mega 2560, lalu Arduino mengirimkan data dan memeberikan perintah menuju ISD 1820 untuk memproses suara yang akan di output menggunakan mini speaker. Dari hasil proses tersebut diatas maka output berupa suara terima kasih sudah membuang sampah melalui speaker Gambar 4.14 Rangkaian Sistem Pendeteksi Sampah Masuk 38
4.2.3 Rangkaian Sistem Pendeteksi Penghalang Apabila ada penghalang berupa objek (manusia) dan menghalangi jarak sensor Ultrasonic yang sudah ditentukan sekitar 40cm, kemudian sensor menerima gelombang tersebut dan mengirimkan menuju Arduino Mega 2560, lalu Arduino mengirimkan data dan memeberikan perintah untuk menghentikan pergerakan motor DC kemudian menuju ISD 1820 untuk memproses suara yang akan di output menggunakan mini speaker. Dari hasil proses tersebut diatas maka output berupa suara silahkan membuang sampah melalui mini speaker. Gambar 4.15 Rangkaian Sistem Pendeteksi Penghalang 4.3 Rangkaian Tata Letak Penentuan tata letak hardware pada Robo Bin sangatlah penting dan berakibat fatal apabila penempatannya tidak sesuai sehingga untuk mengatasai hal-hal yang tidak diinginkan seperti putus kabel, putus solder, alat tertindih, kabel mudah copot, dan lain-lain. 39
4.3.1 Tata Letak Arduino Mega 2560 Berikut tata letak untuk penempatan Arduino Mega 2560 pada Robo Bin. Gambar 4.16 Tata Letak Arduino Mega 2560 Pada Robo Bin Tata letak untuk penempatan Arduino Mega 2560 diletakkan dan ditempel di bagian belakang tempat sampah, penulis meletakkan di sana untuk kemudahan maintenance apabila ada kekurangan atau kerusakan pada suatu sistem pada Robo Bin. Untuk melindungi rangkaian Arduino, penulis lindungi dengan mangkuk makan berbahan plastik yang beratnya sangat ringan sehingga tidak mengganggu keseimbangan Robo Bin saat bekerja, dan juga untuk mengindahkan bagian belakang Robo Bin. 40
4.3.2 Tata Letak Sensor Ultrasonic HC-SR 04, Motor Servo, dan Speaker Berikut tata letak penempatan dari ketiga sensor Ultrasonic, posisi Motor Servo sebagai penggerak tutup tempat sampah, dan speaker sebagai keluaran suara. Gambar 4.17 Tata Letak Sensor Ultrasonic HC-SR 04, Motor Servo, dan Speaker Terdapat sensor Ultrasonic yang berada didalam bak tempat sampah yang digunakan untuk mendeteksi adanya sampah masuk, sensor bekerja apabila terhalangi oleh sampah yang masuk kemudian mengirimkan sunyal menuju ISD dan dikonversikan dalam bentuk suara terima kasih telah membuang sampah yang dikeluarkan melalui speaker, Bagian depan juga terdapat sensor Ultrasonic buka tutup yang bekerja saat ada objek tangan yang menghalangi sensor yang 41
kemudian sensor mengirim sinyal menuju servo untuk menggerakan tutup tempat sampah agar terbuka. Di bagian depan juga terdapat sensor Ultrasonic penghalang yang bekerja apabila sensor tersebut terhalang oleh objek tangan kemudian sensor tersebut mengirim sinyal menuju roda penggerak untuk berhenti dan mengirim sinyal kembali menuju ISD untuk dikonversikan menjadi suara silahkan membuang sampah yang dikeluarkan melalui speaker. 4.3.3 Tata Letak Modul Voice Record ISD 1820 Berikut tata letak penempatan modul voice record ISD 1820. Gambar 4.18 Tata Letak Modul Voice Record ISD 1820 ISD 1820 digunakan saat sampah masuk kedalam dan mengoutput suara terimakasih telah membuang sampah, Sedangkan ISD 1820 digunakan saat ada 42
objek ( manusia ) ingin membuang sampah dan mengoutput suara silahkan masukan sampah. 4.4 Perancangan Perangkat Lunak Setelah proses rangkaian selesai dibuat langkah selanjutnya adalah membuat perangkat lunak. Perancangan perangkat lunak bertujuan untuk mengatur kerja sistem, seperti mengubah hasil sensor suara menjadi keluaran hingga Robo Bin dapat berjalan, dan lain-lain. Secara garis besar perancangan program terdiri dari dua bagian, yaitu program utama dan program pendukung. Program utama berperan sebagai jantung perangkat lunak yang akan mengatur keseluruhan operasi yang melibatkan program-program pendukung. Sedangkan program pendukung akan melakukan kerja khusus sesuai kebutuhan dari program utama. 4.4.1 Perancangan Software Arduino IDE Untuk menyelesaikan rangkaian alat yang telah dibuat agar bisa sesuai dengan yang kita inginkan, maka tahap selanjutnya adalah membuat bahasa pemrograman untuk diupload ke board Arduino. Adapun fungsi bahasa pemrograman yang akan digunakan adalah sebagai berikut: void setup : digunakan untuk mendifinisikan mode pin atau memulai komunikasi serial pinmode : digunakan untuk mengatur fungsi sebuah pin sebagai INPUT atau OUTPUT. void loop : digunakan untuk fungsi yang terus menerus setelah fungsi void setup dijalankan satu kali. Serial.begin(9600) : digunakan untuk mengaktifkan fitur UART dan menginisialisasinya. int temppin : digunakan untuk membaca sensor Ultrasonic dan motor servo. Aktifkan Program Arduino lalu buat program pada sketch Arduino sebagaimana pada gambar dibawah ini lalu Save program setelah muncul done saving selanjutnya program dikompile untuk memeriksa apakah program sudah 43
benar. Setelah program di compile dan tidak ada kesalahan maka akan tampil done compiling yang berarti program sudah siap untuk di upload. Gambar 4.19 Program Arduino Berhasil Di-Compile 4.5 Flowchart Dalam pembuatan sebuah flowchart dimana penulis memisahkan ketiga fungsi yang saling terhubung, meliputi: flowchart sistem pendeteksi penghalang terlihat pada Gambar 4.20, flowchart sistem kendali tutup tempat sampah yang terlihat pada Gambar 4.21, dan flowchart sistem pendeteksi sampah masuk yang terlihat pada Gambar 4.22 untuk mengetahui bagaimana sensor ultrasonic,motor servo dan isd bekerja mulai dari mendeteksi objek tangan yang menghalangi sensor ultrasonic sebagai masukan, hingga proses pergerakan pada motor servo 44
dan output suara menggunakan isd dan speaker sebagai keluarannya. Berikut Flowchart untuk perangkat hardware Robo Bin : Gambar 4.20 Flowchart Sistem Pendeteksi Penghalang 45
Gambar 4.21 Flowchart Sistem Kendali Tutup Tempat Sampah 46
Gambar 4.22 Flowchart Sistem Pendeteksi Sampah Masuk 47
Secara Garis Besar, cara kerja sistem ini adalah : Arduino harus berada pada posisi ON untuk mengaktifkan ketiga sensor ultrasonic, meliputi: sensor ultrasonic buka tutup, sensor ultrasonic sampah masuk, dan sensor ultrasonic penghalang agar dapat bekerja sesuai fungsinya. Dalam keadaan ON sensor ultrasonic akan terus menerus bekerja atau memantulkan gelombang melalui trigger sampai terdapat benda yang menghalangi pantulan gelombang tersebut. Terlihat pada Gambar 4.20 penjelasan mengenai alur kerja sensor ultrasonic penghalang. Sensor ultrasonic penghalang akan mendeteksi apakah ada objek yang menghalangi sensor tersebut dalam jangkauan 40 cm dan kurang dari 40 cm, jika ada maka sensor tersebut mengirim data digital menuju arduino untuk menghentikan pergerak roda dan ISD 1820 untuk mengeluarkan output suara silahkan masukan sampah melalui speaker. Terlihat pada Gambar 4.21 penjelasan mengenai alur kerja sensor ultrasonic buka tutup. Jika sensor ultrasonic buka tutup mendeteksi ada pergerakan objek yang menghalangi sensor dari jarak 15 cm dan kurang dari 15 cm maka sensor ultrasonic mengirimkan data menuju arduino untuk menggerakan servo sekitar 130 derajat agar penutup sampah dapat terbuka bila tidak ada aktifitas penutup tempat sampah akan kembali ke posisi 0 derajat untuk menutup tempat sampah. Terlihat pada Gambar 4.22 penjelasan mengenai alur kerja sensor ultrasonic sampah masuk. Kemudian jika ada sampah yang masuk kedalam dan terdeteksi oleh sensor ultrasonic sampah masuk, sensor tersebut mengirimkan data kepada arduino lalu memproses data tersebut untuk dikirim ke ISD 1820 dan mengeluarkan suara terima kasih sudah membuang sampah melalui spaker. 48