PROYEK AKHIR RANCANG BANGUN KOTAK SAMPAH OTOMATIS BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA 8535 Defri Dewantara Muhram Syaputra Riski Pramana Putra Jurusan Teknik Informatika STMIK PalComTech Palembang Abstrak Tujuan pembuatan kotak sampah otomatis berbasis mikrokontroler ATMega 8535 adalah untuk menarik minat masyarakat agar membuang sampah pada tempatnya, sehingga membuat lingkungan menjadi bersih, asri dan nyaman. Alat ini akan mendeteksi atau bekerja setelah sensor ultrasonik mendeteksi adanya obyek yang mendekati sensor, kemudian motor servo akan aktif dan membuka tutup kotak sampah. Metode yang digunakan dalam pembuatan prototype kotak sampah otomatis berbasis mikrokontroler ATMega 8535 ini adalah eksperimen. Metode ini terdiri dari beberapa tahap yaitu : (1) Identifikasi Kebutuhan, (2) Analisis Kebutuhan, (3) Perancangan perangkat keras dan perangkat lunak, (4) Pembuatan alat, (5) Pengujian alat. Perangkat keras terdiri dari (1) Sistem minimum ATMega 8535 sebagai pengendali utama, (2) Sensor Ultrasonik sebagai sensor pendeteksi obyek, (3) Motor servo sebagai pembuka dan penutup tutup kotak sampah, (4) LCD sebagai alat yang menampilkan teks. Berdasarkan hasil pengujian dapat disimpulkan bahwa kotak sampah otomatis ini dapat bekerja sesuai dengan prinsip kerja yang dirancang. Kata Kunci : Sensor Ultrasonik, ATMega 8535, LCD, Kotak Sampah
PENDAHULUAN Perkembangan teknologi dan modernisasi peralatan elektronik telah menyebabkan terjadinya perubahan yang mendasar didalam aktivitas manusia sehari-hari, dimana manusia selalu menginginkan segala sesuatunya serba otomatis, praktis dan fleksibel. Era globalisasi saat ini waktu dan tenaga sangat berarti sehingga pemakaiannya begitu diperhatikan agar seefektif dan seefisien mungkin. Manusia dituntut untuk bekerja lebih cepat dan efisien dalam mencapai tujuan yang diinginkan. Dengan perkembangan teknologi yang pesat, unjuk kerja peralatan elektronik pun semakin meningkat dan mendorong manusia mencari inovasi baru dalam penyediaan fasilitas dan sarana untuk mencapai tujuan tersebut. Mikrokontroler adalah keluarga mikroprosesor yaitu sebuah chip yang dapat melakukan pemprosesan data secara digital sesuai dengan perintah bahasa assembly yang diberikan perusahaan pembuatannya. Perbedaan yang mendasar pada keduanya yaitu mikroprosesor memerlukan perangkat pendukung seperti RAM, Hardisk, VGA Card, Keybord, Floppy disk yang dipasangkan sebagai peripheral eksternal dalam menjalankan instruksi. Mikrokontroler merupakan chip tunggal yang dapat menjalankan intruksi tanpa peripheral pendukung. Meskipun mikrokontroler tidak secerdas mikroprosesor, tapi jika tingkat kepandaian dimiliki telah cukup untuk menjalankan tugas dari suatu instrumen, maka mikrokontroler menjadi pilihan pertama karena memiliki kelebihan dalam hal harga, kesederhanaan rangkaian, dan dimensi instumen yang lebih kecil. Perkembangan teknologi mikrokontroler sekarang ini sudah sampai pada Mikrokontroler AVR dengan arsitektur RISC 8 bit, dimana semua instruksi dikemas dalam kode 16-bit dan sebagian besar instruksi dieksekusi dalam 1 siklus clock, berbeda dengan instruksi MCS51 yang membutuhkan 12 siklus clock. Keluarga Mikrokontroler AVR berbeda
1
dengan keluarga Mikrokontroler MCS51. Mikrokontroler AVR menggunakan teknologi RISC (Reduced Instruction Set Computing) sedangkan MCS51 masih menggunakan teknologi CISC (Complex Instruction Set Computing). Masyarakat sering membuang sampah di sembarang tempat dikarenakan berbagai faktor seperti kurang banyaknya tempat sampah yang tersedia sehingga membuat orang lebih memilih membuang sampah sembarangan dari pada harus mencari tempat sampah yang kemungkinan jaraknya agak jauh, fasilitas tempat sampah yang penuh juga membuat orang lebih memilih membuang sampah sembarangan dari pada harus memasukkan sampah ke tempat sampah yang sudah penuh dan yang terpenting daerah di sekitar tersebut juga harus bersih dari sampah, karena tempat yang asal mulanya sudah kotor akan membuat orang berpikir bahwa tempat itu diperbolehkan untuk membuang sampah sembarangan dan tanpa ragu mengotorinya dengan sampah yang mereka bawa kemudian yang terpenting adalah penyakit malas yang ada pada masyarakat itu sendiri. Masyarakat yang selalu berpikir positif pasti memikirkan akibat dari mereka membuang sampah sembarangan sedangkan masyarakat yang malas tidak pernah berfikir bahwa sejumlah akibat seperti penyakit dan banjir dapat menyerang mereka sewaktu-waktu sebagai akibat dari perbuatan mereka sendiri. Sampah merupakan ancaman serius bagi masyarakat, karena membuang sampah sembarangan dapat menyebabkan pencemaran lingkungan. Hal ini terbukti dengan adanya UU nomor 18 Tahun 2008 tentang Pengelolaan Sampah. Bagi pelaku kejahatan sampah yang berdampak kerusakan lingkungan dan menyebabkan gangguan kesehatan bagi manusia akan diberi sanksi berupa kurungan selama tiga bulan atau denda maksimal sebesar Rp 50 juta. Tempat sampah merupakan tempat untuk menampung sampah sementara, yang biasanya terbuat dari logam atau plastik. Dengan latar belakang tersebut penulis mencoba membuat tempat sampah pintar menggunakan mikrokontroller ATMega 8535 dan beberapa perangkat yang berupa perangkat seperti sensor ultrasonik sebagai motor driver, limit switch dan motor dc dihasilkan satu entitas alat yang mampu bekerja dengan baik.. Diharapkan dengan tempat sampah pintar ini mengurangi bahaya infeksi kuman, bakteri dan virus yang berasal dari tempat sampah. Selain itu, diharapkan tempat sampah pintar ini menjadi salah satu sarana pemerintah untuk menjalankan program yang telah dirancang demi menjaga kesehatan dan kebersihan di lingkungan masyarakat. LANDASAN TEORI Mikrokontroler AVR ATMega 8535 Menurut Artanto (2009:9) mikrokontroler adalah sebuah alat pengendali (kontroler) berukuran mikro atau sangat kecil yang dikemas dalam bentuk chip. Menurut Juwana (2009:1) menyatakan bahwa mikrokontroler adalah sebuah sistem komputer yang dibangun pada sebuah keping (chip) tunggal. Jadi, hanya dengan sebuah keping IC saja dapat dibuat sebuah sistem komputer yang dapat dipergunakan untuk mengontrol alat. Menurut Makodian (2010:144) berpendapat bahwa microcontroller adalah suatu terobosan dari teknologi microprocessor, seperti halnya microprocessor, yang berfungsi sebagai “otak” pada komputer, microcontroller juga berfungsi sebagai otak untuk alat-alat elektronik. Sensor Ultrasonik Menurut Budiharto (2012:36) Sensor jarak ultrasonik merupakan sensor paling penting pada sistem robot paling umum, Ultrasonik adalah suara atau getaran dengan frekuensi yang terlalu tinggi untuk bisa didengar oleh telinga manusia, yaitu kira-kira di atas
2
20 kiloHertz. Hanya beberapa hewan, seperti lumba-lumba menggunakannya untuk komunikasi, sedangkan kelelawar menggunakan gelombang ultrasonik untuk navigasi. Dalam hal ini, gelombang ultrasonik merupakan gelombang ultra (di atas) frekuensi gelombang suara (sonik). Motor Servo Pernyataan dari Iswanto ( 2011:279) bahwa motor servo adalah motor dengan sistem closed feedback dimana posisi motor akan diinformasikan kembali ke rangkaian kontrol yang ada didalam motor servo. Motor ini terdiri atas sebuah motor, serangkaian gear, potensiometer, dan rangkaian kontrol. Potensiometer berfungsi menentukan batas sudut putaran servo. Sementara sudut sumbu motor servo diatur berdasarkan lebar pulsa yang dikirim melalui kaki sinyal dari kabel motor. Dengan pulsa 1.5 ms pada periode selebar 2 ms, sudut sumbu motor akan berada di posisi tengah. Semakin lebar pulsa OFF, semakin besar gerakan sumbu ke arah jarum jam. Sebaliknya, semakin kecil pulsa OFF, semakin besar gerakan sumbu ke arah yang berlawanan dengan jarum jam. Motor servo umumnya hanya bergerak mencapai sudut tertentu dan tidak kontinu seperti motor DC maupun motor stepper PHP Perangkat Lunak Perangkat lunak yang digunakan membuat program mikrokontroler ATMega8535 yaitu Bascom (Basic Compiler) AVR dengan menggunakan bahasa pemrograman Basic. Menurut Putra (2010:65) Bascom ini merupakan kompailer yang cukup populer di kalangan hobis mikrokontroler AVR di indonesia, sudah ada beberapa buku dalam Bahasa Indonesia yang mengulas pemrograman mikrokontroler AVR menggunakan BASCOM AVR. PHPMyAdmin HASIL DAN PEMBAHASAN Analisis Biasanya daerah yang agak jauh dari pusat kota atau yang terdapat di dalam gang gang sempit merupakan daerah yang paling sering ditemukan sampah dibuang secara sembarangan. Oleh karena itu penulis melakukan observasi ke daerah sekitar Radial yang terdapat di dalam gang sempit, disana penulis menemukan masih ada sampah yang dibuang sembarangan. Hal ini dikarenakan sedikitnya kotak sampah yang ada disana sehingga membuang sampah ditempat yang sudah terlebih dahulu terdapat tumpukan sampah merupakan alternatif yang dipilih masyarakat disana. Ada juga masyarakat yang membuang ke sungai yang ada disana, jika terus berlanjut maka hal ini dapat mengakibatkan banjir yang disebabkan oleh tumpukan sampah yang menutupi jalannya arus air. Solusi Penulis berusaha meningkatkan kesadaran masyarakat akan pentingnya kebersihan dengan cara membuat suatu alat yaitu kotak sampah otomatis berbasis mikrokontroler ATMega 8535. Alat ini merupakan kotak sampah modern yang akan membuka tutupnya secara otomatis jika ada orang yang akan membuang sampah di dalamnya dan menutup jika orang tersebut selesai membuang sampah. Dengan bentuk yang menarik dan teknologi canggihnya, alat ini diharapkan bisa menarik minat dan simpati masyarakat untuk menjaga kebersihan lingkungan dengan cara membuang sampah pada tempatnya.
3
Pengujian dilakukan pada tiap-tiap komponen untuk mengetahui komponen tersebut berfungsi atau tidak. 1. Pengujian Catu Daya Pengujian dilakukan dengan menggunakan multimeter, keedua ujung dari alat multimeter di dekatkan ke power supply, kemudian akan tampil berapa besar tegangan pada power supply.
Sumber : (Diolah sendiri) Gambar 1. Multimeter 2. Sensor Ultrasonik Berdasarkan hasil pengujian, sensor ultrasonik telah di-setting agar dapat mendeteksi adanya obyek dengan jarak 1 cm - 20 cm. Pengujian dilakukan dengan cara meletakkan penggaris didekat sensor, kemudian dekatkan tangan dengan jarak yang diinginkan pada pengujian.
Sumber : (Diolah sendiri) Gambar 2. Pengujian sensor ultrasonik terhadap benda 3. LCD LCD sudah terlebih dahulu di program dengan menggunakan aplikasi Bascom AVR, pada coding-nya di-input coding dari LCD. Pengujian LCD ditampilkan pada tabel berikut ini.
4
Sumber : (Diolah sendiri) Gambar 3. Hasil Pengujian LCD Evaluasi Berdasarkan hasil pengujian yang dilakukan pada kotak sampah otomatis, kekurangan yang terdapat pada prototype kotak sampah ini adalah tenaga yang digunakan untuk menjalankan kotak sampah masih menggunakan sebuah power supply. Hal ini dikarenakan jika menggunakan baterai, tegangan yang dibutuhkan sangat besar sehingga baterai akan cepat habis. Sebuah motor servo membutuhkan tegangan catu daya sebesar 12 Volt DC, sedangkan Buzzer membutuhkan tegangan sebesar 5 Volt DC. Oleh karena penggunaan sebuah power supply sangat diperlukan. PEMBAHASAN Pengujian alat kotak sampah otomatis akan dibahas pada pembahasan ini. Pembahasan pengujian alat meliputi Pengujian Catu Daya, Pengujian Sensor dan Pengujian Buzzer. 1. Hasil Pengujian Catu Daya Tabel 1. Hasil Pengujian Catu Daya Data (Volt) No Pengukuran Rata-rata 1 2 3 Input AC 220 220 220 220 1. Trafo Output AC 15,9 16,00 16,00 15,97 Input DC 16,71 16,72 16,71 16,71 2. LM7812 Output DC 11,89 11,89 11,90 11,89 Input DC 11,89 11,89 11,90 11,89 3. LM7805 Output DC 4,92 4,93 4,93 4,93 Hasil pengukuran yang telah dilakukan berdasarkan pengukuran tegangan keluaran IC 7805 menggunakan multimeter adalah 4,93 Volt DC. Idealnya regulator akan mengeluarkan tegangan 5 Volt DC. Penyimpangan keluaran untuk IC 7805 sebesar : Kesalahan = 5 – 4,93 / 5 x 100 % = 0.014% Hasil pengukuran yang telah dilakukan berdasarkan pengukuran tegangan keluaran IC 7812 menggunakan multimeter adalah 11,89 Volt DC. Idealnya regulator akan mengeluarkan tegangan 12 Volt DC. Penyimpangan keluaran untuk IC 7812 sebesar : Kesalahan = 12 – 11,89 / 12 x 100 % = 0.00918%
5
Penyimpangan-penyimpangan yang terjadi cukup kecil yaitu sebesar 0,0014% dan 0,00916%. Penyimpangan itu masih dapat diabaikan mengingat masih dalam daerah operasi komponen yang dicatu. Tegangan keluaran sudah mampu mengaktifkan alat yang dicatu oleh sumber catu daya dan menyediakan tegangan yang dibutuhkan oleh rancang bangun alat. 2. Pengujian Sensor Ultrasonik Tabel 2. Hasil Pengujian Sensor Ultrasonik Terhadap Obyek Benda Hitam Pengukuran ke Jarak sebenarnya Jarak terdeteksi sensor Error 1. 10 cm 10,06 cm 0,6 % 2. 20 cm 11,00 cm 5% 3. 30 cm 32,37 cm 7,9 % 4. 40 cm 43,65 cm 9,1 % 5. 50 cm 54,51 cm 9,02 % 6. 60 cm 65,56 cm 9,20 % 7. 70 cm 77,68 cm 10,90 % 8. 80 cm 90,96 cm 13,70 % 9. 90 cm 101,88 cm 13,20 % 10. 100 cm 114,19 cm 14,10 % Keterangan hasil pengujian sensor ultrasonik antara jarak sebenarmya dan jarak terhadap obyek benda hitam mengalami rentang error antara 0,6 % sampai dengan 14,10 %. Dibawah ini akan ditampilkan tabel hasil pengujian sensor ultrasonik terhadap obyek benda putih. Tabel 3. Hasil Pengujian Sensor Ultrasonik Terhadap Obyek Benda Putih Pengukuran ke Jarak sebenarnya Jarak terdeteksi sensor Error 1. 10 cm 10,1 cm 1% 2. 20 cm 21,04 cm 5,2 % 3. 30 cm 43,69 cm 8,03 % 4. 40 cm 54,55 cm 9,22 % 5. 50 cm 65,6 cm 9,1 % 6. 60 cm 77,72 cm 9,33 % 7. 70 cm 91 cm 11,02 % 8. 80 cm 101,93 cm 13,75 % 9. 90 cm 114,24 cm 13,25 % 10. 100 cm 125,22 cm 14,24 % Keterangan hasil pengujian sensor ultrasonik antara jarak sebenarmya dan jarak terhadap obyek benda putih mengalami rentang error antara 1 % sampai dengan 14,24 %. Selama menunggu pantulan, sensor akan menghasilkan sebuah pulsa. Pulsa ini akan berhenti (low) ketika gelombang pantulan terdeteksi oleh sensor. Oleh karena itu, lebar pulsa tersebut dapat merepresentasikan jarak antara sensor dengan objek. Selanjutnya mikrokontroler cukup mengukur lebar pulsa tersebut dan mengkonversinya dalam bentuk jarak dengan perhitungan sebagai berikut : Jarak = (Lebar Pulsa/29.034uS) /2 (dalam cm) (1) atau Jarak = (Lebar Pulsa x 0.034442) /2 (dalam cm) (2) Berikut adalah data hasil penghitungan waktu yang diperlukan modul sensor ultrasonik untuk menerima pantulan pada jarak tertentu. Perhitungan ini didapat dari rumus berikut : S = (tIN x V) ÷ 2 (1) (3)
6
Dimana : S = Jarak antara sensor ultrasonik dengan objek yang dideteksi V = Cepat rambat gelombang ultrasonik di udara (344 m/s) tIN = Selisih waktu pemancaran dan penerimaan pantulan gelombang Pengujian Sistem Dalam pengujian ini, dilakukan akusisi pengukuran jarak sensor ultrasonik dengan jarak sebenarnya menggunakan mistar per 10 cm sampai jarak 300 cm. Benda yang digunakan sebagai indikator jarak adalah kubus padat dan karton dengan permukaan zigzag atau tidak rata, dilakukan 4x pengukuran berdasarkan warna obyek benda benda hitam, obyek benda putih, obyek kaca dan obyek benda dengan permukaan yang tidak rata. Setelah diperoleh data pengukuran, maka dianalisis error yang terjadi dengan rumus sebagai berikut : Pengujian pada benda hitam Error % = (Jarak yang diukur – Jarak sebenarnya) x 100 Jarak yang diukur 3. Pengujian LCD NO 1. 2. 3. 4.
Tabel 4. Hasil Pengujian LCD PENGUJIAN Ke-1 Ke-2 Ke-3 Ke-4
HASIL Tidak Tampil Tidak Tampil Tampil Tampil
Pada pengujian ke-1 dan ke-2 LCD tidak tampil, hal ini dikarenakan kesalahan pada program yang di-input di aplikasi Bascom AVR. Setelah perbaikan program yang dilakukan, pengujian ke-3 dan ke-4 berhasil dan menampilkan tulisan pada LCD yang di-input pada program. PENUTUP Berdasarkan hasil yang dicapai dari keseluruhan proses pembuatan kotak sampah otomatis berbasis mikrokontroler ATMega 8535, maka penulis menyimpulkan: Hasil pengujian dari sensor ultrasonik yang telah di-setting agar hanya dapat membaca jarak dari 120 cm. Ketika sensor deteksi tangan mendeteksi adanya obyek pada jarak ± 20 cm, motor servo akan aktif dan membuka tutup kotak sampah dengan durasi 5 detik, Sensor sampah penuh mendeteksi sampah pada jarak 1 cm dari sensor kemudian buzzer akan berbunyi. Sensor deteksi tangan tidak akan merespon adanya obyek lagi dan tutup kotak sampah tidak akan terbuka (terkunci), Kelebihan dari kotak sampah otomatis ini adalah pada sensor sampah penuh dan buzzer. Ketika sensor sampah penuh mendeteksi ketinggian sampah kurang dari 1 cm dari sensor, buzzer akan berbunyi dan sensor deteksi tangan tidak akan aktif lagi kemudian tutup kotak sampah terkunci (tidak bisa terbuka), Jika ada sampah kertas yang mengembang dan menyentuh sensor deteksi sampah penuh maka kotak sampah ini tidak akan menerima sampah lagi, padahal sampah yang terdapat didalam kotak sampah masih sedikit. Hal ini membuat prototype kotak sampah ini tidak bekerja dengan efektif.
7
DAFTAR PUSTAKA Artanto, Dian. 2009. Merakit PLC dengan Mikrokontroler. Jakarta : PT. Elex Media Komputindo. Budiharto. 2012. Robot Vision. Yogyakarta: Penerbit Andi. Iswanto. 2011. Belajar microcontroller AT89s51 dengan bahasa C. Yogyakarta: Penerbit Andi. Juwana, Mohammad Unggul. 2009. Aneka Proyek Mikrokontroler PIC16F84/A. Jakarta : PT. Elex Media Komputindo. Makodian, Nuraksa. 2010. Teknologi Wireless Communication dan Wireless Broadband. Yogyakarta : Penerbit Andi. Putra, Afgianto Eko dan Nugraha Dhani. 2010. Tutorial Pemrograman Mikrokontroler AVR v1.0. Jurnal Elektronika : Yogyakarta.
8
