Purwarupa Pintu Cerdas dengan Pendeteksi Otomatis

Muhamad Andre Latif Qarim¹, Zaki Mutsana², Samuel BETA Kuntarjo³

Program Studi Teknik Elektronika, Jurusan Teknik Elektro, Politeknik Negeri Semarang,

Jl. Prof. Sudarto, Tembalang, Kec. Tembalang, Kota Semarang, 50275

andrelatif20.al@gmail.com¹, zakimutsana123@gmail.com², sambeta2@gmail.com³

ABSTRACT

This day with the rapid development of technology, many people are looking for or creating a tool that can facilitate any activity without spending a lot of energy, one of them is by creating automatic doors. Automatic doors are doors that open automatically when approached by someone with certain settings. Automatic doors have been widely used and needed by many people in facilitating human activities. In this project, the design and realization of automatic doors using the Arduino Uno microcontroller has been carried out. In designing this system, it consists of Arduino Uno microcontroller, GY-906 Temperature Sensor, HC-SR04 Ultrasonic Sensor, Servo Motor, Web Camera, LCD. This system works after the Ultrasonic sensor HC-SR04 detects the presence of humans. The HC-SR04 Ultrasonic Sensor will send to the microcontroller, then the microcontroller will send a signal to the LCD to display the next command, such as the command to position the face on the camera, please wear a mask and measure the temperature. If someone is detected using a mask and the temperature is below the maximum limit, the microcontroller will send a signal to the servo motor to open the door automatically and close it again after 3 seconds later.

Keyword: Arduino Uno, Webcam, Temperature Sensor GY-906, Servo Motor

ABSTRAK

Dengan perkembangan teknologi yang sangat pesat saat ini maka banyak manusia yang mencari atau menciptakan suatu alat yang dapat mempermudah suatu kegiatan tanpa mengeluarkan banyak energi salah satunya adalah dengan menciptakan pintu otomatis. Pintu otomatis merupakan pintu yang terbuka secara otomatis ketika didekati oleh seseorang dengan pengaturan tertentu. Pintu otomatis telah banyak digunakan dan dibutuhkan oleh banyak orang dalam mempermudah kegiatan manusia. Dalam projek ini telah dilakukan perancangan dan realisasi pintu otomatis menggunakan mikrokontroller Arduino Uno. Dalam perancangan sistem ini terdiri dari mikrokontroller Arduino Uno, Sensor Suhu GY-906, Sensor Ultrasonik HC-SR04, Motor Servo, Kamera Web, LCD. Sistem ini bekerja setelah sensor Ultrasonik HC-SR04 mendeteksi adanya manusia. Sensor Ultrasonik HC-SR04 akan mengirimkan ke mikrokontroller, kemudian mikrokontroller akan mengirimkan sinyal ke LCD untuk menampilkan perintah selanjutnya, seperti perintah untuk posisikan wajah pada kamera, silahkan pakai masker dan ukur suhu. Jika seseorang terdeteksi telah menggunanakan masker dan suhu di bawah batas maksimal, maka mikrokontroller akan mengirimkan sinyal ke motor servo untuk membuka pintu secara otomatis dan menutupnya kembali setelah 3 detik kemudian.

Kata kunci: Arduino Uno, Kamera Web, Sensor Suhu GY-906, Motor Servo

I. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Teknologi yang berkembang dengan pesat saat ini banyak menuntut manusia untuk berinovasi dan berkreasi dalam mengembangkan sebuah teknologi yang dapat mempermudah suatu kegiatan manusia agar lebih efisien dan praktis. Sebagai contohnya untuk membuka dan menutup pintu dalam jumlah yang dilakukan secara manual maka akan membutuhkan dan memakan waktu dan tenaga yang banyak. Dalam hal ini akan dibuat sebuah alat yang dapat membuka dan menutup pintu sendiri secara otomatis menggunakan kamera web dan sensor suhu GY-906.

Pengembangan penggunaan kamera web sebagai pendeteksi masker dan sensor suhu GY-906 sebagai pendeteksi suhu tubuh dengan mikrokontroler Arduino Uno sebagai pemroses dan motor servo sebagai penggerak dalam aplikasi sistem pintu otomatis. Aplikasi ini mampu membuka dan menutup pintu secara otomatis. Hal tersebut merupakan kemudahan yang diberikan teknologi yang terotomatisasi dalam pelaksanaan kerjanya. Dalam sistem kerja alat ini memerlukan aplikasi tambahan yaitu P5JS sebagai driver dari Arduino itu sendiri. Dalam pengolahan sample wajah menggunakan web teachable machine dengan dibagi 3 jenis. Jenis pertama memakai masker, kedua tidak memakai masker dan yang ketiga tidak ada siapapun.

Pintu otomatis dengan kamera web dan sensor suhu GY-906 ini mempunyai kelebihan yaitu lebih memudahkan kegiatan manusia.

1.2 Tujuan

Tujuan pembuatan sistem pimtu otomatis menggunakan kamera web dan sensor suhu GY-906 dengan mikrokontroler Arduino Uno adalah mengaplikasikan sensor ultrasonic HC-SR04 sebagai pendeteksi ketika ada pergerakan manusia yang kemudian akan diarahkan dengan instruksi selanjutnya dan mikrokontroler Arduino Uno sebagai pemroses.

1.3 Rumusan Masalah

Berdasarkan uraian di atas, maka ada beberapa perumusan masalah yang harus diperhatikan, yaitu :

1. Bagaimana merancang dan membuat purwarupa pintu cerdas yang dapat menjalankan sistem dengan akurat?

2. Bagaimana merancang dan membuat purwarupa pintu cerdas yang dapat digunakan untuk pembelajaran ?

1.4 Batasan Masalah

Dalam pembuatan Laporan Tugas Akhir ini ada beberapa hal yang akan dibatasi antara lain adalah:

1. Indikator yang diwakili oleh gerakan pintu 90º yang digerakan oleh servo

2. Tidak dibahas mengenai pengaruh deteksi gerak hewan

3. Hanya mendeteksi suhu dan masker bukan perekam wajah

II. TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Sensor Ultrasonik HC-SR04

Gambar 2.1 Sensor Ultrasonik

Sensor ultrasonik adalah sebuah sensor yang berfungsi untuk mengubah besaran fisis (bunyi) menjadi besaran listrik dan sebaliknya. Cara kerja sensor ini didasarkan pada prinsip dari pantulan suatu gelombang suara sehingga dapat dipakai untuk menafsirkan eksistensi (jarak) suatu benda dan sebagai pendeteksi adanya pergerakan manusia dengan frekuensi tertentu.

Cara Kerja Sensor Ultrasonik

Pada sensor ultrasonik, gelombang ultrasonik dibangkitkan melalui sebuah alat yang disebut dengan piezoelektrik dengan frekuensi tertentu. Piezoelektrik ini akan menghasilkan gelombang ultrasonik (umumnya berfrekuensi 40kHz) ketika sebuah osilator diterapkan pada benda tersebut. Secara umum, alat ini akan menembakkan gelombang ultrasonik menuju suatu area atau suatu target. Setelah gelombang menyentuh permukaan target, maka target akan memantulkan kembali gelombang tersebut. Gelombang pantulan dari target akan ditangkap oleh sensor, kemudian sensor menghitung selisih antara waktu pengiriman gelombang dan waktu gelombang pantul diterima.

Gambar 2.2 Gelombang Pantulan sensor Ultrasonik

2.2 Sensor Suhu GY-906

Gambar 2.3 Sensor Suhu MLX90614

MLX90614 adalah termometer inframerah untuk pengukuran suhu non-kontak. Baik chip detektor thermopile sensitif IR dan ASIC pengkondisi sinyal terintegrasi dalam packing sensor model TO-39 yang sama. Pengkondisi sinyal yang terintegrasi ke dalam MLX90614 itu adalah low noise amplifier, 17-bit ADC dan unit DSP yang kuat sehingga mencapai akurasi dan resolusi tinggi dari termometer.

Secara default dari pabrik, sensor dikalibrasi dengan output SMBus digital yang memberikan akses penuh ke suhu yang diukur dalam kisaran suhu lengkap dengan resolusi 0,02 ° C. Pengguna dapat mengkonfigurasi output digital menjadi modulasi lebar pulsa (PWM). Sebagai standar, PWM 10-bit dikonfigurasikan untuk secara terus-menerus mentransmisikan suhu yang diukur dalam kisaran -20 hingga 120 ° C, dengan resolusi output 0,14 ° C.

Salah satu solusi untuk membangun sistem sensor yang dapat mengukur suhu tinggi tanpa merusak sistem adalah menggunakan sensor suhu contactless atau non-contact. Sensor ini dapat merasakan suhu suatu benda tanpa menyentuh benda tersebut.

Modul ini memiliki 5 pin, diantaranya adalah VCC, Gnd, SDA, SCL, dan DRDY. HMC5883L menggunakan tiga unsur magnetoresistif. Salah satunya adalah dapat mengubah perlawanan secara proporsional dengan kekuatan medan magnet di sepanjang sumbunya. Poin penting yang perlu dicatat bahwa kepekaan setiap elemen individu magnetoresistif merupakan komponen yang sejajar antara medan magnet dengan sumbu elemen. Ketiga unsur dalam paket sensor yang berorientasi sedemikian rupa sehingga masing-masing adalah orthogonal dengan dua lainnya. Dengan kata lain, masing-masing sumbu X, Y dan Z adalah searah.

2.3 Kamera web

Gambar 2.4 Kamera Web

WebCam atau Kamera Web adalah sebutan bagi kamera waktu-nyata (bermakna keadaan pada saat ini juga) yang gambarnya bisa dilihat melalui program pengolah pesan cepat, atau aplikasi pemanggilan video.

2.4 Arduino Uno

Gambar 2.5 Arduino Uno

Fungsi Arduino Uno adalah memudahkan penggunanya dalam mengendalikan komponen elektronika dengan program. Arduino Uno telah dilengkapi dengan 14 pin input output digital yang 6 diantaranya dapat digunakan sebagai output PWM, 6 pin input analog, koneksi USB, Jack Power, dan tombol reset.

arduino uno mampu mensupport mikrokontroller secara mudah terhubung dengan kabel power USB atau kabel power supply adaptor AC ke DC maupun dengan batteray. Sehingga untuk mendukung mikrokontroller tersebut bekerja , cukup sambungkan ke powes supply atau hubungkan melalui kabel USB ke PC, maka Arduino Uno telah siap bekerja.

Arduino Uno berbeda dengan semua jenis arduino sebelumnya, dimana dalam hal koneksi USB to serial menggunakan fitur IC Atmega8U2, sementara pada board sebelumnya menggunakan chip FDTI driver USB to serial. Arduino Uno R3 merupakan seri terakhir dan terbaru dari seri arduino USB.

Fungsi Arduino Uno secara umum, arduino dengan sebuah mikrokontroller ini mampu menciptakan suatu program yang dapat digunakan untuk mengendalikan berbagai komponen elektronika. Sehingga cukup jelas, bila fungsi yang dimiliki arduino uno adalah untuk memudahkan pengguna dalam melakukan prototyping, memprogram mikrokontroller serta menciptakan berbagai alat canggih berbasis mikrokontroler.

2.5 Motor Servo

Gambar 2.6 Motor Servo

Motor servo adalah sebuah perangkat atau aktuator putar (motor) yang dirancang dengan sistem kontrol umpan balik loop tertutup (servo), sehingga dapat di set-up atau di atur untuk menentukan dan memastikan posisi sudut dari poros output motor. motor servo merupakan perangkat yang terdiri dari motor DC, serangkaian gear, rangkaian kontrol dan potensiometer. Serangkaian gear yang melekat pada poros motor DC akan memperlambat putaran poros dan meningkatkan torsi motor servo, sedangkan potensiometer dengan perubahan resistansinya saat motor berputar berfungsi sebagai penentu batas posisi putaran poros motor servo.

Penggunaan sistem kontrol loop tertutup pada motor servo berguna untuk mengontrol gerakan dan posisi akhir dari poros motor servo. Penjelasan sederhananya begini, posisi poros output akan di sensor untuk mengetahui posisi poros sudah tepat seperti yang di inginkan atau belum, dan jika belum, maka kontrol input akan mengirim sinyal kendali untuk membuat posisi poros tersebut tepat pada posisi yang diinginkan.

Prinsip kerja motor servo

Motor servo dikendalikan dengan memberikan sinyal modulasi lebar pulsa (Pulse Wide Modulation / PWM) melalui kabel kontrol. Lebar pulsa sinyal kontrol yang diberikan akan menentukan posisi sudut putaran dari poros motor servo. Sebagai contoh, lebar pulsa dengan waktu 1,5 ms (mili detik) akan memutar poros motor servo ke posisi sudut 90⁰. Bila pulsa lebih pendek dari 1,5 ms maka akan berputar ke arah posisi 0⁰ atau ke kiri (berlawanan dengan arah jarum jam), sedangkan bila pulsa yang diberikan lebih lama dari 1,5 ms maka poros motor servo akan berputar ke arah posisi 180⁰ atau ke kanan (searah jarum jam). Lebih jelasnya perhatikan gambar dibawah ini.

Gambar 2.7 Putaran Motor Servo

Ketika lebar pulsa kendali telah diberikan, maka poros motor servo akan bergerak atau berputar ke posisi yang telah diperintahkan, dan berhenti pada posisi tersebut dan akan tetap bertahan pada posisi tersebut. Jika ada kekuatan eksternal yang mencoba memutar atau mengubah posisi tersebut, maka motor servo akan mencoba menahan atau melawan dengan besarnya kekuatan torsi yang dimilikinya (rating torsi servo). Namun motor servo tidak akan mempertahankan posisinya untuk selamanya, sinyal lebar pulsa kendali harus diulang setiap 20 ms (mili detik) untuk menginstruksikan agar posisi poros motor servo tetap bertahan pada posisinya.

2.6 LCD

Gambar 2.8 LCD

LCD (Liquid Crystal Display) adalah suatu jenis media tampil yang menggunakan kristal cair sebagai penampil utama. Adapun fitur yang disajikan dalam LCD ini adalah:

• Terdiri dari 16 karakter dan 2 baris.

• Mempunyai 192 karakter tersimpan.

• Terdapat karakter generator terprogram.

• Dapat dialamati dengan mode 4-bit dan 8-bit.

• Dilengkapi dengan back light.

• LCD ini menggunakan I2C sebagai serial komunikasi

III. PERANCANGAN

3.1 Diagram Blok Sistem

Gambar 3.1 Diagram Blok

3.2 Diagram Rangkaian

Gambar 3.2 Rangkaian

3.3 Diagram Alir

Gambar 3.3 Diagram Alir

3.4 Diagram Pengawatan

Gambar 3.4 Diagram Pengawatan

3.5 Cara Kerja

Pengujian alat ini awalnya dilakukan dengan memeriksa catu daya pada board Arduino kemudian memeriksa komunikasi serial antara Arduino dengan komputer yang terhubung dengan kamera web, setelah semuanya tehubung maka kamera web akan mendeteksi awal dengan tampilan pada LCD “ posisikan Wajah pada Kamera”, setelah kamera mendeteksi wajah maka ada dua kemungkinan menggunakan masker atau tidak, jika tidak mengunakan masker maka tampilan LCD akan “ Silahkan Pakai Masker”, pada saat wajah menggunakan masker maka akan melanjutkan ketahap selanjutnya yaitu ukur suhu tubuh. Pada pengukuran suhu tubuh ada Batasan suhu jika lebih dari 37.2 °C, maka pintu tidak membuka jika kurang dari batas maka pintu akan membuka.

IV. PENGUJIAN ALAT

Dalam proyek yang kami buat, perlu adanya pengujian untuk menentukan kesesuaian alat dengan prinsip kerjanya. Adapun langkah-langkah cara pengujian yang akan kami lakukan adalah sebagai berikut:

1. Mengunggah program ke alat yang dibuat, apakah sudah sesuai dengan yang diinginkan apa belum.

2. Menguji alat sesuai cara kerja.

V. KESIMPULAN

Setelah melakukan pembuatan alat ini, maka didapatkan kesimpulan yaitu sebagai berikut:

1. Jika diterapkan alat ini berguna saat dalam pandemi seperti ini menjaga orang lain untuk menaati protokol kesehatan yang berlaku.

2. Alat ini hanya sebagai prototipe atau purwarupa yang belum bisa langsung dipasang ataupun di terapkan.

3. Prototipe ini hanya sebagai pembelajaran mikrokontroler.

DAFTAR PUSTAKA

H. Pratikno. (2014). Sistem Absensi Berbasiskan Pengenalan Wajah Secara Realtime Menggunakan Webcam Dengan Metode Pca. Surabaya: Stikom.

A. Usman. (2011). Alat Pendeteksi Jarak Pada Kendaraan Roda Dua Menggunakan

Sensor Ultrasonic Dengan Tampilan LCD dan Sistem Getar Berbasis

A. Rizky, A. (2021). Fauzi, and A. Maulana, “Implementasi Alat Otomatis Hand Sanitizer Dan Ukur Suhu Tubuh Mandiri Berbasis Internet of Things,” vol. 3, no. 1.

H. Sujadi, T. F. Prasetyo, and M. F. Lazuardi. (2018). Rancang Bangun Purwarupa Sistem General Check-Up Kesehatan Manusia Berbasis Mikrokontroller Arduino Uno R3, J-Ensitec, vol. 4, no. 02, pp. 220–225, doi: 10.31949/j-ensitec.v4i02.1208.

LAMPIRAN

1. Jurnal, klik disini

2. Program Arduino IDE, klik disinih

3. Diagram Blok, klik disini

4. Diagram Alir, klik disini

5. Gambar Rangkaian, klik disini

6. Diagram Pengawatan, klik disini

7. PPT, klik disini

8. Folder GDrive, Klik disini

9. Video Demonstrasi

BIODATA PENULIS

Nama penulis Muhamad Andre Latif Qarim. Penulis dilahirkan di Jambi, 12 Mei 2000. Penulis telah menempuh Pendidikan formal di MI NU TBS Kudus, MTs NU TBS Kudus, dan MA NU TBS Kudus tahun 2019 penulis telah menyelsaikan Pendidikan MA. Pada tahun 2019 penulis mengikuti seleksi mahasiswa baru diploma (D3) dan diterima menjadi mahasiswa baru diploma (D3 Politeknik Negeri Semarang (Polines)) dengan Program Studi D3 Teknik Elektronika, Jurusan Teknk Elektro. Penulis terdaftar dengan NIM. 3.32.19.0.15. Apabila ada kritik, saran, dan pertanyaan mengenai penelitian ini, bisa hubungi penulis melalui email andrelatif20.al@gmail.com

Nama penulis Zaki Mutsana. Penulis dilahirkan di Kebumen, 27 Februari 2000. Penulis telah menempuh Pendidikan formal di SD 3 Negeri Seliling, MTs Negeri Kebumen 1, dan SMA Negeri 2 Kebumen tahun 2019 penulis telah menyelsaikan Pendidikan SMA. Pada tahun 2019 penulis mengikuti seleksi mahasiswa baru diploma (D3) dan diterima menjadi mahasiswa baru diploma (D3 Politeknik Negeri Semarang (Polines)) dengan Program Studi D3 Teknik Elektronika, Jurusan Teknk Elektro. Penulis terdaftar dengan NIM. 3.32.19.0.26. Apabila ada kritik, saran, dan pertanyaan mengenai penelitian ini, bisa hubungi penulis melalui email zakimutsana123@gmail.com

Purwarupa Pintu Cerdas dengan Pendeteksi Otomatis