Laporan Pengenalan dan Pemrograman Dasar Arduino Uno Plank Pintu Parkir Menggunakan Sensor Ultrasonik

 Laporan Pengenalan dan Pemrograman Dasar Arduino Uno Plank Pintu Parkir Menggunakan Sensor Ultrasonik

Kelompok 1 :

Alexandria Cinta Rahmadhani (25051204019)

Ibnu Arsil Assidik (25051204021)

M. Ferdinand Rafsanjani Kemala (25051204159)

Muhammad Ali Ma’ruf Mutakallimin (25051204241)

Daftar ISI

HALAMAN

A. Latar Belakang A-1

B. Pendahuluan B-2

C. Tujuan C-2

D. Dasar Teori D-2

E. Teori Penunjang E-4

F. Alat dan Bahan F-6

G. Gambar desain praktikum/topologi G-6

H. Prosedur Praktikum H-7

I. Hasil Pengamatan I-10

J. Analisis J-11

K. Kesimpulan K-13

A. Latar Belakang

Perkembangan teknologi otomasi dan sistem kendali berbasis mikrokontroler semakin pesat dalam beberapa tahun terakhir. Berbagai sektor industri, transportasi, hingga fasilitas publik kini banyak memanfaatkan sistem otomatis untuk meningkatkan efisiensi, keamanan, dan kenyamanan. Salah satu contoh penerapan teknologi otomasi yang banyak dijumpai adalah sistem pintu parkir otomatis yang dapat membuka dan menutup secara mandiri ketika kendaraan terdeteksi.

Arduino Uno merupakan salah satu platform mikrokontroler yang paling populer dan mudah digunakan untuk membangun sistem otomasi sederhana. Selain memiliki komunitas pengguna yang luas, Arduino juga menyediakan perangkat lunak pemrograman yang intuitif sehingga cocok digunakan dalam pembelajaran dasar elektronika dan pemrograman.

Dalam pembuatan sistem pintu parkir otomatis, sensor ultrasonik berperan penting sebagai pendeteksi jarak kendaraan. Sensor ini mampu mengukur jarak objek secara cepat dan akurat tanpa kontak fisik, sehingga sangat efektif digunakan dalam sistem gate parkir. Ketika kendaraan berada pada jarak tertentu, sensor akan mengirimkan sinyal kepada Arduino untuk menjalankan program yang mengaktifkan servo atau motor sebagai aktuator pembuka dan penutup palang parkir.

Berdasarkan hal tersebut, praktikum ini disusun untuk memberikan pemahaman kepada mahasiswa mengenai cara kerja Arduino Uno, prinsip penggunaan sensor ultrasonik, serta implementasi keduanya dalam sistem plank pintu parkir otomatis. Melalui kegiatan ini, mahasiswa diharapkan mampu menguasai konsep dasar pemrograman, perancangan rangkaian elektronik, serta integrasi sensor dan aktuator dalam satu sistem yang terkontrol.

Surabaya, Desember 2025

B. Pendahuluan

Perkembangan teknologi otomatisasi telah membawa berbagai inovasi dalam sistem pengendalian perangkat elektronik, salah satunya pada sistem pintu parkir otomatis. Arduino Uno menjadi salah satu platform mikrokontroler yang banyak digunakan dalam dunia pendidikan dan industri karena kemudahan pemrograman serta fleksibilitasnya dalam mengontrol berbagai sensor dan aktuator.

Pada praktikum ini, dilakukan pengenalan dasar Arduino Uno serta penerapannya dalam pembuatan sistem plank pintu parkir otomatis menggunakan sensor ultrasonik. Sensor ini berfungsi mendeteksi jarak kendaraan yang mendekat sehingga dapat mengaktifkan mekanisme pembukaan dan penutupan pintu secara otomatis. Melalui kegiatan ini, mahasiswa diharapkan memahami konsep dasar pemrograman Arduino, cara kerja sensor ultrasonik, serta bagaimana mengintegrasikan komponen-komponen tersebut menjadi sebuah sistem yang fungsional.

C. Tujuan

1. Memahami dasar-dasar penggunaan dan pemrograman Arduino Uno.

2. Mempelajari cara kerja dan prinsip pengukuran jarak menggunakan sensor ultrasonik.

3. Mengimplementasikan sensor ultrasonik untuk mengendalikan plank pintu parkir otomatis.

4. Melatih kemampuan mahasiswa dalam merancang rangkaian sederhana berbasis mikrokontroler.

5. Mengintegrasikan perangkat keras (hardware) dan perangkat lunak (software) dalam satu sistem kerja yang utuh.

D. Dasar Teori

1. Arduino Uno

Arduino Uno adalah sebuah papan mikrokontroler berbasis ATmega328P yang digunakan sebagai platform pembelajaran elektronika dan pemrograman. Arduino Uno memiliki 14 pin digital I/O, 6 pin analog input, serta dilengkapi port USB untuk pemrograman dan komunikasi serial. Arduino bekerja dengan tegangan operasi 5V dan mendukung pemrograman menggunakan bahasa C/C++ melalui Arduino IDE.

Keunggulan Arduino Uno antara lain mudah digunakan, bersifat open-source, serta kompatibel dengan berbagai sensor dan modul tambahan. Pada sistem palang pintu parkir otomatis, Arduino Uno berfungsi sebagai pusat kendali yang memproses data dari sensor ultrasonik dan mengatur aktuator seperti motor servo.

2. Sensor Ultrasonik HC-SR04

Sensor ultrasonik HC-SR04 adalah sensor jarak yang bekerja berdasarkan prinsip gelombang ultrasonik dengan frekuensi sekitar 40 kHz. Sensor ini memiliki dua komponen utama, yaitu transmitter (pemancar) yang mengirimkan gelombang ultrasonik dan receiver (penerima) yang menangkap gelombang yang dipantulkan objek.

Perhitungan jarak dilakukan menggunakan rumus:

Kecepatan suara di udara sekitar 340 m/s. Dalam aplikasi palang parkir otomatis, sensor ini digunakan untuk mendeteksi keberadaan kendaraan di depan portal sehingga Arduino dapat memerintahkan motor servo untuk membuka atau menutup palang.

3. Motor Servo

Motor servo adalah aktuator yang dapat mengatur posisi sudut secara presisi berdasarkan sinyal pulse width modulation (PWM). Servo biasanya memiliki rentang pergerakan 0° hingga 180°. Pada sistem pintu parkir, motor servo berfungsi untuk menggerakkan palang naik dan turun sesuai perintah Arduino berdasarkan hasil deteksi sensor ultrasonik.

Servo menerima sinyal PWM dengan panjang pulsa tertentu, misalnya:

• 1 ms → 0°

• 1,5 ms → 90°

• 2 ms → 180°

4. Prinsip Kerja Sistem Palang Parkir Otomatis

Sistem palang parkir otomatis berbasis Arduino Uno bekerja melalui beberapa tahap:

1) Sensor ultrasonik mendeteksi kendaraan yang berada pada jarak tertentu.

2) Sensor mengirimkan data jarak ke Arduino.

3) Arduino memproses data dan menentukan apakah kendaraan cukup dekat untuk membuka palang.

4) Jika kendaraan terdeteksi, Arduino menggerakkan motor servo untuk membuka palang.

5) Setelah kendaraan melewati sensor atau tidak terdeteksi lagi, servo mengembalikan palang ke posisi semula.

Sistem ini bekerja secara real-time dan dapat diimplementasikan pada pintu parkir otomatis di area kampus, perumahan, atau tempat parkir umum.

5. Pemrogaman Dasar Arduino

Pemrograman Arduino terdiri dari dua fungsi utama:

1) setup(): tempat inisialisasi pin, komunikasi serial, dan konfigurasi awal sistem.

2) loop(): berisi logika utama yang dijalankan secara berulang, seperti membaca sensor dan mengontrol servo.

Contoh konsep pemrograman dasar yang digunakan:

1) DigitalWrite dan pinMode untuk mengatur pin.

2) PulseIn untuk membaca waktu pantulan pada sensor HC-SR04.

3) Library Servo.h untuk mengontrol motor servo.

4) Penggunaan struktur logika IF untuk menentukan kondisi palang terbuka atau tertutup.

E. Teori Penunjang

1. Mikrokontroler

Mikrokontroler adalah sebuah chip yang memiliki CPU, memori, dan input/output dalam satu paket sehingga mampu menjalankan instruksi terprogram untuk mengendalikan perangkat elektronik. Pada sistem otomatisasi seperti palang parkir, mikrokontroler berfungsi sebagai pusat pemrosesan data dan pengendalian aktuator.

Arduino Uno sendiri merupakan papan yang memanfaatkan mikrokontroler ATmega328P, sehingga pemahaman dasar mikrokontroler mendukung pengoperasian sistem secara keseluruhan.

2. Sistem Otomasi

Sistem otomasi adalah sistem yang bekerja secara otomatis tanpa campur tangan manusia secara langsung. Sistem ini biasanya terdiri dari sensor, pengendali, dan aktuator.

Dalam konteks palang parkir, sensor ultrasonik berperan sebagai perangkat pendeteksi, Arduino sebagai pengendali, dan motor servo sebagai aktuator. Pemahaman otomasi diperlukan untuk mengerti konsep kerja pintu parkir modern yang mengurangi kebutuhan operator manual.

3. Gelombang Ultrasonik

Gelombang ultrasonik adalah gelombang suara dengan frekuensi di atas 20 kHz yang tidak dapat didengar manusia. Sensor HC-SR04 bekerja dengan memancarkan gelombang ultrasonik dan mengukur waktu pantulannya untuk mengetahui jarak objek.

Pemahaman mengenai sifat gelombang ultrasonik, seperti kecepatan rambat, pantulan, dan redaman, mendukung pemahaman cara kerja sensor dalam mendeteksi kendaraan.

4. Pulse Width Modulation (PWM)

PWM adalah teknik pengontrolan sinyal digital untuk mengatur besaran analog melalui variasi lebar pulsa. Motor servo menggunakan sinyal PWM untuk mengatur sudut putarannya.

Semakin besar lebar pulsa, semakin besar sudut pergerakan servo. Dengan memahami PWM, mahasiswa dapat memahami bagaimana Arduino memberikan perintah presisi ke servo.

5. Software Arduino IDE

Arduino IDE adalah perangkat lunak yang digunakan untuk menulis, mengunggah, dan menguji program pada mikrokontroler Arduino. IDE mendukung bahasa C/C++ dan menyediakan berbagai library untuk memudahkan pengendalian hardware seperti servo, sensor, dan komunikasi serial.

Pengetahuan dasar mengenai penggunaan IDE, struktur program, dan proses upload sangat menunjang keberhasilan eksperimen.

6. Struktur Program dalam Bahasa C/C++

Program Arduino didasarkan pada struktur bahasa C/C++, sehingga konsep dasar seperti variabel, fungsi, logika if-else, loop, dan library sangat penting untuk dipahami. Teori ini mendukung mahasiswa dalam menyusun logika deteksi objek dan pengendalian servo secara tepat.

7. Sistem Kontrol Sederhana

Sistem kontrol sederhana menggunakan kondisi tertentu untuk menentukan aksi yang harus dijalankan. Dalam proyek palang parkir, sistem kontrol menggunakan:

• Input: jarak hasil pembacaan sensor,

• Proses: perbandingan jarak dengan batas tertentu,

• Output: perintah membuka atau menutup palang.

Pemahaman konsep sistem kontrol membantu mahasiswa memahami cara kerja keputusan otomatis pada alat.

8. Keselamatan dan Kestabilan Rangkaian (Electrical Safety)

Dalam merangkai perangkat elektronik, pemahaman mengenai konsep dasar keselamatan listrik seperti polaritas, hubungan ground, dan kestabilan daya diperlukan untuk menghindari kerusakan komponen. Servo dan sensor memerlukan suplai daya yang stabil agar dapat bekerja optimal.

F. Alat dan Bahan

1) Arduino Uno

2) Sensor Ultrasonik HC-SR04

3) Motor Servo SG90

4) Kabel jumper

5) Breadboard

6) Kabel USB computer

7) Baterai ABC 9V

G. Gambar desain praktikum/topologi

H. Prosedur Praktikum

1. Persiapan Alat dan Bahan

1) Siapkan perangkat utama atau alat dan bahan yg tertera di atas.

2) Pastikan seluruh komponen dalam kondisi baik dan dapat berfungsi.

3) Instal Arduino IDE pada laptop/komputer yang akan digunakan untuk pemrograman.

4) Siapkan kabel USB tipe B untuk menghubungkan Arduino ke komputer.

2. Rangkaian Perangkat Keras (Hardware Setup)

1) Hubungkan pin VCC sensor ultrasonik ke pin 5V Arduino.

2) Hubungkan pin GND sensor ultrasonik ke pin GND Arduino.

3) Sambungkan pin Trig sensor ultrasonik ke pin Digital 5 Arduino.

4) Sambungkan pin Echo sensor ultrasonik ke pin Digital 4 Arduino.

5) Hubungkan kabel servo:

• Kabel merah → 5V

• Kabel coklat/hitam → GND

• kuning/oranye (signal) → pin Digital 3 Arduino

6) Periksa kembali rangkaian agar tidak terjadi kesalahan wiring.

3. Pemrogaman Arduino

1) Buka Arduino IDE pada komputer atau laptop.

2) Buat file program baru (sketch) atau gunakan program yang telah disiapkan.

3) Masukkan kode program yang digunakan untuk:

• Membaca jarak dari sensor ultrasonic

• Mengolah data jarak

• Menentukan kondisi ketika palang harus terbuka atau tertutup

• Menggerakkan motor servo sesuai logika

Kode Progam :

#include <Servo.h>

Servo s1;

const int trigPin = 5;

const int echoPin = 4;

long duration;

int distanceCm;

void setup() {

  Serial.begin(9600);

  pinMode(trigPin, OUTPUT);

  pinMode(echoPin, INPUT);

  s1.attach(3);

  s1.write(0);

}

void loop() {

  digitalWrite(trigPin, LOW);

  delayMicroseconds(2);

  digitalWrite(trigPin, HIGH);

  delayMicroseconds(10);

  digitalWrite(trigPin, LOW);

  duration = pulseIn(echoPin, HIGH);

  distanceCm = duration * 0.034 / 2;

  Serial.print("Distance: ");

  Serial.print(distanceCm);

  Serial.println(" cm");

  if (distanceCm > 0 && distanceCm < 5) {

    s1.write(90);

    delay(3000);

  }

  else {

    s1.write(0);

    delay(50);

  }

  delay(100);

}

4) Pastikan library Servo.h telah terpasang di Arduino IDE.

5) Klik Verify/Compile untuk memastikan tidak ada error dalam kode.

6) Hubungkan Arduino Uno ke komputer menggunakan kabel USB.

7) Pilih Tools → Board → Arduino Uno dan Tools → Port yang sesuai.

8) Upload program dengan menekan tombol Upload.

4. Pengujian Sistem

1) Setelah kode berhasil di-upload, lihat indikator Serial Monitor (opsional) untuk memonitor jarak yang terbaca.

2) Letakkan objek (misalnya tangan atau replika kendaraan) di depan sensor ultrasonik pada jarak yang berbeda-beda.

3) Amati respons motor servo:

• Jika objek terdeteksi dalam jarak < 20 cm (atau sesuai program), servo membuka palang.

• Jika objek menjauh, servo kembali menutup palang.

4) Lakukan pengujian berulang sebanyak minimal 3–5 kali untuk memastikan sistem bekerja stabi

5. Dokukemntasi Hasil

1) Foto rangkaian alat dari beberapa sudut.

2) Catat jarak yang terbaca sensor dan posisi servo.

3) Dokumentasikan waktu respons palang ketika objek mendekat dan menjauh.

4) Catat kendala yang muncul selama pengujian, misalnya:

• Servo tidak bergerak

• Pembacaan jarak tidak stabil

• Wiring kendur atau terbalik

6. Penyelesaian dan Penutup

1) Matikan catu daya dan lepaskan kabel USB dari Arduino.

2) Lepaskan rangkaian dengan hati-hati agar tidak merusak komponen.

3) Simpan Arduino, sensor, dan servo di tempat yang aman.

4) Rapikan meja kerja dan pastikan semua alat dikembalikan.

I. Hasil Pengamatan

a. Rangkaian Perangkat Keras Berfungsi Normal

Setelah semua komponen dirangkai, Arduino Uno menerima daya dari USB dan seluruh komponen seperti sensor ultrasonik HC-SR04 serta motor servo SG90 dapat menyala dan merespons sesuai fungsi masing-masing. Tidak ditemukan hubungan kabel yang terbalik atau short.

b. Pembacaan Sensor Ultrasonik

Sensor ultrasonik mampu membaca jarak objek secara real-time dengan cukup stabil pada jarak 2–50 cm. Berikut pengamatan pembacaan jarak:

• Ketika objek diletakkan pada jarak ±10–15 cm, sensor mendeteksi keberadaan objek dengan respon cepat (<100 ms).

• Pada jarak >30 cm, pembacaan masih berlangsung namun tidak memicu perintah membuka palang karena sudah berada di luar batas logika program.

• Terdapat sedikit fluktuasi pembacaan jarak ±1 cm, namun tidak memengaruhi kinerja keseluruhan.

c. Respons Motor Servo

Motor servo merespon instruksi dari Arduino berdasarkan jarak yang terbaca:

• Ketika objek berada dalam jarak < 20 cm, servo bergerak dari posisi 0° ke sekitar 90° (palang terbuka).

• Ketika objek bergerak menjauh atau tidak terdeteksi, servo kembali ke posisi semula, yaitu 0° (palang tertutup).

Pergerakan servo halus, tidak tersendat, dan tidak menghasilkan suara berlebihan.

d. Perilaku Sistem Palang Parkir Otomatis

Selama pengujian, sistem menunjukkan urutan kerja sebagai berikut:

• Objek mendekat → sensor membaca jarak → Arduino memproses → servo membuka palang.

• Objek menjauh → jarak lebih besar dari batas → servo menutup palang.

Terdapat konsistensi dalam siklus buka–tutup palang setiap kali objek mendekat dan menjauh.

e. Waktu Respons Sistem

Waktu respons dari deteksi objek hingga pergerakan servo diperkirakan kurang dari 0,5 detik, menunjukkan bahwa sistem cukup responsif untuk aplikasi pintu parkir tingkat dasar.

f. Kondisi Stabilitas Sistem

• Sistem tetap stabil meskipun diuji selama beberapa menit secara berulang.

• Tidak ditemukan panas berlebih pada komponen servo atau Arduino.

• Sensor ultrasonik tetap akurat sepanjang pengujian.

g. Kendala yang Ditemui (Minor)

• Pembacaan jarak sesekali berubah cepat ketika ada pantulan objek kecil atau sudut pantul yang kurang tepat.

• Servo sesekali bergetar ketika berada pada posisi idle, kemungkinan karena sinyal PWM kecil yang tidak konstan.

Namun kendala tersebut tidak mengganggu kinerja utama sistem.

J. Analisis

 Berdasarkan hasil pengamatan yang telah dilakukan, dapat dianalisis beberapa aspek penting terkait kinerja sistem palang parkir otomatis berbasis Arduino Uno dan sensor ultrasonik.

1. Akurasi dan Kinerja Sensor Ultrasonik

 Sensor ultrasonik HC-SR04 mampu mendeteksi objek dengan cukup akurat pada jarak dekat hingga menengah (2–50 cm). Pembacaan jarak yang diperoleh konsisten dengan variasi kesalahan sekitar ±1 cm, yang masih berada dalam batas toleransi untuk aplikasi palang parkir sederhana.

 Fluktuasi kecil ini terjadi karena faktor lingkungan seperti arah pantulan gelombang ultrasonik, jarak objek, dan bentuk objek. Meskipun demikian, sensor tetap memberikan data yang layak untuk memicu aksi servo secara logis.

2. Respons dan Pergerakan Motor Servo

 Motor servo menunjukkan respons yang cepat dan stabil terhadap sinyal yang dikirimkan Arduino. Ketika sensor mendeteksi objek dalam jarak yang ditentukan (<20 cm), servo mampu bergerak dari posisi awal (0°) ke posisi buka (90°) tanpa hambatan.

 Servo hanya mengalami sedikit getaran saat idle, yang merupakan hal umum ketika PWM tidak benar-benar stabil. Namun hal ini tidak mengganggu kinerja sistem secara keseluruhan.

3. Integrasi Sensor dan Aktuator

 Integrasi antara sensor ultrasonik dan motor servo melalui Arduino berjalan baik. Logika program yang digunakan mampu menerjemahkan pembacaan sensor menjadi aksi mekanik yang tepat.

 Sistem bekerja secara real-time, menunjukkan bahwa komunikasi antara perangkat keras dan perangkat lunak berjalan efektif.

4. Waktu Respons Sistem

 Waktu respons yang berada di bawah 0,5 detik menandakan bahwa sistem cukup cepat mendeteksi kendaraan dan membuka palang. Hal ini sesuai dengan kebutuhan praktikum dasar, meskipun untuk implementasi nyata pada pintu parkir komersial mungkin perlu waktu respons yang lebih cepat dan lebih akurat.

5. Kesesuaian dengan Tujuan Praktikum

 Sistem yang diuji berhasil memenuhi tujuan utama praktikum yaitu:

• Memahami cara kerja sensor ultrasonik,

• Mengimplementasikan kontrol motor servo menggunakan Arduino,

• Membangun sebuah sistem otomatis sederhana,

• Mengaplikasikan dasar pemrograman Arduino pada kasus nyata (palang parkir).

Dengan berfungsinya semua komponen, praktikum dapat dianggap berhasil.

6. Evaluasi Kekurangan Sistem

Meskipun bekerja baik, terdapat beberapa kekurangan:

• Pembacaan sensor sesekali tidak stabil ketika objek kecil atau sudut pantulan tidak tepat.

• Servo membutuhkan suplai daya yang stabil; jika hanya mengandalkan USB, kadang muncul getaran kecil.

• Sistem tidak memiliki filter seperti debounce atau averaging, sehingga pembacaan jarak kadang berubah cepat.

 Kekurangan ini dapat diperbaiki dengan menambah kapasitor pada jalur daya servo, menggunakan software filter, atau mengatur ulang batas jarak.

7. Potensi Pengembangan

 Jika ingin dikembangkan lebih lanjut, sistem palang parkir dapat ditingkatkan dengan menambahkan:

• Modul RFID untuk autentikasi kendaraan,

• Sensor IR untuk deteksi lebih stabil,

• LCD/OLED untuk menampilkan status sistem,

• Motor penggerak yang lebih kuat untuk palang skala besar.

K. Kesimpulan

1) Praktikum berhasil menunjukkan bahwa Arduino Uno dapat digunakan sebagai pusat kendali dalam sistem palang parkir otomatis dengan mengintegrasikan sensor ultrasonik sebagai pendeteksi objek dan motor servo sebagai aktuator pembuka palang.

2) Sensor ultrasonik HC-SR04 mampu mendeteksi objek dalam jarak dekat dengan cukup akurat dan stabil, sehingga dapat digunakan sebagai pemicu gerakan palang berdasarkan logika program yang telah dibuat.

3) Motor servo memberikan respons yang cepat dan halus terhadap perintah yang diterima dari Arduino, sehingga gerakan palang dapat berlangsung secara otomatis ketika objek terdeteksi maupun ketika objek menjauh.

4) Bekerja dengan baik dan menunjukkan waktu respons yang cukup cepat (<0,5 detik), sehingga memenuhi tujuan praktikum dalam memahami dasar pemrograman, proses pembacaan sensor, serta pengontrolan aktuator pada Arduino.

5) Meski terdapat sedikit kendala seperti fluktuasi pembacaan jarak dan getaran kecil pada servo, keseluruhan sistem tetap berjalan stabil serta mampu menggambarkan konsep dasar otomatisasi pintu parkir dengan baik.

L. LAMPIRAN