PENGAPLIKASIAN ARDUINO PALANG PINTU OTOMATIS BERBASIS ARDUINO DAN MOTOR SERVO

 

Disusun Oleh:

Aldi Abdurrahmna Nafis             (25051204108)

Muhammad Rizqy Yusuf            (25051204182)

Ahmad Ilham Muzakky             (25051204120)

Zahra Nessa Airienne                 (25051204162)

BAB I
PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

    Perkembangan teknologi di bidang elektronika dan otomasi semakin pesat,
khususnya dalam penerapan sistem kendali otomatis yang mempermudah
aktivitas manusia. Salah satu penerapan teknologi tersebut adalah pada sistem
palang pintu otomatis yang banyak digunakan di area parkir, perlintasan
kereta api, maupun akses masuk gedung. 

    Pada sistem konvensional, palang pintu masih banyak dioperasikan secara
manual sehingga membutuhkan tenaga manusia, waktu yang relatif lebih
lama, serta memiliki risiko kesalahan dalam pengoperasian. Selain itu, sistem
manual juga kurang efisien dalam pengontrolan keluar masuk kendaraan,
terutama pada kondisi lalu lintas yang padat. 

    Untuk mengatasi permasalahan tersebut, diperlukan suatu sistem otomatis
yang mampu bekerja secara cepat, akurat, dan efisien. Arduino sebagai
mikrokontroler yang bersifat open-source dan mudah diprogram dapat
dimanfaatkan sebagai pusat kendali sistem. Sementara itu, motor servo
digunakan sebagai penggerak palang pintu karena mampu bergerak dengan
sudut yang presisi. 

    Oleh karena itu, dibuatlah project Palang Pintu Otomatis Berbasis Arduino
dan Motor Servo sebagai solusi untuk meningkatkan efisiensi, keamanan, dan
kemudahan dalam sistem akses keluar masuk kendaraan. Project ini
diharapkan dapat menjadi media pembelajaran dalam penerapan
mikrokontroler serta memberikan manfaat nyata dalam bidang otomasi. 

 

 1.2. Tujuan Praktikum

Penelitian kami memiliki beberapa tujuan, antara lain :
1. Membuat sistem palang pintu otomatis berbasis arduino uno dan motor servo.
2. Mengimplementasikan teknologi mikrokontroler dalam sistem kendali otomatis.
3. Mengotomasi proses buka dan tutup palang pintu agar lebih cepat dan efisien.
4. Sebagai media pembelajaran dalam bidang elektronika dan pemrograman mikrokontroler.

1.3. Manfaat Praktikum

Penelitian ini memiliki beberapa manfaat di berbagai cabang, yaitu :
1. Manfaat bagi pengguna.
    ● Mengetahui sistem palang pintu parkir otomatis.
    ● Mengurangi resiko kesalahan manusia (Human error).
2. Manfaat bagi instansi.
    ● Meningkatkan efisiensi sistem parkir atau akses area.
    ● Mengurangi biaya operasional jangka panjang. 
3. Manfaat bagi pembelajar.
    ● Menambah keterampilan dalam merakit sistem arduino uno dalam pelatihan pemrograman.
    ● Menambah wawasan dalam penggunaan arduino uno dan motor servo.
    ● Dapat memberlakukan teori arduino dalam bentuk proyek kerja nyata.

 

BAB II
TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Dasar Teori

Dasar teori ini berfokus pada empat pilar utama: sistem kendali, mikrokontroler, sensor, dan aktuator. 

2.1.1. Konsep Sistem Kendali Otomatis

    Sistem yang diimplementasikan dalam proyek ini merupakan bagian dari sistem kendali berbasis mikrokontroler. Sistem kendali (control system) didefinisikan sebagai kombinasi dari komponen-komponen yang terintegrasi dan berfungsi untuk mengatur, mengarahkan, atau mengelola dirinya sendiri atau sistem lain (Ogata, 2010). Proyek ini beroperasi sebagai sistem kendali umpan maju (feedforward) sederhana, di mana input (deteksi jarak) menghasilkan output (pergerakan servo) tanpa koreksi otomatis berdasarkan posisi gerbang aktual. 

Secara umum, sistem kendali memiliki tiga elemen fungsional utama:

    ● Input: Informasi atau perintah yang dimasukkan ke dalam sistem, dalam hal ini adalah data jarak dari sensor.

  ● Pemroses (Controller): Unit yang menerima dan memproses input untuk mengambil keputusan, diwakili oleh mikrokontroler arduino.  

    ● Output (Aktuator): Perangkat yang melaksanakan perintah dari controller, diwakili oleh Motor Servo.

2.1.2. Mikrokontroler dan Logika Digital

    Mikrokontroler berfungsi sebagai unit pemroses utama dan pengambil keputusan.  

    Arduino adalah sebuah platform prototipe elektronik open-source yang berbasis pada perangkat keras (hardware) dan perangkat lunak (software) yang fleksibel dan mudah digunakan. Dalamkonteks  sistem kendali, Arduino bertindak sebagai controller yang mengimplementasikan Aljabar Boolean melalui logika pemrograman (Suryo, 2018). Keputusan logis (misalnya, kondisi IF-ELSE) yang ditulis dalam kode program akan dieksekusi oleh jutaan gerbang logika yang secara internal tersusun dalam chip mikrokontroler.

    Meskipun sistem tidak menggunakan gerbang logika diskrit, keputusan kendali didasarkan pada prinsip logika digital, di mana data dari sensor diinterpretasikan sebagai kondisi biner (Benar/Salah atau 1/0) untuk memicu aksi.

2.1.3. Sensor Ultrasonik sebagai Komponen Input

    Sensor ini adalah mata dari sistem, bertugas mengukur jarak objek (kendaraan).
Sensor ultrasonik digunakan untuk mengukur jarak berdasarkan waktu tempuh gelombang suara. Sensor memancarkan pulsa gelombang suara (pin Trig) dan mendengarkan pantulannya (pin Echo).

2.1.4. Motor Servo sebagai Komponen Aktuator

    Motor Servo berfungsi sebagai aktuator yang menghasilkan gerakan mekanis untuk membuka dan menutup palang gerbang. Motor Servo adalah motor DC yang dilengkapi dengan gigi reduksi dan sirkuit kontrol umpan balik yang memungkinkan porosnya diposisikan secara akurat ke sudut tertentu. Posisi sudut motor dikendalikan oleh sinyal Pulse Width Modulation (PWM) yang dikirimkan oleh mikrokontroler (Bolton, 2015).

 2.2 Komponen

BAB III
PEMBAHASAN

3.1. Alat dan Bahan

Dalam pembuatan mekanisme penggerak motor servo Arduino Uno dan sensor ultrasonik dalam pengimplementasian palang parkir otomatis diperlukan beberapa alat dan bahan berupa: 

Alat:
    ● Gunting
    ● Cutter
    ● Laptop 

Bahan:
    ● Lem
    ● Arduino Uno r3
    ● Kertas Buffalo F4
    ● Kardus
    ● Motor Servo
    ● Sensor Ultrasonik
    ● Kabel Jumper

3.2. Langkah-Langkah

    Dalam pembuatan mekanisme penggerak motor servo Arduino Uno dan sensor ultrasonik memiliki beberapa langkah cara pembuatan :
1. Siapkan alat dan bahan yang diperlukan.
2. Hubungkan sensor IR ke pin input Arduino. 

Secara rinciannya:
● Pertama sambungkan 4 pin sensor ultrasonic yang terdiri dari:
○ VCC ke 5V Arduino,
○ GND ke GND Arduino,
○ Trig ke pin 9 Arduino,
○ Echo ke pin 10 Arduino.
● Sambungkan 3 kabel servo 9g yang memiliki arti:
○ Oranye / Kuning = Sinyal,
○ Merah = +5V,
○ Coklat / Hitam = GND.
● Pasangkan pada arduino:
○ Kabel oranye ke pin 6 Arduino (benar untuk sinyal PWM),
○ Kabel merah servo ke 5V Arduino,
○ Kabel hitam servo ke GND Arduino.

3. Sambungkan motor servo ke pin PWM Arduino.

4. Tulis kode program di Arduino IDE

5. Tata rapi motor servo palang otomatis.

3.3. Hasil Pengamatan

    Setelah semua pembuatan motor servo palang otomatis terselesaikan, kami menemukan hasil: 
 
1. Sensor ultrasonik berhasil mendeteksi objek pada jarak rata-rata 2–30 cm dengan respon pembacaan yang cukup stabil. Saat objek mendekati batas jarak yang ditentukan pada program, sensor memberikan sinyal kepada Arduino untuk menjalankan instruksi pembukaan palang pintu. 
    ● Ketika jarak objek kurang dari nilai ambang batas, servo bergerak ke sudut tertentu                        (misalnya 90°) sebagai posisi pintu terbuka.
    ● Ketika objek menjauh, servo kembali ke posisi awal (0°) menutup pintu.  
 
3. Waktu respon sistem relatif cepat, dengan jeda antara deteksi objek hingga pergerakan servo berkisar 200–500 ms tergantung stabilitas pembacaan sensor. Kadang terjadi keterlambatan kecil akibat pembacaan sensor yang tidak konsisten atau pantulan sinyal ultrasonik. 
 
    Pada implementasi lapangan, sistem dapat bekerja otomatis tanpa memerlukan input manual dari pengguna. Ini menunjukkan integrasi antara sensor, mikro kontroller, dan aktuator berjalan sesuai rancangan kode program.  
 
Namun terdapat beberapa kendala dalam percobaan, yang berupa: 
 
1. Sensor tidak dapat mendeteksi ketika gerak laju benda yang melewati sensor terlalu cepat
2. Getaran servo menyebabkan pergantian posisi kurang halus jika tidak diberi delay atau logika 
kontrol yang stabil. 
 
    Listrik yang masuk ke Arduino cukup stabil, sehingga rangkaian dapat bekerja tanpa reset mendadak. Secara umum, sistem palang pintu otomatis bekerja sesuai program yang diunggah pada Arduino. Tingkat keberhasilan buka–tutup otomatis cukup tinggi selama objek berada pada jarak sensor yang ideal.

 2. Servo motor berfungsi sebagai aktuator utama untuk membuka dan menutup palang. Dari hasil pengamatan, servo bergerak sesuai logika program:

 BAB IV
PENUTUP

4.1. Kesimpulan

    Berdasarkan hasil perancangan, implementasi, dan pengujian sistem palang pintu otomatis berbasis Arduino dan motor servo, dapat disimpulkan bahwa sistem mampu bekerja dengan baik sesuai logika program. Sensor ultrasonik berhasil mendeteksi keberadaan objek dalam jarak tertentu dan mikrokontroler Arduino mengolah data tersebut untuk menggerakkan motor servo sebagai palang pintu otomatis. Sistem ini menunjukkan respon yang cukup cepat, mampu mengotomasikan proses buka–tutup palang tanpa interaksi manual, serta memberikan gambaran nyata tentang penerapan mikrokontroler dalam sistem kendali otomatis. Meskipun terdapat beberapa kendala seperti ketidakakuratan deteksi pada objek bergerak cepat dan getaran servo, proyek ini tetap berhasil memenuhi tujuan praktikum sebagai media pembelajaran elektronika, pemrograman, dan penerapan otomasi sederhana.