LAMPU OTOMATIS MENYALA SAAT ADA
KENDARAAN LEWAT
Berbasis ESP32 & Sensor Ultrasonik HC-SR04
(Wokwi Simulator)
Disusun Oleh:
| Abdan Isa Ghaffara | 24051204235 | |
| Calvin Satriansya | 24051204184 |
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Internet of Things (IoT) merupakan konsep yang memungkinkan perangkat elektronik saling terhubung dan dapat melakukan proses pengambilan data serta pengendalian secara otomatis. Penerapan IoT dapat ditemukan dalam berbagai bidang, salah satunya adalah sistem penerangan otomatis.
Pada sistem penerangan konvensional, lampu biasanya dinyalakan dan dimatikan secara manual. Hal tersebut kurang efisien apabila lampu digunakan pada area yang hanya membutuhkan penerangan ketika terdapat kendaraan atau objek yang melewati suatu area. Oleh karena itu, diperlukan sistem otomatis yang dapat mendeteksi keberadaan kendaraan dan mengendalikan lampu berdasarkan hasil deteksi tersebut.
Pada proyek ini dibuat sebuah sistem lampu otomatis yang menyala ketika terdapat kendaraan atau objek dalam jarak tertentu. Sistem menggunakan ESP32 sebagai mikrokontroler, sensor ultrasonik HC-SR04 untuk mengukur jarak, dan LED sebagai simulasi lampu.
Sensor HC-SR04 bekerja dengan mengirimkan gelombang ultrasonik melalui pin TRIG dan menerima pantulannya melalui pin ECHO. ESP32 kemudian menghitung waktu pantulan tersebut untuk mengetahui jarak objek. Jika jarak objek berada pada atau di bawah batas yang telah ditentukan, yaitu 100 cm, maka LED akan menyala secara otomatis.
Untuk mempermudah proses perancangan dan pengujian, rangkaian dibuat secara virtual menggunakan Wokwi. Dengan simulasi tersebut, program dan koneksi antar-komponen dapat diuji tanpa harus menggunakan perangkat keras secara langsung.
1.2 Rumusan Masalah
- Bagaimana merangkai ESP32, sensor HC-SR04, LED, dan resistor pada simulator Wokwi?
- Bagaimana cara ESP32 membaca jarak objek menggunakan sensor HC-SR04?
- Bagaimana membuat logika agar LED menyala secara otomatis ketika objek berada dalam jarak tertentu?
1.3 Tujuan Laporan
- Mampu membuat simulasi sistem lampu otomatis menggunakan ESP32 dan sensor HC-SR04.
- Memahami cara kerja sensor ultrasonik dalam mengukur jarak suatu objek.
- Mampu membuat program MicroPython untuk membaca sensor dan mengontrol LED berdasarkan hasil pengukuran jarak.
1.4 Manfaat Penulisan
Penyusunan laporan ini diharapkan dapat memberikan manfaat, baik secara
teoritis maupun praktis.
Bagi Penulis (Mahasiswa):
- Pengaplikasian Teori: Menerapkan konsep Internet of Things dan mikrokontroler dalam pembuatan sistem otomatis berbasis ESP32.
- Peningkatan Keterampilan Teknis: Meningkatkan kemampuan pemrograman MicroPython, memahami penggunaan sensor ultrasonik, serta memahami proses simulasi rangkaian elektronik menggunakan Wokwi.
- Referensi Pembelajaran: Dapat digunakan sebagai contoh sederhana dalam mempelajari penggunaan ESP32 dan sensor HC-SR04 pada sistem IoT.
- Pemahaman Sistem Otomatis: Memberikan gambaran mengenai bagaimana hasil pembacaan sensor dapat digunakan sebagai dasar untuk mengendalikan perangkat elektronik secara otomatis.
- Model Purwarupa : Sistem dapat menjadi dasar untuk pengembangan sistem penerangan otomatis yang lebih kompleks, seperti lampu jalan, lampu area parkir, atau penerangan pada akses kendaraan.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Dasar Teori
a. Internet of Things
Internet of Things atau IoT merupakan konsep yang menghubungkan berbagai perangkat fisik dengan sistem komputasi sehingga perangkat tersebut dapat mengumpulkan, memproses, dan bertukar data. Dalam proyek ini, konsep IoT diterapkan melalui penggunaan ESP32 sebagai mikrokontroler yang menerima data dari sensor dan memberikan respons terhadap kondisi yang terdeteksi.
b. ESP32
ESP32 merupakan mikrokontroler yang memiliki berbagai fitur General Purpose Input/Output (GPIO) yang dapat digunakan untuk menghubungkan sensor dan aktuator. ESP32 juga mendukung berbagai bahasa pemrograman, salah satunya MicroPython.
Pada proyek ini, ESP32 berfungsi sebagai pusat pengendalian sistem. ESP32 menerima data jarak dari sensor HC-SR04, melakukan perhitungan jarak, kemudian menentukan kondisi LED berdasarkan batas jarak yang telah ditentukan.
c. Sensor Ultrasonik HC-SR04
HC-SR04 merupakan sensor ultrasonik yang dapat digunakan untuk mengukur jarak suatu objek. Sensor ini memiliki pin utama yaitu VCC, TRIG, ECHO, dan GND.
Pin TRIG digunakan untuk memberikan sinyal pemicu agar sensor mengirimkan gelombang ultrasonik. Setelah gelombang mengenai objek dan dipantulkan kembali, sinyal diterima melalui pin ECHO.
Jarak objek dapat dihitung berdasarkan waktu yang diperlukan gelombang untuk melakukan perjalanan dari sensor menuju objek dan kembali ke sensor.
Rumus yang digunakan dalam program adalah:
Jarak = (Durasi × 0,034) / 2
Nilai 0,034 merupakan pendekatan kecepatan suara dalam satuan centimeter per mikrodetik. Pembagian dengan 2 dilakukan karena gelombang melakukan perjalanan pergi dan kembali.
d. LED
LED atau Light Emitting Diode merupakan komponen elektronik yang menghasilkan cahaya ketika dialiri arus listrik dengan arah yang sesuai.
Dalam proyek ini, LED digunakan sebagai simulasi lampu otomatis. LED dikendalikan oleh ESP32 melalui GPIO 2. LED akan menyala ketika sensor mendeteksi objek dalam jarak 100 cm atau kurang dan akan mati apabila objek berada di luar batas tersebut.
e. Resistor
Resistor merupakan komponen elektronik yang berfungsi untuk memberikan hambatan terhadap arus listrik. Dalam rangkaian ini digunakan resistor sebesar 220 Ohm yang dipasang bersama LED untuk membantu membatasi arus sehingga LED dapat digunakan dengan lebih aman.
2.2. Komponen
1. ESP32 – Jumlah Komponen = 1
ESP32 berfungsi sebagai mikrokontroler utama yang memproses data dari sensor HC-SR04 dan mengontrol kondisi LED berdasarkan hasil pembacaan jarak.
2. Sensor HC-SR04 – Jumlah Komponen = 1
Sensor HC-SR04 digunakan untuk mendeteksi jarak objek. Sensor mengirimkan gelombang ultrasonik melalui TRIG dan menerima pantulan melalui ECHO.
3. LED – Jumlah Komponen = 1
LED digunakan sebagai indikator sekaligus simulasi lampu otomatis. LED akan menyala ketika kendaraan atau objek terdeteksi dalam batas jarak yang telah ditentukan.
4. Resistor 220 Ohm – Jumlah Komponen = 1
Resistor 220 Ohm digunakan untuk membatasi arus yang mengalir menuju LED.
5. Wokwi Simulator
Wokwi digunakan sebagai platform simulasi untuk merancang dan menguji rangkaian ESP32, sensor HC-SR04, LED, dan resistor secara virtual.
BAB III
PEMBAHASAN
3.1. Penjelasan Simulasi
1. Arsitektur Perangkat Keras pada Simulator
Rangkaian sistem dibuat menggunakan simulator Wokwi. ESP32 menjadi pusat pengendalian yang terhubung dengan sensor HC-SR04 dan LED.
Konfigurasi pin yang digunakan adalah sebagai berikut:
a. Sensor HC-SR04:
- Pin VCC sensor dihubungkan ke VIN ESP32 .
- Pin GND dihubungkan ke GND ESP32 .
- Pin TRIG dihubungkan ke GPIO 5 atau D5 .
- Pin ECHO dihubungkan ke GPIO 18 atau D18 .
b. LED:
Pin LED dihubungkan ke GPIO 2 atau D2 melalui resistor 220 Ohm. Bagian katoda LED kemudian dihubungkan ke GND ESP32.
2. Logika Operasional Sistem
Sistem bekerja dengan cara melakukan pembacaan jarak secara terus-menerus menggunakan sensor HC-SR04.
ESP32 memberikan trigger kepada sensor melalui GPIO 5. Sensor kemudian mengirimkan gelombang ultrasonik dan menerima pantulannya melalui GPIO 18.
Durasi pantulan digunakan oleh ESP32 untuk menghitung jarak objek.
Pada program ditentukan batas jarak:
JARAK_DETEKSI = 100 cm
Jika jarak yang terbaca kurang dari atau sama dengan 100 cm , sistem menganggap terdapat kendaraan atau objek yang terdeteksi. ESP32 kemudian memberikan nilai HIGH pada GPIO 2 sehingga LED menyala. Sebaliknya, jika jarak lebih dari 100 cm, LED akan diberikan nilai LOW sehingga LED mati.
Jika sensor tidak mendapatkan pantulan, program juga akan mematikan LED.
3. Logika Operasional dan Algoritma Pelacakan
Alur kerja sistem dapat dijelaskan sebagai berikut:
ESP32 → Mengirim trigger → HC-SR04 mengirim gelombang ultrasonik → Gelombang mengenai objek → Pantulan diterima sensor → ESP32 menghitung jarak → Jarak dibandingkan dengan 100 cm → LED ON/OFF.
Proses tersebut dilakukan secara berulang setiap 0,2 detik sehingga perubahan posisi objek dapat langsung memengaruhi kondisi LED.
3.2. Program Python (main.py)
Program Python digunakan untuk mengatur seluruh logika kerja sistem. Program dibuat menggunakan MicroPython dan dijalankan pada ESP32.
Kode yang digunakan adalah sebagai berikut:
{
"version": 1,
"author": "Danz",
"editor": "wokwi",
"parts": [
{ "type": "wokwi-esp32-devkit-v1", "id": "esp", "top": 0, "left": 0, "attrs": {} },
{ "type": "wokwi-hc-sr04", "id": "sensor1", "top": -80, "left": 50, "attrs": {} },
{ "type": "wokwi-led", "id": "led1", "top": -60, "left": 260, "attrs": { "color": "yellow" } },
{ "type": "wokwi-resistor", "id": "r1", "top": -20, "left": 300, "attrs": { "value": "220" } }
],
"connections": [
[ "sensor1:VCC", "esp:VIN", "red", [ "v30" ] ],
[ "sensor1:TRIG", "esp:D5", "green", [ "v40" ] ],
[ "sensor1:ECHO", "esp:D18", "blue", [ "v50" ] ],
[ "sensor1:GND", "esp:GND.1", "black", [ "v60" ] ],
[ "esp:D2", "r1:1", "green", [] ],
[ "r1:2", "led1:A", "green", [] ],
[ "led1:C", "esp:GND.2", "black", [] ]
],
"dependencies": {}
}
Penjelasan Program Python:
Pada bagian awal, program mengimpor Pin, time_pulse_us, dan time. Selanjutnya ditentukan pin yang digunakan, yaitu D5 untuk TRIG, D18 untuk ECHO, dan D2 untuk LED.
Nilai JARAK_DETEKSI = 100 digunakan sebagai batas deteksi objek.
Fungsi baca_jarak() berfungsi mengirimkan gelombang ultrasonik dan menghitung jarak berdasarkan waktu pantulan. Jarak dihitung menggunakan rumus:
Jarak = (Durasi × 0,034) / 2
Pada bagian while True, sensor membaca jarak secara terus-menerus. Jika jarak ≤ 100 cm, LED menyala. Jika jarak > 100 cm, LED mati. Apabila sensor tidak menerima pantulan, LED juga dimatikan.
3.3. Program diagram.json
File diagram.json digunakan untuk mengatur komponen dan koneksi rangkaian pada simulator Wokwi.
Kode diagram.json yang digunakan adalah sebagai berikut:
{ "version": 1, "author": "Danz", "editor": "wokwi", "parts": [ { "type": "wokwi-esp32-devkit-v1", "id": "esp", "top": 0, "left": 0, "attrs": {} }, { "type": "wokwi-hc-sr04", "id": "sensor1", "top": -80, "left": 50, "attrs": {} }, { "type": "wokwi-led", "id": "led1", "top": -60, "left": 260, "attrs": { "color": "yellow" } }, { "type": "wokwi-resistor", "id": "r1", "top": -20, "left": 300, "attrs": { "value": "220" } } ], "connections": [ [ "sensor1:VCC", "esp:VIN", "red", [ "v30" ] ], [ "sensor1:TRIG", "esp:D5", "green", [ "v40" ] ], [ "sensor1:ECHO", "esp:D18", "blue", [ "v50" ] ], [ "sensor1:GND", "esp:GND.1", "black", [ "v60" ] ],
[ "esp:D2", "r1:1", "green", [] ], [ "r1:2", "led1:A", "green", [] ], [ "led1:C", "esp:GND.2", "black", [] ] ], "dependencies": {}}Penjelasan diagram.json:
Pada bagian parts, terdapat empat komponen yang digunakan, yaitu ESP32, HC-SR04, LED, dan resistor 220 Ohm.
Bagian connections digunakan untuk menentukan hubungan antar-komponen. HC-SR04 terhubung ke VIN, D5, D18, dan GND ESP32, sedangkan LED terhubung ke D2 melalui resistor 220 Ohm dan kemudian menuju GND.
Dengan demikian, kode Python berfungsi mengatur logika kerja sistem, sedangkan diagram.json berfungsi mengatur rangkaian dan koneksi komponen pada Wokwi.
3.4. Hasil Simulasi
Setelah kode Python dan diagram.json dijalankan pada Wokwi, dilakukan pengujian dengan memberikan objek pada sensor HC-SR04.
Ketika objek berada pada jarak 100 cm atau kurang, sistem mendeteksi objek dan LED menyala. Ketika objek berada pada jarak lebih dari 100 cm, LED akan mati.
1. Hasil Saat Kendaraan/Objek Terdeteksi
Gambar 3.4. LED Menyala Saat Objek Terdeteksi
Gambar 3.4. Kondisi LED menyala ketika objek berada dalam jarak ≤ 100 cm
2. Hasil Saat Tidak Ada Kendaraan/Objek
Gambar 3.5. LED Mati Saat Objek Tidak Terdeteksi
Gambar 3.5. Kondisi LED mati ketika objek berada di luar batas deteksi
3. Tabel Hasil Pengujian
No. Kondisi Objek Jarak Kondisi LED 1 Objek terdeteksi ≤ 100 cm ON 2 Objek tidak terdeteksi > 100 cm OFF 3 Tidak ada pantulan - OFF
Berdasarkan hasil pengujian, sistem dapat bekerja sesuai dengan kondisi yang telah ditentukan pada program. Sensor HC-SR04 dapat mendeteksi jarak objek dan ESP32 dapat mengontrol LED secara otomatis berdasarkan hasil pembacaan jarak.
BAB IV
PENUTUP
4.1 Kesimpulan
Berdasarkan simulasi yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa sistem lampu otomatis berbasis ESP32 dan sensor ultrasonik HC-SR04 berhasil dibuat dan dijalankan menggunakan simulator Wokwi.
Sensor HC-SR04 dapat digunakan untuk mendeteksi jarak objek, kemudian hasil pembacaan tersebut diproses oleh ESP32. Apabila objek berada pada jarak 100 cm atau kurang, ESP32 akan menyalakan LED sebagai simulasi lampu otomatis. Sedangkan apabila objek berada lebih dari 100 cm atau tidak terdeteksi, LED akan dimatikan.
Penggunaan Wokwi juga mempermudah proses perancangan dan pengujian sistem karena rangkaian dapat diuji secara virtual tanpa memerlukan perangkat keras secara langsung.
4.2 Saran
Untuk pengembangan selanjutnya, sistem dapat menggunakan lampu dengan daya yang lebih besar sebagai pengganti LED sehingga dapat diterapkan pada sistem penerangan nyata.
Selain itu, sistem dapat dikembangkan dengan menambahkan sensor lain, seperti sensor cahaya, sehingga lampu hanya menyala ketika terdapat kendaraan dan kondisi lingkungan sedang gelap.
Sistem juga dapat dikembangkan menggunakan koneksi Wi-Fi ESP32 untuk mengirimkan data sensor dan status lampu ke platform IoT sehingga dapat dipantau secara jarak jauh.
DAFTAR PUSTAKA
Espressif Systems. (n.d.). ESP32 Series Datasheet. Espressif Systems.
MicroPython. (n.d.). MicroPython Documentation. MicroPython.
Wokwi. (n.d.). Wokwi – Online Electronics Simulator. Wokwi.
Arduino. (n.d.). Ultrasonic Sensor HC-SR04. Arduino Documentation.
Last Minute Engineers. (n.d.). HC-SR04 Ultrasonic Sensor. Last Minute Engineers.
LAMPIRAN
https://drive.google.com/file/d/1LXF74hOlwtA55cc2oekTyu2CuViN2jWh/view?pli=1
Tidak ada komentar:
Posting Komentar