JUDUL : Sistem Sensor ultrasonic pengukur jarak

Disusun Oleh:

	Fatkhur Rozaq	24051204026
	Ahmad Arkanul Falah Al Khalimi	24051204033

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Pengukuran jarak merupakan salah satu kebutuhan dasar dalam berbagai aplikasi sistem tertanam (embedded system), mulai dari sistem parkir otomatis, robot penghindar halangan, hingga sistem pemantauan level cairan. Salah satu metode pengukuran jarak yang murah, mudah diimplementasikan, dan cukup akurat untuk

kebutuhan jarak dekat adalah menggunakan sensor ultrasonik. Sensor ini bekerja dengan memancarkan gelombang ultrasonik dan menghitung waktu pantul (echo) gelombang tersebut ketika mengenai suatu objek.

Dalam konteks Internet of Things (IoT), sensor jarak dapat diintegrasikan dengan mikrokontroler seperti Arduino untuk membaca data secara real-time, menampilkan hasil pengukuran kepada pengguna melalui layar LCD, serta memberikan indikator visual berupa LED sesuai kategori jarak yang terukur. Konsep inilah yang mendasari pembuatan proyek "Sistem Sensor Ultrasonic Pengukur Jarak" pada laporan ini, yang disimulasikan menggunakan platform Wokwi dengan mikrokontroler Arduino Nano, sensor ultrasonik HC-SR04, LCD 1602 I2C, dan tiga buah LED indikator.

1.2 Rumusan Masalah

● Bagaimana cara mengukur jarak suatu objek menggunakan sensor ultrasonik HC-SR04 berbasis Arduino Nano?

● Bagaimana cara menampilkan hasil pengukuran jarak pada layar LCD 1602 I2C?

● Bagaimana cara memberikan indikator visual (LED) yang berbeda berdasarkan kategori jarak yang terukur?

1.3 Tujuan Laporan

● Merancang dan mensimulasikan sistem pengukur jarak berbasis sensor ultrasonik HC-SR04 dan Arduino Nano.

● Menampilkan hasil pengukuran jarak secara real-time pada LCD 1602 I2C.

● Mengimplementasikan indikator LED (merah, kuning, hijau) sebagai penanda kategori jarak objek terhadap sensor.

1.4 Manfaat Penulisan

● Memberikan pemahaman mengenai prinsip kerja sensor ultrasonik dan penerapannya dalam sistem embedded/IoT sederhana.

● Menjadi referensi dasar untuk pengembangan sistem serupa, misalnya sistem parkir otomatis atau alat bantu tunanetra.

● Melatih keterampilan pemrograman mikrokontroler dan perancangan rangkaian elektronika sederhana.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Dasar Teori

Arduino Nano adalah papan mikrokontroler berukuran kecil berbasis chip ATmega328P yang banyak digunakan dalam proyek elektronika dan IoT karena ukurannya yang ringkas dan kompatibel dengan breadboard. Arduino Nano memiliki pin digital dan analog yang dapat digunakan untuk membaca sensor maupun mengendalikan aktuator seperti LED.

Sensor ultrasonik HC-SR04 merupakan sensor jarak yang bekerja berdasarkan prinsip pantulan gelombang suara ultrasonik. Sensor ini memiliki pin TRIG (trigger) untuk memancarkan pulsa ultrasonik dan pin ECHO untuk menerima pantulannya. Jarak dihitung berdasarkan selisih waktu antara pemancaran dan penerimaan gelombang, dikalikan dengan kecepatan suara di udara (±340 m/s), kemudian dibagi dua karena gelombang menempuh jarak pergi-pulang.

LCD (Liquid Crystal Display) 1602 dengan modul I2C adalah layar karakter 16x2 yang dikendalikan melalui protokol I2C sehingga hanya membutuhkan dua jalur data (SDA dan SCL), mengurangi jumlah pin yang digunakan dibandingkan LCD paralel biasa. LCD ini digunakan untuk menampilkan hasil pembacaan sensor secara langsung kepada pengguna.

LED (Light Emitting Diode) digunakan sebagai indikator visual sederhana. Dalam proyek ini, tiga LED dengan warna berbeda (merah, kuning, hijau) digunakan untuk merepresentasikan tiga kategori jarak yang berbeda, sehingga pengguna dapat mengetahui kondisi jarak hanya dengan melihat warna LED yang menyala tanpa harus membaca angka pada LCD.

Wokwi adalah platform simulasi elektronika dan mikrokontroler berbasis web yang memungkinkan perancangan dan pengujian rangkaian Arduino secara virtual tanpa memerlukan perangkat keras fisik, sehingga sangat membantu dalam proses pembelajaran dan pengembangan sistem IoT.

2.2 Komponen

Komponen yang digunakan dalam simulasi proyek ini adalah sebagai berikut:

● Arduino Nano berfungsi sebagai unit pemroses utama yang menjalankan program, membaca data dari sensor ultrasonik, serta mengendalikan LCD dan LED.

● Sensor Ultrasonik HC-SR04 berfungsi mengukur jarak objek dengan memanfaatkan pin TRIG untuk memancarkan gelombang ultrasonik dan pin ECHO untuk membaca waktu pantulnya.

● LCD 1602 I2C berfungsi menampilkan hasil pengukuran jarak dalam satuan sentimeter secara real-time kepada pengguna, dihubungkan ke Arduino melalui dua jalur I2C, yaitu SDA dan SCL.

● LED merah, kuning, dan hijau masing-masing berfungsi sebagai indikator visual untuk tiga kategori jarak yang berbeda, yaitu dekat, sedang, dan aman.

● Resistor 330 ohm dipasang secara seri dengan rangkaian LED untuk membatasi arus yang mengalir sehingga LED tidak mengalami kerusakan akibat arus berlebih.

● Breadboard digunakan sebagai media penghubung antar komponen tanpa memerlukan proses penyolderan.

● Kabel jumper digunakan untuk menghubungkan pin Arduino Nano dengan komponen lain pada breadboard.

BAB III

PEMBAHASAN

3.1 Penjelasan simulasi

Simulasi sistem ini dibangun pada platform Wokwi dengan menggunakan board Arduino Nano sebagai pengganti Arduino Uno R3 yang dimiliki secara fisik. Kedua board tersebut menggunakan chip mikrokontroler yang sama, yaitu ATmega328P, sehingga kode program yang dikompilasi untuk Arduino Uno tetap kompatibel dan dapat dijalankan pada simulasi Arduino Nano tanpa perubahan.

Rangkaian pada simulasi terdiri atas satu unit breadboard sebagai penghubung utama antar komponen. Sensor ultrasonik HC-SR04 dihubungkan ke pin VCC dan GND breadboard untuk sumber daya, serta ke dua pin digital Arduino melalui breadboard untuk pin TRIG dan ECHO. LCD 1602 I2C dihubungkan melalui empat jalur, yaitu VCC, GND, SDA, dan SCL, sehingga komunikasi data dengan Arduino hanya memerlukan dua jalur sinyal (SDA dan SCL) sesuai prinsip komunikasi I2C. Tiga LED indikator (merah, kuning, hijau) dirangkai pada breadboard dengan kaki anoda masing-masing terhubung ke pin digital Arduino, dan kaki katoda terhubung menuju satu resistor 330 ohm sebelum menuju jalur ground, sehingga arus yang mengalir ke setiap LED tetap berada pada batas aman.

Proses simulasi dimulai dengan sensor ultrasonik memancarkan gelombang suara secara berkala. Ketika sebuah objek digeser mendekati atau menjauhi sensor pada tampilan Wokwi, jarak yang terbaca akan berubah secara real-time, dan perubahan tersebut langsung terlihat pada dua indikator, yaitu angka jarak yang tertulis di layar LCD dan warna LED yang menyala sesuai kategori jarak yang telah ditentukan.

3.2 Program

Program yang dijalankan pada Arduino Nano disusun menggunakan Arduino IDE dan diuji kompilasinya melalui Arduino CLI sebelum dijalankan pada simulator Wokwi. Berikut adalah kode lengkap program tersebut.

#include <Wire.h>
#include <LiquidCrystal_I2C.h>
LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 16, 2);
#define pinTRIG 2
#define pinECHO 3
#define LedH 4
#define LedK 5
#define LedM 6
float jarak;
long echoTime;
void setup()
{
 lcd.init();
 lcd.backlight();
 pinMode(pinTRIG, OUTPUT);
 pinMode(pinECHO, INPUT);
 digitalWrite(pinTRIG, LOW);
 pinMode(LedH, OUTPUT);
 pinMode(LedK, OUTPUT);
 pinMode(LedM, OUTPUT);
}
void loop()
{
 digitalWrite(pinTRIG, HIGH);
 delayMicroseconds(10);
 digitalWrite(pinTRIG, LOW);
 long echoTime = pulseIn(pinECHO, HIGH);
 float distance = echoTime * 0.034 / 2;
 lcd.setCursor(0, 0);
 lcd.print("Jarak: ");
 lcd.print(distance, 1);
 lcd.print(" cm ");
 if (distance <= 50) //dalam CM
 {
 digitalWrite(LedM, HIGH);
 digitalWrite(LedK, LOW);
 digitalWrite(LedH, LOW);
 }
 if (distance >= 51 && distance <= 100) //dalam CM
 {
 digitalWrite(LedM, LOW);
 digitalWrite(LedK, HIGH);
 digitalWrite(LedH, LOW);
}
 if (distance >= 101 && distance <= 200)
 {
 digitalWrite(LedM, LOW);
 digitalWrite(LedK, LOW);
 digitalWrite(LedH, HIGH);
 }
 delay(3000);
}

Program di atas dapat dijelaskan dalam empat bagian utama. Bagian pertama adalah bagian deklarasi, yaitu baris pemanggilan pustaka Wire.h dan LiquidCrystal_I2C.h yang diperlukan untuk mengoperasikan LCD melalui komunikasi I2C, pembuatan objek lcd dengan alamat I2C 0x27 berukuran 16x2 karakter, pendefinisian nama pin menggunakan directive #define agar kode lebih mudah dibaca, serta penyiapan variabel jarak dan echo Time untuk menyimpan hasil pengukuran.

Bagian kedua adalah fungsi setup(), yang dijalankan satu kali ketika Arduino baru dinyalakan. Pada bagian ini, LCD diinisialisasi dan lampu latarnya dinyalakan melalui lcd.init() dan lcd.backlight(), pin TRIG diatur sebagai output karena berfungsi mengirim sinyal, pin ECHO diatur sebagai input karena berfungsi menerima sinyal, dan ketiga pin LED diatur sebagai output agar dapat dinyalakan atau dimatikan oleh program.

Bagian ketiga adalah proses pengukuran jarak di dalam fungsi loop(), yang berjalan berulang selama Arduino menyala. Pin TRIG diberi sinyal HIGH selama 10 mikrodetik untuk memancarkan gelombang ultrasonik, kemudian fungsi pulseIn() digunakan untuk mengukur lama waktu pin ECHO berada pada kondisi HIGH, yaitu waktu yang dibutuhkan gelombang untuk memantul kembali. Waktu tersebut kemudian dikonversi menjadi jarak dalam satuan sentimeter menggunakan rumus distance = echo Time * 0.034 / 2, dengan nilai 0,034 merupakan kecepatan suara dalam cm per mikrodetik dan pembagian dua dilakukan karena gelombang menempuh jarak pergi dan pulang. Hasil pengukuran ini kemudian ditampilkan pada layar LCD menggunakan fungsi lcd.print().

Bagian keempat adalah logika pengendalian LED, yang membandingkan nilai jarak hasil pengukuran terhadap tiga rentang kategori. Apabila jarak kurang dari atau sama dengan 50 cm, LED merah dinyalakan sebagai tanda objek berada pada jarak dekat. Apabila jarak berada pada rentang 51 hingga 100 cm, LED kuning dinyalakan sebagai tanda jarak sedang. Apabila jarak berada pada rentang 101 hingga 200 cm, LED hijau dinyalakan sebagai tanda jarak aman. Pada akhir setiap siklus pengukuran, program diberi jeda tiga detik melalui delay(3000) sebelum

pengukuran berikutnya dilakukan, sehingga hasil yang ditampilkan pada LCD tidak berubah terlalu cepat untuk dibaca.

BAB IV

PENUTUP

4.1 Kesimpulan

Sistem sensor ultrasonik pengukur jarak berbasis Arduino Nano, sensor HC-SR04, LCD 1602 I2C, dan LED indikator berhasil dirancang dan disimulasikan menggunakan platform Wokwi. Sistem mampu mengukur jarak objek secara real time, menampilkannya pada LCD, dan memberikan indikator visual berupa LED sesuai kategori jarak yang telah ditentukan (≤50 cm, 51–100 cm, dan 101–200 cm).

4.2 Saran

Berdasarkan hasil simulasi yang telah dilakukan, terdapat beberapa hal yang dapat menjadi bahan pengembangan lebih lanjut untuk sistem ini.

● Menambahkan buzzer sebagai indikator suara yang berbunyi ketika objek berada pada jarak dekat, sehingga peringatan tidak hanya bersifat visual. ● Menambahkan motor servo pada dudukan sensor ultrasonik agar sensor

dapat berputar dan membaca jarak dari berbagai sudut, sehingga sistem dapat dikembangkan menyerupai sistem radar sederhana.

● Menerapkan metode pengambilan rata-rata dari beberapa kali pembacaan sensor untuk mengurangi ketidakstabilan (noise) pada hasil pengukuran jarak.

● Melakukan pengujian pada rangkaian fisik menggunakan Arduino Uno R3 dan komponen asli, tidak hanya pada simulasi, untuk memastikan sistem bekerja dengan baik pada kondisi nyata.

● Menambahkan hasil pengukuran ke dalam penyimpanan data atau mengirimkannya ke platform IoT agar data jarak dapat dipantau dari jarak jauh.

DAFTAR PUSTAKA

Arduino. (n.d.). Arduino Nano Documentation. Diakses dari https://docs.arduino.cc/hardware/nano

Elegoo. (n.d.). HC-SR04 Ultrasonic Sensor Datasheet.

Wokwi. (n.d.). Wokwi — Online ESP32, STM32, Arduino Simulator. Diakses dari https://wokwi.com

LAMPIRAN

Video Demonstrasi Projek dapat di akses melalui link berikut:

VIDIO DOKUMENTASI

× ❮ ❯

1 / 1