SISTEM PINTU OTOMATIS MENGGUNAKAN SENSOR INFRARED BERBASIS ATMEGA 328P

 SISTEM PINTU OTOMATIS MENGGUNAKAN SENSOR INFRARED BERBASIS ATMEGA 328P

〖Annas Ade I.〗^(*)),〖Gusti Muhammad H.A.〗^(**)),〖Prima Aji S.〗^(***)),〖Wahyu Fardika.〗^(****))

Jurusan Teknik Elektro, Prodi Teknologi Rekayasa Elektronika, Politeknik Negeri Semarang 2024

Jl. Prof. Soedarto, Tembalang, Kec. Tembalang, Kota Semarang, Jawa Tengah, 50275

Abstrak

Rancang bangun sistem pintu otomatis berbasis sensor infrared ini dirancang untuk meningkatkan kenyamanan dan efisiensi dalam pengoperasian pintu otomatis tanpa kontak langsung. Alat ini menggunakan mikrokontroler Arduino Uno ATMega328p yang diatur untuk mengendalikan sistem pintu secara otomatis berdasarkan deteksi gerakan atau kehadiran objek. Sistem ini terbagi menjadi dua bagian utama: hardware dan software. Hardware mencakup sensor infrared yang digunakan untuk mendeteksi keberadaan objek atau gerakan, mikrokontroler ATMega328p sebagai pengendali utama, dan solenoid door lock untuk membuka dan menutup pintu secara otomatis. Software alat ini dikembangkan menggunakan bahasa pemrograman Assembly, yang dioptimalkan untuk pengendalian mikrokontroler. Hasil pengujian menunjukkan bahwa sensor infrared dapat mendeteksi objek dengan akurasi tinggi dalam jarak tertentu. Ketika objek terdeteksi dalam jarak yang telah ditentukan, mikrokontroler mengaktifkan solenoid lock door untuk membuka dan menutup pintu secara otomatis. Sistem ini terbukti efektif dalam memberikan kenyamanan dan efisiensi operasional dengan mempermudah pengoperasian pintu otomatis tanpa perlu menyentuhnya.

I.  PENDAHULUAN

A. LATAR BELAKANG

Latar Belakang

Kebersihan dan kenyamanan lingkungan merupakan faktor penting yang berkontribusi terhadap kualitas hidup manusia. Untuk menciptakan kenyamanan, terutama di area publik, banyak fasilitas yang harus disediakan dengan mempertimbangkan kemudahan akses dan efisiensi penggunaan. Salah satu fasilitas yang sangat penting adalah pintu, yang sering digunakan untuk mengakses suatu ruangan atau area tertentu. Namun, dalam praktiknya, pintu yang harus dibuka secara manual seringkali dianggap tidak praktis dan kurang higienis, terutama di tempat-tempat dengan lalu lintas tinggi. Hal ini dapat menyebabkan ketidaknyamanan bagi pengguna, terutama ketika pintu harus disentuh oleh banyak orang, yang berpotensi menyebarkan kuman dan virus.

Selain itu, masalah praktis lainnya adalah ketika pengguna harus membuka pintu dengan tangan, terutama di tempat umum atau fasilitas publik. Rasa malas atau ketidaknyamanan untuk menyentuh gagang pintu seringkali menyebabkan orang tidak segera menutup pintu setelah digunakan, yang akhirnya berisiko terhadap kebersihan dan efisiensi operasional. Untuk itu, dibutuhkan inovasi teknologi yang dapat mengatasi permasalahan ini dan meningkatkan kenyamanan serta kebersihan, seperti sistem pintu otomatis berbasis sensor infrared.

Sensor infrared adalah perangkat elektronik yang dapat mendeteksi radiasi inframerah yang dipancarkan oleh objek atau benda. Teknologi ini sangat bermanfaat dalam berbagai aplikasi, termasuk untuk mendeteksi gerakan atau kehadiran orang yang mendekati pintu. Dengan menggunakan sensor infrared, pintu dapat terbuka secara otomatis tanpa perlu disentuh atau dikendalikan secara manual. Hal ini tentu sangat meningkatkan kenyamanan pengguna, sekaligus menjaga kebersihan, karena pengguna tidak perlu menyentuh gagang pintu.

Sistem pintu otomatis ini dirancang dengan menggunakan mikrokontroler ATmega328P yang bertindak sebagai pengendali utama sistem. Mikrokontroler ini dipilih karena kemampuannya dalam mengelola input dari sensor infrared dan mengendalikan output berupa motor servo yang akan membuka dan menutup pintu. Sensor infrared berfungsi untuk mendeteksi keberadaan orang yang mendekati pintu, sehingga pintu dapat terbuka secara otomatis hanya dengan mendeteksi gerakan tersebut. Penggunaan motor servo memastikan pintu dapat bergerak dengan presisi dan kontrol yang akurat, memberikan pengalaman yang lebih baik bagi pengguna.

Dengan penerapan sistem pintu otomatis berbasis sensor infrared ini, diharapkan dapat meningkatkan kenyamanan, efisiensi, dan kebersihan lingkungan, terutama di tempat-tempat umum yang memiliki lalu lintas orang yang tinggi. Sistem ini juga bertujuan untuk mengurangi kontak fisik antara pengguna dengan pintu, yang pada akhirnya dapat meningkatkan kualitas kebersihan serta mengurangi risiko penyebaran kuman dan virus di area publik.

B. RUMUSAN MASALAH

Dalam pengembangan sistem pintu otomatis berbasis sensor infrared dan mikrokontroler ATmega328P, beberapa rumusan masalah yang perlu diidentifikasi adalah sebagai berikut:

Bagaimana cara merancang sistem pintu otomatis yang efektif menggunakan sensor infrared dan mikrokontroler ATmega328P?

Penelitian ini bertujuan untuk memahami langkah-langkah teknis dalam merancang dan merakit sistem pintu otomatis sehingga dapat berfungsi dengan baik dalam mendeteksi pergerakan atau kehadiran orang dan membuka pintu secara otomatis.

Bagaimana cara mengolah data yang diperoleh dari sensor infrared untuk mengendalikan solenoid door lock dalam membuka dan menutup pintu?

Pengolahan data dari sensor infrared menjadi sinyal untuk menggerakkan solenoid door lock adalah aspek kunci dalam proyek ini. Hal ini mencakup pemrograman mikrokontroler ATmega328P serta pemrograman yang efisien untuk mengendalikan mekanisme buka tutup pintu secara otomatis.

Apa keuntungan penggunaan sensor infrared dan mikrokontroler ATmega328P dalam menciptakan sistem pintu otomatis yang lebih efisien dan higienis?

Penelitian ini juga akan membahas kelebihan penggunaan sensor infrared dalam meningkatkan kenyamanan pengguna dan efisiensi dalam proses membuka pintu, serta bagaimana mikrokontroler ATmega328P dapat mempermudah kontrol sistem secara keseluruhan.

C. BATASAN MASALAH

Dalam pengembangan sistem pintu otomatis berbasis sensor infrared dan mikrokontroler ATmega328P, terdapat beberapa batasan masalah yang harus ditentukan untuk menjaga fokus dan efektivitas proyek. Batasan-batasan tersebut meliputi:

Jenis Sensor yang Digunakan: Alat ini hanya akan menggunakan sensor infrared untuk mendeteksi objek atau pergerakan yang mendekat, dan tidak akan mencakup penggunaan sensor lain seperti sensor ultrasonik atau PIR untuk mendeteksi manusia.

Jenis Mikrokontroler yang Digunakan: Penggunaan mikrokontroler yang dibatasi pada ATmega328P sebagai pengendali utama, tanpa mempertimbangkan penggunaan mikrokontroler lain seperti ESP32 atau Raspberry Pi dalam pengembangan sistem.

Lingkungan Pengujian: Pengujian alat akan dilakukan di lingkungan yang memiliki kondisi standar, seperti ruang tertutup dengan jarak deteksi yang terbatas pada 25 cm. Faktor eksternal seperti cahaya matahari langsung atau gangguan elektromagnetik dari peralatan lain tidak akan diperhitungkan dalam pengujian ini.

Output Data: Data yang dihasilkan dari alat ini hanya akan mengendalikan solenoid door lock untuk membuka dan menutup pintu secara otomatis berdasarkan input dari sensor infrared. Tidak akan dilakukan analisis lanjutan atau pengolahan data lebih lanjut terkait dengan efisiensi atau kinerja sistem lainnya.

Waktu Pengoperasian: Alat ini akan diuji dengan waktu pengoperasian yang relatif singkat untuk memastikan fungsionalitas dasar sistem dalam pengendalian otomatis, tanpa memperhitungkan penggunaan alat dalam jangka panjang atau pengaruh terhadap daya tahan komponen.

Dengan batasan-batasan ini, diharapkan proyek dapat berjalan dengan lebih terarah dan menghasilkan sistem pintu otomatis yang efektif dan praktis.

D. TUJUAN

Tujuan dari proyek pembuatan sistem pintu otomatis berbasis sensor infrared dan mikrokontroler ATmega328P adalah sebagai berikut:

Mengembangkan sistem pintu otomatis yang dapat membuka dan menutup pintu secara otomatis menggunakan sensor infrared, sehingga memberikan kemudahan bagi pengguna dalam membuka pintu tanpa perlu menyentuh, menjadikannya lebih praktis dan higienis.

Memberikan solusi inovatif untuk meningkatkan kenyamanan dan efisiensi, serta memperkenalkan teknologi modern dalam meningkatkan aksesibilitas dan mempermudah interaksi pengguna dengan pintu, terutama dalam lingkungan dengan frekuensi lalu lintas yang tinggi.

Mengimplementasikan sistem yang dapat mendeteksi kedekatan objek atau pergerakan manusia menggunakan sensor infrared, dan menggerakkan solenoid door lock untuk membuka pintu secara otomatis berdasarkan deteksi tersebut, sehingga dapat beroperasi secara efisien dan menjaga kenyamanan lingkungan.

Dengan tujuan-tujuan ini, proyek diharapkan dapat memberikan solusi praktis dalam menciptakan sistem pintu otomatis yang efisien, higienis, dan meningkatkan kenyamanan pengguna.

II. METODOLOGI

Metodologi yang digunakan dalam pembuatan sistem pintu otomatis berbasis sensor infrared dan mikrokontroler ATmega328P dengan pemrograman Assembly ini mengikuti beberapa tahapan yang sistematis, sebagai berikut:

Tahap Perancangan Sistem

Pada tahap pertama, dilakukan perancangan sistem yang meliputi pemilihan sensor infrared yang digunakan untuk mendeteksi objek atau pergerakan yang mendekat ke pintu. Selain itu, pemilihan mikrokontroler ATmega328P sebagai pengendali utama dalam sistem dilakukan. Pemilihan komponen ini didasarkan pada efisiensi, kompatibilitas, dan ketersediaan komponen yang diperlukan. Pemrograman mikrokontroler dilakukan menggunakan bahasa Assembly untuk memaksimalkan kontrol perangkat keras secara langsung, dengan tujuan agar sistem bekerja lebih cepat dan efisien. Proses ini juga mencakup perancangan mekanisme pintu yang akan digerakkan secara otomatis setelah deteksi sensor infrared.

Tahap Perancangan Komponen

Pada tahap kedua, dilakukan studi literatur dan pengumpulan referensi untuk menentukan komponen yang akan digunakan, termasuk sensor infrared, selenooid door lock, dan mikrokontroler ATmega328P. Pemilihan sensor infrared didasarkan pada kemampuannya mendeteksi objek dalam jarak yang telah ditentukan (sekitar 25 cm). Pada tahap ini, juga dilakukan perencanaan rangkaian elektronik yang melibatkan pengkabelan antara sensor infrared, solenoid door lock, dan mikrokontroler ATmega328P. Komponen yang dipilih harus mendukung fungsionalitas alat dan memastikan alat bekerja dengan baik dan tanpa gangguan. Dengan metodologi yang sistematis ini, diharapkan sistem pintu otomatis berbasis sensor infrared dan mikrokontroler ATmega328P yang diprogram dengan Assembly dapat memberikan solusi yang efisien dan praktis dalam memudahkan akses ke suatu area.

Tahap Perancangan Prototype

Setelah memilih komponen yang sesuai, langkah selanjutnya adalah merancang prototype sistem pintu otomatis. Prototype ini meliputi rangkaian sensor infrared, mikrokontroler ATmega328P, dan solenoid door lock yang akan menggerakkan pintu. Pemrograman mikrokontroler dilakukan menggunakan bahasa Assembly, yang memungkinkan pengendalian yang lebih efisien terhadap perangkat keras. Program Assembly yang ditulis akan mengendalikan mikrokontroler untuk membaca sinyal dari sensor infrared dan menggerakkan solenoid door lock berdasarkan pergerakan objek yang terdeteksi di area sekitar pintu.

Kalibrasi Sensor dan Pengujian Sistem

Setelah perangkat keras dan perangkat lunak selesai dirancang, dilakukan kalibrasi pada sensor infrared untuk memastikan akurasi deteksi objek. Kalibrasi bertujuan agar sensor dapat mendeteksi pergerakan objek dalam jarak yang telah ditentukan dengan ketelitian yang tinggi. Setelah kalibrasi selesai, dilakukan pengujian sistem untuk memastikan bahwa mikrokontroler dapat mengontrol solenoid door lock sesuai dengan input dari sensor infrared, yaitu membuka dan menutup pintu secara otomatis saat objek terdeteksi dalam jarak yang telah ditentukan.

Integrasi Sistem dan Pengujian

Setelah kalibrasi dan pengujian sensor, langkah berikutnya adalah mengintegrasikan semua komponen elektronik menjadi satu kesatuan sistem. Mikrokontroler ATmega328P diprogram dengan bahasa Assembly untuk mengelola input dari sensor infrared dan menggerakkan solenoid door lock secara otomatis. Pada tahap ini, dilakukan pengujian komprehensif untuk memastikan bahwa seluruh sistem bekerja dengan baik, mulai dari deteksi objek oleh sensor hingga penggerakan solenoid door lock yang membuka dan menutup pintu sesuai perintah.

Finalisasi dan Pengemasan

Setelah pengujian dan sistem terbukti berjalan dengan baik, tahap terakhir adalah merancang dan mengemas sistem pintu otomatis dalam bentuk yang lebih rapi dan fungsional. Desain fisik pintu disesuaikan dengan komponen yang ada untuk memastikan sistem memiliki tampilan yang menarik serta dapat digunakan dengan nyaman oleh pengguna. Pada tahap ini juga dilakukan pengecekan final untuk memastikan bahwa alat siap digunakan dalam kondisi yang optimal dan dapat dioperasikan dengan efisien.

Dengan metodologi yang sistematis ini, diharapkan sistem pintu otomatis berbasis sensor infrared dan mikrokontroler ATmega328P yang diprogram dengan Assembly dapat memberikan solusi yang efisien, praktis, dan meningkatkan kenyamanan pengguna dalam berbagai aplikasi pintu otomatis.

III. KAJIAN PUSTAKA

Pembahasan dalam bagian ini meliputi perancangan dan komponen apa saja yang digunakan dalam projek ini.

1.SENSOR INFRARED FC51

Sensor infrared FC51 adalah sensor yang digunakan untuk mendeteksi keberadaan objek berdasarkan cahaya inframerah. Sensor ini memiliki dua pin utama: pin output dan pin VCC. Output sensor ini memberikan sinyal digital (high atau low) yang dapat diprogram untuk menanggapi deteksi objek atau pergerakan di area sensor. FC51 sering digunakan dalam proyek-proyek yang membutuhkan deteksi jarak atau objek dengan mudah dan efisien.

2.BREADBOARD

Breadboard adalah papan yang dilengkapi dengan lubang-lubang untuk menghubungkan komponen elektronik seperti resistor, kapasitor, dan IC (Integrated Circuit). Alat ini memungkinkan pengguna untuk merakit sirkuit dengan mudah dan cepat, serta melakukan pengujian dan modifikasi tanpa kerumitan yang terkait dengan penyolderan. Di bawah permukaan breadboard terdapat strip logam yang menghubungkan lubang-lubang di atasnya. Biasanya, ada dua jenis koneksi: vertikal (untuk sumber daya) dan horizontal (untuk komponen). Setiap baris horizontal di bagian tengah terhubung secara elektrik, sedangkan kolom di sisi breadboard biasanya digunakan untuk menghubungkan sumber daya (positif dan negatif).

3.ATMEGA 328P  

ATMEGA328P yang saya gunakan ada di modul arduino uno. ATmega328P adalah mikrokontroler 8-bit buatan Microchip Technology yang sering digunakan dalam berbagai aplikasi elektronika, termasuk pada papan Arduino Uno. Mikrokontroler ini dirancang dengan arsitektur AVR RISC yang memberikan kinerja tinggi dan konsumsi daya rendah. Secara keseluruhan, ATmega328P adalah mikrokontroler serbaguna, hemat daya, dan memiliki fitur yang cukup untuk berbagai aplikasi mikroelektronika. Kombinasinya dengan platform seperti Arduino membuatnya menjadi pilihan populer di kalangan hobiis dan profesional.

4. SELENOID DOOR LOCK

Solenoid Door Lock adalah mekanisme pengunci yang bekerja menggunakan solenoid (kumparan elektromagnetik) untuk membuka atau menutup kunci pintu. Ketika diberi aliran listrik 12V, solenoid akan menarik atau mendorong bagian mekanisme pengunci, yang membuka atau menutup pintu. Solenoid ini sering digunakan dalam aplikasi keamanan dan otomatisasi pintu, termasuk pintu elektronik dan sistem akses kontrol.

5. LED (2Buah)

Lampu LED (Light Emitting Diode) adalah jenis lampu yang menggunakan dioda untuk menghasilkan cahaya. Lampu LED terdiri dari chip semikonduktor yang memancarkan cahaya ketika arus listrik mengalir melaluinya. Lampu ini dikenal karena efisiensinya yang tinggi dan umur pakai yang panjang, jauh lebih baik dibandingkan dengan lampu pijar dan lampu neon. Lampu LED hanya memerlukan sekitar 10% dari energi yang dibutuhkan oleh lampu pijar untuk menghasilkan jumlah cahaya yang sama, sehingga dapat menghemat biaya listrik. Lampu LED memiliki umur pakai yang lebih lama, sering kali mencapai 25.000 hingga 50.000 jam, tergantung pada kualitas dan penggunaannya. Tidak memerlukan waktu pemanasan untuk mencapai kecerahan penuh, sehingga memberikan cahaya segera setelah dinyalakan. Tidak mengandung merkuri dan dapat didaur ulang, menjadikannya pilihan yang lebih baik untuk lingkungan.

6. RELAY 5V

 Relay adalah komponen elektromagnetik yang berfungsi untuk mengontrol aliran arus listrik ke komponen lain menggunakan sinyal kontrol dengan tegangan rendah. Relay sering digunakan untuk mengendalikan peralatan dengan daya tinggi menggunakan sinyal kontrol dari mikrokontroler yang hanya membutuhkan daya rendah. Dalam proyek ini, relay akan digunakan untuk menghubungkan dan memutuskan aliran listrik ke Solenoid Door Lock 12V.

7. ADAPTER 12V

Selenoid Door Lock biasanya memerlukan 12V DC untuk berfungsi dengan baik, dan seringkali membutuhkan arus yang lebih besar, sekitar 0.5A hingga 1A, tergantung pada jenis solenoid dan mekanisme pengunci yang digunakan. Oleh karena itu, Anda memerlukan adapter 12V DC yang mampu memberikan arus yang cukup, sekitar 1A atau lebih.

8. Kabel jumper

Kabel pelangi adalah jenis kabel yang memiliki warna-warni dan sering digunakan dalam berbagai aplikasi elektronic, seperti proyek Arduino, perangkat keras, dan instalasi listrik. Kabel pelangi sering digunakan dalam proyek-proyek Arduino karena membantu identifikasi jalur kabel dengan mudah. Contohnya, kabel jumper pelangi dapat digunakan untuk menghubungkan komponen-komponen pada breadboard dengan cara yang visual dan intuitif. Selain itu, kabel pelangi juga digunakan sebagai kabel jumper dalam circuit-board maupun sebagai kabel tembaga untuk aplikasi tertentu. Misalnya, kabel jumper pelangi 15 cm dapat dibeli dalam jumlah besar dan digunakan untuk berbagai proyek elektronik.

9. Kabel USB 

 Kabel USB untuk Arduino Uno adalah USB Type-B ke USB Type-A.

USB Type-B: Menghubungkan ke port pada Arduino Uno.

USB Type-A: Menghubungkan ke komputer atau adaptor USB.

Fungsi: Untuk mengupload program dan memberikan daya ke Arduino.

Kecepatan: Mendukung USB 2.0 (480 Mbps)

10.Laptop dengan aplikasi AVR STUDIO yang terinstal

 AVR Studio 4 adalah perangkat lunak yang dikembangkan oleh Atmel (sekarang bagian dari Microchip Technology) untuk pengembangan, penulisan, dan debugging perangkat lunak berbasis mikrokontroler AVR. AVR Studio 4 dirancang khusus untuk mendukung pengembangan aplikasi mikrokontroler AVR 8-bit. AVR Studio 4 digunakan sebagai Integrated Development Environment (IDE) untuk mengembangkan aplikasi mikrokontroler berbasis AVR. Perangkat ini memungkinkan pengguna untuk menulis kode dalam bahasa assembly atau C/C++ (dengan bantuan compiler seperti WinAVR atau GCC).

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

Cara kerja

Ketika sistem aktif dalam kondisi normal, pintu terkunci (solenoid tertutup) dan lampu indikator merah menyala.

Jika sensor inframerah (IR FC-51) mendeteksi keberadaan pengguna, sistem membuka pintu dengan mengaktifkan solenoid door lock, lampu hijau menyala, 

Setelah itu, sistem kembali ke kondisi awal: pintu terkunci dengan lampu merah menyala 

A. Hasil

 

B. Flowchart

 

C. Diagram Blok

 

D. Program

 

 

E. Skematik

 

F. Pengawatan

 

V. KESIMPULAN

Sistem pintu otomatis berbasis sensor infrared yang dirancang menggunakan mikrokontroler ATmega328P dapat berfungsi dengan baik untuk meningkatkan kenyamanan, efisiensi, dan kebersihan di lingkungan dengan lalu lintas tinggi. Penggunaan sensor infrared FC51 memungkinkan deteksi objek atau gerakan dengan akurasi tinggi, yang kemudian memicu sistem untuk membuka pintu secara otomatis dengan mengaktifkan solenoid door lock. Dengan pemrograman mikrokontroler menggunakan bahasa Assembly, sistem dapat berjalan efisien dan responsif terhadap pergerakan objek dalam jarak tertentu.

Hasil pengujian menunjukkan bahwa sistem ini efektif dalam mengurangi kontak fisik dengan pintu, sehingga membantu menjaga kebersihan dan mencegah penyebaran kuman atau virus. Sistem juga dapat beroperasi secara otomatis, mengunci pintu setelah beberapa detik pintu terbuka, memberikan kenyamanan bagi pengguna tanpa memerlukan sentuhan langsung. Secara keseluruhan, sistem pintu otomatis ini menawarkan solusi praktis dan inovatif untuk meningkatkan aksesibilitas, kenyamanan, dan efisiensi operasional pintu, terutama di tempat-tempat publik.

VI. DAFTAR PUSTAKA

[1] A. N. Maulaawa, 2021, “Rancang Bangun Sistem Pintu Antisipasi Covid-19 Dengan

Sanitizer Otomatis Menggunakan Sensor Ultrasonik Arduino,” JATISI (Jurnal Tek.

Inform. dan Sist. Informasi), Vol. 8, No. 3, pp. 1040–1048, doi:

10.35957/jatisi.v8i3.1030.

[2] Chamim, 2012. Mikrokontroler Belajar Code Vision AVR Mulai Dari Nol. Graha Ilmu,

Yogyakarta

[3] N. Lestari, 2017. “Rancang Bangun Pintu Otomatis Menggunakan Arduino Uno dan

PIR (Passive Infra Red) Sensor di SMP Negeri Simpang Semambang,” Journal of

Chemical Information and Modeling, Vol. 53, No. 9. pp. 1689–1699.

 VII. Link PPT

https://drive.google.com/drive/folders/1gCGBe2KsPCBPzPoIzqVOe99xPdj05Q5P

 VIII. Link program 

   https://github.com/KizunaK15/Project-IR-Assembly.git

 IX. Link YouTube 

      https://youtu.be/K02oZ6Q2RPA?si=9EMyQ_tZD7KAtz4J