<div style="text-align:center;">
<h1>TUGAS BESAR SKM <br/>PINTU PARKIR OTOMATIS MENGGUNAKAN ARDUINO<br/>
</h1>
</div>

<div style="text-align:center;">
<img src="https://hackmd.io/_uploads/Hk-k3NYwa.png" alt="Logo_Tel-U" width="300">
</div>

<div style="text-align:center;">
<h1>
Disusun Oleh:
</h1>
<h2>
Kelompok 6
</h2>
</div>
<div style="text-align:center;">
<p>
Fakhriy Dzakwan Alinanda S - 1103213122
</p>
<p>
Muhammad Makhlufi Makbullah - 1103210171
</p>
<p>
Muhamad Rizq Rihaz - 1103210192
</p>
<p>
Rangga Khalid Perdana - 1103210027
</p>
<p>
Kansha Aidil Fitri - 1103210226
</p>
</div>

## **Daftar Isi**
[TOC]
<div style="text-align:justify;">
<p>

*[CLO 4]* Memiliki kemampuan untuk menganalisis sistem kendali loop tertutup pada kondisi transien dan steady state untuk melihat performansinya.
*[CLO5]* Memiliki kemampuan merancang sistem kendali motor DC.

## **Pendahuluan**
* **Latar Belakang**
<div style="text-align:justify;">
Dengan meningkatnya jumlah kendaraan di kota-kota besar, pengelolaan parkir yang efisien menjadi tantangan yang semakin mendesak. Sistem parkir tradisional yang mengandalkan tenaga manusia seringkali tidak efisien dan memakan waktu. Oleh karena itu, kebutuhan akan sistem parkir otomatis yang cepat, efisien semakin tinggi. Pintu parkir otomatis merupakan salah satu inovasi yang banyak diterapkan pada gedung-gedung perkantoran, pusat perbelanjaan, dan fasilitas umum lainnya. Sistem ini memungkinkan pengendara untuk memasuki dan keluar dari area parkir tanpa perlu turun dari kendaraan untuk membuka atau menutup pintu secara manual. Dengan menggunakan teknologi sensor dan mikrokontroler, sistem ini dapat mendeteksi keberadaan kendaraan dan secara otomatis mengoperasikan pintu parkir.

Dalam proyek tugas besar ini, kami akan merancang dan membangun sebuah prototipe pintu parkir otomatis menggunakan Arduino. Arduino dipilih sebagai platform mikrokontroler karena fleksibilitasnya dalam pemrograman dan kemampuannya untuk terhubung dengan berbagai jenis sensor dan aktuator. Proyek ini akan memanfaatkan sensor inframerah (IR) untuk mendeteksi kendaraan, motor servo untuk menggerakkan pintu, serta LCD 12c untuk menampilkan informasi status sistem.

Dengan merancang sistem pintu parkir otomatis ini, diharapkan dapat memberikan solusi yang lebih praktis dan efisien untuk manajemen parkir. Selain itu, proyek ini juga bertujuan untuk meningkatkan pemahaman mahasiswa mengenai aplikasi nyata dari sistem kendali mekanika dan penggunaan mikrokontroler dalam kehidupan sehari-hari.
</div>

## **Tujuan**
<div style="text-align:justify;">
Tujuan utama dari proyek ini adalah untuk menciptakan sistem pintu parkir otomatis yang dapat:

1. Mengotomatiskan proses buka dan tutup pintu parkir ketika kendaraan terdeteksi.
2. Menampilkan informasi terkait status pintu parkir dan jumlah slot yang tersedia.
</div>

## **Alat Yang Digunakan :**

**1. Sensor dan Aktuator**
* IR Sensor
<div style="text-align:justify;">
berfungsi untuk mendeteksi keberadaan kendaraan yang masuk dan keluar dari area parkir. Sensor IR yang ditempatkan di pintu masuk mendeteksi kendaraan yang mendekat, mengirim sinyal ke Arduino untuk membuka pintu parkir, dan mengurangi jumlah slot parkir yang tersedia.
</div>

* Breadboard
<div style="text-align:justify;">
sebagai platform untuk merangkai dan menghubungkan berbagai komponen seperti Arduino, IR sensor, LCD I2C, servo motor, dan kabel jumper dapat dengan mudah dihubungkan
</div>

* LCD I2C
<div style="text-align:justify;">
LCD I2C digunakan untuk menampilkan pesan selamat datang, status pintu parkir, dan jumlah slot parkir yang tersedia. Informasi ini membantu pengguna untuk mengetahui ketersediaan tempat parkir dengan cepat dan mudah, serta memberikan feedback secara visual
</div>

* Motor Servo
<div style="text-align:justify;">
berfungsi sebagai aktuator untuk menggerakkan mekanisme buka-tutup pintu parkir. Servo motor ini dikendalikan oleh sinyal dari Arduino, yang berdasarkan input dari sensor IR.
</div>

* Kabel Jumper
<div style="text-align:justify;">
berfungsi sebagai penghubung antara berbagai komponen elektronik pada breadboard dan Arduino.
</div>

**2. Mikrokontroler**
* Arduino
<div style="text-align:justify;">
berfungsi sebagai mikrokontroler yang mengatur dan mengoordinasikan semua komponen elektronik yang terhubung. Arduino menerima input dari sensor IR yang mendeteksi keberadaan kendaraan, kemudian memproses informasi ini untuk mengontrol aktuator seperti motor servo yang membuka dan menutup pintu parkir. Selain itu, Arduino juga mengirimkan data ke LCD I2C untuk menampilkan informasi real-time mengenai status pintu parkir dan jumlah slot parkir yang tersedia.
</div>

## **Rancangan Sistem Kendali Loop Tertutup PID**

**1. PID**
<div style="text-align:justify;">

* Proportional **P**: Komponen proporsional dalam kontrol PID pada proyek pintu parkir otomatis menghasilkan keluaran yang proporsional terhadap kesalahan saat ini antara jumlah slot parkir yang tersedia dengan setpoint yang diinginkan.
* Integral **I**: menangani kesalahan akumulasi dari waktu ke waktu, Misalnya, jika sensor IR tidak menghitung dengan akurat jumlah mobil yang masuk atau keluar, komponen integral akan membantu dalam mengakumulasi kesalahan ini dari waktu ke waktu dan mengoreksi jumlah slot yang tersedia secara tepat.
* Derivative **D**: Derivative akan merespon perubahan cepat dalam jumlah slot parkir yang tersedia. Misalnya, jika ada perubahan tiba-tiba dalam jumlah kendaraan yang masuk atau keluar
</div>

**2. Sistem Kendali Closed-Loop**

<div style="text-align:justify;">

</div>

<div style="text-align:justify;">
</div>

## **Mekanik Motor DC**

Pada sistem parkir berbasis Arduino yang digunakan, mekanisme gerbang menggunakan servo motor untuk membuka dan mentutup gerbang parkir, IR Sensor untuk mendeteksi keluar dan masuknya kendaraan, dan LCD untuk menampilkan informasi jumlah slot parkir yang tersedia.

Cara kerja sistemnya adalah ketika sensor IR1 mendeteksi kendaraan yang mendekat, jika ada slot parkir yang tersedia, motor DC akan berputar untuk membuka gerbang. Setelah kendaraan melewati gerbang, motor DC kembali berputar untuk menutup gerbang dan jumlah slot parkir berkurang satu. Ketika sensor IR2 mendeteksi kendaraan yang mendekat untuk keluar, motor DC berputar untuk membuka gerbang. Setelah kendaraan melewati gerbang, motor DC kembali berputar untuk menutup gerbang dan jumlah slot parkir bertambah satu.
* Arduino: Bertindak sebagai pengendali utama yang memberikan tegangan ke motor DC berdasarkan sinyal dari sensor.
* Motor DC: Menggerakkan palang pintu untuk membuka atau menutup sesuai perintah dari Arduino.
* Sensor IR: Memberikan informasi kepada Arduino tentang status parkir.
* PID: Menggunakan fungsi transfer motor DC untuk mengatur tegangan yang diberikan ke motor, memastikan bahwa palang pintu bergerak dengan kecepatan dan posisi yang diinginkan secara akurat dan stabil.

## **Analisis Transient Respon**
Analisis transient respon pada proyek sistem pintu parkir otomatis menggunakan Arduino adalah evaluasi bagaimana sistem merespons perubahan input sebelum mencapai kondisi stabil. Ini melibatkan pengamatan terhadap rise time (waktu yang dibutuhkan pintu untuk bergerak ke posisi tertentu), overshoot (seberapa banyak pintu melampaui posisi yang diinginkan), settling time (waktu yang dibutuhkan untuk pintu stabil pada posisi akhir), dan steady-state error (perbedaan antara posisi akhir yang diinginkan dan yang sebenarnya). Analisis ini penting untuk memastikan pintu parkir beroperasi dengan cepat, akurat, dan stabil.

Dengan menggunakan kontrol PID (Proportional, Integral, Derivative), parameter-parameter ini dapat dioptimalkan untuk memperbaiki respon sistem, memastikan bahwa pintu parkir otomatis berfungsi di berbagai kondisi operasi. Dalam PID, Kp (konstanta proportional) menentukan seberapa besar sistem merespons kesalahan saat ini, Ki (konstanta integral) menangani akumulasi kesalahan dari waktu ke waktu untuk menghilangkan steady-state error, dan Kd (konstanta derivative) merespons laju perubahan kesalahan untuk mengurangi overshoot dan meningkatkan stabilitas.

**1. Kode Arduino**

#include <Wire.h>
#include <LiquidCrystal_I2C.h>
#include <Servo.h>
#include <PID_v1.h> 

LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 16, 2);
Servo myservo;

int IR1 = 2; 
int IR2 = 3; 

int Slot = 4; 

int flag1 = 0;
int flag2 = 0;

double Setpoint, Input, Output;
double Kp = 2, Ki = 5, Kd = 1; 

void setup() {
  Serial.begin(9600);

  lcd.init(); 
  lcd.backlight(); 

  pinMode(IR1, INPUT);
  pinMode(IR2, INPUT);

  myservo.attach(4);
  myservo.write(100); 

  lcd.setCursor(0, 0);
  lcd.print("     ARDUINO    ");
  lcd.setCursor(0, 1);
  lcd.print(" PARKING SYSTEM ");
  delay(2000);
  lcd.clear();
  Setpoint = 100; 
  myPID.SetMode(AUTOMATIC);
}
void loop() {
  if (digitalRead(IR1) == LOW && flag1 == 0) {
    delay(500); 
    if (digitalRead(IR1) == LOW) { 
      Serial.println("Kendaraan terdeteksi di IR1");
      if (Slot > 0) {
        flag1 = 1;
        if (flag2 == 0) {
          Setpoint = 0; // Buka gerbang
          Slot = Slot - 1;
        }
      } else {
        lcd.setCursor(0, 0);
        lcd.print("    SORRY :(    ");
        lcd.setCursor(0, 1);
        lcd.print("  Parking Full  ");
        delay(3000);
        lcd.clear();
      }
    }
  }
  if (digitalRead(IR2) == LOW && flag2 == 0) {
    delay(500); // Tambahkan delay untuk memastikan deteksi yang benar
    if (digitalRead(IR2) == LOW) { 
      Serial.println("Kendaraan terdeteksi di IR2");
      flag2 = 1;
      if (flag1 == 0) {
        Setpoint = 0; 
        Slot = Slot + 1;
      }
    }
  }

  if (flag1 == 1 && flag2 == 1) {
    delay(1000);
    flag1 = 0;
    flag2 = 0;
    Setpoint = 100; 
  }
  Input = myservo.read(); 
  myPID.Compute();
  myservo.write(Output);

  lcd.setCursor(0, 0);
  lcd.print("    WELCOME!    ");
  lcd.setCursor(0, 1);
  lcd.print("Slot Left: ");
  lcd.print(Slot);

  Serial.print("IR1: ");
  Serial.print(digitalRead(IR1));
  Serial.print(" IR2: ");
  Serial.print(digitalRead(IR2));
  Serial.print(" Slot: ");
  Serial.println(Slot);
  Serial.print(" Servo Position: ");
  Serial.println(Input);

  delay(500); // Menambahkan sedikit delay untuk mengurangi noise pembacaan sensor
}


# **Analisis Mekanika**
sistem pintu parkir otomatis menggunakan Arduino berbasis PID melibatkan interaksi antara komponen mekanis dan elektronik untuk mengontrol gerakan dari motor servo, yang bergerak setelah mendapat arahan sinyal dari sensor IR.

Sistem mekanisme pada proyek sistem pintu parkir otomatis menggunakan Arduino berbasis PID melibatkan komponen utama seperti servo motor dan lengan penggerak untuk mengatur gerakan gerbang. Servo motor, yang dikendalikan oleh Arduino melalui algoritma PID, bertugas membuka dan menutup gerbang dengan presisi tinggi dan memungkinkan gerbang berputar dengan mulus, sementara lengan penggerak mentransfer torsi dari Motor servo ke gerbang. Penggunaan PID digunakan untuk memastikan bahwa gerakan gerbang diatur secara optimal. komponen Proportional mempercepat respon terhadap perubahan posisi dari Motor servo

Pengujian ini meliputi kalibrasi servo motor untuk memastikan sudut buka dan tutup yang tepat, serta pengujian beban untuk memastikan sistem dapat menahan berbagai gaya dan momen yang dihasilkan oleh berat gerbang. Dengan analisis mekanis yang tepat dan implementasi kontrol PID, sistem ini dapat mencapai kinerja yang efisien dan memberikan solusi otomatisasi yang andal untuk manajemen parkir.

bagaimana sistem merespons perubahan dari satu kondisi ke kondisi lainnya, seperti membuka dan menutup gerbang parkir. Respons transien mencakup beberapa parameter utama:

1. *Delay Time (Td):* Waktu yang diperlukan oleh sistem untuk merespons dari input diberikan hingga output pertama kali mencapai 50% dari nilai akhirnya. Dalam konteks proyek ini, ini adalah waktu dari ketika sensor IR mendeteksi kendaraan hingga gerbang mulai bergerak.

2. *Rise Time (Tr):* Waktu yang diperlukan oleh sistem untuk mencapai dari 10% hingga 90% dari nilai akhirnya. Ini menggambarkan seberapa cepat gerbang bergerak dari posisi tertutup ke hampir sepenuhnya terbuka (atau sebaliknya).

3. *Peak Time (Tp):* Waktu yang diperlukan oleh sistem untuk mencapai nilai maksimum pertama dari respons. Ini menggambarkan waktu dari ketika sensor mendeteksi kendaraan hingga gerbang mencapai posisi terbuka maksimal.

4. *Settling Time (Ts):* Waktu yang diperlukan oleh sistem untuk tetap berada dalam rentang toleransi tertentu (biasanya ±2% atau ±5%) dari nilai akhirnya. Dalam konteks proyek ini, ini adalah waktu hingga gerbang berhenti berosilasi dan stabil di posisi terbuka atau tertutup.

**Interaksi Antar Komponen**
Arduino berfungsi sebagai otak dari sistem ini, mengontrol servo motor berdasarkan input dari sensor inframerah (IR) yang mendeteksi kendaraan yang masuk dan keluar. Sensor IR ditempatkan pada posisi strategis untuk memastikan kendaraan terdeteksi dengan tepat saat memasuki atau meninggalkan area parkir. Ketika sensor mendeteksi kendaraan, Arduino mengirimkan sinyal ke servo motor untuk membuka atau menutup gerbang.

**Logika**
Algoritma PID (Proportional, Integral, Derivative) yang diimplementasikan dalam Arduino memastikan bahwa gerakan gerbang diatur dengan optimal. Komponen Proportional dari PID mengatur torsi servo motor berdasarkan selisih antara posisi target (setpoint) dan posisi aktual gerbang, mempercepat respon sistem terhadap perubahan. Komponen Integral memperbaiki error yang terjadi dari waktu ke waktu, mengurangi offset antara posisi aktual dan target untuk menghilangkan kesalahan berlanjut. Komponen Derivative memperhitungkan laju perubahan error, membantu meredam osilasi dan memastikan gerakan yang stabil dan halus.

## Rangkaian

## **Hasil dan Saran**
**Hasil**
Setelah mengimplementasikan sistem parkir berbasis Arduino dengan motor DC, sensor IR, dan LCD, sistem berhasil menjalankan fungsinya sesuai dengan yang diharapkan. Sensor IR1 mendeteksi kendaraan yang mendekat untuk masuk, dan jika slot parkir tersedia, motor DC membuka gerbang. Setelah kendaraan melewati, gerbang kembali ditutup dan jumlah slot parkir berkurang. Sensor IR2 mendeteksi kendaraan yang akan keluar, motor DC membuka gerbang, dan setelah kendaraan keluar, gerbang kembali ditutup dan jumlah slot parkir bertambah. Informasi jumlah slot parkir yang tersedia ditampilkan dengan jelas pada LCD, memberikan panduan visual yang mudah dipahami oleh pengguna.

**Saran**
Saran untuk pengembangan proyek ini mempastikan sensor IR ditempatkan pada posisi yang tepat untuk mendeteksi kendaraan masuk atau keluar secara akurat, menyesuaikan waktu delay yang digunakan untuk membuka dan menutup gerbang dengan kecepatan kendaraan dan panjang gerbangnya, dan menambahkan fitur keamanan seperti pendeteksi sensor untuk mendeteksi adanya objek disekitar agar mencegah terjadinya kecelakaan jika ada kendaraan atau pejalan kaki yang terjebak di bawah gerbang yang sedang menutup.

## **Rubrik Penilaian**

| Penilaian Indikator Ketercapaian CLO | Bobot |
| -------- | -------- |
| Mahasiswa mampu mengevaluasi dan optimasi sistem kendali PID (soal CLO 4). | 50 % |
| Mahasiswa mampu mendemonstrasikan sistem mekanisme transfer daya sederhana menggunakan gear dan motor DC (soal CLO 5) | 50% |

## Kriteria Nilai

| 65-80 | 50-65 | 80-100 | 40-50 | 0-40 |
| ----- | ----- | ------ | ----- | ---- |
| CLO 4 | | | | |
|Mampu menjelaskan konsep kendali umpan balik, merancang sistem kendali PID, hingga mengevaluasi dan optimasi sistem kendali PID. |Mampu menjelaskan konsep kendali umpan balik, merancang, dan mengevaluasi sistem kendali PID. |Mampu menjelaskan konsep kendali umpan balik dan merancang sistem kendali PID. |Mampu menjelaskan konsep kendali umpan balik dan PID, tetapi kesulitan dalam merancang dan mengevaluasi sistem kendali PID. |Kesulitan dalam menjelaskan konsep kendali umpan balik dan PID. |
| CLO 5 | | | | |
|Mampu mendapatkan fungsi transfer sistem dari mekanisme transfer daya, menganalisis hubungan antara torsi dan kecepatan motor, menjelaskan cara kerja dan karakteristik motor listrik, serta mendemonstrasikan sistem mekanisme transfer daya sederhana menggunakan gear dan motor DC. |Mampu mendapatkan fungsi transfer sistem dari mekanisme transfer daya, menganalisis hubungan antara torsi dan kecepatan motor, menjelaskan cara kerja dan karakteristik motor listrik, tetapi kesulitan dalam mendemonstrasikan sistem mekanisme transfer daya sederhana menggunakan gear dan motor DC. |Mampu mendapatkan fungsi transfer sistem dari mekanisme transfer daya, menganalisis hubungan antara torsi dan kecepatan motor, tetapi kesulitan dalam menjelaskan cara kerja dan karakteristik motor listrik. |Mampu mendapatkan fungsi transfer sistem dari mekanisme transfer daya dan menganalisis hubungan antara torsi dan kecepatan motor. |Tidak dapat menentukan satu langkah pun untuk menjelaskan mengenai mekanisme transfer daya.

## **Referensi**
https://www.youtube.com/watch?v=P64CoHCSD6w
https://blog.indobot.co.id/palang-pintu-otomatis-arduino-uno/
https://ejurnal.teknokrat.ac.id/index.php/jtst/article/view/1331
https://pmarhendra.wixsite.com/bisateknologi/post/membuat-palang-pintu-otomatis-dengan-servo-dan-ultrasonik

## **Dokumentasi**
https://youtube.com/shorts/Js9SSqAL5Yk?si=zyKifyn41iGfmD2D

</iframe>

## **PPT**

https://www.canva.com/design/DAGIkTQTwFY/WxZBhdHQKfBE9vSa25tJbg/edit?utm_content=DAGIkTQTwFY&utm_campaign=designshare&utm_medium=link2&utm_source=sharebutton