# DISTANCE SENSOR-BASED AUTOMATIC OPENING TRASH CAN

## Nama Kelompok
* AHMAD FADLULLOH : 1103213040
* FERDINANT HUTAJULU : 1103213120
* MUHAMAD HILMI HAIDAR : 1103213005
* NABILA PUTRI RIHAN : 1103213055
* RAIHANA FAWAZ : 1103210102
## Daftar Isi
[TOC]

**[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
Di era modern ini, teknologi semakin mempengaruhi berbagai aspek kehidupan sehari-hari. Salah satu bidang yang mendapat perhatian khusus adalah teknologi sensor yang dapat diterapkan dalam berbagai konteks untuk meningkatkan efisiensi dan kenyamanan. Implementasi yang menarik adalah penggunaan sensor jarak dalam sistem pembuangan limbah pintar.

Dalam konteks ini, Tempat Sampah dengan sistem jarak otomatis berbasis sensor merupakan solusi inovatif untuk mengatasi permasalahan kebersihan dan kenyamanan lingkungan sekitar. Aplikasi sensor jarak memungkinkan identifikasi akurat ketika seseorang atau benda mendekati tempat sampah, memungkinkan pembukaan otomatis tanpa sentuhan.

Penelitian ini bertujuan untuk merancang dan mengimplementasikan Trash Can otomatis berbasis sensor jarak dengan presisi tinggi dan respons cepat. Selain itu, penelitian ini akan mengeksplorasi berbagai keuntungan dari penggunaan teknologi sensor jarak dalam konteks keberlanjutan dan efisiensi pengelolaan sampah.
## Rancangan Sistem Kendali Loop Tertutup PID
#### Dasar Teori
* **PID Control**
Kontrol PID (Proportional-Integral-Derivative) adalah salah satu jenis kontrol umpan balik yang paling umum digunakan dalam pengaturan industri dan sistem otomatis. Kontrol PID bekerja dengan menentukan dan mengatur output dari sebuah sistem berdasarkan perbedaan antara setpoint (nilai yang diinginkan) dan nilai aktual.
* **Close Loop System**
Sistem kontrol Close Loop adalah sistem kontrol umpan balik yang memungkinkan keluaran sistem mempengaruhi aksi kontrol. Dalam sistem ini, kesalahan yang dihasilkan pada keluaran dapat menjadi umpan balik ke dalam masukan sistem. Sistem ini menggunakan sensor untuk mengontrolnya dan memperkecil kesalahan dari keluaran.
#### Gambar Close Loop System

#### Alat Yang Digunakan
##### Sensor
* **HC-SR04**
Sensor jarak HC-SR04 adalah sensor ultrasonik yang digunakan untuk mengukur jarak antara sensor dengan objek di depannya. Sensor ini sering digunakan dalam berbagai proyek elektronika dan robotika untuk mendeteksi objek atau mengukur jarak secara akurat.
##### Aktuator
* **Motor Servo**
Motor servo adalah jenis motor yang dirancang khusus untuk menghasilkan gerakan yang terkontrol dan presisi. Motor ini digunakan terutama dalam aplikasi yang memerlukan posisi atau sudut yang tepat. Motor servo memiliki sistem kontrol loop tertutup yang digunakan untuk mengontrol gerakan dan posisi akhir dari poros motor servo.
##### Support
* **Arduino Uno**
Arduino Uno adalah papan pengembangan open-source yang dirancang untuk membuat prototipe perangkat elektronik. Papan ini menggunakan mikrokontroler ATmega328P dan menyediakan antarmuka yang ramah pengguna untuk pemrograman dan penyambungan perangkat tambahan.
* **BreadBoard**
Breadboard adalah papan percobaan yang digunakan dalam pengembangan dan prototyping rangkaian elektronika. Breadboard digunakan untuk menyusun dan menghubungkan komponen-komponen elektronika.
* **Kabel Jumper**
Kabel jumper merupakan jenis kabel pendek yang digunakan untuk menghubungkan dua atau lebih titik pada papan rangkaian elektronika atau prototipe. Kabel ini memiliki konektor di kedua ujungnya untuk memudahkan penggunaan dalam proyek-proyek elektronika. Kabel jumper sangat berguna dalam menyusun dan menghubungkan komponen elektronika tanpa memerlukan soldering.

## Mekanik Motor DC
Berisi Teori fungsi transfer dan mekanisme daya yang digunakan pada project yang dibuat.
Penjelasan tentang bentuk tipe mekanik yang digunakan.

#### 1. **Teori Fungsi Transfer:**
Fungsi transfer adalah konsep matematis yang menggambarkan hubungan antara input dan output dari suatu sistem. Fungsi transfer digunakan untuk memodelkan sistem kontrol dan sistem dinamik, seperti motor servo.
#### 2. **Mekanisme Daya:**
Mekanisme daya pada motor servo yaitu sinyal kontrol yang diterima oleh motor servo diubah menjadi gerakan pada motor servo melalui rangkaian kontrol internal motor servo. Gerakan pada motor servo kemudian ditransfer melalui serangkaian gear untuk menggerakan poros motor.

#### 3. **Servo Motor:**
Motor Servo (servomechanism) adalah sebuah mekanisme dimana motor (jenis apa pun) yang dikendalikan menggunakan sistem kontrol umpan balik (close loop control).
* **Spesifikasi:**
1. Torsi: Torsi pada motor servo berkisar antara 0,5 kg/cm hingga 20 kg/cm tergantung pada jenis motor servo.
2. Kecepatan: Kecepatan motor servo berkisar antara 0,05 s/60° hingga 0,25 s/60° tergantung pada jenis motor servo.
3. Rotasi: Motor servo dapat berputar hingga 180° atau 360° tergantung pada jenis motor servo.
4. Voltase: Voltase operasi motor servo berkisar antara 4,8V hingga 6V.
5. Berat: Berat motor servo berkisar antara 9 gram hingga 60 gram tergantung pada jenis motor servo.

## Analisis Transient Respon

Terlihat bahwa error masih tinggi maka akan dilakukan konfigurasi dan kalibrasi pada motor servo.

Pengukuran Ulang setelah dilakukan kalibrasi Motor Servo
Setelah 5 detik akan kembali ke 0 derajat karena tong sampah tertutup.

## Analisis Mekanika
### Pengukuran Mekanika Gear
**Analisis ukuran gear terhadap transfer daya**
Semakin besar rasio gigi, semakin besar perubahan putaran output dibandingkan dengan input. Ini memungkinkan motor untuk mentransfer daya dengan lebih efisien dalam beberapa kasus, tetapi untuk kasus ini gear bawaan dari motor servo sudah sangat efisien karena beban yang di angkat tidak terlalu berat.

Ukuran fisik gear juga memainkan peran penting. Gear yang lebih besar mungkin memiliki kekuatan yang lebih besar, tetapi juga dapat menambah beban mekanisme dan mengurangi kecepatan putaran. Penggunaan gear dengan rasio yang sesuai dan efisiensi mekanisme yang baik dapat meningkatkan kinerja motor servo dalam transfer daya.

### Analisis Kecepatan Motor Terhadap Beban
**Parameter - parameter yang mempengaruhi kecepatan motor servo:**
* **Tegangan**
Tegangan yang diberikan pada motor servo akan mempengaruhi kecepatannya.Pada umumnya, peningkatan tegangan dapat meningkatkan kecepatan motor servo, asalkan tetap berada dalam batas operasional yang aman.
* **Arus**
Arus yang mengalir melalui motor servo dapat mempengaruhi kecepatan. Semakin besar arus, semakin besar torsi yang dihasilkan, tetapi perlu diingat bahwa motor servo sering kali digunakan untuk presisi, sehingga kecepatannya dapat dikendalikan dengan cermat.
* **Beban**
Beban yang diterapkan pada motor servo dapat mempengaruhi kecepatannya. Motor servo sering digunakan dalam aplikasi yang memerlukan presisi tinggi, dan beban berlebih dapat memengaruhi respons dan kecepatan motor.
* **Algoritma Kontrol PID**
Algoritma kontrol PID (Proporsional-Integral-Derivatif) pada kontroler motor servo dapat mempengaruhi respon dan kecepatan. Penyesuaian parameter PID dapat digunakan untuk meningkatkan presisi dan kecepatan motor servo.

## Hasil dan Saran
#### Hasil
Dalam pengujian Automatic Opening Trash Can, digunakan berbagai macam rangkaian. Motor servo yang digunakan memiliki spesifikasi sebagai berikut, Torsi yang digunakan pada motor servo berkisar antara 0,5 kg/cm sampai dengan 20 kg/cm, kecepatan motor servo 0,05 s/60° hingga 0,25 s/60°, voltase 4,8V hingga 6V, dengan rotasi motor servo yang dapat berputar hingga 180° atau 360°, serta memiliki berat 9 hingga 60 gram.

Pada pengujian, Tong sampah mampu mengidentifikasi dan merespons terhadap benda secara akurat. Ketika benda berada pada jarak 14 cm dari tong sampah, tong sampah akan otomatis terbuka sendiri karena mendeteksi adanya barang yang mendekat dengan jarak yang telah ditentukan. Lalu tong sampah juga otomatis akan tertutup dalam 5 detik dan ketika sensor sudah mendeteksi tidak adanya benda yang berjarak kurang dari sama dengan 15 cm.

#### Saran
Untuk memaksimalkan penggunaan tong sampah otomatis, Pastikan tempat sampah diletakkan di lokasi yang mudah dijangkau dan tidak terhalang. Hal ini akan memastikan sensor dapat mendeteksi gerakan dengan tepat saat ingin membuang sampah. Secara berkala bersihkan sensor dengan lembut menggunakan kain lembut agar tidak terganggu oleh debu atau kotoran yang mungkin menghalangi kinerjanya. Selain itu, pastikan untuk mengganti baterai secara teratur agar sensor tetap berfungsi dengan baik. Dengan perawatan dan penggunaan yang tepat, tong sampah otomatis akan menjadi alat yang praktis dan efisien dalam pengelolaan sampah.

## Link Video Youtube
* [DISTANCE SENSOR-BASED AUTOMATIC OPENING TRASH CAN Kelompok 9](https://youtu.be/VtLEZq768fo?si=8upAmpV3jwMgELp9)

## Referensi
* [Teori Fungsi Transfer](https://www.academia.edu/37827812/Dasar_Teori_Fungsi_Transfer)
* [Kontrol Motor Servo](https://www.mahirelektro.com/2021/01/pengertian-dan-cara-kontrol-motor-servo-arduino.html)
* [Motor Servo](https://panduanteknisi.com/pengertian-motor-servo-kegunaan-serta-spesifikasinya.html)

## 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. |