Membuat Alat Pengukur Jarak Ultrasonik Arduino dengan OLED dan LED Peringatan

Pada proyek ini, kita akan membuat alat pengukur jarak digital menggunakan Arduino UNO dan sensor ultrasonik HC-SR04. Hasil pengukuran akan ditampilkan pada OLED, sedangkan LED merah akan menyala secara otomatis ketika objek berada dalam jarak 15 cm atau kurang dari sensor.

Memahami Cara Kerja Proyek

Sensor HC-SR04 bekerja dengan memancarkan gelombang ultrasonik dan mendeteksi gelombang pantulan atau echo yang kembali setelah mengenai suatu objek.

Arduino mengukur waktu perjalanan gelombang tersebut, kemudian menghitung jarak menggunakan perkiraan kecepatan suara sebesar 0,0343 cm per mikrodetik.

Rumus pengukuran jarak yang digunakan adalah:

Jarak (cm) = Waktu Echo (mikrodetik) × 0,0343 / 2

Hasil pembagian dua diperlukan karena gelombang suara menempuh perjalanan pergi dan kembali. Jika jarak objek 15 cm atau kurang, Arduino menyalakan LED merah dan menampilkan pesan ALERT: TOO CLOSE pada OLED. Jika objek berada lebih jauh, LED akan mati dan layar menampilkan STATUS: CLEAR. Jika sensor tidak menerima echo yang valid, layar menampilkan NO ECHO.

Langkah 1: Menghubungkan Sensor Ultrasonik HC-SR04

Siapkan Arduino UNO, sensor HC-SR04, dan beberapa kabel jumper. Hubungkan empat pin sensor ke Arduino sesuai konfigurasi berikut:

• VCC sensor → Pin 5V Arduino.
• GND sensor → Pin GND Arduino.
• TRIG sensor → Digital Pin 9 Arduino.
• ECHO sensor → Digital Pin 10 Arduino.

Pin TRIG berfungsi mengirimkan pulsa pemicu agar sensor memancarkan gelombang ultrasonik. Pin ECHO mengirimkan sinyal yang durasinya digunakan Arduino untuk menghitung waktu perjalanan gelombang pantulan.

Langkah 2: Menghubungkan Layar OLED

Siapkan layar OLED 0.96 inci dengan resolusi 128x64 piksel dan driver SSD1306 yang mendukung komunikasi I2C. Gunakan modul OLED 4-pin yang sesuai dengan tegangan operasional Arduino.

Hubungkan pin OLED sebagai berikut:

• VCC OLED → Pin 5V Arduino.
• GND OLED → Pin GND Arduino.
• SDA OLED → Pin Analog A4 Arduino UNO.
• SCL OLED → Pin Analog A5 Arduino UNO.

Komunikasi I2C memungkinkan Arduino mengirimkan data ke OLED hanya menggunakan dua jalur komunikasi, yaitu SDA dan SCL. Pastikan spesifikasi tegangan OLED sesuai sebelum menghubungkan sumber daya.

Langkah 3: Menghubungkan LED Peringatan

Siapkan satu LED merah dan resistor 220 Ohm. LED ini berfungsi sebagai indikator visual ketika sensor mendeteksi objek terlalu dekat.

Hubungkan rangkaian LED dengan cara berikut:

• Digital Pin 6 Arduino → Resistor 220 Ohm → Anoda LED (kaki positif atau kaki panjang).
• Katoda LED (kaki negatif atau kaki pendek) → GND Arduino.

Resistor dipasang secara seri untuk membatasi arus listrik yang melewati LED. Dengan demikian, LED dapat bekerja tanpa menerima arus berlebihan.

Langkah 4: Memasang Library Arduino

Buka Arduino IDE pada komputer. Pastikan komputer terhubung dengan Arduino IDE yang sesuai dan perangkat dapat digunakan untuk mengunggah program.

Selanjutnya, buka menu Library Manager melalui menu Sketch → Include Library → Manage Libraries. Cari dan instal dua library berikut:

• Adafruit GFX Library untuk mengatur tampilan teks dan grafis.
• Adafruit SSD1306 untuk mengendalikan layar OLED dengan driver SSD1306.

Library Wire.h juga digunakan dalam program untuk komunikasi I2C. Library ini merupakan bagian dari instalasi Arduino IDE sehingga tidak perlu dipasang secara terpisah. Jika Library Manager meminta dependensi tambahan, instal juga dependensi tersebut.

Langkah 5: Mengunggah Program Arduino

Buka sketch Arduino yang disediakan pada bagian Code proyek. Salin seluruh kode program ke Arduino IDE dan simpan dengan ekstensi .ino.

Pastikan konfigurasi berikut sudah benar:

• Board: Arduino UNO.
• Port: Pilih port USB yang terhubung dengan Arduino.
• Library: Wire, Adafruit GFX, dan Adafruit SSD1306 sudah tersedia.

Klik tombol Verify untuk memeriksa program. Jika tidak terdapat kesalahan kompilasi, klik Upload untuk mengirimkan program ke Arduino UNO.

Program akan membaca sensor ultrasonik, menghitung jarak objek, memperbarui informasi pada layar OLED, dan mengendalikan LED secara otomatis. Komunikasi Serial juga digunakan dengan Baud Rate 9600 untuk menampilkan informasi pengukuran pada Serial Monitor.

Langkah 6: Menguji dan Mengamati Hasil Proyek

Setelah program berhasil diunggah, letakkan sebuah benda datar sekitar 30 cm di depan sensor HC-SR04.

Perhatikan layar OLED. Perangkat seharusnya menampilkan hasil pengukuran jarak dan pesan STATUS: CLEAR. LED merah dalam kondisi mati.

Selanjutnya, dekatkan benda hingga jaraknya kurang dari atau sama dengan 15 cm. Layar OLED akan menampilkan pesan ALERT: TOO CLOSE dan LED merah akan menyala.

Jauhkan kembali benda dari sensor. LED seharusnya mati secara otomatis dan layar kembali menampilkan STATUS: CLEAR.

Untuk memeriksa ketepatan pengukuran, bandingkan hasil yang ditampilkan OLED dengan hasil pengukuran menggunakan penggaris. Dengan percobaan ini, kita dapat memahami cara kerja sensor ultrasonik dan bagaimana Arduino mengambil keputusan berdasarkan data sensor.

Langkah 7: Mengatasi Masalah (Troubleshooting)

OLED tidak menampilkan informasi: Periksa sambungan VCC dan GND, pastikan SDA terhubung ke A4 dan SCL ke A5. Periksa juga alamat I2C layar. Program menggunakan alamat default 0x3C.

Sensor tidak menghasilkan pembacaan jarak: Periksa sambungan TRIG dan ECHO, pastikan sensor mendapatkan catu daya yang sesuai, dan arahkan bagian depan sensor ke objek yang akan diukur.

LED tidak menyala: Periksa polaritas anoda dan katoda LED, pastikan resistor 220 Ohm terpasang dengan benar, dan periksa koneksi ke Digital Pin 6.

Pengembangan dan Penerapan Proyek

Proyek ini dapat digunakan untuk kegiatan pembelajaran elektronika Arduino, demonstrasi deteksi rintangan pada robotika, eksperimen sensor ultrasonik, pembuatan alat pengukur jarak, dan pengembangan sistem peringatan kedekatan objek.

Beberapa pengembangan yang dapat dilakukan antara lain menambahkan buzzer sebagai peringatan suara, membuat jarak batas peringatan yang dapat diatur, menambahkan beberapa LED indikator, serta menggunakan ESP32 untuk pencatatan data dan pemantauan secara nirkabel.