optocoupler - digilib um jember - selamat datang di...

RANCANG BANGUN KURSI RODA BAGI PENDERITA DISABILITAS MENGGUNAKAN

SENSOR EASY VOICE RECOGNITION

TUGAS AKHIR

diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat kelulusanStrata Satu (S1) Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Jember

Oleh :

Lukman Anjar BasukiNIM. 09 1062 1006

FAKULTAS TEKNIKJURUSAN TEKNIK ELEKTRO

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH JEMBER2016

LEMBAR PENGESAHANDOSEN PENGUJI



Oleh :Lukman Anjar Basuki

NIM. 09 1062 1006

Jember, September 2016

Telah Diperiksa dan Disetujui Oleh:

Penguji I

M. A’an Auliq, ST., MT

NPK. 05 03 509

Penguji II

Nur Qodariyah Fitriyah, ST

NPK. 12 03 738

1

LEMBAR PENGESAHANTUGAS AKHIR



Oleh:Lukman Anjar Basuki

NIM. 09 1062 1006


Telah Diperiksa dan Disetujui Oleh :

DosenPembimbing I

Ir. Herry Setyawan, MT

NIP. 19580718199103 1 002

Dosen Pembimbing II

Aji Brahma, SSi., MT

NIDN. 07 300 18605

Mengetahui

Dekan Fakutas Teknik

Ir. Suhartinah, MT

NIP. 131 863 867

Ketua Jurusan Teknik Elektro

M. A’an Auliq, ST., MT

NPK. 05 03 509

2

LEMBAR PERNYATAAN

Yang bertanda tangan di bawah ini, saya:

Nama : Lukman Anjar Basuki

NIM : 09 1062 1006

Jurusan : Teknik Elektro

Dengan ini saya menyatakan bahwa isi sebagian maupun keseluruhan

tugas akhir saya dengan judul “RANCANG BANGUN KURSI RODA BAGI

PENDERITA DISABILITAS MENGGUNAKAN SENSOR EASY VOICE

RECOGNITION” adalah benar-benar hasil karya intelektual mandiri,

diselesaikan tanpa menggunakan bahan-bahan yang tidak diizinkan dan bukan

merupakan hasil karya pihak lain yang saya akui sebagai karya sendiri.

Semua referensi yang dikutip maupun dirujuk telah ditulis lengkap dalam

daftar pustaka, Saya bertanggung jawab atas keabsahan dan kebenaran isinya

sesuai dengan sikap ilmiah yang harus di junjung tinggi.

Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenar-benarnya, tanpa ada

tekanan dan paksaan dari pihak manapun serta bersedia mendapatkan sanksi

akademik jika ternyata di kemudian hari pernyataan ini tidak benar.

.


Lukman Anjar Basuki

NIM. 0910621006

3

ABSTRAK

Disabilitas merupakan suatu kondisi dimana seseorang mengalami keterbatasan dalam melakukan aktifitas gerak yang disebabkan cacat fisik sejak lahir atau akibat kecelakaan fatal. Hal ini tentunya sangat mengganggu terutama dalam interaksi sosial dan mobilitas individu tersebut dalam kehidupan sehari-hari. Untuk mengatasi permasalahan tersebut maka pada penelitian ini dikembangkanlah sebuah alat bantu untuk penyandang disabilitas yaitu kursi roda otomatis dengan pengendali suara berbasis mikrokontroler Arduino UNO R3 dan modul Easy Voice Recognition. Hasil penelitian menunjukkan alat ini dapat berfungsi dengan baik serta memiliki rerata nilai persentase keberhasilan sebesar 92 % untuk semua respon perintah suara.

Kata Kunci : Arduino UNO R3, Easy Voice Recognition, Motor Driver

4

ABSTRACT

Disability is a condition where a person has limitations in activity resulting motion physically disabled since birth or as a result of a fatal accident. This condition is certainly very disturbing especially in social interaction and mobility of the individual in daily life. To overcome these problems, this research is developing a tool for people with disabilities that is automated voice controlled wheelchair based on microcontroller Arduino UNO R3 and Easy Voice Recognition module. The results showed that these tools can function properly and has a rate success percentage of 92% for all responses voice commands.

Keywords : Arduino UNO R3, Easy Voice Recognition, Motor Driver

5

KATA PENGANTAR

Alhamdulillah kami panjatkan kepada Allah SWT karena hanya dengan

rahmat, hidayah dan inayah-Nya kami dapat menyelesaikan tugas akhir dengan

judul :

”RANCANG BANGUN KURSI RODA BAGI PENDERITA DISABILITAS

MENGGUNAKAN SENSOR EASY VOICE RECOGNITION”

Dalam menyelesaikan tugas akhir ini, penulis berpegang pada teori yang

pernah diperoleh dan bimbingan dari para dosen pembimbing tugas akhir. Selain

itu dengan adanya bantuan dan dukungan dari pihak-pihak lain sehingga tugas

akhir ini bisa terselesaikan. Oleh karena itu pada kesempatan ini Penulis hendak

menyampaikan ucapan terima kasih dan teriring doa semoga Allah SWT

membalas setiap kebaikan dengan kebaikan yang berlipat ganda kepada semua

keluarga yang telah memberikan dorongan moral, doa serta semangat untukku

dalam mengerjakan tugas akhir ini secara khusus penulis mengucapkan terima

kasih sebesar-besarnya kepada :

1. Ibu Ir.Suhartinah, MM selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas

Muhammadiyah Jember.

2. Bapak M. A’an Auliq., ST. MT selaku Kepala Jurusan Teknik Elektro

Universitas Muhammadiyah Jember.

3. Bapak Ir. Herry Setyawan, MT selaku dosen pembimbing I yang banyak

meluangkan waktu sampai tugas akhir ini selesai.

4. Bapak Aji Brahma S.Si., MT Selaku dosen pembimbing II yang dengan

sabar memberikan pengarahan dan bimbingan.

5. Seluruh rekan-rekan laboratorium mikrokontrol dan elektronika dasar atas

bantuan dan waktunya

6. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu-persatu yang telah

memberikan bantuan baik secara langsung maupun tidak langsung

6

penulis berharap buku tugas akhir ini mampu menambah pengetahuan dan

pemahaman pada bidang elektronika, terutama rekan-rekan mahasiswa Teknik

Elektro Universitas Muhammadiyah Jember.


Penulis

7

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL.................................................................................. iLEMBAR PENGESAHAN....................................................................... iiLEMBAR PERNYATAAN....................................................................... ivABSTRAK.................................................................................................. vABSTRACT................................................................................................. viKATA PENGANTAR................................................................................ viiDAFTAR ISI............................................................................................... ixDAFTAR GAMBAR.................................................................................. xiiDAFTAR TABEL...................................................................................... xiv

BAB I PENDAHULUAN ...................................................................... 1

1.1 Latar Belakang..................................................................... 1

1.2 Rumusan Masalah................................................................ 2

1.3 Tujuan.................................................................................. 2

1.4 Batasan Masalah.................................................................. 3

1.5 Metodologi .......................................................................... 3

1.6 Sistematika........................................................................... 4

BAB II KAJIAN PUSTAKA DAN DASAR TEORI.............................. 5

2.1 Arduino................................................................................ 5

2.1.1 Jenis Arduino........................................................... 5

2.2 Voice Recognition................................................................ 10

2.2.1 Voice Recognition Module V3.................................. 11

2.2.2 Karakteristik dan Fitur Voice Recognition ..............

Module V3................................................................ 12

2.3 Motor driver......................................................................... 12

2.3.1 Prinsip Kerja driver Motor....................................... 13

2.3.2 Jenis – jenis driver Motor........................................ 14

2.4 Optocoupler.......................................................................... 17

2.4.1 Penerapan Optocoupler............................................ 18

8

2.5 Relay...................................................................................... 19

2.5.1 Prinsip Kerja Relay...................................................

..................................................................................19

2.5.2 Jenis-jenis relay......................................................... 21

2.6 Sensor Ultrasonik................................................................. 22

2.6.1 Cara Keja Sensor Ultrasonik..................................... 23

2.6.2 Rangkaian Sensor Ultrasonik................................... 24

2.6.3 Sensor Ultrasonik HC SR04.................................... 26

2.7 Motor DC............................................................................. 27

2.7.1 Bagian – bagian Motor DC...................................... 27

2.8 Penyandang Disabilitas......................................................... 28

2.8.1 Jenis-jenis Disabilitas............................................... 29

BAB III PERANCANGAN SISTEM....................................................... 32

3.1 Diagram Kerja Sistem.......................................................... 32

3.1.1 Flowchart Sistem Kendali Utama Alat...................... 33

3.1.2 Perancangan Mekanisme Kerja Alat........................... 33

3.2 Pembuatan Perangkat Keras (Hardware)...... ……………... 36

3.2.1 Pembuatan Power Supply......................................... 36

3.2.2 Konfigurasi Arduino Board..................................... 37

3.2.3 Konfigurasi Sensor Suara (Voice Recognition V3). . 38

3.2.4 Pembuatan Rangkaian driver Motor........................ 39

3.2.5 Rangkaian Sensor Ultrasonik HC SR04.................. 40

3.3 Pembuatan perangkat lunak (Software)............................... 41

3.3.1 Pemrograman Modul Voice Recognition V3............ 42

3.3.2 Pemrograman Sensor Ultrasonik HC SR04............. 43

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN................................................... 45

4.1 Hasil Perakitan Keseluruhan Sistem .................................. 45

4.2 Pengujian Catu Daya Regulator........................................... 46

4.2.1 Hasil Pengujian......................................................... 46

4.3 Pengujian Arduino UNO R3................................................ 46

9

4.3.1 Hasil Pengujian........................................................ 47

4.4 Pengujian Modul Modul Voice Recognition V3.................. 47

4.4.1 Hasil Pengujian......................................................... 48

4.5 Pengujian Sensor Ultrasonik HC_SR04 ............................. 48

4.5.1 Hasil Pengujian......................................................... 48

4.6 Pengujian driver Motor........................................................ 49

4.6.1 Prosedur Pengujian................................................... 49

4.6.2 Hasil Pengujian Driver Motor................................... 50

4.7 Pengujian Ran gkaian Sistem Secara Keseluruhan.............. 51

4.7.1 Prosedur Pengujian.................................................. 52

4.7.2 Hasil Pengujian Rangkaian Sistem Secara

Keseluruhan............................................................. 52

BAB V PENUTUP .................................................................................. 56

5.1 Kesimpulan............................................................................. 56

5.2 Saran....................................................................................... 56

DAFTAR PUSTAKA................................................................................. 57

LAMPIRAN................................................................................................ 58

10

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Arduino Uno........................................................................... 6

Gambar 2.2 Arduino Due........................................................................... 6

Gambar 2.3 Arduino Mega......................................................................... 7

Gambar 2.4 Arduino Robot........................................................................ 7

Gambar 2.5 Arduino License Agreement................................................... 8

Gambar 2.6 Arduino setup instalasi folder ................................................ 9

Gambar 2.7 Arduino Instal Completed .......................................... 9

Gambar 2.8 Arduino Splash Screen............................................... 10

Gambar 2.9 Voice Recognition Module V.3............................................... 11

Gambar 2.10 Rangkaian Motor Driver H-Brigde......................................... 13

Gambar 2.11 Motor driver IC L298 ............................................................ 14

Gambar 2.12 Motor driver IC L293D.......................................................... 14

Gambar 2.13 Motor driver Dengan Transistor............................................. 15

Gambar 2.14 Motor driver Dengan Mosfet.................................................. 16

Gambar 2.15 Motor Driver Dengan Relay................................................... 16

Gambar 2.16 Konfigurasi Optocoupler........................................................ 17

Gambar 2.17 Optocoupler sebagai saklar..................................................... 18

Gambar 2.18 Optocoupler Metode analog................................................... 19

Gambar 2.19 Relay....................................................................................... 20

Gambar 2.20 Kontruksi Relay Elektro Mekanik.......................................... 20

Gambar 2.21 Cara Kerja Sensor Ultrasonik.................................................. 23

Gambar 2.22 Rangkaian Dasar Dari Transmitter Ultrasonik....................... 25

Gambar 2.23 Rangkaian Dasar Receiver Sensor Ultrasonik........................ 26

Gambar 2.24 Sensor Ultrasonik HC SR04................................................... 26

Gambar 2.25 Bagian – bagian Motor DC..................................................... 27

Gambar 2.26 Penyandang Disabilitas Tuna Daksa....................................... 30

Gambar 2.27 Penyandang Disabilitas Tuna Netra........................................ 30

Gambar 2.28 Penyandang Disabilitas Tuna Rungu...................................... 31

11

Gambar 3.1 Diagram Blok Rangkaian........................................................ 32

Gambar 3.2 Flowchart Kontrol Utama Alat................................................ 33

Gambar 3.3 Diagram Perancangan Hardware Sistem................................ 35

Gambar 3.4 Diagram Skematik Keseluruhan Sistem................................. 35

Gambar 3.5 Rangkaian Skematik Power supply 9V.................................. 36

Gambar 3.6 Rangkaian Skematik Power supply 5V.................................. 36

Gambar 3.7 Arduino UNO R3 Circuit Board............................................ 37

Gambar 3.8 Menghubungkan Modul VR 3 dan Arduino Uno R3............. 38

Gambar 3.9 Rangkaian Driver Motor......................................................... 40

Gambar 3.10 Hardware Hasil Koneksi HC SR04 Dan Arduino Uno R 3.... 41

Gambar 3.11 Voice Recognition Module Settings....................................... 42

Gambar 3.12 Proses Perekaman Suara......................................................... 43

Gambar 3.13 Proses Mengaktifkan Suara yang telah Direkam.................... 43

Gambar 3.14 Perangkaian Hardware HC – SR04 dan Arduino .................. 44

Gambar 4.1 Hasil Perakitan Sistem

................................................................................................

................................................................................................

45

Gambar 4.2 Rangkaian Catu Daya ............................................................ 46

Gambar 4.3 Rangkaian Pengujian Arduino dengan Led............................ 47

Gambar 4.4 Blok Diagram Pengujian Driver Motor DC........................... 50

Gambar 4.5 Driver Motor DC 12 Volt....................................................... 51

12

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1 Konfigurasi Penyambungan Voice Recognition dan Arduino....... 38

Tabel 3.2 Konfigurasi Penyambungan HC SR04 dan Arduino...................... 41

Tabel 4.1 Spesifikasi Sistem.......................................................................... 45

Tabel 4.2 Hasil Pengukuran Regulator........................................................... 46

Tabel 4.3 Hasil Pengujian Arduino................................................................ 47

Tabel 4.4 Pengujian Program Module Recogniton V3................................. 48

Tabel 4.5 Pengujian Sensor Ultrasonik HC_SR04......................................... 49

Tabel 4.6 Pergerakan Driver Motor DC 12 Volt............................................ 50

Tabel 4.7 Pengujian Pemberian Perintah Maju.............................................. 52

Tabel 4.8 Pengujian Pemberian Perintah Mundur.......................................... 53

Tabel 4.9 Pengujian Pemberian Perintah Kanan............................................ 53

Tabel 4.10 Pengujian Pemberian Perintah Kiri.............................................. 54

Tabel 4.11 Pengujian Pemberian Perintah Diam............................................ 54

Tabel 4.12 Rerata Nilai Presentasi Keberhasilan Sistem............................... 55

13

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Kemajuan teknologi khususnya dalam dunia robotik mengalami

perkembangan yang sangat pesat. Negara-negara maju berlomba untuk

mengembangkan beraneka ragam jenis robot sebagai alat bantu dalam berbagai

bidang diantaranya bidang pendidikan, kesehatan, dan industry.

Salah satu jenis robot yang dikembangkan dalam bidang kesehatan adalah

robot alat bantu bagi manusia yang mengalami gangguan disabilitas atau

keterbatasan fungsi gerak akibat cacat lahir atau kecelakaan akut. Robot jenis ini

memberikan bantuan pada penyandang disabilitas dalam mobilitas dan

berinteraksi sosial dalam kehidupan sehari-hari.

Masalah yang kemudian timbul adalah jika penyandang disabilitas

mengalami keterbatasan / hilangnya fungsi organ gerak berupa tangan, sehingga

akses terhadap fungsi kendali robot menjadi sangat terbatas dan sulit. Hal ini

tentunya sangat mengganggu pengguna dan menambah beban penyandang

disabilitas.

Berdasarkan hal tersebut penulis tertarik untuk melakukan penelitian

terhadap sebuah system yang mampu membantu penyandang disabilitas dalam

melakukan mobilitas dan interaksi sosial meskipun tanpa organ gerak tangan,

penulis menawarkan system suara menjadi kendali utama dalam melakukan

operasional robot tersebut.

Beberapa penelitian terdahulu mengenai pengendalian robot alat bantu

penyandang disabilitas diantaranya dilakukan oleh Rafiudin syam dan mustari [1]

dalam penelitiannya mereka membuat rancang bangun kursi roda otomatis dimana

kedua roda penggerak dikontrol secara terpisah melalui manual stick analog

14

kontrol. Mekanisme pengerak menggunakan roda gigi, rantai, bantalan dan poros

batang ulir ,serta motor DC. Sehingga pemeliharaan lebih mudah dan tahan lama

serta mempunyai efisiensi tinggi. Kelemahan pada penelitian ini yaitu system

masih berbasis manual analog joystick.

Penelitian berikutnya dilakukan oleh Fajar Timang Patiung, dkk [2] pada

penelitiannya telah menggembangkan system otomatic berbasis suara sebagai

pengendali kursi roda. Kelemahan pada penelitian ini adalah respon system yang

cenderung kurang akurat dan dalam mengeksekusi perintah pengguna.

Berdasarkan referensi literature diatas dan pustaka yang telah dikaji maka

diusulkan sebuah penelitian yang akan merancang sebuah alat bantu penyandang

disabilitas tuna daksa berupa robot kursi roda dengan system kendali utama

menggunakan voice recognition command atau input kendali berupa suara

pengguna berbasis mikrokontroller ATMega 328.

Alasan pemilihan menggunakan suara sebagai pengendali utama robot

didasarkan bahwa suara memiliki kekhasan frekuensi untuk setiap pengguna serta

system operasional yang dapat dikatakan full automatic tanpa campur tangan

organ gerak yang lain.

1.2 Rumusan Masalah

Rumusan masalah yang akan dibahas pada penelitian ini dikemukakan

sebagai berikut :

1. Bagaimana perancangan desain mekanik robot beroda ?

2. Bagaimana cara kerja dari sensor Easy Voice Recognition ?

3. Bagaimana perancangan dan pembuatan driver motor sebagai pengerak

robot beroda ?

4. Bagaimana merancang suatu robot beroda yang dapat dikendalikan

dengan suara

1.3 Tujuan

15

Adapun tujuan dari penelitian ini yaitu merancang dan membuat robot

kursi roda otomatis berbasis mikrokontroler Arduino Uno R3 menggunakan

sensor Easy Voice Commander.

1.4. Batasan Masalah

Dalam menyelesaikan tugas akhir ini, pembahasan akan dibatasi hanya mencakup

pada:

1. Desain mekanik robot beroda.

2. Untuk sensor menggunakan Easy Voice recognition sebagai sensor

suara.

3. Data masukan suara berupa 5 buah kata bahasa Indonesia yaitu :

maju, mundur, kanan, kiri dan diam serta dioperasikan di ruangan

tanpa derau.

4. Untuk pengendali robot beroda menggunakan Arduino sebagai

kontrol utama robot.

1.5. Metodologi Penelitian

Agar dapat mencapai tujuan yang diharapkan penelitian ini akan dilakukan

melalui beberapa tahapan sebagai berikut:

1. Kajian Pustaka.

Mempelajari prinsip kerja dari sistem menggunakan teknologi arduino,

yang dilanjutkan dengan kajian mengenai karakteristik Arduino UNO R3,

Motor Driver, dan sensor Easy Voice Recognition.

2. Analisis beberapa metode yang terkait

Analisis metode-metode yang terkait dengan persoalan pada system control yang

akan dirancang dengan tujuan agar memperoleh formulasi yang sesuai dengan

system tersebut

3. Merancang dan membuat kursi roda otomatis berbasis mikrokontroler

Arduino Uno R3 menggunakan sensor Easy Voice Commander.

16

4. Pengujian Alat dan Analisa Sistem

Mengintegrasikan hardware dan software system Kemudian melakukan pengujian

serta analisa terhadap hasil yang telah didapatkan .

5. Penarikan Kesimpulan

1.6. Sistematika Penelitian

Langkah-langkah penulisan tugas akhir ini dikelompokkan dalam lima

bab, dimana pada setiap bab terdiri dari beberapa sub bab yang mejelaskan topik

penelitian secara lebih komprehensif. Adapun sistematika penelitian ini dijelaskan

sebagai berikut:

1. BAB I PENDAHULUAN

merupakan pendahuluan yang membahas tentang latar belakang, rumusan

masalah, tujuan, batasan masalah, metodologi, sistematika penyusunan

dan relevansi.

2. BAB II KAJIAN PUSTAKA DAN DASAR TEORI,

Berisi tentang pembahasan secara garis besar mengenai karakteristik Arduino

UNO R3 , Motor Driver, Easy Voice Recognition.

3. BAB III PERANCANGAN SISTEM

Membahas secara lengkap tentang perencanaan dan pembuatan sistem yang akan

dibangun seperti pembuatan interface ARDUINO UNO R3, Motor Driver, dan

sensor Easy Voice Recognition.

4. BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

Berisi pembahasan mengenai pengujian alat dan program yang telah dibuat, serta

pengujian seluruh komponen (hardware dan software) apakah telah terintegrasi

dengan baik satu sama lain.

5. BAB V PENUTUP,

Berisi tentang kesimpulan dari hasil percobaan dan saran-saran.

17

BAB II

KAJIAN PUSTAKA DAN DASAR TEORI

2.1. Arduino

Proyek Arduino berawal di lvre, Italia pada tahun 2005 dimana telah lebih

dari 120.000 unit terjual sampai dengan 2010. Pendirinya adalah Massimo Banzi

dan David Cuartiellez. Arduino merupakan pengendali mikro single board

bersifat open source yang diturunkan dari wiring platform, dirancang untuk

memudahkan penggunaan elektronik dalam berbagai bidang.

Arduino adalah kit elektronik atau papan rangkaian elektronik open source

yang didalamnya terdapat komponen utama yaitu sebuah chip mikrokontroller

dengan jenis AVR. Mikrokontroller itu sendiri adalah chip atau IC (Integrated

Circuit) yang bisa diprogram menggunakan komputer. Tujuan menanamkan

program pada mikrokontroller adalah agar rangkaian elektronik dapat membaca

input, memproses input tersebut dan kemudian menghasilkan output seperti yang

diinginkan.

Jadi, mikrokontroller bertugas sebagai otak yang mengendalikan input,

proses, dan output sebuah rangkaian elektonik. Mikrokontroller ada pada

perangkat elektronik disekitar kita, misalnya Handphone, MP3 Player, DVD,

Televisi, AC, dll. Mikrokontroller juga dapat mengendalikan robot, baik robot

mainan maupun industri. Karena komponen utama Arduino adalah

mikrokontroller maka Arduino dapat diprogram menggunakan komputer sesuai

kebutuhan kita.

2.1.1 Jenis Arduino

18

1. Arduino Uno.

Jenis yang ini adalah yang paling banyak digunakan. Terutama untuk

pemula sangat disarankan untuk menggunakan Arduino Uno. Banyak sekali

referensi yang membahas Arduino Uno. Versi yang terakhir adalah Arduino Uno

R3 (Revisi 3), menggunakan ATMEGA328 sebagai microcontrollernya, memiliki

14 pin I/O digital dan 6 pin input analog. Untuk pemograman cukup

menggunakan koneksi USB type A to To type B. Sama seperti yang digunakan

pada USB printer. Bentuk Arduino Uno ditampilkan pada Gambar 2.1

Gambar 2.1 Arduino Uno

2. Arduino Due

Berbeda dengan saudaranya, Arduino Due tidak menggunakan ATMEGA,

melainkan dengan chip yang lebih tinggi ARM Cortex CPU. Memiliki 54 I/O

pin digital dan 12 pin input analog, untuk pemogramannya menggunakan micro

USB dan terdapat pada beberapa handphone. Bentuk Arduino Due ditampilkan

pada Gambar 2.2

19

Gambar 2.2 Arduino Due

3. Arduino Mega

Mirip dengan Arduino Uno, sama-sama menggunakan USB type A to B

untuk pemogramannya. Tetapi Arduino Mega, menggunakan Chip yang lebih

tinggi ATMEGA2560. Dan tentu saja untuk Pin I/O Digital dan pin input

Analognya lebih banyak dari Uno. Bentuk Arduino Mega ditampilkan pada

Gambar 2.3

Gambar 2.3 Arduino Mega

4. Arduino Robot.

Ini adalah paket komplit dari Arduino yang telah berbentuk robot.

Dilengkapi dengan LCD, Speaker, Roda, Sensor Infrared. Bentuk Arduino Robot

ditampilkan pada Gambar 2.4

20

Gambar 2.4 Arduino Robot

2.1.2 Arduino IDE

Arduino IDE (Integrated Development Environtment) ini adalah software

yang digunakan untuk menulis program (dalam Arduino disebut sketch) pada

komputer atau laptop, mengkompilasinya menjadi kode bahasa mesin executable,

melakukan debug (jika ada kesalahan) dan mengupload sketch (yang sudah

menjadi bahasa mesin) ke Arduino.

Tampilan software ini cukup user friendly, bagi pengguna yang lebih dulu

mengenal IDE processing. Tampilan IDE Arduino tidak jauh berbeda, baik menu

maupun fungsinya dikarenakan IDE processing merupakan inspirasi bagi tim

pencipta Arduino. Software IDE Arduino ini mutlak harus ada saat melakukan

programming, dan bahasa pemograman yang digunakan IDE Arduino adalah

bahasa C untuk Arduino, bukan bahasa C murni.

Perbedaan utama antar keduanya adalah, bahasa C untuk Arduino memiliki

subrutin yang spesifik menangani masalah hardware, namun bahasa C murni

tidak memilikinya. Sedangkan sintaks penulisan script tetap mengikuti sintaks

bahasa C murni.

Berikut ini beberapa tahapan proses instalasi software IDE Arduino di

Windows 7 32-bit.

1. Setelah file installer dijalankan, akan muncul jendela ‘License Agreement’.

Klik tombol ‘I Agree’ seperti ditampilkan Gambar 2.5

21

klik

klik

Gambar 2.5 Arduino License Agreement

2. Berikutnya masukkan folder instalasi Arduino. Default pada C:\Program

File\Arduino seperti ditampilkan Gambar 2.6 klik tombol ‘install’

Gambar 2.6 Arduino setup instalasi folder

3. Selanjutnyan proses instalasi dimulai seperti pada Gambar 2.7 tunggu

hingga proses instalasi selesai ‘Completed’.

22

Gambar 2.16ArduinoProses install

Gambar 2.7 Arduino Install Completed

4. Pada tahap ini software IDE Arduino sudah terinstal. Periksa start menu

windows dan jalankan apliakasi tersebut. Maka akan muncul splash

screen seperti Gambar 2.8 berikut ini :

Gambar 2.8 Arduino Splash Screen

2.2 Voice Recognition

Voice Recognition adalah suatu sistem yang dapat mengidentifikasi

seseorang melalui input suaranya, selain itu terdapat juga pengertian Speech

Recognition yang memiliki fungsi hampir sama. Perbedaan antara keduanya yaitu

pada Voice Recognition mengidentifikasi siapa yang berbicara, sedangkan Speech

Recognition mengidentifikasi apa yang diucapkan. Voice Recognition terbagi

menjadi dua jenis, yaitu :

a. Speech recognition

23

Merupakan proses yang dilakukan komputer untuk identifikasi suara yang

diucapkan oleh seseorang tanpa mempedulikan identitas orang terkait.

Implementasi speech recognition misalnya perintah suara untuk menjalankan

aplikasi komputer. Parameter yang dibandingkan ialah tingkat penekanan suara

yang kemudian akan dicocokkan dengan template database yang tersedia.

b. Speaker recognition

Merupakan sistem pengenalan identitas yang diklaim oleh seseorang dari

suaranya atau berdasarkan orang yang berbicara. Misalnya berupa intonasi suara,

tingkat kedalaman suara, dan sebagainya.

Speech recognition pertama kali muncul pada tahun 1952 dan terdiri atas

device untuk pengenalan satu digit kata yang diucapkan. Kemudian pada tahun

1964, muncul satu teknologi yang cukup terkenal di Amerika Serikat dalam

bidang kesehatan yaitu Medical Transcriptionist (MT) berupa aplikasi komersial

menggunakan speech recognition.

Saat ini banyak aplikasi yang dikembangkan menggunakan speech

recognizer, antara lain di bidang kesehatan terdapat MT, dibidang militer terdapat

High-performance fighter aircraft, Training air traffic controllers, sampai pada

alat bantu penyandang disabilitas dalam mengoperasikan komputer maka

diciptakan komputer yang dapat dioperasikan menggunakan deteksi pengucapan

user.

2.2.1 Voice Recognition Module V3

Voice Recognition Module V3 merupakan module voice recognition multi

fungsi. Dapat digunakan pada banyak aplikasi pengontrolan yang membutuhkan

pendeteksian bukan hanya suara melainkan percakapan. Voice Recognition

Module V3 merupakan generasi penerus setelah kesuksesan generasi pertamanya

di pasaran yaitu Voice Recognition Module V2.

Modul ini dapat digunakan atau dihubungkan dengan board

mikrokontroler Arduino. Gambar 2.9 menunjukkan bentuk fisik dari Voice

Recognition Module V3.

24

Gambar 2.9 Voice Recognition Module V.3

Produk ini merupakan modul pengenalan suara, mendukung hingga 80

perintah suara. Maksimum tujuh perintah suara bisa bekerja pada waktu yang

bersamaan.

2.2.2 Karakteristik dan Fitur Voice Recognition Module V3

a. Karakteristik :

1. Tegangan : 4.5 – 5.5 volt

2. Arus : < 40 mA

3. Komunikasi Data : 5V TTL untuk UART dan GPIO

4. Input analog : 3.5mm mono channel microphone konektor

5. Ukuran : 31mm x 50 mm

6. Akurasi : 99% dibawah lingkungan yang ideal

b. Fitur

1. Mampu hingga menampung 80 perintah suara, dengan waktu perintah

sebasar 1500 ms tiap kata.

2. Perintah maksimal 7 suara yang efektif pada saat yang sama.

3. Tersedia Arduino library

4. Kontrol mudah : UART/GPIO

2.3 Motor Driver

Motor driver merupakan suatu rangkaian khusus yang memiliki fungsi

untuk mengatur arah ataupun kecepatan pada motor DC. Perlunya rangkaian

25

motor driver ini disebabkan pada umumnya suatu motor DC membutuhkan arus

operasional lebih dari 250 mA, untuk beberapa IC seperti NE555, ATMEGA 16

dan IC seri 74. Jika motor langsung dihubungkan pada IC, maka akan

menyebabkan kerusakan pada IC tersebut. Beberapa contoh motor driver yang

akan dibahas yaitu tipe IC L298D dan L293D, tipe transistor : BJT dan MOSFET

serta relay.

2.3.1 Prinsip Kerja Motor driver

Bentuk rangkaian motor driver yang umum digunakan yaitu rangkaian H-

Bridge yang ditampilkan pada Gambar 2.10. Berbentuk seperti huruf H serta

memiliki perbedaan fungsi di setiap sisinya. Prinsip dari pergerakan rangkaian

motor driver DC ini adalah sebagai berikut :

Gambar 2.10 Rangkaian Motor driver H-Bridge

Pada gambar diatas jenis motor driver yang digunakan yaitu Transistor

Bipolar (BJT). Motor akan bergerak maju (forward) atau searah jarum jam (CC)

apabila transistor pada sebelah kiri atas dan kanan bawah aktif (high)

serta transistor kiri bawah dan kanan atas tidak aktif (low). Pada kondisi ini kutub

positif pada motor DC mendapatkan tegangan sumber dan kutub negatifnya

26

terhubung dengan ground sehingga ada perbedaan potensial yang menyebabkan

motor berputar.

Untuk pergerakan mundur (reverse) atau berlawanan jarum jam (CCW)

transistor pada sebelah kiri atas dan kanan bawah tidak aktif (low) serta transistor

kiri bawah dan kanan atas aktif (high). Pada kondisi ini kutub negatif pada motor

DC mendapatkan tegangan sumber dan kutub positifnya terhubung dengan ground

sehingga ada perbedaan potensial yang menyebabkan motor berputar.

2.3.2 Jenis-Jenis Motor driver

1. Motor driver L298D

IC L298D merupakan dual H-Bridge Driver yang dapat digunakan

maksimal untuk drive 2 buah motor DC seperti ditampilkan pada Gambar 2.11.

Gambar 2.11 Motor driver IC L298

Pin IN 1 dan IN 2 digunakan untuk logic input H-Bridge sedangkan pin

ENA digunakan sebagai aktivasi PWM untuk pengaturan kecepatan motor DC.

Kemampuan arus maksimum pada IC L298D sebesar 4 A.

2. Motor driver L293D

IC L293D pada Gambar 2.12 memiliki kemiripan dengan IC L298D

dengan kemampuan dual H-Bridge motor driver namun pada IC L293D ini rating

27

arus maksimum sebesar 1A saja dibandingkan L298D yang memiliki kemampuan

hingga 4A.

Gambar 2.12 Motor driver IC L293D3. Motor driver Transistor BJT

Transistor BJT pada Gambar 2.13 menggunakan tipe PNP 2N2907 pada

bagian atas dan tipe NPN 2N2222 pada bagian bawah, sedangkan untuk switching

PWM mengunakan transistor tipe NPN. Transistor 2N2907 memiliki kemampuan

melewatkan arus sebesar 600 mA sedangkan pada 2N2222 sebesar 800 mA pada

tegangan maksimum 15V.

Gambar 2.13 Motor driver dengan Transistor

4. Motor driver MOSFET

28

Transistor MOSFET yang ditampilkan pada Gambar 2.14 menggunakan

P-Channel IRF9540N pada bagian atas dan N-Channel IRFZ44N pada bagian

bawah serta switching PWM menggunakan transistor tipe N-Channel.

IRF9540 memiliki kemampuan melewatkan arus sebesar 23 A sedangkan

IRFZ44N mampu melewatkan arus sebesar 40 A. Dengan tegangan maksimum

24V. Penggunaan motor driver MOSFET telah secara luas diaplikasikan untuk

driving motor pada dunia robotika.

Gambar 2.14 Motor driver dengan Mosfet

5. Motor driver Relay

Rangkaian relay pada Gambar 2.15 menggunakan rating tegangan 12 V,

perlu ada supply tegangan untuk mengaktifkan coil pada relay, untuk switching

PWM menggunakan MOSFET tipe N-Channel IRFZ44N. Relay 12 V dapat

melewatkan arus sebesar 16A, jika ingin memperbesar arus yang melewatinya

dapat mengganti relay dengan rating tegangan yang lebih besar. Motor driver

relay lebih cocok digunakan untuk menjalankan motor dengan rating arus lebih

besar dari 5A.

29

Gambar 2.15 Motor driver dengan Relay

2.4 Optocoupler

Optocoupler atau dikenal juga sebagai optoisolator adalah komponen

elektronika yang mampu menstransfer sinyal listrik antara dua bagian (bagian

sumber dan bagian penerima) melalui cahaya. Bagian sumber adalah LED (light

emitting diode) dan bagian penerima bisa berupa photo-transistor, photo-

darlington, photo-SCR, maupun photo-TRIAC. Bagian sumber dan bagian

penerima tidak kontak atau terhubung secara fisik.

Terdapat berbagai penggunaan optocoupler, diantaranya microprocessor

input/output switching, PC communications, DC-AC power control, signal

isolation, dan sebagainya. Salah satu optocoupler yang paling umum digunakan

adalah gabungan antara LED dan phototransistor, seperti yang terlihat

pada Gambar 2.16.

Telah kita ketahui, arus kolektor dapat mengalir menuju emitter hanya jika

terdapat arus basis. Cahaya pada LED akan jatuh pada area basis sehingga arus

basis dapat dibangkitkan. Salah satu parameter yang penting pada optocoupler

adalah CTR (Current Transfer Ratio). CTR ini mirip denga HFE atau ß pada

transitor. HFE pada transitor umumnya diatas 100, namun CTR sering bernilai

kurang dari 1, dan ditulis dalam persen. Misal, CTR 40%, berarti jika input arus

30

adalah 10 mA, maka outputnya hanya 4 mA. Besarnya nilai CTR tergantung dari

penguatan transistor, tegangan suplai ke transistor, serta suhu lingkungan.

Gambar 2.16 Konfigurasi Optocoupler

Dalam penerapannya, sebuah optocoupler dapat diperoleh dari sebuah IC

(integrated circuit), misalnya IC seri CNY17-X, PC817, seri PS2501-X, seri

MOCD20X, seri MOCD21X, seri 4N2X, seri 4N3X, seri H11AX, dan

sebagainya.

2.4.1 Penerapan Optocoupler

Ada dua fungsi utama transistor, yaitu sebagai saklar (switch) dan sebagai

penguat (amplifier). Saklar identik dengan mode digital, sedangkan penguat

identik dengan mode analog. Konsepnya sederhana jika menginginkan transistor

sebagai saklar, maka buatlah transistor tersebut pada posisi saturasi atau cutoff

secara bergantian. Sedangkan jika menginginkan sebagai penguat, buatlah

transistor berada dikedua daerah tersebut.

a. Optocoupler pada Mode Digital

Jika diterapkan sebagai saklar (mode digital), sinyal output akan bernilai

HIGH (~VCC), dan LOW (level ground). Asumsikan kita menggunakan IC 4N35.

Berdasarkan spesifikasi, jika input 10 mA (sesuai dengan test condition pada

datasheet), maka minimum CTR adalah 40. Dengan demikian, outputnya adalah

40% x 10mA = 4mA. Asumsi suplai transistor (VCC) bekerja dengan level

tegangan 12V. Dengan demikian, resistor pull-up (R2) yang digunakan harus

minimal 12V/4mA = 3kOhm, agar memungkinkan transistor berada pada posisi

LOW. Rangkaian Optocoupler sebagai saklar ditampilkan pada Gambar 2.17

31

Gambar 2.17 Optocoupler sebagai saklar

Nilai 3 kOhm pada rangkaian diatas adalah nilai kalkulasi. Nilai aktual

(sebenarnya) yang dipakai umumnya adalah 2 x R kalkulasi = 6 kOhm.

Tegangan jatuh pada LED adalah sebesar 1,7 V. Jika input sebesar 5V dan

suplai arus sebesar 10 mA (dari Arduino misalnya), maka nilai maksimum R1 =

(5V-1.7V)/10mA ≈ 330 Ohm. Pada datasheet, diperoleh keterangan bahwa

maksimum arus yang diizinkan adalah 50 mA. kondisi ini masih aman, sebab

maksimum arus yang mampu dikeluarkan oleh pin Arduino adalah 40 mA, dan

direkomendasikan sebesar 20 mA

b. Optocoupler pada Mode Analog

Pada mode analog, transistor akan memberikan output dengan nilai

tertentu (tidak hanya HIGH dan LOW). Konfigurasi rangkaian ini ditampilkan

pada Gambar 2.18.

Gambar 2.18 Optocouplermetode analog

Yang perlu diperhatikan pada mode ini adalah nilai RL. RL harus

memenuhi aturan, yaitu :

V CC−( I E . RL)>0,7 V …………………………………………….(1)

32

Dengan :

Vcc = tegangan sumber

IE = arus emitor

RL = resistor induktansi

2.5 Relay

Relay adalah saklar mekanik yang dikendalikan atau dikontrol secara

elektronik (elektro magnetik). Saklar pada relay akan akan berubah posisi OFF ke

ON saat diberikan energi elektro magnetic pada armature relay tersebut.

2.5.1 Prinsip Kerja Relay

Relay pada dasarnya terdiri dari 2 bagian yaitu bagian utama yaitu saklar

mekanik dan sitem pembangkit elektromagnetik (inductor inti besi). Saklar atau

kontaktor relay dikendalikan menggunakan tegangan listrik yang diberikan ke

inductor pembangkit magnet untuk menarik armature tuas saklar atau kontaktor

relay. Relay yang ada di pasaran terdpat berbagi bentuk dan ukuran dengan

tegangan kerja dan jumla saklar yang berfariasi, bentuk bentuk relay ditampilkan

pada Gambar 2.19

Gambar 2.19 Relay

Relay dibutuhkan dalam rangkaian elektronika sebagai eksekutor sekaligus

interface antara beban dan system kendali elektronik yang berbeda system power

supplynya. Secara fisik antara saklar dan kontaktor dengan electromagnet terpisah

sehingga antara beban dan system control terpisah. Bagian utama relay elektro

mekanik adalah sebagai berikut :

33

1. Kumparan electromagnet

2. Saklar atau kontaktor

3. Swing Armatur

4. Spring (Pegas)

Gambar 2.20 Kontruksi Relay Elektro Mekanik

Relay elektro mekanik memiliki kondisi saklar dalam 3 posisi. Ketiga

posisi saklar atau kontaktor relay ini akan berubah pada saat relay mendapat

tegangan sumber pada elektromagnetnya.

Ketiga posisi saklar relay tersebut adalah:

1. Posisi Normally Open (NO)

Yaitu posisi saklar relay yang terhubung ke terminal NO (Normally

Open). Kondisi ini akan terjadi pada saat relay mendapat tegangan sumber

pada elektromagnetnya.

2. Posisi Normally Close (NC)

Yaitu posisi saklar relay yang terhubung ke terminal NC (Normally

Close). Kondisi ini terjadi pada saat relay tidak mendapat tegangan

sumber pada elektromagnetnya.

3. Posisi Change Over (CO)

Yaitu kondisi perubahan armature saklar relay yang berubah dari posisi

NC ke NO atau sebaliknya dari NO ke NC. Kondisi ioni terjadi saat

sumber tegangan diberikan ke electromagnet atau saat sumber tegangan

diputus dari electromagnet relay.

34

2.5.2 Jenis-jenis relay

Terdapat beberapa jenis relay sesuai dengan desain yang ditentukan oleh

produsen relay. Diantaranya sebagai berikut :

1. Single Pole Single Throw (SPST)

Relay ini memiliki 4 terminal yaitu 2 terminal untuk input kumparan

elektromagnet dan 2 terminal saklar. Relay ini hanya memiliki posisi NO

(Normally Open) saja.

2. Single Pole Double Throw (SPDT)

Relay ini memili 5 terminal yaitu terdiri dari 2 terminal untuk inti

kumparan elektromagnetik dan 3 terminal saklar. Relay jenis ini memiliki

2 kondisi NO dan NC.

3. Double Pole Single Throw

Relay jenis ini memiliki 6 terminal yaitu terdiri dari 2 terminal untuk input

kumparan elektromagnetik dan 4 terminal sakalr untuk 2 saklar yang

masing-masing saklar hanya memiliki kondisi NO saja.

4. Double Pole Double Throw (DPDT)

Relay jenis ini memiliki 8 terminal yang terdiri dari 2 terminal untuk

kumparan elektromagnetik dan 6 terminal untuk 2 saklar dengan 2 kondisi

NC dan NO untuk masing-masing saklarnya.

Relay dapat digunakan untuk mengontrol motor AC dengan rangkaian

control DC atau beban lain dengan sumber tegangan yang berbeda antara

tegangan rangkaian control dan tegangan beban. Diantara aplikasi relay yang

dapat ditemui diantaranya adalah:

1. Relay sebagai control ON/OFF beban dengan sumber tegangan berbeda.

2. Relay sebagai selektor

3. Relay sebagai eksekutor rangkaian delay (tunda).

4. Relay sebagai protector atau pemutus arus pada kondisi tertentu.

35

2.6 Sensor Ultrasonik

Sensor ultrasonik adalah sebuah sensor yang berfungsi untuk mengubah

besaran fisis (bunyi) menjadi besaran listrik atau sebaliknya. Cara kerja sensor ini

didasarkan pada prinsip dari pantulan suatu gelombang suara sehingga dapat

dipakai untuk menafsirkan eksistensi (jarak) suatu benda dengan frekuensi

tertentu. Disebut sebagai sensor ultrasonik karena sensor ini menggunakan

gelombang ultrasonik (bunyi ultrasonik).

Gelombang ultrasonik adalah gelombang bunyi yang mempunyai

frekuensi sangat tinggi yaitu 20.000 Hz. Bunyi ultrasonik tidak dapat di dengar

oleh telinga manusia. Bunyi ultrasonik dapat didengar oleh anjing, kucing,

kelelawar, dan lumba-lumba. Bunyi ultrasonik bisa merambat melalui zat padat,

cair dan gas.

Reflektivitas bunyi ultrasonik di permukaan zat padat hampir sama dengan

reflektivitas bunyi ultrasonik di permukaan zat cair. Akan tetapi, gelombang bunyi

ultrasonik akan diserap oleh tekstil dan busa.

2.6.1 Cara Kerja Sensor Ultrasonik

Pada sensor ultrasonik, gelombang ultrasonik dibangkitkan melalui sebuah

bahan yang disebut dengan piezoelektrik dengan frekuensi tertentu. Piezoelektrik

ini akan menghasilkan gelombang ultrasonik (umumnya berfrekuensi 40 kHz)

ketika sebuah osilator diterapkan pada bahan tersebut. Secara umum, alat ini akan

menembakkan gelombang ultrasonik menuju suatu area atau suatu target. Setelah

gelombang menyentuh permukaan target, maka target akan memantulkan kembali

gelombang tersebut. Gelombang pantulan dari target akan ditangkap oleh sensor,

kemudian sensor menghitung selisih antara waktu pengiriman gelombang dan

waktu gelombang pantul diterima seperti ditampilkan pada Gambar 2.21

36

Gambar 2.21 Cara Kerja Sensor Ultrasonik

Secara detail, cara kerja sensor ultrasonik adalah sebagai berikut:

1. Sinyal dipancarkan oleh pemancar ultrasonik dengan frekuensi tertentu

dan dengan durasi waktu tertentu. Sinyal tersebut berfrekuensi diatas 20

kHz. Untuk mengukur jarak benda (sensor jarak), frekuensi yang umum

digunakan adalah 40 kHz.

2. Sinyal yang dipancarkan akan merambat sebagai gelombang bunyi dengan

kecepatan sekitar 340 m/s. Ketika menumbuk suatu benda, maka sinyal

tersebut akan dipantulkan oleh benda tersebut.

3. Setelah gelombang pantulan sampai di alat penerima, maka sinyal tersebut

akan diproses untuk menghitung jarak benda tersebut. Jarak benda

dihitung berdasarkan rumus :

4. S = 340.t/2S……………………………………………………….(2.1)

Dimana :

S = jarak antara sensor ultrasonik dengan benda (bidang pantul),

37

t = selisih antara waktu pemancaran gelombang oleh transmitter dan

waktu ketika gelombang pantul diterima reiceiver.

2.6.2 Rangkaian Sensor Ultrasonik

1. Bahan Piezoelektrik

Bahan piezoelektrik berfungsi untuk mengubah energi listrik menjadi

energi mekanik. Bahan piezoelektrik adalah material yang memproduksi medan

listrik ketika dikenai regangan atau tekanan mekanis. Sebaliknya, jika medan

listrik diterapkan, maka material tersebut akan mengalami regangan atau tekanan

mekanis. Jika rangkaian pengukur beroperasi pada mode pulsa elemen

piezoelektrik yang sama, maka dapat digunakan sebagai transmitter dan reiceiver.

2. Transmitter

Transmitter adalah sebuah alat yang berfungsi sebagai pemancar

gelombang ultrasonik dengan frekuensi tertentu (misal, sebesar 40 kHz) yang

dibangkitkan dari sebuah osilator. Untuk menghasilkan frekuensi 40 KHz, harus

dibuat sebuah rangkaian osilator penguat sinyal. Besarnya frekuensi ditentukan

oleh komponen RLC / kristal tergantung dari disain osilator yang digunakan.

Penguat sinyal akan memberikan sebuah sinyal listrik yang diumpankan ke

piezoelektrik dan terjadi reaksi mekanik sehingga bergetar dan memancarkan

gelombang yang sesuai dengan besar frekuensi pada osilator. Bentuk rangkaian

transmitter ditampilkan pada Gambar 2.22

38

Gambar 2.22 Rangkaian Dasar Dari Transmitter Ultrasonik

3. Reiceiver

Reiceiver terdiri dari transduser ultrasonik menggunakan bahan

piezoelektrik, yang berfungsi sebagai penerima gelombang pantulan suatu benda

atau gelombang langsung LOS (Line of Sight) dari transmitter. Oleh karena bahan

piezoelektrik memiliki reaksi yang reversible, elemen keramik akan

membangkitkan tegangan listrik pada saat gelombang datang dengan frekuensi

yang resonan dan akan menggetarkan bahan piezoelektrik tersebut. Rangkaian

Reiceiver Sensor Ultrasonik ditampilkan pada Gambar 2.23

39

http://3.bp.blogspot.com/-gx1Gmg27vYI/VWmQXBVfPsI/AAAAAAAABfY/H8IlXFpg4uU/s1600/004-3-rangkaian-pemancar-transmitter-ultrasonik.jpg

http://3.bp.blogspot.com/-1KRNgcmEGEk/VWmQbx8dUGI/AAAAAAAABfk/SoGXSAbmcuM/s1600/004-4-rangkaian-penerima-receiver-ultrasonik.jpg

Gambar 2.23 Rangkaian Dasar Reiceiver Sensor Ultrasonik

2.6.3 Sensor Ultrasonik HC SR04

2.6.4 Sensor ini merupakan sensor ultrasonik siap pakai, satu alat yang

berfungsi sebagai pengirim, penerima, dan pengontrol gelombang ultrasonik. Alat

ini bisa digunakan untuk mengukur jarak benda dari 2cm - 4m dengan akurasi

3mm. Alat ini memiliki 4 pin, pin Vcc, Gnd, Trigger, dan Echo. Pin Vcc untuk

listrik positif dan Gnd untuk ground-nya. Pin Trigger untuk trigger keluarnya

sinyal dari sensor dan pin Echo untuk menangkap sinyal pantul dari benda.

Bentuk Sensor Ultrasonik HC SR04 ditampilkan pada Gambar 2.24

Gambar 2.24 Sensor Ultrasonik HC SR04

2.7 Motor DC

Motor listrik DC (arus searah) merupakan salah satu dari jenis motor yang

mengubah energi listrik DC menjadi energi mekanik putaran. Pada motor DC

terdapat bagian yang dikenal dengan kumparan medan disebut stator (bagian yang

tidak berputar) dan kumparan jangkar disebut rotor (bagian yang berputar).

Prinsip dari motor arus searah adalah membalik phasa negatif dari

gelombang sinusoidal menjadi gelombang yang mempunyai nilai positif dengan

40

http://1.bp.blogspot.com/-6eCfoe1aB3Y/VWmQbn9piyI/AAAAAAAABfg/Zxl6iOBp8_E/s1600/004-5-sensor-ultrasonic-hc-sr04.jpg

menggunakan komutator, dengan demikian arus yang berbalik arah dengan

kumparan jangkar yang berputar dalam medan magnet, menghasilkan Gaya gerak

listrik (GGL).

2.7.1 Bagian – bagian Motor DC

Fungsi dan bagian-bagian dari sebuah motor DC dijelaskan dan

ditampilkan pada Gambar 2.25 berikut ini :

Gambar 2.25 Bagian – bagian Motor DC

1. Badan Motor

Badan motor berfungsi sebagai tempat mengalirnya fluks magnet yang

dihasilkan kutub magnet, sehingga harus terbuat dari bahan erromagnetic. Fungsi

lainnnya adalah untuk meletakkan komponen dan mengelilingi bagian-bagian dari

motor sehingga harus terbuat dari bahan yang benar-benar kuat, seperti dari besi

tuang dan plat campuran baja.

2. Inti kutub magnet dan belitan penguat magnet

Inti kutub magnet dan belitan penguat magnet ini berfungsi untuk

mengalirkan arus listrik agar dapat terjadi proses elektromagnetik. Adapun aliran

fluks magnet dari kutub utara melalui celah udara yang melewati badan motor

3. Brush

Brush berfungsi sebagai jembatan bagi aliran arus jangkar dan juga

memegang peranan penting untuk terjadinya proses komutasi.

41

4. Komutator

Komutator ini berfungsi sebagai penyearah mekanik yang akan dipakai

bersama-sama dengan brush. Brush ditempatkan sedemikian rupa sehingga

komutasi terjadi pada saat sisi kumparan berbeda.

5. Jangkar

Jangkar dibuat dari bahan ferromagnetic dengan maksud agar kumparan

jangkar terletak dalam daerah yang induksi magnetiknya besar, agar gaya gerak

listrik induksi yang dihasilkan dapat bertambah besar.

6. Belitan jangkar

Belitan jangkar merupakan bagian yang terpenting pada motor arus searah,

berfungsi untuk tempat timbulnya tenaga putar motor.

2.8 Penyandang Disabilitas

Menurut Undang-Undang Nomor 19 Tahun 2011 Tentang Pengesahan

Hak-Hak Penyandang Disabilitas, penyandang disabilitas yaitu orang yang

memiliki keterbatasan fisik, mental, intelektual atau sensorik dalam jangka waktu

lama yang dalam berinteraksi dengan lingkungan dan sikap masyarakatnya dapat

menemui hambatan yang menyulitkan untuk berpartisipasi penuh dan efektif

berdasarkan kesamaan hak.

Orang berkebutuhan khusus (disabilitas) adalah orang yang hidup dengan

karakteristik khusus dan memiliki perbedaan dengan orang pada umumnya.

Karena karakteristik yang berbeda inilah memerlukan pelayanan khusus agar dia

mendapatkan hak-haknya sebagai manusia yang hidup di muka bumi ini. Orang

berkebutuhan khusus memiliki defenisi yang sangat luas, mencakup orang-orang

yang memiliki cacat fisik, atau kemampuan IQ (Intelligence Quotient) rendah,

serta orang dengan permasalahan sangat kompleks, sehingga fungsi-fungsi

kognitifnya mengalami gangguan.

42

2.8.1 Jenis-jenis Disabilitas

Terdapat beberapa jenis orang dengan kebutuhan khusus/disabilitas. Hal

ini menandakan bahwa setiap penyandang disabilitas memiliki defenisi masing-

masing yang mana kesemuanya memerlukan bantuan untuk tumbuh dan

berkembang secara baik.

1. Disabilitas Mental

kelainan mental ini terdiri dari :

a. Mental Rendah.

Kemampuan mental rendah atau kapasitas intelektual/IQ (Intelligence Quotient)

di bawah rata-rata dapat dibagi menjadi 2 kelompok yaitu anak lamban belajar

(slow learnes) yaitu anak yang memiliki IQ (Intelligence Quotient) antara 70-90.

Sedangkan anak yang memiliki IQ (Intelligence Quotient) di bawah 70 dikenal

dengan anak berkebutuhan khusus.

b. Berkesulitan Belajar Spesifik.

Berkesulitan belajar berkaitan dengan prestasi belajar (achievment) yang

diperoleh

2. Disabilitas Fisik.

Kelainan ini meliputi beberapa macam, yaitu :

a. Kelainan Tubuh (Tuna Daksa).

Tunadaksa adalah individu yang memiliki gangguan gerak yang disebabkan

oleh kelainan neuro-muskular dan struktur tulang yang bersifat bawaan, sakit atau

akibat kecelakaan (kehilangan organ tubuh), polio dan lumpuh. Penderita

disabilitas fisik tuna daksa ditampilkan pada Gambar 2.26. Sebagai alat bantu

dalam mobilitas kesehariannya penyandang tuna daksa menggunakan alat bantu

kursi roda.

43

Gambar 2.26 Penyandang Disabilitas Tuna Daksa

b. Kelainan Indera Penglihatan (Tuna Netra).

Tunanetra adalah individu yang memiliki hambatan dalam penglihatan.

Tunanetra dapat diklasifikasikan kedalam dua golongan yaitu: buta total (blind)

dan low vision. Penderita tuna netra ditampilkan pada Gambar 2.26 Sebagai alat

bantu dalam mobilitas kesehariannya penyandang tuna netra menggunakan alat

bantu berupa tongkat jalan.

44

Gambar 2.27 Penyandang Disabilitas Tuna Netra

c. Kelainan Pendengaran (Tunarungu).

Tunarungu adalah individu yang memiliki hambatan dalam pendengaran baik

permanen maupun tidak permanen. Karena memiliki hambatan dalam

pendengaran individu tunarungu memiliki hambatan dalam berbicara sehingga

mereka biasa disebut tunawicara. Penderita tuna rungu ditampilkan pada Gambar

2.27. Sebagai alat bantu dalam interaksi sosial kesehariannya penyandang tuna

rungu menggunakan alat bantu berupa alat bantu dengar.

Gambar 2.28 Penyandang Disabilitas Tuna Rungu

d. Kelainan Bicara (Tunawicara),

adalah seseorang yang mengalami kesulitan dalam mengungkapkan pikiran

melalui bahasa verbal, sehingga sulit bahkan tidak dapat dimengerti oleh orang

lain. Kelainan bicara ini dapat dimengerti oleh orang lain. Kelainan bicara ini

dapat bersifat fungsional di mana kemungkinan disebabkan karena

ketunarunguan, dan organik yang memang disebabkan adanya ketidaksempurnaan

organ bicara maupun adanya gangguan pada organ motorik yang berkaitan dengan

bicara.

45

BAB III

PERANCANGAN SISTEM

Pada bab ini akan dijelaskan tentang desain dan pembuatan sistem kursi

roda bagi penderita disabilitas menggunakan sensor easy voice Recognition,

desain dan pembuatan alat pada penelitian ini terbagi atas tiga tahap proses

sebagai berikut :

1. Desain diagram kerja keseluruhan sistem

2. Pembuatan perangkat keras (hardware)

46

ArduinoUno R3

Easy VRRecognition

DriverMotor L298

SUARA

Motor DC

Sensor Ultrasonik

Power Suply

START

InisialisasiPort,Serial,dll

Baca sensorsuara

Baca sensor jarak

3. Pembuatan perangkat lunak (software)

3.1 Diagram Kerja Sistem

Diagram blok kerja system merupakan gambaran dasar dari rangkaian

sistem yang akan dirancang. Setiap blok mempunyai fungsi masing-masing.

Adapun diagram blok dari sistem yang dirancang diperlihatkan pada Gambar 3.1

berikut ini :

Gambar 3.1 Diagram Blok Rangkaian

3.1.1 Flowchart Sistem Kendali Utama Alat

47

Ifjrk<50cm

Tdk Ya

Gambar 3.2 Flowchart Kontrol Utama Alat

3.1.2 Perancangan Mekanisme Kerja Alat

1. Pada saat tombol on/off ditekan maka tegangan dari sumber daya yaitu

baterai akan terhubung ke mikrokontroler arduino, Modul EasyVR, dan

driver motor DC. Mobil robot mulai aktif dengan tanda led yang menyala

dan mikrokontroler arduino mulai aktif. Arduino mulai bekerja dengan

melakukan inisialisasi port dan fitur yang akan digunakan untuk

mengendalikan robot, proses inisialisasi berlangsung sangat cepat hanya

dalam hitungan mili second saja.

2. Setelah proses inisialisasi selesai modul mikrokontroler arduino siap

menerima perintah dari sensor suara Easy VR , input suara terdiri dari 5

kata yaitu: maju, mundur, kanan, kiri, dan diam. Diluar dari 5 kata tadi

robot tidak dapat digerakkan

48

Motor 1 mundurMotor 2

Motor 1 diamMotor 2 diam

ifkanan

ifmaju

Ifmundu

r

Ifkiri

Ifdiam

Motor 1 majuMotor 2 maju

Ya

Tdk

Motor 1 mundurMotor 2

Tdk

Ya

Motor 1 majuMotor 2 mundur

Motor 1 mundur

Motor 2 maju

Motor 1 diamMotor 2 diam

Tdk Tdk Tdk

Ya YaYa

END

3. Apabila robot mendapat perintah maju, maka mikrokontroler arduino akan

mengeksekusi perintah tersebut dengan mengaktifkan driver motor untuk

menggerakkan motor dc untuk bergerak maju atau ke depan. Perintah

maju akan terus dieksekusi selama tidak ada perintah untuk berhenti yaitu

diam.

4. Apabila robot mendapat perintah mundur, maka mikrokontroler arduino

akan mengekesekusi perintah tersebut dengan mengaktifkan driver motor

untuk menggerakkan motor dc untuk bergerak mundur atau ke belakang.

Perintah mundur akan terus dieksekusi selama tidak ada perintah untuk

berhenti yaitu diam.

5. Namun lain halnya jika robot mendapat perintah kanan dan kiri maka

mikrokontroler arduino akan mengekesekusi perintah tersebut dengan

mengaktifkan driver motor untuk menggerakkan motor dc untuk belok ke

kanan atau ke kiri .

6. Apabila kursi roda mendapatkan perintah diam, maka mikrokontroler

arduino akan mengeksekusi perintah tersebut untuk menonaktifkan driver

motor sehingga motor dc akan diam.

7. Untuk mematikan robot dengan cara menekan tombol on/off maka

tegangan dari baterai akan terputus robot akan off dengan ditandadi led

yang juga off dan mikrokontroler arduino sudah tidak aktif.

8. Apabila ada benda didepan kursi roda dengan jarak maksimal

pendeteksian 50 cm, maka motor akan mundur dan kemudian berhenti

secara otomatis agar jarak kursi roda dengan benda di depannya lebih dari

50 cm, sehingga intruksi dengan perintah masih bias berfungsi.

Diagram perancangan keseluruhan perangkat keras (hardware) pada

penelitian ini ditampilkan oleh Gambar 3.3 sedangkan diagram skematik desain

system alat secara keseluruhan ditampilkan pada Gambar 3.4 berikut

49

Gambar 3.3 Diagram Perancangan Hardware Sistem

Gambar 3.4 Diagram Skematik Keseluruhan Sistem

3.2 Pembuatan Perangkat Keras (Hardware)

3.2.1 Pembuatan Power Supply

Rangkaian skematik power supply menggunakan travo dapat dilihat pada

Gambar 3.5 berikut ini :

50

Gambar 3.5 Rangkaian Skematik Power supply 9V

Rangkaian power supply 9 volt menggunakan regulator tegangan IC

LM7809 dan mampu mensupply arus hingga 1 ampere. Kualitas tegangan power

supply 9 volt ini sangat stabil dan mampu memberikan arus maksimal 1 ampere.

Rangkaian power supply 9 volt ini digunakan sebagai sumber tegangan pada

mikrokontroler arduino.

Untuk mensupply arus dan tegangan pada seluruh rangkaian driver, relay

dan sensor ultrasonic maka dibuatlah rangkaian power supply 5 volt dimana

prinsip kerjanya sama dengan rangkaian power supply 9 volt. Diagram skematik

power supply 5 volt ditampilkan pada Gambar 3.6

Gambar 3.6 Rangkaian Skematik Power supply 5V

3.2.2 Konfigurasi Arduino Board

Mikrokontroler arduino adalah circuit board berbasis mikrokontroler

ATmega 328. IC (integrated circuit) ini memiliki 14 input/ouput digital (6 output

untuk pwm), 6 analog input, resonator kristal keramik 16 MHz, koneksi USB,

51

soket adaptor, pin header ICSP, dan tombol reset. Bentuk circuit board arduino

UNO R3 ditampilkan pada Gambar 3.7

Gambar 3.7 Arduino UNO R3 Circuit Board

Berikut ini adalah pembagian dari masing-masing port mikrokontoler

arduino yang digunakan pada koneksi antar hardware yaitu :

1. Pin digital 2 dan 3 diset sebagai pin serial yaitu RX (Receiver) dan TX

(Transmitter), pin ini terhubung dengan modul Easy VR Recognition

secara serial.

2. Pin digital 4, 5, 6, dan 7, pin ini terhubung langsung ke driver motor yang

berfungsi untuk menggerakkan dua buah motor DC.

3. Pin digital 8 dan 9 di set sebagai pin echo dan trigger, dimana dalam

perancangan alat ini terhubung ke sensor ultrasonic type HC-SR04.

4. Soket DC terhubung dengan rangkaian power supply tegangan 9Vsebagai

catu daya utama mikrokontroler Arduino Uno R3.

5. Soket USB disambungkan computer atau laptop untuk mengunduh

program yang telah dibuat

3.2.3 Konfigurasi Sensor Suara (Voice Recognition V3)

Modul Voice Recognition V3 adalah modul pengenalan suara multi fungsi,

kuat, murah dan cocok untuk berbagai aplikasi yang berhubungan dengan system

pengenalan suara. Modul Easy VR dapat menggunakan host apa saja berbasis

52

interface UART yang didukung tegangan berkisar 3.3V – 5V, seperti PIC dan

Arduino board.

Cara menghubungkan Modul Voice Recognition V3 dengan board Arduino

Uno R3 sangat mudah tanpa diperlukan tambahan rangkaian lagi, tinggal

menghubungkan pin RX dan TX. Konfigurasi penyambungan kabel penghubung

antara Modul Voice Recognition V3 dengan board Arduino Uno R3 ditampilkan

pada Tabel 3.1

Tabel 3.1 Konfigurasi Penyambungan Voice Recognition dan Arduino

Arduino Koneksi VR Module5V 5V2 TX3 RX

GND GND

Hardware hasil koneksi kabel penghubung pada modul Voice Recognition

V3 dengan board Arduino Uno R3 ditampilkan pada Gambar 3.8 berikut

Gambar 3.8 Menghubungkan Modul VR3 dan Arduino Uno R3

3.2.4 Pembuatan Rangkaian Driver Motor

1. Rangkaian driver motor tersusun atas Optocoupler, transistor, resistor,

diode dan relay.

53

2. Resistor (R1, R2, R3, dan R4) bernilai 330 Ohm berfungsi sebagai

pembatas arus led agar tidak melebihi 20 mA pada bagian transmitter

Optocoupler yang berfungsi sebagai pengirim cahaya optik.

3. Resistor (R5, R6, R7, dan R8) bernilai 10 KOhm berfungsi sebagai pull-up

tegangan input menuju pin basis dari transistor dan bagian receiver dari

Optocoupler.

4. Optocoupler yang digunakan adalah PC817 (OK1, OK2, OK3, dan OK4),

5. Transistor yang digunakan type NPN yaitu transistor BD139 (Q1, Q2, Q3,

dan Q4).

6. Rangkaian interface relay dengan rangkaian digital menggunakan mode

common emitor, apabila basis transistor mendapatkan sinyal input logika 1

(sumber tegangan positif) maka transistor akan mendapat bias maju

sehingga transistor akan ON dan memberikan sumber tegangan ke relay

dan relay menjadi ON.

7. Diode (D1, D2, D3, dan D4) dipasangkan pada rangkaian interface untuk

menyerap tegangan induksi yang dihasilkan oleh relay (K1, K2, K3, dan

K4).

8. Apabila memberikan logika 0 atau aktif low pada bagian transmitter

Optocoupler yaitu pin no 2 bagian transmitter akan menghasilkan cahaya

sehingga mengaktifkan bagian receiver Optocoupler yaitu phototransistor

sehingga terjadi proses saturasi terhubung dengan ground.

9. Apabila terhubung dengan ground maka transistor BD139 yang

sebelumnya aktif atau ON akan menjadi tidak aktif atau OFF, sehingga

relay akan menjadi tidak aktif (Normal Open).

10. Motor DC1 akan berputar searah jarum jam (CW) jika OK1 mendapa

tlogika LOW dan OK2 mendapat logika HIGH.

11. Motor DC1 akan berputar berlawanan jarum jam (CCW) jika OK1

mendapa tlogika HIGH dan OK2 mendapat logika LOW.

12. Motor DC2 akan berputar searah jarum jam (CW) jika OK3 mendapat

logika LOW dan OK4 mendapat logika HIGH.

54

13. Motor DC2 akan berputar berlawanan jarum jam (CCW) jika OK3

mendapat logika HIGH dan OK4 mendapat logika LOW.

Desain skematik Pembuatan Rangkaian Driver Motor secara menyeluruh

ditampilkan pada Gambar 3.9 berikut

Gambar 3.9 Rangkaian Driver Motor

3.2.5 Konfigurasi Rangkaian Sensor Ultrasonik HCSR04

Menggunakan persamaan fisika Jarak dapat diukur menggunakan

persamaan :

S = V x t ………………………………………………………(3.1)

Dimana :

V = kecepatan (m/s)

t = waktu (s)

Untuk membuat pengukur jarak menggunakan sensor ultrasonic HC SR04

dan Arduino, hanya dibutuhkan kabel jumper untuk mengkoneksikan HC SR04

dengan arduino. Pin Echo dihubungkan pada pin 8 arduino, sementara pin trigger

dihubungkan dengan pin 9 arduino. VCC 5V dan Ground juga dihubungkan

dengan board arduino. Konfigurasi koneksi HC SR04 dengan board Arduino

ditampilkan pada Tabel 3.2 sedangkan hardware hasil koneksi ditampilkan pada

Gambar 3.10Tabel 3.2 Konfigurasi Koneksi HC SR04 dan Arduino

Arduino Koneksi HC SR04

55

5V 5V8 Echo9 Trigger

GND GND

Gambar 3.10 Hardware hasil koneksi HC SR04 danArduino Uno R3

3.3 Pembuatan perangkat lunak (Software)

Perangkat Lunak diperlukan sebagai protokol antara mikrokontroler

arduino dengan modul Voice Recognition V3, sensor ultrasonik HC SR04 dan

driver motor DC. Perangkat Lunak yang dibutuhkan untuk melakukan

pemograman dan pengisian program ke mikrokontroler Arduino adalah software

IDE Arduino.

3.3.1 Pemrograman Modul Voice Recognition V3

Sistem komunikasi antara modul Voice Recognition V3 dengan Arduino

menggunakan jalur serial Mikrokontroler menyesuaikan baud rate Modul Voice

Recognition V3, yaitu 9600 bps (bit per second).

A. Tahap pemograman Modul Voice Recognition V3

1. Hubungkan Voice Recognition V3 Module dengan Arduino board.

56

2. Download Voice Recognition V3 library pada alamat web berikut ini

(https://github.com/elechouse/Voice Recognition V3.git )

3. Ekstrak file hasil download dan letakkan di dalam folder (Arduino

Sketch\libraries folder).

4. Buka vr_sample_train (File -> Examples -> VoiceRecognition V3 ->

vr_sample_train).

5. Pilih Arduino board yang digunakan (Tool ->Board, UNO

recommended), kemudian pilih serial port.

6. Klik tombo lUpload tunggu hingg aArduino selesai upload.

7. Buka Serial Monitor. Set baud rate 115200, set kirim data dengan mode

Newline atau Both NL & CR.

8. Kirim perintah setting suntuk mengecek Voice Recognition Module

settings. Input settings, dan tekan Enter untuk mengirim maka akan

muncul tampilan seperti Gambar 3.11

Gambar 3.11 Voice Recognition Module settings

9. Unuk melakukan Perekaman suara pada Voice Recognition Module.

Kirim perintah dengan mengetik sigtrain 0 On. Perintah ini digunakan

untuk menyimpan (record) 0 dengan tanda "On".

10. Apabila Serial Monitor menampilkan "Speak now", maka pengguna harus

mengucapkan sebuah kata, lebih diutamakan kata yang bermakna,

misalkan 'On', dan kemudian Serial Monitor akan menampilkan "Speak

again", pennguna harus mengulang kata yang diucapkan. Apabila dua

57

https://github.com/elechouse/VoiceRecognitionV3.git

kata tersebut sama, Serial Monitor menampilkan "Success", dan "record

0" is trained, seperti ditampilkan pada Gambar 3.12 apabila hasilnya tidak

sama, proses perekaman suara harus diulang hingga sukses.

Gambar 3.12 Proses Perekaman Suara

11. Ketik perintah load 0 untuk mengaktifkan kata yang sudah direkam.

Seperti ditampilkan pada Gambar 3.13. Kemudian coba ucapkan kata

yang sudah direkam untuk mengetahui apakah modul Voice Recognition

V3 dapat mengenali kata yang telah direkam dan disimpan.

Gambar 3.13 Proses Mengaktifkan Suara yang telah Direkam

3.3.2 Pemrograman Sensor Ultrasonik HC SR04

Sensor ini merupakan tranceiver, yang bertindak sebagai pengirim

sekaligus sebagai penerima sinyal. Pada sensor ultrasonic pin trigger dihubungkan

dengan pin 9 arduino sedangkan pin echo dihubungkan dengan pin 8 arduino.

Perangkaian hardware sebelum proses pemrograman ditampilkan pada

Gambar 3.14 berikut.

58

Gambar 3.14 Perangkaian Hardware HC-SR04 dan Arduino

Setelah perangkaian hardware selesai dilanjutkan dengan proses penulisan

code program pada software arduino IDE sebagai berikut.constintUltrasonikTrig = 9;

constintUltrasonikEcho = 8;

void setup() {

Serial.begin(9600);

pinMode(UltrasonikTrig, OUTPUT);

pinMode(UltrasonikEcho, INPUT);

}

long duration

long cm1

void loop()

{

digitalWrite(UltrasonikTrig, LOW);

digitalWrite(UltrasonikTrig, HIGH);

delayMicroseconds(10);

digitalWrite(UltrasonikTrig, LOW);

duration = pulseIn(UltrasonikEcho, HIGH);

cm1 = microsecondsKeCenti(duration1);

59

serial.print("Ultrasonik : ");

Serial.print(cm1);

Serial.print(" cm");

}

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

60

Berdasarkan perancangan yang telah selesai dilakukan pada bab tiga, maka

langkah selanjunya adalah melakukan pengujian dan analisis data, pengujian

dilakukan untuk mengetahui apakah system bekerja sesuai dengan harapan

peneliti. Proses pengujian pada alat ini dilakukan menurut bagian per blok dari

setiap rangkaian sehingga akan diketahui kinerja dari masing-masing blok

Pengujian yang dilakukan meliputi:

1. Pengujian Catu daya atau Regulator tegangan

2. Pengujian Arduino Uno R3

3. Pengujian Modul Voice Recognition V3

4. Pengujian Sensor Ultrasonik HC SR04

5. Pengujian Driver Motor DC

6. Pengujian Rangkaian Secara Keseluruhan

4.1 Hasil Perakitan Keseluruhan Sistem

Setelah melalui proses perakitan hardware dan software maka diperoleh

hasil sebagaimana ditampilkan pada Gambar 4.1. Mengenai spesifikasi sistem

dijelaskan pada Tabel 4.1Tabel 4.1 Spesifikasi Sistem

No Spesifikasi Alat Keterangan Tampilan Sistem

1 Dimensi 40 cm x 40 cm x 80 cm

2 Mikrokontroler Arduno UNO R3

3 Sensor Suara Voice Recognition V3

4 Sensor Jarak HC-SR04

5 Software Arduino IDE

6 Penggerak Motor DC 12V/ 3 Ampere

7 Power supply Aki 12 Volt / 7 Ampere

8 WaktuSiaga ± 1 jam Gambar 4.1 Hasil Perakitan Sistem

4.2 Pengujian Catu Daya Regulator

61

Pengujian rangkaian catu daya regulator dengan cara menghubungkan

sumber tegangan yaitu aki 12 Volt dengan rangkaian power supply yang telah

dibuat berdasarkan perancangan alat.

4.2.1 Hasil Pengujian

Hasil pengujian pada rangkaian power supply dapat dilihat pada Tabel 4.2

sedangkan rangkaian pengujian power supply ditampilkan pada Gambar 4.2Tabel 4.2 Hasil Pengukuran Regulator

No Type IC Input Tegangan Regulator

Output Tegangan Regulator1. 7809 12 Volt 9.05 Volt

2. 7805 9 Volt 4.99 Volt

Gambar 4.2 Rangkaian Catu Daya

4.3 Pengujian Arduino UNO R3.

Pengujian sistem Arduino UNO R3 dilakukan dengan memprogram sistem

Arduino melalui Pin 13 Arduino yang terhubung dengan led sebagai output.

Kemudian memberikan logika high (1) dan logika low (0) yang diulang-ulang

dengan delay 1000 ms. Tujuan dilakukan pengujian untuk mengetahui apakah

board arduino dapat berfungsi dengan baik dan untuk memastikan bahwa sistem

arduino yang digunakan pada penelitian ini tidak rusak.


62

Hasil pengujian pada rangkaian Arduino UNO dapat dilihat pada Tabel 4.3

sedangkan rangkaian pengujian Arduino UNO ditampilkan pada Gambar 4.3

Tabel 4.3 Hasil Pengujian Arduino

No Waktu (ms) LED1 1000 Nyala2 2000 Mati3 3000 Nyala4 4000 Mati5 5000 Nyala6 6000 Mati7 7000 Nyala8 8000 Mati9 9000 Nyala10 10000 Mati

Gambar 4.3 Rangkaian Pengujian Arduino dengan Led

4.4 Pengujian Modul Voice Recognition V3

Pengujian Modul Voice Recognition V3 dilakukan dengan cara

menghubungkan Arduino board dengan Modul Voice Recognition V3 dan

mencoba program yang telah tersedia di library Arduino IDE, yaitu

vr_sample_train. Tujuan pengujian Modul Voice Recognition V3 adalah untuk

63

mengetahui apakah Modul Voice Recognition V3 dapat berfungsi dengan baik dan

dapat terhubung dengan Arduino Board.


Hasil pengujian Modul Voice Recognition V3 dapat dilihat pada Tabel 4.4

pengujian dilakukan dengan cara menghidupkan dan mematikan LED yang

terhubung PIN digital 13 arduino, dengan menggunakan perintah suara ON dan

OFF.Tabel 4.4 Pengujian Program Modul Voice Recognition V3

No Perintah suara LED1 ON Nyala2 OFF Mati3 ON Nyala4 OFF Mati5 ON Nyala6 OFF Mati7 ON Nyala8 OFF Mati9 ON Nyala10 OFF Mati

4.5 Pengujian Sensor Ultrasonik HC SR04.

Pengujian rangkaian sensor ultrasonik HC-SR04 dilakukan dengan

menghubungkan rangkaian mikrokontroler Arduino UNO dengan sensor HC

SR04 dan hasil pengukuran ditampilkan di serial monitor. Tujuan pengujian

dilakukan untuk menguji apakah sensor ultrasonic HC-SR04 dapat berfungsi

dengan baik dan dapat menghitung jarak benda yang diuji


Hasil yang didapatkan dari pengujian sensor ultrasonic HC-SR04

ditampilkan pada Tabel 4.5 berikut ini. Dari proses uji yang telah dilakukan

tampak hasil pengukuran jarak benda uji menggunakan sensor HC-SR04 sudah

sesuai dengan pengukuran dengan media penggaris

64

Tabel 4.5 pengujian Sensor Ultrasonik HC_SR04

No Sensor (cm) Penggaris (cm) Perbedaan jarak (cm)1 5 5 02 10 10 03 15 15 04 20 20 05 25 25 06 30 30 07 35 35 08 40 40 09 45 45 010 50 50 0

4.6 Pengujian Driver Motor

Pengujian driver motor dengan cara menghubungkan driver motor dengan

arduino board, driver motor relay berfungsi untuk mengendalikan 2 buah motor

DC 12 V sebagai penggerak utama kursi roda. Pengujian dilakukan memberikan

sinyal input pada driver motor DC dengan memberikan logika HIGH (1) dan

Logika Low (0). Tujuan pengujian dilakukan untuk mengetahui apakah driver

motor relay yang telah dibuat dapat berfungsi dengan baik sebagai penggerak

motor DC 12 V yang dapat menggerakkan Motor DC dengan beban arus

maksimal sebesar 5 Ampere.

4.6.1 Prosedur Pengujian

1. Hubungkan Driver Motor Relay dengan Arduino Board

2. Hubungkan Arduino Board dengan kabel USB Arduino ke komputer atau

laptop.

3. Buka software Arduino IDE

4. Buka program yang telah dibuat untuk menggerakkan driver motor DC

12 V.

5. Upload program ke dalam Arduino board hingga sukses dan berhasil.

6. Hubungkan Aki 12 Volt ke board driver motor.

65

PC / LAPTOP

ARDUINOUNO R3

BATERAI /

AKI

DRIVERMOTOR

MOTOR DC

KIRI

MOTOR DC

KANAN

Diagram blok proses pengujian driver motor ditampilkan pada Gambar 4.4

berikut ini

Gambar 4.4 Blok Diagram Pengujian Driver Motor DC

4.6.2 Hasil Pengujian Driver Motor

Pengujian dilakukan dengan mengupload program perintah pada

mikrokontroler, Hal ini dilakukan untuk mendapatkan pergerakan program yang

berbeda-beda. Mulai dari pergerakan maju, mundur, kanan, kiri, dan diam. Hasil

yang diperoleh tampak program dapat berjalan normal dan driver motor dapat

bergerak sesuai dengan program yang telah dibuat. Hasil pengujian driver motor

ditampilkan dalam tabel 4.6 berikut ini.

Tabel 4.6 Pergerakan Driver Motor DC 12 Volt

Motor Kiri Aksi

Motor

Motor Kanan Aksi

Motor

Aksi

RobotInput 1 Input 2 Input 3 Input 4

0 0 - 0 0 - Diam1 0 CW 1 0 CW Maju0 1 CCW 0 1 CCW Mundur1 0 CW 0 1 CCW Kanan0 1 CCW 1 0 CW Kiri1 1 - 1 1 - Diam

66

Rangkaian elektronika pengujian driver motor ditampilkan pada Gambar

4.5 berikut ini

Gambar 4.5 Driver Motor DC 12 Volt

4.7 Pengujian Rangkaian Sistem Secara Keseluruhan

Pengujian rangkaian secara keseluruhan dilakukan dengan cara

menghubungkan semua hardware, yaitu baterai atau Aki 12V, Rangkaian

Regulator, Arduino Uno R3, Modul Voice Recognition V3, Sensor HC SR04,

Driver Motor Relay, dan Motor DC 12V pada rangka kursi roda.

Kursi roda yang dibuat pada penelitian ini terbatas dalam bentuk prototype

sehingga belum cukup kuat dan sempurna dari segi mekanik maupun elektronik.

Tujuan pengujian dilakukan untuk mengetahui apakah alat yang di rancang dapat

bekerja dengan baik saat digunakan.

Untuk menghitung tingkat keberhasilan system maka digunakan persamaan

berikut :

% keberhasilansistem=Respon sistem sesuaiinputjumlah percobaan

x100 %......(4.1)

system dinyatakan baik jika nilai persentase keberhasilan system lebih dari

lima puluh persen (>50 %).

67

4.7.1 Prosedur Pengujian

1. Hidupkan PC atau laptop

2. Hubungkan semua hardware yang digunakan

3. Pasang Kabel USB Arduino ke PC atau Laptop

4. Buka software Arduino IDE

5. Buka program yang telah dibuat dan digabung.

6. Upload program ke dalam Arduino board hingga sukses dan berhasil.

7. Hubungkan Aki 12 Volt ke board driver motor.

8. Uji alat yang dibuat dengan memberikan perintah suara maju, mundur,

kanan, kiri dan diam

4.7.2 Hasil Pengujian Rangkaian Sistem Secara Keseluruhan

Setelah melakukan pengujian sistem secara keselurahan baik hardware

maupun software diperoleh hasil bahwa alat ini dapat bekerja dengan baik sesuai

dengan harapan peneliti. Hal ini tampak pada nilai persentase yang cukup tinggi

antara kesesuaian perintah yang diberikan dengan respon dari system kursi roda

Hasil pengujian keseluruhan system ditampilkan pada Tabel 4.7 sampai

dengan Tabel 4.11 berikut ini.

A. Pengujian dengan memberikan input perintah suara “Maju”Tabel 4.7 Pengujian Pemberian Perintah maju

NO Perintah Motor DCKiri

Motor DCKanan

SensorHC SR04

PergerakanKursi Roda

Ket

1 Maju CW CW >50 cm Maju Ok2 Maju CW CW >50 cm Maju Ok3 Maju CW CW >50 cm Maju Ok4 Maju CW CW >50 cm Maju Ok5 Maju - - >50 cm Diam Fail6 Maju CW CW >50 cm Maju Ok7 Maju CW CW >50 cm Maju Ok8 Maju CW CW >50 cm Maju Ok9 Maju CW CW >50 cm Maju Ok10 Maju CW CW >50 cm Maju Ok

68

Berdasarkan hasil dari 10 kali uji dengan input perintah maju system kursi

roda memberikan respon 9 kali berhasil (OK) dan 1 kali gagal (Fail) pada

percobaan ke 5 maka tingkat keberhasilan system sebesar 90 %

B. Pengujian dengan memberikan input perintah suara “Mundur”Tabel 4.8 Pengujian Pemberian Perintah mundur


Motor DCKanan

SensorHC SR04


Ket

1 Mundur CCW CCW >50 cm Mundur Ok2 Mundur CCW CCW >50 cm Mundur Ok3 Mundur CCW CCW >50 cm Mundur Ok4 Mundur CCW CCW >50 cm Mundur Ok5 Mundur CCW CCW >50 cm Mundur Ok6 Mundur CCW CCW >50 cm Mundur Ok7 Mundur CCW CCW >50 cm Mundur Ok8 Mundur CCW CCW >50 cm Mundur Ok9 Mundur CCW CCW >50 cm Mundur Ok10 Mundur - - >50 cm Diam Fail

Berdasarkan hasil dari 10 kali uji dengan input perintah mundur system

kursi roda memberikan respon 9 kali berhasil (OK) dan 1 kali gagal (Fail) pada


C. Pengujian dengan memberikan input perintah suara “Kanan”Tabel 4.9 Pengujian Pemberian Perintah kanan


Motor DCKanan

SensorHC SR04


Ket1 Kanan CW CCW >50 cm Kanan Ok2 Kanan CW CCW >50 cm Kanan Ok3 Kanan CW CCW >50 cm Kanan Ok4 Kanan - - >50 cm Diam Fail5 Kanan CW CCW >50 cm Kanan Ok6 Kanan CW CCW >50 cm Kanan Ok7 Kanan CW CCW >50 cm Kanan Ok8 Kanan CW CCW >50 cm Kanan Ok9 Kanan CW CCW >50 cm Kanan Ok10 Kanan CW CCW >50 cm Kanan Ok

69

Berdasarkan hasil dari 10 kali uji dengan input perintah kanan system

kursi roda memberikan respon 9 kali berhasil (OK) dan 1 kali gagal (Fail) pada


D. Pengujian dengan memberikan input perintah suara “Kiri”

Tabel 4.10 Pengujian Pemberian Perintah kiri


Motor DCKanan

SensorHC SR04


Ket

1 Kiri CCW CW >50 cm Kiri Ok2 Kiri CCW CW >50 cm Kiri Ok3 Kiri CCW CW >50 cm Kiri Ok4 Kiri CCW CW >50 cm Kiri Ok5 Kiri CCW CW >50 cm Kiri Ok6 Kiri CCW CW >50 cm Kiri Ok7 Kiri CCW CW >50 cm Kiri Ok8 Kiri CCW CW >50 cm Kiri Ok9 Kiri CCW CW >50 cm Kiri Ok10 Kiri - - >50 cm Diam Fail

Berdasarkan hasil dari 10 kali uji dengan input perintah kiri system kursi

roda memberikan respon 9 kali berhasil (OK) dan 1 kali gagal (Fail) pada


E. Pengujian dengan memberikan input perintah suara “mundur”Tabel 4.11 Pengujian Pemberian Perintah Diam


Motor DCKanan

SensorHC SR04


Ket

1 Diam - - >50 cm Diam Ok2 Diam - - >50 cm Diam Ok3 Diam - - >50 cm Diam Ok4 Diam - - >50 cm Diam Ok5 Diam - - >50 cm Diam Ok6 Diam - - >50 cm Diam Ok7 Diam - - >50 cm Diam Ok8 Diam - - >50 cm Diam Ok9 Diam - - >50 cm Diam Ok10 Diam - - >50 cm Diam Ok

70

Berdasarkan hasil dari 10 kali uji dengan input perintah kiri system kursi

roda memberikan respon 10 kali berhasil (OK) tanpa gagal (Fail maka tingkat

keberhasilan system sebesar 100 %

Setelah melakukan pengujian untuk semua perintah suara kami

menemukan bahwa sistem kursi roda bagi penderita disabilitas menggunalan

sensor voice recognition dapat berfungsi dengan baik hal ini mengacu pada rerata

nilai persentase keberhasilan system sebesar 92 %.

Adapun hasil persentase keberhasilan system untuk setiap input perintah

suara ditampilkan pada Tabel 4.12 berikut ini Tabel 4.12 Rerata nilai Persentase Keberhasilan Sistem

No Jenis Input Perintah Suara

Jumlah Pengujian

Nilai Keberhasilan Sistem (%)

1 Maju 10 902 Mundur 10 903 Kanan 10 904 Kiri 10 905 Diam 10 100

Jumlah 50 460Nilai Rerata 10 92

71

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan perancangan alat dan hasil pengujian yang telah dilakukan

maka dapat diambil beberapa kesimpulan antara lain:

1. Telah berhasil dilakukan perancangan dan pembuatan robot kursi roda

otomatis berbasis mikrokontroler Arduino Uno R3 menggunakan sensor

Easy Voice Commander.

2. Sistem kursi roda bagi penderita disabilitas menggunakan sensor voice

recognition dapat berfungsi dengan baik hal ini mengacu pada rerata nilai

persentase keberhasilan system sebesar 92 %.

3. Dari hasil pengujian yang dilakukan sebanyak 10 kali yaitu pengujian

maju, mundur, kanan, kiri, diam memiliki keberhasilan 90%. Tingkat

keberhasilan yang diharapkan 100% karena terjadi kurangnya sensitifnya

alat akibat derau pada saat pengujian maka tingkat eror pada pengujian

sebesar 10 %.

5.2 Saran

Untuk penelitian selanjutnya sebaiknya, disempurnakan dengan

melakukan penambahan aplikasi seperti penggunaan handphone android sebagai

manual kontrol, perancangan desain mekanik yang lebih kokoh dan kuat, serta

penambahan sensor lainnya.

72

DAFTAR PUSTAKA

[1]. Syam Rafiudin, “Rancang Bangun Kursi Roda Elektrik Untuk Kondisi Naik Turun Tanjakan”, Fakultas Teknik mesin, Universitas Hasanuddin, Makassar, 2011

[2]. Tima patiung Fajar, Rancang Bangun Robot Beroda dengan Pengendali Suara, Fakultas Teknik Elektro, UNSRAT, Manado, 2013

[3]. Handayani Saptaji W, Mudah Belajar Mikrokontroller dengan Arduino,

Widya Media, Bandung, 2015.

[4]. Liem,Yuliana Kathina Hatta, “Rancang Bangun Kursi Roda Elektrik

menggunakan Perintah Suara Berbasis Aplikasi Android, ”Fakultas

Teknik Industri, Institut Teknologi Sepuluh November (ITS), Surabaya,

2012.

73

LAMPIRAN

A.1 Listing Program Arduino UNO R3#include <SoftwareSerial.h>

#include "VoiceRecognitionV3.h"

/**

Connection

Arduino VoiceRecognitionModule

2 -------> TX

3 -------> RX

*/

VR myVR(2,3); // 2:RX 3:TX, you can choose your favourite pins.

uint8_t records[7]; // save record

uint8_t buf[64];

int led = 13;

const int out1 = 4; // the number of the LED pin




#define majuRecord (0)

#define mundurRecord (1)

#define kananRecord (2)

#define kiriRecord (3)

#define stopRecord (4)

#define echoPin 8 // Echo Pin

#define trigPin 9 // Trigger Pin

int maximumRange = 50; // Maximum range needed

int minimumRange = 0; // Minimum range needed

long duration, distance; // Duration used to calculate distance

/**

@brief Print signature, if the character is invisible,

print hexible value instead.

@param buf --> command length

len --> number of parameters

*/

void printSignature(uint8_t *buf, int len)

{

int i;

for(i=0; i<len; i++){

if(buf[i]>0x19 && buf[i]<0x7F){

Serial.write(buf[i]);

}

else{

Serial.print("[");

Serial.print(buf[i], HEX);

Serial.print("]");

74

}

}

}

/**

@brief Print signature, if the character is invisible,

print hexible value instead.

@param buf --> VR module return value when voice is recognized.

buf[0] --> Group mode(FF: None Group, 0x8n: User,

0x0n:System

buf[1] --> number of record which is recognized.

buf[2] --> Recognizer index(position) value of the

recognized record.

buf[3] --> Signature length

buf[4]~buf[n] --> Signature

*/

void printVR(uint8_t *buf)

{

Serial.println("VR Index\tGroup\tRecordNum\tSignature");

Serial.print(buf[2], DEC);

Serial.print("\t\t");

if(buf[0] == 0xFF){

Serial.print("NONE");

}

else if(buf[0]&0x80){

Serial.print("UG ");

Serial.print(buf[0]&(~0x80), DEC);

}

else{

Serial.print("SG ");


}

Serial.print("\t");


Serial.print("\t\t");

if(buf[3]>0){

printSignature(buf+4, buf[3]);

}

else{

Serial.print("NONE");

}

Serial.println("\r\n");

}

void setup()

{

/** initialize */

myVR.begin(9600);

75

pinMode(trigPin, OUTPUT);

pinMode(echoPin, INPUT);

/*

Serial.begin(115200);

Serial.println("Elechouse Voice Recognition V3 Module\r\nControl LED

sample");

*/

pinMode(led, OUTPUT);

pinMode(out1, OUTPUT);




digitalWrite(out1, HIGH);




if(myVR.clear() == 0){

Serial.println("Recognizer cleared.");

}else{

Serial.println("Not find VoiceRecognitionModule.");

Serial.println("Please check connection and restart Arduino.");

while(1);

}

if(myVR.load((uint8_t)majuRecord) >= 0){

Serial.println("majuRecord loaded");

}

if(myVR.load((uint8_t)mundurRecord) >= 0){

Serial.println("mundurRecord loaded");

}

if(myVR.load((uint8_t)kananRecord) >= 0){

Serial.println("kananRecord loaded");

}

if(myVR.load((uint8_t)kiriRecord) >= 0){

Serial.println("kiriRecord loaded");

}

if(myVR.load((uint8_t)stopRecord) >= 0){

Serial.println("stopRecord loaded");

}

}

void loop()

{

digitalWrite(trigPin, LOW);


digitalWrite(trigPin, HIGH);


digitalWrite(trigPin, LOW);

76

duration = pulseIn(echoPin, HIGH);

//Calculate the distance (in cm) based on the speed of sound.

distance = duration/58.2;

if (distance <= maximumRange){

/* Send a negative number to computer and Turn LED ON

to indicate "out of range" */

digitalWrite(led, HIGH);





delay(100);


digitalWrite(out2, LOW);



delay(500);






delay(100);

}

//Delay 50ms before next reading.

delay(10);

int ret;

ret = myVR.recognize(buf, 50);

if(ret>0){

switch(buf[1]){

case majuRecord:


delay(100);

digitalWrite(led, LOW);

delay(10);





delay(100);

break;

case mundurRecord:


delay(100);


delay(10);


77




delay(100);

break;

case kananRecord:


delay(100);


delay(10);





delay(100);

break;

case kiriRecord:


delay(100);


delay(10);





delay(100);

break;

case stopRecord:


delay(100);


delay(10);





delay(100);

break;

default:


delay(10);

break;

}

/** voice recognized */

printVR(buf);

78

A.2 Spesifikasi Arduino UNO R3

No Spesifikasi Keterangan 1 Microcontroller ATmega328P2 Operating Voltage 5V3 Input Voltage (recommended) 7-12V4 Input Voltage (limit) 6-20V5 Digital I/O Pins 14 (of which 6 provide PWM output)6 PWM Digital I/O Pins 67 Analog Input Pins 68 DC Current per I/O Pin 20 mA9 DC Current for 3.3V Pin 50 mA10 Flash Memory 32 KB (ATmega328P)

of which 0.5 KB used by bootloader11 SRAM 2 KB (ATmega328P)12 EEPROM 1 KB (ATmega328P)13 Clock Speed 16 MHz14 Length 68.6 mm15 Width 53.4 mm16 Weight 25 g

79

A.3 Spesifikasi Voice Recognition Module V3

No Spesifikasi Keterangan 1 Tegangan 4.5 – 5.5 V2 Arus < 40 mA3 Digital Interface 5V TTL level for UART interface4 Analog Interface 3.5 mm mono channel5 Akurasi Sensor 99 %6 Panjang 50 mm7 Lebar 31 mm

80

optocoupler - digilib um jember - selamat datang di...

Documents