Alat Bantu Navigasi Penyandang Tuna Netra Menggunakan Sensor Ping dan Buzzer

Transkripsi

1 Jurnal Teknik Elektro dan Komputer, Vol.2, No.1, April 2014, Alat Bantu Navigasi Penyandang Tuna Netra Menggunakan Sensor Ping dan Buzzer Wakhyu Dwiono 1, Siska Novita Posma 2 1 Program Studi Teknik Telekomunikasi, Politeknik Caltex Riau 2 Program Studi Teknik Elektronika Telekomunikasi, Politeknik Caltex Riau wakhyudwi@gmail.com Abstrak Alat bantu navigasi bagi penyandang tuna netra merupakan alat yang dapat memberikan informasi kepada pemakai yang dapat diterjemahkan secara mudah. Untuk alat bantu sederhana berupa tongkat, informasi yang diterima pemakai adalah berupa getaran-getaran yang diterima oleh syaraf-syaraf pada tangan. Pada paper ini menyajikan alat bantu navigasi bagi penyandang tunanetra, dimana digunakan sistem mikrokontroler yang dilengkapi dengan sensor jarak, RFID reader, voice database serta RF wireless link, sehingga diharapkan dapat diwujudkan alat bantu navigasi penyandang tuna netra yang efektif serta mudah dioperasikan, karena informasi yang diberikan adalah berupa informasi suara berupa nama tempat dan jarak. Sistem alat bantu navigasi ini memerlukan fasilitas tambahan berupa tag yang ditanam pada tempat-tempat tertentu, untuk memberikan identitas yang unik dari tempat tersebut. Sistem pengukur jarak dapat berfungsi dengan baik dalam mengukur objek yang menjadi penghalang dengan prosentase error rata-rata sebesar 2,5%, sehingga data yang dikirim ke penyandang tunaetra cukup akurat dan sistem perekam database suara dapat berfungsi dengan baik. Kata Kunci : tunanetra, RFID, voice database Abstract Navigational aids for blind persons is a tool that can provide information to the user that can be easily translated. For simple aids such as canes, user information received is in the form of vibrations received by the nerves in the hand. This paper presents a navigation aid for blind people, which used microcontroller system that is equipped with a proximity sensor, RFID reader, voice database and RF wireless link, which is expected to be realized navigational aids with visual impairment are effective and easy to operate, because the information is given in the form of sound information as names of place and distance. Navigational aids system requires additional facilities such as tags planted on certain places, to give a unique identity of the place. Distance measuring system can function well in measuring objects that a barrier with an average percentage error of 2.5 %, so that the data sent to persons reasonably accurate tunaetra database and voice recorder system to function properly. Keywords :blind, RFID, voice database 1. Pendahuluan Alat bantu navigasi sangat diperlukan bagi penyandang tuna netra untuk mengenali lingkunganya ketika akan melakukan aktifitas sehari-hari. Terutama saat penyandang tuna netra berjalan. Dengan menggunakan alat bantu tongkat, penyandang tuna netra dapat mengenali objek-objek pada daerah yang akan dilaluinya, informasi didapat melalui tangan dalam bentuk getaran dari tongkat yang disentuhkan/dipukul-pukulkan ke objek. Namun dengan menggunakan tongkat, penyandang tuna netra hanya dapat mengenali objek jika tongkat tersebut disentuhkan ke objek dengan informasi yang sangat terbatas. Alat bantu navigasi bagi penyandang tuna netra merupakan alat yang dapat memberikan informasi kepada pemakai yang dapat diterjemahkan secara mudah. Untuk alat bantu sederhana berupa tongkat, informasi yang diterima pemakai adalah berupa getaran-getaran yang diterima oleh syaraf-syaraf pada tangan. Untuk alat bantu yang lebih maju, informasi yang diberikan kepada pemakai adalah berupa suara, baik yang berupa kode/alarm, ataupun informasi dalam

2 106 Wakhyu Dwiono, Siska Novita Posma bentuk ukuran (jarak atau posisi). Dari segi penggunaan, alat bantu navigasi ini ada yang dipasangkan pada sepatu [3],[10]. Sensor, batere dan pengolah ditempelkan pada bagian depan dan belakang sepatu. Cara peletakan yang lain adalah dengan memadukan alat bantu konvensional yang ditambah dengan rangkaian sensor sekaligus pengolah yaitu berupa tongkat [9] yang dilengkapi dengan rangkaian elektronik. Sensor akan mengeluarkan sinyal pengukuran yang kemudian diproses dalam sistem mikrokontroler. Selanjutnya informasi akan disampaikan berupa suara seperti kode alarm [7],[10] jarak langkah kaki yang tersisa [4], jarak ke objek [9]. Dengan kemajuan teknologi, alat bantu navigasi ini bahkan telah digabungkan dengan perangkat mobile phone [6]. Sensor yang digunakan adalah menggunakan tag RFID, kemudian informasi yang diberikan kepada pemakai menggunakan mobile phone headset. Penambahan RFID reader juga telah dikenalkan [2],[3] dan [6]. Penggunaan basis data suara untuk memberikan informasi jarak juga telah dilakukan [4][9]. Dalam [3] dan [4], informasi diterima menggunakan headset, dengan mode transmisi wireless yaitu memakai fasilitas yang terdapat dalam mobile phone [9] serta membangun sistem wireless menggunakan Xbee[3]. Masalah mahalnya perangkat mobile phone [9] yang digunakan atau penggunaan modul wireless Xbee yang memerlukan rangkaian tambahan pada penerimanya, maka pada paper ini akan disajikan perancangan alat bantu navigasi bagi penyandang tuna netra dengan menggunakan sensor ultra sonic, tag RFID dan RF wireless link yang harga perangkatnya lebih murah dibandingkan [9]. Pada alat bantu navigasi ini, digunakan sistem mikrokontroler yang dilengkapi dengan sensor jarak, RFID reader, voice database serta RF wireless link, sehingga diharapkan dapat diwujudkan alat bantu navigasi penyandang tuna netra yang efektif serta mudah dioperasikan, karena informasi yang diberikan adalah berupa informasi suara berupa nama tempat dan jarak. Sistem alat bantu navigasi ini memerlukan fasilitas tambahan berupa tag yang ditanam pada tempat-tempat tertentu, untuk memberikan identitas yang unik dari tempat tersebut. 2. Metodologi Perancangan tongkat sebagai alat navigasi bagi penyandang tunanetra ini dilakukan di Laboratorium Media Transmisi, Politeknik Caltex Riau. Tahapan penelitian ini terbagi menjadi 4 tahap, yaitu identifikasi permasalahan navigasi bagi penyandang tuna netra, perencanaan, pembuatan, dan pengujian sensor jarak (sensor ultrasonic), perencanaan, pembuatan, dan pengujian basis data suara, dan perencanaan perakitan dan pengujian sistem RFID reader. 3.1 Identifikasi Permasalahan Navigasi bagi Penyandang Tuna Netra. Pada tahap ini dilakukan pengumpulan informasi tentang navigasi bagi penyandang tuna netra yang meliputi keberadaan objek di sekitar pamakai, kondisi lingkungan, serta data namanama tempat yang akan dimasukkan ke basis data suara. 3.2 Tahap Perencanaan, Pembuatan dan Pengujian Sensor Jarak (sensor ultrasonic) Perencanaan pada tahap ini dilakukan agar nantinya sistem pengukuran jarak dapat memberikan informasi keberadaan objek di sekitar pemakai dengan tepat dan handal. Sensor jarak yang digunakan adalah sensor ultrasonic. Sensor ultrasonic ini bekerja berdasarkan prinsip pemantulan gelombang. Waktu pemantulan inilah yang nantinya akan digunakan sebagai informasi berapa jarak benda ke tongkat. Untuk mengukur jarak objek, dalam penelitian ini digunakan Sensor Ping yang merupakan produk dari Parallax.Inc. Sensor ini bekerja menggunakan sinyal ultrasonik yang

3 Alat Bantu Navigasi Penyandang Tuna Netra Menggunakan Sensor Ping 107 memiliki kemampuan untuk mengukur jarak dalam rentang 3 hingga 300 cm. Keluaran dari sensor ini adalah berupa pulsa yang lebarnya berbanding lurus dengan jarak. Lebar pulsanya bervariasi dari 115 us sampai 18,5 ms. Sensor ping bekerja dengan memancarkan sinyal suara 40KHz, sinyal ini dipancarkan melalui speaker ultrasonic. Jika sinyal ini mengenai suatu objek, maka akan dipantulkan dan diterima oleh mikropon ultrasonic. Untuk penyambungan, sensor ini terdiri dari tiga kaki, yaitu VCC, GROUND dan sinyal. Pin sinyal inilah yang digunakan untuk mendeteksi jarak objek. Secara diagram proses pendeteksian jarak ini diperlihatkan pada Gambar 1, sedangkan diagram alir program untuk menghitung jarak adalah seperti pada Gambar 2. Gambar 1 Diagram waktu sensor ping (sumber Paralax.inc) Mulai Inisialisasi timer Transmit sinyal ultrasonik dan aktifkan timer tidak Pantulan terdeteksi? ya Mematikan timer dan menghitung jarak Selesai Gambar 2 Diagram alir pembacaan jarak Proses pembacaan jarak diawali dengan memberikan nilai awal pada register-register ATMEGA16 yang berhubungan fungsi pewaktuannya. Selanjutnya adalah mengaktifkan fungsi pengiriman sinyal pada sensor ping bersamaan dengan pengaktifkan timer. Lalu mikrokontroler

4 108 Wakhyu Dwiono, Siska Novita Posma menunggu adanya sinyal pantulan dari objek. Selama menunggu, timer terus menghitung waktu proses. Ketika mikrokontroler mendeteksi sinyal pantulan, maka timer dihentikan dan kemudian menghitung jarak. 3.3 Tahap Perencanaan, Pembuatan dan Pengujian Basis Data Suara. Pada tahap ini, dilakukan perancangan sistem basis data suara dan kemudian direalisasikan. Nama-nama tempat yang biasa dilalui direkam menggunakan IC ISD2500. Supaya tidak terjadi kesalahan pengambilan data, maka alamat penyimpanan harus diatur dengan baik. Selanjutnya, karena IC ISD2500 memiliki keterbatasan ruang penyimpanan data, maka data suara yang akan disimpan harus dioptimalkan. IC ISD 2500 series adalah IC CMOS single chip yang berfungsi untuk merekam dan memutar suara dalam rentang 32 hingga 120 detik. Didalamnya terdapat osilator, penguat awal mikrofon, automatic gain control, filter antialiasing serta filter penghalus suara dan memori perekam yang dapat diakses menggunakan mikrokontroler ataupun tanpa mikrokontroler. Mulai 1 Pendataan namanama tempat Merekam Pengucapan namanama tempat dan mencatat alamat penyimpanannya Memutar Ulang Hasil rekaman sesuai dengan alamat penyimpanan Merekam Pengucapan angka, satuan meter dan mencatat alamat penyimpanannya 1 tidak Hasil sudah bagus? Selesai ya Gambar 3 Diagram Alir Pembuatan Basis Data Suara. Diagram alir pembuatan basis data suara ditunjukkan Gambar 4. Basis data suara dibentuk dengan mendata nama-nama tempat, kemudian merekam nama-nama tempat tersebut ke dalam IC ISD2500. Nama-nama tersebut disimpan pada alamat yang unik sehingga alamat tersebut dapat dipanggil ketika suranya akan diputar kembali, jika hasil yang didapatkan tidak bagus atau hasil putar ulang rekaman kurang jelas,maka akan dilakukan perekaman ulang. 3. Hasil dan Analisa Dari hasil identifikasi masalah yang dihadapi penyandang tuna netra, dapat disimpulkan bahwa umumnya mereka menggunakan alat bantu tongkat untuk mendapatkan informasi sekeliling mereka. Tongkat tersebut digunakan dengan cara meraba-raba kondisi sekeliling ketika mereka berjalan. Ketika tongkat tersebut mengenai suatu objek atau ruang kosong, maka sinyal tersebut diterima oleh tangan yang selanjutnya dapat memberikan informasi ke penyandang tuna netra.

5 Alat Bantu Navigasi Penyandang Tuna Netra Menggunakan Sensor Ping Perencanaan dan Pembuatan Pengukur Jarak Secara umum, alat bantu navigasi ini menggunakan mikrokontroler ATMEGA168 sebagai pengolah informasi yang didapatkan dari sensor-sensor. Gambar 4 Rangkaian Mikrokontroler ATMEGA168 Pengukuran jarak dilakukan menggunakan tiga buah sensor ping, data pengukuran jarak diproses oleh mikrokontroler ATMEGA168. Gambar rangkaian mikrokontroler ditunjukkan pada Gambar 5, Sedangkan papan rangkaian tercetak adalah seperti pada Gambar 6. Papan rangkaian tercetak dibuat seminim mungkin sehingga bisa dimasukkan ke dalam tongkat, berikut sensor-sensor yang digunakan. (a) (b) Gambar 5 Gambar desain papan rangkaian tercetak sistem mikrokontroler ATMEGA168. (a) Sisi atas, (b) sisi bawah.

6 110 Wakhyu Dwiono, Siska Novita Posma Tabel 1 Alokasi penggunaan port ATMEGA168 No Fungsi Pin ATMEGA Sensor Ping Portc.0 Portc.2 2. Alamat database suara ISD25120 Portd.4 Portd.7 Portb.0 Portb.3 3. Komunikasi serial ke IC ID 12 Pin Tx dan Rx 4. Signal Buzzer Portc.3 5. Interupsi eksternal untuk Penampil suara Portd.2 Rangkaian sistem mikrokontroler ATMEGA168 digunakan untuk pengukuran jarak, pengaktifan sinyal buzzer, pembacaan tag RFID serta memanggil data suara pada IC ISD Secara keseluruhan alokasi penggunaan port ATMEGA 168 ditampilkan pada Tabel 1. Realisasi dari pengukuran jarak menggunakan sensor ping pada sistem mikrokontroler ATMEGA168 diperlihatkan pada Gambar 7. Gambar 6 Realisasi rangkaian sistem pengukuran jarak menggunakan ATMEGA168. Pengukuran jarak dalam alat bantu navigasi ini terdiri dari tiga sensor ping, yaitu untuk mengukur jarak pada posisi depan, samping kanan dan kiri. Tabel 2 adalah data pengujian salah satu sensor ping dalam mengukur jarak. Dari data pengujian didapatkan bahwa terdapat selisih dengan prosentase error yang masih dapat ditoleransi sebesar rata-rata 2,5%. Dari hasil pengujian ini menunjukkan bahwa sensor ping yang digunakan untuk mengukur jarak mempunyai kehandalan yang baik, sehingga dapat memberikan informasi jarak yang cukup akurat, yang selanjutnya informasi jarak ini diteruskan ke penyandang tunanetra menggunakan suara. Diharapkan dengan hasil pengujian ini, penyandang tunanetra dapat mengantisipasi langkah atau pergerakannya, sehingga kejadian yang tidak diinginkan dapat dihindari.

7 Alat Bantu Navigasi Penyandang Tuna Netra Menggunakan Sensor Ping 111 Tabel 2 Hasil pengukuran jarak menggunakan sensor ping. Jarak (cm) Hasil Pengujian (cm) Selisih (cm) 10 10,98 0, ,29 0, ,7 0, ,5-0, ,81-1, ,25 0, ,37 1, ,88 1, ,7 2, ,16-0, Perencanaan dan Pembuatan Basis Data Suara Basis data suara menggunakan IC ISD25120 direalisasikan menggunakan dua rangkaian. Rangkaian pertama (Gambar 8 9) digunakan untuk merekam informasi suara yang akan digunakan dalam sistem alat bantu navigasi, sedangkan rangkaian yang kedua (Gambar 10 11) digunakan untuk memutar ulang informasi suara tersebut. Nantinya rangkaian kedua inilah yang akan digabung dalam sistem alat bantu navigasi. Gambar 7 Skema rangkaian perekam database suara. Gambar 8 Desain papan rangkaian tercetak perekam database suara (sisi atas).

8 112 Wakhyu Dwiono, Siska Novita Posma Gambar 9 Desain papan rangkaian tercetak perekam basis data suara (sisi bawah). Gambar 10 Skema rangkaian pemutar ulang database suara. Seluruh rangkaian sistem alat bantu navigasi penyandang tuna netra dimasukkan dalam tongkat yang menggunakan pipa pvc dengan ukuran 1 ½ inchi dan disertai saklar untuk mengaktifkan alat bantu. 4. Kesimpulan Berdasar pada kegiatan yang telah direalisasikan dapat disimpulkan bahwa sistem pengukur jarak dapat berfungsi dengan baik dalam mengukur objek yang menjadi penghalang dengan prosentase error rata-rata sebesar 2,5%, sehingga data yang dikirim ke penyandang tunaetra cukup akurat. Sistem perekam database suarapun dapat berfungsi dengan baik.

9 Alat Bantu Navigasi Penyandang Tuna Netra Menggunakan Sensor Ping Daftar Pustaka [1] Barnet.Richard,O'cull.Larry,Cox.Sarah, 2007, Embedded C Programming and The Atmel AVR,Thomson Delmar Learning. [2] E. Fontaine, G. Tatur, E. Pissaloux, 2007, Experiments In Virtual Navigation As A Step In The Development Of A Navigation Tool For Blind People, Conference & Workshop on Assistive Technologies for People with Vision & Hearing Impairments Assistive Technology for All Ages CVHI, Granada,spain. [3] F. van der Heijden, P.P.L. Regtien, 2005, Wearable navigation assistance - a tool for the blind, Measurement Science Riview, Volume 5, Section 2. [4] Gatra Wikan Arminda, A. Hendriawan, Reesa Akbar, Legowo Sulistijono, 2010, Desain Sensor Jarak Dengan Output Suara Sebagai Alat Bantu Jalan Bagi Penyandang Tuna Netra, Jurusan Teknik Elektronika, Politeknik Elektronika Negeri Surabaya. [5] Kantawong, S, 2007, Road traffic signs detection and classification for blind man navigation system, International Conference on Control, Automation and Systems, Seoul. [6] Mazidi.Muhammad Ali, Naimi.Sarmad, Naimi.Sepehr, 2011, The AVR Microcontroller and embedded system using assembly and C,Prentice Hall. [7] Nasution. Naimah F, 2008, Perancangan Alat Bantu Pengukur Jarak Bagi Penyandang Tuna Netra Dengan Menggunakan Sensor Ultrasonik Berbasis Mikrokontroler AT89S51, Tugas Akhir, Program Studi D3 Fisika Instrumentasi, Universitas Sumatera Utara Medan. [8] Rosen Ivanov, 2010, Indoor Navigation System for Visually Impaired, International Conference on Computer Systems and Technologies, Sofia, Bulgaria. [9] Subandi, 2009, Alat Bantu Mobilitas Untuk Tuna Netra Berbasis Elektronik, Jurnal Teknologi, Volume 2 Nomor 1, hal [10] diakses 28/03/2012.