PEMBUATAN GELANG ULTRASONIK UNTUK ALAT BANTU MOBILITAS TUNANETRA MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER ATMEGA8

Transkripsi

1 Evolusi Vol.II No.2 September 2014 ISSN: PEMBUATAN GELANG ULTRASONIK UNTUK ALAT BANTU MOBILITAS TUNANETRA MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER ATMEGA8 Dendi Hernanto 1*, Nuzul Imam Fadlilah 2* Program Studi Teknik Komputer, AMIK BSI Purwokerto 1* 2* Abstrak Perkembangan teknologi sekarang ini mengalami kemajuan yang sangat pesat. Peralatan dengan teknologi canggih telah banyak ditemukan seiring dengan kebutuhan manusia yang semakin kompleks. Dahulu para penyandang tunanetra sangat sulit melakukan berbagai aktifitas seharisehari dikarenakan keterbatasan penglihatan mereka, sehingga mereka sulit untuk melakukan sesuatu sebagaimana halnya orang normal, misalnya berjalan ke suatu tempat dengan jarak tempuh yang agak jauh ataupun berjalan diruangan menggunakan tongkat yang kurang efisien. Untuk itulah penulis mencoba membuat penelitian mengenai bagai mana cara mebantu seorang tunanetra berjalan tanpa menggunakan tongkat, untuk mengurangi pemakaian tongkat didalam ruangan. Dengan menggunakan sensor ultrasonik dapat membantu seorang tunanetra dalam berjalan untuk mengurangi pemakaian tongkat, dengan mngkaitkan alat berbentuk gelang yang diselipkan dengan sensor ultrasonik. Sehingga seorang tunanetra dapat berjalan di dalam ruangan dengan bebas tanpa menggunakan tongkat untuk mengurangi penggunaan tongkat di dalam ruangan. Kata Kunci: Sensor Ultrasonik, Tunanetra, Mikrokontroler Atmega8. 1. PENDAHULUAN Perkembangan teknologi sekarang ini mengalami kemajuan yang sangat pesat. Peralatan dengan teknologi canggih telah banyak ditemukan seiring dengan kebutuhan manusia yang semakin kompleks. Dahulu para penyandang tunanetra sangat sulit melakukan berbagai aktifitas sehari-sehari dikarenakan keterbatasan penglihatan mereka, sehingga mereka sulit untuk melakukan sesuatu sebagaimana halnya orang normal, misalnya berjalan ke suatu tempat dengan jarak tempuh yang agak jauh. Pada saat yang sama, kelelawar yang biasa terbang dalam kegelapan, tidak mengalami tabrakan dengan benda-benda lain. Setelah diselidiki ternyata kelelawar memancarkan gelombang ultrasonik, gelombang suara tersebut dipancarkan dan kemudian gelombang pantulnya ditangkap kembali oleh alat pengindera alami kelelawar. Hal tersebut menjadi sebab mengapa kelelawar dapat mengetahui dimana mereka berada. Perangkat pada kelelawar ini memberikan ide untuk merancang alat bantu elektronik bagi para penyandang tunanetra. Meski tidak tampak seperti tongkat tunanetra alat ini berbentuk gelang, namun alat ini dapat memberikan indikasi suara atau getaran yang bersesuaian dengan jarak yang dilalui sinyal ultrasonik. Alat ini bisa di gunakan di kantor sehingga kantor dapat memperkerjakan tunanetra dan mengurangi pengangguran untuk orang tunanetra. Alat ini kemudian dinamakan gelang ultrasonik, sehingga memudahkan tunanetra dalam berjalan. Maksud dan Tujuan Membantu mengatasi masalah agar tunaetra dapat mengurangi pemakaian tongkat dalam melakukan sebuah pekerjaan. Menerapkan perkembangan teknologi kepada masyarakat untuk dapat memudahkan pekerjaan dalam kehidupan sehari-hari. Metode Penelitian Dalam melakukan penelitian ini, penulis tidak dapat langsung membuat penulisan secara langsung akan tetapi menggunakan beberapa metode: Observasi Metode observasi dilakukan dengan cara mengadakan pengamatan langsung terhadap 19

2 Pembuatan Gelang Ultrasonik Untuk Alat Bantu Mobilitas Tunanetra Menggunakan Mikrokontroler Atmega8 subjek yang diambil dalam pembuatan alat gelang ultrasonik kepada orang tunanetra, sehingga dapat diketahui cara kerja, perawatan dan kelemahan-kelemahan yang dimiliki alat tersebut. Studi Pustaka Metode kepustakaan ini dilakukan dengan cara mempelajari buku-buku referensi, browsing web-web resmi di internet dan literatur-literatur lain yang berhubungan dengan judul penelitian ini. Ruang Lingkup Penulisan karya ilmiah ini menjelaskan tentang pembuatan alat gelang ultrasonik untuk alat bantu mobilitas tunanetra menggunakan mikrokontroler ATMega8. Alat ini nantinya berfungsi untuk mengurangi pemakaian tongkat di tempat kerja seperti kantor dan di dalam ruangan atau rumah, dengan sensor ultrasonik yang dipasangkan ke tangan berupa gelang, yang akan mendeteksi jarak jika ada halangan di depanya secara otomatis maka sensor ultrasonik akan bekerja dengan memberikan sebuah peringatan dengan adanya getaran atau suara. 2. LANDASAN TEORI Pengembangan sistem teknologi yang terstruktur dan terencana merupakan salah satu faktor kunci keberhasilan didalam suatu bidang guna mencapai tujuannya. Sesuai dengan fungsinya penerapan teknologi dapat diterapkan oleh masyarakat sebagaimana mestinya. Salah satu penerapan teknologi ini adalah pembuatan gelang ultrasonik untuk alat bantu mobilitas tunanetra menggunakan mikrokontroler ATMega8, yang nantinya akan digunakan oleh para penyandang tunanetra untuk mempermudah melakukan sebuah pekerjaan dan mengurangi penggunaan tongkat. Komponen elektronika merupakan sebuah alat berupa benda yang menjadi bagian pendukung suatu rangkaian elektronik yang dapat bekerja sesuai kegunaannya. Komponen elektronika dibagi menjadi dua, yaitu komponen aktif dan komponen pasif. LED (Light Emiting Dioda) Dioda pemancar cahaya atau LED adalah dioda yang memancarkan cahaya bila dipanjar maju (Prihono, dkk 2009:19). LED dibuat dari semikonduktor campuran, seperti gallium arsenide fosfida (GaAsP), gallium fosfida (Gap), gallium indium fosfida (GalnP), dan galium alumunium arsenida. Kapasitor Kapasitor adalah dua konduktor yang tidak saling bersentuhan dan dipisahkan oleh suatu insulator (dielektrik) (Tim Pustena ITB, 2011:19). Tugas utama komponen adalah untuk menyimpan energi. Bahan dari dielektrik dapat berupa kertas, plastik film, keramik, mika, dan yang lainya Resistor Komponen yang secara khusus digunakan untuk memberikan resistansi pada suatu rangkaian adalah resistor (Tim Pustena ITB, 2011:13). Resistor yang beredar di pasaran memiliki bentuk dan ukuran yang berbeda. Namun, mereka memiliki satu fungsi utama, yaitu untuk membatasi arus. Setiapa komponen biasanya memiliki arus atau tegangan kerja. Jika tegangan atau arus yang diberikan melewati batas itu, alat tersebut bisa rusak. Untuk LED misalnya, rating arus biasanya berada pada batas sekitar 20mA-50Ma. Kristal Kristal lazimnya digunakan untuk rangkaian osilator yang menuntut stabilitas frekuensi yang tinggi dalam jangka waktu yang panjang. Alasan utamanya adalah karena perubahan nilai frekuensi kristal seiring dengan waktu, atau disebut juga dengan istilah faktor penuaan frekuensi (frequency aging), jauh lebih kecil dari pada osilatorosilator lain. Faktor penuaan frekuensi untuk kristal berkisar pada angka ±5ppm/tahun, jauh lebih baik dari pada faktor penuaan frekuensi osilator RC ataupun osilator LC yang biasanya berada diatas ±1%/tahun. Teori IC Digital Integrated Circuit (IC) Dapat dianalogikan sebagai kumpulan resistor, dioda, dan transistor dengan kombinasi tertentu dalam sebuah chip silikon berukuran mini. Penemuan IC di abad ke-20 sangat membantu penyerderhanaan ratusan komponen dalam sepotong semikonduktor (Tim Penyusun ITB, 2011:27). Sensor/Saklar 1. Sensor Ultrasonik Sensor Jarak Ultrasonik HC SR-04 biasanya berbentuk papan elektronik berukuran kecil dengan rangkaian elektronik dan 2 buah transducer didalamnya. Dari 2 buah 20

3 Evolusi Vol.II No.2 September 2014 ISSN: transducer, salah satu berfungsi sebagai transmitter (pemancar) dan satu lagi sebagai receiver (penerima) 2. Saklar Saklar adalah sebuah perangkat yang digunakan untuk memutuskan atau untuk menghubungkan jaringan listrik (Prihono, dkk 2009:27). Saklar pada dasarnya merupakan alat penyambung atau pemutus aliran listrik. Motor/Buzzer 1. Motor (Vibrator) Vibrator merupakan motor listrik kecil (dinamo) yang mempunyai bandul yang tidak seimbang,. disaat bandul tersebut berputar dengan cepat, maka akan menghasilkan getaran lembut yang akan terasa oleh manusia Mikrokontroler Mikrokontroler AVR adalah salah satu jenis mikrokontroler yang dibuat oleh Atmel Corp, AVR berupa chip atau IC (integrated circuit) yang dapat diprogram karena didalamnya berisi mikroprosesor, memori dan modul-modul I/O layaknya sebuah komputer (Sidik Nurcahyo 2012:1). Konsep Dasar Program 1. Basic Compiller Bahasa BASCOM (basic compiller) adalah bahasa pemrograman yang dapat dikatakan berada di antara bahasa tingkat rendah dan tingkat tinggi. Bahasa beraras rendah merupakan bahasa yang berorientasi pada mesin seperti bahasa assembler yang hanya dimengerti oleh mesin, sedangkan beraras tinggi berorientasi pada manusia yang biasanya digunakan pada computer. 2. Buzzer Buzzer adalah perangkat elektronika yang terbuat dari elemen piezoceramics pada suatu diafragma yang mengubah getaran/vibrasi menjadi gelombang suara. Tabel II.2 Perintah dasar BASCOM-AVR No. Perintah Keterangan 1 DO...LOOP Perulangan 2 GOSUB Memaggil prosedur 3 IF...THEN Percabangan 4 FOR...NEXT Perulangan 5 WAIT Waktu tanda detik 6 WAITMS Waktu tanda mili detik 7 WAITUS Waktu tanda micro detik 8 GOTO Loncat ke alamat memori 9 SELECT...CASE Percabangan 2. Downloader Bahasa pemrograman berfungsi untuk mempermudah manusia dalam memprogram mikrokontroler dengan bahasa-bahasa yang lebih manusiawi, sedangkan file heksa yang biasa disebut program object dibuat agar mikrokontroler dapat membaca perintahperintah yang diprogramkan 3. PEMBAHASAN Tinjauan Umum Alat Pembuatan gelang ultrasonik merupakan alat bantu mobilitas untuk tunanetra yang bertujuan untuk membantu orang tunanetra dalam mengurangi penggunaan tongkat untuk melakukan kegiatan atau aktifitas di dalam ruangan. Perancangan gelang ultrasonik terbagi atas dua bagian, yaitu perancangan hardware dan perancangan software. Perancangan hardware terbagi atas perancangan sistem kontrol, perancangan unit masukan, perancangan unit keluaran dan perancangan unit baterai. Sedangkan perancangan software terdiri dari perancangan program basic (BASCOM). Blok Rangkaian Penulis akan membahas tentang alat yang meliputi diagram blok dan realisasi rangkaian. Komponen dalam alat dirangkai berdasarkan prinsip kerja masing-masing komponen. Diagram blok rangkaian sebagai berikut : 21

4 Pembuatan Gelang Ultrasonik Untuk Alat Bantu Mobilitas Tunanetra Menggunakan Mikrokontroler Atmega8 Gambar Rangkaian Gambar 1 Blok Rangkaian Gelang Ultrasonik Gambar 2 Rangkaian Gelang Ultrasonik Rangkaian ini adalah sistem sensor jarak yang menggunakan mikrokontroler ATMega8 sebagai pusat pemroses data, sensor ultrasonik sebagai sensor jarak, dan rangkaian elektronika lain sebagai pendukung sistem. Untuk mengaktifkan rangkaian hubungkan tegangan catu daya 9 Volt dalam rangkaian tersebut, setelah saklar on maka alat akan bekerja, sensor ultrasonik akan bekerja apabila mendeteksi jarak yang ada didepan sensor tersebut sesuai dengan setingan yang telah ditentukan, kemudian mikrokontroler akan memproses dan dikeluarkan melalui output yaitu buzzer dan vibrator. Cara Kerja Alat Cara kerja alat gelang ultrasonik adalah dengan cara mengkaitkan alat tersebut di tangan seorang tunanetra, kemudian saklar ditekan dalam keadaan on maka sensor ultrasonik akan bekerja dan mendeteksi benda yang ada didepanya dengan jarak 80 cm yang telah ditentukan, jika seorang tunanetra berjalan maka sensor akan mendeteksi jika ada halangan didepanya dengan memberikan suara dan getaran lewat buzzer dan vibrator, sehingga tunanetra akan merasakan adanya halangan saat berjalan. 1. Catu Daya/Regulator 2. Input Gambar 3 Catu Daya/Regulator 22

5 Evolusi Vol.II No.2 September 2014 ISSN: Gambar 4 Input Setiap masukan dari sensor ultrasonik akan dideteksi oleh prosesor melalui port masukan yaitu Port C, yang menyambung pada sensor ultrasonik PC4 dan PC5 sedangkan kaki pin ultrasonik yang lain menyambung ke VCC dan Ground. Pendeteksian pada port masukan ini didasarkan pada data yang tersimpan pada mikrokontroler. 3. Proses Hasil pendeteksian akan dideteksi dan dicocokkan dengan data program yang tersimpan dalam RAM. Dari proses ini akan diperoleh sistem kendali yang akan mengatur kondisi buzzer. Sistem kendali ini akan diteruskan oleh prosessor ke port output, dimana port D untuk output. Gambar 5 Proses Pada alat ini terdapat sensor ultrasonik yang akan mendeteksi jarak benda di depanya dengan jarang antara 80 cm, 60 cm, dan 30 cm sesuai dengan settingan yang kita buat. Pada jarak 80 cm sensor ultrasonik mendeteksi jarak benda yang ada di depanya dengan mengeluarkan suara lewat buzzer yang di proses melaluli mikrokontroler dengan menghasilkan nada pelan, dan jarak 60cm mengeluarkan nada lebih cepat sedangkan pada jarak 30cm mngeluarkan nada sangat cepat. 4. Output 23

6 Pembuatan Gelang Ultrasonik Untuk Alat Bantu Mobilitas Tunanetra Menggunakan Mikrokontroler Atmega8 Gambar 6 Output Hasil dari suatu proses yang dilakukan oleh mikrokontroler. Output dalam alat ini menggunakan buzzer dan vibrator, yang berfungsi memberikan suara dan getaran apa bila sensor ultrasonik mendeteksi benda yang ada di depanya. Setiap masukan yang diterima oleh sensor ultrasonik kemudian diproses oleh mikrokontroler dan dikeluarkan melalui suara dan getaran melalui buzzer dan vibrator. Perancangan Program Flowchart Program Gambar 8 Flowchart algoritma Konstruksi Sistem (Coding) Inisialisasi Program 2. Konfigurasi 1. Header Program $regfile = "m8def.dat" $crystal = '============================== Sintaks program diatas merupakan inisialisasi header program dimana $regfile = "m8def.dat" merupakan jenis mikro yang dipakai dan $crystal = merupakan nilai kristal yang dipakai. Buzzer = 0 Getar = 0 Config Portc.4 = Output Trigger Config Portd.0 = Output Config Portd.1 = Output Config Pinc.5 = Input Config Portc.0 = Output Trigger Alias Portc.4 Trigger = 0 Buzzer Alias Portd.0 Getar Alias Portd.1 ' ' Echo 24

7 Evolusi Vol.II No.2 September 2014 ISSN: Dim A As Word Dim S As Single Const K = Konfigurasi merupakan pemberitahuan kepada program bahwa pin-pin tersebut terpakai untuk digunakan sebagai proses, input maupun output. 3. Input Waitms 50 Reset Portc.4 Buzzer = 1 Buzzer = 1 Waitms 200 Buzzer = 0 Buzzer = 0 Waitms 100 Elseif S < 80 Then '80 cm Do Trigger = 1 Waitus 15 Trigger = 0 Waitus 10 Pulsein A, Pinc, 5, 1 S = A * K Pada input ini trigger mengirimkan masukan bernilai 1, menunggu selama 15 detik kemudian di 0 kan lagi, menunggu selama 10 mili detik sampai dengan diterima ke Pinc Proses If S < 30 Then Buzzer = 1 Getar = 1 Waitms 20 Buzzer = 0 Getar = 0 Waitms 20 Elseif S < 60 Then '30 cm '60 cm Hasil Percobaan Setelah tahap perancangan telah dilakukan, maka tahap berikutnya adalah pengujian dan analisis terhadap tiap-tiap bagian pendukung Proses input berjalan jika sensor ultrasonik mendeteksi pada jarak <30 cm maka buzzer dan vibrator akan bekerja, kemudian menunggu selama 20 milidetik untuk melakukan proses pengulangan kembali. 5. Output Buzzer = 1 Buzzer = 1 Waitms 400 Buzzer = 0 Buzzer = 0 Waitms 100 End If Waitms 100 Loop Pengendalian output adalah hasil dari pembacaan perintah yang kita masukan, dimana jika sensor ultrasonik bekerja dan diproses oleh mikrokontroler maka buzzer akan bernilai 1. sistem. Pada tahap ini akan di lakukan beberapa pengujian dengan beberapa kategori yaitu. Tabel 1 Hasil Pengujian Alat Tanpa IC Regulator No Tegangan Kerja Mikrokontroler Kondisi Mikrokontroler Buzzer 1 3 Volt Buruk Tidak bekerja Mati 2 4 Volt Buruk Tidak bekerja Mati 3 5 Volt Sangat baik Normal Bunyi 4 6 Volt Buruk Panas Mati 5 7 Volt Buruk Panas Mati 6 8 Volt Buruk Panas Mati 7 9 Volt Sangat Buruk Panas Mati 25

8 Pembuatan Gelang Ultrasonik Untuk Alat Bantu Mobilitas Tunanetra Menggunakan Mikrokontroler Atmega8 Berdasarkan hasil percobaan yang terdapat pada Tabel III.1 dapat dijelaskan bahwa mikrokontroler tidak akan berfungsi atau mati pada tegangan kurang dari 5 Volt. Selain itu, jika tegangan yang mengalir pada mikrokontroler lebih dari 5 Volt mikrokontroler akan panas dan mikrokontroler dapat langsung rusak atau mati. Jadi mikrokontroler hanya dapat berfungsi dengan baik jika tegangan yang mengalir antara 5 Volt sampai 5,5 volt. Tabel 2 Hasil Pengujian Alat Menggunakan IC Regulator No Tegangan Kerja Mikrokontroler Kondisi Buzzer 1 3 Volt Buruk Tidak bekerja Mati 2 4 Volt Buruk Tidak bekerja Mati 3 5 Volt Sangat baik Normal Bunyi 4 6 Volt Sangat baik Normal Bunyi 5 7 Volt Sangat baik Normal Bunyi 6 8 Volt Sangat baik Normal Bunyi 7 9 Volt Sangat baik Normal Bunyi Berdasarkan hasil percobaan yang terdapat pada Tabel III.2 dapat di jelaskan bahwa mikrokontroller yang dialiri arus listrik dengan menggunakan ic regulator tidak akan berfungsi atau mati pada tegangan kurang dari 5 Volt dan mikrokontroler akan berfungsi dengan baik pada tegangan 6 Volt sampai 9 Volt, karena terdapat sebuah ic regulator yang berfungsi sebagai penurun voltase. Untuk menghasilkan tegangan yang konstan sebesar 5 Volt dengan arus maksimum 1,5 ampere. Tabel 3 Pengujian Jarak Sensor Ultrasonik No Jarak Sensor Buzzer Kinerja Alat Ultrasonik 1 20 cm Mendeteksi Buzzer bunyi, Vibrator bergetar 2 30 cm Mendeteksi Buzzer bunyi, Vibrator bergetar 3 40 cm Mendeteksi Buzzer bunyi, Vibrator bergetar 4 50 cm Mendeteksi Buzzer bunyi, Vibrator bergetar 5 60 cm Mendeteksi Buzzer bunyi, Vibrator bergetar 6 70 cm Mendeteksi Buzzer bunyi, Vibrator bergetar 7 80 cm Mendeteksi Buzzer bunyi, Vibrator bergetar 8 85 cm Tidak mendeteksi Buzzer tidak bunyi, Vibrator tidak bergetar 9 90 cm Tidak mendeteksi Buzzer tidak bunyi, Vibrator tidak bergetar Keterangan: Hasil pengujian jarak sensor ultrasonik pada jarak 20 cm sampai dengan jarak 90 cm,jarak sensor melebihi 85 cm sensor ultrasonik tidak bisa membaca, karena jarak yang di tentukan dan di atur dalam coding sampai 80 cm,sebenarnya sensor ultrasonik sendri dapat membaca jarak antara 2 cm sampai 400 cm. Jika sensor ultrasonik di dekatkan dengan benda dengan jarak 20 cm sampai 80 cm sensor akan bekerja dan mengirim ke mikrokontroler kemudian 26

9 Evolusi Vol.II No.2 September 2014 ISSN: diproses dan dikeluarkan melalui outbut yaitu buzzer dengan bunyi atau suara yang sudah ditentukan. Jika sensor melebihi jarak 85 cm sampai 90 cm mkasm sensor tidak bisa bekerja. KESIMPULAN Dari hasil pembuatan alat gelang ultrasonik berbasis mikrokontroler ATMega8, dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut: 1. Alat pengaman ini befungsi jika sensor ultrasonik mendeteksi jarak benda yang ada di depannya sesuai dengan pengaturan jarak yang telah ditentukan, setiap jarak tertentu sensor akan mengeluarkan bunyi lewat buzzer dan getaran lewat vibrator, dengan kode yang sudah ditentukan tiap jaraknya. 2. Dengan menggunakan program BASCOM-AVR penulis dapat membuat program lebih mudah karena program ini cukup lengkap dengan adanya simulator untuk LED sehingga penulis bisa melihat program yang dibuat di dalam simulasi dan sebelum didownload kedalam mikrokontroler 3. Perangkat keras gelang ultrasonik dapat diwujudkan dengan menggabungkan beberapa komponen dan rangkaian, diantaranya : rangkaian catu daya, sensor dan output berupa buzzer dan vibrator. Setiap rangkaian tersebut disatukan oleh mikrokontroller ATMega8 sebagai pusat kendali. 4. Pada alat gelang ultrasonik dapat mebaca jarak antara 2 cm cm, karena jarak yang ditentukan dan diatur dalam coding haya sampai 80 cm saja sesuai dengan penggunaanya. Sehingga seorang tunanetra dapat menggunakan alat ini pada ruangan dengan jarak sensor yang telah ditentukan. 4. Jenis Warna dan Nilai Hambatan Resistor di ambil dari : medianerdi/macammacam_resistor.ht ml 5. Menjalankan BASCOM AVR. Diambil dari : p/26/mod_folder/content/1/artikel/ MENJALANKAN%20BASCOM%20AV R.doc?forcedownload=1 6. DAFTAR PUSTAKA 1. Prihono,dkk Jago Elektronika Secara Otodidak. Jakarta Selatan : PT Kawan Pustaka. 2. Tim Pustena ITB Jurus Kilat Membuat Robotika. Bekasi Jawa Barat : DUNIA 3. Sidik Nurcahyo Aplikasi dan Teknik Mikrokontroler AVR Atmel. Yogyakarta : C.V ANDI OFFSET. 27

10 Pembuatan Gelang Ultrasonik Untuk Alat Bantu Mobilitas Tunanetra Menggunakan Mikrokontroler Atmega8 28