KATA PENGANTAR Rancang Bangun Pemandu Tuna Netra Menggunakan Sensor Ultrasonik Berbasis Mikrokontroler. S

Transkripsi

1 KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan kehadapan Tuhan Yang Maha Esa karena atas berkat rahmat-nya penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul Rancang Bangun Pemandu Tuna Netra Menggunakan Sensor Ultrasonik Berbasis Mikrokontroler. Skripsi ini disusun untuk memenuhi sebagian persyaratan dalam rangka menyelesaikan pendidikan sarjana strata satu (S1) pada Jurusan Teknik Elektro dan Komputer Fakultas Teknik Universitas Udayana. Dalam penyusunan skripsi ini, penulis mendapatkan petunjuk, bantuan, dan bimbingan dari berbagai pihak. Sehubungan dengan hal tersebut pada kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terima kasih kepada : 1. Bapak Prof. Ir. Ngakan Putu Gede Suardana, MT.,Ph.D selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Udayana. 2. Bapak Wayan Gede Ariastina, S.T., M.Eng.Sc., Ph.D. selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Udayana. 3. Bapak Ir. Cok Gede Indra Partha, M.Erg.,MT. selaku Dosen Pembimbing I 4. Bapak Yoga Divayana, Ph.D. selaku Dosen Pembimbing II dan sekaligus sebagai Pembimbing Akademik yang telah memberikan bimbingan, perhatian serta dorongan selama menempuh kuliah di Jurusan Teknik Elektro dan Komputer Fakultas Teknik Universitas Udayana. 5. Bapak Pratolo Rahardjo, ST., MT., Bapak Yoga Divayana,Ph.D dan Bapak I Gusti Agung Pt Raka Agung, ST., MT. sebagai dosen konsentrasi Elektronika Terapan pada khususnya serta dosen dosen di lingkungan Jurusan Teknik Elektro dan Komputer Fakultas Teknik Universitas Udayana yang telah memberi pengajaran terbaik kepada penulis. 6. Bapak, Ibu, Kakak dan seluruh keluarga besar penulis, yang selalu memberikan dukungan moril, motivasi, dan materil selama menempuh pendidikan di Jurusan Teknik Elektro dan Komputer Fakultas Teknik Universitas Udayana. 7. Semua pihak yang tidak bisa penulis sebutkan satu-persatu atas bantuan dan saran yang telah diberikan sehingga skripsi ini dapat terselesaikan. vi

2 Penulis menyadari sepenuhnya bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu, segala bentuk ide pengembangan, kritik, dan saran yang bersifat membangun dari pihak dosen penguji dan berbagai pihak lainnya sangat penulis harapkan, demi kesempurnaan skripsi ini. Akhir kata, semoga skripsi ini dapat bermanfaat dalam pengembangan ilmu sains dan teknologi, serta menambah pengetahuan luas semua pihak. Denpasar, Oktober 2016 Penulis vii

3 ABSTRAK Manusia merupakan ciptaan yang sempurna, akan tetapi ada sebagian manusia yang diciptakan dengan kondisi fisik yang terbatas seperti penyandang tuna netra atau manusia yang mengalami musibah sehingga menyebabkan mata tidak berfungsi dengan baik. Penggunaan tongkat penyandang tuna netra dapat digantikan dengan alat pemandu menggunakan sensor ultrasonik berbasis mikrokontroler sehingga penyandang tuna netra lebih leluasa dalam bergerak. Sensor ultrasonik bekerja dengan memanfaatkan gelombang ultrasonik sebagai pemancar dan menghitung jarak dengan perbedaan selisih waktu dari gelombang pancar sampai gelombang pantul diterima. Sensor ultrasonik HC- SR04 dimanfaatkan untuk mengukur jarak benda yang berada disekitarnya dengan bantuan mikrokontroler arduino UNO sebagai modul pengolah data. Arduino UNO mengolah data masukan dari sensor ultrasonik dan memberikan keluaran berupa motor getar. Alat pemandu tuna netra menggunakan sabuk sebagai desain utama. Sensor diletakkan pada sisi kiri dan kanan sabuk untuk mendeteksi benda di samping, sedangkan untuk mendeteksi benda di depan penyandang tuna netra sensor diletakkan di depan sabuk. Motor getar diletakkan pada samping sensor untuk memberikan getaran ketika sensor ultrasonik aktif. Alat pemandu tuna netra dapat mendeteksi benda di sekitarnya dengan menerapkan desain pada sabuk. Alat pemandu tuna netra mempunyai spesifikasi dalam mendeteksi jarak di kiri sabuk 30 cm, di depan sabuk 150 cm, di kanan sabuk 30 cm dan di bawah sabuk 120 cm 125 cm. Kata kunci: sensor ultrasonik, arduino UNO, motor getar dan jarak viii

4 ABSTRACT Humans are the perfect creation, but there are less fortunate to be born with eye-disability. The use of stick can be replaced by an ultrasonic sensor using the tool guide microcontroller based so that the blind more flexibility in moving. Ultrasonic sensor works by using ultrasonic waves as a transmitter and calculate the distance to the difference time of the wave beam to a reflected wave is received. HC-SR04 ultrasonic sensor is used to measure the distance of objects with the aid of a microcontroller arduino UNO as a data processor module. Arduino UNO process data input from ultrasonic sensors and provides output using vibrating motors. Tool guide for blind people use the belt as the main design. Sensors placed on either side of the belt to detect objects on the side, while to detect objects in front of the blind sensors placed on the front of the belt. Vibrating motors placed at the side of the sensor to provide vibration when the sensor is active. Tool guide for blind people can detect objects around by implementing the design on the belt. Tool guide for blind have specialized in detecting things 30 cm on the left belt, 150 cm in front of the belt, 30 cm on the right belt and 150 cm below the belt. Keywords: ultrasonic sensors, arduino UNO, vibrating motors and distance ix

5 DAFTAR ISI Halaman JUDUL... ii LEMBAR PERNYATAAN ORISINALITAS... iii LEMBAR PENGESAHAN... v KATA PENGANTAR... vi ABSTRAK... ` viii ABSTRACT... ix DAFTAR ISI... x DAFTAR GAMBAR... xiii DAFTAR TABEL... xv BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Rumusan Masalah Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian Batasan Masalah... 2 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Tinjauan Muktahir Tinjauan Pustaka Indera Penglihatan Pengertian Sensor Gelombang Ultrasonik Sensor Ultrasonik Arduino Arduino UNO Komponen Arduino UNO Komunikasi Arduino UNO x

6 Mikrokontroler ATMega Pemrograman software Arduino UNO Motor Motor Getar DC LED (Light Emitting Diode) BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Lokasi dan Waktu Penelitian Sumber Data Metode Pengumpulan Data Bahan Penelitian Peralatan Kerja Langkah Penelitian Perancangan Sistem Perancangan Perangkat Keras Perancangan Rangkaian Power Supply Perancangan Rangkaian Input Perancangan Rangkaian Output Perancangan Rangkaian Pengolah Data Perancangan Perangkat Lunak Android IDE Flowchart Pengujian Peralatan BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Realisasi Hasil Perancangan Alat Hasil Pembuatan Perangkat Keras Hasil Pembuatan Perangkat Lunak Pengujian dan Pembahasan Hasil Perancangan Pemandu Tuna Netra Menggunakan Sensor Ultrasonik Berbasis Mikrokontroler Pengujian dan Pembahasan Perangkat Keras Pengujian dan Pembahasan Rangkaian Catu Daya xi

7 Pengujian dan Pembahasan Rangkaian Input Pengujian dan Pembahasan Rangkaian Output Pengujian dan Pembahasan Rangkaian Pengolah Data Pengujian dan Pembahasan Perangkat Lunak Pengujian dan Pembahasan Keseluruhan Alat BAB V PENUTUP 5.1 Simpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN xii

8 DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1 Besaran fisik sensor dan transducer... 6 Gambar 2.2 Sensor Ultrasonik HCSR Gambar 2.3 Timing Diagram HCSR Gambar 2.4 Sistem Kerja HCSR Gambar 2.5 Arduino UNO Gambar 2.6 Komponen Arduino UNO Gambar 2.7 Arsitektur ATMega Gambar 2.8 Tampilan Arduino IDE Gambar 2.9 Jenis Motor DC Gambar 2.10 Motor Getar mm coreless Gambar 2.11 Simbol LED Gambar 2.12 Rangkaian LED pada Arduino Gambar 3.1 Langkah Penelitian Gambar 3.2 Perancangan Sistem Gambar 3.3 Blok Diagram Perangkat Keras Gambar 3.4 Rangkaian Power Supply Gambar 3.5 Rangkaian Input Gambar 3.6 Rangkaian Output Gambar 3.7 Rangkaian Pengolah Data Gambar 3.8 Tampilan Awal Arduino IDE Gambar 3.9 Flowchart Perancangan Perangkat Lunak Gambar 4.1 Tampak Depan Hasil pembuatan perangkat keras Gambar 4.2 Tampak Belakang Hasil pembuatan perangkat keras Gambar 4.3 Hasil pembuatan perangkat lunak Gambar 4.4 Pengujian rangkaian catu daya Gambar 4.5 Penggunaan multi fungsi digital meter Gambar 4.6 Pengukuran konsumsi daya pada saat siaga Gambar 4.7 Pengukuran konsumsi daya pada saat maksimal Gambar 4.8 Blok diagram pengujian rangkaian input xiii

9 Gambar 4.9 Pengujian rangkaian input Gambar 4.10 Pengukuran jarak 40 cm Gambar 4.11 Pengukuran jarak 40 cm pada serial monitor arduino Gambar 4.12 Pengukuran jarak 80 cm Gambar 4.13 Pengukuran jarak 80 cm pada serial monitor arduino Gambar 4.14 Pengukuran jarak 160 cm Gambar 4.15 Pengukuran jarak 160 cm pada serial monitor arduino Gambar 4.16 Pengukuran jarak 200 cm Gambar 4.17 Pengukuran jarak 200 cm pada serial monitor arduino Gambar 4.18 Diagram blok pengujian rangkaian output Gambar 4.19 Pengujian rangkaian output LOW Gambar 4.20 Hasil Pengujian rangkaian output HIGH Gambar 4.21 Blok diagram pengukuran arus dan tegangan Gambar 4.22 Hasil Pengujian tegangan pin digital Gambar 4.23 Hasil Pengujian arus pin digital Gambar 4.24 Rangkaian driver motor untuk motor getar Gambar 4.25 Pengujian rangkaian pengolah data Gambar 4.26 Pengujian tegangan keluaran pada arduino Gambar 4.27 Pengujian pin 2 arduino saat LOW (kiri) dan HIGH (kanan) Gambar 4.28 Perhitungan jarak S4 pada bidang datar Gambar 4.29 Plot ruangan Laboratorium Teknik elektro lantai Gambar 4.30 Plot ruangan Laboratorium Teknik elektro lantai Gambar 4.31 Gabungan perangkat lunak dan perangkat keras pada alat pemandu tuna netra Gambar 4.32 Pengujian Alat untuk bagian kiri Gambar 4.33 Pengujian alat bagian Kanan Gambar 4.34 Pengujian alat bagian depan Gambar 4.35 Pengujian alat bagian bawah yang lebih tinggi dari bidang datar Gambar 4.36 Pengujian alat bagian bawah yang lebih rendah dari bidang datar Gambar 4.37 Pengujian alat bagian bawah di bidang datar Gambar 4.38 Pengujian alat kiri dan kanan pengguna xiv

10 DAFTAR TABEL Halaman Tabel 2.1 Spesifikasi Sensor Ultrasonik HCSR Tabel 2.2 Spesifikasi Motor Getar DC mm coreless Tabel 3.1 Penempatan pin sesnor ke pin digital arduino UNO Tabel 3.2 Penempatan pin arduino UNO Tabel 4.1 Spesifikasi Alat pemandu tuna netra menggunakan sensor ultrasonik Tabel 4.2 Hasil Pengujian Rangkaian input sensor ultrasonik HCSR Tabel 4.3 Hasil Pengujian Rangkaian output motor getar Tabel 4.4 Hasil pengukuran arus dan tegangan untuk motor getar Tabel 4.5 Hasil Pengujian pin digital pada arduino xv

11 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Manusia adalah ciptaan Tuhan yang paling sempurna dibandingkan dengan ciptaan yang lainnya. Tetapi tidak semua manusia diciptakan dalam keadaan yang sempurna bentuk fisiknya sejak lahir atau keadaan yang diakibatkan musibah salah satunya adalah penyandang tuna netra. Didasari oleh keprihatinan akan keadaan penyandang tuna netra tersebut, penulis merancang sebuah alat yang bertujuan sebagai pemandu untuk memudahkan penyandang tuna netra dalam berjalan dan melakukan kegiatan sehari-hari. Tuna netra atau kebutaan merupakan gangguan yang dialami oleh mata sehingga tidak dapat berfungsi sebagaimana mestinya. Pada umumnya penyandang tuna netra menggunakan tongkat untuk mengetahui jarak yang ada di sekitarnya. Tongkat biasanya digunakan jika di luar ruangan untuk meraba benda/halangan yang berada di bawah dan benda bergerak seperti mobil sering tidak terdeteksi oleh tongkat. Penyandang tuna netra juga mengalami kendala untuk menentukan jarak objek yang ada di sekitarnya misalnya teman yang diajak bicara. Subandi (2009) telah membuat alat pemandu tuna netra dengan memanfaatkan gelombang ultrasonik dan mikrokontroler sehingga dapat mendeteksi jarak suatu objek. Rahmat (2010) memanfaatkan sensor jarak untuk membantu tuna netra dalam kehidupan sehari-hari. Handri (2011) memanfaatkan barang bekas untuk merancang tongkat cerdas sehingga mempermudah tuna netra untuk melakukan kegiatan sehari-hari. Kemajuan dibidang teknologi memungkinkan membuat alat dengan menggunakan gelombang ultrasonik untuk mendeteksi keberadaan suatu objek. Gelombang ultrasonik ini akan dipancarkan dan sinyal yang mengenai objek sebagian akan dipantulkan kembali. Sinyal pantul tersebut akan diterima oleh receiver yang kemudian akan diproses oleh mikrokontroler. Mikrokontroler ini akan memproses semua masukan dari gelombang ultrasonik dan memberikan keluaran informasi tentang keberadaan objek dari pengguna serta informasi untuk 1

12 2 memberikan panduan untuk penyandang tuna netra dalam bergerak. Alat ini dirancang untuk memudahkan penyandang tuna netra dalam bergerak dan beraktifitas sehari-hari, sehingga penggunaan tongkat berkurang dan penyandang tuna netra lebih leluasa bergerak. 1.2 Rumusan Masalah Berdasarkan uraian pada latar belakang, maka dapat dirumuskan beberapa permasalahan sebagai berikut : 1. Bagaimana merancang dan merealisasikan alat pemandu bergerak memakai sensor ultrasonik untuk penyandang tuna netra berbasis mikrokontroler? 2. Bagaimana unjuk kerja dari alat pemandu bergerak untuk penyandang tuna netra yang telah dibuat? 1.3 Tujuan Penelitian Adapun tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut : 1. Dapat merancang dan merealisasikan alat pemandu bergerak memakai sensor ultrasonik untuk penyandang tuna netra. 2. Dapat mengetahui unjuk kerja alat pemandu bergerak penyandang tuna netra yang telah dibuat. 1.4 Manfaat Penelitian Manfaat yang bisa diperoleh dari penelitian ini adalah untuk memudahkan penyandang tuna netra bergerak dengan menggunakan alat pemandu bergerak yang menggunakan sensor ultrasonik dan mengurangi penggunaan tongkat agar penyandang tuna netra lebih leluasa dalam bergerak. 1.5 Batasan Masalah Melihat luasnya permasalahan yang ada, maka perlu memberikan batasan masalah. Adapun batasan dari penelitian ini yaitu : 1. Perangkat keras yang digunakan adalah mikrokontroler ARDUINO UNO. 2. Input yang digunakan adalah sensor ultrasonik HC-SR04 sebanyak 4 buah. 3. Output yang digunakan adalah motor vibrator sebanyak 4 buah. 4. Jarak jangkau pendeteksi dari alat sebesar 1 cm 200 cm.

13 3 5. Pengujian dilakukan di dalam ruangan. 6. Benda/ penghalang berupa properti yang ada di dalam ruangan seperti meja, kursi, lemari, tangga dan lainnya. 7. Alat pemandu tuna netra digunakan hanya untuk orang dengan lingkar pinggang 60 cm.