Journal of Control and Network Systems

Transkripsi

1 JCONES Vol. 5, No. 1 (2016) Journal of Control and Network Systems Situs Jurnal : RANCANG BANGUN ALAT PENGAYUN BAYI BERBASIS MIKROKONTROLER MENGGUNAKAN SENSOR SUARA, KELEMBABAN DAN GAS AMONIA Cahyati Supriyati Sangaji 1) Harianto 2) Madha Christian Wibowo 3) Program Studi/ Jurusan Sistem Komputer Institut Bisnis dan Informatika Stikom Surabaya Jalan Raya Kedung Baruk 98 Surabaya, )cahyati2d@gmail.com, 2) hari@stikom.edu, 3)Madha@stikom.edu Abstract: Perkembangan teknologi salah satunya terjadi pada peralatan atau perlengkapan bayi yang bertujuan meringankan pekerjaan para ibu. Sering sekali ibu rumah tangga kelelahan dalam menimang untuk menidurkan anaknya dan setelah itu meninggalkan anaknya dalam keadaan tertidur di ranjang untuk melakukan aktivitas yang lain sehingga bila anak tersebut terjaga atau menangis, tidak ada seorang pun yang bisa menghiburnya. Maka perlu adanya alat yang otomatis dapat menghibur sementara anak yang terjaga tersebut.pada metode penelitian tugas akhir ini dilakukan untuk memberikan penanda dini kepada ibu bayi ketika bayi yang ada di dalam ayunan terbangun atau bahkan menangis selain itu juga agar bayi tidak terlalu lama terbangun atau menangis. Perancangan rancang bangun ini berbasis mikrokontroler yang memperoleh input dari sensor-sensor yang digunakan, data input akan diolah oleh mikrokontroler, kemudian akan menentukan hasil output yang sesuai dengan data input dan hasil proses mikrokontroler. Terdapat tiga macam kondisi yang mungkin terjadi pada alat pengayun. Pertama kondisi saat bayi bersuara/menangis bukan karena buang air, kedua kondisi saat bayi bersuara/menangis karena buang air dan ketiga kondisi saat bayi bersuara/menangis bukan karena buang air namun masih terdapat bau amonia dari kasur pengayun. Kemudian hasil rata-rata dari 3 kondisi tersebut adalah 96,67 % untuk kondisi benar dan 3,33% untuk kondisi salah. Kata kunci : Ayunan Bayi Otomatis, Suara Bayi, Sensor Suara, Sensor Amonia, Sensor Kelembaban,otomatis,sistem Di zaman sekarang ini, perkembangan dalam bidang teknologi terus dikembangkan agar memberikan kemudahan untuk meringankan pekerjaan manusia serta memberikan keuntungan dalam menghemat tenaga dan waktu dalam melakukan suatu kegiatan. Selain itu perkembangan teknologi tersebut juga diharapkan memiliki nilai lebih dari teknologi sebelumnya. Perkembangan teknologi salah satunya terjadi pada peralatan atau perlengkapan bayi yang bertujuan meringankan pekerjaan para ibu. Sering sekali ibu rumah tangga kelelahan dalam menimang untuk menidurkan anaknya dan setelah itu meninggalkan anaknya dalam keadaan tertidur di ranjang untuk melakukan aktivitas yang lain. Dan akibatnya bila anak tersebut terjaga dan menangis, tidak ada seorang pun yang bisa menghiburnya. Untuk membantu meringankan tugas ibu maka perlu adanya alat yang otomatis dapat menghibur sementara anak menangis tersebut. Salah satunya adalah alat penimang otomatis. (Purba,2013) Penelitian sebelumnya yang berhubungan dengan teknologi peralatan otomatis untuk kebutuhan bayi (Purba,2013) membahas hal yang berhubungan dengan pendeteksian menggunakan sensor suara dan sensor kelembaban yang akan mengayun bayi jika hasil input suara mendeteksi bayi menangis dan meyalakan alarm jika bayi buang air jika terdeteksi dari input sensor kelembaban. Penelitian lain yang berhubungan dengan alat penimang otomatis (Rachmadyanti,2010) mengembangkan penelitian pada gerak motor ayunan bayi yang menggunakan metode kontrol PID (Proportional Integral Derivative) controller. JCONES Vol. 5, No. 1 (2016) Hal: 84

2 Berdasarkan beberapa permasalahan yang berhubungan dengan ibu bayi diatas dan penelitian yang telah dilakukan sebelumnya, maka penyusun mencoba untuk merancang sebuah alat pengayun bayi otomatis untuk mengayun sementara bayi yang terbangun atau bersuara, diikuti dengan penanda musik ketika bayi terbangun atau bersuara serta informasi pada layar LCD (Liquid Crystal Display) jika bayi tidak tertidur kembali. Alat ini dapat mengayun secara otomatis untuk sementara sampai ibu bayi datang dan memberikan penanda kepada ibu bayi. Penanda pada alat ini bertujuan agar bayi tidak terlalu lama menangis jika bayi terbangun kemudian menangis. Tujuan lain dari alat ini adalah untuk memberikan informasi/alasan yang menyebabkan bayi bersuara/menangis dari hasil proses deteksi sensor suara, kelembaban dan amonia pada alat pengayun tersebut. MIKROKONTROLER ATMEGA32 Mikrokontroler AVR (Alf and vegard s Risc processor) merupakan bagian dari keluarga mikrokontroler CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) 8-bit buatan Atmel. AVR (Alf and vegard s Risc processor) memiliki arsitektur 8-bit, dimana semua instruksi dikemas dalam kode 16-bit dan sebagian besar instruksi dieksekusi dalam 1 siklus clock. Mikrokontroler AVR (Alf and vegard s Risc processor) memiliki arsitektur Havard, yaitu memisahkan memori untuk kode program dan memori data. AVR (Alf and vegard s Risc processor) berteknologi RISC (Reduced Instruction Set Computing), sedangkan seri MCS51 berteknologi CISC (Complex Instruction Set Computing). AVR (Alf and vegard s Risc processor) dapat dikelompokkan menjadi empat kelas, yaitu keluarga ATtiny, keluarga AT90Sxx, keluarga ATmega dan AT86RFxx. Pada dasarnya yang membedakan masing-masing kelas adalah memori, peripheral, dan fungsinya. (Sunardi, dkk., 2009). Fitur-fitur yang dimiliki oleh microcontroller AVR (Alf and vegard s Risc processor) ATmega32 adalah sebagai berikut: 1. Dapat bekerja pada tegangan 4,5 Volt 5,5 Volt. 2. Merupakan mikrokontroler AVR (Alf and vegard s Risc processor) 8 bit berkemampuan tinggi dengan daya yang rendah. 3. Memiliki 32 x 8 general purpose working register. 4. Kecepatan eksekusi program yang dimiliki cepat karena sebagian besar instruksi dieksekusi dalam 1 clock dengan arsitektur RISC (Reduced Instruction Set Computing) hamper mencapai 16 MIPS (Million Instruction Per Second) pada frekuensi 16 MHz (MegaHertz). 5. Memori data dan program yang tidak mudah hilang (Nonvolatile Programand Data Memories) dengan pemrograman flash memiliki kapasitas 8 KB (KiloBytes). 6. Memiliki daya tahan10000 siklus tulis/hapus program. 7. Fasilitas timer/counter yang ada pada mikrokontroler ini terdiri dari dua buah Timer/Counter 8 bit dan satu buah Timer/Counter 16 bit. 8. Memiliki 4 kanal PWM (Pulse Width Modulation) dan memiliki 6 kanal ADC ( Analog to Digital Converter) 10 bit. 9. Memiliki pemrograman serial USART (Universal Serial Asyncronous and Syncronous Receiver Transmitter), On-chip Analog Comparator, dan interrupt. SENSOR SUARA Sensor suara adalah sebuah alat yang mampu mengubah gelombang Sinusoidal suara menjadi gelombang sinus energi listrik. Sensor suara bekerja berdasarkan besar/kecilnya kekuatan gelombang suara yang mengenai membran sensor yang menyebabkan bergeraknya membran sensor yang juga terdapat sebuah kumparan kecil di balik membran sensor naik dan turun. Oleh karena kumparan tersebut sebenarnya adalah ibarat sebuah pisau berlubang-lubang, maka pada saat ia bergerak naik-turun, ia juga telah membuat gelombang magnet yang mengalir melewatinya terpotong-potong. Kecepatan gerak kumparan menentukan kuat-lemahnya gelombang listrik yang dihasilkannya. SENSOR KELEMBABAN Sensor DHT11 terdiri dari elemen polimer kapasitif digunakan untuk mengukur kelembaban dan sensor temperatur. Didalamnya juga terdapat memori kalibrasi yang digunakan untuk menyimpan koefisien kalibrasi hasil pengukuran sensor. Data hasil pengukuran dari DHT11 ini berupa digital logic yang diakses secara serial. DHT11 merupakan sensor digital untuk temperature dan kelembaban sekaligus yang memiliki kisaran pengukuran dari 2 90 persen RH (Relative Humidity) dan 0 50 derajat celcius. Data yang diperoleh berupa data pengukuran temperatur dari lingkungan. Jika, sensor membaca temperatur makin rendah maka tegangan pull down yang dialirkan menjadi lebih besar, sehingga akan menghasilkan Vcc data yang semakin besar, JCONES Vol. 5, No. 1 (2016) Hal: 85

3 data yang dihasilkan dari sensor ini adalah sudah berupa data digital. SENSOR AMONIA Sensor Amonia yang digunakan adalah sensor MQ137. Materi sensitif dari sensor gas MQ137 adalah SnO2, dengan konduktivitas yang lebih rendah di udara bersih. Konduktivitas sensor akan lebih tinggi seiring dengan meningkatnya konsentrasi gas. Menggunakan electro circuit sederhana, Convert perubahan konduktivitas untuk menyesuaikan sinyal output konsentrasi gas. Sensor gas MQ137 memiliki sensitivitas tinggi terhadap Amonia, juga untuk amina organik lainnya. Sensor ini dapat digunakan untuk mendeteksi gas yang mengandung Amonia dan cocok untuk aplikasi yang berbeda. Sensor gas MQ137 memiliki konfigurasi sensitivitas yang baik untuk amonia, tahan lama dan memiliki sirkuit drive circuit sederhana. LCD (LIQUID CRYSTAL DISPLAY) LCD (Liquid Crystal Display) adalah suatu jenis media tampilan yang menggunakan kristal cair sebagai penampil utama. LCD (Liquid Crystal Display) sudah digunakan diberbagai bidang, misalnya dalam alat-alat elektronik, seperti kalkulator ataupun layar komputer. Pada LCD (Liquid Crystal Display) berwarna semacam monitor, terdapat banyak sekali titik cahaya (pixel) yang terdiri dari satu buah kristal cair sebagai suatu titik cahaya. Walaupun disebut sebagai titik cahaya, namun kristal cair ini tidak memancarkan cahaya sendiri. LCD (Liquid Crystal Display) LMB162A merupakan modul LCD (Liquid Crystal Display) buatan Top way dengan tampilan 2 x 16 karakter (2 baris x 16 kolom) dengan konsumsi daya rendah, sekitar 5 Volt DC (Direct Current). Modul tersebut dilengkapi dengan mikrokontroler yang didesain khusus untuk mengendalikan LCD (Liquid Crystal Display), sehingga memudahkan melakukan koneksi dengan AVR (Alf and vegard s Risc processor). METODE Pada metode penelitian tugas akhir ini dilakukan untuk memberikan penanda dini kepada ibu bayi ketika bayi yang ada di dalam ayunan terbangun atau bahkan menangis selain itu juga agar bayi tidak terlalu lama terbangun atau menangis. Perancangan rancang bangun ini berbasis mikrokontroler yang memperoleh input dari sensor-sensor yang digunakan, data input akan diolah oleh mikrokontroler, kemudian akan menentukan hasil output yang sesuai dengan data input dan hasil proses mikrokontroler. Gambar 1. Blok Diagram Perancangan Sistem rancangan ini akan mulai bekerja jika terdeteksi suara bayi. Ketika hasil sensor suara terdeteksi suara bayi dari alat akan mengayun secara otomatis untuk mengayun sementara bayi. Selanjutnya setelah alat mengayun beberapa saat, sensor amonia akan mendeteksi apakah bayi buang air. Hasil deteksi akan di sempurnakan dengan sensor kelembaban. Sensor kelembaban untuk mendeteksi apakah bayi benarbenar buang air atau tidak dengan mendeteksi apakah kasur ayunan bayi benar-benar basah atau tidak. Alasan digunakan sensor kelembaban adalah menghindari kesalahan hasil deteksi ketika kasur bayi pada pengayun kering namun masih terdetaksi amonia pada kasur bayi sehingga dapat meminimalisir kesalahan hasil deteksi sensor. Dari hasi pengolahan sensor-sensor pada rancang bangun ini akan diberikan penanda berupa musik ketika bayi terbangun yang bertujuan untuk memberikan penanda dini kepada ibu bayi dan penanda yang diberikan tidak mengganggu bayi serta informasi yang ditampilkan pada layar LCD (Liquid Crystal Display). Untuk kondisi bayi buang air, maka hasil diperoleh dari hasil akhir deteksi sensor kelembaban menyatakan kasur ayunan tidak kering kemudian akan memberikan informasi pada layar LCD (Liquid Crystal Display) bahwa bayi telah buang air. Selain itu untuk kondisi bayi tidak buang air, maka akan dinyatakan bayi terbangun karena alasan haus atau alasan lain yang juga akan diberikan informasi kondisi bayi pada layar LCD (Liquid Crystal Display). PERANCANGAN PERANGKAT KERAS 1. Perancangan Minimum Sistem ATMega32 Minimum sistem milrokontroler adalah sistem elektronika sederhana yang terdiri dari komponenkomponen dasar yang dirangkai menjadi satu karena dibutuhkan suatu mikrokontoler agar dapat berfungsi dengan baik. Suatu mikrokontroler membutuhkan dua komponen tambahan selain JCONES Vol. 5, No. 1 (2016) Hal: 86

4 power untuk dapat berfungsi. Rangkaian tersebut adalah Kristal Oscillator (XTAL) dan rangkaian RESET, kedua rangkaian tersebut pada umumnya selalu ada pada minimum sistem mikrokontroler. Rangkaian tambahan lain yang digunakan pada minimum sistem terutama yang digunakan pada perancangan ini adalah rangkaian power, rankaian led indikator dan konektor ISP (In System Chip Program) untuk mengunduh (download) program ke mikrokontroler. Bagian inti yaitu mikrokontroler yang digunakan adalah ATMega 32 yang merupakan otak dari minimum sistem. Pengujian terhadap Minimum Sistem dilakukan dengan mendownload progam pada mikrokontroler, jika proses download program berhasil maka Minimum Sistem dapat bekerja dengan baik dan dapat digunakan pada perancangan. 2. Perancangan Sensor Kelembaban Sensor yang digunakan pada perancangan ini menggunakan sensor DHT11. Pada perancangan sensor kelembaban akan digunakan port pin PORTD pada mikrokontroler. Tepatnya pada pin PORTD.3 pada mikrokontroler dengan diberi rangkaian pull up antara sensor dan PORTD.3. DHT11 termasuk ke dalam kategori sensor yang mudah digunakan, baik dalam hal protokol komunikasi maupun wiring hardware. DHT11 hanya membutuhkan 1 jalur pertukaran data dengan mikrokontroler (one-wire interface), dimana proses pertukaran data tersebut dilakukan menggunakan metode PWM (Pulse Width Modulation) sederhana. Hasil dari pembacaan sudah berupa data digital yang berasal dari proses perhitungan clock sinyal high pada saat proses pembacaan data. 3. Perancangan Sensor Amonia Pada perancangan ini digunakan sensor MQ 137 yang merupakan sensor analog, sehingga memiliki nilai output berupa sinyal analog. Untuk sensor analog akan digunakan port ADC (Analog to Digital Converter) pada mikrokontroler, yaitu port A pada mikrokontroler. Dengan menggunakan port ADC (Analog to Digital Converter) maka nilai dari kadar amonia yang ingin dideteksi akan diketahui nilainya, karena data yang akan ditampilkan berupa nilai digital. Satuan nilai kadar amonia yang dideteksi adalah ppm (part per milion). 4. Perancangan Sensor Suara Sensor suara dapat bekerja dengan tegangan masuk antara 4 Volt DC (Direct Current) sampai dengan 6 Volt DC (Direct Current). Tegangan masukan telah disesuaikan dengan spesifikasi tegangan sensor. Sensor suara memiliki 3 pin yang dihubungkan pada mikrokontroler. Pin pada sensor berupa input tegangan 5 Volt DC (Direct Current), Ground dan Output. Output pada sensor dihubungkan pada mikrokontroler yang digunakan sebagai input data dari sensor. Chip utama pada sensor menggunakan LM393 dengan perangkat input adalah mic kondensator. Sensor bekerja dengan sinyal aktif low. 5. Perancangan LCD (Liquid Cristal Display) LCD (Liquid Cristal Display) yang digunakan adalah LCD dengan karakter 16x2 dengan fungsi untuk menampilkan informasi yang dibutuhkan pada perancangan alat. Pada perancangan digunakan port B untuk menghubungkan LCD (Liquid Cristal Display) dengan mikrokontroler. 6. Perancangan Motor Driver Motor driver yang digunakan pada perancangan ini adalah rangkaian motor driver dengan IC (Integrated Circuit) L298. IC (Integrated Circuit) driver L298 memiliki kemampuan menggerakan motor DC (Direct Current) sampai arus 4 Ampere dan tegangan maksimum 12 Volt. Pada rangkaian pin Enable A dan B untuk mengendalikan kecepatan motor yang diinputkan dari minimum sistem berupa sinyal PWM (Pulse Width Modulation). Input 1 dan 2 pada rangkaian berguna sebagai pengendali arah putar, yaitu searah atau berlawanan arah jarum jam sesuai dengan cara kerja motor yang digunakan pada perancangan. 7. Perancangan Output Musik/Alaram Pada perancangan ini output musik digunakan sebagai penanda bahwa bayi telah terbangun. Musik ini akan diaktifkan jika motor pengayun menyala yang menandakan bahwa bayi terbangun. Musik akan terus diaktifkan jika sistem masih berjalan. Kemudian musik akan nonaktif jika selesai melakukan deteksi semua sensor dan kemudian sensor suara tidak kembali mendeteksi inputan suara yang menandakan tidak ada input suara bayi. PERANCANGAN PERANGKAT MEKANIK Selain perancangan hardware, dilakukan juga perancangan mekanik dari rancang bangun yang tentunya berguna untuk pengujian keseluruhan sistem pada kondisi yang dibutuhkan sesuai dengan ide perancangan. Mekanik dari rancang bangun menggunakan kerangka ayunan bayi otomatis. JCONES Vol. 5, No. 1 (2016) Hal: 87

5 Gambar 2. Mekanik Ayunan bayi Ayunan bayi otomatis ini memiliki komponen rangkaian mikrokontroler ayunan otomatis, sensor rotary, motor DC (Direct Current) dan speaker. Dalam pembuatan rancang bangun, panelis hanya memanfaatkan motor pada mekanik dari ayunan bayi otomatis tersebut yang nantinya akan diintegrasikan dengan sistem mikrokontroler ATMega32 yang telah dirancang oleh penulis. Gambar 3 Motor Pada Ayunan Bayi 1. Perancangan Motor Pengayun Pada perancangan motor pengayun digunakan motor DC (Direct Current) yang telah ada pada alat pengayun yang menggunakan rangkaian motor driver L298 untuk menjalankan motor. Rangkaian motor driver L298 ini akan dihubungkan dengan mikrokontroler ATMega32. Sistem kerja dari rancangan diawali dari kontrol mikrokontroler yang memberikan nilai PWM (Pulse Width Modulation) dan direction pada rangkaian motor driver. Dari rangkaian motor driver L298 yang mendapat input 12 Volt dan ground pada port input power. Kemudian pada port input L298 yang dihubungkan dengan mikrokontroler adalah input direction, PWM (Pulse Width Modulation), 5 Volt dan Ground. Selanjutnya pada output rangkaian motor driver dari rangkaian H-Bridge dihubungkan pada motor DC (Direct Current)/motor pengayun yang nantinya akan bekerja berdasarkan kontrol dari mikrokontroler. Untuk pengaturan besar PWM (Pulse Width Modulation) untuk perancangan software dapat dilakukan dengan pengujian langsung yang akan disesuaikan dengan berat beban pada alat pengayun. 2. Perancangan LCD (Liquid Cristal Display) LCD (Liquid Cristal Display) pada rancangan digunakan sebagai output untuk informasi kondisi dari sistem yang telah dibuat. Pada tabel 1 akan disajikan allocation list pada mikrokontroler. Tabel 1. Allocation List LCD (Liquid Cristal Display) No Alamat IN/OUT Keterangan 1. PORTB.0 Output RS 2. PORTB.1 Output RD 3. PORTB.2 Output EN 4. PORTB.4 Output D4 5. PORTB.5 Output D5 6. PORTB.6 Output D6 7. PORTB.7 Output D7 8. VCC VCC 5 V 9. GND Ground Ground Pada rancangan LCD (Liquid Cristal Display) akan diletakan pada bagian penyangga atas ayunan dengan tujuan agar infomasi yang di tampikan pada LCD (Liquid Cristal Display) mudah untuk diketahui. 3. Perancangan Sensor Suara Sensor suara adalah sensor yang digunakan sebagai input pada rancangan untuk mendeteksi apakah terdeteksi suara bayi yang terbangun. Pada rancangan sensor suara akan diletakan dekat dengan kasur ayunan tepatnya dekat dengan sisi kepala bayi yang bertujuan agar suara dari bayi yang terbangun dapat benar-benar terdetaksi dan memberikan input sesuai dengan kondisi yang diharapkan. Pada tabel 2 akan disajikan allocation list pada mikrokontroler. Tabel 2. Allocation List Sensor Suara No Alamat IN/OUT Keterangan 1. PORTC.2 Input Data Input 2. VCC VCC 5 V 3. GND Ground Ground 4. Perancangan Sensor Gas Amonia Pada mikokontroler output sensor di inputkan pada PORTA, karena sensor yang di gunakan adalah sensor MQ-137 yang merupakan sensor dengan output analog. Alasan penggunaan PORTA adalah untuk mengubah hasil deteksi sensor menjadi data digital, karena PORTA merupakan PORT ADC (Analog to Digital Converter) pada mikrokontroler. Hasil dari pembacaan ADC (Analog to Digital Converter) ini akan menjadi dasar kondisi untuk menentukan apakan sensor gas amonia mendeteksi bau amonia JCONES Vol. 5, No. 1 (2016) Hal: 88

6 pada ayunan bayi atau tidak. Pada rancangan sensor gas amonia akan diletakan pada bagian bawah kasur ayunan dekat dengan bagian ompol bayi namun bagian yang tidak sampai mengenai ompol bayi agar sensor tidak terkena air,sensor akan berkurang sensitifitasnya jika terkena air. Penempatan sensor pada tempat itu bertujuan agar sensor dapat benar-benar mendeteksi bau amonia yang berasal dari kencing bayi. 5. Perancangan Sensor Kelembaban Sensor kelembaban pada rancangan digunakan sebagai input untuk menentukan hasil pasti dari hasil deteksi sensor gas amonia. Sensor ini digunakan dengan tujuan memastikan bahwa tempat bayi pada ayunan benar-benar basah atau tidak. Sensor ini akan memberikan kondisi pasti agar tidak terjadi kesalahan hasil saat sensor gas amonia mendeteksi bau amonia namun tempat bayi dalam kondisi kering, sehingga memperkecil kesalahan dari hasil yang akan di informasikan pada layar LCD (Liquid Cristal Display). Sensor kelembaban pada rancangan menggunakan sensor DHT11 yang merupakan sensor modul yang sudah dapat langsung terintegrasi dengan mikrokontroler. Pada port output dari sensor terdapat 4 pin, yaitu pin VCC, pin DATA, pin NC dan pin GND. Namun pada perancangan hanya menggunakan 3 pin, yaitu VCC, DATA dan GND. Pin DATA akan dihubungkan pada pin mikrokontroler yang telah diberi rangkaian pull up. Pembacaan data berasal dari perhitungan nilai clock saat pembacaan tiap bit data. Pada perancangan akan digunakan PORTD.3 pada mikrokontroler. Pada rancangan sensor kelembaban akan diletakan pada bagian sabuk pada ayunan bayi dekat ompol bayi dengan tujuan sensor dapat mendeteksi kelembaban disekitar tempat kencing bayi dan dapat memberikan input pasti sehingga hasil dari deteksi sensor dapat di informasikan secara benar. Pada tabel 3.6 akan disajikan allocation list pada mikrokontroler. Pada tabel 3 akan disajikan allocation list pada mikrokontroler. Tabel 3. Allocation List Sensor Kelembaban No Alamat IN/OUT Keterangan 1. PORTD.3 Input Data 2. VCC VCC 5 V 3. GND Ground Ground 6. Perancangan Output Musik/Alaram Musik pada rancangan merupakan komponen output yang berfungsi untuk memberikan penanda bahwa bayi terbangun. Rangkaian ini akan aktif jika sistem mulai berjalan yang ditandai dengan adanya input suara yang terdeteksi oleh sensor suara kemudian mengaktifkan motor pengayun pertanda bayi terbangun. Pada rangkaian mikrokontroler output musik dihubungkan pada PORTC.6 dan PORTC.7. Pada PORTC.6 akan dijadikan sebagai input positif dan pada PORTC.7 akan dijadikan input negatif pada rangkaian IC (Integrated Circuit) musik. Komponen speaker serta rangkaian IC (Integrated Circuit) musik akan diletakan pada bagian penyangga atas ayunan dengan tujuan agar hasil suara dari speaker dapat terdengar dengan jelas. Tabel 4. Allocation List Rangkaian Musik No Alamat IN/OUT Keterangan 1. PORTC.6 Output Input Positif 2. PORTC.7 Output Input Negatif PERANCANGAN PERANGKAT LUNAK Sebelum membuat listing program pada CodeVision AVR dilakukan pembuatan project baru untuk chip tipe ATMega. Setting awal ini dilakukan untuk langkah awal dalam penulisan listing program sebelum membuat listing program untuk proses pada bagian main. Setting wizard yang dilakukan, disesuaikan dengan kebutuhan komponen yang digunakan pada perancangan. Setting dilakukan pada bagian : 1. Setting Wizard Pada CodeVision AVR a. Chip Setting pada bagian chip dilakukan pada pengaturan chip yang digunakan dan clock yang digunakan pada rangkaian minimum sistem. Pada perancangan digunakan chip ATMega32 dan clock 11,0592 MegaHertz. b. Port Setting pada bagian port dilakukan hanya pada PORTC dari setting awal wizard. Dengan mengganti data direction pada PORTC.6 dan PORTC.7 menjadi output. Setting ini dilakukan untuk proses penggunaan pin pada komponen rangkaian musik. c. Timer Setting pada bagian timer dilakukan hanya pada timer 0 dan timer 1. Pada timer 0 setting dilakukan hanya pada clock value, gunakan clock value dengan nilai yang paling besar pada rancangan menggunakan nilai ,200 kilohertz. Setting ini berguna untuk menghitung nilai clock sinyal high dari sensor kelembaban, digunakan nilai clok paling besar agar jarak anatara nilai clock bernilai 1 dan 0 cukup jauh. Pada timer 1 lakukan setting JCONES Vol. 5, No. 1 (2016) Hal: 89

7 pada clock value, atur clock yang di butuhkan. Kemudian setting mode menjadi Ph. Correct PWM top=0x00ff dan OutA beserta OutB menjadi Non-Inv. Setting ini berguna untuk pengaturan PWM pada port OCR1A dan OCR1B. d. LCD (Liquid Cristal Display) Setting pada bagian LCD (Liquid Crystal Display), mula-mula centang bagian Enable Alphanumeric LCD Support untuk setting selanjutnya. Kemudian pilih jumlah karakter sebanyak 16, karena pada perancangan digunakan LCD (Liquid Crystal Display) 16x2. Lalu setting port RN, RD, EN, D4, D5, D6, dan D7 menjadi PORTB sesuai dengan port yang akan dihubungkan pada minimum sistem mikrokontroler. e. ADC Setting pada bagian ADC (Analog to Digital Converter), mula-mula centang bagian ADC Enable untuk setting selanjutnya. Kemudian atur Volt.Ref menjadi AREF pin dan atur clock menjadi 1000,000 khz. Setting ini dilakukan untuk penggunaan pin pada mikrokontroler dari sensor amonia yang memiliki keluaran berupa sinyal analog, sehingga membutuhkan konversi ADC (Analog to Digital Converter) pada mikrokontroler. f. 1 Wire Setting pada bagian 1 Wire, mula-mula pilih bagian 1 Wire Port menjadi PORTD. Kemudian pilih data bit menjadi 3, karena 1 wire pada perancangan digunakan pada PORTD.3. Setting ini dilakukan untuk penggunaan pin pada mikrokontroler dari sensor kelembaban, karena pada PORTD.3 telah dihubungkan dengan rangkaian pull up sebagai bagian dari rangkaian untuk sensor kelembaban. g. USART Setting pada bagian USART (Universal Serial Asyncronous and Syncronous Receiver Transmitter) yaitu centang pada bagian Receiver dan Transmitter, Baud Rate 9600, Communication Parameters 8 Data,1 Stop,No Parity dan Mode Asynchronous. Setting ini dilakukan untuk proses pengiriman dan penerimaan data pada LCD (Liquid Crystal Display) dari hasil pembacaan sensor kelembaban. 2. Perancangan Program Pada mikrokontroler Gambar 4. Diagram Alir Perancangan Diagram alir perancangan pada gambar 3.32 dapat dijelaskan bahwa setelah sistem mulai berjalan, mula-mula dilakukan persiapan deklarasi variabel input dan output yang akan digunakan pada proses pembuatan program sistem. Seluruh sistem tidak akan mulai berjalan jika tidak terdeteksi input suara sehingga motor pengayun, penanda musik, sensor amonia, dan sensor kelembaban akan nonaktif. Kemudian pada layar LCD (Liquid Crystal Display) akan ditampilkan keterangan bahwa suara tidak terdeteksi sampai terdeteksi input suara. Seluruh sistem akan mulai berjalan jika terdeteksi input suara. Ketika telah terdeteksi input suara bayi yang terbangun maka layar LCD (Liquid Crystal Display) akan menampilkan keterangan bahwa suara terdeteksi kemudian mengaktifkan motor pengayun dan penanda musik selama 1 menit. Kemudian dilakukan deteksi terhadap bau amonia yang nantinya akan di tampilkan pada layar LCD (Liquid Crystal Display) dari nilai yang terdeteksi oleh sensor. Nilai dari hasil deteksi sensor amonia ini berasal dari rata-rata 10 data yang tiap datanya diambil setiap 100ms. Hasil rata-rata tersebut ditampilkan pada waktu 1000ms setiap 1 kali perulangan seluruh sistem. Setelah sensor amonia memperoleh hasil deteksi, selanjutnya akan dilakukan pendeteksian kelembaban pada kasur JCONES Vol. 5, No. 1 (2016) Hal: 90

8 pengayun. Jika tidak terdeteksi kelembaban pada kasur pengayun maka layar LCD (Liquid Crystal Display) akan menampilkan keterangan bahwa bayi terbangun karena haus/alasan lain, namun jika terdeteksi terdeteksi kelembaban pada kasur pengayun maka layar LCD (Liquid Crystal Display) akan menampilkan keterangan bahwa bayi terbangun karena buang air. Hasil informasi yang ditampilkan pada layar LCD (Liquid Crystal Display) ini berasal dari analisa sensor kelembaban yang melakukan analisa sebanyak 2 kali sehingga diperoleh hasil nilai kelembaban awal dan hasil nilai kelembaban akhir. Proses pengambilan data dari sensor kelembaban dalam 1 kali analisa dilakukan dengan melakukan perulangan dari pengambilan data tiap bit. Pengambilan data tiap bit ini akan dikelompokkan menjadi 5 segmen. Perulangan dari pengambilan data tiap bit ini sebanyak 8 kali sesuai dengan jumlah bit pada 1 byte. 1 segmen/ 1 byte dari data yang diperoleh berasal dari penjumlahan bit 0 dan 1 yang dihasilkan. Nilai bit akan bernilai 0 jika nilai delay respon 24 µs dan nilai bit akan bernilai 1 jika nilai delay respon 70 µs. Data segmen yang di peroleh yang pertama menghasilkan nilai integer kelembaban, kedua menghasilkan nilai desimal kelembaban, ketiga menghasilkan nilai integer suhu, keempat menghasilkan nilai desimal suhu dan kelima menghasilkan nilai total kelembaban dan suhu. Maka perulangan pengambilan data yang dilakukan adalah 8 kali untuk mengambil data per bit pada tiap segmen yaitu 8 perulangan dalam 5 perulangan pengambilan data. Sehingga terdapat 40 data bit yang diperoleh dari poses pengambilan data. Setelah seluruh proses selesai hingga ditampilkannya informasi kondisi, maka sistem akan kembali mendeteksi input suara dan menjalankan proses berulang-ulang sampai tidak terdeteksi input suara lagi yang nantinya akan menghentikan proses deteksi sensor selanjutnya. HASIL DAN PENGUJIAN Pengujian ini dilakukan sesuai dengan kondisi- kondisi yang mungkin terjadi terhadap alat pengayun bayi. Kondisi saat bayi bersuara/menangis bukan karena buang air berdasarkan dari hasil deteksi sensor suara dan sensor amonia yang berada pada nilai normal, kondisi saat bayi bersuara/menangis karena buang air (kondisi kasur basah) berdasarkan sensor suara dan sensor amonia yang berada diatas nilai normal serta sensor kelembaban yang mendeteksi kenaikan nilai kelembaban, kondisi saat bayi bersuara/menangis bukan karena buang air namun masih terdapat bau amonia dari kasur pengayun berdasarkan dari hasil deteksi sensor suara dan sensor amonia yang berada diatas nilai normal serta sensor kelembaban yang berada pada nilai normal. Pengujian Saat Kondisi Bayi Bersuara/Menangis Bukan Karena Buang Air Hasil pengujian pada kondisi ini menandakan sensor suara telah aktif karena mendapatkan input suara dan hasil dari deteksi sensor amonia menandakan kondisi normal, serta bukan merupakan nilai oveload (nilai error). Pengujian pada kondisi ini dilakukan beberapa kali sebelum melakukan pengujian menggunakan urine dan cairan amonia. Tabel 5 Kondisi 1 Alat Pengayun Bayi ( Kondisi Normal) Pengujian Saat Kondisi Bayi Bersuara/Menangis Karena Buang Air (Kondisi Kasur Basah) Hasil pengujian pada kondisi ini menandakan sensor suara telah aktif karena mendapatkan input suara. Hasil dari deteksi sensor amonia diharapkan terdeteksi bau amonia jika kondisi benar atau nilai kadar amonia diatas nilai range maksimal kondisi normal yang telah ditentukan, pada perancangan ini ditetapkan kadar amonia yang terdeteksi diatas 348 nilai ADC (Analog to Digital Converter). Kemudian sensor kelembaban akan aktif untuk mendeteksi kondisi kasur ayunan dan hasil yang diharapkan adalah nilai kelembaban naik dari JCONES Vol. 5, No. 1 (2016) Hal: 91

9 perbandingan kelembaban awal dengan perubahan kelembaban. 1. Pengujian Kondisi 2 Menggunakan Urine Tabel 6 Kondisi 2 Alat Pengayun Bayi Menggunakan Urine Pengujian Saat Kondisi Bayi Bersuara/Menangis Bukan Karena Buang Air Namun Masih Terdapat Bau Amonia Dari Kasur Pengayun Hasil pengujian pada kondisi ini menandakan sensor suara telah aktif karena mendapatkan input suara. Hasil dari deteksi sensor amonia diharapkan terdeteksi bau amonia jika kondisi benar atau nilai kadar amonia diatas nilai range maksimal kondisi normal yang telah ditentukan, pada perancangan ini ditetapkan kadar amonia yang terdeteksi diatas nilai ADC (Analog to Digital Converter) 348. Kemudian sensor kelembaban akan aktif untuk mendeteksi kondisi kasur ayunan dan hasil yang diharapkan adalah nilai kelembaban turun atau tetap dari perbandingan kelembaban awal dengan perubahan kelembaban. 1. Pengujian Kondisi 3 Menggunakan Urine Tabel 8 Kondisi 3 Alat Pengayun Bayi Menggunakan Urine 2. Pengujian Kondisi 2 Menggunakan Cairan Amonia Tabel 7 Kondisi 2 Alat Pengayun Bayi Menggunakan Cairan Amonia 2. Pengujian Kondisi 3 Menggunakan Cairan Amonia JCONES Vol. 5, No. 1 (2016) Hal: 92

10 Tabel 9 Kondisi 3 Alat Pengayun Bayi Menggunakan Cairan Amonia maka terjadi kesalahan dari laporan akhir analisa seluruh sensor. Pada kondisi ini akan di laporkan bahwa alasan bayi terbangun kerena haus/kondisi lain jika hasil deteksi sensor kelembaban benar dan alasan bayi terbangun kerena buang air jika hasil deteksi sensor kelembaban salah. Kemudian dari semua hasil pengujian yang telah dilakukan dapat dianalisa jumlah dan persentase kondisi benar dan salah pada tiap kondisi. Hasil analisa pada semua kondisi yang telah dilakukan dapat dilihat pada tabel 10 berikut. Tabel 4.10 Hasil Pengujian Semua kondisi Setelah melakukan pengujian berkali-kali untuk kondisi-kondisi yang mungkin terjadi pada alat pengayun bayi maka dapat disimpulkan bahwa ada 3 kondisi yang mungkin terjadi. Kondisi pertama saat sensor suara aktif, sensor amonia mendeteksi kadar amonia kemudian dilakukan deteksi sensor kelembaban, pada kondisi ini akan dilaporkan bahwa alasan bayi terbangun kerena haus/kondisi lain. Kondisi kedua saat sensor suara aktif, sensor amonia mendeteksi kadar amonia dan sensor kelembaban juga aktif. Dari hasil kondisi ini diharapkan hasil nilai sensor kelembaban akan naik jika nilai sensor kelembaban tetap maka terjadi kesalahan dari laporan akhir analisa seluruh sensor. Pada kondisi ini akan di laporkan bahwa alasan bayi terbangun kerena buang air jika hasil deteksi sensor kelembaban benar dan alasan bayi terbangun kerena haus/kondisi lain jika hasil deteksi sensor kelembaban salah. Kondisi ketiga saat sensor suara aktif, sensor amonia mendeteksi kadar amonia dan sensor kelembaban juga aktif. Dari hasil kondisi ini diharapkan hasil nilai sensor kelembaban akan turun atau tetap jika nilai sensor kelembaban naik KESIMPULAN Berdasarkan hasil perancangan sistem dan seluruh pengujian yang telah dilakukan untuk semua kondisi yang mungkin terjadi pada alat pengayun bayi, maka dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut. 1. Kondisi yang mungkin terjadi pada alat pengayun adalah saat kondisi bayi bersuara/menangis bukan karena buang air, saat kondisi bayi bersuara/menangis karena buang air dan saat kondisi bayi bersuara/menangis bukan karena buang air namun masih terdapat bau amonia dari kasur pengayun. Kemudian hasil rata-rata dari 3 kondisi tersebut adalah 96,67 % untuk kondisi benar dan 3,33% untuk kondisi salah. 2. Sistem akan mulai bekerja jika sensor suara dapat dengan baik mendeteksi input suara, yang nantinya akan mengayun secara otomatis dan mengaktifkan penanda bahwa terdeteksi input suara. Kemudian akan dilakukan deteksi dari sensor-sensor yang digunakan untuk mendapatkan informasi dari hasil akhir analisa sensor-sensor yang digunakan pada perancangan. SARAN Dari kesimpulan yang telah dibuat, maka agar alat pengayun dapat bekerja sesuai dengan kondisi yang di harapkan, maka hal yang perlu dipertibangkan adalah : JCONES Vol. 5, No. 1 (2016) Hal: 93

11 1. Diperlukan penggantian sensor amonia yang dapat mendeteksi kadar amonia yang bahkan sangat kecil. 2. Dapat dilakukan pergantian model ayunan yang nantinya dilakukan penyesuaian dari letak sensor-sensor yang digunakan. 3. Dapat dilakukan analisa dari sensor suara untuk memastikan kondisi yang sesuai dengan input suara. Misalnya tertawa, menangis, bicara dan sebagainya. Hal ini tentu saja akan menyesuaikan sensor suara yang digunakan. DAFTAR PUSTAKA china-total.com. [online], ( MQ137.pdf, diakses tanggal 15 Februari 2015). Madhawirawan, Ahwadz Fauzi Trainer Mikrokontroler Atmega32 Sebagai Media Pembelajaran Pada Kelas XI Program Keahlian Audio Video Di Smk Negeri3 Yogyakarta, Jurnal UNY Yogyakarta. Mardani, Putri Pengembangan Sistem Monitoring Pada Building automation system (BAS) Berbasis Web di Fakultas Teknik Universitas ANDALAS, Jurnal Universitas ANDALAS. Purba, Nando Agustinus Rancang Bangun Alat Pengayun Bayi Dengan Sensor Suara dan Kelambaban, Jurnal UNSRAT Manado. Rachmadyanti, Nita. Kontrol PID Untuk Pengaturan Kecepatan Motor Pada Prototype Ayunan Bayi Otomatis, Jurnal Politeknik Elektronika Negeri Surabaya. JCONES Vol. 5, No. 1 (2016) Hal: 94