BAB III PERANCANGAN ALAT 3.1 Deskripsi Sistem Bab ini membahas perancangan alat yang meliputi perancangan perangkat keras hingga perancangan perangkat lunak. Bentuk dari perancangan akan di jabarkan sebagai berikut. a. Nama Sistem : Rancang Bangun Kendali ON/OFF Peralatan Elektronik Rumah Berbasis Arduino dengan Aktivasi Suara dan Gesture Android Meets Robots. b. Fungsi Sistem :Secara garis besar alat ini berfungsi sebagai saklar otomatis yang berfungsi menyambung dan memutus aliran listrik pada rumah menggunakan aktivasi suara dan gesture jari pada handphone android. c. Diagram blog sistem 23
Perintah suara Atau Perintah gesture jari Triger RELAY Menghidup mematikan lampu dan kipas serta mengunci dan membuka kunci pintu rumah Gambar 3.1 Diagram Blok Sistem 24
Fungsi dari tiap blok dalam diagram adalah sebagai berikut : 1) Handphone android digunakan untuk menjalankan dua buah aplikasi yang dapat mengontrol on/off listrik pada lampu, kipas dan kunci rumah. Aplikasi pertama adalah Android Meets Robots Voice Control yang berfungsi sebagai saklar otomatis yang dapat dikendaliakan menggunakan perintah suara, dan aplikasi kedua adalah Android Meets Robots Gesture Control yang berfungsi sama seperti voice control tetap dikendalikan melalui perintah gesture. 2) HC-06 adalah modul Bluetooth yang berfungsi sebagai penerima informasi dari handphone android. 3) Arduino Uno Adalah pusat pengolahan data yang diterima dari modul Bluetooth HC-06 4) Modul Relay 2 Amphere 12 Volt adalah saklar yang membuka dan menutupnya ( open dan close ) dengan tenaga listrik melalui coil relay yang terdapat di dalamnya. Kerja relay tergantung dari perintah yang diberikan arduino 5) Lampu, Kipas, dan Kunci Pintu meruadalah perangkat yang akan di kendalikan 3.2 Perancangan Hardware Rancang Bangun Kendali ON/OFF Peralatan Elektronik Rumah Berbasis Arduino dengan Aktivasi Suara dan Gesture Android Meets Robots ini menggunakan berbagai macam modul dalam perancangan hardware. Tahap 25
perancangan pertama yaitu perakitan rangkaian modul Bluetooth dengan modul Arduino Uno R3. Bentuk rangkaian dapat dilihat pada gambar di bawah. Gambar 3.2 Rangkaian Arduino Uno R3 dan Bluetooth HC-06 Pada Gambar 3.2 dapat dilihat betuk rangkaian modul arduino uno R3 dengan modul Bluetooth HC-06 terhubung oleh 4 kabel. Pin VCC dan GND pada modul Bluetooth HC-06 terhubung pada pin VCC 5 volt dan GND modul arduino. Pin TXD pada modul HC-06 terhubung pada pin 0 modul Arduino yang merupakan Pin receiver atau RX dan PIN RXD pada modul HC-06 terhubung pada pin 1 modul arduino yang merupakan pin transmit atau TX. Gambar 3.3 Pin Pin Arduino dengan HC-06 Terhubung 26
Tahap selanjutnya adalah menghubungkan pin-pin arduino ke modul relay. Pin-pin arduino yang terhubung adalah pin 11 sebagai input relay 2, pin 12 untuk input relay 3 dan pin 13 untuk input relay 1. Power input relay menggunakan tegangan 12 volt dan grounding yang langsung diambil pada power adaptor yang terhubung dengan modul arduino. Bentuk rangkaian dapat dilihat pada gambar di bawah. Gambar 3.4 Pin-Pin Ardunio dan Modul Relay Terhubung Sambungkan perangkat output yang akan dikontrol dengan pin NO dan COM pada masing masing relay. Urutan pemasangan kabel adalah relay satu untuk control kunci selenoid, relay dua untuk kontrol lampu, dan relay tiga untuk kontrol kipas. 27
Gambar 3.5 Pin Out Relay Sistem kendali dengan menggunakan aktifasi suara dan gesture jari ini membutuhkan sebuah backup berupa switch manual yang merupakan prototype switch yang ada pada dinding rumah. Switch manual ini menggunakan tiga buah saklar untuk menghidup dan mematikan lampu, kipas angin dan kunci solenoid. Switch ini sangat berguna apabila terjadi kerusakan pada sistem seperti kerusakan pada modul arduino, modul Bluetooth HC-06, atau relay. Gambar 3.6 Manual switch 28
3.3 Perancangan Program Arduino. Pemograman arduino adalah tahap selanjutnya yang dilakukan setelah proses perancangan hardware. Program dibuat menggunakan aplikasi IDE (Integrated Development Environment) arduino 1.0.6. gambar di bawah menunjukkan tampilan dari IDE. Gambar 3.7 Tampilan dari IDE Berikut adalah flowchart dari pemograman 29
Gambar 3.8 Flowchart dari Pemograman 30
Pemograman pertama yang dilakukan adalah penentuan pin output arduino yang digunakan sebagai input pada tiga buah relay yang digunakan. Pin yang ditulis pada program adalah pin 11 untuk input trigger relay lampu, pin 12 untuk input trigger relay kipas dan pin 13 untuk trigger relay yang terhubung pada kunci solenoid. Berikut bentuk program yang ditulis String voice; int lampu = 11, //Connect Lampu To Pin #11 kipas = 12, //Connect Kipas To Pin #12 pintu = 13; //Connect Pintu To Pin #13 Tahap pemograman selanjutnya adalah membuat call function untuk menghidupkan dan mematikan tiga output yang akan dikendalikan. Pada pemograman ini digunakan fungsi void semua menyala dan void semua mati. Bahasa pemogramannya bias dilihat sebagai berikut void semuamenyala(){ digitalwrite(lampu, HIGH); digitalwrite(kipas, HIGH); digitalwrite(pintu, HIGH); } 31
void semuamati(){ digitalwrite(lampu, LOW); digitalwrite(kipas, LOW); digitalwrite(pintu, LOW); } Tahap selanjutnya adalah mengininisialisasi bentuk pinmode yang digunakan. Pada bahasa pemograman di bawah ini dapat dilihat pinmode yang ditulis adalah lampu, kipas dan pintu. Semua pinmode digunakan sebagai output. void setup() { Serial.begin(9600); pinmode(lampu, OUTPUT); pinmode(kipas, OUTPUT); pinmode(pintu, OUTPUT); } Untuk memberikan perintah pada sistem, digunakan tanda bintang (*) pada awal pengetikan kalimat perintah, kalimat perintah bisa diubah sesuai dengan kebutuhan. //----------mengontrol semua peralatan----------// if(voice == "*semua menyala") {semuamenyala();} 32
else if(voice == "*semua mati"){semuamati();} //----------menyalakan satu persatu----------// else if(voice == "*lampu menyala") {digitalwrite(lampu, HIGH);} else if(voice == "*kipas hidup") {digitalwrite(kipas, HIGH);} else if(voice == "*buka pintu") {digitalwrite(pintu, HIGH);} //----------mematikan satu persatu----------// else if(voice == "*lampu mati") {digitalwrite(lampu, LOW);} else if(voice == "*kipas mati") {digitalwrite(kipas, LOW);} else if(voice == "*kunci pintu") {digitalwrite(pintu, LOW);} 3.4 Cara Kerja Sistem Sistem kendali on/off ini dicontrol oleh dua aplikasi pada handphone Android dan tiga manual switch. Aplikasi yang digunakan adalah Android Meets Robots Voice Recognition dan Android Meets Robots Gesture Control. Aplikasi ini bias di download pada Google Play Store. Manual switch berfungsi sebagai control manual apabila terjadi kerusakan pada sistem yang menyebabkan tidak berfungsinya output. 33
Gambar 3.9 Tampilan Rancangan Alat Sistem yang pertama kali akan dibahas adalah Kontrol on/off listrik menggunakan suara. Pengontrolan dilakukan menggunakan aplikasi handphone android yaitu Android Meets Robots Voice Recognition. Sistem ini membutuhkan koneksi internet pada handphone android serta koneksi Bluetooth antara handphone android yang berfungsi sebagai transmitter dengan modul Bluetooth HC-06 sebagai receiver. Untuk menggunakan sistem ini, pertama aktifkan sumber tegangan DC 12 volt yang berfungsi sebagai suplay tegangan modul arduino, relay dan solenoid. 34
Gambar 3.10 Aktifasi Arduino dan HC-06 Tahap selanjutnya adalah mengaktifkan sumber tegangan AC untuk lampu dan kipas angin. Pastikan semua perangkat telah aktif dengan melihat indikator LED pada masing masing modul, yaitu LED warna hijau pada modul Arduino dan relay serta LED warna merah yang berkedip pada modul Bluetooth. Setelah semua perangkat telah aktif, pilih aplikasi AMR_Voice pada handphone android sebagai control suara. Aplikasi AMR_Voice pada handphone android dapat dilihat pada gambar dengan tanda garis merah. 35
Gambar 3.11 Aplikasi Android Meets Robot Voice Control Pastikan koneksi internet dan Bluetooth pada handphone telah aktif. Setelah masuk ke aplikasi AMR_Voice, pilih menu Bluetooth settings untuk melakukan pairing Bluetooth handphone android dengan modul Bluetooth HC- 06. Pilih search for device untuk mendeteksi Bluetooth dari modul HC-06. Tunggu beberapa saat sampai terdeteksi Bluetooth dengan nama linvor. Lakukan pairing dengan memilih Bluetooth linvor. 36
Gambar 3.12 Pengaturan Bluetooth AMR_Voice Koneksikan handphone android dengan modul HC-06 dengan memilih tombol Connect Robot dan kemudian akan muncul tampilan seperti gambar di bawah. Pilih Bluetooth Linvor, maka koneksi Bluetooth handphone android dan modul HC-06 telah terhubung yang ditandai dengan LED pada modul Bluetooth HC-06 berhenti berkedip dan tetap menyala berwarna merah. 37
Gambar 3.13 Nama-Nama Bluetooth yang Terdeteksi Tahap selanjutnya adalah mengatur jenis bahasa yang akan digunakan pada aplikasi. Tekan tombol berlogo microphone dan tampilan akan muncul seperti gambar dibawah. 38
Gambar 3.14 AMR_voice Terhubung dengan Google Voice Pilih menu voice search setting dengan menekan logo bergambar kunci Inggris pada kanan atas yang terlihat pada gambar b dan pilih language. Pemilihan jenis bahasa sangat tergantung pada jenis perintah yang telah dibuat pada database program arduino. Bahasa Indonesia adalah perintah yang digunakan pada sistem ini, jadi pilih Indonesian (Indonesia). Tampilan menu voice search setting dapat dilihat pada gambar di bawah. 39
Gambar 3.15 Tampilan Menu Voice Search Setting Sistem telah siap digunakan dan untuk memulai tekan tombol berlogo microphone kemudian ucapkan kata sandi atau perintah untuk mengaktifkan output yang dituju. Aplikasi ini langsung terhubung ke Google Voice untuk mendeteksi kata yang diucapkan. Apabila kata yang diucapkan terdetesi dengan benar maka output berupa lampu, kipas angin atau kunci solenoid akan aktif tetapi apabila kata yang terdeteksi tidak benar yang diakibatkan pengucapan yang salah maka tekan kembali logo microphone dan ucapkan kata sandi. 40
Gambar 3.16 Proses Scaning Kalimat Perintah Sistem kendali on/off yang kedua menggunakan Android Meets Robots Gesture Control. Sistem ini membutuhkan koneksi Bluetooth antara handphone android yang berfungsi sebagai transmitter dengan module Bluetooth HC-06 sebagai receiver. Pengendalian dengan menggunakan sistem ini juga berfungsi sebagai backup sistem kendali yang menggunakan suara. Sistem ini tidak membutuhkan koneksi internet dalam pengendalian. Oleh karena itu apabila sistem pertama tidak dapat digunakan karena koneksi internet yang terputus maka sistem kendali dengan menggunakan Android Meets Robots Gesture Control bisa digunakan. 41
Gambar 3.17 Tampilan Aplikasi Android Meets Robot Gesture Control Pengendalian on/off peralatan listrik rumah dengan menggunakan Aplikasi Android Meets Robots Gesture Control membutuhkan database gesture. Database gesture berfungsi untuk mendeteksi kesesuaian bentuk gesture yang baru dibuat dengan yang telah disimpan pada aplikasi. Apabila bentuk gesture yang baru dibuat sama dengan yang telah tersimpan pada aplikasi, maka output sistem akan aktif dan apabila salah output tidak akan aktif. Database gesture ini dibuat dan disimpan pada bagian gesture manager. Pembuatan gesture dilakukan dengan memilih tombol gesture manager pada menu aplikasi. 42
Gambar 3.18 Daftar Pengaturan pada AMR: Gesture Selanjutnya akan muncul tampilan seperti gambar di bawah. Tekan tombol add gesture untuk menambah bentuk gesture. Gambar 3.19 Gesture Manager yang Masih Kosong 43
Bentuk dari gesture dapat di rancang pada bagian add gesture, seperti yang terlihat pada gambar dibawah. Gambar bentuk gesture yang diinginkan dan ketik nama perintah yang akan diberikan sesuai dengan database pada pemograman arduino. Tekan done untuk mengkonfirmasi desain gesture dan perintah atau discard untuk mengulang bentuk desain gesture dan perintah yang akan dibuat. Gambar 3.20 Pembuatan Gesture dan Kalimat Perintah Untuk menggunakan sistem ini, pertama aktifkan sumber tegangan DC 12 volt yang berfungsi sebagai suplay tegangan modul arduino, relay dan solenoid. Tahap selanjutnya adalah mengaktifkan sumber tegangan AC untuk lampu dan kipas angin. Pastikan semua perangkat telah aktif dengan melihat indikator LED pada masing masing modul, yaitu LED warna hijau pada modul Arduino dan relay 44
serta LED warna merah yang berkedip pada modul Bluetooth. Setelah semua perangkat telah aktif, pilih aplikasi AMR: Gesture pada handphone android sebagai kontrol dengan menggunakan gesture jari. Pastikan Bluetooth pada handphone telah aktif. Setelah masuk ke aplikasi AMR: Gesture, lakukan pairing Bluetooth handphone android dengan modul Bluetooth HC-06. Apabila koneksi berhasil akan terdeteksi Bluetooth dengan nama Linvor. Koneksikan handphone Android dengan modul HC-06 dengan memilih tombol Connect Robot kemudian pilih tombol Bluetooth Linvor maka koneksi Bluetooth handphone android dan modul HC-06 telah terhubung yang ditandai dengan LED pada modul Bluetooth HC-06 berhenti berkedip dan tetap menyala berwarna merah. Gambar 3.21 Gesture yang Telah Dibuat Gambarkan bentuk gesture yang telah dibuat dan tersimpan pada gesture manager pada layar putih di bawah tulisan Draw Gestures to Communicate. 45
Apabila bentuk gesture yang di gambar menggunakan jari benar, maka akan muncul tulisan perintah pada layar untuk menginstruksikan output yang akan diaktifan atau yang di nonaktiftakan dan apabila bentuk gesture yang di gambar menggunakan jari salah, maka tulisan perintah pada layar tidak muncul dan tidak ada trigger untuk mengendalikan output. Pengendalian on/off listrik dengan menggunakan perintah suara dan gesture jari ini membutuhkan switch manual yang berfungsi apabila terjadi kerusakan pada perangkat control yang menggunakan suara dan gesture seperti kerusakan pada handphone, modul arduino, modul Bluetooth maupun modul relay. Untuk mengaktifkan Output disediakan tiga switch manual yang menghubungkan perangkat output seperti lampu dan kipas ke jala-jala listrik 220 V. Gambar 3.22 Aktivasi Lampu, Kipas Angin, dan Kunci Selenoid 46