1
LAPORAN RESEARCH STUDY(RS) ARSITEKTUR KOMPUTER
ANALISIS INFRASTRUKTUR ROBOT LINE FOLLOWER UNTUK MAHASISWA DIFABLE DI LINGKUNGAN BALARAJA
Oleh:
AHMAD BAHRUL BAIDHOWI 1133368722
SEKOLAH TINGGI MANAJEMEN ILMU KOMPUTER RAHARJA TANGERANG 2014-2015
1
2
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Tunanetra adalah istilah umum yang digunakan untuk kondisi seseorang yang mengalami gangguan atau hambatan dalam indra penglihatannya. Alat bantu untuk mobilitasnya bagi tuna netra dengan menggunakan tongkat khusus, yaitu berwarna putih dengan garis merah horizontal di bagian tengahnya. Akibat hilang atau berkurangnya fungsi indra penglihatannya maka penyandang tunanetra berusaha memaksimalkan fungsi indra-indra yang lainnya seperti, perabaan, penciuman, pendengaran, dan lain sebagainya, terkadang juga mereka menemukan kesulitan dalam mencari jalan dari suatu bangunan ke bangunan lain dengan menggunakan tongkat tersebut. Hal ini tentunya akan lebih menyulitkan lagi misalnya penyandang tunanetra tersebut belajar pada suatu universitas atau kampus, dimana untuk menuju bangunan satu ke bangunan lainnya terlampau luas, sehingga tidak sedikit penyandang tunanetra harus lebih ekstra keras lagi dalam menghafal jalan untuk menuju bangunan satu ke bangunan lain dalam universitas atau kampus tersebut baik untuk urusan akademik dan lain sebagainya. Maka dengan melihat latar belakang yang telah dipaparkan, penulis ingin mencoba menyatukan perkembangan teknologi saat ini dengan permasalahan tunanetra yaitu dengan membuat suatu terobosan baru alat bantu mobilitas bagi penyandang tuna netra dalam kesehariannya di kampus / komplek tertentu agar mereka dapat dimudahkan untuk mengikuti / menjelajahi jalur jalan setiap area atau bangunan tersebut, sehingga mereka tidak perlu lagi takut tersesat atau salah
2
3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI
2.1 Tinjauan Pustaka Dalam penelitian tugas akhir ini, penulis menggunakan beberapa rujukan berupa penelitian terdahulu yang memiliki kaitan tema dengan penelitian yang dilaksanakan saat ini. Beberapa penelitian yang dijadikan rujukan oleh penulis dipaparkan pada table 2.1 berikut ini. 2.2 Landasan Teori Dalam landasan teori ini menjelaskan teori-teori yang berhubungan dengan penelitian prototipe robot line follower untuk tunanetra.
2.2.1 Robot Robot klasik sudah ada sejak zaman yunani kuno. Hingga kini robot terus dikembangkan sehingga keberadaanya sangat membantu manusia dalam mengerjakan pekerjaan rutin dan berat, atau bahkan sebagai penghibur. Elektronika merupakan bidang yang menarik untuk dipelajari oleh pelajar dan penghobi. Hal ini karena kita dapat berkreasi apa saja sesuai keinginan kita. Secara umum robot dapat didefinisikan sebagai sebuah piranti mekanik yang mampu melakukan pekerjaan manusia atau berperilaku seperti manusia (McComb, 2001). Ada banyak hal menarik jika anda bermain dengan elektronika, diantaranya adalah membuat robot. Jika anda pernah atau memiliki hobi
3
4
merakit mobil Tamiya, maka anda sudah memiliki bekal dasar untuk membuat robot karena prinsip yang digunakan pada mobil Tamiya juga banyak digunakan pada robot, yaitu dasar mekanik mesin, roda, dan sumber catu daya. Kata robot sendiri diperkenalkan ke public oleh Karel Capek pada saat memainkan RUR (Rossum’s Universal Robots). Namun awal munculnya robot dapat diketahui dari bangsa Yunani kuno yang membuat patung yang dapat dipindah-pindahkan (Budiharto, 2009) Robot adalah sebuah alat mekanik yang dapat melakukan tugas-tugas fisik, baik menggunakan pengawasan dan control manusia, ataupun menggunakan program yang telah dimasukkan terlebih dulu. Dari definisi tersebut ada 4 sifat yang dimiliki robot yaitu (Artanto, 2012) : 1. Robot hanyalah alat mekanik atau mesin 2. Robot harus deprogram 3. Robot dapat dibuat responsif sesuai dengan kondisi lingkungan 4. Robot dapat dibuat otomatis tanpa kendali manusia Bentuk robot bermacam-macam, ada yang mirip manusia, ada yang menirukan bentuk binatang, ada yang beroda, ada yang berkaki, dan lain-lain. Sekalipun bentuk robot bermacam-macam, namun bagian-bagian robot pada dasarnya sama, yaitu secara umum terdiri dari 3 bagian seperti pada gambar 2.1 berikut (Artanto, 2012) :
4
5
Gambar 2.1 Bagian-bagian robot secara umum (Artanto, 2012). 1. Bagian mekanis Bagian ini merupakan penyangga struktur robot (seperti tulang pada tubuh manusia) dan akuator (seperti kaki dan tangan). 2. Bagian elektronis Bagian ini merupakan bagian terbesar dari robot. Termasuk didalamnya adalah suplai daya listrik (seperti jantung), sensor (seperti pancaindra) dan driver akuator (seperti otot). 3. Bagian control Bagian ini merupakan pengendali semua bagian (seperti otak). Beberapa penerapan robot saat ini antara lain : 1. Merakit dan mengelas kerangka mobil di industry manufaktur. 2. Pencari dan pemadam sumber api. 3. Pelayan toko. 4. Robot boneka. 5. Robot medis.
5
6
6. Robot perang. 7. Robot hewan peliharaan. 8. Robot penjelajah dan sebagainya.
2.2.2 Software Software (perangkat lunak) adalah data yang di-format dan disimpan secara digital, termasuk program komputer, dokumentasinya, dan berbagai informasi yang bisa dibaca dan ditulis oleh komputer. Dengan kata lain, bagian sistem komputer yang tidak berwujud atau dapat disebut juga sebagai kumpulan program yang berjalan pada computer. Sebuah program computer dibuat dari sejumlah instruksi. Instruksi adalah perintah yang diberikan ke computer untuk melakukan satu hal yang khusus (Artanto, 2012).
2.2.3 Hardware Hardware (perangkat keras) adalah salah satu komponen dari sebuah komputer yang sifat alat nya bisa dilihat dan diraba secara langsung atau yang berbentuk nyata, yang berfungsi untuk mendukung proses komputerisasi. Hardware dapat bekerja berdasarkan perintah yang telah ditentukan ada padanya, atau yang juga disebut dengan dengan istilah instruction-set. Dengan adanya perintah yang dapat dimengerti oleh hardware tersebut, maka hardware tersebut dapat melakukan berbagai kegiatan yang telah ditentukan oleh pemberi perintah (McComb, 2001).
6
7
2.2.4 Mikrokontroller Mikrokontroler adalah sebuah sistem komputer fungsional dalam sebuah chip. Di dalamnya terkandung sebuah inti prosesor, memori (sejumlah kecil RAM, memori program, atau keduanya) dan perlengkapan input output. Dengan kata lain, mikrokontroler adalah suatu alat elektronika digital yang mempunyai masukan dan keluaran serta kendali dengan program yang bisa ditulis dan dihapus dengan cara khusus, Cara kerja mikrokontroler sebenarnya membaca dan menulis data. Mikrokontroler merupakan komputer didalam chip yang digunakan untuk mengontrol peralatan elektronik, yang menekankan efisiensi dan efektifitas biaya. Secara harfiah bisa disebut “pengendali kecil” dimana sebuah sistem elektronik yang sebelumnya banyak memerlukan komponen-komponen pendukung seperti IC, TTL dan CMOS dapat direduksi atau diperkecil dan akhirnya terpusat serta dikendalikan oleh mikrokontroler ini (Budiharto, 2009). Ada beberapa manfaat dari penggunaan mikrokontroller yaitu (Artanto, 2012) : 1. Sistem elektronik akan menjadi lebih ringkas. 2. Rancang bangun sistem elektronik akan lebih cepat karena sebagian besar dari sistem adalah perangkat lunak yang mudah dimodifikasi. 3. Pencarian gangguan lebih mudah ditelusuri karena sistemnya yang kompak. Untuk merancang sebuah sistem berbasis mikrokontroler, kita memerlukan perangkat keras dan perangkat lunak, yaitu: 1. Sistem minimal mikrokontroler.
7
8
2. Software pemrograman dan kompiler, serta downloader Yang
dimaksud
dengan
sistem
minimal
adalah
sebuah
rangkaian
mikrokontroler yang sudah dapat digunakan untuk menjalankan sebuah aplikasi. Sebuah IC mikrokontroler tidak akan berarti bila hanya berdiri sendiri. Pada dasarnya sebuah sistem minimal mikrokontroler memiliki prinsip yang sama, yang terdiri dari 4 bagian, yaitu : 1. prosesor, yaitu mikrokontroler itu sendiri. 2. rangkaian reset agar mikrokontroler dapat menjalankan program mulai dari awal. 3. rangkaian clock, yang digunakan untuk memberi detak pada CPU. 4. rangkaian catu daya, yang digunakan untuk memberi sumberdaya Pada mikrokontroler jenis-jenis tertentu (AVR misalnya), poin-poin pada nomer 2 dan 3 sudah tersedia didalam mikrokontroler tersebut dengan frekuensi yang sudah di-seting dari vendor-nya (biasanya 1 MHz, 2 MHz, 4MHz, 8MHz), Sehingga pengguna tidak perlu memerlukan rangkaian tambahan, namun bila ingin merancang sistem dengan spesifikasi tertentu (misal ingin berkomunikasi dengan PC atau handphone), maka pengguna harus menggunakan rangkaian clock yang sesuai dengan karakteristik PC atau HP
tersebut,
biasanya
menggunakan
kristal
11,0592
MHz,
untuk
menghasilkan komunikasi yang sesuai dengan bit-rate PC atau HP tersebut.
AVR-ATMega328 adalah mikrokontroler AVR (Alf and Vegard’s Risc processor) 8 bit, bertenaga rendah dengan teknologi CMOS berkinerja tinggi
8
9
yang dilengkapi dengan dengan ADC internal, EEPROM internal, SRAM internal, memori flash, Timer/Counter, PWM (Pulse Width Modulation), analog comparator, dan lain-lain. Sehingga dengan fasilitas yang lengkap ini memungkinkan kita belajar mikrokontroler keluarga AVR dengan lebih mudah dan efisien, serta dapat mengembangkan kreativitas penggunaan mikrokontroler ATMega328.
Gambar 2.2 mikrokontroller ATMega328 (Alf dkk, 2010). Fitur-fitur yang dimiliki oleh mikrokontroler ATMega328 seperti yang terangkum dalam ATMega328 datasheet adalah sebagai berikut (Alf dkk, 2010) : 1. Saluran I/O (input-output) sebanyak 28 buah, yaitu port A, port B, port C, dan port D. 2. ADC internal sebanyak 6 saluran. 3. 6 saluran PWM. 4. Eksekusi single clock cycle sampai dengan 131 instruksi. 5. Tiga buah Timer/Counter dengan kemampuan pembandingan. 6. CPU yang terdiri atas 28 buah register. 7. SRAM sebesar 2 Kb.
9
10
8. EEPROM sebesar 1 Kb yang dapat diprogram saat operasi. 9. Memori Flash sebesar 32 Kb dengan kemampuan Read While Write. 10. Kemampuan me-reset ketika program berjalan 11. Port antarmuka SPI 12. Internal kalibrasi Oscillator 13. External dan internal interrupt source. 14. Antarmuka komparator analog. 15. 6 sleep mode. 16. Voltasi ketika pengoperasian sebesar 1,8 – 5,5 V. 17. Sistem mikroprosesor 8 bit berbasis RISC dengan kecepatan maksimal 20MHz. 18. Mendukung Programming lock untuk keamanan software. 19. Real Time Counter dengan Separasi Oscillator.
Gambar 2.3 Konfigurasi pin mikrokontroller ATMega328 (Alf dkk, 2010).
10
11
Gambar 2.4 Diagram blok mikrokontroller ATMega328 (Alf dkk, 2010). Ada
beberapa
alasan
utama
mengapa
penulis
memilih
menggunakan AVR-ATMega328 yaitu : 1. Harganya relatif murah dengan spesifikasi setara dengan ATMega lainnya diatas ATMega328. 2. Hanya membutuhkan suplai power rendah sebesar 1,8 – 5,5 V.
11
12
3. Tergolong keluarga mikrokontroller CMOS 8 bit yang telah diketahui memiliki kinerja teknologi pengoperasian yang tinggi. 4. Mempunyai 4 jenis port, port A, B, C dan D. 5. 6 sleep mode. 6. 6 saluran PWM dan ADC. 7. Eksekusi single clock cycle sampai dengan 131 instruksi. 8. Kompatibel dengan board Arduino
2.2.5 Arduino UNO R2 Arduino
adalah
pengendali
mikro
single-board
yang
bersifat
opensource, diturunkan dari Wiring-Platform 2009 penemunya adalah Massimo Banzi, dirancang untuk memudahkan penggunaan elektronik dalam berbagai bidang. Hardware-nya memiliki prosesor Atmel AVR dan softwarenya memiliki bahasa pemrograman sendiri dan bisa di-download secara gratis. Arduino juga dapat dikatakan merupakan sebuah rangkaian elektronik yang berukuran kecil sebesar kartu nama, yang dapat diprogram untuk membaca sensor, mengendalikan aktuator, dan juga berkomunikasi dengan computer (Artanto, 2012). Sensor adalah alat elektronik yang bisa mengubah fenomena alam, seperti panas, dingin, terang, gelap, dan lain-lain, menjadi sinyal elektronik. Sedangkan Aktuator adalah alat mekanik yang bisa mengubah sinyal elektronik menjadi gerakan. Kedua istilah diatas dapat ditangani dengan satu buah board modul Arduino (Artanto, 2012).
12
13
Gambar 2.5 Contoh bahasa pemrogramman pada Arduino untuk menyalakan LED (Banzi, 2009). Perkembangan dari tahun ketahun membuat Arduino memiliki banyak variasi jenis dari board modul-nya salah satunya yaitu Arduino UNO R2, Arduino UNO R2 adalah piranti board modul mikrokontroller keluaran Arduino yang menggunakan mikrokontroller AVR-ATMega328, merupakan penerus Arduino Duemilanove Uno dan Arduino UNO R1 yang memiliki 14
13
14
pin input/output digital (dimana 6 pin dapat digunakan sebagai output PWM), 6 input analog, 16 Mhz osilator kristal, koneksi USB, jack-power, ICSP header, dan tombol reset (Banzi, 2009) Penulis menggunakan Arduino UNO R2 karena seri Arduino inilah yang mempunyai harga yang murah, populer, pemakaiannya mudah, dan juga memiliki spesifikasi yang hampir sama dengan seri Arduino UNO R2 diatasnya. Pada Gambar 2.6 ditampilkan board modul Arduino UNO R2 : 2
4
3
5
6 7 12 2 1 8
9 11 Gambar 2.6 Board modul Arduino UNO (Banzi, 2009).10 1. Port USB.
7. Tombol reset.
2. IC konverter serial USB.
8. Mikrokontroller ATMega328.
3. LED untuk test output kaki D13.
9. Kaki-kaki input Analog (A0-A5).
4. Kaki-kaki I/O Digital (D8-D13).
10. Kaki-kaki catu daya (5 V, GND).
5. Kaki-kaki I/O Digital (D0-D7).
11. Terminal power/catu daya (6-9 V).
6. LED indikator catu daya.
12. Osilator Kristal 16 Mhz
14
15
Gambar 2.7 Rancangan skematik board modul Arduino UNO (Banzi, 2009).
15
16
2.2.6 Physical E-Toys Physical
E-toys
adalah
opensource
software
yang
dapat
menghubungkan dunia virtual computer dengan dunia nyata. Dengan physical E-toys kita dapat membuat rancangan robot yang akan kita buat atau dapat dikatakan membuat robot virtual kemudian mengimplementasikannya secara aktual, kita juga bisa memprogram objek-objek seperti robot untuk melakukan sesuatu yang menarik, atau kita juga bisa mendeteksi gejala-gejala fisik di dunia nyata, dan menggunakan informasi itu untuk mengendalikan objek-objek virtual yang tampak di layar computer. Disamping itu, pemrogramman pada Physical E-toys dilakukan hanya dengan menarik potongan instruksi yang disebut tile dan menyusunnya dalam sebuah wadah yang disebut script. Tidak dibutuhkan keahlian khusus, semuanya hanya dilakukan dengan “klik”, “drag” dan “drop” menggunakan mouse computer. Physical E-toys sebenarnya merupakan pengembangan dari software Squeak e-toys. Squeak e-toys sendiri adalah software yang merupakan bagian dari proyek OLPC (One Laptop per-Child), yaitu proyek penyediaan laptop untuk anak-anak di Negara berkembang, dimana software Squeak E-toys ini diinstal didalamnya. Software yang luar biasa ini telah terbukti membantu mengembangkan daya kreatifitas anak-anak diberbagai belahan dunia (Artanto, 2012). Penulis menggunakan software ini untuk merancang skema robot dan mengetahui nilai PWM atau denyut listrik. Tampilan awal software Physical E-toys dapat dilihat pada gambar 2.8 berikut ini.
16
17
Gambar 2.8 Tampilan awal software Physical E-toys (Artanto, 2012).
2.2.7 Data Flow Diagram
2.2.8.1 Pengertian DFD DFD (Data Flow Diagram) merupakan alat pemodelan data yang menggambarkan sistem sebagai suatu jaringan dari fungsi-fungsi atau proses-proses dari sistem yang saling berhubungan satu sama lain dengan
aliran
data
yang
digambarkan
dengan
anak
panah
(Sommverville, 2000). Tujuan dari DFD adalah membuat/mengetahui aliran (track) aliran data seluruhnya dari sistem (Jogiyanto, 2001).
17
18
2.2.8.2 Komponen DFD Beberapa komponen dari DFD yang umumnya digunakan dalam menggambar proses sistem (Sommeverville, 2000) adalah: 1.
External Entity Menggambarkan kesatuan luar yang berhubungan dengan sistem,
dapat berupa orang atau kelompok orang diluar organisasi atau didalam organisasi tersebut, tetapi diluar kontrol sistem lain yang dibuat. 2.
Arus Data Menggambarkan arus data atau informasi dari atau bagian ke
bagian yang lain. Menggambarkan garis penghubung dan tanda sambung diantara kata – katanya. 3.
Proses Mengambarkan kegiatan atau kerja yang dilakukan oleh orang,
mesin dan komponen dari hasil suatu arus data yang masuk kedalam proses untuk dihasilkan arus data yang akan keluar dari setiap proses. Setiap proses memiliki satu atau beberapa data masukan atau beberapa data keluaran. 4.
Data Store Menggambarkan model dari kumpulan pada keterangan data yang
tersimpan, nama mencerminkan data store bila namanya lebih dari satu kata maka harus diberi tanda sambung.
18
19
2.2.8 Flowchart (Diagram Alir) Flowchart adalah gambaran dalam bentuk diagram alir dari algoritmaalgoritma dalam suatu program yang menyatakan arah alur program tersebut yang disajikan dalam bentuk grafik atau gambar, sehingga dapat membantu programmer maupun orang lain dalam memahami alur program (apa saja input, proses dan output dari program) agar lebih sederhana dan mudah dipelajari. Pada tabel 2.2 dijelaskan contoh gambaran symbol-simbol dalam flowchart (Lukito, 2008).
Tabel 2.2 Simbol-simbol dalam flowchart (Lukito, 2008) Simbol
Nama TERMINATOR GARIS ALIR (FLOW LINE)
PREPARATION
Keterangan Permulaan/akhir program Arah aliran program Proses inisialisasi/pemberian harga awal
PROSES
Proses perhitungan/proses pengolahan data
INPUT/OUTPUT DATA
Proses input/output data, parameter, informasi
PREDEFINED PROCESS (SUB PROGRAM) DECISION
19
Permulaan sub program/proses menjalankan sub program Perbandingan pernyataan, penyeleksian data yang memberikan pilihan
20
untuk langkah selanjutnya
ON PAGE CONNECTOR
Penghubung bagianbagian flowchart yang berada pada satu halaman
OFF PAGE CONNECTOR
Penghubung bagianbagian flowchart yang berada pada halaman berbeda
2.2.9 Breadboard Breadboard adalah Project Board atau yang sering disebut dengan PCB (Printed Circuit Board) sementara yang dapat digunakan untuk eksperimen suatu design rangkaian elektronika. Biasanya bahan pembuatan Breadboard terbuat dari plastik. Breadboard dapat digunakan untuk menganalisa komponen yang salah dan yang harus diperbaiki dalam rangkaian eksperimen. Setelah semua sesuai dengan design dan keinginan maka design yang sudah ada dalam Breadboard dapat dipindahkan ke dalam PCB secara permanen dengan terlebih dahulu mebuat layout PCB melalui software. Breadboard juga sering disebut sebagai media dasar konstruksi sebuah sirkuit elektronik dan merupakan prototipe dari suatu rangkaian elektronik. Di zaman modern istilah ini sering digunakan untuk merujuk pada jenis tertentu dari papan tempat merangkai komponen, dimana papan ini tidak memerlukan proses men-solder (langsung tancap). Karena papan ini solderless alias tidak memerlukan solder sehingga dapat digunakan kembali dan dengan demikian dapat digunakan untuk prototipe sementara, serta membantu dalam bereksperimen desain sirkuit
20
21
elektronika (Artanto 2012). Berbagai sistem elektronik dapat di prototipekan dengan menggunakan Breadboard, mulai dari sirkuit analog dan digital kecil sampai membuat unit pengolahan terpusat (CPU). Secara umum breadbord memiliki jalur seperti pada Gambar 2.9 dan 2.10 berikut ini (Saragih, 2011) :
Gambar 2.9 Breadboard tampak luar (Saragih, 2011).
Gambar 2.10 Konfigurasi pin-pin yang terdapat dalam Breadboard (Saragih, 2011). Penjelasan : 1. Pasangan jalur Atas dan bawah terhubung secara horisontal sampai ke bagian tengah dari Breadboard. Biasanya jalur ini digunakan sebagai jalur power atau jalur sinyal yang umum digunakan seperti clock atau jalur komunikasi. 2. lubang komponen di tengah merupakan tempat merangkai komponen. Jalur ke 5 lobang ini terhubung vertikal sampai bagian tengah dari Breadboard.
21
22
3. Pembatas tengah breadboard digunakan sebagai tempat menancapkan komponen IC Penulis menggunakan Breadboard karena Breadboard compatible dengan pembuatan prototipe elektronika, harganya murah, mudah digunakan, dan dapat digunakan lagi setelahnya (re-useable) sehingga dapat menekan biaya.
2.2.10 IC (Integrated Circuit) IC adalah singkatan dari Integrated Circuit atau berarti rangkaian terpadu. IC merupakan rangkaian gabungan dari beberapa komponen seperti Resistor, Kapasitor, Dioda dan Transistor yang telah terintegrasi menjadi sebuah rangkaian berbentuk chip kecil yang dibuat dari bahan semi conductor. IC digunakan untuk beberapa keperluan pembuatan peralatan elektronik agar mudah dirangkai menjadi peralatan yang berukuran relatif kecil. Sebelum adanya IC, hampir seluruh peralatan elektronik dibuat dari satuan-satuan komponen (individual) yang dihubungkan satu sama lainnya menggunakan kawat atau kabel, sehingga tampak mempunyai ukuran besar serta tidak praktis. Perkembangan teknologi elektronika terus semakin meningkat dengan semakin lengkapnya jenis-jenis IC yang disediakan untuk rangkaian Linear dan Digital, sehingga produk peralatan elektronik makin tahun makin tampak kecil dan canggih (Nugraha, 2011). Dalam penelitian ini penulis menggunakan IC L293D karena jenis IC ini telah memiliki konstruksi H-bridge dan harganya lebih murah daripada IC
22
23
L298N, sehingga dapat digunakan sebagai driver motor DC ber-gear yang sama optimal karena dapat mengalirkan arus sampai dengan 4 A, dan menguatkan tegangan maksimum sampai 46 V DC dengan stabil tanpa mempengaruhi kinerja mikrokontroller, walaupun menggunakan banyak perangkat elektronika lainnya yang terpasang dalam board. Bentuk IC L293D dapat dilihat pada gambar 2.11 berikut ini.
Gambar 2.11 IC L298N (Nugraha, 2011).
2.2.11 Motor DC Motor arus searah (motor DC) adalah mesin yang mengubah energi listrik arus searah menjadi energi mekanis yang berupa putaran. Berdasarkan fisiknya motor arus searah secara umum terdiri atas bagian yang diam (stator) dan bagian yang berputar (rotor). Motor arus searah bekerja berdasarkan prinsip interaksi antara dua fluksi magnetik. Dimana kumparan medan akan menghasilkan fluksi magnet yang arahnya dari kutub utara menuju kutub selatan dan kumparan jangkar akan menghasilkan fluksi magnet yang melingkar. Interaksi antara kedua fluksi magnet ini menimbulkan suatu gaya sehingga akan menimbulkan momen puntir atau torsi, pada gambar 2.12 menjelaskan tentang bagian-bagian motor DC (Muchlis, 2011).
23
24
Gambar 2.12 Bagian-bagian motor DC Bagian – bagian motor DC secara umum pada gambar 2.12 yaitu : 1.
Badan Mesin : Badan mesin ini berfungsi sebagai tempat mengalirnya fluks magnet yang dihasilkan kutub magnet, sehingga harus terbuat dari bahan ferromagnetik. Fungsi lainnnya adalah untuk meletakkan alat-alat tertentu dan mengelilingi bagian-bagian dari mesin, sehingga harus terbuat dari bahan yang benar-benar kuat, seperti dari besi tuang dan plat campuran baja.
2.
Inti kutub magnet dan belitan penguat magnet : Inti kutub magnet dan belitan penguat magnet ini berfungsi untuk mengalirkan arus listrik agar dapat terjadi proses elektromagnetik. Adapun aliran fluks magnet dari kutub utara yaitu melalui celah udara yang melewati badan mesin.
3.
Sikat-sikat : Sikat-sikat ini berfungsi sebagai jembatan bagi aliran arus jangkar dengan bebas, dan juga memegang peranan penting untuk terjadinya proses komutasi.
24
25
4.
Komutator : Komutator ini berfungsi sebagai penyearah mekanik yang akan dipakai bersama-sama dengan sikat. Sikat-sikat ditempatkan sedemikian rupa sehingga komutasi terjadi pada saat sisi kumparan berbeda.
5.
Jangkar : Jangkar dibuat dari bahan ferromagnetik dengan maksud agar kumparan jangkar terletak dalam daerah yang induksi magnetiknya besar, agar GGL induksi yang dihasilkan dapat bertambah besar.
6.
Belitan jangkar : Belitan jangkar merupakan bagian yang terpenting pada mesin arus searah, berfungsi untuk tempat timbulnya tenaga putar motor.
Secara umum Motor DC dibagi atas dua macam, yaitu (Budiharto, 2009) : 1.
Motor DC dengan sikat yang berfungsi sebagai pengubah arus pada kumparan sedemikian rupa sehingga arah putaran motor akan selalu sama.
2.
Motor DC tanpa sikat menggunakan semi konduktor untuk merubah maupun membalik putarannya untuk menggerakkan motor, tingkat kebisingan motor jenis ini rendah karena putarannya halus. Dalam penelitian ini penulis membutuhkan Motor DC ber-gear karena
jenis Motor DC tersebut dapat mengeluarkan torsi yang besar. Akan tetapi Motor DC ber-gear sangat susah ditemukan dipasaran dan harganya sangat mahal, Maka penulis menggunakan Motor DC dari hasil modifikasi Motor Servo micro 9G.
25
26
2.2.12 Motor Servo Motor Servo adalah sebuah motor dengan sistem closed feedback di mana posisi dari motor akan diinformasikan kembali ke rangkaian kontrol yang ada di dalam Motor Servo. Motor ini terdiri dari sebuah motor, serangkaian gear, potensiometer dan rangkaian kontrol. Potensiometer berfungsi untuk menentukan batas sudut dari putaran servo. Sedangkan sudut dari sumbu Motor Servo diatur berdasarkan lebar pulsa yang dikirim melalui kaki sinyal dari kabel motor (Artanto, 2012). Motor Servo biasanya hanya bergerak mencapai sudut tertentu saja dan tidak kontinyu seperti motor DC maupun motor stepper. Walau demikian, untuk beberapa keperluan tertentu, motor servo dapat dimodifikasi agar bergerak kontinyu seperti motor DC. Pada robot, motor ini sering digunakan untuk bagian kaki, lengan, atau bagian-bagian lain yang mempunyai gerakan terbatas dan membutuhkan torsi cukup besar (Artanto, 2012). Motor Servo adalah motor yang mampu bekerja dua arah (CW dan CCW) dimana arah dan sudut pergerakan rotor-nya dapat dikendalikan hanya dengan memberikan pengaturan duty cycle sinyal PWM pada bagian pin kontrolnya. Motor Servo tampak pada gambar 2.13 berikut ini (McComb, 2001).
26
27
Gambar 2.13 Motor Servo (McComb, 2001). Motor Servo merupakan sebuah motor DC yang memiliki rangkaian kontrol elektronik dan internal gear untuk mengendalikan pergerakan dan sudut angularnya. Sistem Mekanik Motor Servo tampak pada gambar 2.14 berikut ini (Budiharto, 2009).
Gambar 2.14 Sistem mekanik Motor Servo (Budiharto, 2009). Motor Servo adalah motor yang berputar lambat, dimana biasanya ditunjukkan oleh rate putarannya yang lambat, namun demikian memiliki torsi yang kuat karena internal gear-nya. Lebih dalam dapat digambarkan bahwa sebuah motor servo memiliki (Artanto, 2012) : 1. 3 jalur kabel : power, ground, dan kontrol. 2. Sinyal kontrol mengendalikan posisi.
27
28
3. Operasional dari servo motor dikendalikan oleh sebuah pulsa selebar ± 20 ms, dimana lebar pulsa antara 0.5 ms dan 2 ms menyatakan akhir dari range sudut maksimum. 4. Konstruksi didalamnya meliputi internal gear, potensiometer, dan feedback control. Dalam penelitian ini penulis menggunakan jenis motor servo micro 9G karena jenis motor servo ini adalah yang paling murah, paling ringan, paling populer dipasaran, dan dapat dimodifikasi menjadi motor DC ber-gear, karena dalam penelitian ini penulis membutuhkan motor DC yang memiliki gear.
2.2.13 LED (Light Emiting Diode) LED (Light Emiting Diode) merupakan komponen elektronika yang terbuat dari bahan semi konduktor jenis dioda yang mampu memancarkan cahaya. LED merupakan produk temuan lain setelah dioda. Strukturnya juga sama dengan dioda. Berikut ini adalah macam-macam LED (Muchlis, 2011) : 1. Dioda Emiter Cahaya : Sebuah dioda emisi cahaya dapat mengubah arus listrik langsung menjadi cahaya. Dengan mengubah jenis dan jumlah bahan yang digunakan untuk bidang temu PN, LED dapat dibentuk agar dapat memancarkan cahaya dengan panjang gelombang yang berbeda-beda. Warna yang biasa dijumpai adalah merah, hijau dan kuning.
28
29
2. LED Warna Tunggal : LED warna tunggal adalah komponen yang paling banyak dijumpai. Sebuah LED warna tunggal mempunyai bidang temu PN pada satu keping silicon. Sebuah lensa menutupi bidang temu PN tersebut untuk memfokuskan cahaya yang dipancarkan. 3. LED Tiga Warna Tiga Kaki : Disini satu kaki merupakan anoda bersama dari kedua LED. Satu kaki dihubungkan ke katoda LED merah dan kaki lainnya dihubungkan ke katoda LED hijau. Apabila anoda bersamanya dihubungkan ke bumi, maka suatu tegangan pada kaki merah atau hijau akan membuat LED menyala. Apabila satu tegangan diberikan pada kedua katoda dalam waktu yang bersama, maka kedua LED akan menyala bersama-sama. Pencampuran warna merah dan hijau akan menghasilkan warna kuning. 4. LED Tiga Warna Dua Kaki : Disini dua bidang temu PN dihubungkan dalam arah yang berlawanan, warna yang akan dipancarkan LED ditentukan oleh polaritas tegangan pada kedua LED. Suatu sinyal yang dapat mengubah polaritas akan menyebabkan kedua LED menyala dan menghasilkan warna kuning. 5. LED Seven Segment : Biasanya digunakan untuk menampilkan angka berupa angka 0 sampai 9, angka-angka tersebut dapat ditampilkan dengan mengubah nyala dari 7 segmen yang ada pada LED yang disusun seperti gambar 2.15 berikut ini :
29
30
Gambar 2.15 LED Seven Segment (Muchlis, 2011). Karena LED adalah salah satu jenis dioda maka LED memiliki 2 kutub yaitu anoda dan katoda. Dalam hal ini LED akan menyala bila ada arus listrik mengalir dari anoda menuju katoda. Pemasangan kutub LED tidak boleh terebalik karena apabila terbalik kutubnya maka LED tersebut tidak akan menyala. LED memiliki karakteristik berbeda-beda menurut warna yang dihasilkan. Semakin tinggi arus yang mengalir pada LED maka semakin terang pula cahaya yang dihasilkan, namun perlu diperhatikan bahwa besarnya arus yang diperbolehkan 10 mA - 20 mA dan pada tegangan 1,6 V 3,5 V menurut karakter warna yang dihasilkan. Apabila arus yang mengalir lebih dari 20 mA maka LED akan terbakar. Untuk menjaga agar LED tidak terbakar perlu kita gunakan Resistor sebagai penghambat arus. Gambar 2.16 dan gambar 2.17 berikut ini menjelaskan tentang rangkaian LED dan bentuk LED.
Gambar 2.16 Rangkaian LED (Muchlis, 2011).
30
31
Gambar 2.17 LED Superbright (Muchlis, 2011).
Kelebihan dari LED (Saragih, 2011) : 1. LED memiliki efisiensi energi yang lebih tinggi dibandingkan dengan lampu lain, dimana LED lebih hemat energi 80% sampai 90% dibandingkan lampu lain. 2. LED memilki waktu penggunaan yang lebih lama hingga mencapai 100 ribu jam. 3. LED memiliki tegangan operasi DC yang rendah. 4. Cahaya keluaran dari LED bersifat dingin atau cool (tidak ada sinar UV atau energi panas). 5. Ukurannya yang mini dan praktis
2.2.14 Resistor Resistor adalah komponen dasar elektronika yang digunakan untuk membatasi jumlah arus yang mengalir dalam suatu rangkaian. Kemampuan Resistor dalam menghambat arus listrik sangat beragam disesuaikan dengan nilai resistansi Resistor tersebut. Resistor bersifat resistif dan umumnya
31
32
terbuat dari bahan karbon. Satuan resistansi dari suatu Resistor disebut Ohm atau dilambangkan dengan simbol Ω (Omega) (Nugraha, 2011). Bentuk Resistor yang umum adalah seperti tabung dengan dua kaki di kiri dan kanan. Pada badannya terdapat lingkaran membentuk cincin kode warna untuk mengetahui besar resistansi tanpa mengukur besarnya dengan Ohm-meter. Kode warna tersebut adalah standar manufaktur yang dikeluarkan oleh EIA (Electronic Industries Association) seperti yang ditunjukkan pada gambar 2.18 berikut ini (William, 2011).
Gambar 2.18 Standar manufaktur kode warna Resistor dari EIA (William, 2011). Ada dua karakteristik resistor yang perlu di ketahui yaitu : 1. Nilai resistansinya.
32
33
2. Rating dayanya (Kemampuan untuk menahan arus yang mengalir pada resistor tersebut). Resistor mempunyai harga resistansi yang cukup banyak, mulai dari beberapa ohm di belakang koma sampai beberapa mega ohm didepan koma. Rating daya yang tertinggi dari yang mencapai beberapa ratus watt dan yang terendah sampai mencapai 0,1 watt. Rating daya sangat penting, sebab ia menunjukkan daya maksimum yang bisa disipasikan tanpa menimbulkan panas-panas yang berlebihan yang dapat mengakibatkan kerusakan pada Resistor tersebut. Disipasi artinya bahwa daya sebesar 12 R akan di buang kepadanya karena panas yang berlebihan dapat mengakibatkan terbakarnya resistor. Dalam penelitian ini penulis menggunakan Resistor 10 kΩ (cokelathitam-oranye-emas) dan Resistor 330 kΩ (oranye-oranye-cokelat-emas) karena jenis resistor tersebutlah yang kompatibel dengan perangkat elektronik yang dibutuhkan dalam pembuatan penelitian ini.
2.2.15 LDR (Light Dependent Resistor) LDR singkatan dari Light Dependent Resistor adalah Resistor yang nilai resistansinya berubah-ubah karena adanya intensitas cahaya yang diserap. LDR juga merupakan Resistor yang mempunyai koefisien temperatur negative, dimana resistansinya dipengaruhi oleh intrensitas cahaya. LDR dibentuk dari cadium Sulfied (CDS) yang mana CDS dihasilkan dari serbuk keramik. Secara umum, CDS disebut juga peralatan photo conductive, selama
33
34
konduktivitas atau resistansi dari CDS bervariasi terhadap intensitas cahaya. Jika intensitas cahaya yang diterima tinggi maka hambatan juga akan tinggi yang mengakibatkan tengangan yang keluar juga akan tinggi begitu juga sebaliknya disinilah mekanisme proses perubahan cahaya menjadi listrik terjadi. LDR biasa digunakan sebagai detektor cahaya atau pengukur besaran konversi cahaya. LDR terdiri dari sebuah cakram semikonduktor yang mempunyai dua buah elektroda pada permukaannya (Saragih, 2011). Tampilan bentuk LDR dapat dilihat pada gambar 2.19 berikut ini.
Gambar 2.19 LDR (light dependent resistor) (Saragih, 2011).
2.2.16 Buzzer Buzzer adalah sebuah komponen elektronika yang berfungsi untuk mengubah getaran listrik menjadi getaran suara. Pada dasarnya prinsip kerja buzzer hampir sama dengan loud speaker, jadi Buzzer juga terdiri dari kumparan yang terpasang pada diafragma dan kemudian kumparan tersebut dialiri arus sehingga menjadi elektromagnet, kumparan tadi akan tertarik ke dalam atau keluar, tergantung dari arah arus dan polaritas magnetnya, karena kumparan dipasang pada diafragma maka setiap gerakan kumparan akan menggerakkan diafragma secara bolak-balik sehingga membuat udara
34
35
bergetar yang akan menghasilkan suara. Buzzer biasa digunakan sebagai indikator bahwa proses telah selesai atau terjadi suatu kesalahan pada sebuah alat (alarm). Frekuensi suara yang dikeluarkan oleh Buzzer yaitu antara 1 – 5 KHz. Tampilan bentuk Buzzer dapat dilihat pada gambar 2.20 berikut ini (Budiharto, 2009).
Gambar 2.20 Buzzer jenis 12 Volt DC Dalam penelitian ini penulis menggunakan Buzzer jenis 12 Volt DC karena lebih murah dan suara yang dihasilkan juga kencang.
2.2.17 Ball Caster Ball Caster adalah sebuah bola yang dapat bergerak bebas ke segala posisi. Ball Caster dalam robotika, biasa diguanakan sebagai roda bebas. Ball Caster ini memiliki dimensi panjang 4,8 cm dan lebar 3,2 cm. Tampilan bentuk Ball Caster dapat dilihat pada gambar 2.21 berikut ini (Artanto, 2012)
. Gambar 2.21 Ball Caster
35
36
Dalam penelitian ini penulis menggunakan Ball Caster berbentuk roll on dari deodoran bekas karena mudah didapat, gratis, dan juga karena penelitian ini membutuhkan tambahan roda lagi untuk bergerak bebas maka dari itu penulis memakai Ball Caster roll on tersebut.
36
37
BAB III METODE PENGEMBANGAN SISTEM
3.1 Studi Pendahuluan Penelitian ini dilaksanakan untuk mengembangkan sistem robotika robot penjejak garis (line follower) agar dapat diimplementasikan kepada tunanetra untuk menunjang mobilitasnya pada suatu komplek bangunan, karena menurut sepengetahuan penulis penelitian mengenai pengembangan robot line follower untuk tunanetra sangat jarang dilakukan. Dalam penelitian ini penulis menggunakan board modul Arduino UNO R2 karena jenis board ini sangat mudah dan murah ditemukan dipasaran, mempunyai fleksibilitas untuk dikembangkan lebih lanjut karena bersifat opensource, pangsa pasarnya jelas, dan selalu mengalami perkembangan versi board modul yang cukup signifikan dari tahun ke tahun.
3.2 Tahap Pengumpulan Data Pengumpulan data dilakukan untuk memperoleh hasil yang akurat dan valid secara maksimal. Metode pengumpulan data yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut : 1. Studi Literatur atau Kepustakaan Studi literatur dilakukan dengan mempelajari buku-buku yang berkaitan dengan penelitian, penelitian makalah dan jurnal ilmiah, sehingga data yang akan dikumpulkan untuk dianalisis lebih akurat. Teori-teori yang berhubungan
37
38
dengan penelitian ini antara lain tentang konsep pembuatan robotika line follower, mikrokontroller, dan Arduino. 2. Observasi Metode pengumpulan data yang dilakukan yakni dengan melakukan pengamatan dan peninjauan secara langsung terhadap proses pembuatan dan implementasi robot line follower untuk mengetahui apa saja yang harus dibutuhkan dan seperti apakah bentuk dari hardware yang akan dibutuhkan dalam pembuatan robot tersebut. 3. Interview Metode pengumpulan data dengan mengadakan tanya jawab secara langsung kepada pihak tunanetra yang ada kaitannya dengan masalah yang diambil.
3.3 Tahap Pengembangan Sistem Dalam proses pembuatan robot line follower dalam penelitian ini penulis
menggunakan
siklus
hidup
pengembangan
sistem
atau
Sistem
Development Life cycle (SDLC) model waterfall dan sebagai acuannya yakni hasil dari studi literature dan observasi. Metode SDLC model waterfall mengikuti beberapa proses sebagai berikut (Sommerville, 2003) : 1. Analisis Kebutuhan Sistem Tahap analisa kebutuhan dilakukan dengan mengumpulkan data dan informasi yang berkaitan dengan kebutuhan apa saja yang harus dipenuhi oleh sistem yang bertujuan untuk memperlancar proses pengembangan sistem dan mendapatkan informasi mengenai gambaran terhadap penelitian yang akan
38
39
dikembangkan. Tahap ini mencakup analisis prosedur yang sedang berjalan, analisis masalah, sistem usulan, dan analisis kebutuhan dan fungsional sistem. 2. Perancangan Sistem Tahap perancangan adalah membuat rancangan sistem seperti pengubahan kebutuhan sistem tersebut ke dalam struktur data dengan memodelkannya menggunakan flowchart, DFD (Data Flow Diagram), dan perancangan skematik dari bagian-bagian robot yang akan dibuat. 3. Implementasi Sistem Tahap implementasi sistem merupakan tahap selanjutnya setelah perancangan sistem selesai. Implementasi dilakukan dengan menterjemahkan desain program atau hasil rancangan ke dalam kode-kode dengan menggunakan bahasa pemrograman Arduino dan selanjutnya mengintegrasikannya dengan hasil skematik rancangan hardware yang telah dibuat ke dalam sistem yang telah dibangun. 4. Pengujian dan Evaluasi Pengujian dilakukan untuk menemukan kelemahan, kekurangan maupun kesalahan yang terdapat dalam sistem yang dibangun. Pengujian dilakukan agar penelitian sesuai dengan tujuan penelitian. Setelah pengujian dilakukan maka sistem akan dievaluasi baik diberikan penambahan pada beberapa fungsi maupun merubah beberapa fungsi agar sistem yang dibangun dapat sesuai dengan tujuan pengembangan sistem dan kebutuhan user.
39
40
5. Operasi dan Pemeliharaan Mengoperasikan program di lingkungannya dan melakukan pemeliharaan, seperti penyesuaian atau perubahan karena adaptasi dengan situasi sebenarnya. Khusus untuk tahap pemeliharaan, tidak dilakukan karena sistem yang dibangun ini hanya sebuah prototipe.
40
41
BAB IV ANALISIS DAN PERANCANGAN SISTEM
4.1 Analisis Sistem Analisis Sistem merupakan kebutuhan yang difokuskan pada pemahaman tentang informasi, fungsi, dan performansi sistem. Proses analisis sistem juga merupakan suatu prosedur yang dilakukan untuk pemeriksaan masalah dan penyusunan alternatif pemecahan masalah yang timbul serta membuat spesifikasi sitem yang baru atau sistem yang akan di usulkan.
4.1.1 Analisis Prosedur Yang Sedang Berjalan Bagian ini menggambarkan sistem alat bantu jalan bagi tunanetra yang sedang berjalan sampai dengan saat ini yaitu : 1. Sistem alat bantu jalan bagi tunanetra hanya menggunakan tongkat alumunium dengan cat merah pada ujungnya. 2. Tunanetra hanya dapat mengandalkan indra pendengaran, perasaan, dan pengingatnya dalam menyusuri jalan pada suatu komplek bangunan. 3. Tunanetra memerlukan waktu lebih untuk menghafal dan menyusuri jalan dengan tongkat tersebut.
4.1.2 Analisis Masalah Analisis masalah merupakan asumsi dari masalah-masalah yang dihadapi dari analisis prosedur yang sedang berjalan yaitu :
41
42
1. Kurang akurat dan efektifnya penggunaan tongkat untuk tunanetra. 2. Memerlukan lebih banyak waktu untuk menghafal dan menyusuri jalan menggunakan tongkat tersebut bagi tunanetra. 3. Tidak memberikan petunjuk yang akurat dari jalan yang sedang dilewati sehingga tunanetra terkadang tersesat dalam menyusuri jalan yang hendak dilewatinya.
4.1.3 Sistem Usulan Berdasarkan hasil analisis masalah, maka perlunya pembuatan prototipe robot line follower untuk tunanetra dengan spesifikasi sistem sebagai berikut : Sistem dapat memberikan petunjuk jalan yang akurat untuk menuju dari satu bangunan ke bangunan lainnya dengan memberikan kode-kode petunjuk arah maju atau lurus, belok kiri atau belok kanan dengan jelas.
4.1.4 Analisis Kebutuhan Sistem Dalam analisis ini akan dibahas mengenai analisis kebutuhan perangkat lunak, perangkat keras dan pengguna untuk mendukung dalam pembuatan prototipe robot line follower untuk tunanetra.
4.1.4.1 Analisis Kebutuhan Perangkat Lunak Spesifikasi
kebutuhan
minimal
perangkat
lunak
yang
dibutuhkan untuk mendukung sistem yang akan dibangun adalah sebagai berikut :
42
43
1. Sistem operasi Microsoft windows XP SP2. 2. Physical E-toys segala versi untuk membuat rancangan robot dan mengukur denyut listrik / PWM. 4. Arduino SDK segala versi sebagai pembuat source code program. 5. Microsoft Visio 2007 untuk membuat desain flowchart, diagram blok dan DFD.
4.1.4.2 Analisis Kebutuhan Perangkat Keras Spesifikasi
kebutuhan
minimal
perangkat
keras
yang
dibutuhkan untuk mendukung sistem yang akan dibangun adalah sebagai berikut : 1. Prosesor Intel Pentium IV dengan kecepatan 1,2 GHz. 2. RAM dengan kapasitas 512 MB. 3. VGA 124 MB dengan resolusi 800 x 600. 4. Ruang harddisk sebesar 40 GB. 5. Board modul Arduino duemilanove.
4.1.4.3 Analisis Pengguna Analisis pengguna dimaksudkan untuk mengetahui siapa saja pengguna yang terlibat dalam sistem yang akan dibuat, yaitu : 1.
Tunanetra sebagai pengguna yang akan menggunakan sistem yang dibuat.
43
44
2.
Satpam sebagai yang mengoperasikan sistem on / off, start / finish dan yang memberikan petunjuk tatacara menggunakan sistem tersebut.
4.2 Perancangan Fungsional Sistem Perancangan fungsi sistem akan membahas tentang Flowchart dan DFD (Data Flow Diagram) dari pembuatan prototipe robot line follower.
4.2.1 Flowchart (Diagram Alir) Pada gambar 4.1 dijelaskan diagram alir dari sistem yang akan dibuat sebagai berikut :
44
45
Gambar 4.1 Flowchart (diagram alir) robot line follower Pada gambar 4.1 diatas telah dijelaskan proses aliran data dalam diagram alir ketika kondisi mulai maka selanjutnya robot akan medeteksi garis dari ketiga sensor yaitu S1, S2 dan S3 dimana jika dari ketiga sensor tersebut mendeteksi garis maka motor akan melakukan gerakan seperti yang telah digambarkan dalam diagram tersebut.
45
46
4.2.2 Data Flow Diagram (DFD) Berikut ini akan dijelaskan mengenai perancangan DFD robot.
4.2.2.1 DFD Level 0 (Diagram Konteks) Di dalam DFD level 0 (diagram konteks) hanya ada satu proses (Arduino controller) yang terhubung dengan tiga entitas, yaitu sensor, motor dan buzzer, lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar 4.2 berikut ini.
Gambar 4.2 DFD level 0 perancangan robot line follower Gambar 4.2 diatas menunjukkan bahwa sistem memiliki tiga entitas yaitu sensor, motor dan buzzer, ketiga entitas tersebut memiliki peran masing-masing dalam menjalankan robot line follower agar dapat bekerja sesuai dengan tujuan yang diharapkan. Terlihat pada gambar
46
47
tersebut entitas motor dan buzzer semua prosesnya tergantung pada proses yang berada di entitas sensor.
4.2.2.2 DFD Level 1 DFD level 1 berikut ini merepresentasikan tiga modul proses yang terdapat dalam board modul Arduino controller. Lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar 4.3 berikut ini.
Gambar 4.3 DFD level 1 perancangan robot line follower Pada Gambar 4.3 tersebut menerangkan bahwa proses sensoring dan tracking diatur dalam suatu proses yang dinamakan microcontrolling.
4.3 Perancangan Skematik Robot Berikut ini akan dijelaskan mengenai perancangan skematik robot.
47
48
4.3.1 Diagram Blok Pada gambar 4.4 berikut ini akan dijelaskan skema diagram blok robot line follower yang akan dibuat.
Gambar 4.4 Skema diagram blok robot line follower Dalam gambar 4.4 diatas telah jelas dapat disimpulkan bahwa mikrokontrollerlah yang akan mengatur tiap-tiap proses dari masing-masing komponen utama elektronika dalam robot seperti sensor, motor driver dan buzzer untuk selanjutnya dengan bantuan catu daya kesemuanya akan mendapatkan PWM atau denyut listrik yang nantinya akan menggerakkan motor dan buzzer untuk bekerja sesuai dengan instruksi yang telah diberikan.
4.3.2 Rangkaian Skematik Robot Pada gambar 4.5 berikut ini akan dijelaskan rangkaian skematik dari robot line follower yang akan dibuat.
48
49
Gambar 4.5 Rangkaian skematik robot line follower
49
50
BAB V IMPLEMENTASI DAN PENGUJIAN SISTEM
5.1 Implementasi Sistem Berikut ini dijelaskan cara pembuatan dan perakitan dari rancangan skematik robot yang telah dibuat sebelumnya.
Instalasi Arduino SDK (Software Development Kit) 1. Buka situs www.arduino.cc/en/Main/Software, pilih versi yang terbaru lalu klik download maka file Arduino.rar telah tersimpan kedalam hardisk anda. 2. Ekstrak file tersebut, kemudian buka hasil ekstrakan tersebut. 3. Jalankan software Arduino dengan mengeklik dua kali icon bergambar mirip kacamata atau angka 8 terbalik berwarna hijau seperti pada gambar 5.8 berikut ini.
Gambar 5.8 Icon Arduino SDK
50
51
4. Jendela Arduino SDK terbuka, proses instalasi selesai dan selanjutnya tigal mengimplementasikan source code Arduino kedalam software tersebut.
5.1.1.1 Menghubungkan Arduino UNO Dengan Physical E-Toys Karena software physical e-toys belum menyediakan tipe board Arduino Uno. Maka untuk membuat Arduino Uno bisa terhubung dengan Physical Etoys, berikut langkah-langkahnya (langkah ini bisa juga digunakan untuk seri Arduino Duemilanove) : 1. Hubungkan Arduino Uno dengan kabel USB A-B ke komputer. 2. Buka software Arduino 3. Pada menu File, pilih Example >> Firmata >> Standard
Firmata. Tampak seperti gambar 5.9 berikut ini.
51
52
Gambar 5.9 Proses menghubungkan Arduino Uno SDK dengan physical e-toys 4. Pada menu Tools pilih tipe Board dan Serial port sesuai dengan
yang digunakan. 5. Klik tombol Upload untuk memasukkan kode mesin Standard
Firmata ke memori Arduino Uno. 6. Buka software Physical Etoys. 7. Ambil obyek Arduino board dari kotak suplai di kategori
Electronics. 8. Buka kotak Viewer Arduino board. 9. Pada kategori Arduino-Connection, klik tombol tanda seru di
samping tile Arduino board connect. Bila tile Arduino is connected bernilai True, maka Arduino Uno telah terhubung dengan Physical Etoys. 5.1.1.2 Modifikasi dan Perakitan Mekanik Robot 1. Memodifikasi komponen Microservo 9G menjadi motor DC. Hal ini dilakukan karena dalam penelitian ini diperlukan Motor DC yang mempunyai gaya torsi yang besar (ber-gear) dan untuk mendapatkan Motor DC bergear tersebut sangat sulit dipasaran serta harganya yang cukup mahal, maka dari itu penulis memodifikasi Microservo 9G menjadi Motor DC.
52
53
2. Siapkan Motorservo 9G, obeng plus kecil dan gunting kuku seperti pada gambar 5.10 berikut.
Gambar 5.10 Obeng plus kecil dan Microservo 3. Buka Microservo dengan melepas keempat baut pada wadahnya seperti pada gambar 5.11 dan 5.12 berikut.
Gambar 5.11 Melepas keempat baut Microservo 9G
53
54
Gambar 5.12 Membuka wadah Microservo 9G 4. Tarik kabel sehingga papan rangkaian kecil keluar dari wadah. Kemudian dengan gunting kuku, potong kelima kabel pada papan rangkaian kecil tersebut, sehingga papan rangkaian tersebut dapat dihilangkan (gambar 5.13).
54
55
Gambar
5.13
Memotong
kelima
kabel
untuk
menghilangkan papan rangkaian kecil 5. Agar motor bisa berputar kontinyu, maka penghalang (stopper) pada roda gigi harus dipotong. Cari penghalang tersebut yang berada dibawah roda gigi paling atas.
6. Lepaskan roda gigi atas tersebut dari porosnya. Hati-hatilah supaya roda gigi yang lain tidak terlepas dari poros tersebut. 7. Hilangkan penghalang (stopper) tersebut dengan gunting kuku
8. Kembalikan roda gigi yang telah terpotong penghalangnya tersebut pada porosnya sesuai dengan posisi semula 9. Tambahkan dua buah kabel warna hitam dan merah, lalu solder sesuai pada gambar 5.16 berikut pada terminal dinamo motor tersebut. 10. Agar roda tidak licin, maka tambahkan isolasi lakban tebal (bertekstur). Potong-potong sepanjang 1-2 Cm, dan tempel sehingga menutupi seluruh tepi roda seperti tampak pada gambar 5.23 berikut.
55
56
5.1.1.3 PERAKITAN KOMPONEN KESELURUHAN ROBOT Setelah berhasil merakit komponen mekanik robot, maka langkah selanjutnya yaitu merakit komponen keseluruhan robot dan memasang roda seperti pada skema gambar 5.26, 5.27, 5.28 berikut
Gambar 5.26 Skematik perakitan robot line follower
56
57
5.1.1.4 Mencatat Nilai Pendeteksian LDR 1. Tancapkan
rangkaian
robot
yang
telah
dirangkai
sebelumnya dengan kabel USB A-B ke komputer anda. 2. Buka software Physical e-toys dengan mengeklik kiri dua kali pada ikon bergambar kelinci putih dengan kumis panjang. 3. Setelah program terbuka maka klik “new project” seperti pada gambar 5.29 berikut.
Gambar 5.29 Membuka project baru pada Physical e-toys 4. Klik icon toolbar “supplies” seperti pada gambar 5.30 lalu pilih “object catalog”.
57
58
Gambar 5.30 Toolbar “supplies” dan object catalog
5. Pada menu object catalog pilih komponen “Electronic” lalu pilih “Arduino board” dengan men-drag&drop ikon tersebut pada lembar kerja yang kosong, seperti tampak pada gambar 5.31 dan 5.32 berikut.
Gambar 5.31 Pilih komponen “Arduino board”
58
59
Gambar 5.32 Drag&drop komponen Arduino pada lembar kerja yang kosong 6. Klik kiri ikon “x” pada menu “object catalog” untuk menutup tampilan menu tersebut lalu geser atau drag komponen Arduino yang telah dikeluarkan tersebut ke tengah-tengah lembar kerja dan klik kanan komponen tersebut maka akan muncul icon-icon kecil seperti pada gambar 5.33 berikut.
Gambar 5.33 Komponen Arduino setelah diklik kanan 7. Kemudian klik kiri satu kali icon viewer (bergambar mata) seperti pada gambar 5.34 berikut.
Gambar 5.34 Icon viewer bergambar mata biru
59
60
8. Maka akan muncul konfigurasi source code dari Arduino seperti pada gambar 5.35 berikut.
Gambar 5.35 Konfigurasi source code Arduino 9. Lakukan koneksi Arduino dengan Physical e-toys dengan mengubah port com pada konfigurasi “Arduino board’s port name”, klik tulisan “com1” lalu pilih “other” dan masukkan nomer port Arduino yang telah anda catat sebelumnya, lalu klik tanda seru berwarna kuning pada konfigurasi “Arduino board connect”, jika nilai pada konfigurasi “Arduino board’s is connected” = “true” berarti Arduino anda telah tersambung dengan Physical e-toys seperti tampak pada gambar 5.36 berikut.
60
61
Gambar 5.36 Arduino telah tersambung dengan Physical e-toys 10. Buatlah rancangan mini project LDR seperti pada gambar 5.37 berikut.
LED
LDR Gambar 5.37 Skematik rangkaian mini project LDR 11. Buka kotak viewer Arduino, lalu pindahkan jenis konfigurasi dari “arduino - digital pins” menjadi “arduino – analog pins” lalu lihat nilai pada konfigurasi “Arduino board’s analog pin 0” sampai dengan pin 2, seperti tampak pada gambar 5.38 berikut. Jika nilainya berubah-ubah berarti LDR anda telah tersambung.
61
62
Gambar 5.38 Konfigurasi analog pin 0-2 untuk LDR 12. Tutuplah LDR yang ditempatkan di posisi tengah pada breadboard, dan amati nilai “arduino board’s analog pin 2”. Apakah nilainya berubah setiap kali LDR tersebut dibuka-tutup dengan tangan?. 13. Lakukan hal yang sama seperti instruksi 12 untuk 2 buah LDR yang lain, dan amati pada Arduino board’s analog pin 0 dan pin 1, apakah nilai keduanya berubah ketika dibukatutup dengan tangan? 14. Siapkan simple whiteboard yang telah dibuat jalur menggunakan solasi hitam sebelumnya lalu tempatkan ketiga sensor LDR yang terdapat dalam robot tersebut diatas jalur garis yang telah kita buat sebelumnya, kita misalkan analog pin 0 = S1, pin 1 = S2, pin 2 = S3. Geser posisi robot sehingga masing-masing sensor tepat diatas garis hitam secara bergantian. 15. Catat nilai untuk semua sensor, saat sensor mendeteksi garis hitam dan saat tidak mendeteksi garis hitam, lalu cari nilai tengah dari ketiga sensor tersebut dengan rumus Nilai tengah = (nilai saat mendeteksi garis + nilai saat tidak mendeteksi garis) 2
62
63
16. Catat hasilnya dalam sebuah table seperti pada table 5.1 berikut ini. Penulis memperoleh hasil penelitian sensor seperti dalam tabel tersebut.
Tabel 5.1 Nilai sensor LDR yang dideteksi Sensor
Garis =
Garis =
Nilai
LDR
true
false
Tengah
Keterangan
S1 (kanan)
435
1045
740
PWM
S2 (kiri)
450
1030
740
PWM
S3 (lurus)
460
1035
747.5
PWM
17. Robot siap diimplementasikan dengan source code.
5.1.4 Implementasi Source Code Pada Board Arduino Berikut ini akan dijelaskan cara pengimplementasian source code arduino pada board modul Arduino uno. 1. Hubungkan board Arduino dengan kabel USB A-B ke computer anda. 2. Buka software Arduino SDK yang telah anda download dan install sebelumnya dengan mengeklik kiri dua kali pada icon berbentuk mirip kacamata berwarna biru dengan tanda “+” dan “-“ didalamnya.
63
64
3. Setelah program telah terbuka maka klik menu “tools” >> “serial port” >> pilih port com sesuai yang telah anda catat sebelumnya seperti tampak pada gambar 5.39 berikut ini.
Gambar 5.39 Mengatur port Arduino 4. Klik lagi menu “tools” >> “board” >> pilih seri Arduino yang anda gunakan, disini penulis menggunakan Arduino Uno maka pilih Arduino Uno seperti tampak pada gambar 5.40 berikut.
64
65
Gambar 5.40 Memilih seri Arduino yang digunakan 5. Masukkan kode program pada file sketch yang telah terbuka seperti pada gambar 5.41 berikut. Kode program selengkapnya dapat dilihat pada lampiran penelitian ini.
65
66
Gambar 5.41 Kode program dimasukkan dalam file sketch 6. Lalu klik kiri tombol “verify” yang terdapat di pojok kiri atas dibawah menu bar yang berbentuk tanda centang seperti tampak pada gambar 5.42 berkut.
66
67
Gambar 5.42 Tombol verify ditandai dengan lingkaran merah 7. Jika program yang diketik benar maka akan muncul notifikasi seperti pada gambar 5.43 berikut.
Gambar 5.43 Notifikasi yang muncul jika kode yang diketik telah benar
67
68
8. Klik tombol “upload” yang berbentuk anak panah tepat berada disamping tombol verify seperti tampak pada gambar 5.44 berikut untuk men-download kode program ke dalam mikrokontroller Arduino.
Gambar 5.44 Tombol upload ditandai dengan lingkaran merah 9. Tunggu prosesnya, jika berhasil ter-upload maka akan muncul notifikasi seperti pada gambar 5.44 yang berbunyi “Done uploading” dan robot siap digunakan.
68
69
10. Untuk mencoba menjalankan robot anda perlu menambahkan power supplay berupa adaptor 9V pada slot terminal power catu daya DC. setelah itu tes robot tersebut di lintasan garis pada simple whiteboard yang telah dibuat sebelumnya. 11. Jika testing telah berhasil maka gantilah adaptor dengan power supplay catu daya baterai GP 9 V atau baterai AA 1,5 V berjumlah 8 buah, dan masukkan kabel “+” dan “-“ seperti tampak pada skematik catu daya berikut ini (gambar 5.45).
Gambar 5.45 Skematik catu daya dengan baterai AA 1,5 V
69
70
BAB VI HASIL DAN PEMBAHASAN
6.1 Depenelitian Sistem Prototipe robot line follower berbasis mikrokontroller untuk tunanetra ini, merupakan sebuah embedded system yang diimplementasikan dalam sebuah robot yang berfungsi untuk membantu para tunanetra dalam memberikan petunjuk atau menuntun perjalan seorang tunanetra dari satu kebangunan ke bangunan lain dalam sebuah komplek bangunan, agar mereka lebih mudah dan cepat dalam mengikuti jalur lika-liku jalan. Proses pembuatan robot yang terperinci dan jelas dan juga komponenkomponen elektronik didalamnya yang mudah dijumpai di pasaran menjadi kunci utama pembuatan robot ini, agar robot ini mudah dijangkau atau dibeli oleh konsumen, serta mampu membuka wawasan baru atau penemuan baru dalam proses pengembangannya kedepan. Cara pengoperasiannya pun mudah yaitu tinggal menekan tombol on atau off pada robot yang telah berada diatas lintasan garis yang telah dibuat, kemudian tinggal ikuti arahnya sesuai bunyi yang dihasilkan oleh robot tersebut.
70
71
BAB VII KESIMPULAN DAN SARAN
7.1 Kesimpulan Berdasarkan hasil penelitian, ada beberapa saran untuk pengembangan sistem lebih lanjut, diantaranya sebagai berikut : 1. Perlunya penggantian sumber baterai menjadi yang mudah di-recharge dan powerfull, misalnya mengganti baterai dengan baterai yang dapat diisi ulang dan menambahkan sel surya sebagai tenaga tambahan baterai untuk proses recharge daya sehingga baterai menjadi powerfull. 2. Sistem input-output robotika yang telah dibuat dapat ditambahkan dengan sensor halangan, sehingga bagi penggunanya dapat mengetahui jika ada halangan didepannya ketika mereka sedang berjalan menggunakan sistem robotika tersebut (meminimalisir kecelakaan).
71
72
DAFTAR PUSTAKA
Alf, dkk. 2010. 8-bit AVR Microcontroller With 4/8/16/32K Bytes In-System Programmable Flash. Amerika: Atmel. Artanto, Dian. 2012. Yuk, Membuat Robot : Pembuatan Robot Virtual Dengan Software Physical e-toys + Arduino. Jakarta: Penerbit Grasindo. Banzi, Massimo. 2009. Getting Started With Arduino. Amerika: O’Reilly. Budiharto, Widodo. 2009. Membuat Sendiri Robot Cerdas Edisi Revisi. Jakarta: Penerbit Elex Media Komputindo. Jogiyanto, HM. 2001. Analisis dan Desain Sistem Informasi : Pendekatan Terstruktur Teori dan Praktek Aplikasi Bisnis. Yogyakarta: Penerbit Andi. Lukito, Yuan. 2008. Alogirtma dan Pemrogramman. Yogyakarta: Penerbit UKDW. McComb, Gordon. 2001. The Robot Builder’s Bonanza. Amerika: Penerbit Mc Graw-Hill. Muchlis, Nurfajria. 2011. Pembuatan Robot Ziobot Untuk Penjejak Garis Dan Pengangkat Barang Dengan Sensor Jarak Berbasis Mikrokontroller. Jakarta: Universitas Gunadarma. Nugraha, Mara. 2011. Robot Pemandu Wisata Kebun Binatang Menggunakan Atmega8535 Dengan Sistem Suara. Jakarta: Universitas Gunadarma.
72
