PENGONTROL LAMPU ALTERNATING CURRENT DENGAN SENSOR SUARA DI PT DONGAN KREASI INDONESIA
NASKAH PUBLIKASI
diajukan oleh Risky Utama Akbar 12.11.5907
kepada SEKOLAH TINGGI MANAJEMEN INFORMATIKA DAN KOMPUTER AMIKOM YOGYAKARTA YOGYAKARTA 2016
PENGONTROL LAMPU ALTERNATING CURRENT DENGAN SENSOR SUARA DI PT DONGAN KREASI INDONESIA Risky Utama Akbar1), Kusnawi2), 1,2)
Teknik Informatika STMIK AMIKOM Yogyakarta Jl Ringroad Utara, Condongcatur, Depok, Sleman, Yogyakarta Indonesia 55283 Email :
[email protected]),
[email protected])
secara otomatis sesuai dengan kebutuhan. Proses otomatisasi tersebut dikontrol disatu titik dan dilakukan secara terpusat dimana sensor yang menerima masukan suara dan mikrokontroller menggerakkan relay sehingga dapat mengontrol lampu. Sehingga karyawan tidak perlu repot untuk menyalakan dan mematikan lampu secara manual.
Abstract - Microcontroller, in the field of electronics is a latest breakthrough technology microprocessors and microcomputers, was present to meet the needs of the market (marker need). As a new technology, ie technology transistor semiconductors with more content, but there are small and can be mass produced (in quantity), so the price is more affordable than the mikroproessor.
2. Landasan Teori 2.1 Sistem Kendali (Kontrol)
Generally, the lights in the office are still using analog switch, so that the employee or officer in particular satpa office should turn on and turn off the lights manually. Of ideas above, then created a solution which is a voice-controlled device using a lamp, office workers can control multiple lights with sounds and lights will turn on automatically according to the automation kebutuhan.Proces controlled on one point and be done centrally where the sensors that receive input sounds and microcontroller drive the relay so that it can control lights..
Sistem Kendali(kontrol) adalah proses pengaturan ataupun pengendalian terhadap satu atau beberapa besaran (variabel, parameter) sehingga berada pada suatu harga atau dalam suatu rangkuman harga (range) tertentu. Sistem kendali dapat dikatakan sebagai hubungan antara komponen yang membentuk sebuah konfigurasi sistem, yang akan menghasilkan tanggapan sistem yang diharapkan[1]. 2.2 Prinsip Pengontrollan Proses Setiap sistem kendali harus bersifat stabil. Ini merupakan persyaratan utama. Disamping Kestabilan mutlak, suatu sistemkendali harus mempunyai kestabilan relatif yang layak. Suatu sistem kendali juga harus mampu memperkecil kesalahan sampai nol atau sampai pada suatu harga yang dapat ditoleransi[2].
Keywords – Arduino, controller, speech, alternating current, easyvr 1. Pendahuluan Mikrokontroller, dalam bidang elektronika merupakan suatu terobosan terbaru teknologi mikroprosessor dan mikrokomputer, telah hadir memenuhi kebutuhan pasar (marker need). Sebagai teknologi baru, yaitu teknologi semikonduktor dengan kandungan transistor lebih banyak namun membutuhkan ruang yang kecil serta dapat diproduksi secara massal (dalam jumlah banyak), sehingga harganya lebih terjangkau dibandingkan dengan mikroproessor;
2.3 Sistem Kontrol Otomatis Suatu sistem kontrol otomatis dalam suatu proses kerja berfungsi mengendalikan proses tanpa adanya campur tangan manusia (otomatis). Ada dua sistem kontrol pada sistem kendali/kontrol otomatis yaitu [2]: 1) Open Loop (Loop Terbuka) 2) Close Loop (Loop Tertutup) 2.4 Aksi Kontroller 1) Kontroler On – Off (Two Position Controller) 2) Kontroler Aksi Proporsional 3) Kontroler Aksi Integral 4) Kontroler Aksi Derivatif 5) Kontroler Aksi Proporsional + Integral 6) Kontroler Aksi Proporsional+ Integral + Derivatif
Umumnya lampu didalam ruang kantor masih menggunakan saklar analog, sehingga karyawan atau petugas khususnya satpa kantor harus menyalakan dan mematikan lampu secara manual. Tidak hanya satu atau dua lampu saja yang dinyalakan para karyawan, dimana lampu yang harus dinyalakan karyawan ada banyak lampu dilantai bawah (ruang produksi, ruang bea cukai) dan lantai atas (ruang kantor, ruang meeting, ruang server dan ruang Big bos).
2.5 Mikrokontroller Arduino Uno
Berangkat dari pemikiran diatas, maka dibuat suatu solusi yang merupakan alat pengontrol lampu menggunakan suara, karyawan kantor dapat mengontrol beberapa lampu dengan suara dan lampu akan menyala
Arduino Uno Arduino Uno adalah salah satu papan prosesor Arduino paling umum dan banyak digunakan. Ada berbagai macam (plug in board yang dapat menambahkan fungsi). Hal ini relatif murah[3].
1
Relay adalah sebuah elektromaknetik(batang besi didala, kumparan tidak bergerak) yang lerika teraktifkan menarik potongan-potongan besi lunak pada pivot.Relay merupakan komponen output yang sering digunakan pada berbagai peralatan elektronika. Relay berfungsi untuk menghubungkan atau memutuskan aliran arus listrik yang dikontrol dan memberikan tegangan dan arus tertentu pada koilnya [5].
2.5.1 Spesifikasi Teknis Board Arduino Uno
2.7 Sensor Suara Sensor suara adalah sebuah alat yang mampu mengubah gelombang Sinusioda suara menjadi gelombang sinus energi listrik (Alternating Sinusioda Electric Current). Alat pendeteksi sinyal suara bekerja berdasarkan prinsip pemfilteran suara yang didengar oleh komponen mikrofon. Sinyal analog hasil pembacaan mikrofon akan disaring dengan menggunakan unit bandpass filter yang meloloskan sinyal analog. 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 tadi naik dan turun[6].
Gambar 1. Board Arduino Uno Tabel 1. Spesifikasi Arduino Uno Mikrokontroller Atmega328 Tegangan Operasi 5V Tegangan Input 7-12V (disarankan) Batas Tegangan Input 6-20V Pin Digital I/O 14 (dimana 6 pin output PWM) Pin Analog Input 6 Arus DC per I/O Pin 40 mA Arus DC untuk pin 3.3V 50 mA Flash Memory 32 KB (Atmega328), dimana 0,5 KB digunakan oleh bootloader SRAM 2 KB (Atmega328) EEPROM 1 KB (Atmega328) Clock 16 MHz
2.7.1 EasyVR Shield 3 EasyVR merupakan modul voice recognition multifungsi. Dapat digunakan pada banyak aplikasi pengontrolan yang membutuhkan pendeteksian bukan hanya suara melainkan percakapan .EasyVR merupakan generasi penerus setelah kesuksesan generasi pertamanya di pasaran yaitu VRBot. Modul ini dapat digunakan atau dihubungkan dengan board mikrokontroler Arduino. Sangat cocok digunakan untuk beragam aplikasi, seperti home automation (dimana kita dapat mengontrol nyala lampu, kunci pintu, televisi, atau perangkat lainnya) atau sebagai modul pelengkap sensor pendengaran robot yang Anda buat sebagaimana robotrobot canggih yang dijual di pasaran yang harganya luar biasa mahal [7].
2.5.2 Sumber (Catu Daya) Arduino dapat diaktifkan melalui koneksi USB atau dengan catu daya eksternal. Sumber daya dipilih secara otomatis. Sumber daya Eksternal (non-USB) dapat berasal dari adapter AC ke DC atau baterai[4]. 2.5.3 Memory ATMEGA328 mempunyai memori 32 KB (dengan 0.5KB digunakan untuk bootloader), juga mempunyai 2KB SRAM dan 1KB EEPROM (yang mana dapat dibaca tulis dengan library EEPROM)[4].
Secara umum, fitur dari EasyVR adalah sebagai berikut: 1) Mendukung beberapa bahasa, yaitu: English(US), Italian, German, French, Spanish, Japanese. 2) Mendukung hingga 32 custom Speaker Dependent 3) (SD) trigger atau perintah, bahkan dapat digunakan pada bahasa apapun. 4) GUI yang mudah digunakan. 5) Mudah diaplikasikan dan didukung oleh dokumentasi yang sederhana. 6) x GPIO (IO1, IO2, IO3) dapat dikontrol dengan perintah protokol baru. 7) PWM audio output mendukung speaker 8 ohm. 8) Sound playback .
2.5.4 Input dan Output Setiap Pin digital pada board Arduino Uno dapat digunakan sebagai input ataupun output. Dengan menggunakan fungsi pinMode(), DigitalWrite(), dan digitalRead(). Pin-pin ini beroperasi pada tegangan 5 volts[4]. 2.5.5 Komunikasi Arduino Uno memiliki sejumlah fasilitas untuk berkomunikasi dengan komputer, Arduino lain, atau mikrokontroler lainnya. Atmega328 menyediakan UART TTL (5V) komunikasi serial, yang tersedia di pin digital 0 (RX) dan 1 (TX)[4]. 2.6 Relay
2
3
EasyVR. Digunakan untuk membuat tabel suara.
Sensory's Quick Synthesis
3.3 Perancangan Sistem EasyVR Module
Wireless Michrophone
Arduino Uno Speaker
- Pengenalan Suara - Pengontrol Relay
Gambar 2. EasyVR Shield 3 2.8 Speech Recognition Relay Lampu
Speech Recognition yang dikenal sebagai Automatic Speech Recognition (ASR), atau komputer pengenalan suara merupakan proses mengkonversi sinyal suara ke urutan kata-kata, melalui sebuah algoritma diimplementasikan sebagai komputer Program[8].
Gambar 3. Diagram Blok Sistem 3.3.1 Flowchart Sistem Mulai
2.9 Karekteristik Sinyal Alternating Current (AC)
Tegangan
Listrik Inisialisasi Variabel dan Sistem
Sinyal besaran AC memiliki amplitudo yang selalu berubah sepanjang waktu pada periode yang sama(terlihat pada Gambar ). Beberapa nilai rms yang dimiliki oleh sinyal gelombang sinusoida tidak murni sebagai berikut.[9].
Deteksi EasyVR
3. Analisis dan Perancangan 3.1 Alur Penelitian Perancangan sistem kontrol lampu dengan suara ini menggunakan sensor suara EasyVR 3.0 yang sudah ada, mikrokontroller Arduino Uno dan berbagai pelengkap hardware lainnya.
Menunggu Perintah Suara
3.2 Alat dan Bahan 3.2.1 No.
Kebutuhan Perangkat Keras Speaker aktif
Tabel 2. Kebutuhan Perangkat Keras Komponen Jumlah
3.2.2
Arduino Uno EasyVR Sheild 3.0 Relay 4 Sheild Speaker mini
Lampu 1 mati
1 1 1 1
T
Relay tidak aktif
F
F
F
1 2 3 4
F
Perintah Suara sesuai dengan Sampling
Lampu 1 nyala
T
Relay aktif
Lampu 2 mati
T
Relay tidak aktif
T
Relay aktif
Lampu 3 mati
T
Relay tidak aktif
Kebutuhan Perangkat Lunak
No.
Tabel 3. Kebutuhan Perangkat Keras Software Fungsi
1
Arduino IDE
2
EasyVR Commander
Gambar 4. Flowchart Sistem
Digunakan untuk menuliskan program arduino dan menggungahnya ke arduino Digunakan untuk mengambil sample suara yang akan disimpan dalam modul
3
F
F
F
Lampu 2 nyala
Lampu 3 nyala
T
Relay aktif
F
Lampu 4 mati
T
Relay tidak aktif
Lampu 4 nyala
T
Relay aktif
Arduino UNO R3 seperti pada gambar 3. Pin ERX berfungsi untuk menerima sedangkan pin ETX berfungsi memancarkan serial data TTL. 3) Blok Keluaran
3.3.2 Perancangan Sistem Voice Recognition Menggunakan EasyVR
Blok Keluaran terdiri atas Speaker dan Sheild Relay, dimana Speaker sebagai penanda bahwa masukan suara benar maka Speaker akan mengeluarkan keluaran suara yang sebelumnya sudah direkam sedangkan Sheild Relay sebagai pemutus dan peyambung arus listrik apakah lampu akan dinyalakan atau dimatikan. 4) Rangkaian Keseluruhan
Gambar 5. Diagram blok pemberian sampel suara
Gambar 6. Tampilan kegagalan dalam pengambilan sampel suara
Gambar 7. Rangkaian Mikrokontroller, Easyvr dan relay
3.3.3 Perancagan Perangkat Keras Tabel 4. Input dan Output dari Arduino Uno dan sheild EasyVR EasyVR
Pin
Pin
5V GND 10 9 8 7
5V GND 10 9 8 7
Fungsi Data
Device
Output Output Output Output Output Output
Relay Relay Relay Relay Relay Relay
Tangga Menuju Lantai 2
Tempat Parkir
Ruang Produksi
Ruang Bea Cukai
Lampu 2
Arduino
3.3.5 Denah Lampu
1
Lampu 3
Alat Lampu 4
pu m La
3.3.4 Rancangan Rangkaian Elektronika Pada perancangan pengontrol lampu dengan suara membutuhkan beberapa komponen sebagai input dan output. Komponen – komponen tersebut terbagi menjadi blok masukan, blok proses, blok keluaran dan rangkaian keseluruhan. 1) Blok Masukan
Satpam
Gambar 8. Denah Lampu pada Ruang Kantor Lantai 1
Mikrophone pada sensor EasyVR akan mendeteksi suara yang akan masuk (yang telah direkam sebelumnya), apabila masukan berupa perintah “LAMPU SATU NYALA” pada mikrofone pada sensor EasyVR, maka EasyVR akan memberikan nilai 1 pada relay yang nanti akan diproses oleh mikrokontroller guna untuk menghidupkan relay 1 (ON). 2) Blok Proses
3.3.5 Perancangan Perangkat Lunak (Software) Tahapan proses yang terdapat pada sistem ini meliputi proses pengolahan data dari modul EasyVR ke Arduino dan proses pengontrolan relay. 4. Implementasi dan Pembahasan 4.1 Pembuatan Produk Pembuatan produk meliputi beberapa langkah, yaitu : 1. Pembuatan Tabel Suara Sebagai Pengisi Audio 2. Perekaman Suara dengan Aplikasi EasyVR Commander 3. Upload Program ke Arduino Uno r3
Pengontrol Lampu dengan suara ini menggunakan modul suara Easy Voice Recognition. Modul Easy Voice Recognition merupakan modul suara yang dapat mengenali bahasa apapun dan mudah digunakan. Pada Easy Voice Recognition digunakan 4 pin yaitu ETX, ERX, VCC, dan GND dan keempat pin ini dihubungkan pada board 4
Hasil pengujian pada tabel menunjukkan tingkat keberhasilan menerima perintah suara dari kondisi yang sudah ditentukan dan pengucapan perintah suara yang memiliki variasi sama dengan sample yang direkam mencapai 10% kegagalan dalam pengolahan perintah, sangat baik keberhasilan mencapai 90%. Sangat efektif sensor digunakan oleh orang yang sama dengan perekaman pada aplikasi Easyvr Commender.
4.2 Hasil Akhir
4..3.2 Pengujian Pemberian Perintah dari Orang yang Berbeda Tujuan dari pengujian ini adalah untuk mengetahui tingkat keberhasilan EasyVR dalam menerima perintah suara dari orang yang berbeda. Perintah diberikan oleh 4 orang berjenis kelamin 2 laki-laki dan 2 perempuan dengan berbagai etnis dengan rentang usia 19 hingga 50 tahun. Setiap pemberian perintah dilakukan 10 kali per perintah dengan jarak 10 cm dari sensor microphone yang pada setiap orang. Pengujian dilakukan dengan kondisi bising atau noise yang besar dengan penempatan diruangan bea cukai.
Gambar 9. Hasil Akhir 4.3 Hasil Pengujian dan Pembahasan 4..3.1 Pengujian Pemberian Perintah dari Orang yang Sama
Tabel 6. Pengujian Pemberian Perintah dari Orang yang Berbeda
Pengujian dalam kondisi Berderau dilakukan pada kondisi ruangan ramai lalu lalang kendaraan ataupun akibat dari ramainya ruangan. Pengujian dilakukan dengan cara mengucapkan kata-kata “Sa”, ”Tu”, ”Du”, ”Wa”, “Ti”, “Ga”, “Em”, “Pat” oleh penulis dan diucapkan 10 kali per kata. Berikut merupakan arti dari kode kata “Sa”, ”Tu”, ”Du”, ”Wa”, “Ti”, “Ga”, “Em”, “Pat” pada kinerja alat yang telah disampling. Sa : Lampu Satu Nyala Tu : Lampu Satu Mati Du : Lampu Dua Nyala Wa : Lampu Dua Mati Ti : Lampu Tiga Nyala Ga : Lampu Tiga Mati Em : Lampu Empat Nyala Pat : Lampu Empat Mati
70%
90%
40%
70%
TU
90%
100%
30%
60%
DU
50%
90%
40%
40%
WA
80%
80%
50%
80%
TI
80%
90%
40%
80%
GA
50%
60%
60%
60%
EM
90%
60%
80%
40%
PAT
80%
50%
80%
80%
1
4
Hasil pengujian menunjukkan tingkat keberhasilan menerima perintah suara dari kondisi yang sudah ditentukan dan pengucapan perintah suara yang memiliki variasi sama dengan sample yang direkam mencapai 33% kegagalan dalam pengolahan perintah suara disebabkan oleh pengucapan tutur kata yang intonasinya berbeda dengan hasil sampling suara, pengucapan dengan intonasi yang berbeda dengan hasil sampling suara menyebabkan EasyVR tidak dapat mendeteksi suara sehingga suara menjadi tidak dapat dikenali.
Untuk menghitung persentase keberhasilan digunakan persamaan.
Tabel 5. Pengujian Pemberian Perintah dari Orang yang Sama KATA JUMLAH MASUKAN PENGUJIAN SA 10 TU 10 DU 10 WA 10 TI 10 GA 10 EM 10 PAT 10 %Rata-rata Keberhasilan
Orang ke2 3
Kata Masukkan SA
KEBERHASILAN
4.3.3 Uji Random Karyawan
100% 100% 60% 100% 100% 70% 100% 90% 90%
Pada tahap ini, jumlah responden adalah 6 orang yang dipilih secara acak. Kuisioner digunakan 4 pilihan jawaban yaitu Sangat Setuju, Setuju, Kurang Setuju, Sangat Kurang Setuju. Untuk setiap jawaban Sangat Setuju memiliki botot 4, Setuju memiliki botot 3, Kurang Setujumemiliki botot 2, Sangat Kurang Setuju memiliki botot 1. Isi dari kusiner uji random Karyawan dapat dilihat pada lampiran penelitian dan hasil uji random karyawan dapat dilihat pada table dibawah ini.
5
Tabel 7. Uji Random Karyawan Nomer Item Jumlah Penilaian Pertanyaan 24 1 23 2 24 3 24 4 24 5 119 Top Skor
3.
Menerapkan algoritma tertentu untuk mengurangi tingkat kesalahan dalam mengartikan perintah suara yang diberikan.
Daftar Pustaka [1] Sari, M. 2010 Penggunaan Sensor RTD pada Line Fuel Gas K-4508 Unit Produk Drum (Aplikasi PT. Sarun NGL), Universitas Sumatra Utara. (Diakses pada 19 Oktober 2015) [2] Laksono M.T, Heru Dibyo. 2013. Sistem Kendali. Padang:Graha Ilmu. Hal 6,14,8 [3] http://arduino.cc/en/Main/arduinoBoardUno (Diakses pada 19 Oktober 2015 ) [4] Syawil, Muhammad. 2013. Panduan Mudah Simulasi & Praktek Mikrokontroller Arduino. Penerbit ANDI : Yogyakarta. Hal 63-67 [5] Giancoli. 2001. Fisika Edisi kelima Jilid 2, Jakarta:Erlangga. Hal 164 [6] http://file.upi.edu/Direktori/FPMIPA/JUR._PEND._F ISIKA/196302071991031WASLALUDDIN/Bahan%20Ajar/SENSOR.docx (Diakses pada tanggal 13 Januari 2016) [7] Tigal, 2012. User Manual EasyVR.http://www.veear.eu/.Diunduh tanggal 3 Maret 2014. Austria: TIGAL KG [8] Tarigan,AJ. 2015. Implementasi Speech Recognition Pada Aplikasi Pembelajaran Yang Ditujukan Untuk Membantu Anak-Anak Penderita Gangguan Disleksia Dengan Metode Hidden Markov Model dan Metode Multisensori, Universitas Sumatra Utara. . (Diakses pada 19 Oktober 2015) [9] Sardjono, R.Hadi. 2015. Metrologi Tegangan Listrik: Ketertelusuran dan Implementasi. Jakarta:LIPI., Hal 43-44
Hasil prosentase total pada random karyawa adalah sebagai berikut:
Dari hasil presentase uji random karyawan dapat dilihat hasil dari perhitungan total presentase yaitu 99,17%. Setelah dilihat dari interval dan hasil presentase maka ini menunjukan dari penilaian kinerja alat dinilai sangat baik. 5. Kesimpulan dan Saran 5.1 Kesimpulan 1. Kesalahan yang sering terjadi pada proses pengucapan perintah adalah perbedaan intonasi suara yang pada saat pemberian perintah tidak sesuai dengan pada saat proses sampling suara, menyebabkan perintah tidak dikenali. 2. Derau sangat mempengaruhi modul suara dalam mengenali perintah (kata) yang diucapkan. Derau yang disebabkan oleh suara orang yang berbicara akan lebih mengganggu kinerja modul EasyVR dari pada derau selain suara orang (kendaraan, musik, langkah kaki, pintu dll). 3. Pemberian perintah ketika menyalakan dan mematikan lampu dilakukan dengan jarak yang dekat ataupun jauh tergantung dari perekaman yang sebelumnya disimpan dengan aplikasi Easyvr Commander karena berpengaruh terhadap keberhasilan perintah. 4. Tingkat keberhasilan rata – rata mencapai 90% pada pengujian orang yang sama dan 67% pada orang yang berbeda. Pengujian tersebut menunjukkan bahwa alat pengontrol lampu cocok digunakan pada area kantor.
Biodata Penulis Risky Utama Akbar, memperoleh gelar Sarjana Komputer (S.Kom), Jurusan Teknik Informatika STMIK AMIKOM Yogyakarta, lulus tahun 2016. Kusnawi, memperoleh gelar Sarjana Komputer (S.Kom), Jurusan Teknik Informatika STMIK AMIKOM Yogyakarta, lulus tahun 2003. Memperoleh gelar Master of Engineering (M.Eng) Program Pasca Sarjana Magister Teknologi Informasi Fakultas Teknik Elektro Universitas Gajah Mada Yogyakarta, lulus tahun 2009. Saat ini menjadi Dosen di STMIK AMIKOM Yogyakarta.
5.2 Saran 1. Merancang suatu alat kendali suara diperlukan ketepatan dalam pengucapan perintah suara sehingga alat kendali dapat bekerja maksimal, sebaiknya suara yang digunakan direkam terlebih dahulu menggunakan program voice recording, tape recorder atau alat perekam lainnya. 2. Pengembangan perangkat kearah yang lebih banyak seperti tidak hanya lampu tetapi penggunaan perangkat lain seperti contoh pengunci pintu.
6
