TONGKAT PEMANDU TUNA NETRA MENGGUNAKAN SENSOR ULTRASONIK BERBASIS MIKROKONTROLER ARDUINO Aris Saputra Endrian Saputra Imron Fristi Nandar Jurusan Teknik Informatika STMIK PalComTech Palembang Abstrak Pada penelitian ini peneliti mengembangkan alat bantu berupa tongkat pemandu untuk tuna netra, yang bisa membantu tuna netra dalam melakukan aktifitas sehari-hari. Tongkat ini berfungsi mendeteksi halangan atau objek yang berada didepannya sehingga penyandang tuna netra bisa mengetahui ada tidaknya halangan sewaktu beraktifitas. Alat ini menggunakan mikrokontroler ATmega328 sebagai pengukur jarak dengan menggunakan Sensor Ultrasonik yang digunakan untuk mengetahui jarak suatu objek atau benda dengan keakuratan yang tinggi. Metode yang digunakan dalam pembuatan tongkat penyandang tuna netra menggunakan metode prototype dengan sensor ultrasonik berbasis mikrokontroler arduino. Mikrokontroler arduino merupakan salah satu perangkat yang digunakan untuk merancang sebuah program. Berdasarkan hasil pengujian yang telah dilakukan maka dapat disimpulkan bahwa alat tongkat pemandu tuna netra menggunakan sensor ultrasonik berbasis mikrokontroler arduino ini dapat bekerja dengan baik. Tongkat ultrasonik ini mampu memberikan peringatan kepada pengguna ketika menemukan objek yang berada pada jarak 1 hingga 250 cm di depan pengguna. Kemampuan lain tongkat sensor ultrasonik ini adalah mendeteksi halangan didepannya. Kata kunci : ATmega328, Sensor Ultrasonik, Mikrokontroler Arduino.
PENDAHULUAN Seorang penyandang cacat tuna netra merupakan bagian dari masyarakat pada umumnya yang memiliki hak dan kewajiban yang sama sebagai warga negara, dan derajat yang sama sebagai manusia ciptaan Tuhan. Dalam kehidupan sehari hari, keberadaan tuna netra masih kurang dihargai karena kekurangan yang dimiliki oleh mereka. meskipun keberadaan tuna netra sering diabaikan dan dikesampingkan dalam kehidupan sehari hari, Meskipun demikian, Tuna netra merupakan bagian dari komunitas yang memiliki keterbatasan mobilitas terhadap lingkungan dalam kehidupan sosial. Mobilitas yang diharapkan oleh penyandang cacat tuna netra tidak sebatas dilihat dari sisi sosial saja, misalnya adanya penerimaan dari masyarakat akan tetapi juga dilihat secara fisik seperti sarana dan prasarana sehingga memberi kemudahan mobilitas bagi penyandang cacat tuna netra dalam melakukan aktivitasnya. Pejalan kaki yang merupakan penderita cacat tuna netra wajib mempergunakan tanda khusus yang mudah dikenali oleh pemakai jalan lain. Tanda bagi penderita cacat tuna netra dapat berupa tongkat yang dilengkapi dengan alat pemantul sinar atau bunyi-bunyian. Permasalahan yang dihadapi pada tongkat konvensional saat ini dapat diatasi dengan kemajuan teknologi pada tongkat tuna netra yang modern. Kemajuan teknologi tidak hanya dinikmati mereka yang normal. Kemajuan teknologi juga harus dirasakan oleh mereka yang memiliki keterbatasan. Salah satunya adalah keterbatasan penglihatan.
1
LANDASAN TEORI Sensor Menurut Heri (2013:26) Sensor adalah komponen yang digunakan untuk mendeteksi suatu besaran fisik menjadi besaran listrik sehingga dapat dianalisa dengan rangkaian listrik tertentu. Hampir seluruh peralatan elektronik yang ada mempunyai sensor didalamnya. Sensor Ultrasonik Menurut Budiharto (2008:20) Sensor Ultrasonik adalah gelombang dengan besar frekuensi lebih dari frekuensi suara yaitu lebih dari 20 KHz. Sedangkan sensor ultrasonik terdiri dari rangkaian pemancar gelombang ultrasonik yang disebut transmitter dan rangkaian penerima gelombang ultrasonik yang disebut receiver. Gelombang ultrasonik yang dibangkitkan akan dipancarkan dari transmitter. Gelombang yang dipancarkan tersebut kemudian akan merambat sebagai gelombang bunyi dengan kecepatan rambat berkisar 340 m/s. Mikrokontroler Menurut Winoto (2010:10) Mikrokontroler adalah sebuah sistem microprosesor yang didalamnya terdapat CPU, ROM, RAM, I/O, Clock dan peralatan internal lainnya yang sudah terhubung dan terorganisasi dengan sangat baik dan dikemas dalam satu chip yang siap pakai. Menurut Syahban (2011:255) mikrokontroler AVR memiliki banyak varian yang dapat disimulasikan melalui program ISIS (Intelligent Schematic Input System). Sampai saat ini ISIS telah memodelkan berbagai mikrokontroler Atmel AVR 8-bit dengan varian ATtiny, AT90S, AT90USB dan ATMega Resistor Menurut Sugiri (2004:18) Resistor merupakan suatu komponen elektronika yang dapat digunakan untuk menentukan besarnya suatu tegangang atau menentukan besar kecilnya kuat arus pada rangkaian. Resistor dapat dikelompokan dalam dua golongan yaitu resistor berkestabilan tinggi yang besarnya tahanan akan banyak berubah sepanjang waktu hidupnya dan dapat diperkirakan bahwa resistor yang mempunyai kestabilan rendah lebih murah harganya. Sedangkan resistor berkestabilan tinggi besar nilai tahanannya tidak banyak berubah sepanjang waktu hidupnya dan harganya lebih mahal. Dioda Menurut Zaki (2008:52) Dioda adalah jenis vacum tube yang memiliki dua buah elektroda. Diode tabung pertama kali diciptakan oleh seorang ilmuan dari inggris yang bernama Sir J.A.Fleming (1849-1945) pada tahun 1904. Transistor Menurut Sugiri (2004:49) Transistor merupakan pengubahan tahanan atau menjadikan bahan yang bukan penghantar menjadi penghantar yaitu dari bahan setengah penghantar menjadi penghantar pada temperature tertentu.
2
Baterai Menurut Budiharto (2010:25) Batrai adalah tenaga penggerak robot yang paling banyak digunakan karena penggunaanya sangat mudah. Ada banyak sekali jenis baterai yang sangat umum digunakan adalah carbon-zinc, alkalin ,nickel-cadmium, lead-acid dan lithium. Jika anda menggunakan IC TTL atau komponen lainya yang mengunakan tegangan 5 B, rangkaian dibawah ini dapat digunakan denganbaterai 9 V, atau gabungan baterai dengan total tegangan 90 mA. Buzzer Menurut Wedjo (2007:10) 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 bergetar yang akan menghasilkan suara. Penelitian Terdahulu Tunas Bintar Pamungkas (2013), melakukan penelitian “Rancang bangun tongkat ultrasonik pendeteksi halangan dan jalan berlubang untuk penyandang tunanetra berbasis atmega16” dengan hasil penelitian mengembangkan sebuah alat bantu yang dapat digunakan untuk mendeteksi halangan bagi penyandang tunanetra. Alat ini dikembangkan dengan ATmega16 karena kecepatan dalam eksekusi program yang lebih cepat dan konsumsi daya terhadap kecepatan eksekusi perintah rendah. Sundrya Aldrin, Sumardi, Iwan Setiawan (2012), melakukan penelitian “Pemanfaatan Ultrasonic Distance Sensor Dengan Menggunakan Mikrokontroler Atmega 8515 Untuk Mengetahui Letak Benda Pada Penderita Cacat Tunanetra” dengan hasil penelitian akan didapatkan pengukuran jarak benda dari sensor gelombang ultrasonic dengan mikrokontroler ATMEL Atmega8515.
HASIL DAN PEMBAHASAN Analisis Kebutuhan Dalam analisis kebutuhan perlu dilakukan untuk mengetahui spesifikasi kebutuhan pada sebuah sistem. Spesifikasi kebutuhan melibatkan perangkat keras dan perangkat lunak. Analisis Permasalahan Dalam menganalisis masalah yang melingkupi tentang bagaimana memikirkan permasalahan yang ingin diselesaikan. Dengan adanya permasalahan tersebut akan muncul rumusan yang akan diinginkan dalam perancangan alat tongkat tuna netra, maka penulis menarik beberapa permasalahan yang akan dianalisis yaitu :
3
a. b.
c.
Menganalisis bagaimana prosedur alat yang akan dibuat, mulai dari kebutuhan hardware dan software pada prototype. Dibutuhkan sebuah prosesor yang memiliki dimensi yang kecil, hal ini dikarenakan penempatannya yang harus bisa diadaptasikan dengan keadaan pada media uji berupa tongkat. Pemberitahuan kepada penyandang cacat, sebagai pihak pengguna alat yang akan dirancang, sosialisasi perlu dilakukan kepada pihak pengguna alat yaitu penyandang cacat. Sosialisasi ini berupa cara penggunaan tongkat tuna netra yang benar dan fungsi serta indicator yang dihasilkan pada keadaan pendeteksian objek penghalang.
Solusi Masalah Berdasarkan analisis permasalahan yang telah ada maka dapat diambil suatu solusi sebagai tindak lanjut pemecahan masalah yang ada, seperti berikut ini: a. Dalam penentuan jenis mikrokontroler yang digunakan harus mempertimbangkan berbagai aspek seperti dari hasil analisis permasalah. Berdasarkan pertimbangan dari efisiensi ukuran, dan daya listrik maka penerapan mikrokontroler atmega328 sebagai sistem yang digunakan merupakan pilihan yang paling tepat untuk digunakan dalam perancangan alat ini. b. Mikrokontroler memiliki ukuran yang relative kecil yaitu 5 x 2 cm dan kebutuhan arus listrik pada mikrokontroler yang kecil yaitu 5 volt. Selain dua alasan yang disebutkan mikrokontroler sudah terbukti mampu beroperasi pada kondisi temperature yang berubah-ubah dan kebal terhadap bising atau getaran sehingga aman digunakan. c. Pemberitahuan kepada penyandang cacat dilakukan untuk mengoptimalkan fungsi dan manfaat yang dapat dihasilkan dari alat, sehingga tujuan penggunaan dapat dicapai. Proses sosialisasi yang dilakukan dapat dilakukan secara formal maupuin informal, yaitu baik secara kelembagaan maupun langsung head to head antara penyandang cacat dan instruktur atau perancang alat yaitu mahasiswa. Tahapan Perancangan Perancangan alat “Tongkat Pemandu Tuna Netra Menggunakan Sensor Ultrasonik Berbasis Mikrokontroler Arduino”, ini dimulai dengan membangun ide awal yang dilanjutkan dengan pencarian data dan informasi mengenai perangkat keras dan perangkat lunak yang dibutuhkan selama perancangan alat ini, serta fungsi-fungsi kerja yang harus dipenuhi, lalu dilanjutkan dengan pembuatan perangkat lunak untuk mengoperasikan pengontrolan alat. Sehingga perangkat keras dapat berfungsi seperti yang diinginkan, setelah alat terwujud lalu akan dilakukan pengujian. Pada alur perancangan dapat diamati bahwa prosedur perancangan diawali dari perancangan prototype yang akan ditentukan. Langkah selanjutnya adalah melakukan analisis kebutuhan software dan hardware yang akan diperlukan dalam perancangan. Tahapan ini merupakan bagian tahap yang sangat penting, karena jika pada tahapan ini rancangan mampu menghimpun semua kebutuhan secara sistematis, maka dalam proses selanjutnya dapat berjalan dengan lancar tanpa harus menambah daftar kebutuhan dalam list tambahan.
4
Berdasarkan hal di atas, maka dapat dibuat suatu diagram alur kerja yang akan menggambarkan ide dari pembuatan alat ini.
Gambar 1. Alur Perancangan Flowchart Langkah awal dalam membuat suatu program hendaknya kita membuat desain program tersebut kedalam bentuk flowchart, sehingga program yang kita buat akan lebih mudah dipahami dan tersusun dengan rapih.
Gambar 2. Flowchart Alir
5
Dari flowchart diatas dapat diketahui bahwa alir sistem diawali dengan data mulai yang menginstruksi kan program akan mulai dijalankan bagian awal dari proses running program diawali oleh instalasi I/O deklarasi variabel yang merupakan bagian dari preparation. Langkah selanjutnya adalah melakukan fungsi pembacaan data sensor berdasarkan konsep dasar pemantulan gelombang suara ultrasonik. Hasil pembacaan data sensor kemudian akan dinilai sebagai input yang akan dijadikan acuan aman atau tidaknya jarak penghalang terhadap media tongkat. penyesuaian ini dilakukan dengan membandingkan nilai pembacaan data yang tersimpan pada variable batas jarak aman terhadap tongkat dengan nilai yang dibaca sensor. Jika jarak hasil pembacaan mecapai nilai minimum batas pada variable, maka sistem akan menyalakan alarm sebagai indikasi bahwa jarak minimum telah tercapai. Prosedur Pengujian Program Pada prosedur uji coba program akan dijelaskan tentang cara pengoperasian alat serta langkah-langkah yang harus dilakukan untuk menjalankan prototype. A. Memicu Ultrasonik Bagian ini merupakan prosedur mengirimkan gelombang ultrasonic dengan perintah pemberian pulsa HIGH selama 2 mikrosecond. Hal ini bertujuan untuk mengaktifkan sensor ultrasonic pada metode pengiriman gelombang ultrasonik.
Gambar 3. Capture Program Yang disusun B.
Konversi durasi ke jarak Bagian ini merupakan prosedur untuk mengubah nilai durasi menjadi jarak. Prosedur yang dilakukan adalah dengan memanggil fungsi konversi.
6
Gambar 4. Prosedure Memanggil Fungsi Konversi Dari syntaq yang ditulis dapat diamati bahwa perubahan nilai durasi terhadap jarak sangat ditentukan melalui nilai pembacaan durasi atau waktu pemantulan gelombang yang dihitung nilai selisih waktu pengiriman gelombang ultrasonic dan kembalinya ke sensor lagi. C.
Hasil Pengujian Jarak Bagian ini merupakan prosedur pengujian data sensor dengan jarak objek yang berubah-berubah.
Gambar 5. Hasil Pengujian Jarak
7
Pengujian Alat Dalam prosedur pengujian alat peneliti melakukan pengujian langsung kepada para penyandang tuna netra, guna mengetahui hasil dari manfaat menggunakan tongkat yang menggunakan sensor ultasonik.
Gambar 6. Pengujian Alat Pada Tuna Netra
Gambar 7. Pengujian Alat Pada Tuna Netra
8
Pengujian Jarak Dalam prosedur pengujian jarak peneliti melakukan pengujian langsung antara sensor pada benda, guna mengetahui hasil dari manfaat menggunakan tongkat yang menggunakan sensor ultasonik. Seperti berikut : a) Pengukuran Jarak 0-25 cm Dalam pengujian jarak sensor pada objek peneliti melakukan pengukuran pertama pada jarak 0-25 cm. pada seting program pendeteksian dengan jarak jangkauan 0-25 cm ini akan direspon oleh alat berupa aktifnya indikator bunyi dengan suara beep cepat melalui media buzer.
Gambar 8. Pengukuran Jarak 0-25 cm b)
Pengukuran Jarak 0-50 cm Dalam pengujian jarak sensor pada objek peneliti melakukan pengukuran pertama pada jarak 0-50 cm. pada seting program pendeteksian dengan jarak jangkauan 0-50 cm ini akan direspon oleh alat berupa aktifnya indikator bunyi dengan suara beep sedang melalui media buzer.
Gambar 9. Pengukuran Jarak 0-50 cm
9
c)
Pengukuran Jarak 0-75 cm Dalam pengujian jarak sensor pada objek peneliti melakukan pengukuran pertama pada jarak 0-75 cm. pada seting program pendeteksian dengan jarak jangkauan 0-75 cm ini akan direspon oleh alat berupa aktifnya indikator bunyi dengan suara beep sedang melalui media buzer.
Gambar 10. Pengukuran Jarak 0-75 cm PENUTUP Berdasarkan hasil perancangan dan hasil pembahasan yang dilakukan pada Tongkat Pemandu Tuna Netra Menggunakan Sensor Ultrasonik Berbasis Mikrokontroler Arudino, maka penulis membuat kesimpulan yaitu, pengujian program arduino dalam penyusunan program pembacaan ultrasonik terdiri dari program pengiriman gelombang ultrasonic dan konversi durasi ke nilai jarak. Kinerja sensor dalam mendeteksi jarak halangan memiliki ketelitian pengukuran dengan nilai 1 cm. Setelah dilakukan uji coba secara langsung dengan penyandang tuna netra dipanti rehabilitasi penderita cacat netra Palembang, alat yang dibuat bisa diterima dengan baik dan cukup membantu mobilitas penyandang tuna netra. DAFTAR PUSTAKA Aldrin, Sundrya. Sumardi. Iwan, Setiawan. 2012. Ultrasonic Distance Sensor Dengan Menggunakan Mikrokontroler Atmel atmega8515 Untuk Mengetahui Letak Benda Pada Penderita Cacat Tunanetra. Diambil pada 22 april 2015. Andrianto, Heri. 2013. Pemrograman Mikrokontroler AVR ATmega16 Menggunakan Bahasa C. Bandung : Informatika. Bintar, Tunas. 2013. Rancang Bangun Tongkat Ultrasonik Pendeteksi Halangan Dan Jalan Berlubang Untuk Penyandang Tunanetra Berbasis Atmega 16. Diambil pada tanggal 21 April 2015.
10
Budiharto, Widodo. 2008. Panduan Praktikum Mikrokontroler AVR ATmega16. Jakarta : PT Elex Media Komputindo. Budiharto, Widodo. 2010. Membuat Sendiri Robot Cerdas. Jakarta : PT Elex Komputindo.
Media
Rengkuti, Syahban. 2011. Mikrokontroler ATMEL AVR. Bandung : Informatika Bandung. Sugiri. 2004. Elektronika Dasar dan Peripheral Komputer. Yogyakarta : Andi Offset. Winoto, Ardi. 2010. Mikrokontroler AVR ATmega8/32/16/8535 dan Pemrogaman Dengan Bahasa C pada WinAVR. Bandung : Informatika. Wedjo, Silvester. 2007. Mengatasi Masalah Hardware Komputer. Jakarta : Mediakita. Zaki,M,H,2008. Cara Mudah Belajar Merangkai Elektronika Dasar. Yogyakarta Absolut.
11
