TONGKAT BANTU TUNANETRA PENDETEKSI HALANGAN
MENGGUNAKAN SENSOR ULTRASONIK BERBASIS
MIKROKONTROLER ARDUINO
Andreas
, Wisnu Wendanto STMIK AUB SurakartaABSTRACT
The development of electronic technology, especially in the field of microcontroller very rapidly. Has a lot of application and utilization of the microcontroller that are useful in everyday life as well as in research in the laboratory. In the health sector, influential electronic technology in the manufacture of medical devices. Therefore, the authors make Sticks help the visually impaired to take advantage of technological advances.In this scheme the ultrasonic sensor is used to detect an obstacle or object,in detecting an obstacle, there are two conditions that obstacle distance near and far distances hitch, hitch the closest distance of less than 50 cm and the distance is much hindrance between 50 cm to 150 cm. Arduino microcontroller will then process the data detection results from the sensor, if there is an obstacle or object and then Buzzer DC motor vibrator will be lit as a warning sign.
Keywords: Arduino microcontroller, SRF04 Ultrasonic Sensors
I. PENDAHULUAN
Mata merupakan salah satu dari panca indra yang sangat penting bagi manusia, dengan adanya mata manusia dapat melihat objek apa yang di lihat dan kemudian mengirim informasi tersebut ke dalam otak kemudian memproses objek apa yang di lihat. Tidak semua manusia memiliki kondisi mata yang normal, ada yang memiliki ganggungan penglihatan di karenakan kecelakaan, faktor usia, faktor penyakit maupun karena faktor kerusakan mata sejak lahir.
Dalam kehidupan sehari-hari penyan-dang tunanetra mengalami kesulitan untuk beraktifitas di karenakan keterbatasan pengin-deraan yang di alami, karena aktifitas yang di lakukan lebih bergantung kepada orang lain, maka dari itu penulis merancang Tongkat bantu tunanetra untuk membantu aktifitas penyandang tunanetra. Tongkat bantu tunanetra adalah sebuah alat bantu untuk mempermudah dan membantu aktifitas penyandang tunanetra. tongkat bantu tunanetra di lengkapi dengan sensor ultrasonik,buzzer, baterai, LED, serta dinamo getar.
Sensor ultrasonik bekerja sebagai mata bagi penyandang tunanetra. Transmitter pada sensor ultrasonik mengirimkan sinyal pada jarak jangkauan sensor, jika terdapat halanganpada jarak jangkauan maka sinyal akan memantul dan di terima oleh receiver pada sensor ultrasonik. Kemudian tongkat bantu akan mengeluarkan peringatan berupa
suara (buzzer) serta getar jika terdapat halangan pada sekitar tongkat.
Dengan adanya Tongkat bantu tunanetra berteknologi sensor ultrasonik, dalam setiap aktifitas Penyandang tunanetra tidak lagi bergantung pada orang lain, melainkan penyandang tunanetra dapat dengan mandiri melakukan aktifitas.
II. TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Penelitian Terdahulu
Dalam penelitian Tugas Akhir Anung Budi Nugroho(2011) mahasiswa Universitas Sebelas Maret, menulis penelitian dengan judul Perancangan tongkat tunanetra menggunakan teknologi sensor ultrasonik untuk membantu kewaspadaan dan mobilitas tunanetra.cara kerja alat tersebut adalah ketika sensor ultrasonik mendeteksi ada halangan maka sensor akan mengirimkan sinyal ke mikrokontroler PIC16F877A dan peringatan berupa suara (buzzer) akan menyala sebagai tanda kalau ada halangan di sekitar tongkat.penelitian di lakukan di Balai Rehabilitasi Panti Tunanetra dan Rungu Wicara Bhakti Candrasa Surakarta.
pembuatan Tongkat TERAmenggunakan mikrokontroler Atmega8 sebagai inti dari pemrosesan dan memanfaatkan barang bekas maupun barang daur ulang dalam pembuatan tongkat.Tongkat TERA bekerja memanfaat-kan sinyal ultrasonik dengan mengirim sinyal, jika ada halangan maka sinyal tersebut akan memantul dan diterima kembali oleh sensor, kemudian mikrokontroler akan mengirimkan perintah untuk menyalakan suara (buzzer) dan dinamo DC vibrator sebagai tanda peringatan.
Dalam penelitian Tugas Akhir Tunas Bintar Pamungkas (2013) Mahasiswa Universitas Negeri Yogyakarta jurusan Teknik Elektro, menulis penelitian dengan judul “Rancang Bangun Tongkat Ultrasonik Pendeteksi halangan dan jalan berlubang untuk penyandang Tunanetra Berbasis Atmega16”. Tongkat Ultrasonik yang di buat dapat memberikan peringatan berupan suara (buzzer) jika menemukan objek yang berada pada jarak 1 hingga 120 cm di depan pengguna dan mampu mendeteksi benda yang ada pada ketinggian 20 hingga 90 cm, serta dapat mendeteksi jika terdapat lubang pada sekitar tongkat.
Perbedaan antara penelitian ini dengan penelitian yang telah di lakukan oleh Anung Budi Nugroho, Handri Jir Azhar dan Tunas Bintar Pamungkas terletak pada jenis mikrokontroler, kemampuan pendeteksi yang di lakukan oleh sensor, peringatan yang di terapkan pada tongkat ultrasonik. Pada penelitian yang di lakukan oleh anung budi nugroho menggunakan mikrokontroler PIC16F877A dengan memanfaatkan suara (buzzer) sebagai tanda peringatan dan sensor ultrasonik di gunakan untuk mendeteksi halangan. Penelitian yang di lakukan oleh Handri Jir Azhar menggunakan mikrokon-troler Atmega8 dengan memanfaatkan suara (buzzer) dan motor DC vibratorsebagai tanda peringatan pada tongkat serta sensor ultrasonik di fungsikan sebagai pendeteksi halangan. sedangkan penelitian yang di lakukan oleh Tunas Bintar Pamungkas menggunakan mikrokontroler Atmega16 dengan memanfaatkan suara (buzzer) sebagai tanda peringatan serta sensor ultrasonik di fungsikan sebaga pendeteksi halangan dan lubang.
Perbedaan dengan penelitian ini adalah menggunakan mikrokontroler yang lebih baru yaitu Arduino yang memanfaatkan sensor ultrasonik untuk mendeteksi halangan, sebagai tanda peringatan tongkat menggu-nakan suara (buzzer) dan motor DC vibratoryang dapat bertambah tempo saat tongkat bantu mendekati halangan, serta di lengkapi LED untuk menampilkan status tongkat bantu.
2.2. Definisi Tuna Netra
Merupakan individu yang memiliki lemah penglihatan atau akurasi penglihatan kurang dari 6/60 setelah dikoreksi atau tidak lagi memiliki penglihatan. Karena Tunanetra memiliki keterbatasan dalam indra penglihatan maka proses untuk mengetahui keadaan sekitar menekankan pada alat indra yang lain yaitu indra peraba dan indra pendengaran. Sedangkan untuk mobilitas bagi tunanetra dapat menggunakan alat bantu berupa Tongkat (Kauffman & hallan, 1991). 2.3. Gelombang Ultrasonik
Gelombang ultrasonik merupakan gelombang akustik yang memiliki frekuensi mulai 0 kHz hingga sekitar 20 MHz.frekuensi kerja yang digunakan dalam gelombang ultrasonik bervariasi tergantung pada medium yang dilalui, mulai dari kerapatan rendah pada fasa gas, cair hingga padat. Ketika gelombang ultrasonik menumbuk suatu penghalang maka sebagian gelombang tersebut akan dipantulkan sebagian diserap dan sebagian yang lain akan diteruskan (Ulfah, 2011).
Gambar 1. Fenomena Gelombang Ultrasonik Saat Ada Penghalang 2.4. Sensor Ultrasonik
kHz ketika sebuah osilator diterapkan pada benda tersebut. Sensor ultrasonik secara umum digunakan untuk suatu pengungkapan tak sentuh yang beragam seperti aplikasi pengukuran jarak. Alat ini secara umum memancarkan gelombang suara ultrasonik menuju suatu target yang memantulkan balik gelombang kearah sensor. Kemudian sistem mengukur waktu yang diperlukan untuk pemancaran gelombang sampai kembali kesensor dan menghitung jarak target dengan menggunakan kecepatan suara dalam medium.Rangkaian penyusun sensor ultrasonik ini terdiri dari transmitter, reiceiver, dan komparator. Selain itu, gelombang ultrasonik dibangkitkan oleh sebuah kristal tipis bersifat piezoelektrik (Ulfah, 2011)
Gambar 3. Sensor Ultrasonik
III. METODE PENELITIAN 3.1. Diagram Blok
Diagram blok digunakan untuk memudahkan dalam perancangan dan memahami cara kerja dari alat. Diagram blok memuat gambaran singkat tentang cara kerja alat secara keseluruhan.Adapun diagram blok dari alat dapat dilihat pada gambar 3.
Gambar 3 Diagram Blok Alat
Penjelasan dari diagram blok adalah sebagai berikut, Catu daya battery DC mensuplai Daya / power yang di gunakan oleh seluruh rangkaian elektronika, switch berperan sebagai pemutus maupun penyambung aliran listrik DC dari Catu daya ke Mikrokontroler arduino, Mikrokontroler berperan sebagai tempat untuk mengolah data dan pengambil keputusan terhadap kondisi yang telah di deteksi oleh sensor ultrasonik, sensor ultrasonik melakukan pendeteksi kondisi sekitar dengan menggunakan sifat gelombang ultrasonik yang kemudian mengirim hasil deteksi kepada mikrokontroler , Hasil dari pendeteksian oleh sensor ultrasonik akan di terjemahkan oleh mikrokontroler dalam bentuk peringatan berupa sinyal suara (buzzer) maupun sinyal getar /DC vibrator, sinyal tersebut mempunyai arti bahwa ada halangan benda pada jarak jangkauan sensor ultrasonik.
3.2. Perancangan Mekanik pada Tongkat Perancangan Mekanik alat pada Tongkat dimulai dari menggambar sketsa pada gambar 4. Sensor ultrasonik pada tongkat akan mendeteksi halangan pada jarak jangkauan sensor, jika terdapat halangan maka sensor ultrasonik akan mengirim sinyal ke mikrokontroler kemudian Buzzer dan Vibrator akan menyala sebagai tanda peringatan adanya halangan pada sekitar tongkat.
Gambar 4 Perancangan Mekanik Tongkat Ultrasonik
3.3. Rangkaian Sensor Pada Arduino
rangkaian sensor Ultrasonik dapat dilihat pada gambar 5.
Gambar 5 Rangkaian Sensor Ultrasonik pada Arduino
Sensor ultrasonik mendapat sumber tegangan dari baterai 5 volt, pin 8 merupakan pin penerima gelombang ultrasonik(Receiver) sedangkan pin 9 merupakan pin pengirim gelombang ultrasonik(transmitter).
3.4. Rangkaian Vibrator
Vibrator merupakan komponen elektonik yang berfungi untuk menggetarkan benda, cara kerja vibrator yaitu berputar seperti dinamo hingga menghasilkan getaran. Pada perancangan alat ini buzzer diatur oleh mikrokontroller 328 dengan board arduino uno, buzzer ini dihubungkan pada port B.12 dan diberi arus 5volt DC. Keterangan lebih jelas lihat gambar 6.
Gambar 6 Rangkaian vibrator 3.5. Rangkaian Keseluruhan
Pada perancangan alat keseluruhan ini mempunyai 4 komponen penting yaitu arduino uno sebagai papan letak dan pengatur semua komponen. Sensor ultrasonic sebagai
pengukur jarak, sensor ini mempunyai 4 kaki yang terhubung langsung ke arduino uno vcc, ground, trig, echo. Buzzer sebagai tanda jika mendekati penghalang didepan sensor, buzzer ini terhubung pada ground dan port B3 pada arduino dan yang terakhir adalah baterai yang menyuplai listrik untuk arduino dan komponen lainnya.
Gambar 7 Rangkaian Keseluruhan 3.6. Diagram Alir Progam
Agar progam yang dibuat sesuai dengan perangkat keras yang telah dibuat, maka kiranya perlu dibuat suatu alur progam sehingga algoritma progam dapat terstruktur dan jelas. Alur perancangan perangkat lunak yang dibuat hanya berdasarkan subrutin yang akan digunakan mengingat keterbatasan dari pemakaian flowchart itu sendiri yang terbatas pada bagian - bagian yang bersinggungan dengan input dan output saja.
Gambar 8 Diagram Alir Program IV. Hasil dan Pembahasan
4.1. Pengujian Sensor Ultrasonik
Sensor Ultrasonik ping akan bekerja jika mendapat suplay tegangan sebesar 5 Volt DC. Dimana tegangan 5 Volt DC dihubungkan dengan konektor Vcc dan ground pada sensor. Untuk konektor SIG dapat dihubungkan dengan mikrokontroler. Konektor SIG adalah sebagai kontrol sensor untuk mendeteksian objek sekaligus pembacaan jarak objek. Progam dapat mengatur jarak pada sensor. Ketika sensor diatur maka dalam jarak jangkauan tersebut sensor akan bekerja untuk mendeteksi objek. Untuk pengujian sensor dapat di lihat pada tabel 1.
Dari hasil pengujian di atas menunjukkan bahwa pada saat sensor di beri tegangan 5 Volt pemancar akan mengirim sinyal, tegangan akan berubah apabila diberi penghalang kemudian diproses oleh mikro-kontroler dan apabila buzzer mengeluarkan
suara dengan benar maka rangkaian sensor Ultrasoniktelah bekerja dengan baik.
Tabel 1 Hasil Pengujian Sensor Ultrasonik Tegangan Keluaran Logika Keadaan
0V 0 Mati
0–5,14V 1 Tanpa penghalang 0 - 0,06V 1 Penghalang
dekat 0 - 0,13V 1 Penghalang
jauh
4.2. Pengujian Vibrator
Vibrator akan bekerja jika mendapat suplay tegangan sebesar 5 Volt DC. Dimana tegangan 5 Volt DC dihubungkan dengan konektor Vcc dan ground pada mikrokontroller. Vibrator akan berputar yang berbeda ketika jarak pada penghalang berubah seperti buzzer.
Tabel 2 Hasil Pengujian Vibrator
Kondisi Keluaran Jeda
Hidup 0–0,40 volt 0,1 detik
Mati 0 volt 0 detik
Hasil pengujian di atas, vibrator pada mulanya membutuhkan tegangan 5volt, ketika vibrator dan tegangan pun berubah dengan kondisi buzzer tersebut.
4.3. Pengujian Buzzer Alarm
Buzzer akan bekerja jika mendapat suplay tegangan sebesar 5 Volt DC. Dimana tegangan 5 Volt DC dihubungkan dengan konektor Vcc dan ground pada mikrokontroller. Buzzer akan mengeluarkan suara yang berbeda ketika jarak pada penghalang berubah. Ketika jarak penghalang kurang dari 50cm bunyi berkedip dengan sangat cepat, jika jarak lebih dari 50cm dan kurang dari 100cm maka bunyi berkedip lambat, jika jarak lebih dari 100cm dan kurang dari 300cm maka bunyi berkedip sangat lambat, dan jika jarak lebih dari 300cm maka tidak ada bunyi.
Tabel 3 Hasil Pengujian Buzzer
Kondisi Keluaran Jeda
Bunyi Beep pendek 0 - 0,01 volt 0,2 detik Bunyi Beep sedang 0 - 2,31 volt 1 detik
4.4. Pengujian Rangkaian Keseluruhan Pada tahap ini dilakukan pengujian alat secara keseluruhan, pada pengujian jarak ini menggunakan software arduino1.6.4. Alat ini bekerja apabila saklar ditekan hingga keadaan on/hidup kemudian sensor akan mendeteksi jarak pada penghalang didepan sensor, kemudian buzzer dan vibrator akan hidup seperti pada keterangan tabel 4.
Tabel 4. Pengujian Keseluruhan
Tegangan Kondisi
Buzzer Ultrasonik Buzzer Jarak Sensor 0-0,01 v 0-0,51v Jeda 0,1 detik 47 cm 0-2,31 v 0-1,90 v Jeda 0,5 detik 140 cm
0 v 0-3,68 v Mati 208 cm
Gambar 9 Pengujian Alat Jarak Kurang Dari 50 cm
Gambar 10 Pengujian Alat Jarak Lebih Dari 50 cm
V. KESIMPULAN
a. Rangkaian Tongkat bantu tunanetra dapat dibuat menggunakan mikrokontroler Arduino, Sensor ultrasonik SRF04 digunakan untuk mendeteksi halangan pada sekitar tonngkat dengan memanfaatkan gelombang ultrasonik dipancarkan dalam sensor tersebut.
b. Mikrokontroler Arduino berfungsi sebagai pengambil keputusan dan pengolah data yang telah dikirim oleh sensor, Hasil pengolahan data berupa tanda peringatan suara (buzzer) maupun getar (vibrator).tanda peringatan dapat diartikan bahwa ada benda maupun halangan..
DAFTAR PUSTAKA
Anung Budi Nugroho, 2011, Perancangan Tongkat Tuna Netra Menggunakan Teknologi Sensor Ultrasonik Untuk Membantu Kewaspadaan Dan Mobilitas Tuna Netra, Skripsi, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret, Surakarta
Bin, Ladjamudin, Al-Bahra. 2005. Analisis dan Desain Sistem Informasi. Yogyakarta: Graha Ilmu.
Boy, 2010 . Indiktor Akustik Buzzer”,
http://elektronikatelkom.blogspot.co m/
2010/06/indicator-akustik-buzzer.html
Djuandi,Feri. 2011. Pengenalan Arduino. http://www.TokoBuku.com/arduino-pengenalan.PDF
Handri Jir Azhar, 2011, TERA: Tongkat Cerdas untuk Tunanetra dengan Pemanfaatan Barang Bekas, PKM, Fakultas Teknik, Universitas Tanjng Pura, Pontianak.
Handritoar. 2011. Berkenalan Dengan Arduino. Gramedia, Jakarta
Tunas Bintar pamungkas, 2013, Rancang Bangun Tongkat Ultrasonik Pendeteksi Halangan Dan Jalan Berlubang Untuk Penyandang Tunanetra Berbasis Atmega16, Tugas Akhir, Fakultas Teknik, Universitas Negeri Yogyakarta. Jogianto, Hanapi, MBA,Ph.D. Konsep Dasar
Pemrograman Bahasa C. ANDI Yogyakarta, 1993.
Temy Nusa, 2013, Peripheral Antar Muka, Praktikum Elektronika III, Fakultas Teknik, Universitas Sam Ratulangi, Manado
Ulfah Mediaty Arief, 2011,Pengujian Sensor Ultrasonik PING Untuk Pnegukuran Level Ketinggian dan Volume Air, Jurnal Ilmiah, Fakultas Teknik, UNNES, Semarang
