BAB III PERENCANAAN DAN PERANCANGAN

29 3.1 Perencanaan

Dalam Robot Pengirim terdapat sistem elektronis dan sistem mekanis di dalamnnya, dalam hal ini sistem mekanis di kendalikan oleh sistem elektronis seperti motor penggerak. Perangkat mekanis ini mengubah tenaga listrik menjadi tenaga mekanik yang dalam perangkat mekanis terdapat sensor. Sensor ini berfungsi sebagai pembaca informasi dari pergerakan mekanis yang kemudian mengirimkan sinyal elektronis ke dalam sistem elektronika robot dan diolah oleh sistem robot sehingga menghasilkan output berupa perintah pengendalian perangkat mekanis dalam operasi kerja.

Robot yang akan penulis buat (Robot Pengirim), diharapkan mempunyai kemampuan mengirim pesan suara melalui media komunikasi bluetooth bagi Robot Penerima untuk menampilkan isi pesan suara melalui speaker dan antara Robot Pengirim dengan Robot Penerima terdapat interaksi robot.

a. Fungsi Interaksi Jalan dan Komunikasi Robot

Fungsi interaksi jalan diperlukan agar adanya cerita komunikasi antara robot

seperti adanya cerita dalam hal ini penyampai pesan, sehingga robot dapat

menyampaikan pesan kepada Robot Penerima. Robot direncanakan agar

dapat berjalan lurus, berputar 180 ^o , dan diam. Untuk itu digunakan sensor

Ultrasonik (HC-SR04) sebagai sensor pembaca jarak sekaligus memberikan

input kepada Arduino UNO, kemudian diproses dan hasil output akan di

umpankan kepada kontroler motor (2A Motor Shield for Arduino (DFRobot

L298P Shield V1.2)). Sensor Ultrasonik bertugas mendeteksi jarak antara

Robot Pengirim dan Robot Penerima, serta jarak kembali Robot. Sensor ini

akan mengirimkan sinyal kedalam sistem Arduino ketika mendeteksi adanya

Robot Penerima sehingga sistem akan mengubah kendali motor. Selain itu

diperlukan pengaturan jarak antar Robot dan jarak Robot kembali yang

bertujuan agar pergerakan robot sesuai rencana dan tidak menimbulkan bug

pada sistem Arduino.

Menampilkan Pesan Suara

Rekam Pesan Suara

Gambar 3.1 Rencana Interaksi Jalan dan Komunikasi Robot

Keterangan : A : Robot Pengirim B : Robot Penerima c : Transfer Pesan Suara x : Robot A berputar 180 ^o y : Robot B berputar 180 ^o

z : jarak bertemu antara Robot A dan Robot B

Dari gambar diatas, Robot (A) akan merekam suara terlebih dulu dengan interval waktu merakam 10 detik, kemudian diletakan di meja dengan kontur datar dan akan berjalan lurus ke depan serta menggunakan sensor jarak (HC-SR04) untuk mendeteksi Robot (B). Jarak antar Robot (A) dan Robot (B) yaitu kurang dari 15 CM, jadi apabila antar robot jarak kurang dari 15 CM kedua robot akan berhenti, kemudian Robot(A) akan mengirim pesan suara melalui media komunikasi bluetooth CZ-HC-05 dengan interval waktu 10 detik. Setelah data berhasil dikirim kedua robot akan berputar balik 180 ^o dan berjalan lurus kedepan ke posisi awal robot, lalu Robot (B) akan menampilkan isi pesan suara melalui speaker.

A

A A

B B B

X Y

Z

C

b. Fungsi Pengiriman Pesan Suara melalui Bluetooh

Dalam pengiriman pesan suara diperlukan perangkat modul yaitu Bluetooth CZ-HC-05 yang bertugas sebagai media komunikasi untuk pengiriman pesan suara dari Robot Pengirim kepada Robot Penerima agar Robot Penerima dapat menampilkan pesan suara melalui speaker. Adapun langkah-langkah yang harus dilakukan untuk pengiriman pesan suara : a. Finding Bluetooth

Saat Power Robot dihidupkan, maka bluetooth Robot Pengirim (Discover) akan mencari bluetooth Robot Penerima (Discoverable) serta melakukan autentikasi.

b. Connecting & Pairing Bluetooth

Setalah proses pencarian ditemukan, bluetooth Robot Pengirim akan membangun koneksi (piconet) dengan bluetooth Robot Penerima secara otomatis, dimana Robot Pengirim menginisiasi koneksi sebagai Master dan Robot Penerima menerima inisiasi sebagai Slave.

c. Sending Pesan Suara

Robot Pengirim akan melakukan pengiriman pesan suara kepada Robot Penerima setelah Robot Pengirim selesai beroperasi mendeteksi menggunakan sensor jarak.

3.2 Perancangan

Dengan perencanaan diatas untuk kebutuhan fungsi Robot Pengirim,

dibuat suatu perancangan menggunakan diagram flowchart yang berfungsi untuk

interaksi dan komunikasi robot yang terintegrasi dengan fungsi pengiriman pesan

suara melalui bluetooth. Berdasarkan perencanaan terdapat komponen utama yang

digunakan yaitu sebuah Modul Arduino UNO R3, sebuah 2A Motor Shield for

Arduino (DFRobot L298P Shield V1.2), DT-Robot Mini Metal Gear Motor Set,

sebuah sensor ultrasonic HC-SR04, sebuah Modul bluetooth CZ-HC-05, sebuah

Micro SD Card Adapter, dan sebuah sensor Suara. Hardware robot dirancang

sesuai diagram blok yang terdapat pada Gambar 3.2.

Gambar 3.2 Diagram Blok Perancangan Robot Pengirim

Mulai

Proses pengecekan gelombang suara

Sesuai dengan frekuensi

Konversi ADC (Analog to Digital Converter)

Samples < 100000

Samples ditulis ke SDCard

“record.wav”

Y T

Selesai T

Y Inisialisasi

WAVE Format Sensor Suara

SDCard

Input Suara

Gambar 3.3 Diagram Flowchart Logika Sensor Suara dan Micro SD Card Dari gambar diatas dapat dijelaskan bahwa suara yang di input harus sesuai dengan gelombang suara dengan adanya indikator LED pada sensor.

Setelah itu gelombang suara yang berbentuk analog akan dikonversi menjadi bentuk digital yang kemudian akan terdapat samples dan disimpan ke dalam Micro SD.

Sensor Suara LM393

Sensor Jarak HC-SR04

2A Motor Shield Micro SD Card Adapter

Bluetooth CZ-HC-05

ARDUINO UNO R3

A Tm eg a3 28

DT-Robot

Motor Gear

Mulai

cm <= 15

cm <= 15 Berputar 180

^o

searah jarum jam

(Motor (True,False)) Berjalan Lurus

(Motor (True,True))

Berhenti (Motor (False,False))

Selesai Konversi HC-SR04

cm = microsecondsToCentimeters(durasi)

Berhenti (Motor (False,False))

Y T

Berjalan Lurus (Motor (True,True))

T

Y Inisialisai :

HC-SR04 Motor PWM

Gambar 3.4 Diagram Flowchart Logika Motor dan Sensor Ultrasonik (HC-SR04)

Dari gambar diatas dapat djelaskan bahwa motor dan sensor jarak

memiliki kaitan yaitu untuk mendeteksi jarak dan pergerakan motor. Sensor akan

mengukur jarak benda didepan dengan melakukan konversi dari mikrodetik ke

centimeter karena TRIG akan mengirimkan gelombang yang akan ditangkap oleh

ECHO dalam mikrodetik, yaitu cm. Pada motor memiliki nilai (True = 1, False =

0), artinya bahwa motor apabila bernilai True akan bergerak atau berputar

sebaliknya apabila bernilai False motor akan diam.

Mulai

Jika Bluetooth tersedia ?

Jika File tersedia ? Mencari Bluetooth

File Dikirim Membaca File dari

SDCard

Selesai Y

T

T

Y Disambungkan Inisialisasi :

SDCard Bluetooth

Gambar 3.5 Diagram Flowchart Logika Bluetooth CZ-HC-05 dan Micro SD Card

Dari gambar diatas dapat dijelaskan bluetooth pada kedua Robot harus

dikonfigurasi dengan MODE CMD untuk dapat digunakan. Setelah dikonfigurasi

Robot Pengirim akan mencari bluetooth Robot Penerima setelah didapat akan

disambungkan atau dipairing (bluetooth akan membangun koneksi (Piconet)

dengan bluetooth Robot Penerima secara otomatis, dimana pengirim menginisiasi

sebagai master dan penerima sebagai slave). Kemudian Robot telah saling

terhubung Robot Pengirim akan memindai file yang ada dalam Micro SD Card

untuk mengecek ketersediaan file pesan suara, apabila file suara tersedia Robot

Pengirim akan mengirim ke Robot Penerima.

Tekan “Tombol Power”, untuk menghidupkan seluruh komponen sistem

User merekam Pesan Suara

Mencari Bluetooth Robot Penerima

Bluetooth dalam jangkauan

Menyambungkan Bluetooth

Berhasil

A

NO

YES

YES NO

Mulai B

Mengirim Pesan Suara ke Robot Penerima

Robot berputar 180

^o

searah jarum jam

Kembali keposisi awal, berhenti bergerak

Selesai Berhasil

Robot Pengirim Bergerak Kedepan

Sensor Ultrasonik mendeteksi adanya penghalang

NO

YES YES

NO Robot Pengirim

bergerak ke depan

Sensor Ultrasonik mendeteksi Robot

Penerima

Berhenti bergerak

B NO

YES A

Gambar 3.6 Diagram Flowchart Logika Robot Pengirim

Dari logika Gambar 3.6, dapat dijelaskan urutan langkah sistem. pertama

kali sistem dihidupkan maka akan membuat keseluruhan sistem pada Arduino,

seperti Sensor Ultrasonik, Sensor Suara, Modul bluetooth, Motor Shield dan

Micro SD Card Adapter, akan menyala. Sensor Suara berfungsi untuk merekam

pesan suara dari user yang berbentuk tegangan analog kemudian sistem akan

merubah tegangan tersebut menjadi tegangan digital. Setelah merakam pesan

suara data tersebut akan disimpan ke dalam Micro SD Card Adapter. Motor Shield

berfungsi untuk mengerakkan kedua roda pada sisi kanan dan sisi kiri secara

bersamaan dan satu arah sehingga Robot Pengirim bergerak maju kedepan dan

lurus, saat Sensor Ultrasonik mendeteksi adanya Robot Penerima didepan, maka sensor ultrasonik mengirimkan sinyal kepada sistem, kemudian sinyal tersebut diolah sesuai dengan kode program yang ditulis di Arduino 1.0.6 maka robot akan berhenti dengan interval waktu 10 detik apabila tidak mendeteksi adanya Robot Penerima, maka Robot Pengirim akan kembali bergerak maju dan lurus. Ketika Robot Pengirim mendeteksi adanya Robot Penerima maka robot akan berhenti dan Modul bluetooth akan berfungsi untuk mengirim pesan suara yang telah direkam dengan interval waktu tadi 10 detik. Setelah berhasil dikirim ke Robot Penerima, Robot Pengirim akan kembali dengan berputar 180 ^o dan akan bergerak maju dan lurus. Robot akan berhenti apabila ada penghalang didepannya.

3.2.1 Rancangan Kerangka Dasar Robot

Kerangka dibuat menggunakan mika akrilik dengan tebal 2mm dan dipotong menggunakan gergaji besi serta amplas untuk merapikan hasil gergaji, setelah itu akrilik dibentuk dan diberi skotlet untuk menutupi mika akrilik. Ukuran akrilik bawah dengan panjang 15cm dan lebar 10cm dan akrilik atas dengan panjang 11,5 cm dan lebar 7,5 cm. Dibawah ini akan dijelaskan kerangka dari Robot Pengirim :

a. Bagian atas Robot Pengirim

Gambar 3.7 Bagian atas Robot Pengirim ARDUINO UNO

BLUETOOTH CZ-HC-05

Micro SD CARD Adapter 2A Motor Shield

(DFRobot L298P Shield V1.2)

Lubang Baut Penyangga

Roda Kiri

Tombol Power

Sensor Ultrasonik

Arduino Uno Roda

Kanan

b. Bagian samping Robot Pengirim

Gambar 3.8 Bagian samping Robot Pengirim

c. Bagian bawah Robot Pengirim

Gambar 3.9 Bagian bawah Robot Pengirim Roda

Kanan Sensor Suara

Akrilik

Baterai Penyangga

Baterai Roda

Penyeimbang 2A Motor

Shield

Arduino Uno Baut Tiang

Penyangga

Motor Penggerak

Baterai

Roda Penyeimbang

Tombol Power Penyangga

Baterai

Dari kerangka dasar tersebut dapat dijelaskan :

Pada Gambar 3.7 akrilik bawah dengan tebal 2 mm dengan panjang 15 cm dan lebar 10 cm, pada bagian atas akrilik bawah digunakan untuk menempatkan seluruh komponen seperti Arduino Uno, Bluetooth CZ-HC-05, Micro SD Card Adapter, 2A Motor Shield. Pada bagian sisi depan robot ditempatkan Sensor Ultrasonik HC-SR04 dengan menghadap kedepan, kemudian akrilik bawah dilubangi untuk menempatkan penyangga antar akrilik dan untuk tombol power.

Pada Gambar 3.8 dengan menambah 1 tingkat dengan ukuran akrilik atas dengan panjang 11,5 dan lebar 7,5 cm. untuk menyangga akrilik digunakan baut dengan panjang 4,5cm untuk memberi ruang antara akrilik atas dengan akrilik bawah, kemudian akrilik atas digunakan untuk menempatkan Sensor Suara.

Pada Gambar 3.9 bagian bawah akrilik bawah digunakan untuk

menempatkan baterai, yang akan digunakan untuk memberikan power kepada

Sistem Robot Pengirim kemudian penyangga baterai menggunakan bekas sabuk

yang tidak dipakai. Untuk jenis baterai yang digunakan adalah Sanyo Eneloop

Rechargeable Nickel Metal Hydride 2500 mAH.

3.2.2 Rancangan Rangkaian Robot

Gambar 3.10 Rancangan Rangkaian Robot Pengirim

A0 GND D 0 VC C

Sensor Suara

GND TX D

LED

Bluetooth CZ-HC-05

VC C

R X D KE Y

HC-SR04

TR IG VC C ECHO GND

SCK MOSI MISO VCC GND M ic ro SD Car d A da pt er CS

ATME GA 3 2 8

ARDUINO UNO

0 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 GND AREF

A0 A1 A2 A3 A4 A5 GND VIN 5 V 3.3 V RESET IOREF

GND

1

M o to r

0 2 3 4 5 6 7 A0

A2 A3 A4 A5

1 A1

GND VIN 5 V 3.3 V RESET IOREF

8 9 10 11 12 13 GND AREF

GND

L298P Shield V1.2

L2 9 8 P

- PWRIN + M1- M1+ M2- M2+

- Motor

Gear

+ Motor

Gear -

+

PLL : E1 -4 M1 -5 E2 -7 M2 -6 PW M : E1 -5 M1 -4 E2 -6 M2 -7 M 2 E 2 E1 M 1 M 2 E 2 E1 M 1 P LL PWM

Dari rangkaian tersebut dapat dijelaskan penggunaan PIN-PIN :

 Motor Gear dengan 2A Motor Shield

Pada Motor Gear disambungkan berdasarkan nilai + dan – pada 2A Motor Shield yaitu M1- , M1+, M2- dan M2+. Selanjutnya setelah tersambung antara Motor Gear dengan 2A Motor Shield untuk mengontrol secara digital digunakan PIN (4, 5, 6, 7) yang sudah distandarkan oleh Arduino Uno sebagai PIN Input-Output PWM (Pulse Width Modulation) untuk mengendalikan motor.

 Sensor Suara dengan Arduino Uno

Pada Sensor Suara terdapat 4 PIN (A0, GND, VCC, D0) kemudian sambungkan 3 PIN ke Arduino Uno yaitu PIN (A0-A0), (GND-GND) dan (VCC-5V). D0 tidak digunakan karena D0 merupakan PIN Digital Output sehingga Sensor Suara dapat digunakan untuk merekam pesan suara.

 Micro SD Card Adapter dengan Arduino Uno

Pada Micro SD Card Adapter terdapat 6 PIN (CS, SCK, MOSI, MISO, VCC, GND) yang berfungsi untuk menyimpan hasil rekam suara dan data yang akan dikirim melalui Bluetooth kemudian sambungkan 6 PIN ke Arduino Uno yaitu PIN (CS-3), (SCK-13), (MOSI-11), (MISO-12), (VCC-5V), (GND-GND).

 Sensor Ultrasonik HC-SR04 dengan Arduino Uno

Pada Sensor Ultrasonik HC-SR04 yang berfungsi mendeteksi jarak Robot Penerima dan jarak Robot kembali terdapat 4 PIN (VCC, TRIG, ECHO, GND) kemudian sambungkan 4 PIN ke Arduino UNO yaitu PIN (VCC-5V), (TRIG-9), (ECHO-10), (GND-GND).

 Bluetooth CZ-HC-05 dengan Arduino Uno

Pada Bluetooth CZ-HC-05 yang berfungsi sebagai media komunikasi antar

Robot untuk mengirim pesan suara terdapat 6 PIN (VCC, GND, TXD, RXD,

KEY, LED) kemudian sambungkan 4 PIN utama ke Arduino (VCC-5V),

(GND-GND), (TXD-2), (RXD-8) setelah terpasang apabila ingin melakukan

MODE CMD pada Bluetooth sambungkan PIN (KEY-3) dengan memimjam

sementara PIN milik CS pada Micro SD Card Adapter.

3.3 Skenario Pengujian

Tabel 4.1 Skenario Pengujian Robot Pengirim

No Hal yang diuji Syarat uji Sifat Pengujian

Hasil yang diharapkan

1

Merekam Pesan Suara ke Micro SD

A = 25x-125x f = 20 Hz – 20 KHz Sensitivitas = 50 dB

Besarnya

gelombang suara

Normal Hasil rekam suara terdengar jelas Tidak

Normal

Hasil rekam suara terdapat noise Kecilnya

gelombang suara

Normal

Hasil rekam suara tidak terdengar jelas

Tidak Normal

Hasil rekam suara tidak ada suara

2 Koneksi bluetooh CZ-HC-05

Setelah Pwer dihidupkan (ON)

Normal

Bluetooth Ready LED berkedip cepat

Tidak Normal

LED mati atau LED berkedip cepat

Bluetooth Robot Penerima dalam jangkauan

Normal

Bluetooth membangun

koneksi, LED berkedip lambat Tidak

Normal

LED mati atau LED berkedip cepat

Bluetooth Robot Pengirim

terhubung dengan Bluetooth Robot Penerima

Normal

Bluetooth Stanby, LED berkedip lambat sebanyak 2 kali

Tidak Normal

LED mati atau

LED berkedip

cepat atau LED

berkedip lambat

Tabel 4.1 Skenario Pengujian Robot Pengirim (Lanjutan) No Hal yang diuji Syarat uji Sifat

Pengujian

Hasil yang diharapkan

3

Gerakan Robot Pengririm setelah menyimpan Pesan Suara

Setelah Pesan Suara disimpan dan jarak Robot Penerima kurang dari 15 cm

Normal Robot berputar 180 °

Tidak

Normal Robot diam Setelah berputar

180 ° estimasi sebesar searah jarum dan jarak Robot Penerima kurang dari 15 cm

Normal Robot berjalan maju dan berhenti Tidak

Normal

Robot diam atau berputar

4

Pembacaan Sensor Ultrasonik HC-SR 04 (Jarak benda atau penghalang di depan Robot Pengirim)

lebih dari 15 cm

Normal Robot berjalan maju

Tidak

Normal Robot berhenti 15 cm atau

kurang

Normal Robot berhenti Tidak

Normal

Robot berjalan maju

5

Pengiriman Pesan Suara dari Robot Pengirim kepada Robot Penerima

Robot Pengirim terhenti, saling berhadapan dan status bluetooth sudah terhubung dengan Robot Penerima

Normal

Pesan Suara dikirim dari Robot Pengirim ke Robot Penerima, maka Robot Penerima akan menerima dan menyimpan Pesan Suara.

Tidak Normal

Robot Penerima tidak menerima dan tidak menyimpan Pesan Suara

6

Gerakan Robot Pengirim setelah mengirim Pesan Suara ke Robot Penerima

Setelah Pesan Suara dikirim dan jarak kembali Robot kurang dari 15 cm

Normal Robot berputar 180 °

Tidak

Normal Robot diam Setelah berputar

180 ° estimasi sebesar searah jarum dan jarak kembali Robot kurang dari 15 cm

Normal Robot berjalan maju dan berhenti Tidak

Normal

Robot diam atau

berputar