Jurusan Teknik Elektronika Politeknik Negeri Sriwijaya Palembang, Sumatra Selatan, Indonesia
ALAT BANTU MOBILTITAS TUNA NETRA MENGGUNAKAN
SENSOR ULTRASONIK YANG DIAPLIKASIKAN PADA SABUK PINGGANG
Yurni Oktarina ABSTRAK
Telah banyak diciptakan alat bantu mobilitas bagi penyandang tuna netra sebagai pengguna, namun masih sedikit memiliki fungsi yang lebih kompleks dalam mendeteksi objek atau halangan baik yang berada di depan maupun disamping pengguna ketika melakukan mobilitasnya. Hal ini disebabkan belum diaplikasikannya sensor sebagai pendeteksi objek dalam jarak dan jangkauan yang lebih optimum, dan belum dikembangkan dalam bentuk yang lebih efisien dan lebih fashionable bagi pengguna seperti dalam penelitian ini diaplikasikan tiga sensor yaitu PING dan SRF05 yang akan memaksimalkan fungsi dari alat bantu ini dengan rancangan output berupa getar dan suara dengan jangkauan antara 3 cm hingga 3 m. Dari hasil pengukuran didapatkan bahwa tegangan keluaran sensor PING dan SRF05 berbanding lurus dengan pertambahan jarak deteksi terhadap objek dan kedua sensor tersebut membutuhkan waktu pantul masing-masing 74 ms dan 91 ms untuk jarak 10 cm.
Kata kunci : ultrasonik, mobilitas, tuna netra, sensor PING, SRF05
ABSTRACT
There has been created a lot of mobility aids for blind man as users, but they have still uncomplete functions in detecting an object or obstacle either in front of or beside the users when they perform mobility. This is due to the sensors are not to detect objects in the far distance and a more optimum range, and it has not been developed in a more efficient and more fashionable for such users. In this study it is applied three PING and SRF05 sensors that will maximize the functionality of this tool with the output design in the form of a vibration and sound with a range between 3 cm to 3 m. The results of measurement show output voltage of PING and SRF05 are linear to increase of detection object distance and both of sensors take reflective are 74 ms and 91 ms for distance is 10 cm.
Keywords : ultrasonic, mobility, blind man, PING sensor, SRF05
PENDAHULUAN
Tidak berfungsinya saluran penerima informasi pada indera penglihatan seperti layaknya manusia normal merupakan kendala bagi penderita gangguan penglihatan dalam melakukan aktifitas sehari-hari. Istilah umum yang digunakan untuk kondisi tersebut adalah penyandang tuna netra.
Beberapa publikasi teknologi telah direalisasikan alat bantu bagi penyandang tuna netra dalam bentuk sepasang sepatu
dimana komponen pendukung lainnya
diletakkan dibagian samping sepatu yang terlihat dengan sangat jelas. Alat ini mampu membantu para penyandang tuna netra dalam melakukan aktivitas mobilitas dengan mengaplikasikan sensor ultrasonik sebagai pendeteksi objek dan menentukan jarak objek halangan ke pengguna. Juga diketahui bahwa
telah dirancang sebuah alat bantu tuna netra dalam bentuk sebuah tongkat elektronik yang mengaplikasikan sensor ultrasonik tipe PING yang berfungsi untuk mendeteksi objek suatu benda dengan cara memancarkan gelombang ultrasonik dan sinyal yang mengenai suatu objek sebagian akan dipantulkan kembali, sinyal pantul akan diterima oleh suatu penerima untuk kemudian diolah oleh mikrokontroler.
Penelitian ini membuat sebuah alat bantu yang berguna bagi para penyandang tuna netra dalam hal mobilitas tetapi dalam bentuk yang berbeda yaitu dalam bentuk
sebuah sabuk pinggang yang juga
menggunakan sensor ultrasonik sebagai sensor jarak selain itu juga menggunakan tiga buah sensor yaitu satu sensor PING dan dua sensor SRF05 yang diharapkan lebih
memaksimalkan fungsi dari alat bantu ini sendiri.
Sabuk pinggang ini dirancang memiliki beberapa output berupa getar dan suara yang mana dari semua proses pengelolaan data yang dihasilkan dikelola oleh sebuah mikrokontroler.
Tujuan dan manfaat dari penelitian ini adalah: dapat membuat suatu perangkat elektronika dengan menggunakan sensor ultrasonik. , mampu mempelajari prinsip kerja rangkaian serta dapat merealisasikan sebuah alat bantu mobilitas bagi tuna netra
Indera penglihatan yang sudah tidak dapat digunakan menjadi bagi para penyandang tuna netra. Namun mengingat organ-organ panca indera yang lain masih dapat berfungsi dengan baik menjadikan kekurangan tersebut tidak menjadi faktor penghalang beraktifitas terutama aktifitas berjalan.
Salah satu alat bantu yang biasanya digunakan oleh penyandang tuna netra adalah tongkat namun masalah timbul ketika halangan yang tidak dapat dijangkau oleh tongkat tersebut misalnya bagian atas tongkat dan jarak yang jauh dari pengguna.
Salah satu alternatif untuk menjawab permasalahan tersebut adalah dengan menciptakan suatu alat bantu yang lebih fleksibel dan lebih mudah digunakan yaitu sabuk pinggang dengan system sensor ultrasonik sebagai pendeteksi halangan dan outputnya dari mikrokontroller berupa getar sebagai informasi adanya halangan yang berada di depan pengguna dengan jarak jangkauan minimal 3 cm dan maksimal 3 m. Gelombang Frekuansi Suara. Gelombang bunyi atau yang dikenal sebagai gelombang akustik adalah gelombang mekanik yang dapat merambat dalam medium zat padat, cair dan gas. Gelombang bunyi menurut besar frekuensinya dibedakan menjadi tiga. Infrasonikuntuk bunyi dengan frekuensi dibawah 20 Hz. Audiosonik untuk bunyi dengan frekuensi antara 20 Hz hingga 20 kHz. (Lailiyah, 2012)
Gelombang Ultrasonik. Secara alami telah diketahui bahwa telinga manusia layaknya sebuah Band-pass filter yang mampu membatasi frekuensi suara yang akan didengar. Frekuensi yang dapat didengar berkisar antara 20-20 kHz, diluar rentang tersebut normalnya tidak dapat lagi didengar oleh manusia. Di atas 20 kHz gelombang suara berfrekuansi ini disebut Ultrasonik, dan
dibawah 20 Hz disebut Infrasonik (Baidillah, 2008)
Gambar 1 Gelombang Frekuensi suara (Baidillah, 2008)
SensorUltrasonik. Gelombang ultrasonik merupakan gelombang akustik yang memiliki frekuensi mulai 20 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. Jika gelombang ultrasonik berjalan melaui sebuah medium, Secara matematis besarnya jarak dapat dihitung sebagai berikut:
s = v.t/2 ... ... (1)
dimana s adalah jarak dalam satuan meter, v adalah kecepatan suara yaitu 344 m/detik dan t adalah waktu tempuh dalam satuan detik. Ketika gelombang ultrasonik menumbuk
suatu penghalang maka sebagian
gelombang tersebut akan dipantulkan sebagian diserap dan sebagian yang lain akan diteruskan.
Sensor ultrasonik adalah sebuah sensor yang mengubah besaran fisis (bunyi) menjadi besaran listrik. Pada sensor ini gelombang ultrasonik dibangkitkan melalui sebuah benda yang disebut piezoelektrik. Piezoelektrik ini akan menghasilkan gelombang ultrasonik dengan frekuensi 40 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 ke sensor dan
menghitung jarak target dengan
menggunakan kecepatan suara dalam
medium. (Mediaty, 2011)
Proses ini ditunjukkan pada gambar 2.
Gambar 2 Prinsip Kerja Sensor Ultrasonik (Parallax-28015-datasheet.pdf)
Gambar 2 diatas dapat dijelaskan mengenai prinsip kerja dari sensor ultrasonik adalah sebagai berikut:
1. Sinyal dipancarkan oleh pemancar ultrasonik. Sinyal tersebut berfrekuensi diatas 20 kHz, biasanya yang digunakan untuk mengukur jarak benda adalah 40 kHz. Sinyal tersebut dibangkitkan oleh rangkaian pemancar ultrasonik.
2. Sinyal yang dipancarkan tersebut
kemudian akan merambat sebagai
sinyal/gelombang bunyi dengan kecepatan bunyi yang berkisar 340m/s. Sinyal tersebut kemudian akan dipantulkan dan akan diterima kembali oleh bagian penerima ultrasonik.
3. Setelah sinyal tersebut sampai di penerima ultrasonik, kemudian sinyal tersebut akan diproses untuk menghitung jaraknya. Rangkaian penyusun sensor ultrasonik ini terdiri dari transmitter, reiceiver, dan komparator. Selain itu, gelombang ultrasonik dibangkitkan oleh sebuah kristal tipis bersifat piezoelektrik. Bagian-bagian dari sensor ultrasonik adalah sebagai berikut :
a. Piezoelektrik. Peralatan piezoelektrik secara langsung mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Tegangan input yang digunakan menyebabkan bagian keramik meregang dan memancarkan gelombang ultrasonik. Tipe operasi transmisi elemen piezoelektrik sekitar frekuensi 32 kHz. Efisiensi lebih baik, jika frekuensi osilator diatur pada frekuensi resonansi piezoelektrik dengan sensitifitas dan efisiensi paling baik. Jika rangkaian pengukur beroperasi pada mode pulsa elemen piezoelektrik yang sama dapat digunakan sebagai transmitter dan reiceiver. Frekuensi
yang ditimbulkan tergantung pada osilatornya yang disesuiakan frekuensi kerja dari masing- masing transduser. Karena kelebihannya inilah maka tranduser piezoelektrik lebih sesuai digunakan untuk sensor ultrasonik. (Mediaty, 2011)
b. Transmitter. adalah sebuah alat yang berfungsi sebagai pemancar gelombang ultrasonik dengan frekuensi sebesar 40 kHz yang dibangkitkan dari sebuah osilator. Untuk menghasilkan frekuensi 40 KHz, harus di buat sebuah rangkaian osilator dan keluaran dari osilator dilanjutkan menuju penguat sinyal. Besarnya frekuensi ditentukan oleh komponen kalang RLC/kristal tergantung dari disain osilator yang digunakan. Penguat sinyal akan memberikan sebuah sinyal listrik yang diumpankan ke piezoelektrik dan terjadi reaksi mekanik sehingga bergetar dan memancarkan gelombang yang sesuai dengan besar frekuensi pada osilator. (Mediaty 2011).
Gambar 3 Rangkaian Pemancar Gelombang Ultrasonik (Transmitter) (Fuadah, 2013)
Prinsip kerja dari rangkaian pemancar gelombang ultrasonik tersebut adalah sebagai berikut :
1. Sinyal 40 kHz dibangkitkan melalui mikrokontroler.
2. Sinyal tersebut dilewatkan pada sebuah resistor sebesar 3kOhm untuk pengaman ketika sinyal tersebut membias maju rangkaian dioda dan transistor.
3. Kemudian sinyal tersebut dimasukkan
kerangkaian penguat arus yang
merupakan kombinasi dari 2 buah dioda dan 2 buah transistor.
4. Ketika sinyal dari masukan berlogika tinggi (+5V) maka arus akan melewati dioda (D1 on), kemudian arus tersebut akan membias transistor T1, sehingga arus yang akan mengalir pada kolektor T1 akan besar sesuai dari penguatan dari transistor.
5. Ketika sinyal dari masukan berlogika tinggi (0V) maka arus akan melewati dioda D2
(D2 on), kemudian arus tersebut akan membias transistor T2, sehingga arus yang akan mengalir pada kolektor T2 akan besar sesuai dari penguatan transistor. 6. Resistor R4 dan R6 berfungsi untuk
membagi tegangan menjadi 2,5V.
Sehingga pemancar ultrasonik akan menerima tegangan bolak-balik dengan Vpeak-peak adalah 5V (+2,5V s.d −2,5V) (Fuadah, 2013)
c. Penerima Ultrasonik (Receiver). Receiver terdiri dari transduser ultrasonik menggunakan bahan piezoelektrik, yang berfungsi sebagai penerima gelombang pantulan yang berasal dari transmitter yang dikenakan pada permukaan suatu benda atau gelombang langsung LOS (Line of Sight) dari transmitter. Oleh karena bahan piezoelektrik memiliki reaksi yang reversible, elemen keramik akan membangkitkan tegangan listrik pada saat gelombang datang dengan frekuensi yang resonan dan akan menggetarkan bahan piezoelektrik tersebut. (Mediaty, 2011). Kemudian sinyal keluarannya akan dikuatkan oleh
komparator (pembanding) dengan
tegangan referensi ditentukan
berdasarkan tegangan keluaran penguat pada saat jarak antara sensor kendaraan mini dengan sekat/dinding pembatas mencapai jarak minimum untuk berbelok
arah. Dapat dianggap keluaran
komparator pada kondisi ini adalah high (logika “1”) sedangkan jarak yang lebih jauh adalah low (logika “0”). Logika-logika biner ini kemudian diteruskan ke rangkaian pengendali (mikrokontroler). (Fuadah, 2013)
Prinsip kerja dari rangkaian penerima gelombang ultrasonik tersebut adalah sebagai berikut:
1. Pertama - tama sinyal yang diterima akan dikuatkan terlebih dahulu oleh rangkaian transistor penguat Q2.
2. Kemudian sinyal tersebut akan di filter menggunakan high pass filter pada frekuensi > 40kHz oleh rangkaian transistor Q1.
3. Setelah sinyal tersebut dikuatkan dan di filter, kemudian sinyal tersebut akan disearahkan oleh rangkaian dioda D1 dan D2.
4. Kemudian sinyal tersebut melalui rangkaian low pass filter pada frekuensi < 40 kHz melalui rangkaian filter C4 dan R4.
5. Setelah itu sinyal akan melalui komparator Op-Amp pada U3.
6. Jadi ketika ada sinyal ultrasonik yang
masuk kerangkaian, maka pada
komparator akan mengeluarkan logika rendah (0V) yang kemudian akan diproses oleh mikrokontroler untuk menghitung jaraknya.(fuadah, 2013)
Gambar 4. Rangkaian Penerima Gelombang Ultrasonik (Receiver) (Fuadah, 2013)
Sensor Ultrasonik PING. Modul sensor Ultrasonik ini dapat mengukur jarak antara 3 cm sampai 300 cm. Keluaran dari modul sensor ultrasonik Ping ini berupa pulsa yang lebarnya merepresentasikan jarak. Lebar pulsanya yang dihasilkan modul sensor ultrasonik ini bervariasi dari 115 uS sampai18,5 mS. Secara prinsip modul sensor ultrasonik ini terdiri dari sebuah chip pembangkit sinyal 40KHz, sebuah speaker ultrasonik dan sebuah mikropon ultrasonik. Speaker ultrasonik mengubah sinyal 40 KHz menjadi suara sementara mikropon ultrasonik berfungsi untuk mendeteksi pantulan suaranya. Bentuk sensor ultrasonik diperlihatkan pada gambar 5 berikut
Gambar 5 Skematik Sensor Ultrasonik PING (Parallax-28015-datasheet.pdf)
Sinyal output modul sensor ultrasonik dapat
langsung dihubungkan dengan
mikrokontroler tanpa tambahan komponen apapun. Modul sensor ultrasonik hanya
akan mengirimkan suara ultrasonik ketika ada pulsa trigger dari mikrokontroler (Pulsa high selama 5µS). Suara ultrasonik dengan frekuensi sebesar 40KHz akan dipancarkan selama 200µS oleh modul sensor ultrasonik ini. Suara ini akan merambat di udara dengan kecepatan 344.424m/detik (atau 1cm setiap 29.034µS) yang kemudian mengenai objek dan dipantulkan kembali ke modul sensor ultrasonik tersebut. Selama menunggu pantulan sinyal ultrsonik dari bagian trasmiter, modul sensor ultrasonik ini akan menghasilkan sebuah pulsa. Pulsa ini akan berhenti (low) ketika suara pantulan terdeteksi oleh modul sensor ultrasonik. Oleh karena itulah lebar pulsa tersebut dapat merepresentasikan jarak antara modul sensor ultrasonik dengan objek. (Mediaty, 2011)
Definisi Pin :
- GND : Ground
- 5V : 5VDC
- SIG : Sinyal (Pin I/O)
Sensor ultrasonik PING memiliki 3 pin berupa GND, 5V dan SIG. Untuk menghubungkan
sensor ultrasonik PING dengan
mikrokontroler, sensor ultrasonik PING harus diberi tegangan dari sistem minimum mikrokontroler sebesar 5V dengan cara menghubungkan supply 5V dan ground yang terdapat pada sistem minimum ke pin 5V dan pin GND pada ultrasonik tersebut. Pin terakhir yaitu SIG dapat diletakkan pada pin-pin output yang terdapat pada ATMega 8.
Gambar 6 Jarak Ukur Sensor PING Parallax-28015-datasheet.pdf)
Gelombang ini melalui udara dengan kecepatan 344 m/s kemudian mengenai obyek dan memantul kembali ke sensor. Ping mengeluarkan pulsa output high pada pin SIG setelah memancarkan gelombang ultrasonik dan setelah gelombang pantulan terdeteksi Ping akan membuat output low pada pin SIG. Lebar pulsa High (tIN) akan sesuai dengan lama waktu tempuh gelombang ultrasonik untuk 2 kali jarak ukur dengan obyek. Maka
jarak yang diukur ialah [(tINs x 344 m/s) : 2] meter.
Gambar 7. Pancaran Sensor Parallax-28015-datasheet.pdf)
Mikrokontroler AVR ATMega 8. AVR ATmega 8 adalah mikrokontroler CMOS 8-bit berarsitektur AVR RISC yang memiliki 8 Kbyte in System Programmable Flash. Mikrokontroler dengan konsumsi daya rendah ini mampu mengeksekusi instruksi dengan
kecepatan maksimum 16 MIPS pada
frekuensi 16MHz. Jika dibandingkan dengan ATmega8L perbedaannya hanya terletak pada besarnya tegangan yang diperlukan untuk bekerja. Untuk Atmega 8 tipe L, mikrokontroler ini dapat bekerja dengan tegangan antara 2,7 - 5,5 V sedangkan untuk
ATmega8 hanya dapat bekerja pada
tegangan antara 4,5 – 5,5 V.
Konfigurasi Pin Atmega 8. ATmega8 memiliki 28 Pin, yang masing-masing pin nya memiliki fungsi yang berbeda - beda baik sebagai port maupun fungsi yang lainnya. Berikut akan dijelaskan fungsi dari masing-masing kaki ATmega8. (elib.unikom, 2010)
Gambar 8. Konfigurasi Pin Atmega 8
(http://www.atmel.com) Buzzer (Millian, 1993) Buzzer adalah sebuah komponen elektronika yang berfungsi untuk mengubah getaran listrik menjadi getaran suara (Paul,19890. Buzzer menggunakan resonansi untuk memperkuat
intensitas 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.
Buzzer biasa digunakan sebagai indikator bahwa proses telah selesai atau terjadi kesalahan pada sebuah alat alarm. Pada perancangan ini buzzer digunakan sebagai indikator bahwa ada suatu objek didepan pengguna sabuk ini.
Earphone. Beberapa jenis alat bantu dengar yang telah dikenal salah satunya adalah
earphone. Earphone merupakan peralatan
elektronik yang mempunyai kesamaan fungsi yakni sebagai media yang dapat mengubah arus listrik menjadi gelombang suara.
Pada perancangan ini alat bantu dengar yang dipilih adalah earphone, karena earphone fungsinya hanya untuk mendengar bukan untuk melakukan aktivitas bicara, umumnya earphone tidak mahal dan didukung sebagai alat yang praktis dibawa-bawa.
Blok Diagram
Gambar 11 Blok Diagram Rangkaian
Keterangan dari blok diagram:
1. Baterai berfungsi sebagai sumber tegangan kerangkaian sistem minimum, rangkaian driver motor, sensor ultrasonik PING (sensor 2 tengah depan) dan 2 sensor ultrasonik SRF05 (sensor 1 kanan dan sensor 3 kiri).
2. Mikrokontroler ATMega 8 merupakan sebuah IC yang berfungsi sebagai tempat penanaman program yang bertujuan untuk mengolah perintah dari input sensor Ultrasonik PING, sensor ultrasonik SRF05dan output untuk mengaktifkan motor getar dan buzzer/headset.
3. Sensor ultrasonik sebagai input pada rangkaian sistem minimum ATmega 8 untuk mengukur jarak.
4. Buzzer berfungsi sebagai indikator berupa output suara untuk memberikan tanda bahwa ada objek didepan sensor dalam jarak tertentu.
5. Driver motor berfungsi untuk
menggerakkan motor DC.
6. Motor sebagai output yang menghasilkan getaran. Terdapat 3 buah motor, motor 1 (kanan), motor 2 (Tengah Depan), motor 3 (kiri).
Prinsip Kerja Alat. Perancangan sabuk untuk tuna netra ini berfungsi sebagai alat bantu tuna netra. Pada alat ini dirancang oleh beberapa rangkaian-rangkaian elektronika. Rangkaian-rangkaian tersebut meliputi rangkaian power supply, rangkaian ultrasonik, rangkaian sistem minimum ATMega 8, rangkaian motor dan rangkaian buzzer. Pada rangkaian power supply mendapat tegangan sumber dari 2 buah baterai dengan tegangan masing-masing sebesar 3,7V. Rangkaian ini akan menghasilkan tegangan outputsebesar 5V karena distabilkan oleh IC regulator 7805 dan tegangan output tersebut digunakan untuk mengaktifkan rangkaian-rangkaian elektronika lainnya.
Tegangan 5V dari rangkaian power
supplyakan mengaktifkan 3 buah sensor
ultrasonik. 3 buah sensor ultrasonik tersebut yaitu sensor PINGyang terletak pada posisi tengah depan alat dan 2 buah sensor SRF05 yang masing-masing terletak di kiri dan kanan. Ketika diaktifkan ketiga sensor ultrasonik tersebut akan memancarkan gelombang frekuensi dari transmitter dan akan diterima kembali melalui receiver. Besarnya frekuensi yang dihasilkan
dipengaruhi oleh lebar jarak sensor terhadap objek yang dideteksi.
Ketika objek berada didepan alat maka sensor ultrasonik akan mendeteksi objek dan memberikan perintah pada rangkaian mikrokontroler ATMega 8 untuk memproses perintah tersebut. Berdasarkan
program yang tertanam pada IC
mikrokontroler ATMega 8 maka perintah dari sensor ultrasonik akan diproses dengan memberikan logika “1” atau high pada port mikrokontroler.
Untuk menggerakkan motor input logika “1” atau high ini masuk ke kaki basis transistor untuk menghubung singkatkan kolektor dan emitter, keluaran transistor dari kolektor masukke motor menyebabkan motor bergetar, dan untuk menghidupkan buzzer input logika “1” atau high ini akan terhubung pada positif buzzer dan dapat menyebabkan buzzer berbunyi. Saat penggunaan alat ini dimulai dari pengkalibrasian terlebih dahulu dengan indikasipengaktifan buzzer secara sesaat berdasarkan kode program yang tertanam pada IC ATMega 8. Pengkalibrasian ini bertujuan untuk mengetahui tinggi badan dari
pengguna alat ini dengan cara
pengidentifikasian menggunakan sensor PING (tengah depan) untuk mendapatkan data-data berupa jarak antara sensor ke tanah. Setelah pengidentifikasian tersebut selesai maka data tersebut akan disimpan. Selanjutnya sensor-sensor ultrasonik akan bekerja , ketika terdapat objek yang terdeteksi oleh sensor ultrasonik PING (tengah depan) maka motor ke-2 (tengah depan) akan bergetar dan earphone akan berbunyi, apabila terdapat objek yang terdeteksi oleh sensor ultrasonik SRF05 (kanan) maka motor 1 akan bergetar dan earphone akan berbunyi, apabila terdapat objek yang terdeteksi oleh sensor SRF05 (kiri) maka motor 3 akan bergetar dan
earphone akan berbunyi, apabila semua
sensor mendeteksi terdapat objek didepan jangkauan masing-masing sensor maka semua motor akan bergetar dan earphone pun akan berbunyi.
METODOLOGI
penelitian ini ditekankan pada pembuatan alat/rancang bangun yang dilengkapi dengan studi literature sebagai bahan penunjangnya. Berikut ditunjukkan bagan alir penelitian.
Diagram Alir
Gambar 12 Diagram Alir
Rangkaian keseluruhan alat dapat dilihat pada gambar 13 berikut.
Gambar 13. Rangkaian Keseluruhan Alat Proses berikutnya adalah pembuatan desain dari sebuah alat dengan bentuk miniatur dan struktur mekanik disesuaikan dengan keadaan yang diinginkan untuk tempat peletakan sensor dan motor pada sabuk ini menggunakan akrilik berukuran tebal 2mm, panjang 5 cm dan lebar 3,5 cm.
s t a r t I n i s i a l i s a s i B u z z e r B u n y i p e n d e k J a r a k d i s i m p a n B u z z e r B u n y i p a n j a n g S e n s o r 1 S e n s o r 2 S e n s o r 3 M 1 G e r a k & E a r p h o n e B u n y i M 2 G e r a k & E a r p h o n e B u n y i M 3 G e r a k & E a r p h o n e B u n y i S e l e s a i Y a Y a Y a T i d a k T i d a k T i d a k T i d a k Y a T e k a n T o m b o l 1 S e n s o r 1 , 2 , 3 B a c a j a r a k Rst Portc.5 Portd.0 Portc.4 Portd1 Portc.3 portd.2 Portc.2 portd.3 Portc.1 Portd.4 Portc.0 Vcc GND Gnd Areff portB.6 Avcc Portb.7 Portb.5 Portd.5 Portb.4 Portd.6 Portb.3 Portd.7 Portb.2 portb.0 Portb.1 ATMEGA8 220nf CAP VCC 1 2 3 4 5 6 SPI Downloader VCC Tr 2n22 M1 1k 1k 1k Tr 2n22 Tr 2n22 VCC M2 VCC VCC M3 SRF-05 SRF-05 PING VCC VCC VCC Buzer VCC Switch Buzer VCC Reset LED 220
Gambar 14. Sabuk Tampak Depan
Gambar 15. Pemakaian Sabuk Pada Pengguna HASIL DAN PEMBAHASAN
Tabel 1 Data Hasil Pengukuran Baterai Sebagai Supply danTegangan Keluaran Pada
IC 7805 (TP1) Tegangan Sebenarnya (Data Sheet) Tegangan Pengukuran (Beban) ±7,4V 8,11V 5V 4,97V
Gambar 16. Grafik Pengukuran Saat Sensor Aktif Mengukur Jarak
Tabel 2. Data hasil Pengukuran Saat Sensor Aktif Mengukur Jarak
Tabel 3 Data Hasil Pengukuran Sensor SRF05 Aktif Mengukur Jarak Terhadap Waktu
No. Ultrasonik SRF05 Kondisi
Motor dan Earphone Jarak (cm) Waktu (s) 1. 10 91 On 2. 20 175 On 3. 30 256 On 4. 50 425 On 5. 70 591 Off 6. 90 759 Off 7. 100 817 Off 8. 110 900 Off 9. 130 1093 Off 10. 150 1264 Off 11. 170 1430 Off 12. 190 1597 Off 13. 230 1933 Off 14. 250 2101 Off 15. 300 2514 Off
Tabel 4 Data Hasil Pengukuran Sensor PING Aktif Mengukur Jarak Terhadap Waktu
Ultrasonik PING x Perbandinga n Waktu (%) Kondisi Motor, Earphone Jarak (cm) Wkt (ms) Wkt (ms) 10 74 58,1 0,2 On 20 150 116,2 0,22 On 30 219 174,4 0,20 On 50 363 290,6 0,199 On 70 511 406,9 0,20 Off 90 654 523,2 0,199 Off 100 726 581,3 0,199 Off 110 801 639,5 0,20 Off 130 949 755,8 0,20 Off 150 1089 872,09 0,199 Off 170 1236 988,3 0,2 Off 190 1380 1104,6 0,199 Off 230 1667 1337,2 0,19 Off 250 1813 1453,4 0,198 Off 300 2179 1744,1 0,199 Off No. Jarak (cm) Vout SRF05 (V) Vout PING (V) Kondisi Motor dan Earphone 1. 10 1,8 1,9 Off 2. 30 2,0 2,2 Off 3. 50 2,3 2,3 Off 4. 70 2,5 2,6 On 5. 90 2,7 2,7 On 6. 110 2,9 3,0 On 7. 130 3,2 3,1 On 8. 150 3,4 3,4 On 9. 170 3,5 3,6 On 10. 190 3,7 3,9 On 0 0,51 1,52 2,53 3,54 4,5 0 20 40 60 80 100120140160180200 Te gan gan (v ol t) Jarak (cm)
Gambar 17. Grafik Pengukuran Sensor Aktif Mengukur Jarak Terhadap Waktu
Ditunjukkan pada tabel 1 diketahui bahwa suplai untuk alat sabuk tuna netra ini adalah ±7,4V yang terdiri dari 2 buah baterai digabungkan secara seri yang masing-masing baterai tersebut memiliki tegangan sebesar 3,4V. Pada saat pengukuran tegangan dilakukan, ternyata hasil yang didapatkan memiliki perbedaan yaitu sebesar 8,11V yang
mengindikasikan bahwa tegangan
pengukuran sedikit lebih besar dari pada tegangan sebenarnya (datasheet). Hal ini terjadi karena pada saat baterai dipakai untuk suplai pada alat terus menerus terjadi yang namanya pengurangan ion sehingga perlu dilakukan pengisian ulang atau recharge, pada saat proses pengisian ulang inilah terjadi penambahan tegangan karena baterai Li-Ion yang digunakan ini memiliki toleransi tegangan, diketahui bahwa hasil tegangan keluaran yang didapatkan yaitu sebesar 4,96V yang menunjukkan indikasi penurunan tegangan yang semestinya sebesar 5V. Penurunan tegangan yang terjadi masih dalam kategori normal, karena pada datasheet IC regulator 7805 telah dijelaskan bahwa terdapat toleransi tegangan output yang dihasilkan oleh IC regulator ini, yaitu sebesar 4,8V – 5,2V untuk tegangan masukan sebesar 5V – 18V sehingga dapat disimpulkan bahwa rangkaian power suplai IC regulator 7805 ini masih dalam kondisi yang baik.
Pengukuran pada tabel 2 adalah didapatkan hasil pengukuran berupa jarak terhadap tegangan, pada saat 10 cm tegangan keluaran yang didapat sebesar 1,8V untuk SRF05 dan 1,9V untuk PING lalu 30 cm tegangan keluaran yang didapat sebesar 2,0 untuk SRF05 dan 2,2 untuk PING dan seterusnya. Dari hasil pengukuran tegangan ini dapat diketahui bahwa jarak terhadap
tegangan berbanding lurus, yang berarti semakin jauh jarak Transmitt maka tegangan pun akan semakin besar dan kenaikan tegangan yang terjadi naik secara konstan.
Pada tabel 2 pengkondisian sabuk ini terletak pada jarak 10cm–50cm untuk maksimum dari terdeteksinya objek sehingga buzzer dan motor dalam kondisi on. Pengkondisian jarak tersebut dapat diatur pada pembuatan program.
Gambar 16 dapat dibandingkan tegangan keluaran yang didapat dari sensor SRF05 dan PING berbanding lurus yaitu semakin jauh jaraknya maka tegangan pun akan semakin besar.
Haasil pengukuran yang ditunjukkan pada tabel 3 dapat diketahui bahwa jarak normal yang digunakan sebagai daerah aman halangan yaitu pada jarak 50 cm kebawah yang dapat diatur darim program yang ditanamkan pada IC mikrokontroler. Dari hasil pengujian sensor ultrasonik SRF05, untuk pancaran gelombang ultrasonik sejauh 10 cm dibutuhkan waktu selama 91 sekon dan untuk pancaran gelombang ultrasonik sejauh 50 cm dibutuhkan waktu selama 425 sekon, pada jarak uji ini pengguna alat akan mendengar bunyi earphone dan merasakan getaran motor sebagai indikasi dari adanya suatu objek yang terdapat didepan pengguna pada jaraj berkisar 50 cm kebawah sehingga pengguna akan lebih waspada untuk melangkah.
Pengukran pada tabel 4 juga dapat diketahui bahwa jarak normal yang digunakan sebagai daerah aman halangan yaitu pada jarak 50 cm kebawah yang dapat diaut melalui program yang ditanamkan pada IC mikrokontroler. Dari hasil pengujian sensor ultrasonik PING, untuk pancaran gelombang ultrasonik sejauh 10 cm dibutuhkan waktu selama 74 milisekon dan untuk pancaran gelombang ultrasonik sejauh 50 cm dibutuhkan waktu selama 363 milisekon, pada jarak uji ini pengguna alat juga akan mendapat indikasi yang sama seperti pengujian sensor ultrasonik SRF05 yang telah dilakukan sebelumnya.
Perbandingan antara hasil pengujian pada tabel 3 dan 4 maka dapat dianalisa bahwa sensor SRF05 dan PING memiliki kesamaan yaitu semakin jauh jarak ultrasonik memancar maka semakin lama waktu tempuh
dari pancaran tersebut. Sedangkan
perbedaanya adalah sensor SRF05 memiliki waktu pancaran lebih lama dalam satuan sekon dari pada sensor PING yang memiliki waktu pancaran dalam satuan milisekon. 0 1000 2000 3000 0 100 200 300 400 Wak tu Jarak (cm)
Pengujian SRF05 Pengujian PING Perhitungan Teori
Penjelasan hasil pengukran Pada tabel 4 adalah dilakukan perhitungan secara teori dan pengujian secara langsung untuk sensor PING. Dari perbandingan perhitungan teori dan pengujian diketahui bahwa hanya
terdapat sedikit perbedaan dengan
persentase dari 0,19% - 0,22%. Perbedaan perhitungan secara teori dan pengujian secara langsung dapat disebabkan oleh tempat pengujian yang berbeda antara rumus dengan kondisi tanah yang konstruksinya tidak rata dan pengguna alat ini harus bergerak sehingga terjadi noise karena pergerakan yang dilakukan oleh pengguna.
Ditunjukkan pada gambar 17 terlihat grafik perbandingan jarak terhadap waktu antara sensor ultrasonik SRF05, sensor PING, dan hasil perhitungan sama-sama memperlihatkan bahwa semakin jauh jarak maka semakin lama waktu yang diperlukan untuk memancarkan gelombang ultrasonik.
KESIMPULAN
1. Sensor ultrasonik PING dan sensor ultrasonik SRF05 memiliki karakteristik yang sama yaitu tegangan keluaran pada sensor PING dan SRF05 tersebut
sama-sama berbanding lurus dengan
pertambahan jarak deteksi terhadap objek. 2. Semakin jauh jarak objek yang dideteksi oleh sensor ultrasonik PING dan SRF05 maka semakin lama pula waktu yang diperlukan sensor ultrasonik PING dan SRF05 untuk memantulkan gelombang kembali ke sensor.
3. Untuk menempuh jarak sejauh 10 cm, sensor ultrasonik PING membutuhkan waktu pantul gelombang selama 74 ms, sedangkan sensor ultrasonik SRF05 membutuhkan waktu pantul gelombang selama 91 s.
SARAN
Motor DC yang digunakan sebagai indikator sebaiknya dalam bentuk yang lebih kecil sehingga tampilan dari sabuk pinggang tersebut lebih ringan dan fashionable.
DAFTAR PUSTAKA
Baidillah. M, Aplikasi Ultrasonik Untuk Pendeteksian Keretakan Dalam Logam, Skripsi, 2008, hal 8.
Fuadah.D, Sanjaya. M, Monitoring Dan Kontrol
Level Ketinggian Air Dengan Sensor Ultrasonik Berbasis Arduino Jurnal Sains Fisika UIN
Sunan Gunung Djati Bandung, Juni 2013, Vol. 1 No. 1
Ismail, Aplikasi Motor DC Dengan Driver Motor H-Bridge Pada Alat Pemotong
Lenjer Kelempang Otomatis,
SSPTPOLSRI, 2013, hal 10.
Lailiyah N, Endarko, Studi Awal Pengaruh
Gelombang Ultrasonik Pada Persentase Formalin Yang Terdapat Pada Sayuran Dengan Metode Analisis Spectrometri,
Jurnal Sains Dan Seni Pomits , 2012, Vol. 1, No. 1, hal 1-4
Millman; Halkias; Barmawi. M; Tjia. M.O ,
Elektronika Terpadu (Integrated Electronics) : Rangkaian dan Sistem Analog dan digital (Jilid 1), Erlangga, 1993
Mediaty. U, Arief , Pengujian Sensor
Ultrasonik PING untuk Pengukuran Level Ketinggian dan Volume Air, Jurnal
Ilmiah “Elektrikal Enjiniring” UNHAS, Vol 09/No. 02/Mei-Agustus 2011
http://elib.unikom.ac.id/files/disk1/535/jbptunik ompp-gdl-indrapurna-26711-5-unikom_i-i.pdf
http://www.atmel.com diakses pada tanggal 25 Pebruari 2015, pukul 22.02 WIB
http ://Parallax-28015-datasheet.pdf diakses pada tanggal 21 Pebruari 2015, pukul 21.22 WIB
http://www. Elektronika 123.com diakses 27 maret 2015, 21.05 WIB
http://repo.eepis-its.edu/582/1/1244.pdf, diakses 2 Maret 2015, pukul 15.00 WIB
