14
BAB III
PERANCANGAN
Pada bab ini penulis menjelaskan mengenai perancangan dan realisasi sistem indikator peringatan berbelok dan perlambatan pada helm sepeda dengan menggunakan android smartphone sebagai user interface nya. Bahasan perancangan dimulai dengan penjelasan alat secara keseluruhan yaitu penjelasan singkat bagaimana alat bekerja.
Pembahasan selanjutnya mengenai penjelasan perancangan dari sistem elektroniknya, yaitu perancangan mikrokontroler sebagai pengendali utama serta komponen lain yang terhubung pada mikrokontroler.
Kemudian pembahasan diakhiri dengan penjelasan perancangan perangkat lunak, Berupa program pada mikrokontroler untuk mengolah data dari sensor maupun dari android smartphone, serta perancangan aplikasi user interface yang terdapat pada android smartphone.
3.1. Gambaran Alat
Sistem yang dirancang oleh penulis yaitu sebuah alat berupa helm sepeda yang dilengkapi dengan beberapa LED sebagai indikator untuk memberikan peringatan bagi pengendara lain tentang arah yang akan diambil oleh pesepeda yang mengenakan helm tersebut. Sistem memiliki user interface dalam bentuk aplikasi android smartphone yang menampilkan laju sepeda (speedometer) dan papan tombol untuk mengontrol LED indikator.
Pada helm terdapat modul Bluetooth sebagai sarana komunikasi antara aplikasi android dengan helm untuk menyalakan LED indikator berbelok. Serta terdapat sebuah sensor percepatan untuk mengukur laju sepeda yang nantinya digunakan untuk menyalakan LED indikator perlambatan.
Bagian-bagian pada sistem ini antara lain sensor akselerometer, modul Bluetooth, android smartphone serta LED indikator terhubung pada mikrokontroler dengan blok diagram sebagai berikut:
15
Gambar 3.1. Blok diagram sistem.
Secara garis besar, data yang diperoleh dari sensor akselerometer akan diolah oleh mikrokontroler menjadi data percepatan yang akan menyalakan lampu indikator saat mengalami perlambatan. Android smartphone digunakan pengguna untuk memberikan instruksi kepada mikrokontroler secara nirkabel melalui modul Bluetooth untuk menyalakan atau mematikan lampu sein kiri, lampu sein kanan, lampu hazard, dan lampu depan.
3.2. Perancangan Perangkat Keras
Perangkat keras yang dirancang adalah sebuah helm yang banyak terdapat di pasaran yang kemudian akan dimodifikasi dengan menambahkan beberapa komponen elektronik. Di bagian belakang terdapat beberapa LED sebagai indikator lampu sein kiri, lampu sein kanan, dan lampu indikator perlambatan. Di bagian depan terdapat sebuah LED sebagai lampu depan untuk penerangan. Dan terpasang pula pada helm komponen elektronik lain yaitu:
Sensor akselerometer ADXL 345 untuk mengukur percepatan laju sepeda. Modul Bluetooth HC-05 sebagai sarana komunikasi android smartphone dan
mikrokontroler.
16
Berikut sketsa perancangan perangkat keras yang dibuat.
Gambar 3.2. Gambar sketsa helm tampak depan.
Gambar 3.3. Gambar sketsa helm tampak belakang.
Penjelasan dari Gambar 3.2 dan Gambar 3.3 di atas adalah sebagai berikut: 1. Lampu depan.
2. Lampu sein.
17
Gambar 3.4. Realisasi perangkat keras helm.
3.3. Perancangan Elektronika
Pada bagian ini akan dijelaskan mengenai perancangan elektronika yang dipakai dalam sistem yang akan dibuat. Perancangan elektronika dalam pembuatan tugas akhir ini terdiri dari bagian-bagian utama sebagai berikut:
1. Mikrokontroler jenis Arduino Nano sebagai pengendali utama. 2. Sensor akselerometer digital ADXL 345.
3. Modul Bluetooth HC-05.
3.4.1. Pengendali Utama
Pengendali utama pada tugas akhir ini menggunakan board Arduino Nano dengan IC mikronkontroler ATmega 328. Sebagai pengendali utama, tugas mikrokontroler antara lain:
18
2. Melakukan komunikasi dengan android smartphone melalui media Bluetooth menggunakan modul Bluetooth HC-05.
3. Mengolah data yang didapat dari sensor akselerometer digital ADXL 345 maupun dari android smartphone untuk menyalakan LED indikator.
Tabel 3.1. Konfigurasi pin mikrokonteroler AVR ATmega 328 yang
digunakan.
Nama Port Fungsi
PORT D.0 Terhubung dengan pin TX pada modul bluetooth HC-05 PORT D.1 Terhubung dengan pin RX pada modul bluetooth HC-05 PORT C.4 Terhubung dengan pin SDA sensor akselerometer
ADXL 345
PORT C.5 Terhubung dengan pin SCL sensor akselerometer ADXL 345
Pada Tabel 3.1 di atas dijelaskan mengenai konfigurasi pin antara mikrokontroler AVR ATmega 328 dengan sensor akselerometer ADXL 345 serta modul Bluetooth HC-05. Pada board Arduino Nano yang menggunakan ATmega 328 PORT D.0 diberi label RX0, PORT D.1 diberi label TX1, PORT C.4 diberi label A4, dan PORT C.5 diberi label A5.
Gambar 3.5 berikut ini merupakan skema minimum sitem dari board Arduino Nano yang menggunakan mikrokontroler AVR ATmega 328.
19
Gambar 3.5. Skema minimum sistem mikrokontroler.
3.4.2. Akselerometer Digital ADXL 345
Sensor akselerometer digital ADXL 345 digunakan untuk mengukur percepatan translasi yang dialami oleh pengguna sepeda. Yang nantinya data yang diperoleh akan diolah oleh mikrokontroler untuk menyalakan LED indikator perlambatan, yaitu saat laju sepeda mengalami perlambatan akan memberikan perintah untuk menyalakan LED indikator perlambatan.
Pada akselerometer digital ADXL 345 diatur pada jangkauan pengukuran 2 g dan digunakan satu sumbu pengukuran karena digunakan untuk mengukur percepatan translasi.
Berikut skema konfigurasi pin antara sensor akselerometer digital ADXL 345 dengan Arduino Nano.
20
Gambar 3.6. Skema konfigurasi pin ADXL 345
dengan Arduino Nano.
Gambar 3.6 menjelaskan konfigurasi pin antara Arduino Nano dengan sensor akselerometer ADXL 345. Akselerometer diberi catu sebesar 5 volt agar dapat bekerja. Kemudian pin A4 Arduino Nano dihubungkan dengan pin SDA akselerometer, dan pin A5 Arduino Nano terhubung dengan pin SCL akselerometer agar mikrokontroler dapat membaca dan mengolah data yang diukur oleh akselerometer.
3.4.3. Bluetooth HC-05
Pada tugas akhir ini dibutuhkan komunikasi antara android smartphone dengan mikrokontroler yang terdapat pada helm secara nirkabel, maka akan digunakan media Bluetooth sebagai sarana pengiriman data. Untuk melakukan komunikasi secara nirkabel akan digunakan modul Bluetooth HC-05. Pemilihan modul Bluetooth HC-05 dikarenakan modul ini tergolong umum dan mudah didapatkan di toko elektronik, dan dalam penggunaannya cukup mudah.
Berikut skema konfigurasi pin antara modul Bluetooth HC-05 dengan Arduino Nano.
21
Gambar 3.7. Skema konfigurasi pin Bluetooth HC-05
dengan Arduino Nano.
Agar mikrokontroler dapat menerima instruksi dari android smartphone, pin RX0 Arduino Nano dihubungkan dengan pin TX dari modul Bluetooth HC-05, sedang pin TX1 Arduino Nano terhubung dengan pin RX modul Bluetooth HC-05. Agar modul Bluetooth ini dapat bekerja harus diberi tegangan antara 3,3 volt sampai 6 volt.
22
3.4. Perancangan Perangkat Lunak
Pada bagian ini kan dijelaskan mengenai perancangan perangkat lunak yang digunakan pada sistem yang dibuat. Yang pertama akan membahas mengenai bagaimana mikrokontroler bekerja sebagai pengolah data dan pengendali utama. Selanjutnya akan membahas mengenai perancangan sistem user interface pada android smartphone yang digunakan dalam mengontrol LED indikator pada helm.
3.4.1. Program Mikrokontroler
Perancangan perangkat lunak mikrokontroler menggunakan IC ATmega 328 yang terdapat pada board mikrokontroler Arduino Nano. Pada mikrokontroler ATmega 328 dirancang sebuah program untuk mengambil data dari sensor akselerometer ADXL 345 dan membaca data yang dikirimkan oleh android smartphone guna memberikan perintah untuk menyalakan atau mematikan LED indikator.
Program diawali dengan pengambilan data dari sensor akselerometer ADXL 345 dan mengolahnya, jika mengalami perlambatan maka akan menyalakan LED indikator perlambatan. Kemudian program akan membaca intruksi dari andoid
smarphone, yaitu instruksi untuk memilih LED indikator mana yang akan
dinyalakan. Setelah program menyalakan indikator sesuai yang diberikan ataupun program tidak mendapatkan intruksi dari android smartphone, maka program akan kembali melakukan pengambilan data pada sensor ADXL 345.
23
Berikut adalah diagram alir program mikrokontroler pada sistem yang dirancang.
24 Penjelasan diagram alir mikrokontroler:
1. Program pada mikrokontroler akan langsung berjalan saat mendapatkan catu daya.
2. Setelah mendapatkan catu, mikrokontroler langsung membaca data dari sensor akselerometer apakah terjadi perlambatan atau tidak.
3. Saat terjadi perlambatan maka mikrokontroler akan menyalakan lampu indikator perlambatan, dan bila tidak terjadi perlambatan lampu indikator mati.
4. Selanjutnya mikrokontroler akan membaca input dari android smartphone. 5. Kemudian mikrokontroler akan menyalakan lampu indikator sesuai perintah
yang dikirim oleh android smartphone.
6. Kemudian mikrokontroler akan kembali membaca sensor akselerometer.
3.4.2. Aplikasi User Interface Android Smartphone
Helm sepeda ini dilengkapi pula dengan aplikasi user interface yang terhubung dengan mikrokontroler secara nirkabel melalui media Bluetooth. Aplikasi user interface ini merupakan aplikasi android, guna mengontrol lampu indikator yang terdapat pada helm serta untuk menampilkan kecepatan yang dialami oleh pesepeda.
Program user interface aplikasi android smartphone ini dibuat dengan menggunakan program Eclipse IDE. Berikut tampilan dari aplikasi user interface yang dirancang.
25
Gambar 3.10. Tampilan aplikasi user interface android.
Penjelasan tiap bagian dari aplikasi user interface dapat dilihat sebagai berikut: A : Tombol untuk menyalakan dan mematikan lampu depan.
B : Terdapat dua buah tampilan, yaitu yang pertama nomor “1” adalah tampilan untuk menujukan kecepatan yang dialami oleh pesepeda. Dan nomor “2” adalah tampilan chek box untuk memilih satuan kecepatan yang ingin digunakan yaitu dalam m/s atau dalam km/h.
C : Untuk menyalakan sein kiri, sein kanan, dan lampu hazard pengguna memberikan perintah dengan menggeser (slide) pada layar android. Menggeser ke kiri untuk menyalakan lampu sein kiri, menggeser ke kanan untuk menyalakan lampu sein kanan, dan menggeser ke bawah untuk menyalakan lampu hazard.
D : Tombol untuk mematikan lampu sein kiri, lampu sein kanan, dan lampu hazard.
26
Berikut adalah diagram alir dari program aplikasi user interface android smartphone.
Gambar 3.11. Diagram alir user interface.
Penjelasan diagram alir aplikasi user interface:
1. Aplikasi user interface akan berjalan setelah pengguna memilih aplikasi yang bernama “Onthel Wow” pada android smartphone.
2. Setelah pengguna membuka aplikasi ini, aplikasi akan mengecek apakah fitur Bluetooth pada android smartphone menyala.
3. Apabila fitur Bluetooth tidak menyala maka aplikasi akan meminta pengguna menyalakan fitur Bluetooth kemudian keluar dari aplikasi.
4. Apabila fitur Bluetooth menyala maka akan masuk ke dalam aplikasi dan langsung mengukur kecepatan yang dialami.
27
6. Apabila ada penekanan tombol, aplikasi akan mengecek apakah ada koneksi ke mikrokontroler.
7. Bila ada koneksi ke mikrokontroler aplikasi akan mengirim instruksi kepada mikrokontroler. Bila tidak ada koneksi akan keluar dari aplikasi.
