RANCANG BANGUN SIMULASI PENGENDALI KURSI RODA DENGAN MENGGUNAKAN KOMUNIKASI BLUETOOTH BERBASIS ARDUINO NANO SKRIPSI

RANCANG BANGUN SIMULASI PENGENDALI KURSI RODA DENGAN MENGGUNAKAN KOMUNIKASI BLUETOOTH

BERBASIS ARDUINO NANO

SKRIPSI

SAHAT NELSON OCTAVIANUS SIAHAAN 130801088

PROGRAM STUDI S-1 FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2018

RANCANG BANGUN SIMULASI PENGENDALI KURSI RODA DENGAN MENGGUNAKAN KOMUNIKASI BLUETOOTH

BERBASIS ARDUINO NANO

SKRIPSI

Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains

SAHAT NELSON OCTAVIANUS SIAHAAN 130801088

PROGRAM STUDI S-1 FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2018

PERNYATAAN

RANCANG BANGUN SIMULASI PENGENDALI KURSI RODA DENGAN MENGGUNAKAN KOMUNIKASI BLUETOOTH BERBASIS ARDUINO

NANO

SKRIPSI

Saya menyatakan bahwa skripsi ini adalah hasil karya sendiri. Kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.

Medan, 22 Mei 2018

SAHAT NELSON SIAHAAN

130801088

PENGHARGAAN

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Kuasa atas berkat dan kasih setianya yang selalu menyertai dan memberi kemudahan sehingga saya dapat menyelesaikan penyusunan skripsi ini yang berjudul “Rancang Bangun Simulasi Pengendali Kursi Roda dengan Menggunakan Bluetooth Berbasis Arduino Nano”

dengan baik dan lancar.

Penulis menyadari bahwa tanpa bimbingan, bantuan, dorongan, dan doa dari berbagai pihak, skripsi ini tidak akan dapat diselesaikan tepat pada waktunya. Oleh karena itu, pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada:

1. Kedua orang tua yaitu bapak E. Siahaan dan ibu T. Br. Silitonga yang telah memberikan dukungan moril dan material serta dorongan semangat, kasih sayang, dan doa yang tulus.

2. Bapak Drs. Takdir Tamba selaku dosen pembimbing utama yang telah meluangkan waktunya, memberikan saran, arahan, petunjuk, motivasi dan semangat dalam penulisan skripsi ini.

3. Bapak Dr. Bisman Perangin-angin, M.Eng.Sc selaku pembimbing kedua yang memberikan saran dan arahan dalam penulisan skripsi ini.

4. Bapak Ferdinan Sinuhaji, dan Awan Maghfirah selaku ketua dan sekretaris Program Studi S1 Fisika, serta seluruh staf pengajar dan pegawai Departemen Fisika yang selalu memperhatikan penulis terutama dalam proses perkuliahan di Departemen Fisika FMIPA USU.

5. Bapak Drs. Kurnia Brahmana, M.Si selaku Kepala Laboratorium Teknologi Digital, yang selalu membantu dan memberikan waktu dan saran dalam pembuatan alat.

6. Yang terkhusus kepada saudara dan saudari penulis, Resty Hoky Octaviani Siahaan, Wendy Meida Nastiti Siahaan dan Yuda Irman Marchelino yang telah memberikan semangat dalam penulisan skripsi ini.

7. Nova Harahap atas segala dukungan doa, bantuan, kesabaran dan semangat

serta waktu yang diberikan terkhusus pembuatan skripsi kepada penulis serta

membuat penulisan skripsi ini lebih bewarna.

8. Teman-teman seperjuangan Fisika 2013, Nova, Samuel, Adi, William, Sri Rahayu, Kristin, Krisdayanti, Tahi, Arnita, Yupa, Devia serta teman-teman yang lain yang tidak bisa disebutkan namanya satu persatu yang telah menemani selama 4 tahun dalam suka duka perkuliahan.

9. Teman-teman asisten Laboratorium Teknologi Digital, Samuel, Peter, Elco, Berkadh, Vivi yang telah memberikan semangat, dukungan dan tawa di Laboratorium dan penulisan skripsi ini.

Demikianlah yang dapat penulis sampaikan. Penulis menyadari bahwa penulisan ini masih jauh dari kesempurnaan. Maka dari itu, penulis mengharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun untuk memyempurnakan skripsi ini.

Semoga dapat bermanfaat bagi penulis dan pembaca.

Medan, Mei 2018 Penulis

Sahat Nelson Siahaan

NIM 130801088

RANCANG BANGUN SIMULASI PENGENDALI KURSI RODA DENGAN MENGGUNAKAN KOMUNIKASI BLUETOOTH BERBASIS ARDUINO

NANO

ABSTRAK

Telah dirancang suatu alat sebagai pengendali miniatur kursi roda dengan komunikasi Bluetooth menggunakan arduino nano . Alat ini terdiri dari push button yang berfungsi input data, arduino nano sebagai pengolah data, LCD sebagai display, Bluetooth sebagai pengirim dan penerima data dan motor dc beserta L298Ndriver sebagai penggerak kursi roda . Software pada alat ini menggunakan program Arduino IDE.

Alat ini digunakan untuk menggerakkan kursi roda sesuai dengan arah push button yang ditekan. Rangkaian pada perancangan alat ini terbagi dua yaitu rangkaian pengirim dan rangkaian penerima. Prinsip kerja sistem ini secara umum adalah dimulai dari rangkaian pengirim. Saat catudaya sistem diaktifkan, kontroler akan membaca data dari push button. Setelah itu, data akan diolah oleh mikrokontroler. Setelah memperoleh data hasil olahan, data hasil tersebut kemudian ditampilkan pada LCD dan ditransmisikan oleh Bluetooth yang bertindak sebagai pengirim, data kemudian diterima oleh bluetooth yang bertindak sebagai penerima di rangkaian penerima, data kemudian akan dikirimkan oleh mikrokontroler pada rangkaian penerima ke jembatan H. Motor dc pada kursi roda akan digerakkan oleh driver sesuai dengan data yang diterima.

Kata kunci: Arduino Nano, Bluetooth HC-05, DC motor, L298N driver modul, Push

button, Wheelchair

DESIGN OF SIMULATION CONTROL OF WHEEL CHAIR USING BLUETOOTH COMMUNICATION BASED ON ARDUINO NANO

ABSTRACT

It has designed a device as a wheelchair miniature controller with Bluetooth communication using arduino nano. This tool consists of push button functioning data input, arduino nano as data processor, LCD as display, Bluetooth as transmitter and receiver of data and dc motor and L298n driver as wheelchair propulsion. Software on this tool using Arduino IDE program. This tool is used to move the wheelchair in accordance with the direction of the push button that being pressed. . The circuit in the design of this tool is divided into two, namely the sender circuit and the receiver circuit. The working principle of this system in general is starting from the sender circuit. When system power is enabled, the controller will read data from the push button. After that, the data will be processed by the microcontroller. After obtaining the processed data, the result data is then displayed on the LCD and transmitted by Bluetooth acting as the sender, the data is then received by the bluetooth acting as the receiver in the receiver circuit, the data will then be transmitted by the microcontroller in the receiver circuit to the L298N driver. The dc motor in the wheelchair will be driven by the driver according to the data received.

Keyword: Arduino Nano, Bluetooth HC-05, DC motor, L298N driver modul, Push

button, Wheelchair

DAFTAR ISI

Halaman

PERSETUJUAN i

PERNYATAAN ii

PENGHARGAAN iii

ABSTRAK v

ABSTRACT vi

DAFTAR ISI vii

DAFTAR TABEL x

DAFTAR GAMBAR xi

DAFTAR LAMPIRAN xiii

BAB I. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang 1

1.2 Rumusan Masalah 2

1.3 Batasan Masalah 2

1.4 Tujuan Penelitian 2

1.5 Manfaat Penelitian 2

1.6 Sistematika Penulisan 3

BAB II. TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Kursi Roda 4

2.1.1 Jenis Kursi Roda 4

2.1.2 Standar Kursi Roda 8

2.1.3 Keunggulan dan Kelemahan 9

2.2 Push Button Switch 10

2.3 Arduino Nano 12

2.3.1 Spesifikasi Arduino Nano 13

2.3.2 Sumber Daya 14

2.3.3 Arduino Nano Pin Layout 14

2.3.4 Memory 15

2.3.5 Input Output 15

2.3.6 Komunikasi 16

2.3.7 Pemrograman 17

2.3.8 Reset (software) Otomatis 17

2.3.9 Software Arduino IDE 18

2.4 Bluetooth HC-05 19

2.4.1 Spesifikasi Modul Bluetooth HC-05 19 2.4.2 Konfigurasi Pin Modul Bluetooth HC-05 21

2.4.3 AT Command Bluetooth HC-05 22

2.5 Liquid Crystal Display (LCD) 23

2.6 L298N Dual H Bridge Driver Modul 25

2.6.1 Spesifikasi L298N driver modul 26

2.6.2 Modul Pinout 26

2.6.3 Jembatan H 27

2.7 Motor DC 29

2.7.1 Prinsip Dasar Cara Kerja 30

BAB III. METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Diagram Blok 31

3.2 Rancangan Pengendali Sistem 32

3.3 Rancangan Keseluruhan 36

3.4 Diagram Alir 37

BAB IV. PENGUJIAN ALAT DAN PROGRAM

4.1 Pengujian Adaptor 39

4.2 Pengujian Tampilan pada LCD 39

4.3 Pengujian Bluetooth 42

4.4 Pengujian Jembatan H 43

4.5 Pengujian Sistem Keseluruhan 44

4.6 Gambar Pengujian 53

BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan 56

5.2 Saran 56

DAFTAR PUSTAKA 57

LAMPIRAN

DAFTAR TABEL

No. Tabel Judul Halaman

Tabel 2.1 Dimensi dasar rancangan kursi roda sesuai standar ISO

7176-5 9

Tabel 2.2 Deskripsi dari pin Arduino Nano 14 Tabel 2.3 Deskripsi dan Fungsi setiap pin pada module Bluetooth

HC-05 21

Tabel 2.4 Perintah AT Command yang dapat digunakan di serial

monitor arduino 22

Tabel 4.1 Hasil pengujian adaptor 39

Tabel 4.2 Keadaan setiap bit untuk tampilan “ 1 2 3 4 ” 40 Tabel 4.3 Keadaan setiap bit untuk tampilan “ 1 1 1 1 “ 40 Tabel 4.4 Keadaan setiap bit untuk tampilan “Kursi Roda” 41

Tabel 4.5 Hasil pengujian Bluetooth 42

Tabel 4.6 Hasil Pengujian Jembatan H 43

Tabel 4.7 Hasil Pengujian Keseluruhan untuk Tombol 1 dan 2 50

Tabel 4.8 Hasil Pengujian Keseluruhan untuk Tombol 3 dan 4 51

DAFTAR GAMBAR

No. Gambar Judul Halaman

Gambar 2.1 Kursi Roda Manual 4

Gambar 2.2 Kursi Roda Elektrik 5

Gambar 2.3 Kursi Roda Olahraga 6

Gambar 2.4 Standup Wheelchair 6

Gambar 2.5 Kursi Roda Bariatrik 7

Gambar 2.6 Kursi Roda Pediatrik 7

Gambar 2.7 Kursi Roda Travelling 8

Gambar 2.8 Posisi tubuh pemakai kursi roda yang direkomendasikan

Oleh ISO 7176-5 9

Gambar 2.9 Push Button Switch 11

Gambar 2.10 Prinsip kerja Push button switch 11

Gambar 2.11 Arduino Nano depan 12

Gambar 2.12 Arduino Nano depan 12

Gambar 2.13 Board Arduino Nano 13

Gambar 2.14 Pin Pada Arduino Nano 14

Gambar 2.15 Software Arduino 18

Gambar 2.16 Module Bluetooth HC-05 19

Gambar 2.17 Pin pada Module Bluetooth HC-05 21

Gambar 2.18 LCD 23

Gambar 2.19 Rangkaian Minimum LCD 24

Gambar 2.20 L298N Dual H bridge driver modul 26

Gambar 2.21 L298N modul pinout 26

Gambar 2.22 Rangkaian sederhana jembatan H 28

Gambar 2.23 Motor DC sederhana 29

Gambar 2.24 Medan magnet yang membawa arus mengelilingi

konduktor 30

Gambar 2.25 Prinsip kerja motor DC 30

Gambar 3.1 Diagram Blok 31 Gambar 3.2 Rancangan Push button terhadap Arduino Nano 32

Gambar 3.3 Skematik Arduino Nano 33

Gambar 3.4 Rancangan LCD teradap Arduino Nano 33 Gambar 3.5 Rancangan Bluetooth HC-05 terhadap Arduino Nano 34 Gambar 3.6 Rancangan L298N terhadap arduino Nano 35

Gambar 3.7 Rancangan Motor DC 35

Gambar 3.8 Rancangan Keseluruhan pada bagian pemancar Bluetooth 36 Gambar 3.9 Rancangan Keseluruhan bagian penerima pada kursi roda 37

Gambar 3.10 Diagram Alir 38

Gambar 4.1 Remot dan Miniatur Kursi Roda 53

Gambar 4.2 Posisi awal kursi roda dalam pengujian keseluruhan 53

Gambar 4.3 Kursi roda saat bergerak maju 54

Gambar 4.4 Kursi roda saat bergerak mundur 54

Gambar 4.5 Kursi roda berbelok kearah kanan 55

Gambar 4.6 Kursi roda berbelok kearah kiri 55

DAFTAR LAMPIRAN

No. Lampiran Judul Halaman Lampiran 1 Arduino Nano V 2.3 User Manual

Lampiran 2 Arduino Nano Roboromania Datasheet

Lampiran 3 HC-05 Bluetooth Module User Manual V 1.0

Lampiran 4 Datasheet Bluetooth to Serial Port Module HC-05

Lampiran 5 L298N Dual H-Bridge Motor Driver User Guide

Lampiran 6 L298 Dual Motor Driver Module Manual

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Pada saat ini sering kita jumpai disekitar kita banyak penyandang disabilitas, baik yang disebabkan oleh kecelakaan ataupun faktor lainnya. Realita yang terjadi, khususnya bagi penyandang disabilitas fisik yang memiliki gangguan sistem motorik pada kakinya adalah banyak dari mereka yang menggunakan kursi roda untuk mempermudah mereka dalam beraktivitas. Sebagian dari mereka mengalami kesusahan dalam memutar roda pada kursi roda dengan tenaga mereka sendiri sehingga mereka membutuhkan bantuan orang lain untuk menggerakkan kursi roda tersebut.

Kursi roda yang sebelumnya digerakkan secara manual dengan menggunakan kekuatan tangan atau dengan bantuan orang lain, saat ini telah dikembangkan menjadi kursi roda elektrik dengan menambahkan motor sebagai alat gerak dan joystick sebagai alat kendali kursi roda. Penggunaan joystick sebagai kendali kursi roda elektrik tidak sepenuhnya memenuhi kebutuhan penggunanya, karena masih membutuhkan tenaga tangan penderita untuk menggerakkan joystick pada kursi roda.

Untuk itu penulis menawarkan cara yang lebih ringan bagi para penyandang

disabilitas dalam hal menggunakan kursi roda, penulis melakukan perancangan alat

yang dapat mengontrol pergerakkan miniatur kursi roda dengan menggunakan push

button mengandalkan komunikasi bluetooth, yang diharapkan nantinya dapat

diimplementasikan pada kursi roda yang sebenarnya. Dalam penelitian ini, data dari

push button akan di kontrol menggunakan mikrokontroler Arduino nano. Data dari

push button yang ditekan kemudian diproses oleh mikrokontroler arduino yang

kemudian akan ditransmisikan oleh Bluetooth sehingga dapat mengerakkan motor

yang ada pada miniatur kursi roda sesuai dengan data yang diberikan oleh

mikrokontroler. Dengan cara pengendalian di atas, kursi roda dapat lebih mudah

dikendalikan hanya dengan menekan push button, baik dari jarak dekat maupun dari

jarak jauh oleh penyandang disabilitas maupun orang yang membantu mengerakkan

kursi roda.

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan uraian latar belakang sebelumnya, maka penulis merumuskan beberapa hal yang menjadi masalah dalam penelitian ini, yaitu:

1. Bagaimana merancang dan membuat sebuah miniatur kursi roda dengan kendali push button mengandalkan komunikasi Bluetooth.

2. Bagaimana membuat rangkaian pengendali sistem dengan menggunakan kontroler.

3. Bagaimana merancang algoritma program untuk menjalankan sistem dengan software Arduino IDE.

1.3 Batasan Masalah

Untuk mendapatkan suatu hasil penelitian dari permasalahan yang ditentukan, maka perlu ada pembatasan masalah penelitian.

1. Rancang bangun kursi roda berukuran miniature untuk keperluan simulasi.

2. Rancangan rangkaian kendali menggunakan arduino.

3. Rancang bangun menggunakan software Arduino IDE.

1.4 Tujuan Penelitian

Tujuan dari penulisan adalah

1. Membuat sebuah miniatur kursi roda dengan kendali Bluetooth

2. Merakit rangkaian pengendali kursi roda menggunakan mikrokontroler.

3. Merancang program pengendali dengan software Arduino IDE dan mengunggahnya ke kontroler.

1.5 Manfaat Penelitian

1. Memberikan cara praktis mengendalikan sebuah kursi roda terutama bagi

penyandang disabilitas fisik.

1.6 Sistematika Penulisan

Untuk mempermudah pembahasan dan pemahaman skripsi ini, maka penulis membuat sistematika penulisan. Adapun sistematika penulisan skripsi ini adalah sebagai berikut

BAB 1 PENDAHULUAN

Bab ini mencakup latar belakang penelitian, batasan masalah yang akan diteliti, rumusan masalah, tujuan penelitian, mamfaat penelitian, tempat penelitian, dan sistematika penelitian

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

Bab ini membahas tentang landasan teori yang menjadi acuan untuk proses pengambilan data, analisa data serta pembahasannya.

BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN

Bab ini membahas tentang perancangan sistem, diagram blog, flowchart (diagram alir), dan perancangan program.

BAB 4 PENGUJIAN SISTEM

bab ini membahas tentang pengujian dan uji coba aplikasi dari program yang telah dibuat dan pengolahan data dari hasil pengujian.

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini berisikan tentang kesimpulan yang diperoleh dari penelitian yang

dilakukan dan memberikan saran untuk kajian penelitian selanjutnya.

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Kursi Roda

Kursi roda merupakan alat bantu yang bermanfaat untuk membantu pasien maupun orang yang cacat yang tidak mampu menggunakan kakinya untuk berjalan, dengan kata lain kesulitan berjalan menggunakan kaki. Banyak pasien menggunakan kursi roda dikarenakan terkena penyakit tulang, cidera akibat kecelakaan ataupun cacat sejak lahir.

Kursi roda dapat digunakan secara mandiri maupun dengan bantuan orang lain yakni dengan mendorongnya. Kursi roda mempunyai banyak sekali manfaat yakni bisa membantu penggunanya dalam konteks ini pasien untuk bisa berpindah tempat dari satu tempat ke tempat yang lain. Pemakaian pertama kursi roda di Inggris tercatat pada tahun 1670-an.

2.1.1 Jenis Kursi Roda a. Kursi Roda Manual

Yaitu merupakan kursi roda yang paling umum digunakan oleh masyarakat. Untuk menggunakan kursi roda manual ini sangatlah mudah yaitu hanya dengan cara didorong oleh orang lain ataupun digerakkan sendiri oleh penggunanya menggunakan tangan. Kursi roda manual dapat digunakan untuk semua kegiatan.

Gambar 2.1 Kursi roda manual

b. Kursi Roda Elektrik

Berbeda dengan kursi roda manual, kursi roda elektrik dilengkapi dengan sistem pengendali elektronik untuk memudahkan mobilitas penggunanya, sehingga mereka tidak perlu menhendalikan kursi roda secara manual dengan menggerakkan roda menggunakan tangan. Kursi roda elektrik ini sebenarnya lebih diperuntukkan bagi pasien yang kemampuan motoriknya tidak memadai untuk menggunakan kursi roda manual ataupun yang mengalami masalah pada jantung/pernapasan sehingga mereka tidak mampu mendorong kursi roda sendiri. Untuk menjalankannya, pengguna hanya cukup memanfaatkan tuas yang terletak pada bagian tangan. Tuas dapat digunakan untuk menjalankan kursi roda(maju/mundur), mengubah arah kursi roda(belok kiri/kanan), serta menghentikan kursi roda ketika sedang berjalan.

Gambar 2.2 Kursi roda elektrik c. Kursi Roda Untuk Olahraga

Selain memfasilitasi orang-orang yang memiliki keterbatasan

fisik(disabilitas), kursi roda juga dapat membantu para penyandang

disabilitas yang gemar berolahraga. Kursi roda untuk olahraga memang

dirancang secara khusus untuk memudahkan penyandang disabilitas dalam

menyalurkan hobinya. Beberapa jenis olahraga yang dapat dilakukan

dengan menggunakan kursi roda olahraga ini misalnya, balap lintasan,

basket, tenis, dan bahkan rugby. Kursi roda ini dijalankan secara manual

oleh penggunanya dan bentuk kursi rodanya pun harus disesuaikan dengan

jenis olahraga yang ingin dilakukan. Misalnya untuk olahraga balap

lintasan, biasanya terdapat tambahan satu roda didepan dengan ukuran yang lebih kecil dari roda lainnya.

Gambar 2.3 Kursi roda Olahraga d. Kursi Roda yang dapat Berdiri(Stand Up Wheelchair)

Jenis kursi roda yang satu ini memiliki fitur yang unik, yaitu kemampuannya yang dapat berdiri sehingga penggunanya dapat terangkat hingga ke posisi yang lebih tinggi. Kursi roda jenis ini sangat bermanfaat bagi orang yang sering kali harus meraih sesuatu di tempat yang tinggi.

Namun demikian biasanya stand up wheelchair digunakan sebagai alat latihan atau terapi berdiri. Adanya stand up wheelchair juga sebenarnya berguna untuk mencegah efek-efek negative akibat duduk yang terlalu lama seperti iritasi kulit, otot kaku dan lemah akibat jarang digunakan, pegal dan ngilu, serta kebas akibat sirkulasi darah tidak lancar.

Gambar 2.4 Stand up wheelchair e. Kursi Roda Bariatrik

Selain dapat memfasilitasi orang yang gemar olahraga ternyata kursi

roda juga dapat membantu orang yang memiliki berat badan berlebih atau

obesitas. Orang mengalami obesitas biasanya akan lebih sulit untuk

melakukan aktifitasnya sehari-hari sekalipun hanya berjalan kaki saja karena terbebani dengan berat badannya yang berlebihan tersebut. Adanya kursi roda bariatric akan menjadi penolong mobilitas mereka. Jika kursi roda biasanya hanya akan dapat menahan beban maksimal 125kg-150kg, maka kursi roda bariatric dapat menahan beban hingga 500kg. Tempat duduk kursi roda bariatric ini lebih lebar, sesuai dengan kemapuannya yang dapat menahan beban lebih besar.

Gambar 2.5 Kursi roda bariatrik f. Kursi Roda Pediatrik

Kursi roda memang dapat memfasilitasi segala jenis penggunanya termasuk jika penggunanya adalah anak kecil. Anak kecil yang membutuhkan kursi roda untuk membantu mobilitasnya dapat menggunakan jenis kursi roda pediatrik. Kursi roda ini dirancang secara khusus untuk memfasilitasi anak-anak yang mengalami disabilitas.

Ukurannya memang lebih kecil dari kursi roda biasa. Sandaran dan dudukannya dapat diatur dengan mudah sehingga akan nyaman saat digunakan. Kursi roda pediatric ini juga dilengkapi dengan sabuk pengaman.

Gambar 2.6 Kursi roda pediatrik

g. Kursi Roda Travelling (Travelling Wheelchair)

Kursi roda jenis ini memang unik karena sengaja dirancang untuk membantu para penyandang disabilitas yang gemar bepergian. Travelling wheelchair dapat digunakan oleh siapa saja dan segala usia, mulai dari anak- anak, dewasa, hingga lanjut usia serta dapat digunakan untuk segala kegiatan baik indoor maupun outdoor. Untuk membawanya pun sangatlah mudah karena kursi roda ini ukurannya kecil, sangat ringan, serta dapat dilipat dengan mudah, sehingga hanya perlu dimasukkan ke dalam tas khusus untuk kursi roda.

Gambar 2.7 Kursi roda travelling

2.1.2 Standar Kursi Roda

Disebabkan kursi roda akan dipakai oleh manusia dalam aktifitas tertentu, maka perancangannya harus memenuhi standar, yaitu nyaman dan sesuai dengan ukuran tubuh pemakainya, seperti tampak pada gambar 8, perancangan kursi roda menggunakan standar ISO 7176-5, standar ini adalah revisi dari beberapa bagian penting dalam seri ISO 7176(Ziegler). Tujuan pembuatan ISO 7176 adalah untuk menyediakan informasi yang tepat mengenai roda baik manual, elektrik dan juga scooter. Dalam jurnal “Working Area Of Wheelchairs, Detail About Some Dimensions That Are Specified In ISO” disebutkan kriteria penting sebagai dasar dalam perancangan kursi roda.

Kriteria tersebut antara lain adalah dimensi kursi roda, ruang gerak minimum

yang dibutuhkan, diameter yang dibutukan untuk memutar, ruang yang

dibutuhkan untuk mundur.

Gambar 2.8 Posisi tubuh pemakai kursi roda yang direkomendasikan oleh ISO 7176-5

Sesuai dengan ukuran tubuh(Anthropometri) orang Indonesia dan berdasarkan atas standar ISO 7176-5, dimensi bagian utama kursi roda ditetapkan seperti Tabel 2.1

Tabel 2.1 Dimensi dasar rancangan kursi roda sesuai standar ISO 7176-5.

No Uraian/Deskripsi Dimensi(mm)

1 Panjang maksimum 1300

2 Lebar 700

3 Tinggi total 1000

4 Tinggi kursi 700

5 Lebar tempat duduk 500

6 Tinggi tempat duduk dari tanah 500 7 Tinggi sandaran tangan dari tempat duduk 200

8 Panjang tempat duduk 450

9 Tinggi sandaran 300

2.1.3 Keunggulan dan Kelemahan

Dari berbagai jenis kursi roda yang ada, jenis yang paling sering digunakan oleh penyandang disabilitas adalah jenis kursi roda manual dan kursi roda elektrik. Adapun keunggulan dan kelemahan dari kedua jenis kursi roda tersebut diatas adalah,

a. Kursi roda manual

Adapun keunggulan dari kursi roda manual adalah :

1. Harganya murah dan terjangkau oleh masyarakat.

2. Tidak menimbulkan polusi.

3. Ringan dan mudah dibawa kemana-mana.

Adapun kelemahan dari kursi roda manual adalah :

1. Dibutuhkan kekuatan tangan untuk mengoperasikannya.

2. Atau membutuhkan bantuan pihak lain.

3. Tidak efektif untuk jarak jauh.

b. Kursi roda elektrik

Adapun keunggulan dari kursi roda elektrik adalah : 1. Tidak menimbulkan polusi udara maupun suara.

2. Tidak membutuhkan tenaga dalam pemakaiannya.

3. Tidak membutuhkan bantuan pihak lain.

Adapun kelemahan dari kursi roda elektrik adalah :

1. Harganya mahal dan hanya terjangkau untuk kalangan terbatas.

2. Pengoperasiannya hanya untuk kebutuhan akomodasi di lingkungan rumah, kerja, ataupun lingkungan sekolah.

3. Kemapuannya terbatas bila untuk transportasi antar tempat.

4. Bentuknya besar dan berat hingga sulit dibawa kemana-mana.

5. Menggunakan teknologi tinggi sehingga, untuk mengoperasikan membutuhkan kemampuan tertentu.

Meskipun kursi roda elektrik telah menggunakan joystick dalam pengoperasiannya, kenyataanya hal tersebut masih membutuhkan kerja tangan penyandang disabilitas atau penderita untuk mengoperasikan joystick pada kursi roda elektrik, sehingga masih ada beberapa penyandang disabilitas yang agak sedikit kesulitan dalam menggerakkan joystick pada kursi roda elektrik.

2.2 Push Button Switch

Push button switch (saklar tombol tekan) adalah perangkat / saklar sederhana

yang berfungsi untuk menghubungkan atau memutuskan aliran arus listrik dengan

sistem kerja tekan unlock (tidak mengunci). Sistem kerja unlock disini berarti saklar

akan bekerja sebagai device penghubung atau pemutus aliran arus listrik saat tombol ditekan, dan saat tombol tidak ditekan (dilepas), maka saklar akan kembali pada kondisi normal. Berikut adalah contoh gambar dari Push button switch.

Gambar 2.9 Push Button Switch

Sebagai device penghubung atau pemutus, push button switch hanya memiliki 2 kondisi, yaitu On dan Off (1 dan 0). Istilah On dan Off ini menjadi sangat penting karena semua perangkat listrik yang memerlukan sumber energi listrik pasti membutuhkan kondisi On dan Off.

Karena sistem kerjanya yang unlock dan langsung berhubungan dengan operator, push button switch menjadi device paling utama yang biasa digunakan untuk memulai dan mengakhiri kerja mesin di industri. Secanggih apapun sebuah mesin bisa dipastikan sistem kerjanya tidak terlepas dari keberadaan sebuah saklar seperti push button switch atau perangkat lain yang sejenis yang bekerja mengatur pengkondisian On dan Off. Prinsip kerja dari push button switch dapat dilihat pada gambar 10 dibawah ini.

Gambar 2.10 Prinsip kerja Push button switch

Berdasarkan fungsi kerjanya yang menghubungkan dan memutuskan, push button switch mempunyai 2 tipe kontak yaitu NC (Normally Close) dan NO (Normally Open).



NO (Normally Open), merupakan kontak terminal dimana kondisi normalnya terbuka (aliran arus listrik tidak mengalir). Dan ketika tombol saklar ditekan, kontak yang NO ini akan menjadi menutup (Close) dan mengalirkan atau menghubungkan arus listrik. Kontak NO digunakan sebagai penghubung atau menyalakan sistem circuit (Push Button ON).



NC (Normally Close), merupakan kontak terminal dimana kondisi normalnya tertutup (mengalirkan arus litrik). Dan ketika tombol saklar push button ditekan, kontak NC ini akan menjadi membuka (Open), sehingga memutus aliran arus listrik. Kontak NC digunakan sebagai pemutus atau mematikan sistem circuit (Push Button Off).

2.3 Arduino Nano

Arduino Nano adalah salah satu papan pengembangan mikrokontroler yang berukuran kecil, lengkap dan mendukung penggunaan breadboard. Arduino Nano diciptakan dengan basis mikrokontroler ATmega328 (untuk Arduino Nano versi 3.x) atau ATmega 168 (untuk Arduino versi 2.x). Arduino Nano kurang lebih memiliki fungsi yang sama dengan Arduino Duemilanove, tetapi dalam paket yang berbeda.

Arduino Nano tidak menyertakan colokan DC berjenis Barrel Jack, dan dihubungkan ke komputer menggunakan port USB Mini-B. Arduino Nano dirancang dan diproduksi oleh perusahaan Gravitech. Berikut adalah gambar dari arduino nano.

Gambar 2.11 Arduino Nano depan

Gambar 2.12 Arduino Nano belakang

Gambar 2.13 Board Arduino Nano

2.3.1 Spesifikasi Arduino Nano

Adapun Spesifikasi dari Arduino nano adalah sebagai berikut, Spesifikasi Arduino Nano

Mikrokontroler : Atmel ATmega168 atau ATmega328 Tegangan Operasi : 5V

Input Voltage (disarankan) : 7V-12V Input Voltage (limit) : 6V-12V

Pin Digital per I/O : 14 (6 pin digunakan sebagai output PWM) Pin Input Analog : 8

Arus DC per pin I/O : 40 mA

Flash Memor : 16KB (ATmega 168) atau 32KB (ATmega328) 2KB digunakan oleh Bootloader

SRAM : 1 KB (ATmega168) atau 2KB (ATmega328)

EEPROM : 512 byte (ATmega168) atau 1KB (ATmega328)

Clock Speed : 16 MHz

Ukuran : 1.85cm x 4.3cm

2.3.2 Sumber Daya

Arduino Nano dapat diaktifkan melalui koneksi USB Mini-B, atau melalui catu daya eksternal dengan tegangan belum teregulasi antara 6-20 Volt yang dihubungkan melalui pin 30 atau pin VIN, atau melalui catu daya eksternal dengan tegangan teregulasi 5 volt melalui pin 27 atau pin 5V. Sumber daya akan secara otomatis dipilih dari sumber tegangan yang lebih tinggi. Chip FTDI FT232L pada Arduino Nano akan aktif apabila memperoleh daya melalui USB, ketika Arduino Nano diberikan daya dari luar (Non-USB) maka Chip FTDI tidak aktif dan pin 3.3V pun tidak tersedia (tidak mengeluarkan tegangan), sedangkan LED TX dan RX pun berkedip apabila pin digital 0 dan 1 berada pada posisi HIGH.

2.3.3 Arduino Nano Pin Layout

Berikut adalah gambar setiap pin yang ada pada arduino nano,

Gambar 2.14 Pin Pada Arduino Nano

Keterangan dari setiap pin Arduino Nano pada gambar diatas dapat dilihat pada tabel 2.2 dibawah ini.

Tabel 2.2 Deskripsi dari pin Arduino Nano

Nomor Nama Tipe Deskripsi

1-2, 5-16 D0-D13 I/O Digital input/output port 0 ke13 3, 28 RESET Input Reset (active low)

4, 29 GND PWR Supply ground

17 3V3 Output +3.3V output (dari FTDI)

18 AREF Input ADC reference

19-26 A7-A0 Input Analog input channel 0 ke 7 27 +5V Output or Input +5V output (dari regulator board)

atau

+5V (input dari external power supply)

30 VIN PWR Supply voltage

2.3.4 Memory

ATmega168 memiliki 16 KB flash memory untuk menyimpan kode (2 KB digunakan untuk bootloader); Sedangkan ATmega328 memiliki flash memory sebesar 32 KB, (juga dengan 2 KB digunakan untuk bootloader). ATmega168 memiliki 1 KB memory pada SRAM dan 512 byte pada EEPROM (yang dapat dibaca dan ditulis dengan perpustakaan EEPROM); Sedangkan ATmega328 memiliki 2 KB memory pada SRAM dan 1 KB pada EEPROM.

2.3.5 Input Output

Masing-masing dari 14 pin digital pada Arduino Nano dapat digunakan sebagai input atau output, dengan menggunakan fungsi pinMode(), digitalWrite(), dan digitalRead(). Semua pin beroperasi pada tegangan 5 volt. Setiap pin dapat memberikan atau menerima arus maksimum 40 mA dan memiliki resistor pull-up internal (yang terputus secara default) sebesar 20-50 KOhm. Selain itu beberapa pin memiliki fungsi khusus, yaitu:



Serial : 0 (RX) dan 1 (TX). Digunakan untuk menerima (RX) dan mengirimkan (TX) TTL data serial. Pin ini terhubung ke pin yang sesuai dari chip FTDI USB-to-TTL Serial.



External Interrupt (Interupsi Eksternal): Pin 2 dan pin 3 ini dapat dikonfigurasi untuk memicu sebuah interupsi pada nilai yang rendah, meningkat atau menurun, atau perubahan nilai.



PWM : Pin 3, 5, 6, 9, 10, dan 11. Menyediakan output PWM 8-bit dengan fungsi

analogWrite(). Jika pada jenis papan berukuran lebih besar (misal: Arduino

Uno), pin PWM ini diberi simbol tilde atau “~” sedangkan pada Arduino Nano diberi tanda titik atau strip.



SPI : Pin 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK). Pin ini mendukung komunikasi SPI. Sebenarnya komunikasi SPI ini tersedia pada hardware, tapi untuk saat belum didukung dalam bahasa Arduino.



LED : Pin 13. Tersedia secara built-in pada papan Arduino Nano. LED terhubung ke pin digital 13. Ketika pin diset bernilai HIGH, maka LED menyala, dan ketika pin diset bernilai LOW, maka LED padam.

Arduino Nano memiliki 8 pin sebagai input analog, diberi label A0 sampai dengan A7, yang masing-masing menyediakan resolusi 10 bit (yaitu 1024 nilai yang berbeda). Secara default pin ini dapat diukur/diatur dari mulai Ground sampai dengan 5 Volt, juga memungkinkan untuk mengubah titik jangkauan tertinggi atau terendah mereka menggunakan fungsi analogReference(). Pin Analog 6 dan 7 tidak dapat digunakan sebagai pin digital. Selain itu juga, beberapa pin memiliki fungsi yang dikhususkan, yaitu:



I2C : Pin A4 (SDA) dan pin A5 (SCL). Yang mendukung komunikasi I2C (TWI) menggunakan perpustakaan Wire.

Masih ada beberapa pin lainnya pada Arduino Nano, yaitu:



AREF : Referensi tegangan untuk input analog. Digunakan dengan fungsi analogReference().



RESET : Jalur LOW ini digunakan untuk me-reset (menghidupkan ulang) mikrokontroler. Biasanya digunakan untuk menambahkan tombol reset pada shield yang menghalangi papan utama Arduino.

2.3.6 Komunikasi

Arduino Nano memiliki sejumlah fasilitas untuk berkomunikasi dengan

komputer, dengan Arduino lain, atau dengan mikrokontroler lainnya. ATmega168 dan

ATmega328 menyediakan komunikasi serial UART TTL (5 Volt), yang tersedia pada

pin digital 0 (RX) dan pin 1 (TX). Sebuah chip FTDI FT232RL yang terdapat pada

papan Arduino Nano digunakan sebagai media komunikasi serial melalui USB

dan driver FTDI (tersedia pada software Arduino IDE) yang akan menyediakan COM

Port Virtual (pada Device komputer) untuk berkomunikasi dengan perangkat lunak pada komputer. Perangkat lunak Arduino termasuk didalamnya serial monitor memungkinkan data tekstual sederhana dikirim ke dan dari papan Arduino. LED RX dan TX yang tersedia pada papan akan berkedip ketika data sedang dikirim atau diterima melalui chip FTDI dan koneksi USB yang terhubung melalui USB komputer (tetapi tidak untuk komunikasi serial pada pin 0 dan 1).

Sebuah perpustakaan SoftwareSerial memungkinkan komunikasi serial pada beberapa pin digital Nano. ATmega168 dan ATmega328 juga mendukung komunikasi I2C (TWI) dan SPI. Perangkat lunak Arduino termasuk perpustakaan Wire digunakan untuk menyederhanakan penggunaan bus I2C. Untuk komunikasi SPI, silakan lihat datasheet ATmega168 atau ATmega328.

2.3.7 Pemrograman

Arduino Nano dapat diprogram dengan software Arduino. Pilih “Arduino Diecimila, Duemilanove, atau Nano w/ ATmega168 ” or “Arduino Duemilanove atau Nano w/ ATmega328” melalui menu Tools > Board (sesuaikan dengan jenis mikrokontroler yang anda miliki).

ATmega168 dan ATmega328 pada Arduino Nano sudah dipaket preburned dengan bootloader yang memungkinkan Anda untuk meng-upload kode baru tanpa menggunakan programer hardware eksternal. Hal ini karena komunikasi yang terjadi menggunakan protokol asli STK500. Anda juga dapat melewati (bypass) bootloader dan program mikrokontroler melalui pin header ICSP (In-Circuit Serial Programming) menggunakan Arduino ISP atau yang sejenis.

2.3.8 Reset (Software) Otomatis

Daripada menekan tombol reset sebelum upload, Arduino Nano didesain dengan

cara yang memungkinkan Anda untuk me-reset melalui perangkat lunak yang berjalan

pada komputer yang terhubung. Salah satu jalur kontrol hardware (DTR) mengalir dari

FT232RL dan terhubung ke jalur reset dari ATmega168 atau ATmega328 melalui

kapasitor 100 nanofarad. Bila jalur ini di-set rendah/low, jalur reset drop cukup lama

untuk me-reset chip. Perangkat lunak Arduino menggunakan kemampuan ini untuk

memungkinkan Anda meng-upload kode dengan hanya menekan tombol upload pada perangkat lunak Arduino. Ini berarti bahwa bootloader memiliki rentang waktu yang lebih pendek, seperti menurunkan DTR dapat terkoordinasi (berjalan beriringan) dengan dimulainya upload.

Pengaturan ini juga memiliki implikasi lain. Ketika Arduino Nano terhubung dengan komputer yang menggunakan sistem operasi Mac OS X atau Linux, papan Arduino akan di-reset setiap kali dihubungkan dengan software komputer (melalui USB). Dan setengah detik kemudian atau lebih, bootloader berjalan pada papan Arduino Nano. Proses reset melalui program ini digunakan untuk mengabaikan data yang cacat (yaitu apapun selain meng-upload kode baru), ia akan memotong dan membuang beberapa byte pertama dari data yang dikirim ke papan setelah sambungan terbuka. Jika sebuah sketsa dijalankan pada papan untuk menerima satu kali konfigurasi atau menerima data lain ketika pertama kali dijalankan, pastikan bahwa perangkat lunak diberikan waktu untuk berkomunikasi dengan menunggu beberapa detik setelah terkoneksi dan sebelum mengirim data.

2.3.9 Software Arduino IDE

Arduino menggunakan pemrograman dengan bahasa C. IDE (Integrated Development Environment) Arduino merupakan aplikasi yang mencakup editor, compiler, dan uploader dapat menggunakan semua seri modul keluarga arduino, seperti Arduino Duemilanove, Uno, Bluetooth, Mega, Nano. Kecuali beberapa tipe board produksi arduino yang memakai mikrokontroler diluar seri AVR, seperti mikroprosesor ARM. Editor sketch pada IDE arduino juga mendukung fungsi penomoran baris, syntax highlighthing, yaitu pengecekan sintaksis kode sketch.

Seperti gambar berikut ini:

Gambar 2.15 Software Arduino

2.4 Bluetooth HC-05

Modul Bluetooth HC-05 Bluetooth adalah protokol komunikasi wireless yang bekerja pada frekuensi radio 2.4 GHz untuk pertukaran data pada perangkat bergerak seperti PDA, laptop, HP, dan lain-lain. Salah satu hasil contoh modul Bluetooth yang paling banyak digunakan adalah tipe HC-05. modul Bluetooth HC-05 merupakan salah satu modul Bluetooth yang dapat ditemukan dipasaran dengan harga yang relatif murah. Modul Bluetooth HC-05 terdiri dari 6 pin konektor, yang setiap pin konektor memiliki fungsi yang berbeda - beda. Modul Bluetooth HC-05 memberikan fasilitas merubah mode antara mode master dan mode slave yang berarti dapat digunakan sebagai penerima maupun pemancar data

Untuk gambar module bluetooth HC-05 dapat dilihat pada gambar dibawah ini:

Gambar 2.16 Module Bluetooth HC-05

2.4.1 Spesifikasi Modul Bluetooth HC-05

Berikut Spesifikasi modul Bluetooth HC-05, 1. Model : HC-05

2. Frequency : 2.4GHz ISM Band

3. Modulation : GFSK(Gaussian Frequency Shift Keying) 4. Input Votage : DC 5V

5. Metode Komunikasi : Komunikasi Serial

6. Dapat digunakan sebagai penerima maupun pemancar data.

7. Dimensi : 3.57cm x 1.52cm

Fitur-fitur yang dimiliki oleh modul Bluetooth HC-05 adalah sebagai berikut, Fitur Hardware :

1. Typical -80dBm Sensitivity

2. Daya transmisi hingga + 4dBm RF

3. Beroperasi daya rendah 1.8V, 1.8 hingga 3.6 V I / O 4. Kontrol PIO

5. Antarmuka UART dengan baud rate yang dapat diprogram 6. Dengan antena terintegrasi

7. Dengan konektor tepi

Fitur Software :

1. Baud Rate Default: 38400, Bit data: 8, Stop bit: 1, Paritas: Tidak ada paritas, Kontrol data: sudah ada.

2. Support baud rate: 9600,19200,38400,57600,115200,230400,460800.

3. Memberikan High di PIO0, perangkat akan terputus.

4. Port instruksi status PIO1: Low-tidak tersambung, High-terhubung;

5. PIO10 dan PIO11 dapat dihubungkan ke led merah dan biru secara terpisah.

Ketika Master dan Slave dipasangkan, merah dan biru led berkedip 1 kali / 2s dalam interval, sementara jika terputus hanya led biru yang berkedip 2 kali / detik.

6. Tersambung otomatis ke perangkat terakhir dengan daya sebagai default.

7. Izin memasangkan perangkat untuk terhubung sebagai default.

8. Auto-pairing PINCODE: ”0000” sebagai default

9. Auto-reconnect dalam 30 menit ketika terputus sebagai akibat dari jangkauan koneksi.

Setting Default HC-05,

1. Nama Bluetooth default : “HC-05”

2. Kata Sandi default : 1234 atau 0000 3. Komunikasi default : Slave

4. Mode default : mode data

5. Baud Rate data mode : 9600, 8, N, 1 6. Command mode Baud Rate : 38400, 8, N, 1 7. Firmware default : LINVOR

2.4.2 Konfigurasi Pin Modul Bluetooth HC-05

Berikut merupakan konfigurasi pin bluetoooth HC-05 ditunjukkan pada gambar dibawah ini:

Gambar 2.17 Pin pada Module Bluetooth HC-05

Deskripsi dari setiap pin pada module Bluetooth HC-05 dapat dilihat pada tabel 2.3 dibawah ini.

Tabel 2.3 Deskripsi dan Fungsi setiap pin pada module Bluetooth HC-05

Pin Deskripsi Fungsi

STATE - -

VCC +5V dihubungkan ke +5V

GND Ground dihubungkan ke Ground

TXD UART_TXD, Pin pengirim signal

dihubungkan ke Pin RXD pada mikrokontroler

RXD UART_RXD, Pin penerima signal

dihubungkan ke Pin TXD pada mikrokontroler

KEY Mode switch input Jika input Low atau dibiarkan, module berada

dalam kondisi komunikasi. Jika input High,

modul akan memasuki AT mode.

2.4.3 AT Command Bluetooth HC-05

Module Bluetooth HC-05 merupakan module Bluetooth yang bisa menjadi slave ataupun master hal ini dibuktikan dengan bisa memberikan notifikasi untuk melakukan pairing keperangkat lain, maupun perangkat lain tersebut yang melakukan pairing ke module Bluetooth CH-05. Untuk mengeset perangkat Bluetooth dibutuhkan perintah- perintah AT Command yang mana perintah AT Command tersebut akan di respon oleh perangkat Bluetooth jika modul Bluetooth tidak dalam keadaan terkoneksi dengan perangkat lain. AT Command bisa digunakan untuk mengubah status master dan slave, nama Bluetooth, baud rate, dan password Bluetooth. Untuk dapat masuk ke mode AT command bisa dengan cara menghubungkan Bluetooth ke Arduino dan memasukkan AT command di serial monitor. Tabel 4 dibawah adalah tabel AT Command Module Bluetooth HC-05. Keterangan AT Command Module Bluetooth CH-05 dapat dilihat pada table 2.4 berikut:

Tabel 2.4 Perintah AT Command yang dapat digunakan di serial monitor arduino

No Perintah Keterangan

1. AT Untuk mengetest konektivitas antara modul, arduino dan ditampilkan di serial monitor

2. AT+RESET Untuk mereset data yang terdapat pada modul 3. AT+VERSION? Untuk mengetahui versi firmware modul

4. AT+ORGL Untuk mengembalikan semua data seperti semula 5. AT+ADDR Untuk mengetahui address modul

6. AT+NAME=”Sahat” Yang berarti modul akan diberi nama “Sahat”

7. AT+NAME? Mengetahui nama device modul

8. AT+ROLE? Untuk mengecek status modul dalam mode master atau slave

9. AT+UART? Untuk cek baud rate

10. AT+ROLE=0 Mengeset modul ke mode slave 11. AT+ROLE=1 Mengeset modul ke mode master 12. AT+PSWD=(password

anda)

Mengeset password ke password yang diinginkan

13. AT+UART=9600,0,0 Mengeset baud rate ke 9600

2.5 Liquid Crystal Display (LCD)

LCD merupakan salah satu perangkat penampil yang sekarang ini mulai banyak digunakan.Penampil LCD mulai dirasakan menggantikan fungsi dari penampil CRT (Cathode Ray Tube), yang sudah berpuluh-puluh tahun digunakan manusia sebagai penampil gambar/text baik monokrom (hitam dan putih), maupun yang berwarna.Teknologi LCD memberikan keuntungan dibandingkan dengan teknologi CRT, kaena pada dasarnya, CRT adalah tabung triode yang digunakan sebelum transistor ditemukan. Beberapa keuntungan LCD dibandingkan dengan CRT adalah konsumsi daya yang relative kecil, lebih ringan, tampilan yang lebih bagus, dan ketika berlama-lama di depan monitor, monitor CRT lebih cepat memberikan kejenuhan pada mata dibandingkan dengan LCD.

Gambar 2.18 LCD

LCD memanfaatkan silicon atau gallium dalam bentuk Kristal cair sebagai

pemendar cahaya.Pada layar LCD, setiap matrik adalah susunan dua dimensi piksel

yang dibagi dalam baris dan kolom.Dengan demikian, setiap pertemuan baris dan

kolom adalah sebuah LED terdapat sebuah bidang latar (backplane), yang merupakan

lempengan kaca bagian belakang dengan sisi dalam yang ditutupi oleh lapisan

elektroda trasparan.Dalam keadaan normal, cairan yang digunakan memiliki warna

cerah. Daerah-daerah tertentu pada cairan akan berubah warnanya menjadi hitam

ketika tegangan diterapkan antara bidang latar dan pola elektroda yang terdapat pad

sisi dalam lempeng kaca bagian depan.

Keunggulan LCD adalah hanya menarik arus yang kecil (beberapa microampere), sehingga alat atau sistem menjadi portable karena dapat menggunakan catu daya yang kecil.Keunggulan lainnya adalah tampilan yang diperlihatkan dapat dibaca dengan mudah di bawah terang sinar matahari.Di bawah sinar cahaya yang remang-remang dalam kondisi gelap, sebuah lampu (berupa LED) harus dipasang dibelakang layar tampilan.

Gambar 2.19 Rangkaian Minimum LCD

LCD yang digunakan adalah jenis LCD yang mena mpilkan data dengan 2 baris tampilan pada display. Keuntungan dari LCD ini adalah :

1. Dapat menampilkan karakter ASCII, sehingga dapat memudahkan untuk membuat program tampilan.

2. Mudah dihubungkan dengan port I/O karena hanya mengunakan 8 bit data dan 3 bit control.

3. Ukuran modul yang proporsional.

4. Daya yang digunakan relative sangat kecil.

Operasi dasar pada LCD terdiri dari empat, yaitu instruksi mengakses proses internal, instruksi menulis data, instruksi membaca kondisi sibuk, dan instruksi membaca data. ROM pembangkit sebanyak 192 tipe karakter, tiap karakter dengan huruf 5x7 dot matrik.Kapasitas pembangkit RAM 8 tipe karakter (membaca program), maksimum pembacaan 80x8 bit tampilan data. Perintah utama LCD adalah Display Clear, Cursor Home, Display ON/OFF, Display Character Blink, Cursor Shift, dan Display Shift.

Lapisan film yang berisis Kristal cair diletakkan di antara dua lempeng kaca

yang telah ditanami elektroda logam transparan. Saat tegangan disatukan pada

beberapa pasang elektroda, molekul – molekul Kristal cair akan menyusun diri agar cahaya yang mengenainya akan dipantulkan atau diserap. Dari hasil pemantulan atau penyerapan cahaya tersebut akan terbentuk pola huruf, angka, atau gambar sesuai bagian yang di aktifkan.

LCD membutuhkan tegangan dan daya yang kecil sehingga sangat popular untuk aplikasi pada kalkulator, arloji digital, dan instrument elektronika lain seperti Global Positioning System (GPS), baragraph display dan multimeter digital. LCD umumnya dikemas dalam bentuk Dual In Line Package (DIP) dan mempunyai kemampuan untuk menampilkan beberapa kolom dan baris dalam satu panel. Untuk membentuk pola, baik karakter maupun gambar pada kolom dan baris secara bersamaan digunakan metode Screening.

Metode screening adalah mengaktifkan daerah perpotongan suatu kolom dan suatu baris secara bergantian dan cepat sehingga seolah-olah aktif semua. Penggunaan metode ini dimaksudkan untuk menghemat jalur yang digunakan untuk mengaktifkan panel LCD. Saat ini telah dikembangkan berbagai jenis LCD, mulai jenis LCD biasa, Passive Matrix LCD (PMLCD), hingga Thin-Film Transistor Active Matrix (TFT- AMLCD). Kemampuan LCD juga telah ditingkatkan dari yang monokrom hingga yang mampu menampilkan ribuan warna.

2.6 L298N Dual H Bridge Driver Modul

Modul driver ini didasarkan pada jembatan H L298N, dual full bridge driver yang berarus tinggi, bertegangan tinggi, dan diproduksi oleh perusahaan ST Company.

Modul L298N dapat mengontrol 2 motor DC masing-masing 2A. Modul ini juga dapat menggerakkan motor stepper dan 2 solenoida.

Modul driver ini dapat mengontrol RPM motor dan arah rotasi motor. RPM

dikontrol menggunakan input PWM ke pin ENA atau ENB, sementara rotasi arah

dikendalikan dengan memasok sinyal high dan low ke EN1-EN2 untuk motor pertama

atau EN3-EN4 untuk motor kedua. Driver Dual H-Bridge ini mampu bekerja hingga

tegangan 46V. Untuk gambar modul driver L298N dapat dilihat pada gambar dibawah

ini.

Gambar 2.20 L298N Dual H bridge driver modul

2.6.1 Spesifikasi L298N driver modul

Adapun Spesifikasi dari L298N dual H bridge driver modul adalah sebagai berikut,

1. Dual H bridge drive (dapat menggerakkan 2 motor DC) 2. Chip : L298N

3. Logical Voltage : 5V 4. Drive Voltage : 5V-35V 5. Logic Current : 0mA-36mA

6. Drive Current : 2A (Untuk setiap motor DC)) 7. Berat : 30g

8. Ukuran : 43 * 43 * 27mm

2.6.2 Modul Pinout

Berikut ini adalah pinout dari L298N dual H bridge driver modul,

Gambar 2.21 L298N modul pinout

Adapun keterangan dari setiap pin yang ada pada modul diatas, 1. Motor DC 1 "+" atau motor stepper A +

2. Motor DC 1 "-" atau motor stepper A-

3. Jumper 12V - biarkan ini jika menggunakan tegangan suplai lebih besar dari 12V DC. Ini memungkinkan daya ke pengatur 5V onboard

4. Hubungkan tegangan suplai motor di sini, maksimum 35V DC. Hapus jumper 12V jika> 12V DC

5. GND

6. 5V output jika jumper 12V di gunakan, bisa digunakan untuk menyalakan Arduino (dll)

7. Motor DC 1 enable jumper. biarkan ini saat menggunakan motor stepper. Hubungkan ke output PWM untuk kontrol kecepatan motor DC.

8. IN1, sebagai kendali perputaran motor yang dihubungkan ke mikrokontroler

9. IN2, sebagai kendali perputaran motor yang dihubungkan ke mikrokontroler

10. IN3, sebagai kendali perputaran motor yang dihubungkan ke mikrokontroler

11. IN4, sebagai kendali perputaran motor yang dihubungkan ke mikrokontroler

12. Motor DC 2 enable jumper. biarkan ini saat menggunakan motor stepper. Hubungkan ke output PWM untuk kontrol kecepatan motor DC.

13. Motor DC 2 "+" atau motor stepper B + 14. Motor DC 2 "-" atau motor stepper B

2.6.3 Jembatan H

Rangkaian Jembatan H merupakan rangkaian elektronika yang menggunakan

transistor, yang digunakan untuk driver kendali arah putaran motor. Transistor tersebut

digunakan sebagai switching sehingga akan memungkinkan motor untuk dapat

berputar searah dengan jarum jam (Clockwise) atau berlawanan dengan arah jarum jam (Counterclockwise).

Gambar 2.22 Rangkaian Sederhana Jembatan H

Berdasarkan rangkaian sederhana jembatan H diatas dapat dijabarkan

mengenai prinsip kerja suatu rangkaian jembatan H. dimana terdapat dua buah input yaitu A dan B, dengan kondisi input tersebut dapat diberi nilai logika high atau low, maka terdapat empat kondisi yang dimungkinkan dalam rangkaian tersebut yaitu:

 Kondisi A dan B bernilai Low

Ketika input A dan B bernilai Low, maka kedua transistor Q1 dan Q2 tidak akan mendapat trigger pada base sehingga bersifat cut-off akibatnya motor tidak akan berputar.

 Kondisi A High dan B Low

Pada saat input A High dan B Low maka Q1 akan mengalami saturasi sedangkan Q2 cut-off, Q4 juga akan menjadi saturasi karena mendapat trigger dari Q1.

Akibatnya motor akan berputar berlawan arah jarum jam (Counterclockwise).

 Kondisi A Low dan B High

Pada saat input A Low dan B High maka Q2 akan mengalami saturasi sedangkan Q1 cut-off, Q3 juga akan menjadi saturasi karena mendapat trigger dari Q2.

Akibatnya motor akan berputar searah jarum jam (Clockwise).

 Kondisi A High dan B High

Jika kedua input bernilai High secara bersamaan maka akan mengakibatkan

timbulnya panas yang berlebihan pada semua transistot sehingga dapat

menyebabkan kerusakan. Oleh karena itu hal ini harus dihindari.

2.7 Motor DC

Motor listrik merupakan perangkat elektromagnetis yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Energi mekanik ini digunakan untuk, misalnya memutar impeller pompa, fan atau blower, menggerakan kompresor, mengangkat bahan,dll. Motor listrik digunakan juga di rumah (mixer, bor listrik, fan angin) dan di industri. Motor listrik kadangkala disebut “kuda kerja” nya industri sebab diperkirakan bahwa motormotor menggunakan sekitar 70% beban listrik total di industri.

Motor DC memerlukan suplai tegangan yang searah pada kumparan medan untuk diubah menjadi energi mekanik. Kumparan medan pada motor dc disebut stator (bagian yang tidak berputar) dan kumparan jangkar disebut rotor (bagian yang berputar). Jika terjadi putaran pada kumparan jangkar dalam pada medan magnet, maka akan timbul tegangan (GGL) yang berubah-ubah arah pada setiap setengah putaran, sehingga merupakan tegangan bolak-balik. Prinsip kerja dari arus searah adalah membalik phasa tegangan dari gelombang yang mempunyai nilai positif dengan menggunakan komutator, dengan demikian arus yang berbalik arah dengan kumparan jangkar yang berputar dalam medan magnet.

Gambar 2.23 Motor DC sederhana

Catu tegangan dc dari baterai menuju ke lilitan melalui sikat yang menyentuh

komutator, dua segmen yang terhubung dengan dua ujung lilitan. Kumparan satu

lilitan pada gambar di atas disebut angker dinamo. Angker dinamo adalah sebutan

untuk komponen yang berputar di antara medan magnet.

2.7.1 Prinsip Dasar Cara Kerja

Jika arus lewat pada suatu konduktor, timbul medan magnet di sekitar konduktor. Arah medan magnet ditentukan oleh arah aliran arus pada konduktor.

Gambar 2.24 Medan magnet yang membawa arus mengelilingi konduktor Mekanisme kerja untuk seluruh jenis motor secara umum :

1. Arus listrik dalam medan magnet akan memberikan gaya.

2. Jika kawat yang membawa arus dibengkokkan menjadi sebuah lingkaran / loop, maka kedua sisi loop, yaitu pada sudut kanan medan magnet, akan mendapatkan gaya pada arah yang berlawanan.

3. Pasangan gaya menghasilkan tenaga putar / torque untuk memutar kumparan.

4. Motor-motor memiliki beberapa loop pada dinamonya untuk memberikan tenaga putaran yang lebih seragam dan medan magnetnya dihasilkan oleh susunan elektromagnetik yang disebut kumparan medan.

Pada motor dc, daerah kumparan medan yang dialiri arus listrik akan menghasilkan medan magnet yang melingkupi kumparan jangkar dengan arah tertentu. Konversi dari energi listrik menjadi energi mekanik (motor) maupun sebaliknya berlangsung melalui medan magnet, dengan demikian medan magnet disini selain berfungsi sebagai tempat untuk menyimpan energi, sekaligus sebagai tempat berlangsungnya proses perubahan energi, daerah tersebut dapat dilihat pada gambar di bawah ini :

Gambar 2.25 Prinsip kerja motor DC

BAB 3

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Diagram Blok

Alat ini dirancang dan dikerjakan berdasarkan diagram blok. Adapun diagram blok rancang bangun simulasi pengendali kursi roda dengan menggunakan komunikasi bluetooth berbasis arduino uno adalah sebagai berikut.

Gambar 3.1 Diagram Blok

Diagram blok sistem yang disajikan pada gambar diatas memperlihatkan bagian-bagian utama sistem serta input output. Input sistem adalah push button yang nantinya ditekan oleh pengguna.

Bagian yang memproses data dari push button yang ditekan adalah Arduino.

Data hasil olahan kemudian ditampilkan pada penampil LCD dan dikirim ke modul

Bluetooth HC05 yang bertindak sebagai master. Data kemudian ditransmisikan ke

modul Bluetooth HC05 yang bertindak sebagai penerima data yang kemudian akan

diproses oleh arduino dan dikirim ke display serta jembatan H yang akan

menggerakkan motor sesuai dengan data yang diberikan.

3.2 Rancangan Pengendali Sistem

Rancangan rangkaian pengendali sistem akan terbagi menjadi dua bagian yaitu skema rangkaian pada pemancar Bluetooth dan skema rangkaian penerima Bluetooth pada kursi roda. Adapun uraian komponen-komponen utama yang digunakan dalam rangkaian tersebut adalah sebagai berikut:

1. Push Button

Dalam rancangan, Push button digunakan sebagai input dimana data akan dikirimkan ke arduino sesuai dengan tombol yang ditekan.

Gambar 3.2 Rancangan Push button terhadap Arduino Nano

2. Arduino Nano

Arduino Nano digunakan sebagai prosesor data yang berasal dari push

button. Setelah data selesai diproses arduino akan mengirimkan data hasil

olahan tersebut ke modul Bluetooth HC05 dan display LCD.

Gambar 3.3 Skematik Arduino Nano 3. LCD

Display LCD adalah sebuah display yang memberikan informasi sistem, berupa status atau data hasil olahan. Display LCD memperoleh data melalui arduino. Dalam hal ini, display LCD digunakan untuk menampilkan data sesuai dengan tombol keypad yang ditekan.

Gambar 3.4 Rancangan LCD teradap Arduino Nano

4. Bluetooth HC05

Modul Bluetooth HC-05 Bluetooth adalah protokol komunikasi wireless yang bekerja pada frekuensi radio 2.4 GHz untuk pertukaran data pada perangkat bergerak seperti PDA, laptop, HP, dan lain-lain.

Bluetooth HC05 digunakan sebagai transmitter dan receiver data yang telah diproses oleh arduino.

Gambar 3.5 Rancangan Bluetooth HC-05 terhadap Arduino Nano

5. L298N H Bridge

Modul driver ini didasarkan pada jembatan H L298N, dual full bridge

driver yang berarus tinggi, bertegangan tinggi, dan diproduksi oleh perusahaan

ST Company. Modul L298N dapat mengontrol 2 motor DC masing-masing

2A. H Bridge digunakan sebagai motor driver sesuai dengan data yang

diberikan oleh mikrokontroler.

Gambar 3.6 Rancangan L298N terhadap arduino Nano

6. Motor DC

Motor listrik merupakan perangkat elektromagnetis yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Motor DC digunakan sebagai penggerak kursi roda.

Gambar 3.7 Rancangan Motor DC

3.3 Rancangan Keseluruhan

Berdasarkan uraian-uraian yang telah diterangkan pada bagian sebelumnya, maka dibuat rangkaian lengkap dari peralatan. Adapun rangkaian lengkap dari perancangan sistem ini dapat dilihat pada gambar dibawah ini.

3.3.1 skema rangkaian pada bagian pemancar Bluetooth

Gambar 3.8 Rancangan Keseluruhan pada bagian pemancar Bluetooth

3.3.2 skema rangkaian bagian penerima pada kursi roda

Gambar 3.9 Rancangan keseluruhan bagian penerima pada kursi roda

3.4 Diagram Alir

Perancangan software adalah proses perancangan untuk pembuatan program

yang nantinya akan dijalankan oleh mikrokontroler. Sebuah mikrokontroler tidak akan

bekerja sebelum diberikan program. Sebelum membuat program untuk sistem,

diperlukan terlebih dahulu untuk membuat diagram alir (flowchart) dari program yang

akan dibuat. Pembuatan diagram alir (flowchart) diperlukan untuk mempermudah

sekaligus memahami pengerjaan program sehingga susunan program tidak berantakan

BAB 4

PENGUJIAN ALAT DAN PROGRAM

4.1 Pengujian Adaptor

Pengujian dilakukan untuk mengetahui nilai tegangan input dan output pada sistem.

Dari pengujian yang dilakukan didapat data sebagai berikut.

Tabel 4.1 Hasil pengujian adaptor

Input (V) Output (V) Keterangan

12.5 5.2 Tanpa beban

12.5 4.9 Rangkaian bekerja

12.2 4.9 Uji coba ± 30 menit

Dari pengujian ini adalah bahwa sistem telah terangkai dengan baik dan mendapatkan tegangan masukkan yang diharapkan sesuai dengan Vcc yang diperlukan masing-masing bagian dari sistem tersebut.

4.2 Pengujian Tampilan pada LCD

Sama halnya dengan pengujian sebelumnya, tujuan pengujian ini adalah untuk mengetahui apakah rangkaian LCD telah benar dan dapat menampilkan informasi sesuai dengan data input. Pengujian LCD dibagi menjadi dua yaitu LCD yang terdapat di bagian remot dan LCD yang terdapat pada kursi roda. Pengujian juga dengan memprogram mikrokontroler agar dapat mengirim kata atau kalimat ke display.

Listing program yang di upload di mikrokontroler pada bagian remot adalah sebagai berikut.

int sts_tbl_1 = 0;

int sts_tbl_2 = 0;

int sts_tbl_3 = 0;

int sts_tbl_4 = 0;

lcd.begin(16, 2);

lcd.setCursor(0,0);

lcd.print(" 1 2 3 4");

lcd.setCursor(1,1);

lcd.print(sts_tbl_1);

lcd.setCursor(5,1);

lcd.print(sts_tbl_2);

lcd.setCursor(9,1);

lcd.print(sts_tbl_3);

lcd.setCursor(13,1);

lcd.print(sts_tbl_4);

Pada tampilan LCD menggunakan 4 bit, data yang dikirim pertama kali ke LCD dimulai dari D0-D3 dan dilanjutkan dari D4-D7. Jumlah hexa yang ada diperoleh dari kode ASCII. Tegangan yang digunakan dari mikrokontroler ke LCD adalah sebesar +5V.

Dari pengujian yang dilakukan didapat data sebagai berikut.

Tabel 4.2 Keadaan setiap bit untuk tampilan “ 1 2 3 4 ”

D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0

1 0 0 1 1 0 0 0 1

2 0 0 1 1 0 0 1 0

3 0 0 1 1 0 0 1 1

4 0 0 1 1 0 1 0 0

Tabel 4.3 Keadaan setiap bit untuk tampilan “ 1 1 1 1 “

D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0

1 0 0 1 1 0 0 0 1

1 0 0 1 1 0 0 0 1

1 0 0 1 1 0 0 0 1

1 0 0 1 1 0 0 0 1

Setelah program tersebut diunduh pada Mikrokontroler dan diaktifkan pada tampilan display, maka akan muncul kata “1 2 3 4 ” pada baris pertama dan “1 1 1 1” pada baris kedua.

Gambar 4.1 Tampilan LCD pada remot

Untuk LCD pada bagian kursi roda listing program yang diupload pada mikrokontroler adalah sebagai berikut,

lcd.begin(16, 2);

lcd.setCursor(0,0);

lcd.print("Kursi Roda");

Tabel 4.4 Keadaan setiap bit untuk tampilan “Kursi Roda”

D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0

K 0 1 0 0 1 0 1 1

u 0 1 1 1 0 1 0 1

r 0 1 1 1 0 0 1 0

s 0 1 1 1 0 0 1 1

i 0 1 1 0 1 0 0 1

R 0 1 0 1 0 0 1 0

o 0 1 1 0 1 1 1 1

d 0 1 1 0 0 1 0 0

a 0 1 1 0 0 0 0 1