5_Yurni Poltek Palembang

114 Dielektrika, ISSN 2086-9487
Vol. 2 , No. 2 : 114 - 123, Agustus 2015
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
Jurusan Teknik Elektronika Politeknik Negeri Sriwijaya Palembang, Sumatra Selatan, Indonesia
Yurni Oktarina : Alat Bantu Mobiltitas Tuna Netra Menggunakan Sensor Ultrasonik Yang Diaplikasikan 115
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
116 Dielektrika, 2 (2),Agustus 2015
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
Yurni Oktarina : Alat Bantu Mobiltitas Tuna Netra Menggunakan Sensor Ultrasonik Yang Diaplikasikan 117
(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
118 Dielektrika, 2 (2),Agustus 2015
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
- 5V
- SIG
: Ground
: 5VDC
: 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.
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 masingmasing kaki ATmega8. (elib.unikom, 2010)
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
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
Yurni Oktarina : Alat Bantu Mobiltitas Tuna Netra Menggunakan Sensor Ultrasonik Yang Diaplikasikan 119
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 rangkaianrangkaian 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
120 Dielektrika, 2 (2),Agustus 2015
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.
Diagram Alir
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.
VCC
s ta rt
B u zze r
B u n y i
p e n d e k
In is ia lis a s i
T e k a n T o m b o l 1
J a ra k
d is im p a n
T id a k
Y a
B u zze r
B u n y i
p a n ja n g
S e n s o r 1 ,2 ,3
B a c a ja r a k
Y a
S e n s o r
1
M 1 G e ra k & E a rp h o n e
B u n y i
T id a k
Y a
S e n s o r
2
M 2 G e ra k & E a rp h o n e
B u n y i
T id a k
Y a
S e n s o r
3
M 3 G e ra k & E a rp h o n e
B u n y i
T id a k
S e le s a i
Gambar 12 Diagram Alir
Rangkaian keseluruhan alat dapat dilihat
pada gambar 13 berikut.
Buzer
220
METODOLOGI
penelitian
ini
ditekankan
pada
pembuatan
alat/rancang
bangun
yang
dilengkapi dengan studi literature sebagai
bahan penunjangnya. Berikut ditunjukkan
bagan alir penelitian.
Reset
LED
SRF-05
VCC
VCC
Rst
Portd.0
Portd1
portd.2
portd.3
Portd.4
Vcc
Gnd
portB.6
Portb.7
Portd.5
Portd.6
Portd.7
portb.0
VCC
PING
220nf
VCC
CAP
SRF-05
Switch
Portc.5
Portc.4
Portc.3
Portc.2
Portc.1
Portc.0
GND
Areff
Avcc
Portb.5
Portb.4
Portb.3
Portb.2
Portb.1
Buzer
VCC
ATMEGA8
1
2
3
4
5
6
SPI
Downloader
1k
1k
VCC
1k
Tr
2n22
M1
M3
Tr
2n22
VCC
VCC
Tr
2n22
M2
VCC
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.
Yurni Oktarina : Alat Bantu Mobiltitas Tuna Netra Menggunakan Sensor Ultrasonik Yang Diaplikasikan 121
Tabel 2. Data hasil Pengukuran Saat Sensor Aktif
Mengukur Jarak
Gambar 14. Sabuk Tampak Depan
No.
Jarak
(cm)
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
10
30
50
70
90
110
130
150
170
190
Vout
SRF05
(V)
1,8
2,0
2,3
2,5
2,7
2,9
3,2
3,4
3,5
3,7
Vout PING
(V)
1,9
2,2
2,3
2,6
2,7
3,0
3,1
3,4
3,6
3,9
Kondisi
Motor dan
Earphone
Off
Off
Off
On
On
On
On
On
On
On
Tabel 3 Data Hasil Pengukuran Sensor SRF05
Aktif Mengukur Jarak Terhadap Waktu
No.
Gambar 15. Pemakaian Sabuk Pada Pengguna
HASIL DAN PEMBAHASAN
Tabel 1 Data Hasil Pengukuran Baterai
Sebagai Supply danTegangan Keluaran Pada
IC 7805 (TP1)
Tegangan Pengukuran
(Beban)
±7,4V
5V
8,11V
4,97V
Tegangan (volt)
Tegangan Sebenarnya
(Data Sheet)
4,5
4
3,5
3
2,5
2
1,5
1
0,5
0
Ultrasonik SRF05
Jarak (cm)
Waktu (s)
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
10
20
30
50
70
90
100
110
130
150
170
190
230
250
300
91
175
256
425
591
759
817
900
1093
1264
1430
1597
1933
2101
2514
Kondisi
Motor dan
Earphone
On
On
On
On
Off
Off
Off
Off
Off
Off
Off
Off
Off
Off
Off
Tabel 4 Data Hasil Pengukuran Sensor PING Aktif
Mengukur Jarak Terhadap Waktu
Ultrasonik
PING
0 20 40 60 80 100120140160180200
Jarak (cm)
V out SRF05
V out PING
Gambar 16. Grafik Pengukuran Saat Sensor Aktif
Mengukur Jarak
Jarak
(cm)
10
20
30
50
70
90
100
110
130
150
170
190
230
250
300
Wkt
(ms)
74
150
219
363
511
654
726
801
949
1089
1236
1380
1667
1813
2179
x
Wkt
(ms)
58,1
116,2
174,4
290,6
406,9
523,2
581,3
639,5
755,8
872,09
988,3
1104,6
1337,2
1453,4
1744,1
Perbandinga
n Waktu (%)
Kondisi
Motor,
Earphone
0,2
0,22
0,20
0,199
0,20
0,199
0,199
0,20
0,20
0,199
0,2
0,199
0,19
0,198
0,199
On
On
On
On
Off
Off
Off
Off
Off
Off
Off
Off
Off
Off
Off
122 Dielektrika, 2 (2),Agustus 2015
Waktu
3000
2000
1000
0
0
100
200
300
400
Jarak (cm)
Pengujian SRF05
Pengujian PING
Perhitungan Teori
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.
Yurni Oktarina : Alat Bantu Mobiltitas Tuna Netra Menggunakan Sensor Ultrasonik Yang Diaplikasikan 123
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.
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
KESIMPULAN
1. Sensor ultrasonik PING dan sensor
ultrasonik SRF05 memiliki karakteristik
yang sama yaitu tegangan keluaran pada
sensor PING dan SRF05 tersebut samasama
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.
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_ii.pdf
http://www.atmel.com diakses pada tanggal
25 Pebruari 2015, pukul 22.02 WIB
SARAN
http ://Parallax-28015-datasheet.pdf diakses
pada
tanggal 21 Pebruari 2015, pukul
21.22 WIB
Motor DC yang digunakan sebagai indikator
sebaiknya dalam bentuk yang lebih kecil
sehingga tampilan dari sabuk pinggang
tersebut lebih ringan dan fashionable.
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