rancang bangun kursi roda elektrik dengan sistem
TRANSCRIPT
RANCANG BANGUN KURSI RODA ELEKTRIK DENGAN SISTEM
PENGEREMAN OTOMATIS YANG DIKENDALIKAN SUARA BERBASIS
MIKROKONTROLER
Oleh
KANA PETRA FAJAR MULIA
NIM : 612010038
Skripsi
Untuk melengkapi syarat-syarat memperoleh
Gelar Sarjana Teknik
FAKULTAS TEKNIK ELEKTRONIKA DAN KOMPUTER
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO
UNIVERSITAS KRISTEN SATYA WACANA
SALATIGA
OKTOBER 2016
RANCANG BANGUN KURSI RODA ELEKTRIK DENGAN SISTEM
PENGEREMAN OTOMATIS YANG DIKENDALIKAN SUARA BERBASIS
MIKROKONTROLER
Oleh
KANA PETRA FAJAR MULIA
NIM : 612010038
Skripsi
Untuk melengkapi syarat-syarat memperoleh
Ijasah Sarjana Teknik
Fakultas Teknik Elektronika Dan Komputer
Program Studi Teknik Elektro
Universitas Kristen Satya Wacana
Salatiga
OKTOBER 2016
RANCANG BANGUN KURSI RODA ELEKTRIK DENGAN SISTEM
PENGEREMAN OTOMATIS YANG DIKENDALIKAN SUARA BERBASIS
MIKROKONTROLER
Oleh
KANA PETRA FAJAR MULIA
NIM : 612010038
Skripsi ini telah diterima dan disahkan
Sebagai salah satu persyaratan guna mencapai gelar
SARJANA TEKNIK
Dalam
Konsentrasi Teknik Elektronika
Fakultas Teknik Elektro dan Komputer
Program Studi Teknik Elektro
Universitas Kristen Satya Wacana
Salatiga
Disahkan oleh
Pembimbing 1 Pembimbing 2
Deddy Susilo, M.Eng Gunawan Dewantoro, M.Sc.Eng
Tanggal: Tanggal :
PERNYATAAN BEBAS PLAGIAT
Saya, yang bertanda tangan di bawah ini :
NAMA : Kana Petra Fajar Mulia
NIM : 612010038
JUDUL SKRIPSI :Rancang Bangun Kursi Roda Elektrik Dengan Sistem
Pengereman Otomatis Yang Dikontrol Suara Berbasis
Voice Recognition
Menyatakan bahwa skripsi tersebut di atas bebas plagiat. Apabila ternyata
ditemukan unsur plagiat di dalam skripsi saya, maka saya bersedia mendapat sanksi
apapun sesuai aturan yang berlaku.
Salatiga,
Kana Petra Fajar Mulia
INTISARI
Kursi roda merupakan alat bantu jalan bagi seseorang yang memiliki
kekurangan fisik ataupun mempunyai masalah dengan kesehatannya sehingga tidak
memungkinkan untuk menggunakan kakinya untuk berjalan. Kursi roda yang sering
terlihat di berbagai rumah sakit maupun di lingkungan sekitar kita, kebanyakan masih
menggunakan sistem yang manual. Sistem kursi roda yang masih manual membuat
manusia tidak dapat bergerak secara leluasa. Oleh karena itu diperlukan sistem
pengendalian pada kursi roda agar pengguna kursi roda dapat bergerak secara lebih
leluasa
Pada skripsi ini akan dibuat sebuah kursi roda elektrik yang dilengkapi dengan
sistem pengereman otomatis. Kontrol utama adalah perintah suara dari pengguna
menggunakan alat pengenal suara yaitu Voice Recognition V3 Module. Ada 5 perintah
yang digunakan untuk mengoperasikan kursi roda elektrik ini, yaitu “maju”, “mundur”,
“kanan”, “kiri” dan stop. Untuk menambah kenyamanan pengguna maka ditambahkan
sistem pengereman otomatis apabila kursi roda elektrik mendeteksi halangan yang ada
di depan maupun belakangnya dengan jarak kurang dari 50cm.
Kursi roda elektrik yang direalisasikan mampu mengeksekusi 5 perintah suara
yang diucapkan yaitu maju, mundur, kanan, kiri dan stop. Kursi roda elektrik mampu
melakukan pengereman otomatis apabila mendeteksi halangan yang ada di depan dan di
belakangnya dengan presentase keberhasilan 100% dan waktu yang dibutuhkan untuk
melakukan pengereman rata-rata adalah 2,4 detik dan 3 detik.
Mengetahui, Mengesahkan, Penyusun,
Dr. Iwan Setyawan Deddy Susilo, M.Eng. Kana Petra Fajar Mulia
Abstract This wheel chair is a walking aids for someone who has physical disability or has a
problem with health so can’t move using their legs for walking. Wheel chair is often
seen in many hospital or our surroundings which is used by medical patient or someone
who has physical disability, most of them are still using manual system. The wheel
chair that is using manual system probably make someone who is using it can’t move
freely. Therefore, it is needed to control system on wheel chair so that the user can
move more freely.
In this study, an electrical wheel chair which has equipment with automatic
breaker system has been made. The main control is voice command from the user using
voice recognition tool namely Voice Recognition V3 Module. It has 5 voice commands
which are used for operating the electrical wheel chair, these are “maju”, “kanan”,
“kiri” and “stop”. For adding their comfortable zone so it has automatic breaker system
is the electrical wheel chair detects an obstacle at the front of it or in the backward of it
with distance less than 50 cm.
The electrical wheel chair which is realized can execute 5 voice commands,
which are “maju”, “mundur”, “kanan”, “kiri” and “stop”. It can brake automatically if it
detects an obstacle at the front of it or at the backward of it with has percentage of
success of 100% and the times which is needed for braking are 2,4 seconds and 3
seconds,respectivel.
KATA PENGANTAR
Puji syukur kehadirat Tuhan Yesus Kristus atas segala kasih penyertaan dan
pertolonganNya selama proses pengerjaan tugas akhir ini sehingga tugas akhir ini dapat
terselesaikan dengan baik. Segala yang telah penulis capai tidak terlepas dari dukungan
,doa, dan semangat dari berbagai pihak. Maka perkenankanlah penulis menyampaikan
ucapan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada orang-orang yang terkait yaitu :
1. Kepada kedua orang tua saya dan saudara perempuan saya terkasih Bapak
Jono, Ibu Harni, dan Mega Bara Cahyantari atas semua dukungan dan doa
yang tulus yang selalu menyertai langkah saya.
2. Kepada bapak Agustinus Bardi dan ibu MG Widaningsih sehingga terlahir
Maria Enggar Santika
3. Pembimbing tugas akhir ini, bapak Deddy susilo, M.Eng. dan bapak Gunawan
Dewantoro M.Sc.Eng. yang telah berbesar hati dan bersabar hati membimbing
saya dalam pengerjaan tugas akhir ini.
4. Seluruh staff pengajar FTJE UKSW, karyawan dan laboran yang telah
membantu saya di dalam perkuliahan.
5. Teman-teman FTJE semua angkatan, teman tidur, teman makan, teman
minum, teman berdiskusi, teman berdebat, teman gotong royong khususnya
FTJE 2010 Simon “gondrong”, Januar “Jamet”, adit “Tolgung”, Mr Bintang,
M.Rizal “Pentolik”, Roma, Bayu “Glempong”, Teuku Dany “Gantenk”,
Daniel, Adit “Jambrong”, Adi “bandot” Samuel tanu, Martin Damanik,
Supret, Yuda, Heri, Ruth, Sekar, Grace dan semua teman-teman 2010 yang
bisa disebutkan satu persatu. Saya bangga jadi bagian dari kalian.
6. Pihak-pihak yang turut andil dalam usaha penulis menyelesaikan studi yang
tidak bisa disebutkan satu persatu.
Penulis menyadari bahwa tugas akhir ini masih jauh dari sempurna, oleh karena
itu penulis sangat mengharapkan kritik maupun saran yang membangun dari pembaca
sehingga tugas akhir ini dapat berguna dalam dunia elektronika
Salatiga, Oktober 2016
Penulis
DAFTAR ISI
Halaman
Intisari i
Abstract ii
Kata Pengantar iii
Daftar Isi v
Daftar Gambar vii
Daftar Tabel ix
Daftar Istilah dan Singkatan xi
Bab 1 Pendahuluan 1
1.1 Latar Belakang 1
1.2 Spesifikasi Alat 4
1.3 Sistematika Penulisan 4
Bab 2 Dasar Teori 6
2.1 Arduino Mega 2560 6
2.2 Voice Recognition V3 Module 8
2.3 Sensor Ultrasonik (SRF-04) 10
2.4 Buzzer 12
2.5 Baterai 12
2.6 Motor DC (Wiper motor) 13
2.7 Driver Motor 15
Bab 3 Perancangan 17
3.1 Gambaran Alat 17
3.2 Perancangan Perangkat Keras 18
3.3 Perancangan Elektronika 21
3.3.1 Pengendali Utama 21
3.3.2 Voice Recognition V3 Module 23
3.3.3 Sensor Ultrasonik 24
3.3.4 Driver Motor 25
3.4 Perancangan Perangkat Lunak 27
3.4.1 Program Mikrokontroler 27
Bab 4 Pengujian dan Analisis 32
4.1 Pengujian Gerak Kursi Roda Elektrik 32
4.2 Pengujian Kecepatan Kursi Roda Elektrik 34
4.3 Pengujian Pengenalan Suara 34
4.4 Pengujian Pengereman Otomatis 36
4.4.1 Pengujian Pengereman Otomatis 37
4.4.2 Pengujian Jarak Pengereman Otomatis 38
4.4.3 Pengujian Waktu Pengereman Otomatis 41
4.5 Pengujian Baterai 42
Bab 5 Kesimpulan dan Saran 52
5.1 Kesimpulan 52
5.2 Saran Pengembangan 52
Daftar Pustaka 54
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Arduino Mega2560 6
Gambar 2.2 Konfigurasi Pin Arduino Mega 2560 7
Gambar 2.3 Modul Voice Recognition V3 9
Gambar 2.4 Sensor Ultrasonik SRF-04 11
Gambar 2.5 Diagram Waktu Sensor Ultrasonik SRF-04 11
Gambar 2.6 Buzzer 12
Gambar 2.7 Aki Mobil 12
Gambar 2.8 Gambar Umum Motor DC 13
Gambar 2.9 Motor DC 13
Gambar 2.10 Gambaran Umum Konfigurasi H-Bridge 14
Gambar 2.11 H-Bridge Saat Motor Berputar CW 15
Gambar 2.12 H-Bridge Saat Motor Berputar CCW 15
Gambar 3.1 Blok Diagram Sistem 18
Gambar 3.2 Sketsa Kursi Roda Elektrik Tampak Depan 19
Gambar 3.3 Sketsa Kursi Roda Elektrik Tampak Belakang 19
Gambar 3.4 Sketsa Kursi Rodak Elektrik Tampak Samping 20
Gambar 3.5 Realisasi Kursi Roda Elektrik Tampak Depan 20
Gambar 3.6 Realisasi Kursi Roda Elektrik Tampak Belakang 21
Gambar 3.7 sketsa konfigurasi perbandingan gear. 22
Gambar 3.8 Skema Konfigurasi Pin Voice Recognition V3 Module
dengan Arduino Mega.
25
Gambar 3.9 Skema Konfigurasi Pin Sensor Ultrasonik SRF-04, Buzzer
dengan Arduino Mega.
26
Gambar 3.10 Rangkaian Driver Motor Kanan 27
Gambar 3.11 Diagram Alir Mikrokontroler. 30
Gambar 4.1 Push Button Gerakan Kursi Roda Elektrik. 33
Gambar 4.2 Eksekusi Perintah Suara Yang Ditampilkan Pada Serial Monitor. 35
Gambar 4.3 Sensor Ultrasonik Bagian Belakang 38
Gambar 4.4 Sensor Ultrasonik Bagian Depan 38
Gambar 4.5 Jarak Berhenti Kursi Roda Elektrik Dengan Penghalang Di
Depan
42
Gambar 4.6 Jarak Berhenti Kursi Roda Elektrik Dengan Penghalang Di
Belakang
42
Gambar 4.7 Tegangan terukur pada saat pemakaian 0 menit. 50
DAFTAR TABEL Tabel 1.1 Perbandingan Dengan Alat yang Sudah Ada 3
Tabel 3.1 Konfigurasi Pin Mikrokontroler 24
Tabel 3.2 Cara Kerja Driver Motor 28
Tabel 4.1 Pengujian Gerak Kursi Roda Elektrik 33
Tabel 4.2 Pengujian Kecepatan Kursi Roda Elektrik 34
Tabel 4.3 Pengujian Eksekusi Perintah Sebanyak 20 kali 35
Tabel 4.4 Pengujian Eksekusi Perintah Pengguna Pertama
36
Tabel 4.5 Pengujian Eksekusi Perintah Pengguna Kedua 37
Tabel 4.6 Pengujian Eksekusi Perintah Pengguna Ketiga 37
Tabel 4.7 Pengujian Pengereman Otomatis Kursi Roda Elektrik
Dengan Penghalang Di Depannya
39
Tabel 4.8 Pengujian Pengereman Otomatis Kursi Roda Elektrik
Dengan Penghalang Di Belakangnya.
40
Tabel 4.9 Pengujian Pengereman Otomatis Kursi Roda Elektrik
Dengan Penghalang Di Kanannya
40
Tabel 4.10 Pengujian Pengereman Otomatis Kursi Roda Elektrik
Dengan Penghalang Di Kirinya
41
Tabel 4.11 Pengujian Jarak berhenti Pengereman Otomatis Maju 43
Tabel 4.12 Pengujian Jarak berhenti Pengereman Otomatis Mundur 43
Tabel 4.13 Pengujian Jarak berhenti Pengereman Otomatis Kanan 44
Tabel 4.14 Pengujian Jarak berhenti Pengereman Otomatis Kiri 44
Tabel 4.15 Pengujian waktu Pengereman Otomatis Maju 45
Tabel 4.16 Pengujian waktu Pengereman Otomatis Mundur 46
Tabel 4.17 Pengujian waktu Pengereman Otomatis Kanan 46
Tabel 4.18 Pengujian waktu Pengereman Otomatis Kiri 47
Tabel 4.19 Pengujian eksekusi perintah suara ”maju” ketika ada
halangan di depannya
48
Tabel 4.20 Pengujian eksekusi perintah suara ”mundur” ketika ada
halangan di belakangnya
48
Tabel 4.21 Pengujian eksekusi perintah suara ”kanan” ketika ada
halangan di kanannya
49
Tabel 4.22 Pengujian eksekusi perintah suara ”kiri” ketika ada halangan
di kanannya
49
Tabel 4.23 Pengujian Baterai 51
DAFTAR ISTILAH DAN SINGKATAN Pairing Mengkoneksikan
Offline Tidak membutuhkan koneksi internet
Online membutuhkan koneksi internet
PWM Pulse width modulation
UART Universal Asynchronous Receiver-Transmitter
ICSP In Circuit Serial Programming
Input Masukan
Output Keluaran
ADC Analog to digital converter
LED Light emitting diode
Trigger Pemicu
Portable Mudah dibawa dan mudah digunakan
CW Clock Wise
CCW Counter Clock Wise
TX Transmitter
RX Receiver