1

1

LAPORAN RESEARCH STUDY(RS) ARSITEKTUR

KOMPUTER

ANALISIS INFRASTRUKTUR ROBOT LINE

FOLLOWER UNTUK MAHASISWA DIFABLE DI

LINGKUNGAN BALARAJA

Oleh:

AHMAD BAHRUL BAIDHOWI

1133368722

SEKOLAH TINGGI MANAJEMEN ILMU KOMPUTER

RAHARJA

TANGERANG

2014-2015

2

2

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Tunanetra adalah istilah umum yang digunakan untuk kondisi seseorang yang

mengalami gangguan atau hambatan dalam indra penglihatannya. Alat bantu

untuk mobilitasnya bagi tuna netra dengan menggunakan tongkat khusus, yaitu

berwarna putih dengan garis merah horizontal di bagian tengahnya. Akibat hilang

atau berkurangnya fungsi indra penglihatannya maka penyandang tunanetra

berusaha memaksimalkan fungsi indra-indra yang lainnya seperti, perabaan,

penciuman, pendengaran, dan lain sebagainya, terkadang juga mereka

menemukan kesulitan dalam mencari jalan dari suatu bangunan ke bangunan lain

dengan menggunakan tongkat tersebut. Hal ini tentunya akan lebih menyulitkan

lagi misalnya penyandang tunanetra tersebut belajar pada suatu universitas atau

kampus, dimana untuk menuju bangunan satu ke bangunan lainnya terlampau

luas, sehingga tidak sedikit penyandang tunanetra harus lebih ekstra keras lagi

dalam menghafal jalan untuk menuju bangunan satu ke bangunan lain dalam

universitas atau kampus tersebut baik untuk urusan akademik dan lain sebagainya.

Maka dengan melihat latar belakang yang telah dipaparkan, penulis ingin

mencoba menyatukan perkembangan teknologi saat ini dengan permasalahan

tunanetra yaitu dengan membuat suatu terobosan baru alat bantu mobilitas bagi

penyandang tuna netra dalam kesehariannya di kampus / komplek tertentu agar

mereka dapat dimudahkan untuk mengikuti / menjelajahi jalur jalan setiap area

atau bangunan tersebut, sehingga mereka tidak perlu lagi takut tersesat atau salah

3

3

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI

2.1 Tinjauan Pustaka

Dalam penelitian tugas akhir ini, penulis menggunakan beberapa rujukan

berupa penelitian terdahulu yang memiliki kaitan tema dengan penelitian yang

dilaksanakan saat ini. Beberapa penelitian yang dijadikan rujukan oleh penulis

dipaparkan pada table 2.1 berikut ini.

2.2 Landasan Teori

Dalam landasan teori ini menjelaskan teori-teori yang berhubungan dengan

penelitian prototipe robot line follower untuk tunanetra.

2.2.1 Robot

Robot klasik sudah ada sejak zaman yunani kuno. Hingga kini robot

terus dikembangkan sehingga keberadaanya sangat membantu manusia dalam

mengerjakan pekerjaan rutin dan berat, atau bahkan sebagai penghibur.

Elektronika merupakan bidang yang menarik untuk dipelajari oleh pelajar dan

penghobi. Hal ini karena kita dapat berkreasi apa saja sesuai keinginan kita.

Secara umum robot dapat didefinisikan sebagai sebuah piranti mekanik yang

mampu melakukan pekerjaan manusia atau berperilaku seperti manusia

(McComb, 2001).

Ada banyak hal menarik jika anda bermain dengan elektronika,

diantaranya adalah membuat robot. Jika anda pernah atau memiliki hobi

4

4

merakit mobil Tamiya, maka anda sudah memiliki bekal dasar untuk

membuat robot karena prinsip yang digunakan pada mobil Tamiya juga

banyak digunakan pada robot, yaitu dasar mekanik mesin, roda, dan sumber

catu daya. Kata robot sendiri diperkenalkan ke public oleh Karel Capek pada

saat memainkan RUR (Rossums Universal Robots). Namun awal munculnya

robot dapat diketahui dari bangsa Yunani kuno yang membuat patung yang

dapat dipindah-pindahkan (Budiharto, 2009)

Robot adalah sebuah alat mekanik yang dapat melakukan tugas-tugas

fisik, baik menggunakan pengawasan dan control manusia, ataupun

menggunakan program yang telah dimasukkan terlebih dulu. Dari definisi

tersebut ada 4 sifat yang dimiliki robot yaitu (Artanto, 2012) :

1. Robot hanyalah alat mekanik atau mesin

2. Robot harus deprogram

3. Robot dapat dibuat responsif sesuai dengan kondisi lingkungan

4. Robot dapat dibuat otomatis tanpa kendali manusia

Bentuk robot bermacam-macam, ada yang mirip manusia, ada yang

menirukan bentuk binatang, ada yang beroda, ada yang berkaki, dan lain-lain.

Sekalipun bentuk robot bermacam-macam, namun bagian-bagian robot pada

dasarnya sama, yaitu secara umum terdiri dari 3 bagian seperti pada gambar

2.1 berikut (Artanto, 2012) :

5

5

Gambar 2.1 Bagian-bagian robot secara umum (Artanto, 2012).

1. Bagian mekanis

Bagian ini merupakan penyangga struktur robot (seperti tulang pada tubuh

manusia) dan akuator (seperti kaki dan tangan).

2. Bagian elektronis

Bagian ini merupakan bagian terbesar dari robot. Termasuk didalamnya

adalah suplai daya listrik (seperti jantung), sensor (seperti pancaindra) dan

driver akuator (seperti otot).

3. Bagian control

Bagian ini merupakan pengendali semua bagian (seperti otak).

Beberapa penerapan robot saat ini antara lain :

1. Merakit dan mengelas kerangka mobil di industry manufaktur.

2. Pencari dan pemadam sumber api.

3. Pelayan toko.

4. Robot boneka.

5. Robot medis.

6

6

6. Robot perang.

7. Robot hewan peliharaan.

8. Robot penjelajah dan sebagainya.

2.2.2 Software

Software (perangkat lunak) adalah data yang di-format dan disimpan

secara digital, termasuk program komputer, dokumentasinya, dan berbagai

informasi yang bisa dibaca dan ditulis oleh komputer. Dengan kata lain,

bagian sistem komputer yang tidak berwujud atau dapat disebut juga sebagai

kumpulan program yang berjalan pada computer. Sebuah program computer

dibuat dari sejumlah instruksi. Instruksi adalah perintah yang diberikan ke

computer untuk melakukan satu hal yang khusus (Artanto, 2012).

2.2.3 Hardware

Hardware (perangkat keras) adalah salah satu komponen dari sebuah

komputer yang sifat alat nya bisa dilihat dan diraba secara langsung atau yang

berbentuk nyata, yang berfungsi untuk mendukung proses komputerisasi.

Hardware dapat bekerja berdasarkan perintah yang telah ditentukan ada

padanya, atau yang juga disebut dengan dengan istilah instruction-set.

Dengan adanya perintah yang dapat dimengerti oleh hardware tersebut, maka

hardware tersebut dapat melakukan berbagai kegiatan yang telah ditentukan

oleh pemberi perintah (McComb, 2001).

7

7

2.2.4 Mikrokontroller

Mikrokontroler adalah sebuah sistem komputer fungsional dalam

sebuah chip. Di dalamnya terkandung sebuah inti prosesor, memori

(sejumlah kecil RAM, memori program, atau keduanya) dan perlengkapan

input output. Dengan kata lain, mikrokontroler adalah suatu alat elektronika

digital yang mempunyai masukan dan keluaran serta kendali dengan

program yang bisa ditulis dan dihapus dengan cara khusus, Cara kerja

mikrokontroler sebenarnya membaca dan menulis data. Mikrokontroler

merupakan komputer didalam chip yang digunakan untuk mengontrol

peralatan elektronik, yang menekankan efisiensi dan efektifitas biaya. Secara

harfiah bisa disebut pengendali kecil dimana sebuah sistem elektronik

yang sebelumnya banyak memerlukan komponen-komponen pendukung

seperti IC, TTL dan CMOS dapat direduksi atau diperkecil dan akhirnya

terpusat serta dikendalikan oleh mikrokontroler ini (Budiharto, 2009). Ada

beberapa manfaat dari penggunaan mikrokontroller yaitu (Artanto, 2012) :

1. Sistem elektronik akan menjadi lebih ringkas.

2. Rancang bangun sistem elektronik akan lebih cepat karena sebagian besar

dari sistem adalah perangkat lunak yang mudah dimodifikasi.

3. Pencarian gangguan lebih mudah ditelusuri karena sistemnya yang

kompak.

Untuk merancang sebuah sistem berbasis mikrokontroler, kita

memerlukan perangkat keras dan perangkat lunak, yaitu:

1. Sistem minimal mikrokontroler.

8

8

2. Software pemrograman dan kompiler, serta downloader

Yang dimaksud dengan sistem minimal adalah sebuah rangkaian

mikrokontroler yang sudah dapat digunakan untuk menjalankan sebuah

aplikasi. Sebuah IC mikrokontroler tidak akan berarti bila hanya berdiri

sendiri. Pada dasarnya sebuah sistem minimal mikrokontroler memiliki

prinsip yang sama, yang terdiri dari 4 bagian, yaitu :

1. prosesor, yaitu mikrokontroler itu sendiri.

2. rangkaian reset agar mikrokontroler dapat menjalankan program mulai

dari awal.

3. rangkaian clock, yang digunakan untuk memberi detak pada CPU.

4. rangkaian catu daya, yang digunakan untuk memberi sumberdaya

Pada mikrokontroler jenis-jenis tertentu (AVR misalnya), poin-poin

pada nomer 2 dan 3 sudah tersedia didalam mikrokontroler tersebut dengan

frekuensi yang sudah di-seting dari vendor-nya (biasanya 1 MHz, 2 MHz,

4MHz, 8MHz), Sehingga pengguna tidak perlu memerlukan rangkaian

tambahan, namun bila ingin merancang sistem dengan spesifikasi tertentu

(misal ingin berkomunikasi dengan PC atau handphone), maka pengguna

harus menggunakan rangkaian clock yang sesuai dengan karakteristik PC atau

HP tersebut, biasanya menggunakan kristal 11,0592 MHz, untuk

menghasilkan komunikasi yang sesuai dengan bit-rate PC atau HP tersebut.

AVR-ATMega328 adalah mikrokontroler AVR (Alf and Vegards Risc

processor) 8 bit, bertenaga rendah dengan teknologi CMOS berkinerja tinggi

9

9

yang dilengkapi dengan dengan ADC internal, EEPROM internal, SRAM

internal, memori flash, Timer/Counter, PWM (Pulse Width Modulation),

analog comparator, dan lain-lain. Sehingga dengan fasilitas yang lengkap ini

memungkinkan kita belajar mikrokontroler keluarga AVR dengan lebih

mudah dan efisien, serta dapat mengembangkan kreativitas penggunaan

mikrokontroler ATMega328.

Gambar 2.2 mikrokontroller ATMega328 (Alf dkk, 2010).

Fitur-fitur yang dimiliki oleh mikrokontroler ATMega328 seperti yang

terangkum dalam ATMega328 datasheet adalah sebagai berikut (Alf dkk,

2010) :

1. Saluran I/O (input-output) sebanyak 28 buah, yaitu port A, port B, port C,

dan port D.

2. ADC internal sebanyak 6 saluran.

3. 6 saluran PWM.

4. Eksekusi single clock cycle sampai dengan 131 instruksi.

5. Tiga buah Timer/Counter dengan kemampuan pembandingan.

6. CPU yang terdiri atas 28 buah register.

7. SRAM sebesar 2 Kb.

10

10

8. EEPROM sebesar 1 Kb yang dapat diprogram saat operasi.

9. Memori Flash sebesar 32 Kb dengan kemampuan Read While Write.

10. Kemampuan me-reset ketika program berjalan

11. Port antarmuka SPI

12. Internal kalibrasi Oscillator

13. External dan internal interrupt source.

14. Antarmuka komparator analog.

15. 6 sleep mode.

16. Voltasi ketika pengoperasian sebesar 1,8 5,5 V.

17. Sistem mikroprosesor 8 bit berbasis RISC dengan kecepatan maksimal

20MHz.

18. Mendukung Programming lock untuk keamanan software.

19. Real Time Counter dengan Separasi Oscillator.

Gambar 2.3 Konfigurasi pin mikrokontroller ATMega328 (Alf dkk, 2010).

11

11

Gambar 2.4 Diagram blok mikrokontroller ATMega328 (Alf dkk, 2010).

Ada beberapa alasan utama mengapa penulis memilih

menggunakan AVR-ATMega328 yaitu :

1. Harganya relatif murah dengan spesifikasi setara dengan ATMega lainnya

diatas ATMega328.

2. Hanya membutuhkan suplai power rendah sebesar 1,8 5,5 V.

12

12

3. Tergolong keluarga mikrokontroller CMOS 8 bit yang telah diketahui

memiliki kinerja teknologi pengoperasian yang tinggi.

4. Mempunyai 4 jenis port, port A, B, C dan D.

5. 6 sleep mode.

6. 6 saluran PWM dan ADC.

7. Eksekusi single clock cycle sampai dengan 131 instruksi.

8. Kompatibel dengan board Arduino

2.2.5 Arduino UNO R2

Arduino adalah pengendali mikro single-board yang bersifat

opensource, diturunkan dari Wiring-Platform 2009 penemunya adalah

Massimo Banzi, dirancang untuk memudahkan penggunaan elektronik dalam

berbagai bidang. Hardware-nya memiliki prosesor Atmel AVR dan software-

nya memiliki bahasa pemrograman sendiri dan bisa di-download secara

gratis. Arduino juga dapat dikatakan merupakan sebuah rangkaian elektronik

yang berukuran kecil sebesar kartu nama, yang dapat diprogram untuk

membaca sensor, mengendalikan aktuator, dan juga berkomunikasi dengan

computer (Artanto, 2012).

Sensor adalah alat elektronik yang bisa mengubah fenomena alam,

seperti panas, dingin, terang, gelap, dan lain-lain, menjadi sinyal elektronik.

Sedangkan Aktuator adalah alat mekanik yang bisa mengubah sinyal

elektronik menjadi gerakan. Kedua istilah diatas dapat ditangani dengan satu

buah board modul Arduino (Artanto, 2012).

13

13

Gambar 2.5 Contoh bahasa pemrogramman pada Arduino untuk menyalakan

LED (Banzi, 2009).

Perkembangan dari tahun ketahun membuat Arduino memiliki banyak

variasi jenis dari board modul-nya salah satunya yaitu Arduino UNO R2,

Arduino UNO R2 adalah piranti board modul mikrokontroller keluaran

Arduino yang menggunakan mikrokontroller AVR-ATMega328, merupakan

penerus Arduino Duemilanove Uno dan Arduino UNO R1 yang memiliki 14

14

14

pin input/output digital (dimana 6 pin dapat digunakan sebagai output PWM),

6 input analog, 16 Mhz osilator kristal, koneksi USB, jack-power, ICSP

header, dan tombol reset (Banzi, 2009)

Penulis menggunakan Arduino UNO R2 karena seri Arduino inilah

yang mempunyai harga yang murah, populer, pemakaiannya mudah, dan juga

memiliki spesifikasi yang hampir sama dengan seri Arduino UNO R2

diatasnya. Pada Gambar 2.6 ditampilkan board modul Arduino UNO R2 :

Gambar 2.6 Board modul Arduino UNO (Banzi, 2009).

1. Port USB. 7. Tombol reset.

2. IC konverter serial USB. 8. Mikrokontroller ATMega328.

3. LED untuk test output kaki D13. 9. Kaki-kaki input Analog (A0-A5).

4. Kaki-kaki I/O Digital (D8-D13). 10. Kaki-kaki catu daya (5 V, GND).

5. Kaki-kaki I/O Digital (D0-D7). 11. Terminal power/catu daya (6-9 V).

6. LED indikator catu daya. 12. Osilator Kristal 16 Mhz

1

2 3 4 5

6

7

8

9

10 11

12

2

15

15

Gambar 2.7 Rancangan skematik board modul Arduino UNO (Banzi, 2009).

16

16

2.2.6 Physical E-Toys

Physical E-toys adalah opensource software yang dapat

menghubungkan dunia virtual computer dengan dunia nyata. Dengan physical

E-toys kita dapat membuat rancangan robot yang akan kita buat atau dapat

dikatakan membuat robot virtual kemudian mengimplementasikannya secara

aktual, kita juga bisa memprogram objek-objek seperti robot untuk

melakukan sesuatu yang menarik, atau kita juga bisa mendeteksi gejala-gejala

fisik di dunia nyata, dan menggunakan informasi itu untuk mengendalikan

objek-objek virtual yang tampak di layar computer. Disamping itu,

pemrogramman pada Physical E-toys dilakukan hanya dengan menarik

potongan instruksi yang disebut tile dan menyusunnya dalam sebuah wadah

yang disebut script. Tidak dibutuhkan keahlian khusus, semuanya hanya

dilakukan dengan klik, drag dan drop menggunakan mouse computer.

Physical E-toys sebenarnya merupakan pengembangan dari software Squeak

e-toys. Squeak e-toys sendiri adalah software yang merupakan bagian dari

proyek OLPC (One Laptop per-Child), yaitu proyek penyediaan laptop untuk

anak-anak di Negara berkembang, dimana software Squeak E-toys ini di-

instal didalamnya. Software yang luar biasa ini telah terbukti membantu

mengembangkan daya kreatifitas anak-anak diberbagai belahan dunia

(Artanto, 2012). Penulis menggunakan software ini untuk merancang skema

robot dan mengetahui nilai PWM atau denyut listrik. Tampilan awal software

Physical E-toys dapat dilihat pada gambar 2.8 berikut ini.

17

17

Gambar 2.8 Tampilan awal software Physical E-toys (Artanto, 2012).

2.2.7 Data Flow Diagram

2.2.8.1 Pengertian DFD

DFD (Data Flow Diagram) merupakan alat pemodelan data

yang menggambarkan sistem sebagai suatu jaringan dari fungsi-fungsi

atau proses-proses dari sistem yang saling berhubungan satu sama lain

dengan aliran data yang digambarkan dengan anak panah

(Sommverville, 2000). Tujuan dari DFD adalah membuat/mengetahui

aliran (track) aliran data seluruhnya dari sistem (Jogiyanto, 2001).

18

18

2.2.8.2 Komponen DFD

Beberapa komponen dari DFD yang umumnya digunakan

dalam menggambar proses sistem (Sommeverville, 2000) adalah:

1. External Entity

Menggambarkan kesatuan luar yang berhubungan dengan sistem,

dapat berupa orang atau kelompok orang diluar organisasi atau didalam

organisasi tersebut, tetapi diluar kontrol sistem lain yang dibuat.

2. Arus Data

Menggambarkan arus data atau informasi dari atau bagian ke

bagian yang lain. Menggambarkan garis penghubung dan tanda

sambung diantara kata katanya.

3. Proses

Mengambarkan kegiatan atau kerja yang dilakukan oleh orang,

mesin dan komponen dari hasil suatu arus data yang masuk kedalam

proses untuk dihasilkan arus data yang akan keluar dari setiap proses.

Setiap proses memiliki satu atau beberapa data masukan atau beberapa

data keluaran.

4. Data Store

Menggambarkan model dari kumpulan pada keterangan data yang

tersimpan, nama mencerminkan data store bila namanya lebih dari satu

kata maka harus diberi tanda sambung.

19

19

2.2.8 Flowchart (Diagram Alir)

Flowchart adalah gambaran dalam bentuk diagram alir dari algoritma-

algoritma dalam suatu program yang menyatakan arah alur program tersebut

yang disajikan dalam bentuk grafik atau gambar, sehingga dapat membantu

programmer maupun orang lain dalam memahami alur program (apa saja

input, proses dan output dari program) agar lebih sederhana dan mudah

dipelajari. Pada tabel 2.2 dijelaskan contoh gambaran symbol-simbol dalam

flowchart (Lukito, 2008).

Tabel 2.2 Simbol-simbol dalam flowchart (Lukito, 2008)

Simbol Nama Keterangan

TERMINATOR

Permulaan/akhir

program

GARIS ALIR (FLOW

LINE)

Arah aliran program

PREPARATION

Proses

inisialisasi/pemberian

harga awal

PROSES

Proses

perhitungan/proses

pengolahan data

INPUT/OUTPUT

DATA

Proses input/output

data, parameter,

informasi

PREDEFINED

PROCESS (SUB

PROGRAM)

Permulaan sub

program/proses

menjalankan sub

program

DECISION

Perbandingan

pernyataan,

penyeleksian data yang

memberikan pilihan

20

20

untuk langkah

selanjutnya

ON PAGE

CONNECTOR

Penghubung bagian-

bagian flowchart yang

berada pada satu

halaman

OFF PAGE

CONNECTOR

Penghubung bagian-

bagian flowchart yang

berada pada halaman

berbeda

2.2.9 Breadboard

Breadboard adalah Project Board atau yang sering disebut dengan PCB

(Printed Circuit Board) sementara yang dapat digunakan untuk eksperimen

suatu design rangkaian elektronika. Biasanya bahan pembuatan Breadboard

terbuat dari plastik. Breadboard dapat digunakan untuk menganalisa komponen

yang salah dan yang harus diperbaiki dalam rangkaian eksperimen. Setelah

semua sesuai dengan design dan keinginan maka design yang sudah ada dalam

Breadboard dapat dipindahkan ke dalam PCB secara permanen dengan terlebih

dahulu mebuat layout PCB melalui software. Breadboard juga sering disebut

sebagai media dasar konstruksi sebuah sirkuit elektronik dan merupakan

prototipe dari suatu rangkaian elektronik. Di zaman modern istilah ini sering

digunakan untuk merujuk pada jenis tertentu dari papan tempat merangkai

komponen, dimana papan ini tidak memerlukan proses men-solder (langsung

tancap). Karena papan ini solderless alias tidak memerlukan solder sehingga

dapat digunakan kembali dan dengan demikian dapat digunakan untuk

prototipe sementara, serta membantu dalam bereksperimen desain sirkuit

21

21

elektronika (Artanto 2012). Berbagai sistem elektronik dapat di prototipekan

dengan menggunakan Breadboard, mulai dari sirkuit analog dan digital kecil

sampai membuat unit pengolahan terpusat (CPU). Secara umum breadbord

memiliki jalur seperti pada Gambar 2.9 dan 2.10 berikut ini (Saragih, 2011) :

Gambar 2.9 Breadboard tampak luar (Saragih, 2011).

Gambar 2.10 Konfigurasi pin-pin yang terdapat dalam Breadboard (Saragih,

2011).

Penjelasan :

1. Pasangan jalur Atas dan bawah terhubung secara horisontal sampai ke

bagian tengah dari Breadboard. Biasanya jalur ini digunakan sebagai jalur

power atau jalur sinyal yang umum digunakan seperti clock atau jalur

komunikasi.

2. lubang komponen di tengah merupakan tempat merangkai komponen. Jalur

ke 5 lobang ini terhubung vertikal sampai bagian tengah dari Breadboard.

22

22

3. Pembatas tengah breadboard digunakan sebagai tempat menancapkan

komponen IC

Penulis menggunakan Breadboard karena Breadboard compatible

dengan pembuatan prototipe elektronika, harganya murah, mudah digunakan,

dan dapat digunakan lagi setelahnya (re-useable) sehingga dapat menekan

biaya.

2.2.10 IC (Integrated Circuit)

IC adalah singkatan dari Integrated Circuit atau berarti rangkaian

terpadu. IC merupakan rangkaian gabungan dari beberapa komponen seperti

Resistor, Kapasitor, Dioda dan Transistor yang telah terintegrasi menjadi

sebuah rangkaian berbentuk chip kecil yang dibuat dari bahan semi conductor.

IC digunakan untuk beberapa keperluan pembuatan peralatan elektronik agar

mudah dirangkai menjadi peralatan yang berukuran relatif kecil. Sebelum

adanya IC, hampir seluruh peralatan elektronik dibuat dari satuan-satuan

komponen (individual) yang dihubungkan satu sama lainnya menggunakan

kawat atau kabel, sehingga tampak mempunyai ukuran besar serta tidak

praktis. Perkembangan teknologi elektronika terus semakin meningkat dengan

semakin lengkapnya jenis-jenis IC yang disediakan untuk rangkaian Linear dan

Digital, sehingga produk peralatan elektronik makin tahun makin tampak kecil

dan canggih (Nugraha, 2011).

Dalam penelitian ini penulis menggunakan IC L293D karena jenis IC

ini telah memiliki konstruksi H-bridge dan harganya lebih murah daripada IC

23

23

L298N, sehingga dapat digunakan sebagai driver motor DC ber-gear yang

sama optimal karena dapat mengalirkan arus sampai dengan 4 A, dan

menguatkan tegangan maksimum sampai 46 V DC dengan stabil tanpa

mempengaruhi kinerja mikrokontroller, walaupun menggunakan banyak

perangkat elektronika lainnya yang terpasang dalam board. Bentuk IC L293D

dapat dilihat pada gambar 2.11 berikut ini.

Gambar 2.11 IC L298N (Nugraha, 2011).

2.2.11 Motor DC

Motor arus searah (motor DC) adalah mesin yang mengubah energi

listrik arus searah menjadi energi mekanis yang berupa putaran. Berdasarkan

fisiknya motor arus searah secara umum terdiri atas bagian yang diam (stator)

dan bagian yang berputar (rotor). Motor arus searah bekerja berdasarkan

prinsip interaksi antara dua fluksi magnetik. Dimana kumparan medan akan

menghasilkan fluksi magnet yang arahnya dari kutub utara menuju kutub

selatan dan kumparan jangkar akan menghasilkan fluksi magnet yang

melingkar. Interaksi antara kedua fluksi magnet ini menimbulkan suatu gaya

sehingga akan menimbulkan momen puntir atau torsi, pada gambar 2.12

menjelaskan tentang bagian-bagian motor DC (Muchlis, 2011).

24

24

Gambar 2.12 Bagian-bagian motor DC

Bagian bagian motor DC secara umum pada gambar 2.12 yaitu :

1. Badan Mesin :

Badan mesin ini berfungsi sebagai tempat mengalirnya fluks magnet yang

dihasilkan kutub magnet, sehingga harus terbuat dari bahan ferromagnetik.

Fungsi lainnnya adalah untuk meletakkan alat-alat tertentu dan

mengelilingi bagian-bagian dari mesin, sehingga harus terbuat dari bahan

yang benar-benar kuat, seperti dari besi tuang dan plat campuran baja.

2. Inti kutub magnet dan belitan penguat magnet :

Inti kutub magnet dan belitan penguat magnet ini berfungsi untuk

mengalirkan arus listrik agar dapat terjadi proses elektromagnetik. Adapun

aliran fluks magnet dari kutub utara yaitu melalui celah udara yang

melewati badan mesin.

3. Sikat-sikat :

Sikat-sikat ini berfungsi sebagai jembatan bagi aliran arus jangkar dengan

bebas, dan juga memegang peranan penting untuk terjadinya proses

komutasi.

25

25

4. Komutator :

Komutator ini berfungsi sebagai penyearah mekanik yang akan dipakai

bersama-sama dengan sikat. Sikat-sikat ditempatkan sedemikian rupa

sehingga komutasi terjadi pada saat sisi kumparan berbeda.

5. Jangkar :

Jangkar dibuat dari bahan ferromagnetik dengan maksud agar kumparan

jangkar terletak dalam daerah yang induksi magnetiknya besar, agar GGL

induksi yang dihasilkan dapat bertambah besar.

6. Belitan jangkar :

Belitan jangkar merupakan bagian yang terpenting pada mesin arus searah,

berfungsi untuk tempat timbulnya tenaga putar motor.

Secara umum Motor DC dibagi atas dua macam, yaitu (Budiharto, 2009) :

1. Motor DC dengan sikat yang berfungsi sebagai pengubah arus pada

kumparan sedemikian rupa sehingga arah putaran motor akan selalu sama.

2. Motor DC tanpa sikat menggunakan semi konduktor untuk merubah

maupun membalik putarannya untuk menggerakkan motor, tingkat

kebisingan motor jenis ini rendah karena putarannya halus.

Dalam penelitian ini penulis membutuhkan Motor DC ber-gear karena

jenis Motor DC tersebut dapat mengeluarkan torsi yang besar. Akan tetapi

Motor DC ber-gear sangat susah ditemukan dipasaran dan harganya sangat

mahal, Maka penulis menggunakan Motor DC dari hasil modifikasi Motor

Servo micro 9G.

26

26

2.2.12 Motor Servo

Motor Servo adalah sebuah motor dengan sistem closed feedback di

mana posisi dari motor akan diinformasikan kembali ke rangkaian kontrol

yang ada di dalam Motor Servo. Motor ini terdiri dari sebuah motor,

serangkaian gear, potensiometer dan rangkaian kontrol. Potensiometer

berfungsi untuk menentukan batas sudut dari putaran servo. Sedangkan sudut

dari sumbu Motor Servo diatur berdasarkan lebar pulsa yang dikirim melalui

kaki sinyal dari kabel motor (Artanto, 2012).

Motor Servo biasanya hanya bergerak mencapai sudut tertentu saja

dan tidak kontinyu seperti motor DC maupun motor stepper. Walau demikian,

untuk beberapa keperluan tertentu, motor servo dapat dimodifikasi agar

bergerak kontinyu seperti motor DC. Pada robot, motor ini sering digunakan

untuk bagian kaki, lengan, atau bagian-bagian lain yang mempunyai gerakan

terbatas dan membutuhkan torsi cukup besar (Artanto, 2012).

Motor Servo adalah motor yang mampu bekerja dua arah (CW dan

CCW) dimana arah dan sudut pergerakan rotor-nya dapat dikendalikan hanya

dengan memberikan pengaturan duty cycle sinyal PWM pada bagian pin

kontrolnya. Motor Servo tampak pada gambar 2.13 berikut ini (McComb,

2001).

27

27

Gambar 2.13 Motor Servo (McComb, 2001).

Motor Servo merupakan sebuah motor DC yang memiliki rangkaian

kontrol elektronik dan internal gear untuk mengendalikan pergerakan dan

sudut angularnya. Sistem Mekanik Motor Servo tampak pada gambar 2.14

berikut ini (Budiharto, 2009).

Gambar 2.14 Sistem mekanik Motor Servo (Budiharto, 2009).

Motor Servo adalah motor yang berputar lambat, dimana biasanya

ditunjukkan oleh rate putarannya yang lambat, namun demikian memiliki

torsi yang kuat karena internal gear-nya. Lebih dalam dapat digambarkan

bahwa sebuah motor servo memiliki (Artanto, 2012) :

1. 3 jalur kabel : power, ground, dan kontrol.

2. Sinyal kontrol mengendalikan posisi.

28

28

3. Operasional dari servo motor dikendalikan oleh sebuah pulsa selebar 20

ms, dimana lebar pulsa antara 0.5 ms dan 2 ms menyatakan akhir dari

range sudut maksimum.

4. Konstruksi didalamnya meliputi internal gear, potensiometer, dan

feedback control.

Dalam penelitian ini penulis menggunakan jenis motor servo micro

9G karena jenis motor servo ini adalah yang paling murah, paling ringan,

paling populer dipasaran, dan dapat dimodifikasi menjadi motor DC ber-gear,

karena dalam penelitian ini penulis membutuhkan motor DC yang memiliki

gear.

2.2.13 LED (Light Emiting Diode)

LED (Light Emiting Diode) merupakan komponen elektronika yang

terbuat dari bahan semi konduktor jenis dioda yang mampu memancarkan

cahaya. LED merupakan produk temuan lain setelah dioda. Strukturnya juga

sama dengan dioda. Berikut ini adalah macam-macam LED (Muchlis, 2011) :

1. Dioda Emiter Cahaya :

Sebuah dioda emisi cahaya dapat mengubah arus listrik langsung menjadi

cahaya. Dengan mengubah jenis dan jumlah bahan yang digunakan untuk

bidang temu PN, LED dapat dibentuk agar dapat memancarkan cahaya

dengan panjang gelombang yang berbeda-beda. Warna yang biasa

dijumpai adalah merah, hijau dan kuning.

29

29

2. LED Warna Tunggal :

LED warna tunggal adalah komponen yang paling banyak dijumpai.

Sebuah LED warna tunggal mempunyai bidang temu PN pada satu keping

silicon. Sebuah lensa menutupi bidang temu PN tersebut untuk

memfokuskan cahaya yang dipancarkan.

3. LED Tiga Warna Tiga Kaki :

Disini satu kaki merupakan anoda bersama dari kedua LED. Satu kaki

dihubungkan ke katoda LED merah dan kaki lainnya dihubungkan ke

katoda LED hijau. Apabila anoda bersamanya dihubungkan ke bumi, maka

suatu tegangan pada kaki merah atau hijau akan membuat LED menyala.

Apabila satu tegangan diberikan pada kedua katoda dalam waktu yang

bersama, maka kedua LED akan menyala bersama-sama. Pencampuran

warna merah dan hijau akan menghasilkan warna kuning.

4. LED Tiga Warna Dua Kaki :

Disini dua bidang temu PN dihubungkan dalam arah yang berlawanan,

warna yang akan dipancarkan LED ditentukan oleh polaritas tegangan

pada kedua LED. Suatu sinyal yang dapat mengubah polaritas akan

menyebabkan kedua LED menyala dan menghasilkan warna kuning.

5. LED Seven Segment :

Biasanya digunakan untuk menampilkan angka berupa angka 0 sampai 9,

angka-angka tersebut dapat ditampilkan dengan mengubah nyala dari 7

segmen yang ada pada LED yang disusun seperti gambar 2.15 berikut ini :

30

30

Gambar 2.15 LED Seven Segment (Muchlis, 2011).

Karena LED adalah salah satu jenis dioda maka LED memiliki 2

kutub yaitu anoda dan katoda. Dalam hal ini LED akan menyala bila ada arus

listrik mengalir dari anoda menuju katoda. Pemasangan kutub LED tidak

boleh terebalik karena apabila terbalik kutubnya maka LED tersebut tidak

akan menyala. LED memiliki karakteristik berbeda-beda menurut warna yang

dihasilkan. Semakin tinggi arus yang mengalir pada LED maka semakin

terang pula cahaya yang dihasilkan, namun perlu diperhatikan bahwa

besarnya arus yang diperbolehkan 10 mA - 20 mA dan pada tegangan 1,6 V -

3,5 V menurut karakter warna yang dihasilkan. Apabila arus yang mengalir

lebih dari 20 mA maka LED akan terbakar. Untuk menjaga agar LED tidak

terbakar perlu kita gunakan Resistor sebagai penghambat arus. Gambar 2.16

dan gambar 2.17 berikut ini menjelaskan tentang rangkaian LED dan bentuk

LED.

Gambar 2.16 Rangkaian LED (Muchlis, 2011).

31

31

Gambar 2.17 LED Superbright (Muchlis, 2011).

Kelebihan dari LED (Saragih, 2011) :

1. LED memiliki efisiensi energi yang lebih tinggi dibandingkan dengan

lampu lain, dimana LED lebih hemat energi 80% sampai 90%

dibandingkan lampu lain.

2. LED memilki waktu penggunaan yang lebih lama hingga mencapai 100

ribu jam.

3. LED memiliki tegangan operasi DC yang rendah.

4. Cahaya keluaran dari LED bersifat dingin atau cool (tidak ada sinar UV

atau energi panas).

5. Ukurannya yang mini dan praktis

2.2.14 Resistor

Resistor adalah komponen dasar elektronika yang digunakan untuk

membatasi jumlah arus yang mengalir dalam suatu rangkaian. Kemampuan

Resistor dalam menghambat arus listrik sangat beragam disesuaikan dengan

nilai resistansi Resistor tersebut. Resistor bersifat resistif dan umumnya

32

32

terbuat dari bahan karbon. Satuan resistansi dari suatu Resistor disebut Ohm

atau dilambangkan dengan simbol (Omega) (Nugraha, 2011).

Bentuk Resistor yang umum adalah seperti tabung dengan dua kaki di

kiri dan kanan. Pada badannya terdapat lingkaran membentuk cincin kode

warna untuk mengetahui besar resistansi tanpa mengukur besarnya dengan

Ohm-meter. Kode warna tersebut adalah standar manufaktur yang

dikeluarkan oleh EIA (Electronic Industries Association) seperti yang

ditunjukkan pada gambar 2.18 berikut ini (William, 2011).

Gambar 2.18 Standar manufaktur kode warna Resistor dari EIA (William,

2011).

Ada dua karakteristik resistor yang perlu di ketahui yaitu :

1. Nilai resistansinya.

33

33

2. Rating dayanya (Kemampuan untuk menahan arus yang mengalir pada

resistor tersebut).

Resistor mempunyai harga resistansi yang cukup banyak, mulai dari beberapa

ohm di belakang koma sampai beberapa mega ohm didepan koma. Rating

daya yang tertinggi dari yang mencapai beberapa ratus watt dan yang

terendah sampai mencapai 0,1 watt. Rating daya sangat penting, sebab ia

menunjukkan daya maksimum yang bisa disipasikan tanpa menimbulkan

panas-panas yang berlebihan yang dapat mengakibatkan kerusakan pada

Resistor tersebut. Disipasi artinya bahwa daya sebesar 12 R akan di buang

kepadanya karena panas yang berlebihan dapat mengakibatkan terbakarnya

resistor.

Dalam penelitian ini penulis menggunakan Resistor 10 k (cokelat-

hitam-oranye-emas) dan Resistor 330 k (oranye-oranye-cokelat-emas)

karena jenis resistor tersebutlah yang kompatibel dengan perangkat elektronik

yang dibutuhkan dalam pembuatan penelitian ini.

2.2.15 LDR (Light Dependent Resistor)

LDR singkatan dari Light Dependent Resistor adalah Resistor yang

nilai resistansinya berubah-ubah karena adanya intensitas cahaya yang

diserap. LDR juga merupakan Resistor yang mempunyai koefisien temperatur

negative, dimana resistansinya dipengaruhi oleh intrensitas cahaya. LDR

dibentuk dari cadium Sulfied (CDS) yang mana CDS dihasilkan dari serbuk

keramik. Secara umum, CDS disebut juga peralatan photo conductive, selama

34

34

konduktivitas atau resistansi dari CDS bervariasi terhadap intensitas cahaya.

Jika intensitas cahaya yang diterima tinggi maka hambatan juga akan tinggi

yang mengakibatkan tengangan yang keluar juga akan tinggi begitu juga

sebaliknya disinilah mekanisme proses perubahan cahaya menjadi listrik

terjadi. LDR biasa digunakan sebagai detektor cahaya atau pengukur besaran

konversi cahaya. LDR terdiri dari sebuah cakram semikonduktor yang

mempunyai dua buah elektroda pada permukaannya (Saragih, 2011).

Tampilan bentuk LDR dapat dilihat pada gambar 2.19 berikut ini.

Gambar 2.19 LDR (light dependent resistor) (Saragih, 2011).

2.2.16 Buzzer

Buzzer adalah sebuah komponen elektronika yang berfungsi untuk

mengubah getaran listrik menjadi getaran 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

35

35

bergetar yang akan menghasilkan suara. Buzzer biasa digunakan sebagai

indikator bahwa proses telah selesai atau terjadi suatu kesalahan pada sebuah

alat (alarm). Frekuensi suara yang dikeluarkan oleh Buzzer yaitu antara 1 5

KHz. Tampilan bentuk Buzzer dapat dilihat pada gambar 2.20 berikut ini

(Budiharto, 2009).

Gambar 2.20 Buzzer jenis 12 Volt DC

Dalam penelitian ini penulis menggunakan Buzzer jenis 12 Volt DC

karena lebih murah dan suara yang dihasilkan juga kencang.

2.2.17 Ball Caster

Ball Caster adalah sebuah bola yang dapat bergerak bebas ke segala

posisi. Ball Caster dalam robotika, biasa diguanakan sebagai roda bebas. Ball

Caster ini memiliki dimensi panjang 4,8 cm dan lebar 3,2 cm. Tampilan

bentuk Ball Caster dapat dilihat pada gambar 2.21 berikut ini (Artanto, 2012)

.

Gambar 2.21 Ball Caster

36

36

Dalam penelitian ini penulis menggunakan Ball Caster berbentuk roll

on dari deodoran bekas karena mudah didapat, gratis, dan juga karena

penelitian ini membutuhkan tambahan roda lagi untuk bergerak bebas maka

dari itu penulis memakai Ball Caster roll on tersebut.

37

37

BAB III

METODE PENGEMBANGAN SISTEM

3.1 Studi Pendahuluan

Penelitian ini dilaksanakan untuk mengembangkan sistem robotika robot

penjejak garis (line follower) agar dapat diimplementasikan kepada tunanetra

untuk menunjang mobilitasnya pada suatu komplek bangunan, karena menurut

sepengetahuan penulis penelitian mengenai pengembangan robot line follower

untuk tunanetra sangat jarang dilakukan. Dalam penelitian ini penulis

menggunakan board modul Arduino UNO R2 karena jenis board ini sangat

mudah dan murah ditemukan dipasaran, mempunyai fleksibilitas untuk

dikembangkan lebih lanjut karena bersifat opensource, pangsa pasarnya jelas, dan

selalu mengalami perkembangan versi board modul yang cukup signifikan dari

tahun ke tahun.

3.2 Tahap Pengumpulan Data

Pengumpulan data dilakukan untuk memperoleh hasil yang akurat dan valid

secara maksimal. Metode pengumpulan data yang digunakan dalam penelitian ini

adalah sebagai berikut :

1. Studi Literatur atau Kepustakaan

Studi literatur dilakukan dengan mempelajari buku-buku yang berkaitan

dengan penelitian, penelitian makalah dan jurnal ilmiah, sehingga data yang

akan dikumpulkan untuk dianalisis lebih akurat. Teori-teori yang berhubungan

38

38

dengan penelitian ini antara lain tentang konsep pembuatan robotika line

follower, mikrokontroller, dan Arduino.

2. Observasi

Metode pengumpulan data yang dilakukan yakni dengan melakukan

pengamatan dan peninjauan secara langsung terhadap proses pembuatan dan

implementasi robot line follower untuk mengetahui apa saja yang harus

dibutuhkan dan seperti apakah bentuk dari hardware yang akan dibutuhkan

dalam pembuatan robot tersebut.

3. Interview

Metode pengumpulan data dengan mengadakan tanya jawab secara langsung

kepada pihak tunanetra yang ada kaitannya dengan masalah yang diambil.

3.3 Tahap Pengembangan Sistem

Dalam proses pembuatan robot line follower dalam penelitian ini

penulis menggunakan siklus hidup pengembangan sistem atau Sistem

Development Life cycle (SDLC) model waterfall dan sebagai acuannya yakni hasil

dari studi literature dan observasi. Metode SDLC model waterfall mengikuti

beberapa proses sebagai berikut (Sommerville, 2003) :

1. Analisis Kebutuhan Sistem

Tahap analisa kebutuhan dilakukan dengan mengumpulkan data dan informasi

yang berkaitan dengan kebutuhan apa saja yang harus dipenuhi oleh sistem

yang bertujuan untuk memperlancar proses pengembangan sistem dan

mendapatkan informasi mengenai gambaran terhadap penelitian yang akan

39

39

dikembangkan. Tahap ini mencakup analisis prosedur yang sedang berjalan,

analisis masalah, sistem usulan, dan analisis kebutuhan dan fungsional sistem.

2. Perancangan Sistem

Tahap perancangan adalah membuat rancangan sistem seperti pengubahan

kebutuhan sistem tersebut ke dalam struktur data dengan memodelkannya

menggunakan flowchart, DFD (Data Flow Diagram), dan perancangan

skematik dari bagian-bagian robot yang akan dibuat.

3. Implementasi Sistem

Tahap implementasi sistem merupakan tahap selanjutnya setelah perancangan

sistem selesai. Implementasi dilakukan dengan menterjemahkan desain

program atau hasil rancangan ke dalam kode-kode dengan menggunakan

bahasa pemrograman Arduino dan selanjutnya mengintegrasikannya dengan

hasil skematik rancangan hardware yang telah dibuat ke dalam sistem yang

telah dibangun.

4. Pengujian dan Evaluasi

Pengujian dilakukan untuk menemukan kelemahan, kekurangan maupun

kesalahan yang terdapat dalam sistem yang dibangun. Pengujian dilakukan

agar penelitian sesuai dengan tujuan penelitian. Setelah pengujian dilakukan

maka sistem akan dievaluasi baik diberikan penambahan pada beberapa fungsi

maupun merubah beberapa fungsi agar sistem yang dibangun dapat sesuai

dengan tujuan pengembangan sistem dan kebutuhan user.

40

40

5. Operasi dan Pemeliharaan

Mengoperasikan program di lingkungannya dan melakukan pemeliharaan,

seperti penyesuaian atau perubahan karena adaptasi dengan situasi sebenarnya.

Khusus untuk tahap pemeliharaan, tidak dilakukan karena sistem yang

dibangun ini hanya sebuah prototipe.

41

41

BAB IV

ANALISIS DAN PERANCANGAN SISTEM

4.1 Analisis Sistem

Analisis Sistem merupakan kebutuhan yang difokuskan pada pemahaman

tentang informasi, fungsi, dan performansi sistem. Proses analisis sistem juga

merupakan suatu prosedur yang dilakukan untuk pemeriksaan masalah dan

penyusunan alternatif pemecahan masalah yang timbul serta membuat spesifikasi

sitem yang baru atau sistem yang akan di usulkan.

4.1.1 Analisis Prosedur Yang Sedang Berjalan

Bagian ini menggambarkan sistem alat bantu jalan bagi tunanetra yang

sedang berjalan sampai dengan saat ini yaitu :

1. Sistem alat bantu jalan bagi tunanetra hanya menggunakan tongkat

alumunium dengan cat merah pada ujungnya.

2. Tunanetra hanya dapat mengandalkan indra pendengaran, perasaan, dan

pengingatnya dalam menyusuri jalan pada suatu komplek bangunan.

3. Tunanetra memerlukan waktu lebih untuk menghafal dan menyusuri jalan

dengan tongkat tersebut.

4.1.2 Analisis Masalah

Analisis masalah merupakan asumsi dari masalah-masalah yang

dihadapi dari analisis prosedur yang sedang berjalan yaitu :

42

42

1. Kurang akurat dan efektifnya penggunaan tongkat untuk tunanetra.

2. Memerlukan lebih banyak waktu untuk menghafal dan menyusuri jalan

menggunakan tongkat tersebut bagi tunanetra.

3. Tidak memberikan petunjuk yang akurat dari jalan yang sedang dilewati

sehingga tunanetra terkadang tersesat dalam menyusuri jalan yang hendak

dilewatinya.

4.1.3 Sistem Usulan

Berdasarkan hasil analisis masalah, maka perlunya pembuatan prototipe

robot line follower untuk tunanetra dengan spesifikasi sistem sebagai berikut :

Sistem dapat memberikan petunjuk jalan yang akurat untuk menuju dari satu

bangunan ke bangunan lainnya dengan memberikan kode-kode petunjuk arah

maju atau lurus, belok kiri atau belok kanan dengan jelas.

4.1.4 Analisis Kebutuhan Sistem

Dalam analisis ini akan dibahas mengenai analisis kebutuhan perangkat

lunak, perangkat keras dan pengguna untuk mendukung dalam pembuatan

prototipe robot line follower untuk tunanetra.

4.1.4.1 Analisis Kebutuhan Perangkat Lunak

Spesifikasi kebutuhan minimal perangkat lunak yang

dibutuhkan untuk mendukung sistem yang akan dibangun adalah

sebagai berikut :

43

43

1. Sistem operasi Microsoft windows XP SP2.

2. Physical E-toys segala versi untuk membuat rancangan robot dan

mengukur denyut listrik / PWM.

4. Arduino SDK segala versi sebagai pembuat source code program.

5. Microsoft Visio 2007 untuk membuat desain flowchart, diagram

blok dan DFD.

4.1.4.2 Analisis Kebutuhan Perangkat Keras

Spesifikasi kebutuhan minimal perangkat keras yang

dibutuhkan untuk mendukung sistem yang akan dibangun adalah

sebagai berikut :

1. Prosesor Intel Pentium IV dengan kecepatan 1,2 GHz.

2. RAM dengan kapasitas 512 MB.

3. VGA 124 MB dengan resolusi 800 x 600.

4. Ruang harddisk sebesar 40 GB.

5. Board modul Arduino duemilanove.

4.1.4.3 Analisis Pengguna

Analisis pengguna dimaksudkan untuk mengetahui siapa saja

pengguna yang terlibat dalam sistem yang akan dibuat, yaitu :

1. Tunanetra sebagai pengguna yang akan menggunakan sistem yang

dibuat.

44

44

2. Satpam sebagai yang mengoperasikan sistem on / off, start / finish

dan yang memberikan petunjuk tatacara menggunakan sistem

tersebut.

4.2 Perancangan Fungsional Sistem

Perancangan fungsi sistem akan membahas tentang Flowchart dan DFD

(Data Flow Diagram) dari pembuatan prototipe robot line follower.

4.2.1 Flowchart (Diagram Alir)

Pada gambar 4.1 dijelaskan diagram alir dari sistem yang akan dibuat

sebagai berikut :

45

45

Gambar 4.1 Flowchart (diagram alir) robot line follower

Pada gambar 4.1 diatas telah dijelaskan proses aliran data dalam diagram alir

ketika kondisi mulai maka selanjutnya robot akan medeteksi garis dari ketiga

sensor yaitu S1, S2 dan S3 dimana jika dari ketiga sensor tersebut mendeteksi

garis maka motor akan melakukan gerakan seperti yang telah digambarkan

dalam diagram tersebut.

46

46

4.2.2 Data Flow Diagram (DFD)

Berikut ini akan dijelaskan mengenai perancangan DFD robot.

4.2.2.1 DFD Level 0 (Diagram Konteks)

Di dalam DFD level 0 (diagram konteks) hanya ada satu proses

(Arduino controller) yang terhubung dengan tiga entitas, yaitu sensor,

motor dan buzzer, lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar 4.2 berikut

ini.

Gambar 4.2 DFD level 0 perancangan robot line follower

Gambar 4.2 diatas menunjukkan bahwa sistem memiliki tiga entitas

yaitu sensor, motor dan buzzer, ketiga entitas tersebut memiliki peran

masing-masing dalam menjalankan robot line follower agar dapat

bekerja sesuai dengan tujuan yang diharapkan. Terlihat pada gambar

47

47

tersebut entitas motor dan buzzer semua prosesnya tergantung pada

proses yang berada di entitas sensor.

4.2.2.2 DFD Level 1

DFD level 1 berikut ini merepresentasikan tiga modul proses

yang terdapat dalam board modul Arduino controller. Lebih jelasnya

dapat dilihat pada gambar 4.3 berikut ini.

Gambar 4.3 DFD level 1 perancangan robot line follower

Pada Gambar 4.3 tersebut menerangkan bahwa proses sensoring dan

tracking diatur dalam suatu proses yang dinamakan microcontrolling.

4.3 Perancangan Skematik Robot

Berikut ini akan dijelaskan mengenai perancangan skematik robot.

48

48

4.3.1 Diagram Blok

Pada gambar 4.4 berikut ini akan dijelaskan skema diagram blok robot

line follower yang akan dibuat.

Gambar 4.4 Skema diagram blok robot line follower

Dalam gambar 4.4 diatas telah jelas dapat disimpulkan bahwa

mikrokontrollerlah yang akan mengatur tiap-tiap proses dari masing-masing

komponen utama elektronika dalam robot seperti sensor, motor driver dan

buzzer untuk selanjutnya dengan bantuan catu daya kesemuanya akan

mendapatkan PWM atau denyut listrik yang nantinya akan menggerakkan

motor dan buzzer untuk bekerja sesuai dengan instruksi yang telah diberikan.

4.3.2 Rangkaian Skematik Robot

Pada gambar 4.5 berikut ini akan dijelaskan rangkaian skematik dari

robot line follower yang akan dibuat.

49

49

Gambar 4.5 Rangkaian skematik robot line follower

50

50

BAB V

IMPLEMENTASI DAN PENGUJIAN SISTEM

5.1 Implementasi Sistem

Berikut ini dijelaskan cara pembuatan dan perakitan dari rancangan skematik

robot yang telah dibuat sebelumnya.

Instalasi Arduino SDK (Software Development Kit)

1. Buka situs www.arduino.cc/en/Main/Software, pilih versi

yang terbaru lalu klik download maka file Arduino.rar

telah tersimpan kedalam hardisk anda.

2. Ekstrak file tersebut, kemudian buka hasil ekstrakan

tersebut.

3. Jalankan software Arduino dengan mengeklik dua kali icon

bergambar mirip kacamata atau angka 8 terbalik berwarna

hijau seperti pada gambar 5.8 berikut ini.

Gambar 5.8 Icon Arduino SDK

51

51

4. Jendela Arduino SDK terbuka, proses instalasi selesai dan

selanjutnya tigal mengimplementasikan source code

Arduino kedalam software tersebut.

5.1.1.1 Menghubungkan Arduino UNO Dengan Physical E-Toys

Karena software physical e-toys belum menyediakan tipe

board Arduino Uno. Maka untuk membuat Arduino Uno bisa terhubung

dengan Physical Etoys, berikut langkah-langkahnya (langkah ini bisa

juga digunakan untuk seri Arduino Duemilanove) :

1. Hubungkan Arduino Uno dengan kabel USB A-B ke komputer.

2. Buka software Arduino

3. Pada menu File, pilih Example >> Firmata >> Standard

Firmata. Tampak seperti gambar 5.9 berikut ini.

52

52

Gambar 5.9 Proses menghubungkan Arduino Uno SDK dengan

physical e-toys

4. Pada menu Tools pilih tipe Board dan Serial port sesuai dengan

yang digunakan.

5. Klik tombol Upload untuk memasukkan kode mesin Standard

Firmata ke memori Arduino Uno.

6. Buka software Physical Etoys.

7. Ambil obyek Arduino board dari kotak suplai di kategori

Electronics.

8. Buka kotak Viewer Arduino board.

9. Pada kategori Arduino-Connection, klik tombol tanda seru di

samping tile Arduino board connect. Bila tile Arduino is

connected bernilai True, maka Arduino Uno telah terhubung

dengan Physical Etoys.

5.1.1.2 Modifikasi dan Perakitan Mekanik Robot

1. Memodifikasi komponen Microservo 9G menjadi motor

DC. Hal ini dilakukan karena dalam penelitian ini

diperlukan Motor DC yang mempunyai gaya torsi yang

besar (ber-gear) dan untuk mendapatkan Motor DC ber-

gear tersebut sangat sulit dipasaran serta harganya yang

cukup mahal, maka dari itu penulis memodifikasi

Microservo 9G menjadi Motor DC.

53

53

2. Siapkan Motorservo 9G, obeng plus kecil dan gunting kuku

seperti pada gambar 5.10 berikut.

Gambar 5.10 Obeng plus kecil dan Microservo

3. Buka Microservo dengan melepas keempat baut pada

wadahnya seperti pada gambar 5.11 dan 5.12 berikut.

Gambar 5.11 Melepas keempat baut Microservo 9G

54

54

Gambar 5.12 Membuka wadah Microservo 9G

4. Tarik kabel sehingga papan rangkaian kecil keluar dari

wadah. Kemudian dengan gunting kuku, potong kelima

kabel pada papan rangkaian kecil tersebut, sehingga papan

rangkaian tersebut dapat dihilangkan (gambar 5.13).

55

55

Gambar 5.13 Memotong kelima kabel untuk

menghilangkan papan rangkaian kecil

5. Agar motor bisa berputar kontinyu, maka penghalang

(stopper) pada roda gigi harus dipotong. Cari penghalang

tersebut yang berada dibawah roda gigi paling atas.

6. Lepaskan roda gigi atas tersebut dari porosnya. Hati-hatilah

supaya roda gigi yang lain tidak terlepas dari poros

tersebut.

7. Hilangkan penghalang (stopper) tersebut dengan gunting

kuku

8. Kembalikan roda gigi yang telah terpotong penghalangnya

tersebut pada porosnya sesuai dengan posisi semula

9. Tambahkan dua buah kabel warna hitam dan merah, lalu

solder sesuai pada gambar 5.16 berikut pada terminal

dinamo motor tersebut.

10. Agar roda tidak licin, maka tambahkan isolasi lakban tebal

(bertekstur). Potong-potong sepanjang 1-2 Cm, dan tempel

sehingga menutupi seluruh tepi roda seperti tampak pada

gambar 5.23 berikut.

56

56

5.1.1.3 PERAKITAN KOMPONEN KESELURUHAN ROBOT

Setelah berhasil merakit komponen mekanik robot, maka

langkah selanjutnya yaitu merakit komponen keseluruhan robot dan

memasang roda seperti pada skema gambar 5.26, 5.27, 5.28 berikut

Gambar 5.26 Skematik perakitan robot line follower

57

57

5.1.1.4 Mencatat Nilai Pendeteksian LDR

1. Tancapkan rangkaian robot yang telah dirangkai

sebelumnya dengan kabel USB A-B ke komputer anda.

2. Buka software Physical e-toys dengan mengeklik kiri dua

kali pada ikon bergambar kelinci putih dengan kumis

panjang.

3. Setelah program terbuka maka klik new project seperti

pada gambar 5.29 berikut.

Gambar 5.29 Membuka project baru pada Physical e-toys

4. Klik icon toolbar supplies seperti pada gambar 5.30 lalu

pilih object catalog.

58

58

Gambar 5.30 Toolbar supplies dan object catalog

5. Pada menu object catalog pilih komponen Electronic lalu

pilih Arduino board dengan men-drag&drop ikon

tersebut pada lembar kerja yang kosong, seperti tampak

pada gambar 5.31 dan 5.32 berikut.

Gambar 5.31 Pilih komponen Arduino board

59

59

Gambar 5.32 Drag&drop komponen Arduino pada lembar

kerja yang kosong

6. Klik kiri ikon x pada menu object catalog untuk

menutup tampilan menu tersebut lalu geser atau drag

komponen Arduino yang telah dikeluarkan tersebut ke

tengah-tengah lembar kerja dan klik kanan komponen

tersebut maka akan muncul icon-icon kecil seperti pada

gambar 5.33 berikut.

Gambar 5.33 Komponen Arduino setelah diklik kanan

7. Kemudian klik kiri satu kali icon viewer (bergambar mata)

seperti pada gambar 5.34 berikut.

Gambar 5.34 Icon viewer bergambar mata biru

60

60

8. Maka akan muncul konfigurasi source code dari Arduino

seperti pada gambar 5.35 berikut.

Gambar 5.35 Konfigurasi source code Arduino

9. Lakukan koneksi Arduino dengan Physical e-toys dengan

mengubah port com pada konfigurasi Arduino boards

port name, klik tulisan com1 lalu pilih other dan

masukkan nomer port Arduino yang telah anda catat

sebelumnya, lalu klik tanda seru berwarna kuning pada

konfigurasi Arduino board connect, jika nilai pada

konfigurasi Arduino boards is connected = true berarti

Arduino anda telah tersambung dengan Physical e-toys

seperti tampak pada gambar 5.36 berikut.

61

61

Gambar 5.36 Arduino telah tersambung dengan Physical

e-toys

10. Buatlah rancangan mini project LDR seperti pada gambar

5.37 berikut.

Gambar 5.37 Skematik rangkaian mini project LDR

11. Buka kotak viewer Arduino, lalu pindahkan jenis

konfigurasi dari arduino - digital pins menjadi arduino

analog pins lalu lihat nilai pada konfigurasi Arduino

boards analog pin 0 sampai dengan pin 2, seperti tampak

pada gambar 5.38 berikut. Jika nilainya berubah-ubah

berarti LDR anda telah tersambung.

LED

LDR

62

62

Gambar 5.38 Konfigurasi analog pin 0-2 untuk LDR

12. Tutuplah LDR yang ditempatkan di posisi tengah pada

breadboard, dan amati nilai arduino boards analog pin

2. Apakah nilainya berubah setiap kali LDR tersebut

dibuka-tutup dengan tangan?.

13. Lakukan hal yang sama seperti instruksi 12 untuk 2 buah

LDR yang lain, dan amati pada Arduino boards analog pin

0 dan pin 1, apakah nilai keduanya berubah ketika dibuka-

tutup dengan tangan?

14. Siapkan simple whiteboard yang telah dibuat jalur

menggunakan solasi hitam sebelumnya lalu tempatkan

ketiga sensor LDR yang terdapat dalam robot tersebut

diatas jalur garis yang telah kita buat sebelumnya, kita

misalkan analog pin 0 = S1, pin 1 = S2, pin 2 = S3. Geser

posisi robot sehingga masing-masing sensor tepat diatas

garis hitam secara bergantian.

15. Catat nilai untuk semua sensor, saat sensor mendeteksi

garis hitam dan saat tidak mendeteksi garis hitam, lalu cari

nilai tengah dari ketiga sensor tersebut dengan rumus

Nilai tengah = (nilai saat mendeteksi garis + nilai saat tidak mendeteksi garis)

2

63

63

16. Catat hasilnya dalam sebuah table seperti pada table 5.1

berikut ini. Penulis memperoleh hasil penelitian sensor

seperti dalam tabel tersebut.

Tabel 5.1 Nilai sensor LDR yang dideteksi

Sensor

LDR

Garis =

true

Garis =

false

Nilai

Tengah

Keterangan

S1 (kanan) 435 1045 740 PWM

S2 (kiri) 450 1030 740 PWM

S3 (lurus) 460 1035 747.5 PWM

17. Robot siap diimplementasikan dengan source code.

5.1.4 Implementasi Source Code Pada Board Arduino

Berikut ini akan dijelaskan cara pengimplementasian source code

arduino pada board modul Arduino uno.

1. Hubungkan board Arduino dengan kabel USB A-B ke computer

anda.

2. Buka software Arduino SDK yang telah anda download dan install

sebelumnya dengan mengeklik kiri dua kali pada icon berbentuk

mirip kacamata berwarna biru dengan tanda + dan -

didalamnya.

64

64

3. Setelah program telah terbuka maka klik menu tools >> serial

port >> pilih port com sesuai yang telah anda catat sebelumnya

seperti tampak pada gambar 5.39 berikut ini.

Gambar 5.39 Mengatur port Arduino

4. Klik lagi menu tools >> board >> pilih seri Arduino yang anda

gunakan, disini penulis menggunakan Arduino Uno maka pilih

Arduino Uno seperti tampak pada gambar 5.40 berikut.

65

65

Gambar 5.40 Memilih seri Arduino yang digunakan

5. Masukkan kode program pada file sketch yang telah terbuka seperti

pada gambar 5.41 berikut. Kode program selengkapnya dapat dilihat

pada lampiran penelitian ini.

66

66

Gambar 5.41 Kode program dimasukkan dalam file sketch

6. Lalu klik kiri tombol verify yang terdapat di pojok kiri atas

dibawah menu bar yang berbentuk tanda centang seperti tampak

pada gambar 5.42 berkut.

67

67

Gambar 5.42 Tombol verify ditandai dengan lingkaran merah

7. Jika program yang diketik benar maka akan muncul notifikasi

seperti pada gambar 5.43 berikut.

Gambar 5.43 Notifikasi yang muncul jika kode yang diketik telah

benar

68

68

8. Klik tombol upload yang berbentuk anak panah tepat berada

disamping tombol verify seperti tampak pada gambar 5.44 berikut

untuk men-download kode program ke dalam mikrokontroller

Arduino.

Gambar 5.44 Tombol upload ditandai dengan lingkaran merah

9. Tunggu prosesnya, jika berhasil ter-upload maka akan muncul

notifikasi seperti pada gambar 5.44 yang berbunyi Done

uploading dan robot siap digunakan.

69

69

10. Untuk mencoba menjalankan robot anda perlu menambahkan power

supplay berupa adaptor 9V pada slot terminal power catu daya DC.

setelah itu tes robot tersebut di lintasan garis pada simple

whiteboard yang telah dibuat sebelumnya.

11. Jika testing telah berhasil maka gantilah adaptor dengan power

supplay catu daya baterai GP 9 V atau baterai AA 1,5 V berjumlah

8 buah, dan masukkan kabel + dan - seperti tampak pada

skematik catu daya berikut ini (gambar 5.45).

Gambar 5.45 Skematik catu daya dengan baterai AA 1,5 V

70

70

BAB VI

HASIL DAN PEMBAHASAN

6.1 Depenelitian Sistem

Prototipe robot line follower berbasis mikrokontroller untuk tunanetra ini,

merupakan sebuah embedded system yang diimplementasikan dalam sebuah robot

yang berfungsi untuk membantu para tunanetra dalam memberikan petunjuk atau

menuntun perjalan seorang tunanetra dari satu kebangunan ke bangunan lain

dalam sebuah komplek bangunan, agar mereka lebih mudah dan cepat dalam

mengikuti jalur lika-liku jalan.

Proses pembuatan robot yang terperinci dan jelas dan juga komponen-

komponen elektronik didalamnya yang mudah dijumpai di pasaran menjadi kunci

utama pembuatan robot ini, agar robot ini mudah dijangkau atau dibeli oleh

konsumen, serta mampu membuka wawasan baru atau penemuan baru dalam

proses pengembangannya kedepan. Cara pengoperasiannya pun mudah yaitu

tinggal menekan tombol on atau off pada robot yang telah berada diatas lintasan

garis yang telah dibuat, kemudian tinggal ikuti arahnya sesuai bunyi yang

dihasilkan oleh robot tersebut.

71

71

BAB VII

KESIMPULAN DAN SARAN

7.1 Kesimpulan

Berdasarkan hasil penelitian, ada beberapa saran untuk pengembangan sistem

lebih lanjut, diantaranya sebagai berikut :

1. Perlunya penggantian sumber baterai menjadi yang mudah di-recharge dan

powerfull, misalnya mengganti baterai dengan baterai yang dapat diisi ulang

dan menambahkan sel surya sebagai tenaga tambahan baterai untuk proses

recharge daya sehingga baterai menjadi powerfull.

2. Sistem input-output robotika yang telah dibuat dapat ditambahkan dengan

sensor halangan, sehingga bagi penggunanya dapat mengetahui jika ada

halangan didepannya ketika mereka sedang berjalan menggunakan sistem

robotika tersebut (meminimalisir kecelakaan).

72

72

DAFTAR PUSTAKA

Alf, dkk. 2010. 8-bit AVR Microcontroller With 4/8/16/32K Bytes In-System

Programmable Flash. Amerika: Atmel.

Artanto, Dian. 2012. Yuk, Membuat Robot : Pembuatan Robot Virtual Dengan

Software Physical e-toys + Arduino. Jakarta: Penerbit Grasindo.

Banzi, Massimo. 2009. Getting Started With Arduino. Amerika: OReilly.

Budiharto, Widodo. 2009. Membuat Sendiri Robot Cerdas Edisi Revisi. Jakarta:

Penerbit Elex Media Komputindo.

Jogiyanto, HM. 2001. Analisis dan Desain Sistem Informasi : Pendekatan

Terstruktur Teori dan Praktek Aplikasi Bisnis. Yogyakarta: Penerbit Andi.

Lukito, Yuan. 2008. Alogirtma dan Pemrogramman. Yogyakarta: Penerbit

UKDW.

McComb, Gordon. 2001. The Robot Builders Bonanza. Amerika: Penerbit Mc

Graw-Hill.

Muchlis, Nurfajria. 2011. Pembuatan Robot Ziobot Untuk Penjejak Garis Dan

Pengangkat Barang Dengan Sensor Jarak Berbasis Mikrokontroller.

Jakarta: Universitas Gunadarma.

Nugraha, Mara. 2011. Robot Pemandu Wisata Kebun Binatang Menggunakan

Atmega8535 Dengan Sistem Suara. Jakarta: Universitas Gunadarma.