Penerapan Wireless Sensor Network Pada Alat Bantu ...€¦ · [3]. Bayi prematur umumnya perlu...

Penerapan Wireless Sensor Network Pada Alat Bantu Penyandang

Tunanetra

Artikel Ilmiah

Diajukan kepada

Fakultas Teknologi Informasi

Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Komputer

Peneliti:

Andre Bagus Putra Aditya (672012082)

Indrastanti Ratna Widiasari, M.T.

Program Studi Teknik Informatika

Fakultas Teknologi Informasi

Universitas Kristen Satya Wacana

Salatiga

Januari 2017

1

1. Pendahuluan

Perkembangan teknologi yang terus berkembang menjadi suatu acuan untuk

memberikan layanan kemudahan dalam penggunaan dan manfaat. Demikian

halnya, Wireless Sensor Network merupakan salah satu teknologi jaringan nirkabel

yang di dalamnya tertanam satu atau lebih peralatan sistem sensor dan dilengkapi

dengan peralatan sistem komunikasi, atau bisa disebut sensor yang bekerja tanpa

menggunakan kabel. Sensor dalam peralatan ini digunakan untuk menangkap atau

mengumpulkan suatu informasi yang sesuai dengan karakteristik dari sensor

tersebut. Informasi yang telah dikumpulkan berupa sinyal analog diubah dalam

bentuk sinyal digital dan kemudian transmisikan ke suatu titik melalui media tanpa

kabel atau wireless seperti wifi, bluetooth, infrared. Wireless Sensor Network juga

dikenal sebagai sebuah sistem yang terdiri dari sejumlah besar low-cost sensor yang

berukuran kecil dan tersebar pada sebuah area yang sangat luas dengan satu node

penampung untuk mengumpulkan hasil proses pada pembacaan sensor lainnya.

Perkembangan Wireless Sensor Network dimulai dari kebutuhan dalam

bidang militer seperti pemantauan pada saat perang di medan perang. Tetapi

sekarang Wireless Sensor Network sudah banyak digunakan dalam bidang industri

dan penggunaan untuk kemudahan masyarakat seperti pengawasan dan

pengontrolan proses dalam industri, mesin, pengawasan kesehatan, pemantau

kondisi lingkungan, aplikasi untuk kesehatan, otomatisasi pada rumah dan

pengaturan pada lalu lintas [1]. Teknologi Wireless Sensor Network ini memberikan

terobosan yang berarti bagi penyandang tunanetra. Salah satu contoh penggunaan

Wireless Sensor Network terdapat pada alat bantu penyandang tunanetra. Contoh

alat yang pernah dibuat sebelumya adalah tongkat tunanetra, kacamata, sepatu dan

jam tangan yang menggunakan teknologi Wireless Sensor Network, akan tetapi alat-

alat tersebut memiliki kekurangan untuk membantu penyandang tunanetra dalam

kehidupan sehari-hari, karena tidak dapat mendeteksi jarak benda di sekitarnya [2].

Permasalahan yang dihadapi para penyandang tunanetra ini adalah ketebatasan

untuk mendeteksi objek dan jarak, sehingga diperlukan terobosan baru untuk

menambah manfaat bagi penyandang tunanetra yaitu dengan alat bantu penyandang

tunanetra berbasis Wireless Sensor Network dengan panduan suara dengan

menghubungkan sensor satu dengan sensor yang lainnya sehingga lebih praktis

dalam penggunaan.

Berdasarkan latar belakang tersebut, maka dilakukan penelitian yang

membahas tentang Penerapan Wireless Sensor Network Pada Alat Bantu

Penyandang Tunanetra. Manfaat penelitian yang dilakukan yaitu memberikan

kemudahan kepada penyandang tunanetra dalam melakukan kegiatan sehari-hari.

2. Tinjauan Pustaka

Penelitian terdahulu yang digunakan sebagai acuan membahas mengenai

pemantauan untuk menjaga kestabilan suhu dalam tabung inkubator secara berkala

[3]. Bayi prematur umumnya perlu diletakkan pada tabung inkubator yang

mempunyai sistem pengontrolan suhu dan kelembaban, sehingga kestabilan suhu

bayi dapat dijaga. Faktor-faktor yang perlu diperhatikan pada inkubator adalah suhu

inkubator, suhu bayi, dan kelembaban dalam tabung inkubator, pada saat ini banyak

2

terjadi kecelakaan pada bayi di tabung inkubator, yang menyebabkan bayi

mengalami kepanasan hingga bayi meninggal dunia. Faktor kejadian ini terjadi

karena beberapa hal, salah satunya sistem kendali suhu dan kelembaban pada

tabung inkubator bayi sudah tidak beroprasi dengan baik. Selain itu belum adanya

peringatan berupa informasi jika tabung inkubator bayi bermasalah, sehingga

penanganannya oleh perawat menjadi lambat, untuk mencegah kejadian yang

serupa dengan suatu perangkat yang dapat mengukur suhu dan kelembaban sebagai

backup informasi tabung inkubator bayi dan untuk pemasangan perangkat supaya

lebih mudah dan hemat energi maka dibutuhkan suatu komunikasi data dari titik

pemasangan sebagai pengiriman data ke titik penerimaan sebagai pengolahan data

oleh komputer.

Penelitian lainnya pernah dilakukan oleh Ilmi [4]. Penelitian ini membahas

mengenai pencemaran udara disebabkan bertambahnya bahan kimia ke dalam

lingkungan udara normal yang mencapai jumlah tertentu, sehingga dapat dideteksi

oleh manusia atau yang dapat dihitung dan diukur serta dapat memberikan efek

pada manusia, binatang, vegetasi dan material karena ulah manusia. Dengan

memanfaatkan teknologi Wireless Sensor Network digunakan untuk mendeteksi,

memantau dan mengirimkan data ke personal computer sehingga dapat memantau

udara yang buruk terutama karbon monoksida yang berdampak negatif terhadap

kesehatan. Udara yang telah tercemar oleh partikel dapat menimbulkan berbagai

penyakit. Selain berdampak pada kesehatan, kondisi udara yang buruk juga

mengakibatkan dampak buruk terhadap lingkungan alam. Dampak yang timbulkan

seperti hujan asam, penipisan lapisan ozon, dan pemanasan global.

Dari kedua penelitian terdahulu terdapat persamaan yaitu sistem

pemantauan kesehatan yang menggunakan teknologi Sensor Nirkabel. Penelitian-

penelitian tersebut membahas tentang alat pemantauan kesehatan dari jarak jauh

yang berfungsi untuk mengontrol dan mengawasi kesehatan dan lingkungan sekitar.

Penelitian ini memanfaatkan teknologi sensor nirkabel untuk meminimalisir

kecelakaan yang sering dialami oleh para penyandang tunanetra karena para

penyandang tunanetra tidak dapat mendeteksi objek yang ada di sekitarnya. Oleh

karena itu diciptakan topi dan rompi berbasis Wireless Sensor Network untuk

membantu penyandang tunanetra.

Wireless Sensor Network merupakan jaringan yang terdiri dari node-node

yang berdiri sendiri yang memiliki kemampuan untuk melakukan penanganan

terhadap setiap kejadian dan fenomena yang terjadi di lingkungan yang

mengunakan teknologi wireless. Node berfungsi memenuhi kebutuhan data yang

diperlukan, setiap node tidak dapat melakukan tugas secara individu karena setiap

node harus bekerja sama dalam memenuhi kebutuhan yang ada. Menggunakan

komunikasi berbasis nirkabel memungkinkan untuk melakukan kolaborasi ini.

Node memiliki kemampuan dalam memproses satu atau lebih mikrokontroler dan

memiliki beberapa jenis memori seperti memori untuk program, data serta memiliki

transceiver dan memiliki sumber daya yang berasal dari baterai ataupun sel surya.

Banyak aplikasi yang bisa dilakukan dengan menggunakan jaringan sensor

nirkabel, misalnya mengumpulkan data kondisi lingkungan, keamanan, pelacakan

node, bidang kesehatan, pendeteksian bencana dan lain-lain [5].

3

Sensor Ultrasonik adalah sebuah teknologi sensor yang berfungsi untuk

mengubah besaran fisis bunyi menjadi besaran listrik dan sebaliknya. Cara kerja

sensor ini didasarkan pada prinsip dari pantulan suatu gelombang suara sehingga

dapat dipakai untuk menafsirkan eksistensi jarak suatu benda dengan frekuensi

tertentu. Disebut sebagai sensor ultrasonik karena sensor ini menggunakan

gelombang pantul dengan cara memantulkan gelombang ke objek dan menerima

gelombang tersebut untuk dideteksi berapa jarak objek yang terdeteksi. Gelombang

ultrasonik adalah gelombang bunyi yang memiliki frekuensi sangat tinggi yaitu

20.000 Hz [6].

3. Metode dan Perancangan Sistem

Metode yang digunakan pada penelitian ini adalah PPDIOO (Prepare, Plan,

Design, Implement, Operate, Optimize) yaitu metode yang digunakan oleh Cisco

pada perancangan jaringan dan kemudian digunakan dalam perancangan wireless

sensor network pada alat bantu penyandang tunanetra yang ditunjukkan pada

Gambar 2.

Gambar 1 Skema Metodologi PPDIOO [7]

Prepare merupakan tahap analisis masalah dengan melakukan studi

literatur mengenai wireless sensor network untuk membantu penyandang tunanetra

serta mengidentifikasi masalah dan sistem seperti apa yang diperlukan untuk

mengatasi masalah tersebut. Plan merupakan tahapan perancangan tentang sistem

dan analisis kebutuhan yang akan dibuat apakah sesuai dengan kebutuhan yang

diperlukan. Tahapan ini juga merencanakan susunan penelitian agar terorganisir

dengan baik. Design merupakan tahapan dilakukannya perancangan sistem yang

akan dibangun. Mulai dari flowcart diagram hingga alur kerja sistem yang

dirancang. Implement merupakan tahapan dimana kebutuhan perangkat, penulisan

kode program Arduino serta penerapan rancangan arsitektur wireless sensor

network. Pada tahap ini, program dibuat sesuai rancangan pada tahapan design

serta mengikuti alur diagram yang telah dibuat. Operate merupakan percobaan

dalam menjalankan program Arduino yang telah dirancang. Program Arduino

diujicobakan ke dalam Motherboard Arduino Uno agar setiap langkah dapat

diamati saat melakukan pengujian. Data yang didapat pada tahapan ini menentukan

4

apakah sistem dapat menjawab permasalahan yang telah dirumuskan. Optimize

melakukan pengoptimalan dalam setiap komponen perancangan. Mulai dari

hardware, software dan kebutuhan perancangan bot yang lain seperti pengawasan

terhadap pengaruh jaringan serta penambahan tiap komponen yang diperlukan [7].

Tahap Prepare adalah tahap dilakukan untuk menganalisa masalah

mengenai keterbatasan penyandang tunanetra dalam mendeteksi benda di sekitar

mereka dalam kehidupan sehari-hari. Setelah mendapat analisanya maka diajukan

salah satu solusi yakni bagaimana membuat sistem pendekteksi benda yang bisa

memberikan informasi kepada penyandang tunanetra dengan memberikan

gambaran tentang keadaan lingkungan sekitar mereka sehingga para penyandang

tunanetra ini dapat lebih terbantu dalam kehidupan sehari-hari. Selanjutnya masuk

ke dalam tahap Plan untuk menganalisa kebutuhan yang dibutuhkan di dalam

membangun sistem yang telah direncanakan sebelumnya sehingga kebutuhan yang

diperlukan dapat terpenuhi sesuai perencanaan awal. Tahap selanjutnya tahap

Design mempersiapkan semua kebutuhan yang ada ditahap Plan maka untuk tahap

berikutnya membuat topologi supaya mempermudah dalam membuat bentuk

rancangan sistem yang sesuai yang diinginkan. Topologi desain wireless sensor

network ditunjukkan pada Gambar 2.

Gambar 2.Topologi Desain Wireless Sensor Network

Gambar 2 pada topologi jaringan yang dibuat ada dua buah sensor

ultrasonik, sebuah Arduiono Uno dan MP3 Shield yang terhubung menjadi satu

yang berfungsi sebagai kontroler sensor dan konveter dari inputan sensor 1 dan

sensor 2. Sistem pengubahan ini dilakukan melalui dua tahap, dalam proses ini

sensor 1 atau sensor 2 mendeteksi jarak benda dan mengirimkan data berapa jarak

benda yang terdeteksi untuk selanjutnya dikirim dan diterima oleh Arduino Uno,

proses selanjutnya terjadi pada MP3 Shield kemudian dari sinyal analog menjadi

sinyal digital dan menghasilkan informasi berapa jarak benda yang terdeteksi.

Untuk menjadikan output suara MP3 Shield memerlukan Memory Card yang

berfungsi sebagai penyimpanan data jarak yang sudah diatur sebelumnya yang

berupa data MP3 sehingga ketika mendapat inputan dari sensor maka MP3 Shield

ini berfungsi mengambil data MP3 yang ada di Memory Card. Hasil keluaran yang

berupa suara bisa membantu penyandang tunanetra untuk mendeteksi benda di

sekitar mereka sehingga bisa lebih berhati-hati. Kabel Jumper berfungsi untuk

menghubungkan sensor satu dengan sensor dua dalam satu jaringan agar satu

Sensor 1

Sensor 2

Sink Node

Arduino Uno

Dan

MP3 Shield

Wireless Sensor

Network

User

5

sensor dengan sensor yang lain bisa saling memberikan data jadi ketika sensor satu

sudah mendeteksi benda dengan jarak yang sangat dekat maka sensor ini segera

memberikan inputan kepada Arduino dan selanjutnya diproses ke MP3 Shield dan

begitu juga sebaliknya. Arduino Uno ini menggunakan Power Bank untuk sumber

energi. Tahap selanjutnya tahap Implement merupakan tahap yang

mengimplementasikan sistem yang telah dirancang dan didesain sebelumnya. Pada

implementasi ini dikerjakan sesuai dengan alur kerja yang dibuat dalam sebuah

flowchart ditunjukkan pada Gambar 3.

Gambar 3. Diagram Cara Kerja Alat

Gambar 3 pada sistem kerja pendeteksian benda yang pertama adalah sensor

mendeteksi jarak benda di sekitarnya jika sensor mendeteksi benda maka sensor

mengukur jarak benda tersebut dan mengirimkannya ke Arduino Uno dan Arduino

Uno ini mengirimkan data ke MP3 Shield dan selanjutnya MP3 Shield ini

mengambil data yang ada di Micro SD yang sudah diisi dengan range jarak yang

sudah ditentukan. Jadi ketika sensor ini memberikan inputan ke Arduino dan

Arduino ke MP3 Shield maka diubah ke dalam jarak yang berupa suara jadi para

penyandang tunanetra ini bisa mendapatkan informasi tentang benda di sekitar

mereka. Masuk ke tahap selanjutnya tahap Operate merupakan tahap pengujian

6

terhadap sistem yang telah dibuat dan diuji secara langsung dimulai dari sensor-

sensor apakah bisa berfungsi dengan baik atau tidak dan bisa mendeteksi benda

dengan baik atau tidak. Pengujian dilakukan dengan menggunakan tiga cara uji

coba yang diantaranya menggunakan pengukuran sensor dengan meletakkan benda

sejajar dengan sensor, meletakkan objek di bawah sensor dan hitungan secara

matematis dengan menggunakan rumus Trigonometri untuk menghitung sudut

pendeteksian sensor. Masuk ke tahap terkahir yaitu tahap Optimize yaitu tahap

terakhir dimana setelah mengetahui hasil uji coba yang telah dilakukan maka untuk

meningkatkan kinerja dari sistem deteksi benda untuk penyandang tunanetra dan

dilakukan untuk mengoptimasi semaksimal mungkin supaya sistem ini bisa

berfungsi sesuai yang diharapkan.

4. Hasil dan Pembahasan

Struktur penyusun wireless sensor network pada alat bantu penyandang

tunanetra memiliki dua buah sensor ultrasonik yang saling terhubung dan kedua

sensor tersebut terhubung dengan sink node. Sink node berfungsi untuk

mengumpulkan data dari penginderaan Sensor Node, kemudian data tersebut

dikirim ke Arduino Uno dan MP3 Shield untuk diproses berapa jarak yang diperoleh

dari masing-masing node untuk dirubah ke dalam bentuk panduan suara. Struktur

wireless sensor network pada alat bantu penyandang tunanetra dapat dilihat pada

Gambar 4.

Gambar 4 Struktur Wireless Sensor Network Pada Alat Bantu Penyandang Tunanetra

Berdasarkan Gambar 4, dapat dijelaskan bahwa proses untuk mendapatkan

jarak dan mendeteksi benda, Arduino memilih data dari sensor satu dan sensor dua

yang mendeteksi jarak benda paling terdekat dari sensor, jika sensor satu

mendeteksi benda dengan jarak yang dekat maka Arduino memilih dan memproses

data yang didapatkan dari sensor satu, begitu juga sebaliknya jika sensor dua

mendeteksi jarak objek lebih dekat dari pada sensor satu maka Arduino memproses

data yang dideteksi oleh sensor dua. Hal ini dilakukan supaya ketika penyandang

Wireless Sensor Network

Node Node Sink Node

Arduino

Uno dan

MP3 Shield

User

7

tunanetra menggunakan alat bantu ini supaya bisa lebih berhati-hati dan

penyandang tunanetra bisa mendeteksi benda disekitarnya.

Proses pendeteksian benda untuk mendeteksi benda sensor ultrasonik

menggunakan gelombang pantul yang berfungsi untuk mengetahui benda-benda

yang ada di sekitarnya. Untuk mendapatkan informasi sensor ultrasonik bekerja

dengan dua tahap, proses pendeteksian benda dapat dilihat pada Gambar 5.

Gambar 5 Proses Pendeteksian Benda

Berdasarkan Gambar 5 dapat dijelaskan bahwa peran wireless sensor network

yang berfungsi menghubungkan sensor ultrasonik, di mana Arduino Uno dan MP3

Shield dapat melakukan pemrosesan dan pendeteksian benda dengan menggunakan

gelombang pantul. Sensor ultrasonik mengirimkan informasi yang telah diperoleh

ke Arduino Uno kemudian dikirim ke MP3 Shield, kemudian dari sinyal analog

menjadi sinyal digital dan menghasilkan informasi berapa jarak benda yang

terdeteksi. Untuk menjadikan output suara MP3 Shield memerlukan Memory Card

yang berfungsi sebagai penyimpanan data jarak yang sudah diatur sebelumnya yang

berupa data MP3 sehingga ketika mendapat inputan dari sensor maka MP3 Shield

ini berfungsi mengambil data MP3 yang ada di Memory Card. Hasil keluaran

berupa suara ini dapat membantu penyandang tunanetra untuk mendeteksi benda di

sekitar mereka sehingga bisa lebih berhati-hati.

Proses send dalam wireless sensor network adalah proses dimana sensor

mengirim data dari hasil pendeteksian ke sink node untuk selanjutnya diproses dan

dikirim ke user. Proses send ini berfungsi untuk mengetahui informasi berapa jarak

objek yang terdeteksi yang selanjutnya dikirim ke proses receive untuk diproses

berapa jarak yang terdeteksi, proses send dalam wireless sensor network dapat

dilihat pada Gambar 7.

Gambar 6 Proses Send Wireless Sensor Network

8

Berdasarkan Gambar 6, dapat dijelaskan bahwa proses send dari sensor

ultrasonik untuk melakukan pendeteksian objek. Proses send ini terjadi saat sensor

hendak melakukan pendeteksian objek di sekitar sensor yang terhubung dengan

wireless sensor network, pada saat sensor tidak menemukan objek di sekitarnya

maka sensor terus menerus mencari objek yang bisa dideteksi. Pada saat sensor

menemukan objek maka sensor mengirimkan data jarak ke sensor receive yang

berfungsi menerima data dari sensor send yang telah dikirim sebelumnya.

Proses receive dalam proses wireless sensor network adalah proses dimana

menerima data dari pendeteksian objek yang telah dideteksi oleh sensor. Proses

receive ini berfungsi untuk memproses dan mengetahui berapa jarak benda yang

terdeteksi untuk selanjutnya diubah ke dalam bentuk suara, proses receive dalam

wireless sensor network dapat dilihat pada Gambar 7.

Gambar 7 Proses Receive Wireless Sensor Network.

Berdasarkan Gambar 7 dapat dijelaskan bahwa proses receive berfungsi

menerima data dari sensor send yang selanjutnya diproses di Arduino Uno yang

telah terpasang bersama dengan MP3 Shield. Arduino Uno berfungsi menerima

inputan dari sensor dan kemudian memproses inputan dari sensor untuk dikirim ke

MP3 Shield yang berfungsi sebagai pengubah data menjadi suara dengan

mengambil data range yang telah diisi sebelumnya di Memory Card.

Sesuai dengan perancangan alat yang telah dibuat, sistem sensor ultrasonik

dibagi menjadi dua bagian, yaitu sistem send dan receive. Agar dapat terhubung satu

sensor dengan sensor dua, perancangan membutuhkan wireless sensor network.

Wireless sensor network difungsikan untuk menggabungkan dua bagian yaitu sensor

ultrasonik di bagian topi (atas) dan sensor ultrasonik di bagian rompi (bawah). Agar

dapat terhubung dan bekerjasama satu sensor dengan sensor yang lainnya maka

dibutuhkan akses kontrol yang dinamakan Motherboard Arduino Uno, MP3 Shield

dan jaringan kabel untuk menghubungkan sensor atas dengan sensor bawah.

Motherboard Arduino Uno bertujuan sebagai pengontrolan dan penghubung antara

sensor atas dengan sensor bawah dan penerima data inputan dari sensor. MP3 Shield

digunakan sebagai alat konversi inputan dari sensor menjadi suara.

9

Data MP3 diambil dari memory card dengan menggunakan kode program

seperti di Kode Program 1. Kode program ini berfungsi untuk mengambil dan

memanggil data di memory card yang digunakan untuk memproses berapa jarak

yang terdeteksi.

Kode Program 1 Library dan komunikasi SPI (Serial Pheriperal Interface)

Kode Program 1 merupakan pemanggilan library untuk mengaktifkan SPI

(Serial Pheriperal Interface). SPI berfungsi untuk mengirimkan data dan

mengambil data MP3 dari SD Card dan untuk mendefinisikan PIN Arduiono untuk

sensor Ultrasonik.

Agar data MP3 dapat digunakan oleh MP3 Shield, maka perlu diaktifkan

terlebih dahulu. Kode Program 2 digunakan untuk mengawali program dan untuk

mengaktifkan data yang ada di memory card. Kode ini berfungsi untuk memproses

dan mengambil data yang selanjutnya untuk diproses dan diubah ke dalam panduan

suara.

Kode Program 2 Untuk memulai pemanggilan data, pengaktifan sensor

Pada Kode Program 2 merupakan fungsi yang digunakan untuk memberitahu

user bahwa arduino uno telah aktif. Serta memberitahu bahwa tidak ada halangan

di depannya.

1. #include <SPI.h>

2. #include <Adafruit_VS1053.h>

3. #include <SD.h>

4. #define BREAKOUT_RESET 8 // VS1053 reset pin (output)

5. #define BREAKOUT_CS 6 // VS1053 chip select pin (output)

6. #define BREAKOUT_DCS 7 // VS1053 Data/command select pin (output)

7. #define CARDCS 9 // Card chip select pin

8. #define DREQ 2 // VS1053 Data request, ideally an Interrupt pin

9. int trigPin = 3;

10. int echoPin = 4;

11. int pingPin2 = 5;

12. Adafruit_VS1053_FilePlayer musicPlayer =

Adafruit_VS1053_FilePlayer(BREAKOUT_RESET, BREAKOUT_CS, BREAKOUT_DCS, DREQ,

CARDCS);

1. void setup()

2. {

3. Serial.begin (9600);

4. pinMode(trigPin, OUTPUT);

5. pinMode(echoPin, INPUT); 6. if (! musicPlayer.begin())

7. {

8. while (1);

9. }

10. SD.begin(CARDCS);

11. musicPlayer.setVolume(20, 20);

12. musicPlayer.useInterrupt(VS1053_FILEPLAYER_PIN_INT);

13. delay(2000);

14. musicPlayer.playFullFile("aktif.mp3");

15. delay (1000);

16. musicPlayer.playFullFile("aman.mp3");

17. }

10

Kode untuk memproses inputan yang dikirim oleh sensor ultrasonik baik

inputan pemantulan, inputan penerimaan pemantulan dapat dilihat pada Kode

Program 3.

Kode Program 3 Fungsi menerima data pantulan ping dan kakulasi jarak

Kode Program 3 merupakan fungsi yang digunakan untuk mengkalkulasi

jarak dari sensor untuk mendapatkan hasil jarak yang dideteksi. Hasil kalkulasi

tersebut dalam ukuran cm.

Agar user tidak sampai menabrak objek diperlukan informasi jarak paling

dekat dari sensor. Kode Program 4 digunakan untuk memilih dan memberikan

informasi kepada user jarak paling dekat dari sensor.

Kode Program 4 Fungsi Distance Pendeteksi Jarak dan Pengukuran Jarak Terpendek

Kode Program 4 merupakan fungsi peringatan kepada user ketika sudah

mendekati batas minimal. Peringatan tersebut berupa panduan suara yang berbunyi

“berhenti” sehingga user tidak sampai menabrak objek yang ada di depannya.

Pengujian sistem ini dilakukan dengan metode langsung untuk

mendapatkan data yang akurat dari sensor Ultrasonik satu dan sensor Ultrasonik

dua, kedua sensor ini saling bekerjasama dalam sebuah jaringan yang saling

terhubung. Hal ini dilakukan untuk menguji bahwa proses pendeteksian yang

dilakukan oleh kedua sensor ini bisa berjalan dengan baik dan akurat dalam

mendeteksi benda. Tabel pengujian dapat dilihat pada Tabel 1.

1. int duration2, distance2;

2. pinMode(pingPin2, OUTPUT);

3. digitalWrite (pingPin2, LOW);

4. delayMicroseconds (2);

5. digitalWrite(pingPin2, HIGH);

6. delayMicroseconds (5);

7. digitalWrite(pingPin2, LOW);

8. pinMode(pingPin2, INPUT);

9. duration2 = pulseIn (pingPin2, HIGH);

10. distance2 = (duration2 / 2) / 29.1;

1. if (distance < distance2)

2. {

3. if (distance <= 8)

4. {

5. Serial.println("Berhenti");

6. musicPlayer.playFullFile("berhenti.mp3");

7. delay(500);

8. musicPlayer.playFullFile("mundur.mp3");

9. delay(5000);

10. musicPlayer.playFullFile("aman.mp3"); 11. delay(500); 12. } 13. else if (distance == 9 || distance == 10 || distance == 11) 14. { 15. Serial.println("masuk 10"); 16. musicPlayer.playFullFile("10.mp3"); 17. }

11

Tabel 1 Pengujian Keakurasian Jarak Pendeteksian Sensor

Tabel 1 menampilkan hasil uji sensor terhadap benda yang ada didepannya.

Pengujian menunjukkan hasil deteksi tidak jauh berbeda. Hal tersebut menunjukkan

bahwa sensor masih dapat mendeteksi benda secara akurat sekalipun jarak benda

semakin jauh. Pengujian jarak dimulai pada 10 cm untuk memberikan batas

minimal agar pengguna tidak sampai menabrak objek. Alat ini memberi peringatan

berupa panduan suara berhenti apabila jarak antara pengguna dan objek telah

sampai pada jarak 10 cm. Pada jarak 10 cm sampai dengan 400 cm sensor masih

bisa mendeteksi benda yang sejajar dengan sensor karena sensor Ultrasonik ini

mempunyai spesifikasi untuk mendeteksi jarak maksimal jangkuan sampai 400 cm,

tetapi pengujian juga dilakukan dengan mencoba mendeteksi benda yang jaraknya

lebih dari 400 cm dengan melakukan pengujian pada jarak 401 cm dan 402 cm

hasilnya sensor tidak bisa mendeteksi objek dengan baik atau noise hal ini terjadi

SENSOR ULTRASONIK 1 (TOPI)

SENSOR ULTRASONIK 2

(ROMPI)

JARAK

LURUS

PENDETEKSIAN BENDA

AKTIF AKTIF 10 cm TERDETEKSI

















































AKTIF AKTIF 401 cm TIDAK TERDETEKSI

AKTIF AKTIF 402 cm TIDAK TERDETEKSI

12

karena jangkauan sensor untuk mendeteksi jarak objek sudah tidak bisa maksimal

lagi.

Pengujian juga dilakukan dengan metode uji secara langsung yaitu dengan

cara mendeteksi benda yang berada di bawah. Hal ini dimaksudkan untuk menguji

apakah sensor ultrasonik ini bisa mendeteksi benda yang tidak sejajar dengan sensor

dengan tujuan untuk membantu penyandang tunanetra dalam mendeteksi benda

yang berada di bawah. Tabel pengujian dapat dilihat pada Tabel 2.

Tabel 2 Tabel Pengujian Pendeteksian Benda di Bawah dengan Sensor Ultrasonik 1

SENSOR ULTRASONIK 1 JARAK PENGUJIAN HASIL PENDETEKSIAN

AKTIF 10-99 cm TIDAK TERDETEKSI

AKTIF 100-150 cm TERDETEKSI



AKTIF 251-300cm TERDETEKSI



AKTF 401-450 cm TIDAK TERDETEKSI

Berdasarkan hasil pengujian user dengan menggunakan metode pengujian

secara langsung pada Tabel 2 dapat dilihat pada jarak 10 cm - 99 cm sensor tidak

bisa mendeteksi objek yang berada di bawahnya hal ini terjadi karena tinggi sensor

mempengaruhi jangkauan sensor untuk mendeteksi objek. Pengujian dilakukan

dengan memposisikan tinggi sensor 160 cm dari tanah dan meletakkan pot bunga

setinggi 40 cm sebagai media pendeteksian, secara jarak sensor mampu mendeteksi

benda yang berada di bawahnya lebih jauh, untuk pengujian ini pada jarak 10 cm –

99 cm didapatkan bahwa sensor tidak dapat mendeteksi objek yang berada di

bawahnya dikarenakan sensor tidak bisa mendeteksi objek yang berada sejajar di

bawah sensor atau di luar jangkauan pendeteksian sensor.

Pengujian ini juga dilakukan dengan meletakkan objek dengan range yang

semakin jauh, pada jarak 100 cm – 400 cm didapatkan bahwa sensor Ultrasonik

bisa mendeteksi objek yang berada di bawahnya karena pot bunga sebagai objek ini

masuk dalam jangkauan sensor Ultrasonik. Tetapi setelah dilakukan percobaan

dengan meletakkan benda lebih jauh lagi pada jarak 401 cm – 450 cm sensor

ultrasonik tidak dapat mendeteksi objek yang berada di bawahnya dikarenakan

sensor ultrasonik ini tidak dapat mendeteksi benda yang melebihi jarak

jangkauannya. Secara spesifikasi sensor ultrasonik memiliki sudut terbaik untuk

mendeteksi benda yang berada di bawahnya secara baik adalah 150 dan jangkauan

pendeteksian maksimal adalah 400 cm.

Dari hasil pengujian jarak sensor dengan jarak benda yang ada di depannya

di Tabel 2 terlihat dengan perbedaan pendeteksian yang tidak jauh berbeda. Hal

tersebut memberikan kesimpulan yaitu dimana ketika jarak sensor dengan jarak

benda semakin jauh maka sensor masih bisa mendeteksi benda dengan akurat.

13

Pengujian juga dilakukan dengan metode uji secara langsung yaitu dengan

cara mendeteksi benda yang berada di bawah. Hal ini dimaksudkan untuk menguji

apakah sensor ultrasonik ini bisa mendeteksi benda yang tidak sejajar dengan sensor

dengan tujuan untuk membantu penyandang tunanetra dalam mendeteksi benda

yang berada di bawah. Tabel pengujian dapat dilihat pada Tabel 3.

Tabel 3 Tabel Pengujian Pendeteksian Benda di Bawah dengan Sensor Ultrasonik 2

SENSOR ULTRASONIK 2 JARAK PENGUJIAN HASIL PENDETEKSIAN





AKTIF 321-400cm TERDETEKSI


Berdasarkan hasil pengujian user dengan menggunakan metode pengujian

secara langsung pada Tabel 3 dapat dilihat pada jarak 10 cm - 80 cm sensor tidak

bisa mendeteksi objek yang berada di bawahnya hal ini terjadi karena tinggi sensor

mempengaruhi jangkauan sensor untuk mendeteksi objek. Pengujian dilakukan

dengan memposisikan tinggi sensor 100 cm dari tanah dan meletakkan pot bunga

setinggi 40 cm sebagai media pendeteksian, secara jarak sensor mampu mendeteksi

benda yang berada di bawahnya lebih jauh, untuk pengujian ini pada jarak 10 cm –

80 cm didapatkan bahwa sensor tidak dapat mendeteksi objek yang berada di

bawahnya dikarenakan sensor tidak bisa mendeteksi objek yang berada sejajar di

bawah sensor atau di luar jangkauan pendeteksian sensor.

Pengujian ini juga dilakukan dengan meletakkan objek dengan range yang

semakin jauh, pada jarak 81 cm – 400 cm didapatkan bahwa sensor Ultrasonik bisa

mendeteksi objek yang berada di bawahnya karena pot bunga sebagai objek ini

masuk dalam jangkauan sensor Ultrasonik. Tetapi setelah dilakukan percobaan

dengan meletakkan benda lebih jauh lagi pada jarak 401 cm – 480 cm sensor

Ultrasonik tidak dapat mendeteksi objek yang berada di bawahnya dikarenakan

sensor Ultrasonik ini tidak dapat mendeteksi benda yang melebihi jarak

jangkauannya. Secara spefifikasi sensor Ultrasonik memiliki sudut terbaik untuk

mendeteksi benda yang berada di bawahnya secara baik adalah 150 dan jangkauan

pendeteksian maksimal adalah 400 cm.

Dari kedua pegujian yang telah dilakukan dapat dilihat pada Tabel 2 dan

Tabel 3 bahwa sensor ultrasonik ini memiliki kemampuan dalam jangkauan

mendeteksi benda berdasarkan posisi sensor, jika sensor diletakkan semakin tinggi

maka jangkauan untuk mendeteksi objek semakin jauh akan tetapi untuk

mendeteksi objek yang jaraknya pendek dapat dilihat pada Tabel 2 di jarak 100 cm

sensor baru dapat mendeteksi benda yang berada di bawahnya, tetapi jika letak

sensor semakin rendah maka untuk mendeteksi benda yang jangkauannya pendek

dari sensor sudah bisa terdeteksi dapat dilihat pada Tabel 3 pada jarak 81 cm sensor

sudah bisa mendeteksi benda yang berada di bawahnya.

14

Sensor 1

Sensor 2 150

50 cm 50 cm

Pengujian juga dilakukan secara hitungan matematis yaitu menghitung jarak

maksimal sensor untuk mendeteksi benda dengan menggunakan pendekatan

matematika dengan menggunakan rumus Trigonometri dengan sudut sensor 15o.

Hasil perhitungan dapat dilihat pada Gambar 8.

Gambar 8 Rumus Trigonometri

Berdasarkan hasil penghitungan secara matematis pada Gambar 8 dapat

dilihat bahwa secara perhitungan matematika dengan tinggi sensor yang berbeda

maka memiliki jangkauan pendeteksian benda yang berbeda. Seperti pada

perhitungan sistematis diasumsikan saja jika tinggi sensor 160 cm maka sensor

mampu mendeteksi jangkauan jarak pada 1214,88 cm , tetapi jika tinggi sensor 100

cm maka sensor mampu mendeteksi jangkauan jarak pada 759,301 cm.

Untuk memberikan pemahaman bagimana cara kerja sensor Ultrasonik maka

dibuat gambar ilustrasi yang dapat memberikan gambaran cara kerja sensor

Ultrasonik dalam mendeteksi benda baik yang berada di bawah sensor maupun

berada sejajar dengan sensor. Gambar ilustrasi pengujian sudut pendeteksian benda

dapat dilihat pada Gambar 9.

Gambar 9 Gambar Ilustrasi Pengujian Sudut Pendeteksian Benda

Sensor atas (topi)

AC = Jarak tanah ke sensor atas

160 cm = Tinggi Sensor

d = Jarak

Tan 7,50 = 0,1317

Tan 7,50 = Tinggi Sensor

Jarak

Tan 7,50 = 160 cm

d

0,1317 = 160 cm

d

d = 160 cm

0,1317

= 1214,88 cm atau 12,1488 m

Sensor bawah (rompi)

AC = Jarak tanah ke sensor atas

100 cm = Tinggi Sensor

d = Jarak

Tan 7,50 = 0,1317

Tan 7,50 = Tinggi Sensor

Jarak

Tan 7,50 = 100 cm

d

0,1317 = 100 cm

d

d = 100 cm

0,1317

= 759,301 cm atau 7,59 m

X 1

2

150

4 M X

15

Berdasarkan Gambar 9, dapat dijelaskan bahwa sensor Ultrasonik memiliki

kemampuan untuk mendeteksi objek yang sejajar dengan sensor dengan jangkauan

jarak maksimal 4 m dan memiliki sudut terbaik adalah 150 untuk mendeteksi objek

yang berada di bawah sensor. Dari gambar ilustrasi yang ditunjukkan pada Gambar

9 jika ada suatu benda diletakkan dengan mempunyai tinggi 50 cm (1) yang berada

di luar jangkauan sudut terbaik 150 berpotensi tidak terdeteksi oleh sensor karena

berada di daerah jangkauan. Berbeda halnya jika meletakkan benda yang memiliki

tinggi yang sama yaitu 50 cm (2) tetapi berada di jangkauan sudut terbaik maka

objek tersebut dapat terdeteksi. Meskipun dapat terdeteksi tetap memiliki jarak

jangkauan yang terbatas jika melebihi jarak 4 m maka sensor akan mengalami noise atau gangguan yang menyebabkan sensor tidak dapat mendeteksi objek dengan baik

meskipun masih dalam jangkauan sudut terbaik.

Ada beberapa faktor yang mempengaruhi sensor untuk mendeteksi suatu

objek yang berada di bawahnya salah satunya adalah tinggi benda tersebut. Jika

benda tersebut mempunyai tinggi 100 cm dan berada di luar jangkauan sudut

terbaik 150 maka sensor sudah dapat mendeteksi objek tersebut, karena sensor

ultrasonik dapat mendeteksi benda jika tingginya masuk dalam jangkauan areanya.

Hal tersebut juga terjadi jika ada objek yang memiliki tinggi 10 cm dan letaknya

berada di jangkauan terbaik 150 terkadang sensor tidak dapat mendeteksi objek

tersebut karena objek tersebut terlalu kecil. Uji coba yang dilakukan dengan

menggunakan beberapa jenis benda yang berbeda seperti tembok, meja, pot bunga

dan batu menghasilkan keakurasian jarak yang tidak jauh berbeda, akan tetapi

perbedaan setiap benda dipengaruhi dari jarak dan ukuran benda yang dideteksi,

seperti ilustrasi pada Gambar 9 jika objek yang dideteksi masuk ke dalam sudut

terbaik 150 maka objek dapat dideteksi dengan baik tetapi jika objek di luar sudut

terbaik 150 maka benda tidak dapat dideteksi dengan baik.

Pada penelitian yang dilakukan terdapat beberapa kelemahan pada alat yaitu

sebagai berikut: (1) ketersediaan energi yang digunakan pada alat tersebut masih

terbatas karena menggunakan Power Bank dengan kapasitas kecil, (2) alat ini masih

belum tahan air karena tidak ada pelindung untuk tahan air, (3) untuk mendeteksi

objek masih terbatas, karena jarak maksimal alat ini adalah < 4 m.

5. Simpulan

Berdasarkan uraian dapat ditarik kesimpulan bahwa dengan memanfaatkan

penerapan wireless sensor network pada alat bantu penyandang tunanetra dapat

membantu penyandang tunanetra dalam mendeteksi benda-benda yang ada di

sekitar mereka dan mempermudah kegiatan sehari-hari para penyandang tunanetra.

Dari hasil pengujian yang dilakukan maka dapat dilihat bahwa alat tersebut dapat

membantu para penyandang tunanetra dalam mendeteksi benda disekitarnya.

Dengan adanya alat bantu ini diharapkan para penyandang tunanetra dapat lebih

terbantu dan berhati-hati sehingga tidak sampai menabrak benda-benda di

sekitarnya.

16

6. Pustaka

[1] Iwan, Muhammad, Bambang Sugiarto, 2009, Rancang Bangun Sistem

Monitoring Kualitas Udara Menggunakan Teknologi Wireless Sensor Network,

Jurnal INKOM, 3(1-2): 90-96,

jurnal.informatika.lipi.go.id/index.php/inkom/article/download/45/45.

Diakses tanggal 9 Oktober 2016.

[2] Subandi, 2009, Alat Bantu Mobilitas Untuk Tunanetra Berbasis Elektronik,

Jurnal Teknologi 2(1): 29-39,

http://download.portalgaruda.org/article.php?article=386700&val=6278&title

=alat20bantu20mobilitas20untuk20tuna20netra20berbasis20elektronik.

Diakses tanggal 16 November 2016.

[3] Rachman, Fathur Zaini, 2016, Implementasi Jaringan Sensor Nirkabel

Menggunakan Zigbee Pada Monitoring Tabung Inkubator Bayi, Jurnal

Nasional Teknik Elektro, 5(2): 207-216,

http://jnte.ft.unand.ac.id/index.php/jnte/article/view/221/237. Diakses tanggal

26 September 2016.

[4] Ilmi, Ahmad Alfian, Pauladie Susanto dan I Dewa Gede Rai Mardiana, 2014,

Rancang Bangun Aplikasi Monitoring Sebagai Informasi Gas Karbon

Monoksida Pada Jaringan Sensor Nirkabel. Journal of Control and Network

Systems, 3(2): 36-41,

http://download.portalgaruda.org/article.php?article=279468&val=5495&title

=RancangBangunAplikasiMonitoringSebagaiInformasiGasKarbonMonoksida

PadaJaringanSensorNirkabe. Diakses tanggal 28 September 2016.

[5] Firdaus, 2014, Wireless Sensor Network; Teori dan Aplikasi, Yogyakarta:

Graha Ilmu.

[6] Sigit, Riyanto, 2007, Robotika, Sensor dan Aktuator (Persiapan Lomba Kontes

Robot Indonesia dan Kontes Robot Cerdas Indonesia), Yogyakarta: Graha

Ilmu. 2007.

[7] Cisco, 2010, Creating Business Value and Operational Excellence with The

Cisco Systems Lifecycle Services Approach,

https://www.cisco.com/c/dam/global/es_mx/assets/serviciospartners/other_fil

es/pdf/lifecycle_services_white_paper.pdf. Diakses tanggal 6 Oktober 2016.

http://jnte.ft.unand.ac.id/index.php/jnte/article/view/221/237

http://download.portalgaruda.org/article.php?article=279468&val=5495&title=RancangBangunAplikasiMonitoringSebagaiInformasiGasKarbonMonoksidaPadaJaringanSensorNirkabe



https://www.cisco.com/c/dam/global/es_mx/assets/serviciospartners/other_files/pdf/lifecycle_services_white_paper.pdf

https://www.cisco.com/c/dam/global/es_mx/assets/serviciospartners/other_files/pdf/lifecycle_services_white_paper.pdf

Penerapan Wireless Sensor Network Pada Alat Bantu ...€¦ · [3]. Bayi prematur umumnya perlu...

Documents

Transcript of Penerapan Wireless Sensor Network Pada Alat Bantu ...€¦ · [3]. Bayi prematur umumnya perlu...