RANCANG BANGUN KURSI RODA ELEKTRIK DENGAN SISTEM

PENGEREMAN OTOMATIS YANG DIKENDALIKAN SUARA BERBASIS

MIKROKONTROLER

Oleh

KANA PETRA FAJAR MULIA

NIM : 612010038

Skripsi

Untuk melengkapi syarat-syarat memperoleh

Gelar Sarjana Teknik

FAKULTAS TEKNIK ELEKTRONIKA DAN KOMPUTER

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

UNIVERSITAS KRISTEN SATYA WACANA

SALATIGA

OKTOBER 2016

RANCANG BANGUN KURSI RODA ELEKTRIK DENGAN SISTEM

PENGEREMAN OTOMATIS YANG DIKENDALIKAN SUARA BERBASIS

MIKROKONTROLER

Oleh

KANA PETRA FAJAR MULIA

NIM : 612010038

Skripsi

Untuk melengkapi syarat-syarat memperoleh

Ijasah Sarjana Teknik

Fakultas Teknik Elektronika Dan Komputer

Program Studi Teknik Elektro

Universitas Kristen Satya Wacana

Salatiga

OKTOBER 2016

RANCANG BANGUN KURSI RODA ELEKTRIK DENGAN SISTEM

PENGEREMAN OTOMATIS YANG DIKENDALIKAN SUARA BERBASIS

MIKROKONTROLER

Oleh

KANA PETRA FAJAR MULIA

NIM : 612010038

Skripsi ini telah diterima dan disahkan

Sebagai salah satu persyaratan guna mencapai gelar

SARJANA TEKNIK

Dalam

Konsentrasi Teknik Elektronika

Fakultas Teknik Elektro dan Komputer

Program Studi Teknik Elektro

Universitas Kristen Satya Wacana

Salatiga

Disahkan oleh

Pembimbing 1 Pembimbing 2

Deddy Susilo, M.Eng Gunawan Dewantoro, M.Sc.Eng

Tanggal: Tanggal :

PERNYATAAN BEBAS PLAGIAT

Saya, yang bertanda tangan di bawah ini :

NAMA : Kana Petra Fajar Mulia

NIM : 612010038

JUDUL SKRIPSI :Rancang Bangun Kursi Roda Elektrik Dengan Sistem

Pengereman Otomatis Yang Dikontrol Suara Berbasis

Voice Recognition

Menyatakan bahwa skripsi tersebut di atas bebas plagiat. Apabila ternyata

ditemukan unsur plagiat di dalam skripsi saya, maka saya bersedia mendapat sanksi

apapun sesuai aturan yang berlaku.

Salatiga,

Kana Petra Fajar Mulia

INTISARI

Kursi roda merupakan alat bantu jalan bagi seseorang yang memiliki

kekurangan fisik ataupun mempunyai masalah dengan kesehatannya sehingga tidak

memungkinkan untuk menggunakan kakinya untuk berjalan. Kursi roda yang sering

terlihat di berbagai rumah sakit maupun di lingkungan sekitar kita, kebanyakan masih

menggunakan sistem yang manual. Sistem kursi roda yang masih manual membuat

manusia tidak dapat bergerak secara leluasa. Oleh karena itu diperlukan sistem

pengendalian pada kursi roda agar pengguna kursi roda dapat bergerak secara lebih

leluasa

Pada skripsi ini akan dibuat sebuah kursi roda elektrik yang dilengkapi dengan

sistem pengereman otomatis. Kontrol utama adalah perintah suara dari pengguna

menggunakan alat pengenal suara yaitu Voice Recognition V3 Module. Ada 5 perintah

yang digunakan untuk mengoperasikan kursi roda elektrik ini, yaitu “maju”, “mundur”,

“kanan”, “kiri” dan stop. Untuk menambah kenyamanan pengguna maka ditambahkan

sistem pengereman otomatis apabila kursi roda elektrik mendeteksi halangan yang ada

di depan maupun belakangnya dengan jarak kurang dari 50cm.

Kursi roda elektrik yang direalisasikan mampu mengeksekusi 5 perintah suara

yang diucapkan yaitu maju, mundur, kanan, kiri dan stop. Kursi roda elektrik mampu

melakukan pengereman otomatis apabila mendeteksi halangan yang ada di depan dan di

belakangnya dengan presentase keberhasilan 100% dan waktu yang dibutuhkan untuk

melakukan pengereman rata-rata adalah 2,4 detik dan 3 detik.

Mengetahui, Mengesahkan, Penyusun,

Dr. Iwan Setyawan Deddy Susilo, M.Eng. Kana Petra Fajar Mulia

Abstract This wheel chair is a walking aids for someone who has physical disability or has a

problem with health so can’t move using their legs for walking. Wheel chair is often

seen in many hospital or our surroundings which is used by medical patient or someone

who has physical disability, most of them are still using manual system. The wheel

chair that is using manual system probably make someone who is using it can’t move

freely. Therefore, it is needed to control system on wheel chair so that the user can

move more freely.

In this study, an electrical wheel chair which has equipment with automatic

breaker system has been made. The main control is voice command from the user using

voice recognition tool namely Voice Recognition V3 Module. It has 5 voice commands

which are used for operating the electrical wheel chair, these are “maju”, “kanan”,

“kiri” and “stop”. For adding their comfortable zone so it has automatic breaker system

is the electrical wheel chair detects an obstacle at the front of it or in the backward of it

with distance less than 50 cm.

The electrical wheel chair which is realized can execute 5 voice commands,

which are “maju”, “mundur”, “kanan”, “kiri” and “stop”. It can brake automatically if it

detects an obstacle at the front of it or at the backward of it with has percentage of

success of 100% and the times which is needed for braking are 2,4 seconds and 3

seconds,respectivel.

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Tuhan Yesus Kristus atas segala kasih penyertaan dan

pertolonganNya selama proses pengerjaan tugas akhir ini sehingga tugas akhir ini dapat

terselesaikan dengan baik. Segala yang telah penulis capai tidak terlepas dari dukungan

,doa, dan semangat dari berbagai pihak. Maka perkenankanlah penulis menyampaikan

ucapan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada orang-orang yang terkait yaitu :

1. Kepada kedua orang tua saya dan saudara perempuan saya terkasih Bapak

Jono, Ibu Harni, dan Mega Bara Cahyantari atas semua dukungan dan doa

yang tulus yang selalu menyertai langkah saya.

2. Kepada bapak Agustinus Bardi dan ibu MG Widaningsih sehingga terlahir

Maria Enggar Santika

3. Pembimbing tugas akhir ini, bapak Deddy susilo, M.Eng. dan bapak Gunawan

Dewantoro M.Sc.Eng. yang telah berbesar hati dan bersabar hati membimbing

saya dalam pengerjaan tugas akhir ini.

4. Seluruh staff pengajar FTJE UKSW, karyawan dan laboran yang telah

membantu saya di dalam perkuliahan.

5. Teman-teman FTJE semua angkatan, teman tidur, teman makan, teman

minum, teman berdiskusi, teman berdebat, teman gotong royong khususnya

FTJE 2010 Simon “gondrong”, Januar “Jamet”, adit “Tolgung”, Mr Bintang,

M.Rizal “Pentolik”, Roma, Bayu “Glempong”, Teuku Dany “Gantenk”,

Daniel, Adit “Jambrong”, Adi “bandot” Samuel tanu, Martin Damanik,

Supret, Yuda, Heri, Ruth, Sekar, Grace dan semua teman-teman 2010 yang

bisa disebutkan satu persatu. Saya bangga jadi bagian dari kalian.

6. Pihak-pihak yang turut andil dalam usaha penulis menyelesaikan studi yang

tidak bisa disebutkan satu persatu.

Penulis menyadari bahwa tugas akhir ini masih jauh dari sempurna, oleh karena

itu penulis sangat mengharapkan kritik maupun saran yang membangun dari pembaca

sehingga tugas akhir ini dapat berguna dalam dunia elektronika

Salatiga, Oktober 2016

Penulis

DAFTAR ISI

Halaman

Intisari i

Abstract ii

Kata Pengantar iii

Daftar Isi v

Daftar Gambar vii

Daftar Tabel ix

Daftar Istilah dan Singkatan xi

Bab 1 Pendahuluan 1

1.1 Latar Belakang 1

1.2 Spesifikasi Alat 4

1.3 Sistematika Penulisan 4

Bab 2 Dasar Teori 6

2.1 Arduino Mega 2560 6

2.2 Voice Recognition V3 Module 8

2.3 Sensor Ultrasonik (SRF-04) 10

2.4 Buzzer 12

2.5 Baterai 12

2.6 Motor DC (Wiper motor) 13

2.7 Driver Motor 15

Bab 3 Perancangan 17

3.1 Gambaran Alat 17

3.2 Perancangan Perangkat Keras 18

3.3 Perancangan Elektronika 21

3.3.1 Pengendali Utama 21

3.3.2 Voice Recognition V3 Module 23

3.3.3 Sensor Ultrasonik 24

3.3.4 Driver Motor 25

3.4 Perancangan Perangkat Lunak 27

3.4.1 Program Mikrokontroler 27

Bab 4 Pengujian dan Analisis 32

4.1 Pengujian Gerak Kursi Roda Elektrik 32

4.2 Pengujian Kecepatan Kursi Roda Elektrik 34

4.3 Pengujian Pengenalan Suara 34

4.4 Pengujian Pengereman Otomatis 36

4.4.1 Pengujian Pengereman Otomatis 37

4.4.2 Pengujian Jarak Pengereman Otomatis 38

4.4.3 Pengujian Waktu Pengereman Otomatis 41

4.5 Pengujian Baterai 42

Bab 5 Kesimpulan dan Saran 52

5.1 Kesimpulan 52

5.2 Saran Pengembangan 52

Daftar Pustaka 54

DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Arduino Mega2560 6

Gambar 2.2 Konfigurasi Pin Arduino Mega 2560 7

Gambar 2.3 Modul Voice Recognition V3 9

Gambar 2.4 Sensor Ultrasonik SRF-04 11

Gambar 2.5 Diagram Waktu Sensor Ultrasonik SRF-04 11

Gambar 2.6 Buzzer 12

Gambar 2.7 Aki Mobil 12

Gambar 2.8 Gambar Umum Motor DC 13

Gambar 2.9 Motor DC 13

Gambar 2.10 Gambaran Umum Konfigurasi H-Bridge 14

Gambar 2.11 H-Bridge Saat Motor Berputar CW 15

Gambar 2.12 H-Bridge Saat Motor Berputar CCW 15

Gambar 3.1 Blok Diagram Sistem 18

Gambar 3.2 Sketsa Kursi Roda Elektrik Tampak Depan 19

Gambar 3.3 Sketsa Kursi Roda Elektrik Tampak Belakang 19

Gambar 3.4 Sketsa Kursi Rodak Elektrik Tampak Samping 20

Gambar 3.5 Realisasi Kursi Roda Elektrik Tampak Depan 20

Gambar 3.6 Realisasi Kursi Roda Elektrik Tampak Belakang 21

Gambar 3.7 sketsa konfigurasi perbandingan gear. 22

Gambar 3.8 Skema Konfigurasi Pin Voice Recognition V3 Module

dengan Arduino Mega.

25

Gambar 3.9 Skema Konfigurasi Pin Sensor Ultrasonik SRF-04, Buzzer

dengan Arduino Mega.

26

Gambar 3.10 Rangkaian Driver Motor Kanan 27

Gambar 3.11 Diagram Alir Mikrokontroler. 30

Gambar 4.1 Push Button Gerakan Kursi Roda Elektrik. 33

Gambar 4.2 Eksekusi Perintah Suara Yang Ditampilkan Pada Serial Monitor. 35

Gambar 4.3 Sensor Ultrasonik Bagian Belakang 38

Gambar 4.4 Sensor Ultrasonik Bagian Depan 38

Gambar 4.5 Jarak Berhenti Kursi Roda Elektrik Dengan Penghalang Di

Depan

42

Gambar 4.6 Jarak Berhenti Kursi Roda Elektrik Dengan Penghalang Di

Belakang

42

Gambar 4.7 Tegangan terukur pada saat pemakaian 0 menit. 50

DAFTAR TABEL Tabel 1.1 Perbandingan Dengan Alat yang Sudah Ada 3

Tabel 3.1 Konfigurasi Pin Mikrokontroler 24

Tabel 3.2 Cara Kerja Driver Motor 28

Tabel 4.1 Pengujian Gerak Kursi Roda Elektrik 33

Tabel 4.2 Pengujian Kecepatan Kursi Roda Elektrik 34

Tabel 4.3 Pengujian Eksekusi Perintah Sebanyak 20 kali 35

Tabel 4.4 Pengujian Eksekusi Perintah Pengguna Pertama

36

Tabel 4.5 Pengujian Eksekusi Perintah Pengguna Kedua 37

Tabel 4.6 Pengujian Eksekusi Perintah Pengguna Ketiga 37

Tabel 4.7 Pengujian Pengereman Otomatis Kursi Roda Elektrik

Dengan Penghalang Di Depannya

39

Tabel 4.8 Pengujian Pengereman Otomatis Kursi Roda Elektrik

Dengan Penghalang Di Belakangnya.

40

Tabel 4.9 Pengujian Pengereman Otomatis Kursi Roda Elektrik

Dengan Penghalang Di Kanannya

40

Tabel 4.10 Pengujian Pengereman Otomatis Kursi Roda Elektrik

Dengan Penghalang Di Kirinya

41

Tabel 4.11 Pengujian Jarak berhenti Pengereman Otomatis Maju 43

Tabel 4.12 Pengujian Jarak berhenti Pengereman Otomatis Mundur 43

Tabel 4.13 Pengujian Jarak berhenti Pengereman Otomatis Kanan 44

Tabel 4.14 Pengujian Jarak berhenti Pengereman Otomatis Kiri 44

Tabel 4.15 Pengujian waktu Pengereman Otomatis Maju 45

Tabel 4.16 Pengujian waktu Pengereman Otomatis Mundur 46

Tabel 4.17 Pengujian waktu Pengereman Otomatis Kanan 46

Tabel 4.18 Pengujian waktu Pengereman Otomatis Kiri 47

Tabel 4.19 Pengujian eksekusi perintah suara ”maju” ketika ada

halangan di depannya

48

Tabel 4.20 Pengujian eksekusi perintah suara ”mundur” ketika ada

halangan di belakangnya

48

Tabel 4.21 Pengujian eksekusi perintah suara ”kanan” ketika ada

halangan di kanannya

49

Tabel 4.22 Pengujian eksekusi perintah suara ”kiri” ketika ada halangan

di kanannya

49

Tabel 4.23 Pengujian Baterai 51

DAFTAR ISTILAH DAN SINGKATAN Pairing Mengkoneksikan

Offline Tidak membutuhkan koneksi internet

Online membutuhkan koneksi internet

PWM Pulse width modulation

UART Universal Asynchronous Receiver-Transmitter

ICSP In Circuit Serial Programming

Input Masukan

Output Keluaran

ADC Analog to digital converter

LED Light emitting diode

Trigger Pemicu

Portable Mudah dibawa dan mudah digunakan

CW Clock Wise

CCW Counter Clock Wise

TX Transmitter

RX Receiver