BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN - Digilib UNS

IV-1

BAB IV

HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

Pada bab ini akan dipaparkan tentang dua hal utama yaitu hasil penelitian

dan pembahasan.

4.1 Hasil Penelitian

Pada sub bab ini akan diuraikan mengenai hasil penelitian yang dilakukan.

Hasil penelitian dijelaskan tahap demi tahap yaitu penelitian awal, penetuan

kebutuhan pengguna, perancangan sistem kursi roda power assisted, dan proses

assembly.

4.1.1 Penelitian Awal

Penelitian awal dilakukan untuk memperjelas informasi awal permasalahan

dan memperkuat latar belakang penelitian yang dilakukan. Pada tahap ini

dilakukan penenetuan kriteria subyek, pengukuran kekuatan genggam tangan, dan

pengukuran rerata kecepatan maksimal subyek ketika melakukan satu kali

dorongan pada kursi roda.

a. Penentuan Kriteria Subyek

Subyek penelitian ini diambil dari populasi penelitian yang memenuhi

kriteria yang telah ditentukan. Kriteria subyek lansia yang digunakan pada

penelitian ini adalah sebagai berikut:

a. Subyek adalah seorang lansia yang berusia 60 tahun atau lebih.

b. Subyek adalah pengguna kursi roda manual.

c. Subyek memiliki kondisi fisik tubuh bagian atas yang baik sehingga dapat

menggunakan kursi roda tanpa bantuan orang lain.

d. Subyek bersedia menjadi partisipan pada penelitian ini.

Sedangkan kriteria subyek anak muda yang digunakan pada penelitian ini

adalah sebagai berikut:

a. Subyek berusia 20-23 tahun.

b. Subyek memiliki kondisi fisik tubuh bagian atas yang baik sehingga dapat

menggunakan kursi roda tanpa bantuan orang lain.

c. Subyek bersedia menjadi partisipan pada penelitian ini.

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user


commit to user

IV-2

Berdasarkan kriteria tersebut, maka jumlah subyek lansia pada penelitian

awal adalah 7 orang (5 laki-laki dan 2 perempuan) dan subyek usia 20-23 adalah 8

orang laki-laki. Selanjutnya dilakukan wawancara dan pengukuran kondisi fisik

untuk mengetahui data antropometri subyek yang meliputi pengukuran tinggi

badan, berat badan, dan panjang lengan. Berikut data antropometri subyek pada

penelitian ini:

Tabel 4.1 Data Antropometri Subyek Lansia

No Nama Usia

(th)

Jenis

Kelamin

Tinggi

Badan

(cm)

Berat

Badan

(kg)

Panjang Lengan

Bawah

1 Hartadi 67 L 163 54 24

2 Adhi 67 L 160 51.5 23

3 Sri Rohmani 82 P 134 43 20

4 Tugino 60 L 160 50.5 23

5 Sardi 73 L 161 51 24

6 Sumiyati 61 P 139 48 20

7 Yarno 74 L 160 52 23

Rata-rata 153.86 50.00 22.43

Standard deviasi (SD) 11.99 3.57 1.72

Batas atas (BKA) 177.84 57.14 25.87

Batas bawah (BKB) 129.87 42.86 18.99

Keterangan seragam seragam seragam

Keterangan : l= laki-laki, p = perempuan


commit to user


commit to user

IV-3

Tabel 4.2 Data Antropometri Subyek usia 20-23

No nama usia

(thn)

jenis

kelamin

tinggi

badan (cm)

berat

badan (kg)

panjang lengan

bawah (cm)

1 Adhe A 20 L 168 54 26

2 Ahmad S 20 L 169 60 27

3 Bernado R 19 L 169 70 28

4 Risang A 20 L 167 64 26

5 Achmad S 20 L 170 66 28

6 Rendy S 10 L 168 54 25

7 Irfan H 21 L 170 69 28

8 Rafiq R 21 L 168 58 27

Rata-rata 168.63 61.88 26.88

Standard deviasi (SD) 1.06 6.33 1.13

Batas atas (BKA) 170.75 74.54 29.13

Batas bawah (BKB) 166.50 49.21 24.62

Keterangan seragam seragam seragam

Keterangan : l= laki-laki, p = perempuan

b. Pengukuran Kekuatan Genggam Tangan

Pengukuran kekuatan genggam tangan dilakukan untuk mengetahui tingkat

kekuatan subyek dalam menggenggam handrim kursi roda. Genggaman tangan

yang kuat maka akan menghasilkan dorongan yang maksimal juga, begitu pula

sebaliknya (Nurhidayah, 2013). Berikut hasil pengukuran kekuatan gengam :


commit to user


commit to user

IV-4

Tabel 4.3 Kekuatan Genggam Tangan Subyek Lansia

No Nama Kekuatan tangan (kg)

Keterangan Kanan Kiri

1 Hartadi 20.4 18.1 Lemah

2 Adhi 13.1 6.01 Lemah

3 Sri Rohmani 4.5 204 Lemah

4 Tugino 17.8 6101 Lemah

5 Sardi 15.4 6.01 Lemah

6 Sumiyati 4.8 201 Lemah

7 Yarno 21.2 6101 Lemah

Tabel 4.4 Kekuatan Genggaman Tangan Subyek Usia 20-23

No Nama Kekuatan tangan (kg)

Keterangan Kanan Kiri

1 Adhe A 42.9 38.7 normal

2 Ahmad S 46.3 42.1 normal

3 Bernando R 47.8 44.6 normal

4 Risang A 37.4 37.1 normal

5 Samudra 41 38.3 normal

6 Saga 40.5 36.9 normal

7 Irfan 38.5 37 normal

8 Rafiq 46 42.7 normal

Berdasarkan tabel 4.3 dan tabel 4.4, maka dapat disimpulkan bahwa

kekuatan genggam tangan subyek lansia tergolong lemah (Tabel L1). Sedangkan

kekuatan genggam tangan subyek usia 20-23 tergolong normal (Tabel L1).

c. Pengukuran Rerata Kecepatan Maksimal Subyek

Pengukuran ini digunakan untuk mengetahui rerata kecepatan maksimal

subyek ketika melakukan satu kali dorongan pada kursi roda. Pada pengukuran

ini, subyek diminta untuk melakukan satu kali dorongan dengan repitisi sebanyak

3 kali. Proses ini akan direkam menggunakan kamera beresolusi 1080P yang


commit to user


commit to user

IV-5

dipasang pada jarak 3.5 meter dari posisi subyek. Selanjutnya, hasil rekaman

tersebut akan diolah menggunakan software CvMob versi 3.5. Output dari

pengolahan ini adalah kecepatan maksimal subyek.

End push Start push

Gambar 4.1 Gerakan Dorongan Kursi Roda

Berikut hasil pengukuran kecepatan maksimal subyek ketika melakukan satu

kali dorongan pada kursi roda:

Tabel 4.5 Kecepatan maksimal Subyek Lansia

No Nama Repitisi ke- Rata-rata

(m/s) 1 2 3

1 Hartadi 0.76 0.50 0.62 0.63

2 Adhi 0.50 0.75 0.74 0.66

3 Sri Rohmani 0.57 0.30 0.50 0.46

4 Tugino 0.94 0.73 0.81 0.83

5 Sardi 0.60 0.40 0.60 0.53

6 Sumiyati 0.14 0.31 0.15 0.20

7 Yarno 1.00 0.87 0.88 0.92

Rata-rata kecepatan (m/s) 0.60

Standar Deviasi (m/s) 0.24


commit to user


commit to user

IV-6

Tabel 4.6 Kecepatan Maksimal Subyek Usia 20-23

No Nama Repitisi ke- Rata-rata

(m/s) 1 2 3

1 Adhe A 0.95 1.00 1.04 1.00

2 Ahmad S 1.03 1.06 1.00 1.03

3 Bernando R 1.00 0.80 0.88 0.89

4 Risang A 1.11 0.95 1.09 1.05

5 Samudra 1.28 1.11 1.35 1.24

6 Saga 1.12 1.17 1.18 1.16

7 Irfan 1.22 1.25 1.05 1.18

8 Rafiq 1.08 1.02 0.96 1.02

Rata-rata kecepatan (m/s) 1.07

Standar Deviasi (m/s) 0.11

Berdasarkan hasil perhitungan pada tabel 4.5 dan tabel 4.6, maka rerata

kecepatan maksimal subyek lansia untuk melakukan satu kali dorongan kursi roda

manual adalah 0.6±0.24 m/s. Nilai tersebut hanya 56.4% bila dibandingkan

dengan rerata kecepatan subyek usia 20-23, yaitu 1.07±0.1 m/s. Hal tersebut

menunjukkan bahwa subyek dengan kekuatan genggam tangan yang lemah

memiliki kecepatan menjalankan kursi roda yang lebih rendah jika dibandingkan

dengan subyek yang memiliki kekuatan genggam tangan yang normal. Selain itu,

kekuatan genggam tangan yang lemah memiliki korelasi dengan nilai fungsional

tubuh, psikologis dan sosial yang rendah pula (Taekema et al., 2009). Hal ini

menjadi hambatan bagi lansia pengguna kursi roda untuk menjalankan kursi roda

manual secara optimal, sehingga dibutuhkan suatu solusi untuk menyelesaikan

permasalahan tersebut.

4.1.2 Penentuan Kebutuhan Pengguna

Penyelesaian masalah pada penelitian ini menggunakan pendekatan 7 prinsip

Universal Design (UD). Tujuh prinsip UD digunakan untuk mengevaluasi kursi

roda manual yang ada dengan menggunakan kuisioner sehingga dapat

memberikan penilaian terhadap kursi roda tersebut. Berdasarkan evaluasi dan

penilaian yang dilakukan maka diharapkan dapat memberikan usulan

pengembangan kursi roda yang dapat mengatasi keterbatasan lansia. Selain itu,


commit to user


commit to user

IV-7

penerapan pendekatan UD dapat memperluas potensi populasi pengguna kursi

roda yang umumnya digunakan oleh orang cacat, sehingga juga dapat digunakan

oleh orang yang mengalami penurunan kemampuan, yaitu lansia.

a. Perancangan Kuisioner Kebutuhan Pengguna

Perancangan kuisioner digunakan untuk mendapatkan informasi terkait

dengan penggunaan kursi roda manual. Identifikasi kuisioner penggunaan kursi

roda manual berdasarkan pendekatan 7 prinsip UD dengan responden sebanyak 13

lansia. Kriteria responden pada penelitian ini adalah lansia yang menggunakan

kursi roda manual di Panti Wredha Dharma Bhakti Surakarta. Pada proses

pengisian, juga dilakukan wawancara untuk menjelaskan maksud pertanyaan dan

memastikan jawaban responden sesuai dengan yang dimaksud. Tujuh prinsip UD

di-break down menjadi 16 pertanyaan tentang penilaian kursi roda manual saat

ini. Enam belas pertanyaan terdiri dari 3 pertanyaan untuk kriteria universal and

equitable in use, 2 pertanyaan untuk kriteria flexibility in use, 3 pertanyaan untuk

kriteria simple and intuitive use, 2 pertanyaan untuk kriteria easy and perceptible

information, 2 pertanyaan untuk kriteria tolerance for error, 2 pertanyaan untuk

kriteria low physical effort, dan 2 pertanyaan untuk kriteria size/space

approach/use. Penilaian kuisioner diukur dengan menggunakan penilaian skala 4

likert, yaitu (1) sangat setuju, (2) setuju, (3) tidak setuju, dan (4) sangat tidak

setuju. Daftar pertanyaan dalam kuesioner dijelaskan pada L1.

b. Perhitungan Rerata Nilai Kuisioner

Selanjutnya dilakukan perhitungan rerata nilai pada 7 prinsip UD.

Berdasarkan perhitungan tersebut, maka akan diketahui penggunaan kursi roda

manual yang memiliki prinsip UD yang paling negatif sehingga dapat dilakukan

perbaikan pada kursi roda manual.

Tabel 4.7 Rekapitulasi pengolahan kuisioner

Prinsip Pertanyaan Rerata SD

Pearson

Correlation

(r)

Alpha

Cronbach’s

(α)

1

Universal and

equitable in use 2.79 0.23 0.82

0.95

Q1 2.62 0.51 0.72


commit to user


commit to user

IV-8

Q2 2.62 0.51 0.94

Q3 3.15 0.90 0.81

2

Flexible use 3.08 0.23 0.64

Q4 2.54 0.51 0.72

Q5 3.62 0.51 0.56

3

Simple and intuitive

use 2.64 0.18 0.84

Q6 2.77 0.83 0.79

Q7 2.54 0.52 0.80

Q8 2.62 0.51 0.94

4

Easily and perceptible

information 2.54 0.18 0.76

Q9 2.54 0.88 0.73

Q10 2.54 0.52 0.80

5

Tolerance for error 2.88 0.35 0.73

Q11 2.54 0.88 0.73

Q12 3.23 0.60 0.73

6

Low phy 3.35 0.27 0.74

Q13 3.38 0.51 0.72

Q14 3.31 0.48 0.76

7

Use/space 2.88 0.13 0.79

Q15 2.62 0.51 0.94

Q16 3.15 0.69 0.65

Prinsip UD yang paling negatif memiliki rerata nilai yang paling tinggi. Hal

tersebut menunjukkan bahwa prinsip tersebut memiliki penilaian yang paling

negatif bila dibandingkan dengan prinsip yang lain..


commit to user


commit to user

IV-9

Gambar 4.2 Nilai rerata hasil kuisioner

Gambar 4.2 menunjukkan bahwa rerata nilai yang paling tinggi adalah

prinsip low physicall effort, yang artinya lansia membutuhkan kursi roda manual

yang dapat digunakan dengan usaha yang minimal sehingga mudah digunakan

dengan kemampuan fisiknya yang lemah.

4.1.3 Perancangan Sistem Kursi Roda Power Assisted

Berdasarkan subbab sebelumnya, maka dibutuhkan kursi roda manual yang

dapat mengurangi tenaga pengguna ketika menjalankannya. Penelitian ini

mengusulkan kursi roda dengan menerapkan sistem power assisted yang

menghasilkan tenaga bantuan dari motor penggerak sehingga putaran handrim

menjadi lebih ringan. Beberapa peneliti telah mengembangkan kursi roda power

assisted sebagai alat bantu berjalan karena memiliki kelebihan dibanding dengan

kursi roda manual. Penggunaan kursi roda dengan sistem power assisted lebih

efisien dan hanya membutuhkan energi yang sedikit (Pavlidou et al., 2015). Selain

itu, penggunaan kursi roda dengan sistem power assisted lebih efektif dalam

mengurangi beban bahu ekternal pengguna (Kloosterman et al., 2016).

Tabel 4.8 Penelitian yang berkaitan dengan Kursi Roda Power Asissted

Keterangan Hsueh, et al.

(2011)

Ou dan Chen

(2012)

Medola, et al.

(2014)

Nam et al.

(2016)

Sistem

Pemasangan

Motor

In wheel

system dengan

planetary gear.

In wheel system

dengan

transmision

In wheel system.

Motor

menggerakkan

In wheel system

dengan

penambahan


commit to user


commit to user

IV-10

Kedua motor

bergerak secara

independent

belt. Kedua

motor bergerak

secara

independent

kedua roda

secara

dependent

gear. Kedua

roda bergerak

secara

independent

Sensor

Encoder (2

buah)

Encoder (2

buah)

Strain gauge

dan Encoder

Inductive

Sensor (2 buah)

Controller

Digital Signal

Processing

(DSP)

Digital Signal

Processing

(DSP)

Tidak dijelaskan Tidak dijelaskan

Motor Motor Servo

400 W (2buah)

Motor DC 24 V

(2buah)

Motor Servo

250 W (1buah) Tidak dijelaskan

Baterai Tidak

dijelaskan

Lead acid 12 V

(2 buah)

Tidak dijelaskan

(1buah) Tidak dijelaskan

Pada umumnya, komponen sistem power assisted dipasang pada roda kursi

roda dengan mekanisme kontrol input untuk menggerakan motor pada hub roda

atau in wheel system (Cooper et al. dalam Paquinna et al., 2009). Hsueh et al.

(2011), Ou dan Chen (2012), Medola et al. (2014), dan Nam et al. (2016) telah

melakukan penelitian dengan menerapkan motor untuk menggerakan as roda

secara langsung, namun penerapan mekanisme seperti itu membutuhkan

modifikasi pada roda dan perlu merubah konstruksi roda. Selain itu, penerapan

motor untuk menggerakan as roda secara langsung membutuhkan torsi motor

yang besar sehingga menggunakan spesifikasi motor yang tinggi. Penelitian ini

melakukan inovasi dengan memasang motor pada sisi luar roda (out wheel system)

karena pemasangan motor tersebut tidak memerlukan perubahan konstruksi pada

roda yang signifikan dan hanya membutuhkan torsi motor yang lebih kecil bila

dibandingkan dengan penerapan motor untuk pada as roda.

Perancangan kursi roda power assisted dengan out wheel system terdiri dari

tiga sistem, yaitu sistem elektronika, sistem pemrograman dan sistem mekanika.

Sistem akan mulai bekerja ketika sistem menerima input yang telah ditentukan,

yaitu dengan menggerakan handrim sehingga terjadi dorongan ke depan ataupun

dorongan ke belakang. Gaya dorongan ke depan atau dorongan ke belakang ini

akan menjadi input sinyal pada load cell sensor. Nilai yang terbaca oleh load cell


commit to user


commit to user

IV-11

sensor berupa sinyal analog dengan tegangan output antara 0-2 mV (sesuai

spesifikasi komponen). Kisaran output yang sangat kecil ini akan sulit dibaca oleh

mikrokontroler sehingga membutuhkan proses penguatan sinyal. Penguatan sinyal

menggunakan amplifier yang ada pada komponen load cell driver. Selain terdiri

dari amplifier, load cell driver juga dilengkapi dengan analog to digital converter

(ADC). ADC akan mengubah sinyal analog yang dihasilkan oleh sensor menjadi

sinyal digital. Sinyal ini akan diteruskan ke modul wifi client yang berfungsi

untuk mengirim sinyal sensor ke wifi server tanpa menggunakan kabel.

Selanjutnya, wifi server akan menerima sinyal sensor dari wifi client dan diolah

menjadi sebuah perintah kerja. Proses perintah kerja tersebut memerlukan

pengaturan coding menggunakan software arduino integrated development

enviroment (arduino IDE). Perintah kerja tersebut akan mengaktifkan motor DC

dengan bantuam driver motor. Driver motor akan memberikan tambahan arus dan

tegangan yang dibutuhkan oleh motor DC karena output arus dan tegangan dari

mikrokontroler sangat kecil, yaitu 20 mA-1A dan 5V. Sedangkan kebutuhan arus

dan tegangan untuk menggerakan motor adalah ± 10.9A dan 12V. Selain itu,

driver motor digunakan untuk mengatur kecepatan dan arah putar motor. Motor

diprogram agar dapat berputar pada dua arah, yaitu pada putaran clockwise (CW)

dan counter clockwise (CCW). Putaran CW terjadi ketika pengguna melakukan

dorongan ke depan pada handrim, sehingga sinyal yang dihasilkan oleh sensor

adalah positif. Kemudian, sinyal positif tersebut akan mengaktifkan motor untuk

bergerak sesuai arah jarum jam. Begitu pula sebaliknya, ketika pengguna

melakukan dorongan ke belakang pada handrim, sehingga sinyal yang dihasilkan

oleh sensor adalah negatif. Hal tersebut akan mengaktifkan motor untuk bergerak

berlawanan arah jarum jam.

Selanjutnya, keseluruhan komponen elektronik tersebut dirangkai menjadi

rangkaian yang saling terintegrasi. Rangkaian tersebut kemudian dipasang pada

kursi roda manual dengan penambahan dudukan motor, dudukan baterai, control

box, dan shifter. Penjelasan lebih detail akan dijelaskan pada subbab selanjutnya


commit to user


commit to user

IV-12

a. Sistem Elektronika

Sistem elektronika merupakan rangkaian komponen elektronik yang berfungsi untuk mengalihkan suatu tenaga ke bentuk yang lain

(Hakiem, 2015). Setiap komponen memiliki fungsi masing-masing dengan tujuan untuk meneruskan informasi berupa sinyal elektrik.

Keseluruhan rangkaian komponen saling terintegrasi untuk mengolah input yang ada sehingga menghasilkan output sesuai dengan yang

diharapkan. Gambar 4.3 menunjukan diagram blok sistem elektronika pada rancangan kursi roda power assisted.

Load cell

Motor DC 1

Wemos D1 Wifi UNO

Based ESP 8266

2 Motor Driver: Cytron 10 A

Motor DC 2

Load cell driver

(amplifier+ADC)

Load cellLoad cell driver

(amplifier+ADC)

2 Battery 12 V

INPUT CONTROL OUTPUT

Right Handrim

Left Handrim

Right Wheel Left Wheel

Wifi module

ESP 8266

Wifi module

ESP 8266

2 Battery 3.7 V + Step up DC 0.9-5V

Gambar 4.3. Diagram Blok Sistem Elektronika Power Assisted


commit to user


commit to user

IV-13

1. Load Cell Sensor

Gambar 4.4. Sensor load cell dari timbangan gantung digital

Sensor berfungsi untuk mengumpulkan informasi dari lingkungan sistem

(Sommerville, 2003). Sensor yang digunakan yaitu load cell sensor timbangan

gantung digital dengan beban maksimal 40 kg. Sensor mengukur gaya dari

pengguna ketika melakukan gerakan pada handrim kursi roda, baik gerakan

mendorong ke depan ataupun ke belakang. Gaya yang dihasilkan oleh pengguna

akan dibaca oleh sensor kemudian digunakan sebagai input sinyal pada load cell

driver. Load cell sensor memiliki 4 kabel dimana kabel merah merupakan

excitation input voltage (+), kabel hitam merupakan excitation input ground (-),

kabel hijau merupakan sinyal output (+), dan kabel putih merupakan sinyal

output (-).

Rancangan kursi roda power assisted ini menggunakan satu sensor pada setiap

roda agar dapat membaca sinyal dari gaya pengguna. Selanjutnya, sinyal

tersebut diteruskan ke load cell driver untuk memperkuat sinyal dan mengubah

sinyal analog menjadi sinyal digital. Adapun spesifikasi load cell sensor tersebut

adalah :

Beban maksimal : 40 kg

Bahan : aluminium alloy

Rated output : 2 mV

Excitation Voltage : 2-5 V DC

Tahapan pemilihan sensor tersebut berdasarkan pada dua kriteria, yaitu: a)

besaran fisis yang akan diukur, dan b) bentuk serta dimensi sensor. Besaran fisis

yang akan diukur adalah tekanan dari gaya pengguna sehingga sensor load cell

tersebut sesuai dengan kebutuhan perancangan ini. Selain itu, bentuk serta


commit to user


commit to user

IV-14

dimensi sensor dipilih dengan mempertimbangkan letak sensor yang akan

ditempatkkan diantara handrim dan rim kursi roda. Ukuran sensor tersebut

tergolong kecil, yaitu 40 x 12 mm.

2. Load Cell Driver

Gambar 4.5. Load cell driver

Load cell driver yang digunakan adalah load cell driver HX711. Load cell driver

HX711 terdiri dari amplifier 24 bit, 4 pin header male, 6 pin header male dan

ADC. Pin E+, E-, A-, A+, B-, dan B+ adalah pin input dari load cell sensor.

Selanjutnya, GND, DT, SCK, dan VCC merupakan pin output yang terhubung

dengan mikrokontroler.

Fungsi komponen ini untuk memperkuat sinyal dari load cell. Selain itu,

komponen ini juga dapat mengubah sinyal analog menjadi digital sehingga

kalibrasi output sinyal sensor lebih akurat ketika diteruskan ke modul Wi-Fi.

Spesifikasi load cell driver yang digunakan adalah:

Tegangan input : 2.6 - 5.5V DC

Noise rejection : Simultaneous 50Hz / 60Hz

Temperatur kerja : -40 s/d +85 Celcius

Ukuran : 35 x 20x 1 mm

Tahapan pemilihan load cell driver HX711 tersebut berdasarkan pada tiga

kriteria, yaitu: a) sensor yang digunakan, b) dimensi komponen, c) tingkat

akurasi dan sensitivitas. Load cell driver HX711 memang diproduksi khusus

untuk sensor load cell sehingga sesuai dengan kebutuhan sensor tersebut.

Dimensi komponen tersebut tergolong kecil, yaitu 38mm x 21mm x 10mm

sehingga fleksible ditempatkan pada bagian roda. Selain itu, load cell driver ini

memiliki tingkat akurasi yang tinggi sehingga dapat membaca output sensor

dengan akurat dan mampu mengukur perubahan dengan cepat.


commit to user


commit to user

IV-15

3. Komponen Penghubung (Modul Wi-Fi ESP8266)

Komponen load cell sensor dan load cell driver dipasang pada bagian roda

sehingga komponen tersebut akan ikut berputar ketika roda berputar. Sedangkan

komponen lain yang meliputi: mikrokontroler, motor driver, motor DC, dan

baterai 12V akan dipasang pada bagian rangka kursi roda sehingga komponen

tersebut tidak ikut berputar ketika roda berputar. Pada kasus ini diperlukan

komponen penghubung untuk meneruskan sinyal elektrik dari load cell driver

yang berputar ke mikrokontroler yang tidak berputar. Ada beberapa alternatif

komponen yang dapat digunakan, yaitu dengan menggunakan kabel dan tanpa

menggunakan kabel.

Pengiriman data dengan kabel dapat dilakukan dengan menggunakan slip ring.

Slip ring terdiri dari 4 jalur kabel yang disesuaikan dengan jumlah kabel load

cell driver. Slip ring Slip ring yang terdiri dari 4 jalur kabel yang disesuaikan

dengan jumlah kabel load cell driver. Slip ring ini terbuat dari lembaran printed

circuit board (PCB) yang telah dipotong berbentuk lingkaran seperti gambar 4.6.

Selanjutnya, PCB tersebut di-sablon sehingga 4 jalur tadi tertutupi oleh sticker

lalu dicelupkan ke dalam larutan Ferry Clorit ( ) sehingga lapisan tembaga

yang tidak ter-sablon akan luruh. Setelah selesai, sticker sablon lalu dilepaskan

sehingga menyisakan lapisan tembaga pada empat jalur.

Gambar 4.6 Slip Ring

Slip ring akan mengirim sinyal elektrik ke mikrokontroler melalui bostel, yaitu

karbon yang dilengkapi dengan pegas. Posisi brostel harus selau bersentuhan

dengan jalur tembaga pada slip ring sehinga sinyal elektrik tidak terputus.


commit to user


commit to user

IV-16

Pengiriman data tanpa menggunakan kabel dilakukan dengan menggunakan

modul Wi-Fi ESP8266.

Gambar 4.7 Mekanisme Modul Wi-fi

Modul Wi-Fi ESP8266 yang digunakan adalah NodeMCU ESP8266 dan Wemos

D1 Wifi Uno Based Arduino. Node MCU ESP8266 digunakan sebagai Wi-Fi

client yang menerima sinyal sensor kemudian mengirimkannya ke Wi-Fi server.

Selanjutnya, Wemos D1 ESP8266 Wi-Fi Uno Based Arduino akan menerima

sinyal sensor dari Wi-Fi client. Berikut adalah spesifkasi NodeMCU ESP8266:

Gambar 4.8 NodeMCU ESP8266

NodeMCU ESP8266 memiliki spesifikasi sebagai berikut:

Vendor : Lolin

Tipe : ESP-12E

GPIO pin : 13 pin GPIO

USB port : Mikro USB

ADC : 1 pin (10 bit)

Power Input : 5V DC

Ukuran : 32 x 25 mm

Server

(Wemos D1 ESP8266 Uno Based Arduino)

Client2

(Node MCU ESP8266 )

Client1

(Node MCU ESP8266 )


commit to user


commit to user

IV-17

Gambar 4.9. Wemos D1 ESP8266 Wi-Fi Uno Based Arduino

Selanjutnya, Wemos D1 Wifi Uno Based Arduino memiliki spesifikasi sebagai

berikut:

Digital I/O pin : 11

Analog Input Pin : 1

Flash Memory : 4MB

USB port : Mikro USB

Bentuk : Arduino Uno Base

Power Input : 9-24 V

Ukuran : 68.6 mm x 53

Modul Wi-Fi ESP8266 telah dilengkapi dengan protokol pengatur transmisi

(TCP) dan prosesor sehingga memudahkan pengguna untuk mengolah dan

mengirim data secara cepat. Komponen tersebut juga dapat diprogram melalui

PC komputer tanpa harus menggunakan tambahan perangkat keras (hardware)

lain, yaitu: FTDI USB-to-serial (Schwartz, 2017).

4. Motor DC

Langkah awal untuk menentukan spesifikasi motor yang digunakan adalah

dengan melakukan perhitungan gaya yang dibutuhkan untuk menggerakkan

kursi roda. Terdapat 4 subyek yang diukur pada penelitian ini dengan rentang

berat 48,5 – 77 kg. Perhitungan gaya dilakukan dengan cara mengukur gaya tarik

subyek yang duduk di kursi roda menggunakan alat force gauge meter dengan

tali yang dikaitkan pada handrim. Perhitungan ini dilakukan dengan 3 kali

repitisi. Berikut adalah hasil perhitungan gaya:


commit to user


commit to user

IV-18

Tabel 4.9 Perhitungan Gaya

1 2 3

1 57 36.1 35.9 36.4 36.4

2 77 42.2 41.8 40.9 42.2

3 48.5 31.4 32.9 34 34

4 54 33.6 35.4 34.1 35.4

37Rata-rata Gaya max

Pengukuran Gaya ke-Subyek Berat Gaya Max

Berdasarkan tabel 4.10 dapat disimpulkan bahwa semakin berat massa pengguna

maka gaya yang dibutuhkan untuk menggerakkan kursi roda semakin tinggi.

Rata-rata gaya maksimal yang untuk menggerakkan kursi roda adalah 37 N.

Nilai tersebut kemudian dibulatkan menjadi 100 N untuk memberikan allowance

bagi pengguna dengan berat diatas 77 kg. Selanjutnya, nilai torsi dapat diketahui

dengan mengalikan gaya maksimal yang terukur dengan jari-jari handrim

(perhitungan di L6).

Selanjutnya adalah menentukkan jenis motor dan memilih spesifikasi yang

sesuai dengan torsi yang dibutuhkan. Pada umumnya ada dua jenis motor yang

sering digunakan, yaitu motor AC dan motor DC. Motor AC merupakan jenis

motor yang menggunakan tegangan bolak balik sebagai sumber tegangannya.

Sedangkan motor DC merupakan suatu jenis motor yang menggunakan tegangan

searah sebagai sumber tegangannya. Komponen ini mengubah tegangan menjadi

energi kinetik yang berupa putaran (Winarno et al., 2011). Penelitian ini

menggunakan motor DC sebagai motor penggerak karena kecepatan dan arah

putaran motor DC lebih mudah dikendalikan tanpa menggunakan inverter.

Berbeda dengan motor DC, kecepatan motor AC lebih sulit dikendalikan karena

memerlukan inverter sehingga dapat menyebabkan pasokan daya menurun

ketika kecepatan motor AC menurun. Motor DC yang dipilih memiliki

spesifikasi sebagai berikut:

Tegangan : 12 V

RPM max : 2500 rpm

Arus : ± 10.2 A

Daya : ± 120 watt

Berdasarkan perhitungan pada L6 menunjukkan bahwa torsi yang dibutuhkan

untuk menggerakan kursi roda adalah 1.75 Nm dan torsi motor DC yang


commit to user


commit to user

IV-19

digunakan mencapai 2.885 Nm. Hal ini menunjukkan bahwa motor DC yang

digunakan cukup untuk menggerakan kursi roda.

Gambar 4.10 Motor DC 12V

Driver motor merupakan penghubung antara mikrokontroler dengan suatu

motor. Driver motor berfungsi untuk memperkuat arus dan tegangan dari

mikrokontroler yang tidak mampu memenuhi kebutuhan motor DC. Apabila

suplai arus dan tegangan kecil, maka motor tidak dapat berputar secara

maksimal (Winarno et al., 2011). Driver motor yang digunakan pada

perancangan ini adalah BTS7960 43 A. Tahapan pemilihan komponen ini

berdasarkan 2 kriteria, yaitu: a) arus dan tegangan motor, dan b) bentuk dan

dimensi driver motor. Adapun arus motor yang digunakan adalah ±10.2 A dan

memiliki tegangan 12 V. Oleh karena itu, penggunaan driver motor BTS7960 ini

sesuai dengan kebutuhan pada perancangan ini. Driver motor tersebut memiliki

arus maksimal sebesar 43 A secara kontinyu. Rentang tegangan input sebesar 3.3

V- 5 V, sedangkan tegangan output sebesar 5.5-27 V (sesuai spesifikasi). Disisi

lain, bentuk dan dimensi driver motor tersebut adalah persegi panjang dengan

ukuran 40 x 50 x 12 mm. Hal ini memudahkan dalam pemasangan driver motor.

Gambar 4.11 Motor Driver BTS7960


commit to user


commit to user

IV-20

5. Kabel USB

Kabel USB berfungsi untuk menghubungkan Arduino UNO ke PC komputer

sehingga dapat dilakukan proses pemrograman.

Gambar 4.12. Kabel USB

6. Power Supplay

Power supplay merupakan komponen yang berfungsi untuk mengatur dan

membagi arus ke seluruh komponen sesuai dengan kebutuhan (Winarno et al.,

2011). Power supplay yang digunakan yaitu baterai lithium 18650 (3.7V) dan

baterai aki champion Li-Po 12 V.

Gambar 4.13. Baterai Lithium 18650 (3.7 V)

Baterai lithium 18650 digunakan untuk men-suplay tegangan pada nodeMCU

ESP 8266. Sedangkan baterai aki champio Li-Po 12 V digunakan untuk men-

suplay tegangan pada motor DC dan Wemos D1. Baterai aki champion Li-Po

memiliki 3 lampu indikator yang dapat menampilkan kapabilitas tegangan yang

tersedia, yaitu high, medium dan low. Keuntungan adanya indikator tersebut

adalah pengguna dapat mengetahui kapan waktu untuk melakukan isi ulang

baterai.

Gambar 14. Aki Champion Li-Po


commit to user


commit to user

IV-21

7. Step Up modul DC to 5V

Komponen ini berfungsi untuk menaikan tegangang baterai lithium 18650 3.7V

menjadi 5V. Step Up modul DC 5V memiliki spesifikasi sebagai berikut:

Tegangan input : 0.9-5V DC

Tegangan output : 5V

Ukuran : 18 x 28mm

Arus : 600 mA

Gambar 4.15. Step Up Modul DC 5V


commit to user


commit to user

IV-22

Selanjutnya, keseluruhan komponen elektronika tersebut dirangkai menjadi satu

kesatuan sehingga dapat memberikan output yang diharapkan.

Gambar 4.12. Skematik Rangkaian Komponen

Gambar 4.16. skematik rangkaian elektronik


commit to user


commit to user

IV-23

Gambar 4.16 merupakan skematik rangkaian sistem komponen elektronika

yang dibuat melalui sofware fritzing. Kabel E+, E-, A+, dan A- load cell sensor

dihubungkan pada pin E+, E-, A, dan A- load cell driver. Selanjutnya, alur

skematik rangkaian kedua load cell driver ke Wi-Fi NodeMCU ESP8266 adalah

menghubungkan pin out load cell driver ke pin input NodeMCU ESP8266. Kabel

GND load cell driver dihubungkan dengan pin G NodeMCU ESP8266, kabel DT

load cell driver dihubungkan dengan pin D3 NodeMCU ESP8266, kabel SCK

load cell driver dihubungkan dengan pin D4 NodeMCU ESP8266, dan pin VOC

load cell driver dihubungkan dengan pin 3V NodeMCU ESP8266. Kemudian,

NodeMCU ESP8266 dihubungkan dengan step up DC to 5V. Kabel Vin

NodeMCU ESP8266 dihubungkan dengan pin Vout(+) step up DC to 5V, dan

kabel G NodeMCU ESP8266 dihubungkan dengan pin Vout(-) step up DC to 5V.

Setelah itu, menghubungkan step up DC to 5V dengan baterai lithium 18650 dan

saklar. Kabel Vin(+) step up DC to 5V dihubungkan dengan kutub (+) baterai

lithium 18650, kabel Vin(-) step up DC to 5V dihubungkan dengan saklar in, dan

kabel saklar out dihubungkan dengan kutub (-) baterai lithium 18650.

Sinyal elektrik dari NodeMCU ESP8266 akan dikirim ke Wemos D1 ESP8266

tanpa menggunakan kabel. Selanjutnya, Wemos D1 ESP8266 akan menerima

sinyal tersebut kemudian diteruskan ke motor driver 1 dan motor driver 2. Pin G

1 Wemos D1 ESP8266 dihubungkan dengan pin GND motor driver 1, pin G 2

Wemos D1 ESP8266 dihubungkan dengan pin GND motor driver 2, pin 5V

Wemos D1 ESP8266 dihubungkan dengan pin VCC, R_EN, L_EN motor driver 1

dan pin VCC, R_EN, L_EN motor driver 2, pin D2 Wemos D1 ESP8266

dihubungkan dengan pin R_PWM motor driver 1, pin D4 Wemos D1 ESP8266

dihubungkan dengan pin L_PWM motor driver 1, pin D6 Wemos D1 ESP8266

dihubungkan dengan pin R_PWM motor driver 2, , pin D7 Wemos D1 ESP8266

dihubungkan dengan pin L_PWM motor driver 2. Selanjutnya, alur skematik

motor driver ke motor DC dan baterai adalah saling menghubungkan antar pin (+)

dan (-). Pin power (+) motor driver 1 dihubungkan ke pin (+) baterai1, pin power

(-) motor driver 1 dihubungkan ke pin (-) baterai1, Pin motor (+) motor driver 1

dihubungkan ke pin (+) motor DC1, Pin motor (-) motor driver 1 dihubungkan ke

pin (-) motor DC1, Pin power (+) motor driver 2 dihubungkan ke pin (+) baterai 2,


commit to user


commit to user

IV-24

pin power (-) motor driver 2 dihubungkan ke pin (-) baterai 2, pin motor (+)

motor driver 2 dihubungkan ke pin (+) motor DC 2, pin motor (-) motor driver 2

dihubungkan ke pin (-) motor DC 2. Setelah semua alur skematik selesai,

kemudian NodeMCU ESP8266 dan Wemos D1 ESP8266 dihubungkan ke PC

komputer menggunakan kabel USB untuk dilakukan proses pemrograman

sehingga dapat menggerakan motor DC.

Arah putaran motor DC dapat diubah dengan membalik tegangan pada kedua

kutubnya melalui rangkaian H-bridge pada motor driver. Pada kondisi normal,

motor DC berputar searah jarum jam (CW), namun dengan adanya rangkaian H-

bridge memungkinkan motor untuk bergerak berlawanan arah atau CCW (Huang,

2004). Gambar 4.14 menunjukan rangkaian H-Bridge driver motor yang terdiri

dari 4 MOSFET, yaitu Q1, Q2, Q3, dan Q4. Bagian atas rangkaian dihubungkan

dengan kutub positif power supplay, sedangkan bagian bawah rangkaian

dihubungkan dengan kutub negatif power supplay. Saat kondisi Dir A = ‘0’ dan

Dir B = ‘0’ maka keempat MOSFET dalam kondisi mati. Pada kondisi Dir A =

’1’ dan Dir B = ‘0’ maka MOSFET Q1 dan Q3 akan on, kemudian arus akan

mengalir melewati Q1 lalu ke motor dan akan memutar motor searah jarum jam

kemudian menuju Q3. Sebaliknya, pada saat Dir A = ’0’ dan Dir B = ‘1’ maka

MOSFET Q2 dan Q4 akan on, arus akan mengalir melewati Q4 lalu ke motor dan

akan memutar motor berlawanan jarum jam kemudian menuju Q2. Selanjutnya,

ketika Dir A = ‘1’ dan Dir B = ‘1’ maka keempat MOSFET akan on karena tidak

ada beda potensial di motor maka motor akan berhenti.


commit to user


commit to user

IV-25

Gambar 4.17 Rangkaian H-Bridge Driver Motor


commit to user


commit to user

IV-26

b. Sistem Pemrograman

Setelah semua komponen telah dirangkai, maka selanjutnya adalah membuat

perintah kerja melalui pemrograman pada modul Wi-Fi NodeMCU ESP8266 dan

Wemos D1 ESP8266. Pemrograman dilakukan menggunakan software Integrated

Development Enviroment (IDE). Berikut adalah contoh program pada modul Wi-

Fi (program lengkap di L7):

Gambar 4.18 Pemrograman Wi-Fi

Pada proses pemrograman terdapat tiga hal yang perlu dilakukan, yaitu:

menentukan pin dan parameter yang digunakan, mendeklarasikan fungsi void

setup, dan mendekralasikan fungsi void loop. Tahap awal adalah menentukan pin

dan parameter yang digunakan pada sistem pemrograman rangkaian power

assisted. Pada shield motor driver, pin PWM 2 dan 3 diatur untuk mengatur

putaran dan arah motor DC 1. Sedangkan pin PWM 6 dan PWM 7 diatur untuk


commit to user


commit to user

IV-27

mengatur putaran dan arah motor DC 2. Input nilai diatur dalam bentuk long,

yaitu data dalam bentuk bilangan bulat dengan rentang nilai yang panjang.

Selanjutnya menentukan nilai treshold yang digunakan sebagai parameter untuk

mengaktifkan atau menghidupkan motor, yaitu 25. Pengaturan treshold dapat

menghemat baterai karena motor hanya akan aktif ketika memiliki nilai input

diatas 25 atau di bawah -25. Pengaturan sleep mode menjelaskan kapan waktu

untuk menonaktifkan mikrokontroler. Ketika sensor tidak menerima gaya dari

penguna, sistem tidak akan berhenti secara langsung. Sistem akan menunggu

selama 5000 ms atau 5 detik lalu sistem akan berhenti.

Selanjutnya, pengaturan pada sistem void setup. Void setup akan dipanggil

ketika program dimulai dan fungsi ini hanya dibaca sekali oleh arduino ketika

proses inisiasi awal. Serial begin diatur pada baud 38400. Nilai tersebut

merupakan angka yang ditentukan ketika melakukan simulasi menggunakan

komputer sehingga komputer dapat membaca fungsi pemrograman yang telah

disimpan di board arduino. PinMode berfungsi untuk mendeklarasikan pin

PWM1, Dir1, PWM2, dan Dir2 sebagai output. Kemudian, nilai scale1 dan scale2

pada sensor dilakukan penguatan nilai sebesar 128x.

Tahap terakhir adalah pengaturan pada sistem void loop. Void loop

merupakan perintah yang dibaca berkali-kali oleh arduino. Tahap ini merupakan

pengaturan pada arah gerak dan kecepatan motor. Nilai PWM berada pada rentang

-255 hingga 255. Ketika nilai PWM di atas 255 maka sistem akan tetap membaca

nilai tersebut 255 dan ketika nilai PWM di bawah -255 maka sistem akan tetap

membaca nilai tersebut -255. Pada penentuan parameter telah ditetapkan nilai

treshold sebesar 25. Nilai tersebut menunjukkan bahwa motor akan tetap off pada

rentang nilai -25 hingga 25. Sedangkan, motor akan aktif ketika nilai input diatas

25 atau di bawah -25. Motor akan bergerak searah jarum jam atau CW ketika nilai

di atas 25 hingga 255. Selanjutnya, motor akan bergerak berlawaan jarum jam

atau CCW ketika nilai di bawah -25 hingga -255.


commit to user


commit to user

IV-28

c. Sistem Mekanik

Perancangan sistem mekanik menjelaskan tentang desain susunan rangkaian

kursi roda power assisted, sistem manuver, penambahan part kursi roda manual.

Kursi roda yang digunakan mempunyai ukuran 102cm x 61 cm x 83 cm (panjang

x lebar x tinggi). Rangkaian elektronika dipasang pada kursi roda, seperti pada

gambar 4.19. Handrim terhubung dengan roda melalui 4 slot yang berjarak 90

derajat antar slotnya. Load cell sensor dipasang pada salah satu slot tersebut, dan

ketiga slot lainnya diberi kelonggaran 1mm agar gaya dorongan maju maupun

dorongan ke belakang dapat terbaca dengan mudah oleh sensor.

Komponen load cell sensor, load cell driver, step up DC , baterai lithium ion

18650 dan modul Wifi client dipasang pada roda dan ikut berputar bersama roda.

Sedangkan modul Wifi server, motor driver, motor DC, dan baterai 12 V dipasang

pada rangka kursi roda yang tidak berputar ketika roda berputar. Control box

dipasang pada salah satu sisi rangka cross bar sehingga kursi roda tetap dapat

dilipat. Baterai dipasang pada rangka bagian belakang kursi roda dan motor

dipasang pada rangka depan kursi roda.

Gambar 4.19 Susunan Rangkaian Komponen Kursi Roda Power Assisted


commit to user


commit to user

IV-29

Mekanisme motor penggerak roda kanan dan roda kiri adalah independent,

yaitu motor penggerak roda kanan dan roda kiri terpisah. Hsueh, et al. (2011), Ou

dan Chen (2012), dan Nam et al. (2016) menggunakan dua motor yang bergerak

secara independent, sedangkan Medola, et al. (2014) menggunakan satu motor

untuk menggerakkan kedua roda secara dependent atau bersama-sama. Kedua

sistem tersebut memiliki kelebihan dan kelemahan masing-masing. Pada

penelitian ini memilih untuk menggunakan dua motor yang bergerak secara

independent karena mekanisme tersebut mempermudah pengguna ketika

pengguna ingin belok kanan atau kiri. Kelemahannya adalah kedua roda akan sulit

untuk bergerak secara sinkron. Motor dengan sistem dependent mungkin dapat

bergerak lebih sinkron, namun akan mengalami kesulitan ketika pengguna ingin

belok kanan atau kiri.

Arah gerakan kedua motor DC mempengaruhi sistem manuver maju dan

manuver mundur. Sistem manuver maju menyebabkan kursi roda berjalan maju

dengan menggunakan 2 roda kemudi yang bergerak CW dan 2 roda bebas yang

otomatis bergerak CW serta motor DC yang berputar CCW. Sedangkan untuk

sistem manuver mundur menyebabkan kursi roda berjalan mundur dengan

menggunakan 2 roda kemudi yang bergerak CCW dan 2 roda bebas yang otomatis

bergerak CCW serta motor DC yang berputar CW.

Selanjutnya, untuk pemasangan rangkaian komponen tersebut membutuhkan

penambahan part pada kursi roda, yang meliputi penambahan dudukan motor,

dudukan baterai, control box, dan shifter.

1. Dudukan Motor

Dudukan motor terbuat dari plat baja dengan tebal 3 mm. Dudukan

motor ini berfungsi untuk penempatan motor dan terdiri dari dua

bagian, yaitu bagian yang tidak dapat bergerak dan bagian yang

bergerak. Motor DC dipasang pada posisi dudukan motor yang dapat

bergerak sehingga motor DC dapat bergerak secara horizontal untuk

mengatur posisi motor ketika dibutuhkan. Sedangkan bagian dudukan

yang tidak dapat bergerak dipasang pada rangka kursi roda.


commit to user


commit to user

IV-30

Gambar 4.20 Dudukan Motor

2. Dudukan Baterai

Dudukan baterai terbuat dari plat besi dengan tebal 3 mm. Dimensi

dudukan baterai menyesuaikan dimensi baterai dengan allowance 1mm

pada setiap sisinya dan direkatkan dengan kain perekat, yaitu felcro.

Gambar 4.21 Dudukan Baterai

3. Control Box

Control box terbuat dari aklirik dengan tebal 3mm. Control box ini

berfungsi sebagai tempat pemasangan modul Wifi, driver motor dan

baterai lithium ion 18650.

Gambar 4.22 Control Box


commit to user


commit to user

IV-31

4. Shifter

Shifter merupakan komponen yang digunakan untuk mengatur

pergerakan dudukan motor. Tipe shifter yang digunakan adalah thumb

shifter yang diputar menggunakan ibu jari pengguna. Shifter dipasang

pada bagian yang mudah dijangkau oleh tangan pengguna. Shifter

berfungsi untuk menggerakkan letak motor sehingga motor dapat

terhubung dan tidak terhubung ke roda. Hal ini memudahkan pengguna

menggerakan kursi roda ketika pengguna ingin menggerakan secara

manual.

Gambar 4.23 Shifter

4.1.4 Proses Assembly

Selanjutnya, dilakukan proses penggabungan antara sistem elektronika,

sistem pemrograman dan sistem mekanik pada kursi roda manual sehingga dapat

berfungsi sesuai dengan yang diharapkan. Berikut adalah gambar rangkaian

keseluruhan sistem power assisted:


commit to user


commit to user

IV-32

Gambar 4.24 Kursi roda dengan sistem power assisted


commit to user


commit to user

IV-33

4.2 Pembahasan

Pembahasan dilakukan secara komprehensif dengan manyajikan ulasan

makna fakta-fakta penelitian dalam kaitan satu aspek sub kajian dengan aspek sub

kajian lainnya secara komprehensif.

4.2.1 Analisis Perbandingan Slip Ring dan Modul Wi-fi

Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan, penggunaan slip ring pada

penelitian ini kurang efektif karena hanya dua kabel yang dapat mengirim sinyal

elektrik dan sinyal yang dihasilkan terputus-putus (tidak kontinyu). Hal ini

disebabkan oleh beberapa faktor, yaitu:

- Kualitas PCB

Kualitas PCB yang rendah dapat dipengaruhi oleh error atau kesalahan

ketika proses pembuatan jalur PCB. Pada penelitian ini, lembaran PCB

dipotong menjadi lingkaran dan di-sablon membentuk 4 jalur sebagai

perantara sinyal GND, DT, SCK, dan VCC load cell driver ke arduino.

Proses pembuatan tersebut dilakukan secara manual sehingga

memungkinkan terjadinya kesalahan. Kesalahan yang terjadi yaitu

ketidaksengajaan terkena goresan tangan dan debu sehingga permukaan

PCB menjadi tidak bersih dan menyebabkan sinyal terputus dan tidak

terkirim dengan baik.

- Bentuk PCB

PCB yang dibuat berbentuk lingkaran dengan 6 lingkaran kecil di bagian

tengah sebagai ruang untuk pemasangan pada as kursi roda. PCB

tersebut kemudian dikencangkan menggunakan mur dan baut.

Gambar 4.25 Pemasangan Slip Ring


commit to user


commit to user

IV-34

Selanjutnya, bostel dipasang bersentuhan dengan jalur slip ring agar

dapat mengantar sinyal dari load cell driver ke arduino. Bentuk dan

pemasangan slip ring pada gambar 4.24 kurang efektif ketika kursi roda

berjalan pada permukaan yang tidak rata sehingga menyebabkan bostel

tidak bersentuhan dengan jalur slip ring. Hal tersebut membuat sinyal

terputus dan tidak terkirim dengan baik.

Penelitian ini tidak mempertimbangkan error kesalahan yang dapat terjadi

pada pembuatan slip ring. Hambatan dalam penggunaan slip ring menjadi salah

satu faktor sinyal elektrik tidak dapat terkirim sehingga motor DC tidak aktif

untuk menggerakan kursi roda. Oleh karena itu, penggunaan slip ring diganti

dengan penggunaan modul Wi-fi. Penggunaan modul Wi-fi tidak memerlukan

kabel perantara karena sinyal eletrik akan dikirimkan secara digital sehingga lebih

efektif dibandingkan dengan penggunaan slip ring. Dengan menggunakan modul

Wi-fi hanya memerlukan 3 buah Wi-fi dimana 1 Wi-fi digunakan sebagai server

dan 2 lainnya digunakan sebagai client. Wi-fi client berfungsi untuk menerima

sinyal sensor kemudian mengirimkannya ke Wi-Fi server yang kemudian sinyal

tersebut akan dilanjutkan ke motor driver. Selain itu, penggunaan modul Wi-fi

tidak membutuhkan tambahan mekanik yang dapat menambah berat komponen.

Meskipun memiliki beberapa kelebihan dibandingkan dengan penggunaan slip

ring, namun pmodul Wi-fi juga memiliki kendala dalam penggunaannya. Kendala

tersebut adalah proses pemrograman yang dilakukan untuk mengirim data dari

Wi-fi client ke Wifi server menjadi lebih kompleks karena Wifi server harus

menerima dan meneruskan dua sinyal dari Wi-fi client secara bersamaan. Hal

tersebut tentunya membutuhkan waktu yang lama agar dihasilkan pemrograman

yang sempurna. Pada table 4.11 memaparkan perbandingan pernggunaan slip ring

dan Modul Wi-fi.


commit to user


commit to user

IV-35

Tabel 4.10 Perbandingan Slip ring dan Modul Wi-fi

Keterangan Slip ring Modul Wi-Fi ESP8266

Bentuk Lingkaran yang terdiri dari 4 jalur

kabel tembaga

Pada umumnya berbentuk

persegi panjang yang

terdiri dari prosesor, pin

GPIO, USB connector

Via perantara

antar komponen

Menggunakan kabel Tanpa menggunakan

kabel (wireless)

Material PCB PCB

Perangkat

tambahan

Brostel (a) atau karbon yang

dilengkapi dengan pegas dan

dipasang bersentuhan dengan jalur

tembaga pada slip ring agar sinyal

elektrik tidak terputus. Selain itu,

dibutuhkan rumah bostel (b) dan

dudukan rumah brostel (c) sebagai

tempat penyangga brostel.

(a) (b) (c)

Tidak ada

Jumlah yang

dibutuhkan

2 buah 3 buah (2 modul Wi-Fi

sebagai client dan 1

modul Wi-Fi sebagai

server)

Pemasangan Satu slip ring dipasang pada setiap

hub roda dan brostel dipasang pada

rangka kursi roda yang tidak

berputar.

Satu modul Wi-Fi yang

berfungsi sebagai client

pada setiap roda dan satu

modul Wi-Fi yang

berfungsi sebagai server

pada rangka kursi roda

Mikrokontroler Ya, karena diperlukan untuk

mengolah input sinyal elektrik

menjadi sebuah perintah kerja

Tidak, karena modul Wi-

Fi telah dilengkapi

dengan prosesor


commit to user


commit to user

IV-36

4.2.2 Analisis Baterai Lithium Ion 12V

Gambar 4.26 Perbandingan Waktu Baterai

Baterai aki champio Li-Po 12 V digunakan untuk men-suplay tegangan pada

motor DC dan Wemos D1. Baterai ini memiliki berat 430 gram yang tergolong

ringan. Selanjutnya, untuk mengetahui berapa lama baterai dapat bekerja maka

pada penelitian ini dilakukan pengujian daya tahan baterai dengan menggunakan

multimeter. Pengujian tersebut dimulai dari kondisi full charger (tegangan baterai

adalah 12,56 V) hingga mencapai kondisi drop voltage (tegangan baterai adalah

11.3 V). Nilai 12.56 V adalah batas maksimal baterai berhenti di-charge dan nilai

11.3 V adalah batas aman baterai untuk kembali di-charge. Hal ini dilakukan

untuk menjaga kualitas baterai karena baterai akan cepat rusak apabila di-charge

di atas nilai 12.56 V dan di bawah nilai 11.3 V.

Selanjutnya, pengujian dilakukan pada 5 subyek yang memiliki rentang

berat antara 47 kg hingga 70 kg. Hasil pengukuran pada gambar 2.24 menunjukan

bahwa subyek yang memiliki berat paling kecil (47 kg) pada pengujian ini

menyebabkan baterai bertahan hingga 11 menit 14 detik. Sedangkan subyek yang

memiliki berat paling besar (70 kg) pada pengujian ini menyebabkan baterai

bertahan hingga 6 menit 1 detik (tabel L7). Berdasarkan hal tersebut dapat

0

2

4

6

8

10

12

47 50 55 65 70

w

a

k

t

u(

m

e

n

i

t)

berat badan (kg)

Pengujian Baterai


commit to user


commit to user

IV-37

disimpulkan bahwa semakin berat pengguna kursi roda maka baterai akan

semakin cepat habis. Hal ini dikarenakan semakin berat pengguna, maka semakin

besar torsi yang diperlukan dan arus yang digunakan untuk menggerakan kursi

roda tersebut sehingga menyebabkan baterai semakin cepat habis.

Rata-rata daya tahan baterai yang digunakan untuk menggerakan kursi roda

dengan berat antara 47 – 70 kg adalah 8 menit 15 detik. Nilai tersebut tergolong

kecil sehingga akan sering memerlukan proses pengisian baterai. Pada penelitian

ini belum mempertimbangkan waktu daya tahan baterai yang digunakan sehingga

perlu perbaikan pada penelitiaan selanjutnya.

4.2.3 Analisis Waktu Tunggu Pembacaan Sensor

Pada proses pergerakan handrim kursi roda oleh pengguna maka load cell

sensor akan menerima sinyal yang nantinya akan menggerakan motor DC. Proses

pembacaan sinyal tersebut membutuhkan jeda waktu untuk dapat menggerakan

motor DC. Selanjutnya, untuk mengetahui berapa lama jeda waktu tersebut maka

pada penelitian ini dilakukan pengukuran waktu dengan menggunakan stopwatch.

Pengujian tersebut dimulai dengan menekan load cell sensor pada rangkaian

power assisted dan diakhiri ketika motor DC bergerak. Pengujian ini dilakukan

dengan repitisi sebanya lima kali. Berikut terlampir hasil pengujian:

Gambar 4.27 Perbandingan Waktu Tunggu Sensor

0

1

2

3

4

5

6

1 2 3 4 5

Pengukuran Waktu Tunggu Sensor

roda kanan

roda kiri


commit to user


commit to user

IV-38

Berdasarkan gambar 4.25 maka dapat disimpulkan bahwa rata-rata waktu

tunggu pembacaan sensor adalah 4.795 detik. Terdapat perbedaan antara waktu

tunggu pembacaan sensor antara roda kanan dan roda kiri. Hal tersebut

diakibatkan oleh sensitivitas load cell sensor antara roda kanan dan kiri berbeda

sehingga waktu pembacaan sinyal pun berbeda. Selain itu juga diakibatkan oleh

pengiriman sinyal dari modul Wi-fi ke motor DC yang dilakukan bersama-sama

antara roda kanan dan roda kiri sehingga menyebabkan ada perbedaan jeda waktu

antar kedua roda.


commit to user


commit to user

BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN - Digilib UNS

Documents

Transcript of BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN - Digilib UNS