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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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 :
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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,
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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..
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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 )
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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:
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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,
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV-25
Gambar 4.17 Rangkaian H-Bridge Driver Motor
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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:
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV-32
Gambar 4.24 Kursi roda dengan sistem power assisted
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user