Perancangan Alat Pengendali Lampu dan Gerbang Otomatis Tanpa Kebel Menggunakan Neurosky Mindwave Headset

Lampiran 1

Lampiran 2

Lampiran 3.

Kode Program Pengirim Sinyal

/**********************************************************

// Arduino Brain Library - Brain Blinker

// Description: Basic brain example, blinks an LED on pin 13 faster as your "attention" value increases.

// Adapted from the Blink without Delay example distributed with Arduino environment. // More info: https://github.com/kitschpatrol/Arduino-Brain-Library

// Author: Eric Mika, 2010 revised in 2014 #include <Brain.h>

#include <VirtualWire.h> #define buzzer A0 #define led 10

int perhatian=0; char *kirim;

// Set up the brain reader, pass it the hardware serial object you want to listen on. Brain brain(Serial);

void setup() {

Serial.begin(9600); vw_set_tx_pin(12);

vw_set_ptt_inverted(true); // Required for DR3100 vw_setup(2000); // Bits per sec

pinMode(13, OUTPUT); pinMode(8, OUTPUT); pinMode(led, OUTPUT); digitalWrite(13, LOW); digitalWrite(8, LOW);

while(brain.readSignalQuality()==200) {

if (brain.update()) {

Serial.println(brain.readCSV()); Serial.print("Satu");

}

digitalWrite(led,HIGH); }

while(brain.readSignalQuality()!=200) {

if (brain.update()) {

Serial.println(brain.readCSV()); Serial.print("Satu");

}

digitalWrite(led,HIGH); }

while(brain.readSignalQuality()!=0)

{

Serial.println(brain.readCSV()); Serial.print("Dua");

}

digitalWrite(buzzer,HIGH); }

delay(1000);

digitalWrite(buzzer,LOW); }

byte counter = 0; void loop() {

if (brain.update()) {

Serial.println(brain.readCSV());

if(brain.readSignalQuality() == 26 || brain.readSignalQuality() == 51 ) {

if(counter == 0) {

kirim="1";

vw_send((uint8_t *)kirim,strlen(kirim));

vw_wait_tx(); // Wait until the whole message is gone digitalWrite(13, HIGH);

delay(2000); counter= 1; }

else {

kirim="0";

vw_send((uint8_t *)kirim,strlen(kirim));

vw_wait_tx(); // Wait until the whole message is gone digitalWrite(13, LOW);

delay(2000); counter= 0; }

}

if(brain.readSignalQuality() == 0 && brain.readAttention() > 80) {

kirim="2";

vw_send((uint8_t *)kirim,strlen(kirim));

vw_wait_tx(); // Wait until the whole message is gone digitalWrite(13, HIGH);

delay(2000); }

} }

Lampiran 4

Kode Program penerima Sinyal

/********************************************************** // receiver.pde

//

// Simple example of how to use VirtualWire to receive messages // Implements a simplex (one-way) receiver with an Rx-B1 module //

// See VirtualWire.h for detailed API docs

// Author: Mike McCauley (mikem@airspayce.com) // Copyright (C) 2008 Mike McCauley

// $Id: receiver.pde,v 1.3 2009/03/30 00:07:24 mikem Exp $

#include <VirtualWire.h>

void setup() {

vw_set_rx_pin(8);

vw_set_ptt_inverted(true); // Required for DR3100 vw_setup(2000); // Bits per sec

vw_rx_start(); // Start the receiver PLL running

pinMode(16, OUTPUT); analogWrite(15, 1000); pinMode(18, OUTPUT);

pinMode(17, OUTPUT); pinMode(19, INPUT); pinMode(20, INPUT); digitalWrite(19, HIGH); digitalWrite(20, HIGH); int sw1 = digitalRead(20); while(sw1 == 1) {

sw1 = digitalRead(20);

digitalWrite(18, HIGH); // turn the LED on (HIGH is the voltage level) digitalWrite(17, LOW);

}

digitalWrite(18, LOW); }

void loop() {

uint8_t buf[VW_MAX_MESSAGE_LEN]; uint8_t buflen = VW_MAX_MESSAGE_LEN;

if (vw_get_message(buf, &buflen)) // Non-blocking {

if(buf[0]=='1') {

digitalWrite(16, HIGH); }

else if(buf[0]=='0') {

digitalWrite(16, LOW); }

else if(buf[0]=='2') {

int sw2 = digitalRead(19); while(sw2 == 1)

{

sw2 = digitalRead(19);

digitalWrite(18, LOW); // turn the LED on (HIGH is the voltage level) digitalWrite(17, HIGH);

}

digitalWrite(17, LOW); delay(3000);

int sw1 = digitalRead(20); while(sw1 == 1)

{

sw1 = digitalRead(20);

digitalWrite(18, HIGH); // turn the LED on (HIGH is the voltage level) digitalWrite(17, LOW);

}

digitalWrite(18, LOW); }

} }

Lampiran 5

Lampiran 6

a. Gambar alat penerima tampak depan

DAFTAR PUSTAKA

Andriawan Okky, Eka Putera, Irmalia Suryani Faradisa.2011.Rancang Bangun Electroencephalograph (EEG) Sebagai Perekam Dan Pendeteksi Sinyal Biolistrik Otak Yang Terintegrasi Dengan PC Berbasis Mikrokontroler ATMEGA8535. Jurnal Elektro ELTEK Vol. 2, No. 1.:115-116

Bishop, O. 2004. Dasar-Dasar Elektronika. Erlangga. Jakarta.

Budiharto, Widodo. 2010. Robotika Teori dan Impelemtasi. Yogyakarta: Andi Campellone, JV (2006). EEG BRAIN WAVE TEST Diambil dari

http://www.nlm.nih.gov/medlineplus/ency/article/003931.htm

Djamal,Esmeralda C dan Harijono A, Tjokronegoro Identifikasi dan Klasifikasi Sinyal EEG Terhadap Rangsangan Suara dengan Ekstraksi Wavelet dan Spektral Daya. 2005. PROC. ITB Sains & Tek. Vol. 37 A, No. 1.:70-72 Handinata, Oki. 2013. Pengembangan Rancang Alat Pengukur Indeks Massa

Tubuh Berbasis Atmega8535 dan Databasenya Berbasis PC. [Skripsi]. Medan: Universitas Sumatera Utara.

Hede, Simon Christian.2010. Signa Detection in EEG Brainwaves. Kongens Lyngby. Denmark

Isnen, M. 2014. Perancangan Alat Ukur Tingkat Kerusakan Minyak Goreng Menggunakan Prinsi Penyerapan Medan Elektromagnetik yang Dikarakterisasi Terhadap Kadar Peroksida. [Skripsi]. Medan: Universitas Sumatera Utara.

John G.Webster 1998. Medical Instrumentation Application And Design,,John wiley & Son,

Krista, Erik Bery. S 2016. Perancangan Sistem Remote Dalam Mengontrol Beban Dengan Media Komunikasi Rf Berbasis Mikrokontroler Atmega 328p. [Skripsi]. Medan: Universitas Sumatera Utara.

San Jose. 2009. Neurosky Inc, NeuroSky‟s eSenseTM Meters and Detection of Mental State. California.

San Jose. 2010. Neurosky Inc, Mindset Communication Protocol. California. Olga, Qiang Wang Sourina and Minh Khoa Nguyen.2008. EEG-based “Serious”

Games Design for Medical Applications. Nanyang Technological University Singapore

Oohashi, T., Nishina, E., Kawai, N., High Frequency Sound Above the Audible Range Affects Brain Electric Activity and Sound Perception, Presentation at the 91st Convention an Audio Engineering Society, New York (1991). Rasinta, Septia Mega. 2015.Alat Ukur Massa Jenis Udara Berbasis Arduino.

[Skripsi]. Medan: Universitas Sumatera Utara.

Rahmansyah, M. Febri. 2014. Prototipe Robot Line Follower Pengantar Makanan Berbasis Mikrokontroller ATMega32 Menggunakan Algoritma Fuzzy [Skripsi]. Medan: Universitas Sumatera Utara.

Setiawan,Afrie. 2001. Aplikasi Mikrokontroller atmega8535 & atmega 16 Menggunakan Bascom-AVR.Yogyakarta,Andi Yogyakarta.

Sibuea ,Amin Odos. 2014. Perancangan Monitoring Jarak Jauh Ketinggian Air Pada Waduk Menggunakan Sensor Ultrasonik Berbasis Pc. [Skripsi]. Medan: Universitas Sumatera Utara.

Stallings, William. 2007. Komunikasi dan Jaringan Nirkabel. Jilid 1. Edisi Kedua. Jakarta: Penerbit Erlangga.

Yutanto, Jefry.2016. Perancangan Sistem Penghitung Benih Ikan Berbasis Arduino [Skripsi]. Medan: Universitas Sumatera Utara.

[ATMEL] Atmel Corporation. 2009. 8-Bit AVR microcontroller with 32 kBytes in-System Programmable Flash, Datasheet ATmega32 [serial online]. http://www.atmel.com/Images/.

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Diagram Block Cara Kerja Alat

Berikut adalah diagram alir mekanisme kerja alat.

Neurosky Mindwave

Arduino Uno

Transmiter RF 433 Mhz

Recaiver

RF 433MHz Mikrokontroller AT Mega 32A

Relay 12 Volt Driver motor L298 Lampu DC 12 volt Motor DC Buzzer Switch 1 Switch 2

Gambar 3.1 Diagram blok cara kerja alat

Berikut deskripsi fungsi setiap blok:

1. Blok Neurosky Mindwave Headset : Neurosky akan menangkap sinyal listrik yang dikeluarkan dari kepala yang kemudian di olah dan dikeluarkan manjadi data serial

2. Blok Arduino Uno : Menerima dan mengola keluaran data Neurosky

Mindwave Headset

3. Blok Buzzer : Sebagai penenda pemasangan Neurosky Mindwave Headset sudah benar atau nilai poor signal quality sama dengan 0

4. Transmiter RF 433 MHz : Mengirim data yang diterima oleh Arduino Uno

dari Neurosky Mindwave Headset

5. Receiver RF 433 MHz : Menangkap frekuansi yang di keluarkan oleh transmiter

6. Blok ATMega 32 : Membaca dan mengola hasil penerimaan data dari

7. Blok Relay : Mengeksekusi perintah dari microcontroller ( NO ke NC ) 8. Blok lampu : Sebagai indikator hasil pembacaan sensor yang di eksekusi oleh

mikrokontroller dengan relay sebagai saklarnya

9. Blok Driver Motor L298N : Menghidupkan dan mengendalikan arah putaran motor DC agar gerbang dapat terbuka dan tertutup.

10. Blok motor DC: menggerakkan pintu terbuka dan tertutup kembali 11. Switch 1 : sebagai indikator gerbang telah terbuka

12. Switch 2 :sebagai indikator gerbang telah tertutup

3.2 Rangkaian Mikrokontroller ATMega 32

Pada dasarnya rangkaian sistem minimum terdiri atas rangkaian standar rekomendasi pabrik agar microcontroller dapat bekerja. Rangkaian ini terdiri atas rangkaian osilator, standar PORT USB programer, sistem reset, dan sumber tegangan.

Rangkaian osilator (clock) berfungsi memberikan sinyal clock untuk mikrokontroler dengan frekuensi tertentu agar microcontroller yang digunakan pada sistem dapat bekerja dengan baik. Rangkaian clock ini menghasilkan sinyal

high atau low dengan periode yang sama dan konstan. Rangkaian clock (osilator)

pada sistem menggunakan satu buah kristal dengan frekuensi 16 MHZ dan dua buah kapasitor keramik dengan kapasitas 30 pF.

Kaki Mosi, Miso, Sck, Reset, Vcc dan Gnd pada microcontroller terletak pada kaki 6, 7, 8, 9, 10 dan 11 yang akan dihubungkan ke ISP Programer. Apabila terjadi keterbalikan pemasangan jalur ke ISP Programmer, maka pemograman microcontroller tidak dapat dilakukan karena microcontroller tidak akan bisa merespon.

Sistem reset pada mikrokontroler berada pada pin 9. Sistem

microcontroller akan melakukan reset apabila pin 9 menerima satu siklus sinyal (1

dan 0). Sistem reset otomatis menggunakan kapasitro 10uF/16V dan sebuah resistor senilai 10KΩ. Dengan pemasangan kapasitor dan resistor ini, pada saat

power supply dinyalakan maka mikrokontroller akan reset secara otomatis,

Pada kaki-kaki PD0 dan PD1 dihubungkan ke Neurosky Mindwave

Headset. Catu daya yang digunakan sebesar 5 volt terhubung pada pin 10 (Vcc)

dan 11 (GND). Rangkaian sistem minimum ditunjukkan pada gambar sebagai berikut :

Gambar 3.2 Rangkaian Sistem Minimum ATMega 32

3.3 Rangkaian Neurosky Mindwave Headset

Neurosky Mindwawve Headset berfungsi membaca sinyal listrik yang kemudian

ditangkap, selanjutnya akan di kirim ke Ardino Uno. Di dalam Headset ini terdapat Modul TGAM yang terdiri dari 4 pin untuk dapat berkomuikasi dengan dengan mikrokontroller yaitu VCC, GND, RX dan TX. Namun pada perancangan alat ini hanya 3 pin saja yang dipakai.

Pada sebuah arduino Uno terdapat supply output sebesar 3.3 volt, supply ini yang akan di hubungkan ke VCC Neurosky Mindwave Headset dengan menggunakan kabel. Karena keluaran dari Neurosky ini serupa data serial, maka untuk pengiriman datanya di hubungkan dari TX Neurosky Mindwave Headset ke

RX arduino Uno. Sementara, sumber tegangan arduino diambil dari PC menggunakan kabel data. Berikut ini adalah rangkaian headset ke arduino uno

Gambar 3.3 Rangkaian Neurosky Mindwave Headset

3.4 Rangkaian RF 433 MHz

Modul RF433 MHz ini digunakan untuk menerima sinyal dengan gelombang radio elektromagnetik pada frekuensi 433 Mhz. Rf 433 MHz mengirimkan data dari transmitter ke receiver. Berikut ini adalah rangkaian transmitter RF 433MHz

Gambar 3.4 Rangkaian Transmiter RF433

Pada bagian pengiriman (receiver) RF 433 MHz, kaki data dihubungkan ke kaki 12 Arduino Uno. Vcc dihubungkan dengan tegangan 5 volt DC dan

Ground. Data yang dikirim oleh mikrokontroler ATMega 328P kepada modul RF transmitter (TX) ini berupa sinyal digital berkode ASCII. Sinyal digital berkode

ASCII ini kemudian dimodulasi menjadi gelombang radio elektromagnetis pada frekuensi 433Mhz. Sedangkan pada bagian penerima (transmiter) RF 433 MHz, kaki data dihubungkan ke kaki 14 mikrokontroller ATMega 32A, Vcc dihubungkan dengan 5 volt DC dan Ground.

Data yang diterima melalui modul RF receiver (RX) ini berupa gelombang radio elektromagnetik kemudian didemodulasi menjadi sinyal berkode ASCII yang nantinya akan diolah oleh mikrokontroler ATMega 32A. Rangkaian penerima data dapat dilihat pada gambar sebagai berikut:

5V DC

Gambar 3.5 Rangkaian Transmiter RF433 MHz

3.5 Rangkaian Modul Driver Motor DC L298

Pada dasarnya driver Motor yang menggunakan ICL298 yang memiliki kemampuan menggerakkan motor DC sampai arus 2A dan tegangan maksimum 46 Volt DC untuk satu kanalnya.

Pada dasarnya rangkaian ini terdiri dari 8 Dioda yang akan berfungsi memblock tegangan yang dihasilkan Motor DC agar tegangan tidak menuju ke Sumber Vm atau output dari L298. Modul ini juga menyediakan internal 5 volt

regulator. Rangkaian modul driver l298 diperlihatkan pada gambar sebagai

Gambar 3.6 Rangkaian Modul Driver motor L298

3.6 Rangkaian Driver Relay Lampu DC

Reley merupakan alat elektronika yang prinsip kerjanya hampir serupa dengan saklar, yang menjadi perbedaannya adalah relay digerakkan oleh arus listrik. Relay terdiri dari tuas besi yang dikelilingi oleh lilitan kawat pada batang besi. Pada saat tuas besi dialiri oleh arus listrik, maka akan timbul gaya magnet sehingga menyebabkan saklar akan menutup. Begitu juga sebaliknya, jika arus tidak mengalir maka tuas besi akan kembali ke posisi semula dan kotak saklar kembali terbuka. Berikut ini adalh rangkaian driver relay

Pada rangkaian ini digunakan sebuah resistor 4k7Ω yang berfungsi sebagai tahanan arus , dioda IN4001 yang berfungsi untuk memisahkan tegangan 12 volt yang masuk ke transistor dengan sinyal yang masuk dari mikrokontroler agar tidak saling mengganggu, sebuah transistor yang berfungsi sebagai saklar agar tegangan 12 volt mendapat ground sehingga coil pada relay mendapat arus dan akhirnya menjadi terhubung atau relay dalam keadaan tertutup.

3.7 Rangkaian Buzzer

Pada rangkaian ini buzzer digunakan sebagai tanda pemasangan Neurosky Mindwave

Headset telah benar dan dapat di gunakan. Indikator yang digunakan sebagai

pemasangan Neurosky Mindwave Headset adalah nilai Poor Signal Quality yang di hasilkan sama dengan 0. Jadi, ketika nilai Poor Signal Quality menunjukkan nilai sama dengan nol maka buzzer akan Berhenti berbunyi. Rangkaian Buzzer di tunjukkan pada gambar sebagai berikut.

Gambar 3.8 Skematik buzzer

Pada rangkaian ini buzer difungsikan sebagai output kaki A0 pada Arduino Uno. Ketika output port A0 memberikan logika low (0) apabila Poor Signal

Quality menunjukkan nilai 0 yang dikirim oleh Neurosky Mindwave Headset,

dengan kata lain pemasangan Neurosky Mindwave Headset belum tepat apabila buzzer masih mengeluarkan suara.

Start Inisialisasi

Port Baca Neurosky Mindwave

Headset Poor Signal =200

Buzzer On

Poor Signal = 0

Buzzer Off

Attantion >= 80 Delay 200ms

26 < P S <56

Kirim 1

Kirim 2 Tidak

Ya

Ya

Ya Tidak End

3.8 Diagram Alir Pemrograman

3.8.1 Diagram Alir Pemrogramam Pengirim

Start

Inisialisasi Port

Baca RF 433MHz

Data = 1

Data = 2

Relay On

Driver Motor ON

End

YA

YA Tidak

Tidak

3.8.2 Diagram Alir Pemrograman Penerima

BAB IV

PENGUJIAN DAN ANALISA

4.1 Pengujian Rangkaian Mikrokontroller ATMega 32A

Pengujian rangkaian mikrokontriller ATMega 32A dilakukan dengan menggunakan software PROGISP (Ver 1.72) karena pemrograman menggunakan mode ISP. Pengujian rangkaian ini dilakukan untuk mengetahui apakah mikrokontroller dapat diprogram langsung pada papan rangkaian dan rangkaian ini telah dikenali oleh program dwounloder

Hal yang pertama yang dilakukan adalah menghubungkan rangkaian mikorokontroler ke PC dengan menggunakan downloader, kemudian buka software PROGISP dan pilih chip select ATMega32A.Setelah memilih chip, pilihRead Signature pada bagian toolbar kanan maka text box akan menampilkan

Read ID Succesfully. Jika sudah tampil pada texbox kata Read ID Succesfully

maka mikrokontroler siap digunakan untuk ditanamkam program

4.2 Pengujian Neurosky Mindwave Headset

Pengujian neurosky mindwave headset menggunakan arduino uno dan serial

monitor yang ada pada aplikasi arduino untuk melihat hasil pembacaan.

Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui neurosky mindwave headset dapat membaca dengan baik sinyal yang dikeluarkan oleh otak.

Langkah pertaman yang dilakuakan adalah memasukkan program ke arduino, program yang diberikan adalah sebagai berikut

#include <Brain.h> void setup() { Serial.begin(9600);

} void loop() {

if (brain.update()) {

Serial.println(brain.readErrors()); Serial.println(brain.readCSV()); }

}

Setelah program dimasukkan, langkah selanjutnya oleskan gel elektrode pada dahi dan telinga sebelah kiri kemudian dipasang neurosky mindwave headset dikepala sesuai pada gambar di bawah ini

Setalah itu, dipastikan kembali arduino sudah terhubung dengan Headset dan PC lalu buka aplikasi arduino kemudian diatur board dengan cara pilih menu tools kemudian pilih boards dan pilih arduino uno. Setelah board diatur, selanjutnya menampilkan data yang dibaca oleh arduino. Langkah yang dilakukan adalah pilih menu tools, kemudian pilih serial monitor maka tampilan serial monitor akan muncul.

Jika hasil pembacaan poor singnal quality menunjukkan nilai 0 maka posisi neurosky mindwave headset pada kepala sudah sesuai (tidak ada noise terditeksi). Seperti yang terlihat pada gambar dibawah ini.

(a) (b)

Gambar 4.3(a) Headset belum terpasang dengan benar, (b) Headset sedah terpasang dengan benar

4.3 Pengujian Nilai eSense Attantion Pada Keaadan Biasa (Netral)

Data eSense Attantion menyatakan konsentrasi pikiran pengguna headset yang berhubungan dengan konsentrasi pikiran. Pada pengujian ini responden di minta untuk memasang headset di kepala dengan benar dan melakukan keadaan seperti biasa (netral). Pengujian ini dilakukan untuk mendapatkan data attantion pada keadaan netral, dimana data ini akan dijadikan acuan untuk tidak mengendalikan lampu dan gerbang. Berikut ini adalah hasil pembacaan pada beberapa responden.

Tabel 4.1 Nilai attantion pada keadaan netral

Waktu (s) Andika Ilham Iqbal

1 47 45 40

2 53 51 35

3 50 56 40

4 41 54 31

5 48 60 35

6 55 68 35

7 44 59 37

8 40 63 55

9 51 69 67

10 44 65 73

11 38 64 70

12 34 45 65

13 40 57 55

14 43 57 60

15 41 41 50

16 37 48 38

17 44 50 37

18 40 63 40

19 34 57 43

20 34 53 57

21 38 40 75

22 34 37 56

23 40 41 54

24 52 40 43

25 58 48 35

26 50 40 40

27 51 58 35

28 51 63 41

29 54 54 44

30 70 40 60

31 47 44 60

32 51 42 53

33 53 37 45

34 50 45 44

35 53 48 57

36 56 60 58

37 65 61 60

38 50 61 68

39 47 50 75

Dari hasil yang diperoleh, nilai tertinggi berada pada 76, sementara nilai terandah pada 31 dan dominan pada nilai 40-60. Nilai ini sesuai dengan ThinkGear data

values yang dikeluarkan oleh Neurosky. Dari hasil ini, maka nilai attantion 31-76

tidak akan digunakan mengendalikan lampu dan gerbang untuk menghindari gerbang terbuka dan tertutup ketika tidak kontrol menggunakan Headset. Berikut ini adalah grafik keadaan netral pada 3 responden

Gambar 4.4 Nilai attantion pada keadaan netral

4.4 Pengujian Keluaran Esense Attantion Untuk Menggerakkan Gerbang Data eSense attantion menyatakan mental states pengguna headset yang berhubungan dengan konsentrasi pikiran. Pada pengujian ini, cara yang digunakan untuk meningkatkan nilai data ini yaitu dengan meminta responden untuk melihat dan memperhatikan sesuatu yang bergerak (konsentrasi). Hal ini dilakuakan karena pada umumnya manuusia akan berkonsentrasi ketika melihat sesuatu yang bergerak. Berikut adalah hasil data yang diperoleh

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39

A tt a n ti o n Waktu (s) Andika Ilham Iqbal

Table 4.2 Nilai attantion pada saat fokus

Waktu (s) Andika Ilham Iqbal Kiki Madan

1 47 57 60 64 43

2 53 57 53 69 38

3 50 63 51 56 47

4 41 68 40 37 63

5 35 68 47 40 63

6 60 70 48 40 63

7 60 70 59 40 68

8 63 55 66 38 68

9 54 60 70 44 68

10 51 74 60 55 53

11 45 71 78 55 68

12 57 80 74 63 70

13 60 76 54 57 68

14 63 73 63 55 76

15 67 68 63 57 74

16 70 70 75 50 59

17 76 76 70 66 65

18 68 73 66 73 73

19 75 80 72 66 76

20 72 81 65 68 80

21 65 78 74 60 76

22 70 75 74 57 73

23 62 68 80 60 68

24 70 60 81 73 75

25 80 72 75 73 79

26 76 68 65 65 81

27 70 76 55 73 76

28 67 80 60 78 70

29 80 74 66 80 62

30 74 75 64 80 71

31 70 78 71 74 78

32 69 84 73 70 80

33 60 85 68 65 81

34 58 80 70 73 82

35 65 82 75 68 78

36 71 75 80 74 73

37 76 70 81 76 70

38 79 72 78 80 68

39 81 65 73 78 76

Dari hasil yang diperoleh data attantion tertinggi terbaca pada nilai 85 dan terendah 34, sementaradata dominan berada pada nilai 60-80. Jika kita lihat, nilai

attantion mulai naik pada waktu 10 detik pertama. Hal ini terjadi karena

responden mulai aktif untuk berkonsentrasi. Hingga pada menit ke 40 kelima responden menunjukkan nilai attantion tertinggi diatas 80 dengan waktu yang berbeda-beda. Ini bisa saja terjadi karana setiap orang memiliki kemampuan dan lama waktu untuk dapat berkonsentrasi yang berbeda selain itu keadaan fisik dan beban pikiran juga dapat menjadi faktornya

Dari hasil ini, nilai eSense attantion yang akan digunakan sebagai indikator untuk menggerakkan gerbang adalah >80. Nilai ini sengaja diturunkan dari nilai tertinggi untuk mengantisipasi bila ada responden yang ingin mengendalikan namun memiliki kesulitan dalam berkonsentrasi

Dari tabel diatas, kita dapat melihat perbandingan data yang dihasilkan dari beberapa responden dalam betuk grafik. Berikut ini adalah hasil pembacaan dalam bentuk grafik pada 5 responden

Gambar 4.5 Grafik Nilai Attantion pada keadaan fokus 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39

A tt a n ti o n Waktu (s) Andika Ilham Iqbal Kiki Madan

4.5 Pengujian Keluaran Poor Signal Quality untuk Pengendali Lampu Pada pengujian ini responden diminta untuk mengangkat alis sebanyak 1 kali. Dari 5 responden yang diminta untuk mengangkat alis nilai poor signal quality menunjukkan nilai pada tabel sebagai berikut :

Tabel 4.3 Nilai Poor Signal Quality pada saat menganggkat alis Responden Poor Signal Quality

1 26

2 26

3 51

4 26

5 26

6 51

Dari data diatas, diperoleh nilai poor signal quality pada saat mengangkat alis 26 dan 51. Nilai ini berbeda karena responden yang terlalu kuat mengangkat alis akan memberikan nilai 51 dan jika tidak terlalu kuat maka nilai yang muncul 26. Dari hasil ini maka nilai poor signal quality pada range 26 - 51 digunakan sebagai indikator untuk mengendalikan lampu.

4.6 Pengujian RF 433 MHz

Pengujian terhadap RF 433 MHz ini dilakukan dengan melakukan pengiriman data dari transmiter ke receiver, kemudian data yang dikirim akan dibandingkan dengan data yang diterima. Cara pengujian yang lain dengan menguji kemampuan daya pancar RF 433 MHz tersebut dengan memberikan variasi jarak antara

transmiter dengan receiver. Bagan pengiriman data RF 433 MHz

RF 433 MHz

Transmiter

RF 433 MHz

Receiver

Untuk pengiriman dilakukan dengan menghubungkan kaki data pada transmiter RF 433 MHz ke kaki 12 arduino uno, kemudian kita masukkan

program, program yang dimasukkan adalah sebagai berikut

#include <VirtualWire.h> const int led_pin = 11; const int transmit_pin = 10; char *kirim;

void setup() {

// Initialise the IO and ISR vw_set_tx_pin(transmit_pin); vw_set_ptt_inverted(true);

vw_setup(2000);

pinMode(led_pin, OUTPUT); }

byte count = 1; void loop() {

kirim = "1";

digitalWrite(led_pin, HIGH);

vw_send((uint8_t *)kirim, strlen(kirim)); vw_wait_tx();

digitalWrite(led_pin, LOW); delay(1000);

kirim = "0";

digitalWrite(led_pin, HIGH);

vw_send((uint8_t *)kirim, strlen(kirim)); vw_wait_tx();

digitalWrite(led_pin, LOW); delay(1000);

Untuk penerimaan dilakukan dengan menghubungkan kaki data pada

receiver RF 433 MHz kekaki 14 mikrokontroller dan kaki 22 dihubungkan

kerelay yang sudah terhubung dengan lampu DC sebagai indikator keberhasilan pengiriman, kemudian kita masukkan program ke mirokontroler melalui ISP

Downloader, program yang dimasukkan adalah sebagai berikut

#include <VirtualWire.h> void setup()

{

vw_set_rx_pin(8);

vw_set_ptt_inverted(true); vw_setup(2000); vw_rx_start();

pinMode(16, OUTPUT); }

void loop() {

uint8_t buf[VW_MAX_MESSAGE_LEN]; uint8_t buflen = VW_MAX_MESSAGE_LEN; if (vw_get_message(buf, &buflen)) {

if(buf[0]=='1') {

digitalWrite(16, HIGH); }

else {

digitalWrite(16, LOW); }

} }

Jika relay bergerak dari NO ke NC yang membuat lampu hidup pada sistem minimum yang terpasang receiver RF 433 MHz, maka data yang di kirim dapat diterima dengan baik. Begitu juga dengan sebaliknya jika lampu

tidak hidup maka data tidak dapat diterima oleh receiver RF 433 MHz. Dari hasil pengamatan di dapatkan jarak dan kondosi lampu dc pada tabel di bawah ini.

Tabel 4.4 Pengujian RF 433 MHz tanpa halangan Jarak (m) Data Keterangan

2 Terkirim Data baik 4 Terkirim Data baik 6 Terkirim Data baik 8 Terkirim Data baik 10 Terkirim Data baik 11 Terkirim Data baik 12 Terkirim Data baik 13 Terkirim Data baik 14 Terkirim Data baik 15 Terkirim Data baik

4.7 Pengujian Driver Relay

Pengujian driver relay dilakukan dengan cara memberikan suplay tegangan +5 volt pada resistor 4k7 ohm yang sejalur transistor C945 yang berfungsi sebagai saklar untuk mengaktifkan relay. Jika relay bekerja dengan baik (kontak relay tertutup) saat resistor diberi tegangan sebesar 5 volt dan sebaliknya jika relay tidak bekerja (kontak relay terbuka) maka pada saat resistor tidak di beri tegangan +5 volt relay tidak bekerja ( kotak relay terbuka) maka rangkaian relay berfungsi dengan baik.

Secara teori ketika tegangan sebesar 5 volt masuk melalui resistor dan menuju transistor maka akan terjadi bias maju pada transistor sehingga kaki

colector dan emitter pada transistor akan terhubung. Ketika tegangan 12 volt

diberikan ke relay maka kontak relay akan tertutup (terhubung) dan akan mengaktifkan lampu dc sebagai output dari rangkaian.

4.8 Pengujian Driver Motor DC

Driver motor L298 digunakan sebagai pemicu dari arah pergerakan motor dc. Pada L298 memiliki 2 buah pin enable, 4 buah pin input, dan 4 buah pin output yang mana memungkinkan bagi kita untuk mengontrol 2 buah motor dc, namun pada pengujian rangkaian driver kali ini hanya diuji 1 buah motor dc jadi pin yang dipakai PIN ENA kaki 22, IN1 kaki 24, IN2 kaki 23 dan out put 1. Tegangan inputan pada driver motor digunakan 12 volt.

Pengujian dilakukan dengan cara memberi inputan berupa logika “1” dan “0” pada masing-masing pin inputan 1 dan 2 secara bergantian kemudian melihat perubahan pada pergerakan motor DC yang terlebih dahulu sudah disambungkan pada pin-pin output dari driver. Berikut adalah tabel hasil pengujian rangkaian

driver motor L298 dengan memfariasikan nilai Enable A, Input 1 dan Input 2:

Tabel 4.5 Hasil Pengujian Driver motor L298 PIN L298

Kondisi Motor

Enable A Input 1 Input 2

0 0 0 Diam

0 0 1 Diam

0 1 0 Diam

0 1 1 Diam

1 1 0 Putar kanan

1 0 1 Putar kiri

1 0 0 Diam

1 1 1 Diam

4.9 Pengujian Buzzer

Pengujian pada rangkaian ini berfungsi untuk mengetahui apakah buzzer sudah dapat bekerja dengan baik. Pengujian pada buzzer dilakukan dengan cara memasukkan program ke mikrokontroler melalui downloader. Berikut listing program untuk buzzer.

#define buzzer 15 void setup() void loop() {

analogWrite(buzzer, 10); delay(1000);

analogWrite(buzzer, 0); delay(1000);

}

4.10 Pengujian Rangkaian Secara Keseluruhan

Pengujian sistem secara keseluruhan ini dilakukan dengan menggabungkan semua peralatan dalam sebuah sistem yang terintegrasi. Tujuannya untuk mengetahui bahwa rangkaian yang dirancang telah bekerja sesuai yang diharapkan.

Dari pengujian sebelumnya, di dapat perbedaan nilai attantion pada saat keadaan netral dan pada saat sedang berkonsentrasi. Nilai attantion pada saat berkonsentrasi dapat melebihi 80 sedangkan nilai attantion pada keadaan netral tidak dapat melebihi 80. Sementara ketika responden mengangkat alis nilai poor

signal quality menunjukkan nilai antara 26-51, Sesuai dengan pengujian ini, maka

digunakan nilai Attanion di atas 80 dan nilai poor signal quality 26-51 untuk menggendalikan gerbang dan lampu.

Untuk pengujian alat ini, dioleskan gel elektroda pada dahi dan telinga sebelah kiri kemudian dipasang sensor neurosky mindwave headset pada kepala lalu kemudian menghidupkan sistem. Setelah headset sudah terpasang dengan benar dan dalam posisi hidup yang ditandai dengan buzzer yang tidak berbunyi, responden diminta untuk menggangkat alis sebanyak satu kali untuk menghidupkan lampu dan mengangkat alis satu kali lagi untuk menghidupkan lampu, kemudian responden diminta kembali untuk fokus dengan cara melihat gambar yang bergerak yang membuat dirinya menjadi fokus untuk membuat gerbang terbuka selama 200 ms lalu tertutup dengan sendirinya.

Responden di beri waktu satu menit untuk satu perintah sesuai dengan arahan. Pengujian ini bertujuan untuk menguji apakah responden dapat

mengendalikan lampu dan gerbang ketika menggunakan headset. Berikut ini adalah hasil pengujian pada 5 responden:

Tabel 4.5 Hasil Pengujian secara keseluruhan

Nama

Perintah Hidup

lampu

Mati lampu

Gerak Gerbang

Madan Ya Ya Ya

Andika Ya Ya Ya

Ilham Ya Ya Ya

Kiki Ya Ya Ya

Iqbal Ya Ya Ya

Dari hasil pengujian 5 responde berhasil menghidupkan – mematikan lampu dan menggerakkan gerbang otomatis.

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Dari hasil penelitian ini maka dapat disimpulkan:

1. Dari hasil yang diperoleh sensor Neurosky Mindwave Headset sudah dapat dibaca nilai sensornya dengan menggunakan arduino uno yang terdiri dari 10 paket data

2. Dari hasil yang diperoleh, untuk meningkatkan nilai esense attantion dapat dilakuakn dengan cara membuat pikiran mejadi fokus dan untuk membuat nilao poor signal quality 26-51 dilakukan dengan cara mengangkat alis 3. Dari hasil yang diperoleh digunakan keluaran nilai Poor Signal Quality anrata

26-51 untuk menggendalikan lampu dan keluaran nilai Attantion lebih besar dari 80 untuk mengendalikan gerbang otomatis.

5.2 Saran

Beberapa hal yang dapat disarankan dari pelaksanna tugas akhir ini adalah:

1. Untuk pemasangan sensor pada responden, diharapkan responden tidak berkeringat dan dak lagi memiliki beban pikiran dan mental karena dapat mempengaruhi hasil pembacaan sensor

2. Untuk perancangan sistem ini lebih lanjut hendaknya digunakan sensor yang lebih baik untuk mendapatkan hasil yang lebih baik (Neurosky Mindwave

Mobile)

3. Untuk perancangan sistem lebih lanjut hendaknya tidak hanya mengunakan nilai keluaran esense attantion dan poor signal quality

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Otak

Otak merupakan alat untuk memproses data tentang lingkungan internal dan eksternal tubuh yang diterima reseptor pada alat indera (seperti mata, telinga, kulit, dan lain-lain). Data tersebut dikirimkan oleh urat saraf yang dikenal dengan system saraf keseluruhan. Sistem saraf ini memungkinkan seluruh urat saraf mengubah rangsangan dalam bentuk implus listrik.

2.2 Gelombang Yang Dihasilkan Otak

Berikut adalah jenis jenis sinyal biolistrik otak berdasarkan frekuensi:

Gambar 2.1 Gelombang Alfa, 8-13 Hz

Gambar 2.2 Gelombang Beta, 14-25 Hz.

Gambar 2.3 Gelombang Teta, 4-7 Hz

Gambar 2.4 Gelombang Delta, < 4 Hz

Sifat gelombang ini sangat tergantung pada besarnya aktivitas di korteks serebri dan gelombang otak jelas mengalami perubahan pada keadaan siaga, tidur dan koma (John G.Webster, 1998).

2.3 Electroencephalogram (EEG)

Elektroencephalogram adalah suatu alat yang mempelajari gambar dari rekaman aktifitas listrik di otak, termasuk teknik perekaman EEG dan interpretasinya. Neuron-neuron di korteks otak mengeluarkan gelombang-gelombang listrik, yang kemudian dialirkan ke mesin EEG untuk diamplifikasi sehingga terekamlah elektroenchapohologram yang ukurannya cukup untuk dapat ditangkap oleh mata pembaca EEG sebagai gelombang alfa, beta, theta dan gama (Campellone, 2006).

EEG bekerja dengan menangkap frekuensi sinyal-sinyal listrik yang dibangkitkan oleh otak akibat adanya aktivitas mental subjek. Dalam analisis untuk tujuan klasifikasi sinyal EEG.

Sinyal EEG pada seseorang, umumnya terdiri dari komponen-komponen gelombang yang dibedakan berdasarkan daerah frekuensinya, yaitu gelombang

alfa (8 – 13 Hz), amat sering muncul dalam keadaan sadar, mata tertutup dan kondisi rileks; gelombang beta (14 – 25 Hz), amat sering muncul manakala seseorang dalam keadaan berfikir; gelombang teta (4 – 7 Hz), umumnya terjadi pada seseorang yang sedang tidur ringan, mengantuk atau stres emosional; gelombang delta (0.5 – 3 Hz), amat sering hadir pada seseorang yang pada keadaan tidur nyenyak. Oleh karena itu, representasi sinyal EEG ke dalam domain frekuensi banyak dilakukan dalam penelitian yang berhubungan dengan analisis sinyal EEG (Oohashi. T,1991).

Untuk merekam sinyal biolistrik otak ini ada 2 metode yang digunakan, yaitu metode bipolar dan unipolar.

1. Metode bipolar adalah metode sadapan sinyal dengan mengambil selisih tegangan antara dua titik pada bagian frontal dan occipital, sehingga selisih potensial dari kedua tempat dapat tercatat.

2. Metode unipolar adalah metode dimana satu titik dijadikan sebagai titik acuan,biasanya pada daun telinga,sedangkan yang lainnya diletakkan pada titik yang akan diperiksa pada sisi kepala yang sama

2.4 Neurosky Mindwave Headset

Neurosky merupakan perusahaan yang berdiri sejak 2004 di Silicon Valley, California, Amerika Serikat. Perusahaan ini berfokus pada tujuan utamanya yaitu memanfatkan teknologi Brain Computing untuk dipasarkan pada konsumen secara luas. Neurosky mengadaptasi teknologi EEG dan mengembangkannya untuk dapat digunakan dalam beberapa bidang yang memenuhi permintaan kormersial.

Terobosan terbesar Neurosky adalah ketika mereka berhasil mengembangkan perangkat EEG dengan harga yang cukup murah. Perangkat tersebut meliputi : sensor kering yang berfungsi menangkap input sinyak dan gelombang yang dihasilkan oleh otak, perangkat lunak dan perangkat keras bult it yang mampu mengurangi dan memfilter setiap elektrikal noise, serta think Gear

Chip yang berfungsi sebagai sirkuit pemrosesan sinyal dan penghasil output.

Seluruh perangkat tersebut dapat ditanamkan pada perngkat sederhana serupa

headset

Neurosky Mindwave Headset adalah sensor pengukur gelombang pikiran

buatan perusahaan Neurosky yang menghasilkan pengukuran berupa angka-angka acak yang menyimbolkan frekuensi gelombang otak yang diterima

(Karvinan, Tero dan Kimmo Karvinan, 2011)

Gambar 2.5 Neurosky Mindwave Headset

Neurosky Mindwave Headset ini terdiri beberapa bagian penting yang

dapat mempengaruhi hasil pembacaan yaitu klip pada telinga (ear clip), sensor yang berada pada ujung lengan ( Sensor arm) dan tiga bagian yang berada di

ujung (sensor arm), dan lengan sensor. Referensi dan ground elektroda headset berada pada klip telinga (ear clip) dan sensor elektroda yang digunakan untuk membaca gelombang otak berada pada pengait depan (sensor arm) yang bertumpu pada dahi di atas mata.

2.4.1 Modul TGAM

Bagian utama dari neurosky mindwave headset ini adalah Modul TGAM. Modul TGAM adalah modul sensor gelombang otak produksi ASIC neurosky yang dirancang untuk aplikasi pasar massal. Modul TGAM berisi TGAT, chip yang berevolusi industri, dengan mattel mindflex yang bernama TIME Magazine. Berikut ini gambar TGAM neurosky sebagai berikut:

Gambar 2.6. Modul TGAM

Berikut ini adalah konfigurasi dari pin modul TGAM Header P1 (Electrode)

 Pin1: EEG Electrode "EEG"

 Pin2: EEG Shield

 Pin3: Ground Electrode

 Pin4: Reference Shield

 Pin5: Reference Electrode "REF"

Header P4 (Power)

 Pin1: VCC "+"

 Pin2: GND "-"

Header P3 (UART/Serial)

 Pin1: GND "-"

 Pin3: RXD "R"

 Pin4: TXD "T”

Berikut ini spesifikasi dari modul TGAM

Tabel 2.1 Spesifikasi modul TGAM

Sumber Neurosky Inc. 2009

Output dari Modul TGAM ini berupa data serial. Modul ini dapat

membedakan sinyal delta, theta, alpha rendah, alpha tinggi, beta rendah, beta tinggi dan gelombang gamma. Selain itu modul ini dapat membedakan eSense meter berupa perhatian (attantion), meditasi (meditation) dan poor signal quality sebagai penanda kualitas data.

Poor Signal Quality menjelaskan sinyal kurang baik yang diukur oleh Headset ( ThinkGear) yang berkisar pada nilai 1-200. Pada saat nilai poor signal quality menunjukkan nilai bukan nol menandakan adanya noise yang terdeteksi,

semakin tinggi nilai yang di tunjukkan maka semakin besar pula noise. Sementara, nilai 200 memiliki arti khusus, bahwa sensor tidak menyentuh kulit kepala. Nilai poor signal quality dapat digunakan untuk beberapa aplikasi yang sensitif seperti mengedipkan mata. Sinyal yang kurang baik dapat di sebabkan oleh beberapa hal:

 Sensor, Ground atau referensi tidak berada di kepala seseorang (misalnya ketika tidak ada yang memakai thinkGear).

 Kontak yang buruk ke sensor atau referensi untuk kulit seseorang (terkena rambut, atau headset yang tidak benar di kepala seseorang, atau headset tidak benar ditempatkan di kepala).

 Gerak berlebihan pemakai (yaitu bergerak kepala atau badan berlebihan).  Berlebihan lingkungan elektrostatik (beberapa lingkungan memiliki sinyal

listrik yang kuat atau penumpukan listrik statis di orang yang memakai sensor).

Esense merupakan suatu algoritma yang dikeluarkan perusahaan NeuroSky

untuk mencirikan keadaan mental seseorang. Untuk menghitung eSense, teknologi dari Neurosky mengolah sinyal gelombang otak dan menghilangkan

noise dan gerakan otot. Hal ini dapat menunjukkan seberapa efektif pengguna

terlihat dalam keadaan perhatian (mirip dengan konsentrasi) atau meditasi (mirip dengan relaksasi). Namun pada dasarnya, kemampuan manusia untuk fokus dan releksasi berbeda antara satu dengan yang lain.

Untuk setiap jenis yang berbeda dari eSense (Attention dan Meditation), nilai meter dilaporkan pada skala eSense relatif 1 sampai 100. Pada skala ini, nilai antara 40 sampai 60 pada saat tertentu dalam waktu dianggap "netral". Nilai 60 sampai 80 dianggap "sedikit lebih tinggi", dan dapat ditafsirkan sebagai tingkat cenderung lebih tinggi dari normal. Nilai 80 hingga 100 dianggap "ditinggikan", yang berarti terindikasi tingkat tinggi dari eSense itu. Demikian pula, di ujung lain dari skala, nilai antara 20 sampai 40 mengindikasikan "mengurangi" tingkat dari

eSense, sementara nilai antara 1 sampai 20 menunjukkan "sangat menurunkan"

tingkat dari eSense.

Nilai meteran eSense 0 adalah nilai khusus yang menunjukkan ThinkGear tidak dapat menghitung tingkat eSense dengan jumlah yang wajar dari kehandalan. Hal ini karena kebisingan yang berlebihan seperti yang dijelaskan di bagian poor signal quality di atas (San Jose.2010).

2.4.2 Esense Attantion (Perhatian)

Esense Perhatian menunjukkan intensitas tingkat mental pengguna "fokus" atau

aktivitas mental. Nilainya berkisar dari 0 sampai 100. Gangguan biasanya terjadi karena kurangnya fokus, atau kecemasan dapat menurunkan nilai pembacaan.

Data eSense Attention menyatakan mental states pengguna headset yang berhubungan dengan konsentrasi pikiran. Pada pengujian yang dilakukan sebelumnya sejumlah cara digunakan untuk meningkatkan nilai data ini yaitu dengan memfokuskan pikiran pada suatu hal, fokus pada hal yang disukai, melakukan perhitungan matematis, dan mendengarkan seseorang bicara dengan penuh perhatian (San Jose. 2009). Tingkat konsentrasi pikiran pengguna headset dikatakan mulai meningkat apabila mencapai nilai eSense meter 60 – 80 dari jangkauan nilai pengukuran 0~100 (San Jose, 2010).

2.4.3 Esense Metitation (Meditasi)

Esense Meditasi menunjukkan tingkat mental "ketenangan" pengguna atau

"relaksasi". Nilainya berkisar dari 0 sampai 100. Perhatikan bahwa meditasi adalah ukuran dari kondisi mental seseorang, bukan tingkat fisik, sehingga saat merilexkan semua otot tubuh mungkin tidak segera menghasilkan tingkat meditasi tinggi. Namun, bagi kebanyakan orang dalam keadaan yang paling normal, santai tubuh sering membantu pikiran untuk bersantai juga. Meditasi berhubungan dengan penurunan aktivitas dengan proses mental yang aktif di otak. Gangguan, mengembara pikiran, kecemasan, agitasi, dan rangsangan sensorik dapat menurunkan hasil dari pembacaan (NeuroSky. Inc, 2009).

Data eSense Meditation menyatakan mental states pengguna headset yang berhubungan dengan relaksasi pikiran. Tingkat relaksasi pikiran pengguna headset dapat ditingkatkan melalui beberapa cara, diantaranya adalah mengambil napas dalam-dalam dan perlahan-lahan menghembuskannya, merelakskan semua otot pada tubuh, mengosongkan pikiran, dan menutup mata (San Jose. 2009). Sama halnya dengan eSense Attention, tingkat eSense Meditation pengguna headset dianggap mulai meningkat apabila mencapai nilai eSense meter 60 – 80 dari jangkauan nilai pengukuran 0~100 (San Jose, 2010).

2.5 Mikrokontroller At-Mega 32A

Dalam membangun suatu sistem elektronik yang berbasis pada pengontrolan dan proses data, diperlukan sebuah IC yang dapat bekerja sebagai otak, dimana pada

IC tersebut akan di tanamkan algoritma program, sehingga alat tersebut mampu

bekerja sesuai dengan algoritme yang ditanamkan. Konfigurasi PIN pada

microocntroller Atmega32 ditunjukkan pada gambar dibawah ini.

(a) (b) Gambar 2.7 (a)Konfigurasi pin ATmega32, (b) Bentuk ATmega32

(ATMEL, 2009)

Sebagai pengontrol dan pengolah data kali ini digunakan microcontroller 8 bit produksi ATMEL jenis ATmega32. IC ini dipilih karena telah memiliki memori yang cukup besar yakni 32 kbyte flash. Sebagai pengontrol dan pengolah data kali ini digunakan microcontroller 8 bit produksi ATMEL jenis ATmega32.

IC ini dipilih karena telah memiliki memori yang cukup besar yakni 32 kbyte flash.

ATmega32 merupakan microcontroller dengan arsitektur RISC. Memiliki 32 register dengan fungsi umum yang mana setiap regisiter-nya memiliki hubungan secara langsung dengan arithmetic logic unit (ALU), sehingga memperbolehkan 2 register yang independen dapat di akses dalam satu instruksi unggal dalam satu siklus clock. Arsitektur ini memiliki keistimewaan 10 kali lebih cepat dibandingkan microcontroller konvensional berbasis CISC.

ATmega32 memiliki fitur sebagai berikut, antara lain yakni memiliki 32 Kbytes pada memori In-System Programmable Flash Program dengan kemampuan Read-While-Write, 1024 bytes EEPROM, 2 Kbyte SRAM, 32 kanal multi guna I/O, 32 register multi guna.

ATMega32 memiliki 8 kanal ADC 10 bit yang memungkinkan untuk mengkonversi sinyal analog menjadi digital yakni sebanyak 8 kanal dengan resolusi lebih tinggi dibandingkan ADC 8 bit. Memiliki 3 mode timer/counter yang fleksibel memungkinkan microcontroller untuk melakukan penghitungan maupun pewaktuan sehingga memungkinkan untuk mengukur frekuensi osilasi suatu sinyal. Serial programmable USART juga dimiliki untuk keperluan komunikasi serial antar peralatan muapun komputer. Masih banyak lagi beberapa kemampuan ATmega32 yang dapat diaplikasikan dengan berbagai keperluan. Atmel AVR ATmega32 telah di dukung oleh bahasa pemrograman dan pengembangan sistem antara lain: C compilers, macro assemblers, program

debugger/simulators, in-circuit emulators, dan evaluation kits (Isnen.M, 2014).

Secara umum, AVR dapat dikelompokkan menjadi 4 kelas, yaitu keluarga

ATtiny, keluarga AT90Sxx, keluarga ATMega dan AT89RFxx. Pada dasarnya

yang membedakan masing-masing kelas adalah memori, peripheral, dan fungsinya. Dari segi arsitektur dan instruksi yang digunakan, mereka bisa dikatakan hampir sama. Oleh karena itu, dipergunakan salah satu AVR produk Atmel, yaitu ATMega32. Selain mudah didapatkan dan lebih murah, ATMega32 juga memiliki fasilitas yang lengkap. Untuk tipe AVR ada 3 jenis yaitu ATTiny, AVR klasik, dan ATMega.

Perbedaannya hanya pada fasilitas dan I/O yang tersedia serta fasilitas lain seperti ADC, EEPROM, dan lain sebagainya. Memiliki teknologi RISC dengan kecepatan maksimal 16 MHz membuat ATMega32 lebih cepat bila dibandingkan dengan varian MCS51. Dengan fasilitas yang lengkap tersebut menjadikan ATMega32 sebagai mikrokontroler yang powerfull. Adapun blok diagramnya teradapat pada Gambar 2.8 (Handinata, 2013).

Gambar 2.8 Blok Diagram ATMega32

Mikrokontroler ATMega32 mempunyai jumlah pin sebanyak 40 buah, dimana 32 pin digunakan untuk keperluan I/O yang dapat menjadi I/O sesuai konfigurasi. Pada 32 pin tersebut terbago atas 4 bagian (Port), yang masing-masing terdiri dari 8 pin. Pin-pin yang lainnya digunakan untuk keperluan rangkaian osilator, suplay,

reset serta tegangan frekuensi untuk ADC. Berikut deskripsi Pin pada Atmega32.

VCC : berfungsi sebagai suplay digital 5 volt GND : berfungsi sebagai ground

dikonversi ke digital. Port A juga berfungsi sebagai kanal input/output dengan resistor pull-up internal, jika analog ke digital konverter tidak di gunakan (dengan mengatur fuse bit_nya).

Port B (PB7..PB0) : Port B adalah kanal input/output sebanyak 8 bit dengan resistor pull-up internal. Selain itu Port B memiliki fungsi khusus seperti di tuliskan pada Tabel 2.2.

Tabel 2.2. Fungsi-fungsi yang dimiliki PORT B, Atmega32

Sumber: ATMEL, 2009

Port C (PC7..PC0) : Port C juga merupakan kanal 8 bit input/output dengan resistor pull-up internal. Port C memiliki fungsi khusus seperti di tunjukkan pada Tabel 2.3.

Tabel 2.3. Fungsi-fungsi yang dimiliki PORT C, Atmega32

Port D (PD7..PD0) : Port D adalah kanal input/output sebanyak 8 bit dengan resistor pull-up internal. Selain itu Port D memiliki fungsi khusus seperti di tuliskan pada Tabel 2.4.

Tabel 2.4. Fungsi-fungsi yang dimiliki PORT D, Atmega32

Sumber: ATMEL, 2009

RESET : merupakan masukan pulsa untuk me-reset program yang sedang berjalan.

XTAL1 : jalur masukan ke osilasi penguat inverting dan merupakan masukan ke clock internal.

XTAL2 : jalur keluaran dari osilasi penguat inverting.

AVCC : AVCC adalah tegangan suplay untuk port A maupun ADC. Apabila ADC tidak di gunakan, pin ini harus terhubung secara

eksternal ke VCC. Jika ADC digunakan, maka pin ini sebaiknya

terhubung ke VCC melalui low pass filter.

AREF : AREF adalah tegangan referensi analog untuk ADC.

(ATMEL, 2009)

2.6 Arduino

Arduino adalah platform pembuatan prototipe elektronik yang bersifat

open-source hardware yang berdasarkan pada perangkat keras dan perangkat lunak

desainer, dan siapapun yang tertarik dalam menciptakan objek atau lingkungan yang interaktif.

Arduino pada awalnya dikembangkan di Ivrea, Italia. Nama Arduino adalah sebuah nama maskulin yang berarti teman yang kuat. Platform arduino terdiri dari arduino board, shield, bahasa pemrograman arduino, dan arduino

development environment. Arduino board biasanya memiliki sebuah chip dasar

mikrokontroler Atmel AVR ATmega8 berikut turunannya. Shield adalah sebuah papan yang dapat dipasang diatas arduino board untuk menambah kemampuan dari arduino board.

Bahasa pemrograman arduino adalah bahasa pemrograman yang umum digunakan untuk membuat perangkat lunak yang ditanamkan pada arduino board. Bahasa pemrograman arduino mirip dengan bahasa pemrograman C++

2.6.1 Arduino Uno

Arduino Uno adalah arduino board yang menggunakan mikrokontroler ATmega328. Arduino Uno memiliki 14 pin digital (6 pin dapat digunakan sebagai

output PWM), 6 input analog, sebuah 16 MHz osilator kristal, sebuah koneksi

USB, sebuah konektor sumber tegangan, sebuah header ICSP, dan sebuah tombol

reset. Arduino Uno memuat segala hal yang dibutuhkan untuk mendukung sebuah

mikrokontroler. Hanya dengan menhubungkannya ke sebuah komputer melalui USB atau memberikan tegangan DC dari baterai atau adaptor AC ke DC sudah dapat membuanya bekerja. Arduino Uno menggunakan ATmega16U2 yang diprogram sebagai USB-to-serial converter untuk komunikasi serial ke computer melalui port USB.

Adapun data teknis board Arduino UNO R3 adalah sebagai berikut:  Mikrokontroler : ATmega328

 Tegangan Operasi : 5V

 Tegangan Input (recommended) : 7 - 12 V  Tegangan Input (limit) : 6-20 V

 Pin digital I/O : 14 (6 diantaranya pin PWM)

 Arus DC per pin I/O : 40 mA  Arus DC untuk pin 3.3 V : 150 mA

 Flash Memory : 32 KB dengan 0.5 KB digunakan untuk bootloader

 SRAM : 2 KB  EEPROM : 1 KB

 Kecepatan Pewaktuan : 16 Mh

2.6.1.1Pin Masukan dan Keluaran Arduino Uno

Masing-masing dari 14 pin digital arduino uno dapat digunakan sebagai masukan atau keluaran menggunakan fungsi pinMode(), digitalWrite() dan digitalRead(). Setiap pin beroperasi pada tegangan 5 volt. Setiap pin mampu menerima atau menghasilkan arus maksimum sebasar 40 mA dan memiliki resistor pull-up

internal (diputus secara default) sebesar 20-30 KOhm. Sebagai tambahan,

beberapa pin masukan digital memiliki kegunaan khusus yaitu :

 Komunikasi serial: pin 0 (RX) dan pin 1 (TX), digunakan untuk menerima(RX) dan mengirim(TX) data secara serial.

 External Interrupt: pin 2 dan pin 3, pin ini dapat dikonfigurasi untuk memicu

sebuah interrupt pada nilai rendah, sisi naik atau turun, atau pada saat terjadi perubahan nilai.

 Pulse-width modulation (PWM): pin 3,5,6,9,10 dan 11, menyediakan

keluaran PWM 8-bit dangan menggunakan fungsi analogWrite().

 Serial Peripheral Interface (SPI): pin 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO) dan 13

(SCK), pin ini mendukung komunikasi SPI dengan menggunakan SPI library.  LED: pin 13, terdapat built-in LED yang terhubung ke pin digital 13. Ketika pin bernilai HIGH maka LED menyala, sebaliknya ketika pin bernilai LOW maka LED akan padam.

Arduino Uno memiliki 6 masukan analog yang diberi label A0 sampai A5, setiap pin menyediakan resolusi sebanyak 10 bit (1024 nilai yang berbeda). Secara

default pin mengukur nilai tegangan dari ground (0V) hingga 5V, walaupun

AREF dan fungsi analog Reference(). Sebagai tambahan beberapa pin masukan analog memiliki fungsi khusus yaitu pin A4 (SDA) dan pin A5 (SCL) yang digunakan untuk komunikasi TWI atau I2C dengan menggunakan Wire library

2.6.1.2Sumber Daya dan Pin Tegangan Arduino Uno

Arduino uno dapat diberi daya melalui koneksi USB atau melalui power supply eksternal. Jika arduino uno dihubungkan ke kedua sumber daya tersebut secara bersamaan maka arduino uno akan memilih salah satu sumber daya secara otomatis untuk digunakan. Power supplay external (yang bukan melalui USB) dapat berasal dari adaptor AC ke DC atau baterai. Adaptor dapat dihubungkan ke soket power pada arduino uno. Jika menggunakan baterai, ujung kabel yang dibubungkan ke baterai dimasukkan kedalam pin GND dan Vin yang berada pada konektor POWER.

Arduino uno dapat beroperasi pada tegangan 6 sampai 20 volt. Jika arduino uno diberi tegangan di bawah 7 volt, maka pin 5V akan menyediakan tegangan di bawah 5 volt dan arduino uno munkin bekerja tidak stabil. Jika diberikan tegangan melebihi 12 volt, penstabil tegangan kemungkinan akan menjadi terlalu panas dan merusak arduino uno. Tegangan rekomendasi yang diberikan ke arduino uno berkisar antara 7 sampai 12 volt.

Pin-pin tegangan pada arduino uno adalah sebagai berikut :

 Vin adalah pin untuk mengalirkan sumber tegangan ke arduino uno ketika menggunakan sumber daya eksternal (selain dari koneksi USB atau sumber daya yang teregulasi lainnya). Sumber tegangan juga dapat disediakan melalui pin ini jika sumber daya yang digunakan untuk arduino uno dialirkan melalui soket power.

 5V adalah pin yang menyediakan tegangan teregulasi sebesar 5 volt berasal dari regulator tegangan pada arduino uno.

 3V3 adalah pin yang meyediakan tegangan teregulasi sebesar 3,3 volt berasal dari regulator tegangan pada arduino uno.

2.6.1.3Peta Memori Arduino Uno

Arduino Uno adalah arduino board yang menggunakan mikrokontroler ATmega328. Maka peta memori arduino uno sama dengan peta memori pada mikrokontroler ATmega328.

2.6.1.4Memori Program

ATMega328 memiliki 32K byte On-chip In-System Reprogrammable Flash

Memory untuk menyimpan program. Memori flash dibagi kedalam dua bagian,

yaitu bagian program bootloader dan aplikasi seperti terlihat pada Gambar 2.10.

Bootloader adalah program kecil yang bekerja pada saat sistem dimulai yang

dapat memasukkan seluruh program aplikasi ke dalam memori prosesor.

Gambar 2.9 Peta Memori Program ATMega 328

2.6.1.5Memori Data

Memori data ATMega328 terbagi menjadi 4 bagian, yaitu 32 lokasi untuk register umum, 64 lokasi untuk register I/O, 160 lokasi untuk register I/O tambahan dan sisanya 2048 lokasi untuk data SRAM internal. Register umum menempati alamat data terbawah, yaitu 0x0000 sampai 0x001F. Register I/O menempati 64 alamat berikutnya mulai dari 0x0020 hingga 0x005F. Register I/O tambahan menempati 60 alamat berikutnya mulai dari 0x0060 hingga 0x00FF. Sisa alamat berikutnya

mulai dari 0x0100 hingga 0x08FF digunakan untuk SRAM internal. Peta memori data dari ATMega 328 dapat dilihat pada Gambar 2.11.

Gambar 2.10 Peta Memori Data ATMega 328

2.6.1.6Memori Data EEPROM

Arduino uno terdiri dari 1 Kbyte memori data EEPROM. Pada memori EEPROM, data dapat ditulis/dibaca kembali dan ketika catu daya dimatikan, data terakhir yang ditulis pada memori EEPROM masih tersimpan pada memori ini, atau dengan kata lain memori EEPROM bersifat nonvolatile. Alamat EEPROM dimulai dari 0x000 hingga 0x3FF ( Jefry,Yutanto.2016).

2.7 Wireless

Wireless yaitu koneksi antar suatu perangkat dengan perangkat lainnya tanpa

menggunakan kabel dalam mengirimkan sinyal. Gelombang radio dan sinar infra merah biasa digunakan untuk komunikasi wireless. Dalam sistem komunikasi

wireless terdapat perangkat atau bagian umum gelombang yang berperan yang

1. Gelombang elektromagnetik. 2. Gelombang mikro.

3. Gelombang radio. 4. Infra merah. 5. Satelit.

Komunikasi wireless memiliki beberapa karekteristik, diantaranya adalah :

1. Menggunakan sebuah media antena dalam mengirim dan menerima sinyal elektromagnetik.

2. Rentan intereferensi.

3. Umumnya menggunakan 2 GHz – 40 Ghz.

4. Point to point, point to multi point, access point.

5. Semakin tinggi frekuensi yang digunakan maka semakin besar potensial

bandwidth dan rate datanya, namun semakin pendek jaraknya.

Adapun kelebihan wireless:

1. Mobility, sistem wireless LAN bisa menyediakan user dengan informasi access yang real-time, dimana saja dalam suatu organisasi. Mobilitas

semacam ini sangat mendukung produktivitas dan peningkatan kualitas pelayanan apabila dibandingkan dengan jaringan kabel.

2. Installation speed and simplicity, instalasi sistem wireless LAN bisa cepat

dan sangat mudah dan bisa mengeliminasi kebutuhan penarikan kabel yang memalui atap atau pun tembok.

3. Installation flexibility, teknologi wireless memungkinkan suatu jaringan

untuk bisa mencapai tempat-tempat yang tidak dapat dicapai dengan jaringan kabel.

4. Reduced cost-of-owner ship, meskipun investasi awal yang dibutuhkan oleh

wireless LAN untuk membeli perangkat hardware bisa lebih tinggi dari pada biaya yang dibutuhkan oleh perangkat wire LAN hardware, namun bila di perhitungkan secara keseluruhan, instalasi dan life-cycle cost-nya, maka secara signifikan lebih murah. Dan bila digunakan dalam lingkungan kerja yang dinamis yang sangat membutuhkan seringnya pergerakan dan perubahan yang sering maka keuntungan jangka panjanganya pada suatu wireless LAN akan jauh kebih besar bila dibandingkan dengan wired LAN.

5. Scalability, sistem wireless LAN bisa dikonfigurasi dalam berbagai macam

topologi untuk memenuhi kebutuhan pangguna yang beragam, konfigurasi dapat dengan mudah diubah mulai dari jaringan peer-to-peer yang sesuai untuk jumlah pengguna yang kecil sampai ke full infrastructure network yang mampu melayani ribuan user dan memungkinkan roaming dalam area yang luas (Fitri. Annisa, 2015).

2.8 Transmisi Sinyal Radio

Transmisi data adalah proses yang terjadi antara transmitter dan receiver melalui suatu media transmisi yang diklasifikasikan menjadi dua bagian yaitu guided

media dan unguided media. Apabila guided media mengacu pada media transmisi

fisik berupa kabel sedangkan unguided media mengacu pada transmisi nirkabel. Tujuan dari sebuah sistem komunikasi data adalah pertukaran data secara elektronik antara dua belah pihak.

Radio merupakan transmisi wireless, yang menangkap sinyal melalui gelombang elektromagnetik (electromagnetic waves). Gelombang elektromagnetik hadir pada semua tingkatan frekuensi. Subset kecil dari tingkatan frekuensi yang umum adalah spektrum Radio Frequency (RF) dengan range 9 KHz sampai 300 GHz. Seorang ilmuwan Jerman, Heinrich Hertz, mendemonstrasikan energi elektrikal (tahun 1887) yang dapat ditransmisikan melalui ruang gelombang elektromagnetik. Menyusul kemudian, seorang ilmuwan italia, Guglielmo Marconi, terinspirasikan temuan Hertz, dan lahirlah radio pertama melalui kreasinya.Radio mentransmisi dan menerima sinyal melalui area luas dalam bentuk gelombang elektromagnetik, pada tingkat frekuensi tertentu yang berbeda dengan gelombang elektromagnetis lainnya, seperti spektrum inframerah dan sinar rontgen (x-rays).

Jaringan wireless menggunakan gelombang radio (Radio Frequency/RF) untuk melakukan komunikasi data antara transmitter dan receiver. Komunikasi data merupakan proses pentransmisian data secara elektronik melalui media berupa kabel maupun tanpa kabel (nirkabel) (Sibuea, Amin Odos.2014).

Sistem komunikasi wireless dengan frekuensi radio terdiri dari perangkat perangkat yang diantaranya adalah :

a. Data (Input)

Yang termasuk data pada komunkasi wireless ini bisa berupa video, audio. b. Modem (modulator dan demodulator)

Modulasi adalah .proses perubahan (varying) suatu gelombang periodik sehingga menjadikan suatu sinyal mampu membawa suatu informasi. Dengan proses modulasi, suatu informasi (biasanya berfrekuensi rendah) bisa dimasukkan ke dalam suatu gelombang pembawa, biasanya berupa gelombang sinus berfrekuensi tinggi. Terdapat tiga parameter kunci pada suatu gelombang sinusiuodal yaitu : amplitudo, fase dan frekuensi. Ketiga parameter tersebut dapat dimodifikasi sesuai dengan sinyal informasi (berfrekuensi rendah) untuk membentuk sinyal yang termodulasi.

Peralatan untuk melaksanakan proses modulasi disebut modulator, sedangkan peralatan untuk memperoleh informasi informasi awal (kebalikan dari dari proses modulasi) disebut demodulator dan peralatan yang melaksanakan kedua proses tersebut disebut modem (Bery. Erik, 2016). Berikut beberapa tujuan dari Modulasi:

1. Transmisi menjadi efisien atau memudahkan pemancaran. 2. Menekan derau atau interferensi.

3. Untuk memudahkan pengaturan alokasi frekuensi radio.

4. Untuk multiplexing: proses penggabungan beberapa sinyal informasi untuk disalurkan secara bersama-sama melalui satu kanal transmisi.

c. Transmitter

Transmitter merupakan interface yang memodulasi bit stream digital ke

dalam bentuk gelombang elektromagnetik yang tepat serta mampu mempropogasikan gelombang tersebut melalui saluran komunikasi.

Transmitter adalah bagian dari sistem komunikasi wireless yang berfungi

untuk mengirimkan data ke tempat lain berupa gelombang radio. d. Receiver

Receiver berperan untuk menerima data atau sinyal yang dikirimkan oleh transmitter (pemancar).

2.9 RF 433 MHz

RF 433 Mhz (modul frekuensi radio) adalah perangkat elektronik (biasanya) kecil yang digunakan untuk mengirim dan menerima sinyal radio antara dua perangkat. Modul RF 433Mhz link kit terdiri dari pemancar (TX) dan penerima (RX), yang secara umum digunakan untuk remote kontrol dengan frekuensi sebesar 433Mhz, modulasi ASK, keluaran data penerima tinggi sebesar 1/2Vcc, keluaran data penerima rendah sebesar 0.7 V. Tegangan masukkan pada Transmiter antara 3 - 12V. Semakin tinggi tegangan masukannya maka semakin jauh dan bagus pengiriman datanya. Sedang kanpada recaiver tegangan masukannya antara 3.3V - 6V (semakin tegangan masukannya tinggi maka kekuatan penerimaan juga semakin baik). Pada bagian penerima memiliki lebar pita frekuensi 2 MHz dengan mode pengiriman data secara ASK

Gambar 2.11 RF 433 MHz

Sensivitas pengiriman dan penerimaan data pada modul RF RX 433 Mhz dan RF TX 433 Mhz ini sangat dipengaruhi oleh panjang pendeknya dan kualitas dari antenna yang digunakan dan juga supply tegangan yang dibutuhkan oleh modul penerima RF TX 433 Mhz. Semakin panjangnya antena pada modul penerima dan pengirim data dan memberikan supply tegangan sampai batas maksimum yang dibutuhkan oleh modul Transmiter dan modul receiver maka sensivitas pengiriman dan penerimaan data akan semakin baik.

2.9.1 Prinsip Kerja RF 433 MHz 2.9.1.1Recaiver RF 433MHz

Modul ini menggunakan modulasi ASK dimana frekuensi kerja dari modul ini adalah 433 MHz. Modul ini berfungsi untuk mengirimkan data secara serial ke

modul penerima. Data yang diterima dari mikrokontroler ke modul RF Transmiter berupa sinyal digital kemudian di modulasi sehingga menjadi sinyal sinusoidal dan ditumpangkan pada gelombang radio pembawa data, kemudian dipancarkan oleh antena dengan gelombang elektromagnetik.

2.9.1.2Transmiter RF 433 Mhz

Modul ini sama halnya dengan modul pemancar yang menggunakan modulasi ASK dengan frekuensi kerja dari modul ini adalah 433 MHz. Modul ini berfungsi untuk menerima data yang dikirim secara serial dari modul pemancar. Data yang diterima dari antena berupa adalah gelombang elektromagnetik dengan begitu banyak frekuensi yang diterima. Pada modul receiver, frekuensi yang dipilih hanyalah pada pada frekuensi 433Mhz. Sinyal data yang ditumpangkan pada gelombang radio pembawa data kemudian di demodulasi menjadi sinyal digital dan akan diterjemahkan oleh mikrokontroler berupa data digital.

2.10 Relay

Relay adalah sebuah saklar yang dikendalikan oleh arus. Relay memiliki sebuah

kumparan tegangan rendah yang dililitkan pada sebuah inti. Terdapat sebuah amatur besi yang akan tertarik menuju inti apabila arus mengalir melewati kumparan. Armatur ini terpasang pada sebuah tuas berpegas. Ketika armatur tertarik menuju ini, kontak jalur nersama akan berubah posisinya dari kontak jalur bersama akan berubah posisinya dari kontak normal-tertutup (normally close) ke kontak normal-terbuka (normally open).

Sebuah relay yang tipikal dari jenis ini dapat diaktifkan dalam waktu sekitar 10 ms. Sebagian besar relay modern ditempatkan didalam sebuah kemasan yang sepenuhnya tertutup rapat. Kebanyakan diantaranya memiliki kontak-kontak jenis SPDT, namun terdapat juga beberapa versi DDPT. seperti yang diperlihatkan gambar dibawah ini.

Gambar 2.12 Relay

Relay-relay yang berukuran lebih besar dapat menyambungkan arus

hingga 10 A pada tegangan 250 V AC. Tegangan maksimum untuk pensaklaran DC selalu jauh lebih rendah, seringkali bahkan hanya setengah, dari tegangan maksimum untuk AC. Terdapat juga relay-relay miniatur, seperti yang diperlihatkan dibawah, yang cocok untuk ditancapkan pada papan-papan rangkaian (Bishop. O, 2004).

2.11 Modul Driver Motor DC L298N

Modul driver L298 merupakan sebuah modul yang sudah terangkai. Pada dasarnya modul ini menggunakan IC L298 yang dapat secara langsung mengontrol dua motor DC dan memiliki internal 5 volt regulator

Gambar 2.13 Modul Driver Motor IC L298

L298 adalah IC yang dapat digunakan sebagai driver motor DC. IC ini menggunakan prinsip kerja H-Bridge dengan dua buah rangkaian H-Bridge di dalamnya, sehingga dapat digunakan untuk men-drive dua buah motor DC. Tiap

H-Bridge dikontrol menggunakan level tegangan TTL yang berasal dari output

IC L298 memiliki empat channel masukan yang didesain untuk dapat menerima masukan level logika TTL. Masing-masing channel masukan ini memiliki channel keluaran yang bersesuaian. Dengan memberi tegangan 5 volt pada pin enable A dan enable B, masing-masing channel output akan menghasilkan logika high (1) atau low (0) sesuai dengan input pada channel masukan (Rahmansyah. 2014).

Pin Enable A dan B berfungsi mengendalikan jalan atau kecepatan motor, pin Input 1 sampai 4 untuk mengendalikan arah putaran. Pin Enable diberi VCC 5 Volt untuk kecepatan penuh dan PWM untuk kecepatan rotasi yang bervariasi tergantung dari level high-nya.

Bila switch 1 dan 4 dalam keadaan tertutup dan switch 2 dan 3 dalam keadaan terbuka, maka motor akan berbutar kearah kiri. Sebaliknya, bila switch 2 dan 3 dalam keadaan tertutup dan switch 1 dan 4 dalam keadaan terbuka, maka motor akan berputar kearah kanan. Untuk membuat motor berputar maka ENA dan ENB harus diberi Input 1 dan motor akan berhenti jika ENA dan ENB diberi Input 0. Untuk memutarkan motor ke kiri atau ke kanan input IN1 dan IN2 harus berbeda.

L298 dapat mengontrol 2 buah motor DC. Tegangan yang dapat digunakan untuk mengendalikan motor bisa mencapai tegangan 46 VDC dan arus 2 A untuk setiap kanalnya. Namun, dalam penggunaannya, H-Bridge driver motor DC dengan IC L298 dapat digunakan secara paralel, sehingga kemampuan menghantarkan dari H-Bridge driver motor DC L298 arusnya menjadi 4A. Berikut ini bentuk IC L298 yang digunakan sebagai motor driver.

Gambar 2.14 IC L298

Berikut deskripsi Pin pada L298

Current sensing A : Pin yang berfungsi sebagai untuk mengontrol keluaran arus yang mengalir pada H-Bridge A.

Output 1 : Pin yang digunakan sebagai keluaran H-Bridge A, dan keluaran arus yang mengalir pada pin ini dikontrol oleh pin

Current sensing A.

Output 2 : Pin yang digunakan sebagai keluaran H-Bridge A, dan keluaran arus yang mengalir pada pin ini dikontrol pin

Current sensing A.

Supply Voltage (Vs) : Tegangan yang digunakan sebagai tegangan output H- Bridge A maupun H-Bridge B.

Input 1 : Pin ini digunakan sebagai input H-Bridge A dan pin ini mampu menerima sinyal TTL.

Enable A : Pin enable A digunakan untuk mengaktifkan dan menonaktifkan H-Bridge.

Input 2 : Pin ini digunakan sebagai input H-Bridge A dan pin ini mampu menerima sinyal TTL.

GND : Ground (GND) pada power supply dihubungkan dengan pin ini.

VSS : Pin logic supply voltage digunakan sebagai input power

supply untuk logic block.

Input 3 : Pin ini digunakan sebagai input H-Bridge B dan pin ini mampu menerima sinyal TTL.

Enable B : Pin enable B digunakan untuk mengaktifkan dan menonaktifkan H-Bridge.

Input 4 : Pin ini digunakan sebagai input H-Bridge B dan pin ini mampu menerima sinyal TTL.

Output 4 : Pin yang digunakan sebagai keluaran H-Bridge B, dan keluaran arus yang mengalir pada pin ini dikontrol pin

Current sensing B.

Current sensing B : Pin yang berfungsi sebagai untuk mengontrol keluaran arus yang mengalir pada H-Bridge B. (data sheet)

Pengaturan kecepatan kedua motor dilakukan dengan cara pengontrolan lama pulsa aktif (mode PWM) yang dikirimkan ke rangkaian driver motor oleh

pengendali (mikrokontroler basic stamp). Duty cycle PWM yang dikirimkan menentukan kecepatan putar motor DC.

2.12 Motor DC

Motor DC adalah suatu mesin yang berfungsi untuk mengubah energi listik arus searah menjadi energi gerak atau energi mekanik. Motor DC merupakan motor yang paling sederhana untuk pengaktifannya. Motor DC terdiri dari dua bagian utama, yaitu rotor dan stator. Rotor adalah bagian yang berputar atau armature, berupa koil dimana arus listrik dapat mengalir. Stator adalah bagian yang tetap dan menghasilkan medan magnet dari koilnya (Budiharto,2010)

Sementara itu, Motor DC memiliki 3 bagian atau komponen utama untuk dapat berputar sebagai berikut.

Bagian Atau Komponen Utama Motor DC

1. Kutub medan. Motor DC sederhana memiliki dua kutub medan: kutub utara dan kutub selatan. Garis magnetik energi membesar melintasi ruang terbuka diantara kutub-kutub dari utara ke selatan. Untuk motor yang lebih besar atau lebih komplek terdapat satu atau lebih elektromagnet.

2. Current Elektromagnet atau Dinamo. Dinamo yang berbentuk silinder,

dihubungkan ke as penggerak untuk menggerakan beban. Untuk kasus motor DC yang kecil, dinamo berputar dalam medan magnet yang dibentuk oleh kutub-kutub, sampai kutub utara dan selatan magnet berganti lokasi.

3. Commutator. Komponen ini terutama ditemukan dalam motor DC.

Prinsip kerja motor DC adalah jika kumparan dialiri arus listrik maka pada kedua kumparan akan bekerja gaya Lorentz.

Pada gambar diatas dapatt dilihat prinsip kerja gaya Lorentz dengan menggunakan kaidah tangan kanan, dimana gaya yang jatuh pada telapak tangan (F), jari yang direntangkan menunjukan arah medan magnet (B), ibu jari menunjukkan arah arus listrik(I). Dengan berdasarkan pada prinsip gaya Lorentz, memberikan tegangan pada DC motor akan membuat motor berputar secara kontinyu ke arah tertentu. Membalik arah putaran motor dapat dilakukan dengan mengubah polaritas arus yang mengalir pada motor.

Gambar 2.16 Arah Alir Arus

Gambar diatas memperlihatkan arah perputaran motor DC berdasarkan polaritas arus yang mengalir (Rahmansyah, 2014).

2.13 Buzzer

Buzzer adalah sebuah komponen elektronika yang berfungsi untuk mengubah getaran listrik menjadi getaran suara. Pada umumnya buzzer digunakan untuk alarm, karena penggunaannya cukup mudah yaitu dengan memberikan tegangan input maka buzzer akan mengeluarkan bunyi.

Gambar 2.18 Buzzer

Suara yang dihasilkannya besifat kontinu namun dapat dimodifikasi untuk menghasilkan bunyi dengan periode-periode pendek (burst), agar lebih menarik perhatian. Buzzer ini dapat digerakkan dengan sebuah rangkaian astabil yang bekerja pada frekuensi 1 kHz.

DAFTAR ISI

Halaman

Persetujuan i

Lembar pengesahan ii

Pernyataan iii

Penghargaan iv

Abstrak vi

Abstract vii

Daftar Isi viii

Daftar Gambar xi

Daftar Singkatan xii

Daftar Lampiran xiii

BAB 1 PENDAHULUAN 1

1.1. Latar Belakang 1

1.2. Perumusan Masalah 2

1.3. Pembatasan Masalah 2

1.4. Tujuan Penelitian 2

1.5. Manfaat Penelitian 3

1.6. Lokasi Penelitian 3

BAB 2 DASAR TEORI 4

2.1. Otak 4

2.2. Gelombang Yang dihasilkan Otak 4

2.3. Elektroenphahologram (EEG) 5

2.4. Neurosky Mindwave Headset 6

2.4.1. Modul TGAM 7

2.4.2. eSense Attantion (Perhatian) 9 2.4.3. eSense Meditation (Meditasi) 10

2.5. Mikrokontroller ATMega 32 11

2.6. Arduino 15

2.6.1. Arduino Uno 16

2.6.1.1. Pin Masukan dan Keluaran Arduino Uno 16 2.6.1.2. Sumber Daya dan Pin Tegangan Arduino Uno 18 2.6.1.3. Peta Memori Arduino Uno 19

2.6.1.4. Memori Program 19

2.6.1.5. Memori Data 19

2.6.1.6. Memori Data EEPROM 20

2.10. Relay 25 2.11. Modul Driver Motor DC IC L298N 26

2.12. Motor DC 29

2.13. Buzzer 30

2.14. Bahasa Pemrograman 31

2.14.1. Bahasa Pemrograman Arduino 31

2.14.2. Struktur 31

2.14.3. Konstanta 32

2.14.4 Fungsi Masukan dan Keluaran Digital 33

BAB 3 METODE PENELIAN 35

3.1. Diagram Blok Cara Kerja Alat 35 3.2. Rangkaian Mikrokontroller ATMega 32 36 3.3. Rangkaian Neurosky Mindwave Headset 37

3.4. Rangkaian RF 433 MHz 38

3.5. Rangkaian Modul Driver Motor DC L298 39 3.6. Rangkaian Driver Relay Lampu DC 40

3.7. Rangkaian Buzzer 41

3.8. Diagram Alir Pemrograman 42

3.8.1. Diagram Alir Pemrograman Penerima 42 3.8.2. Diagram Alir Pemrograman Pengirim 43

BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN 44

4.1. Pengujian Rangkaian Mokrokontroller ATMega 32 44 4.2. Pengujian Neurosky Mindwave Headset 45 4.3. Pengujian Nilai eSense Attantion Pada Keadaan Biasa (Netral) 46 4.4. Pengujian Keluaran eSense Attantion untuk menggerakkan

Gerbang 48

4.5. Pengujian Keluaran Poor Signal Quality Untuk Mengendaliak

Lampu 51

4.6. Pengujian RF 433 MHz. 41

4.7. Pengujian Driver Relay 54

4.8. Pengujian Driver Motor DC 55

4.9. Pengujian Buzzer 55

4.10. Pengujian Rangkaian Secara Keseluruhan 56

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 57

5.1. Kesimpulan 57

5.2. Saran 57

DAFTAR PUSTAKA 58

LAMPIRAN 60

DAFTAR TABEL

Nomor Judul Halaman

Tabel

2.1. Spesifikasi Modul TGAM 8

2.2. Fungsi-Fungsi Yang Dimiliki Port B, Atmega32 14 2.3. Fungsi-Fungsi Yang Dimiliki Port C, Atmega32 14 2.4. Fungsi-Fungsi Yang Dimiliki Port D, Atmega32 15 4.1. Nilai eSense Attantion Pada Keadaan Netral 47 4.2. Nilai eSense Attantion Pada Saat Keadaan Fokus 49 4.3. Nilai Poor Signal Quality Pada Saat Mengangkat Alis 51 4.4. Hasil Pengujian Driver Motor L298 54 4.5. Hasil Pengujian Driver Motor L298 55 4.6. Hasil Pengujian Secara Keseluruhan 56

DAFTAR GAMBAR

Nomor Judul Halaman Gambar

2.1. Gelombang Alfa 4

2.2. Gelombang Beta, 14-25 Hz. 4

2.3. Gelombang Teta, 4-7 Hz 4

2.4. Gelombang Delta, < 4 Hz 4 2.5. Neurosky Mindwave Headset 6 2.6. Modul Think Gear AM (TGAM) 7 2.7. (A)Konfigurasi Pin Atmega32, (B) Bentuk Atmega32 11

2.8. Blok Diagram Atmega32 13

2.9. Peta Memori Program Atmega 328 19 2.10. Peta Memori Data Atmega 328 20

2.11. RF 433 Mhz 24

2.12. Relay 26

2.13. Modul Driver Motor IC L298 26

2.14. IC L298 27

2.15. Prinsip Gaya Lorentz 29

2.16. Arah Alir Arus 30

2.17. Buzzer 30

3.1. Diagram Blok Cara Kerja Alat 35 3.2. Rangkaian Sistem Minimumatmega 32 37 3.3. Rangkaian Neurosky Mindwave Headset 38 3.4. Rangkaian Receiver RF433 Mhz 38 3.5. Rangkaian Transmiter RF433 Mhz 39 3.6. Rangkaian Modul Driver Motor L298 40

3.7. Rangkaian Driver Relay 40

3.8. Skematik Buzzer 41

3.9 Diagram Alir Pemrogramam Penerima 42 3.10. Diagram Alir Pemrogramam Pengirim 43 4.1. Pengujian Mikrokontroller Menggunakan ProgISP 44 4.2. Pemasangan Neurosky Mindwave Headset 45 4.3 Hasil Pembacaan Neurosky Mindwave Headset 46 4.4. Grafik Nilai Attantion Pada Keadaan Netral 47 4.5. Grafik Nilai Attantion Pada Saat Fokus 48 4.6. Skematik Pengiriman Data 48

DAFTAR SINGKATAN

EEG = Elektroencephalogram TGAM = Think Gear AM

TGAT = Thai General Aviation Technology

EEPROM = Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory RF = Radio Frekuensi

UART = Universal Asynchronous Receiver/Transmiter SPDT = Single Pole Double Throw

ASK = Amplitudor Shift keying AC = Alternating Current DC = Direct Current IC = Integrated Circuit

TTL = Transistor-Transistor Logic ADC = Analog to Digital Converter

USART = Universal Synchronous/Asynchronous Receiver/Transmiter ALU = Arithmetic logic unit

CISC = Complex Instruction-Set Computer PWM = Pulse Width Modulation

ENA = Enable A ENB = Enable B

TTL = Transistor-Transistor Logic ISP = In System Programming LED = Light Emiting Diode TWI = Two Wire Interface I2C = Inter Integrated Circuit USB = Universal Serial Bus

DAFTAR LAMPIRAN

Nomor Judul Halaman

Lampiran

1. Rangkaian keseluruhan pengirim 61 2. Rangkaian keseluruhan penerima 62 3. Kode Program Pengirim Sinyal 63 4. Kode Program Penerima Sinyal 65 5. Gambar alat penerima tampak depan dan belakang 67 6. Gambar alat pengirim sinyal 68