Contoh Laporan Publikasi Univesitas Amikom Yogyakarta (contoh skripsi)

 

 

PENGONTROL LAMPU ALTERNATING CURRENT DENGAN SENSOR SUARA DI PT DONGAN KREASI INDONESIA

 

 

NASKAH PUBLIKASI

 

 

 

 

 

 

 

 

diajukan oleh

Risky Utama Akbar

12.11.5907

 

 

 

 

 

kepada
SEKOLAH TINGGI MANAJEMEN INFORMATIKA DAN KOMPUTER

AMIKOM YOGYAKARTA

YOGYAKARTA

2016

Abstract - Microcontroller, in the field of electronics is a latest breakthrough technology microprocessors and microcomputers, was present to meet the needs of the market (marker need). As a new technology, ie technology transistor semiconductors with more content, but there are small and can be mass produced (in quantity), so the price is more affordable than the mikroproessor.

Generally, the lights in the office are still using analog switch, so that the employee or officer in particular satpa office should turn on and turn off the lights manually. Of ideas above, then created a solution which is a voice-controlled device using a lamp, office workers can control multiple lights with sounds and lights will turn on automatically according to the automation kebutuhan.Proces controlled on one point and be done centrally where the sensors that receive input sounds and microcontroller drive the relay so that it can control lights..

Keywords – Arduino, controller, speech, alternating current, easyvr

1. Pendahuluan

Mikrokontroller, dalam bidang elektronika merupakan suatu terobosan terbaru teknologi mikroprosessor dan mikrokomputer, telah hadir memenuhi kebutuhan pasar (marker need). Sebagai teknologi baru, yaitu teknologi semikonduktor dengan kandungan transistor lebih banyak namun membutuhkan ruang yang kecil serta dapat diproduksi secara massal (dalam jumlah banyak), sehingga harganya lebih terjangkau dibandingkan dengan mikroproessor;

Umumnya lampu didalam ruang kantor masih menggunakan saklar analog, sehingga karyawan atau petugas khususnya satpa kantor harus menyalakan dan mematikan lampu secara manual. Tidak hanya satu atau dua lampu saja yang dinyalakan para karyawan, dimana lampu yang harus dinyalakan karyawan ada banyak lampu dilantai bawah (ruang produksi, ruang bea cukai) dan lantai atas (ruang kantor, ruang meeting, ruang server dan ruang Big bos).

Berangkat dari pemikiran diatas, maka dibuat suatu solusi yang merupakan alat pengontrol lampu menggunakan suara, karyawan kantor dapat mengontrol beberapa lampu dengan suara dan lampu akan menyala secara otomatis sesuai dengan kebutuhan. Proses otomatisasi tersebut dikontrol disatu titik dan dilakukan secara terpusat dimana sensor yang menerima masukan suara dan mikrokontroller menggerakkan relay sehingga dapat mengontrol lampu. Sehingga karyawan tidak perlu repot untuk menyalakan dan mematikan lampu secara manual.

2. Landasan Teori

2.1    Sistem Kendali (Kontrol)

Sistem Kendali(kontrol) adalah proses pengaturan ataupun pengendalian terhadap satu atau beberapa besaran (variabel, parameter) sehingga berada pada suatu harga atau dalam suatu rangkuman harga (range) tertentu. Sistem kendali dapat dikatakan sebagai hubungan antara komponen yang membentuk sebuah konfigurasi sistem, yang akan menghasilkan tanggapan sistem yang diharapkan[1].

2.2    Prinsip Pengontrollan Proses

Setiap sistem kendali harus bersifat stabil. Ini merupakan persyaratan utama. Disamping Kestabilan mutlak, suatu sistemkendali harus mempunyai kestabilan relatif yang layak. Suatu sistem kendali juga harus mampu memperkecil kesalahan sampai nol atau sampai pada suatu harga yang dapat ditoleransi[2].  

2.3    Sistem Kontrol Otomatis

Suatu sistem kontrol otomatis dalam suatu proses kerja berfungsi mengendalikan proses tanpa adanya campur tangan manusia (otomatis). Ada dua sistem kontrol pada sistem kendali/kontrol otomatis yaitu [2]:

1)  Open Loop (Loop Terbuka)

2)  Close Loop (Loop Tertutup)

2.4    Aksi Kontroller

1)       Kontroler On – Off (Two Position Controller)

2)       Kontroler Aksi Proporsional

3)       Kontroler Aksi Integral

4)       Kontroler Aksi Derivatif

5)       Kontroler Aksi Proporsional + Integral

6)       Kontroler Aksi Proporsional+ Integral + Derivatif

2.5    Mikrokontroller Arduino Uno

Arduino Uno Arduino Uno adalah salah satu papan prosesor Arduino paling umum dan banyak digunakan. Ada berbagai macam (plug in board yang dapat menambahkan fungsi). Hal ini relatif murah[3].

2.5.1     Spesifikasi Teknis Board Arduino Uno

Gambar 1. Board Arduino Uno

Tabel 1. Spesifikasi Arduino Uno

Mikrokontroller	Atmega328
Tegangan Operasi	5V
Tegangan Input (disarankan)	7-12V
Batas Tegangan Input	6-20V
Pin Digital I/O	14 (dimana 6 pin output PWM)
Pin Analog Input	6
Arus DC per I/O Pin	40 mA
Arus DC untuk pin 3.3V	50 mA
Flash Memory	32 KB (Atmega328), dimana 0,5 KB digunakan oleh bootloader
SRAM	2 KB (Atmega328)
EEPROM	1 KB (Atmega328)
Clock	16 MHz

2.5.2     Sumber (Catu Daya)

Arduino dapat diaktifkan melalui koneksi USB atau dengan catu daya eksternal. Sumber daya dipilih secara otomatis. Sumber daya Eksternal (non-USB) dapat berasal dari adapter AC ke DC atau baterai[4].

2.5.3     Memory

ATMEGA328 mempunyai memori 32 KB (dengan 0.5KB digunakan untuk bootloader), juga mempunyai 2KB SRAM dan 1KB EEPROM (yang mana dapat dibaca tulis dengan library EEPROM)[4].

2.5.4     Input dan Output

Setiap Pin digital pada board Arduino Uno dapat digunakan sebagai input ataupun output. Dengan menggunakan fungsi pinMode(), DigitalWrite(), dan digitalRead(). Pin-pin ini beroperasi pada tegangan 5 volts[4].

2.5.5     Komunikasi

Arduino Uno memiliki sejumlah fasilitas untuk berkomunikasi dengan komputer, Arduino lain, atau mikrokontroler lainnya. Atmega328 menyediakan UART TTL (5V) komunikasi serial, yang tersedia di pin digital 0 (RX) dan 1 (TX)[4].

2.6    Relay

Relay adalah sebuah elektromaknetik(batang besi didala, kumparan tidak bergerak) yang lerika teraktifkan menarik potongan-potongan besi lunak pada pivot.Relay merupakan komponen output yang sering digunakan pada berbagai peralatan elektronika. Relay berfungsi untuk menghubungkan atau memutuskan aliran arus listrik yang dikontrol dan memberikan tegangan dan arus tertentu pada koilnya [5].

2.7    Sensor Suara

Sensor suara adalah sebuah alat yang mampu mengubah gelombang Sinusioda suara menjadi gelombang sinus energi listrik (Alternating Sinusioda Electric Current). Alat pendeteksi sinyal suara bekerja berdasarkan prinsip pemfilteran suara yang didengar oleh komponen mikrofon. Sinyal analog hasil pembacaan mikrofon akan disaring dengan menggunakan unit bandpass filter yang meloloskan sinyal analog. Sensor suara bekerja berdasarkan besar/kecilnya kekuatan gelombang suara yang mengenai membran sensor yang menyebabkan bergeraknya membran sensor yang juga terdapat sebuah kumparan kecil di balik membran tadi naik dan turun[6].

2.7.1 EasyVR Shield 3

EasyVR merupakan modul voice recognition multi-fungsi. Dapat digunakan pada banyak aplikasi pengontrolan yang membutuhkan pendeteksian bukan hanya suara melainkan percakapan .EasyVR merupakan generasi penerus setelah kesuksesan generasi pertamanya di pasaran yaitu VRBot. Modul ini dapat digunakan atau dihubungkan dengan board mikrokontroler Arduino. Sangat cocok digunakan untuk beragam aplikasi, seperti home automation (dimana kita dapat mengontrol nyala lampu, kunci pintu, televisi, atau perangkat lainnya) atau sebagai modul pelengkap sensor pendengaran robot yang Anda buat sebagaimana robot-robot canggih yang dijual di pasaran yang harganya luar biasa mahal [7].

Secara umum, fitur dari EasyVR adalah sebagai berikut:

1)       Mendukung beberapa bahasa, yaitu: English(US), Italian, German, French, Spanish, Japanese.

2)       Mendukung hingga 32 custom Speaker Dependent

3)       (SD) trigger atau perintah, bahkan dapat digunakan pada bahasa apapun.

4)       GUI yang mudah digunakan.

5)       Mudah diaplikasikan dan didukung oleh dokumentasi yang sederhana.

6)       x GPIO (IO1, IO2, IO3) dapat dikontrol dengan perintah protokol baru.

7)       PWM audio output mendukung speaker 8 ohm.

8)       Sound playback .

Gambar 2. EasyVR Shield 3

2.8    Speech Recognition

Speech Recognition yang dikenal sebagai Automatic Speech Recognition (ASR), atau komputer pengenalan suara merupakan proses mengkonversi sinyal suara ke urutan kata-kata, melalui sebuah algoritma diimplementasikan sebagai komputer Program[8].

2.9    Karekteristik Sinyal Tegangan Listrik Alternating Current (AC)

Sinyal besaran AC memiliki amplitudo yang selalu berubah sepanjang waktu pada periode yang sama(terlihat pada Gambar ). Beberapa nilai rms yang dimiliki oleh sinyal gelombang sinusoida tidak murni sebagai berikut.[9].

3. Analisis dan Perancangan

3.1    Alur Penelitian

Perancangan sistem kontrol lampu dengan suara ini menggunakan sensor suara EasyVR 3.0 yang sudah ada, mikrokontroller Arduino Uno dan berbagai pelengkap hardware lainnya.

3.2    Alat dan Bahan

3.2.1           Kebutuhan Perangkat Keras

Tabel 2. Kebutuhan Perangkat Keras

No.	Komponen	Jumlah
1	Arduino Uno	1
2	EasyVR Sheild 3.0	1
3	Relay 4 Sheild	1
4	Speaker mini	1

3.2.2           Kebutuhan Perangkat Lunak

Tabel 3. Kebutuhan Perangkat Keras

3.3    Perancangan Sistem

 Gambar 3. Diagram Blok Sistem

 

3.3.1 Flowchart Sistem

 Gambar 4. Flowchart Sistem

  

3.3.2 Perancangan Sistem Voice Recognition Menggunakan EasyVR 

Gambar 5. Diagram blok pemberian sampel suara

 

Gambar 6. Tampilan kegagalan dalam pengambilan sampel suara

3.3.3 Perancagan Perangkat Keras

Tabel 4. Input dan Output dari Arduino Uno dan sheild EasyVR

Arduino	EasyVR	Fungsi Data	Device
Pin	Pin
5V	5V	Output	Relay
GND	GND	Output	Relay
10	10	Output	Relay
9	9	Output	Relay
8	8	Output	Relay
7	7	Output	Relay

3.3.4 Rancangan Rangkaian Elektronika

Pada perancangan pengontrol lampu dengan suara membutuhkan beberapa komponen sebagai input dan output. Komponen – komponen tersebut terbagi menjadi blok masukan,  blok proses, blok keluaran dan rangkaian keseluruhan.

1)       Blok Masukan

Mikrophone pada sensor EasyVR akan mendeteksi suara yang akan masuk (yang telah direkam sebelumnya), apabila masukan berupa perintah “LAMPU SATU NYALA” pada mikrofone pada sensor EasyVR, maka EasyVR akan memberikan nilai 1 pada relay yang nanti akan diproses oleh mikrokontroller guna untuk menghidupkan relay 1 (ON).

2)       Blok Proses

Pengontrol Lampu dengan suara ini menggunakan modul suara Easy Voice Recognition. Modul Easy Voice Recognition merupakan modul suara yang dapat mengenali bahasa apapun dan mudah digunakan. Pada Easy Voice Recognition digunakan 4 pin yaitu ETX, ERX, VCC, dan GND dan keempat pin ini dihubungkan pada board Arduino UNO R3 seperti pada gambar 3. Pin ERX berfungsi untuk menerima sedangkan pin ETX berfungsi memancarkan serial data TTL.

3)       Blok Keluaran

Blok Keluaran terdiri atas Speaker dan Sheild Relay, dimana Speaker sebagai penanda bahwa masukan suara benar maka Speaker akan mengeluarkan keluaran suara yang sebelumnya sudah direkam sedangkan Sheild Relay sebagai pemutus dan peyambung arus listrik apakah lampu akan dinyalakan atau dimatikan.

4)       Rangkaian Keseluruhan

Gambar 7.  Rangkaian Mikrokontroller, Easyvr dan relay

 

3.3.5 Denah Lampu

 Gambar 8.  Denah Lampu pada Ruang Kantor Lantai 1

3.3.5 Perancangan Perangkat Lunak (Software)

Tahapan proses yang terdapat pada sistem ini meliputi proses pengolahan data dari modul EasyVR ke Arduino dan proses pengontrolan relay.

4. Implementasi dan Pembahasan

4.1 Pembuatan Produk

Pembuatan produk meliputi beberapa langkah, yaitu :

1.       Pembuatan Tabel Suara Sebagai Pengisi Audio

2.       Perekaman Suara dengan Aplikasi EasyVR Commander

3.       Upload Program ke Arduino Uno r3

 

 

4.2 Hasil Akhir

Gambar 9.  Hasil Akhir

4.3 Hasil Pengujian dan Pembahasan

4..3.1 Pengujian Pemberian Perintah dari Orang yang Sama

Pengujian dalam kondisi Berderau dilakukan pada kondisi ruangan ramai lalu lalang kendaraan ataupun akibat dari ramainya ruangan. Pengujian dilakukan dengan cara mengucapkan kata-kata “Sa”, ”Tu”, ”Du”, ”Wa”, “Ti”, “Ga”, “Em”, “Pat” oleh penulis dan diucapkan 10 kali per kata. Berikut merupakan arti dari kode kata “Sa”, ”Tu”, ”Du”, ”Wa”, “Ti”, “Ga”, “Em”, “Pat” pada kinerja alat yang telah disampling.

Sa : Lampu Satu Nyala

Tu : Lampu Satu Mati

Du : Lampu Dua Nyala

Wa : Lampu Dua Mati

Ti : Lampu Tiga Nyala

Ga : Lampu Tiga Mati

Em : Lampu Empat Nyala

Pat : Lampu Empat Mati

Untuk menghitung persentase keberhasilan digunakan persamaan.

Tabel 5. Pengujian Pemberian Perintah dari Orang yang Sama

KATA MASUKAN	JUMLAH PENGUJIAN	KEBERHASILAN
SA	10	100%
TU	10	100%
DU	10	60%
WA	10	100%
TI	10	100%
GA	10	70%
EM	10	100%
PAT	10	90%
%Rata-rata Keberhasilan		90%

Hasil pengujian pada tabel  menunjukkan tingkat keberhasilan menerima perintah suara dari kondisi yang sudah ditentukan dan pengucapan perintah suara yang memiliki variasi sama dengan sample yang direkam mencapai 10% kegagalan dalam pengolahan perintah, sangat baik keberhasilan mencapai 90%. Sangat efektif sensor digunakan oleh orang yang sama  dengan perekaman pada aplikasi Easyvr Commender.

4..3.2 Pengujian Pemberian Perintah dari Orang yang Berbeda

Tujuan dari pengujian ini adalah untuk mengetahui tingkat keberhasilan EasyVR dalam menerima perintah suara dari orang yang berbeda. Perintah diberikan oleh 4 orang berjenis kelamin 2 laki-laki dan 2 perempuan dengan berbagai etnis dengan rentang usia 19 hingga 50 tahun. Setiap pemberian perintah dilakukan 10 kali per perintah dengan jarak 10 cm dari sensor microphone yang  pada setiap orang. Pengujian dilakukan dengan kondisi bising  atau noise yang besar dengan penempatan diruangan bea cukai.

Tabel 6. Pengujian Pemberian Perintah dari Orang yang Berbeda

Kata Masukkan	Orang ke-
	1	2	3	4
SA	70%	90%	40%	70%
TU	90%	100%	30%	60%
DU	50%	90%	40%	40%
WA	80%	80%	50%	80%
TI	80%	90%	40%	80%
GA	50%	60%	60%	60%
EM	90%	60%	80%	40%
PAT	80%	50%	80%	80%

Hasil pengujian menunjukkan tingkat keberhasilan menerima perintah suara dari kondisi yang sudah ditentukan dan pengucapan perintah suara yang memiliki variasi sama dengan sample yang direkam mencapai 33% kegagalan dalam pengolahan perintah suara disebabkan oleh pengucapan tutur kata yang intonasinya berbeda dengan hasil sampling suara, pengucapan dengan intonasi yang berbeda dengan hasil sampling suara menyebabkan EasyVR tidak dapat mendeteksi suara sehingga suara menjadi tidak dapat dikenali.

4.3.3 Uji Random Karyawan

Pada tahap ini, jumlah responden adalah 6 orang yang dipilih secara acak. Kuisioner digunakan 4 pilihan jawaban yaitu Sangat Setuju, Setuju, Kurang Setuju, Sangat Kurang Setuju. Untuk setiap jawaban Sangat Setuju memiliki botot 4, Setuju memiliki botot 3, Kurang Setujumemiliki botot 2, Sangat Kurang Setuju memiliki botot 1. Isi dari kusiner uji random Karyawan dapat dilihat pada lampiran penelitian dan hasil uji random karyawan  dapat dilihat pada table  dibawah ini.

Tabel 7. Uji Random Karyawan

 

Hasil prosentase total pada random karyawa adalah sebagai berikut:

Dari hasil presentase uji random karyawan dapat dilihat hasil dari perhitungan total presentase yaitu 99,17%. Setelah dilihat dari interval dan hasil presentase maka ini menunjukan dari penilaian kinerja alat dinilai sangat baik.

5. Kesimpulan dan Saran

5.1 Kesimpulan

1. Kesalahan yang sering terjadi pada proses pengucapan perintah adalah perbedaan intonasi suara yang pada saat pemberian perintah tidak sesuai dengan pada saat proses sampling suara, menyebabkan perintah tidak dikenali.
2. Derau sangat mempengaruhi modul suara dalam mengenali perintah (kata) yang diucapkan. Derau yang disebabkan oleh suara orang yang berbicara akan lebih mengganggu kinerja modul EasyVR dari pada derau selain suara orang (kendaraan, musik, langkah kaki, pintu dll).
3. Pemberian perintah ketika menyalakan dan mematikan lampu dilakukan dengan jarak yang dekat ataupun jauh tergantung dari perekaman yang sebelumnya disimpan dengan aplikasi Easyvr Commander karena berpengaruh terhadap keberhasilan perintah.
4. Tingkat keberhasilan rata – rata mencapai 90% pada pengujian orang yang sama dan 67% pada orang yang berbeda. Pengujian tersebut menunjukkan bahwa alat pengontrol lampu cocok digunakan pada area kantor.

5.2 Saran

1. Merancang suatu alat kendali suara diperlukan ketepatan dalam pengucapan perintah suara sehingga alat kendali dapat bekerja maksimal, sebaiknya suara yang digunakan direkam terlebih dahulu menggunakan program voice recording, tape recorder atau alat perekam lainnya.
2. Pengembangan perangkat kearah yang lebih banyak seperti tidak hanya lampu tetapi penggunaan perangkat lain seperti contoh pengunci pintu.
3. Menerapkan algoritma tertentu untuk mengurangi tingkat kesalahan dalam mengartikan perintah suara yang diberikan.

Daftar Pustaka

[1]  Sari, M. 2010 Penggunaan Sensor RTD pada Line Fuel Gas K-4508 Unit Produk Drum (Aplikasi PT. Sarun NGL), Universitas Sumatra Utara. (Diakses pada 19 Oktober 2015)

[2]  Laksono M.T, Heru Dibyo. 2013. Sistem Kendali. Padang:Graha Ilmu. Hal 6,14,8

[3]  http://arduino.cc/en/Main/arduinoBoardUno (Diakses pada 19 Oktober 2015 )

[4]  Syawil, Muhammad. 2013. Panduan Mudah Simulasi & Praktek Mikrokontroller Arduino. Penerbit ANDI : Yogyakarta. Hal 63-67

[5]  Giancoli. 2001. Fisika Edisi kelima Jilid 2, Jakarta:Erlangga. Hal 164

[6]  http://file.upi.edu/Direktori/FPMIPA/JUR._PEND._FISIKA/196302071991031-WASLALUDDIN/Bahan%20Ajar/SENSOR.docx (Diakses pada tanggal 13 Januari 2016)

[7]  Tigal, 2012. User Manual EasyVR.http://www.veear.eu/.Diunduh tanggal 3 Maret 2014. Austria: TIGAL KG

[8]  Tarigan,AJ. 2015. Implementasi Speech Recognition Pada Aplikasi Pembelajaran Yang Ditujukan Untuk Membantu Anak-Anak Penderita Gangguan Disleksia Dengan Metode Hidden Markov Model dan Metode Multisensori, Universitas Sumatra Utara. . (Diakses pada 19 Oktober 2015)

[9]  Sardjono, R.Hadi. 2015. Metrologi Tegangan Listrik: Ketertelusuran dan Implementasi. Jakarta:LIPI.,  Hal 43-44

Biodata Penulis

Risky Utama Akbar, memperoleh gelar Sarjana Komputer (S.Kom), Jurusan Teknik Informatika STMIK AMIKOM Yogyakarta, lulus tahun 2016.

Kusnawi, memperoleh gelar Sarjana Komputer (S.Kom), Jurusan Teknik Informatika STMIK AMIKOM Yogyakarta, lulus tahun 2003. Memperoleh gelar Master of Engineering (M.Eng) Program Pasca Sarjana Magister Teknologi Informasi Fakultas Teknik Elektro Universitas Gajah Mada Yogyakarta, lulus tahun 2009. Saat ini menjadi Dosen di STMIK AMIKOM Yogyakarta.