jurnal.pdf

SISTEM KEMUDI MENGGUNAKAN SMARTPHONE ANDROID PADA PROTOTYPE MOBIL LISTRIK UMSIDA BERBASIS Miftachur Rifki Antoni, Indah Sulistiyowati Universitas Muhammadiyah Sidoarjo Kampus 2 : Jl. Raya Gelam 250 Candi Email : miftachur.rifki.antoni@gmail.com Abstrak Peralatan elektronik hampir tidak dapat lepas dari kehidupan manusia untuk meningkatkan kemudahan dan kenyamanan dalam pemenuhan kebutuhannya. Aktifitas sehari hari banyak dilakukan melalui smartphone android sebagai alat yang hampir selalu dalam genggaman. Saat ini banyak alat elektronik yang dikendalikan hanya dengan menekan tombol remote. Perkembangan teknologi mikrokontroler seperti arduino dapat digunakan dengan alat yang lain, bukan hanya dengan robot saja. Penelitian ini membuat smartphone android terhubung dengan mikrokontroler arduino yang digunakan sebagai pengendali alat elektronik, obyek yang digunakan adalah sistem kemudi prototype mobil listrik UMSIDA. Metode penelitian yang dilakukan adalah observasi, wawancara, study kepustakaan, analisa. Arduino diprogram menggunakan bahasa C untuk menjalankan motor supaya bergerak sesuai dengan data masukan yang dikirimkan melalui smartphone android. Penelitian ini menghasilkan rangkaian elektronik dan sistem kemudi prototype mobil listrik melalui koneksi bluetooth. Hasil pengujian menunjukkan bahwa kecepatan proses pairing bluetooth lebih dipengaruhi oleh versi android dan hardware yang lebih tinggi. Kata Kunci = Smartphone Android, Modul Bluetooth HC-05, Modul IC L298N, Arduino Nano, Motor DC. Abstrack Electronic equipment can hardly be separated from human life to improve the ease and comfort in the fulfillment of their needs. Daily activities done through android smartphone as a tool that is almost always within grasp. Currently, many electronic devices that are controlled simply by pressing the remote button. Technological developments such as arduino microcontroller can be used with any other tool, not only with robots alone. This study makes android smartphone is connected to the microcontroller arduino used as controlling an electronic device, an object used is the steering system prototype electric car UMSIDA. The research method is observation, interview, literature study, analysis. Arduino is programmed using C language to run the motor that moves according to the input data transmitted via android smartphone. This research resulted in the electronic circuits and the steering system prototype electric car via a Bluetooth connection. The test results showed that the speed of Bluetooth pairing process is more influenced by the android version and higher hardware. Keyword = Android Smartphone, Bluetooth HC-05 Module, L298N IC Module, Arduino Nano, DC Motor. FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK ELEKTRO UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SIDOARJO 1 I. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Seiring perkembangan teknologi yang semakin pesat dalam era dunia modern saat ini sangat dibutuhkan alat yang bisa membantu mengefisiensi pekerjaan kita. Seperti halnya smartphone. Smartphone memiliki beberapa sensor dan perangkat yang ditanamkan oleh pabrik. Jika alat ini dapat berkomunikasi dengan mikrokontroler maka smartphone ini bisa digunakan sebagai kontroler untuk alat-alat elektronik yang lain. Sehingga peralatan lain yang masih manual atau mekanik dapat dikembangkan dalam bentuk elektronik dan dikontrol menggunakan smartphone. 1.2 Rumusan Masalah Bagaimana membuat alat sistem kemudi menggunakan smartphone android pada prototype mobil listrik. 1.3 Batasan Masalah Batasan masalah dalam penelitian ini meliputi: 1.Menggunakan smsrtphone android untuk mengemudikan prototype mobil listrik. 2.Bluetooth untuk menghubungkan handphone android ke arduino. 3.Motor DC sebagai penggerak kemudi prototype mobil listrik. Gambar 2.1 Konstruksi Desain Mekanik 2.2.2 Mikrokontroller Arduino Nano Arduino adalah kit elektronik atau papan rangkaian elektronik open source, Papan Arduino menggunakan mikrokontroler Atmega328. Papan ini mempunyai 12 pin input (enam diantaranya dapat digunakan untuk output PWM), delapan buah input analog, 16 MHz crystal oscillator, sambungan USB, ICSP header, dan tombol reset. II. METODOLOGI PENELITIAN 2.1 Lokasi dan Waktu Penelitian Penelitian untuk pengumpulan data dilaksanakan di laboratorium mobil listrik Universitas Muhammadiyah Sidoarjo, Waktu penelitian dilaksanakan mulai 11 September 2015 s/d 19 Juni 2016 2.2. Bahan dan Alat Perancangan 2.2.1 Desain Mekanik Desain mekanik ini menggunakan prototype mobil listrik umsida. FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK ELEKTRO UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SIDOARJO Gambar 2.2 Mikrokontroler Arduino Nano 2.2.3 Modul IC L298N IC L298N adalah sebuah IC Hbridge yang mampu mengendalikan bebanbeban induktif seperti relay, solenoid, motor DC dan motor stepper. IC L298N mempunyai 2 buah H-bridge di dalamnya sehingga bisa mengendalikan kecepatan dan arah 2 buah motor DC dengan arus 2 Amps setiap H-bridge nya. Kedua H-bridge di dalam IC ini bisa di parallel untuk 2 meningkatkan kemampuan menopang arus mencapai 4 Amp. Gambar 2.5 Motor DC Gambar 2.3 Modul IC L298N 2.2.4 Modul Bluetooth HC-05 Bluetooth adalah protokol komunikasi wireless yang bekerja pada frekuensi radio 2.4 GHz untuk pertukaran data pada perangkat bergerak seperti PDA, laptop, HP, dan lain-lain. Salah satu hasil contoh modul bluetooth yang paling banyak digunakan adalah tipe HC-05, modul bluetooth HC-05 merupakan salah satu modul bluetooth yang dapat ditemukan dipasaran dengan harga yang relatif murah. Modul bluetooth HC-05 terdiri dari 6 pin konektor, yang setiap pin konektor memiliki fungsi yang berbeda – beda. Gambar 2.4 Modul Bluetooth HC-05 2.2.5 Motor DC Motor DC adalah jenis motor listrik yang bekerja menggunakan sumber tegangan DC. Pada penelitian ini menggunakan 5 motor DC 24V. Motor 1 dan motor 2 digunkan untuk menjepit pipa. Motor 3 dan motor 4 digunakan untuk proses pemanasan dan penyambungan pipa. Motor 5 digunakan untuk maju dan mundur elemen pemanas. Tabel 2.1 Spesifikasi Motor 1 dan Motor 2 Merk Hosiden Power Supply 12-24V DC Arus 0,6Amp Gear Ratio 1 : 50 Speed 13,2 Rpm FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK ELEKTRO UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SIDOARJO 2.2.6 Smartphone Android Android adalah software untuk perangkat mobile yang mencakup sistem operasi, middleware dan aplikasi kunci. Pengembangan aplikasi pada platform android menggunakan bahasa pemrograman java, serangkaian aplikasi inti android antara lain klien email, program SMS, kalender, peta, browser, dan lain-lain. Gambar 2.6 Sistem Android 2.2.7 Limit Switch Limit switch merupakan jenis saklar yang dilengkapi dengan katup yang berfungsi menggantikan tombol. Prinsip kerja limit switch sama seperti saklar push on yaitu hanya akan menghubung pada saat katupnya ditekan pada batas penekanan tertentu yang telah ditentukan dan akan memutus saat katup tidak ditekan. Limit switch termasuk dalam kategori sensor mekanis yaitu sensor yang akan memberikan perubahanelektrik saat terjadi perubahan mekanik pada sensor tersebut. Gambar 2.7 Limit Switch 3 III. METODOLOGI PENELITIAN 3.1. Bahan dan Alat Adapun bahan dan alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah : 1. Papan Akrilic 2. Arduino Nano 3. Smartphone Android 4. Modul Bluetooth HC-05 5. Modul IC L298N 6. Motor listrik DC 12V 7. Power supply 8. Saklar 9. USB kabel 10. PC (Personal Computer) 13.Aksesoris pelengkap lainnya 3.2 Blog Diagram Sistem Cara kerja blok diagram yaitu, smartphone android merupakan perangkat yang digunakan untuk menjalankan aplikasi yang berfungsi untuk mengendalikan motor, modul bluetooth HC-05 merupakan perangkat yang dapat menerima dan mengirim sinyal untuk komunikasi antara smartphone android dengan arduino nano, dan arduino nano sebagai platform untuk memasukkan program ke dalam mikrokontroler ATmega328 sebagai pusat pengontrolan motor yang terdapat program didalamnya, dan motor DC sebagai alat penggerak yang bergerak sesuai perintah mikrokontroler ATmega328. 2. Jika koneksi bluetooth sudah ditemukan, maka tahap selanjutnya mikrokontroler menerima program yang di input dari tombol pada smartphone yang telah ditentukan sebelumnya. 3. Mikrokontroler akan mengirim data serial ke serial IC L298N. 4. IC L298N sebagai driver motor DC mengirimkan pulsa digital ke motor DC. 5. Motor DC menerima pulsa digital dari IC L298N untuk melakukan pergerakan. Gambar 3.2 Flowchart Sistem IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Pengujian Komponen Perangkat keras ini ditunjang beberapa rangkaian serta komponen hardware diantaranya adalah : 1. Pengujian mikrokontroler arduino 2. Pengujian modul bluetooth HC-05 3. Pengujian modul IC L298N 4. Pengujian instalasi aplikasi Boarduino 5. Pengujian switch 4.1.1 PengujianMikrokontroler Arduino Gambar 3.1 Blok Diagram Sistem 3.3 Flowchart Sistem 1. Proses awal dimulai dengan inisialisasi pengecekan koneksi antara Koneksi antara led yang berada di pin 13 mikrokontroller arduino, untuk menyalakan led, ini bertujuan untuk mengetahui apakah mikrokontroller masih bekerja dengan baik atau rusak. smartphone dengan bluetooth HC05. FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK ELEKTRO UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SIDOARJO 4 Gambar 4.1 Pengujian Mikrokontroller Arduino Nano 4.1.2 Pengujian Modul Bluetooth HC-05 Tabel 4.3 Pengujian Pengiriman Data Antara Bluetooth Master dengan Bluetooth Slave menggunakan penghalang plastik pada kedua modul Bluetooth. Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui apakah Bluetooth Slave dapat menerima informasi secara serial yang dikirim oleh Bluetooth Master, sejauh mana Bluetooth Master dapat mengirim data pada Bluetooth Slave yang akan dituliskan pada mikrokontroler dalam berbagai kondisi. 4.1.3 Pengujian Elemen Pemanas Gambar 4.2 Pengujian Modul Bluetooth HC-05 Tabel 4.1 Pengujian Pengiriman Data Antara Bluetooth Master dengan Bluetooth Slave Tanpa penghalang. Tabel 4.2 Pengujian Pengiriman Data Antara Bluetooth Master dengan Bluetooth Slave menggunakan penghalang plastik pada Bluetooth Slave. FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK ELEKTRO UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SIDOARJO Modul L298N digunakan sebagai pemicu dari arah pergerakan motor DC. Pada modul L298N 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 rangkaian driver kali ini hanya dipakai 1 buah motor DC, jadi pin yang dipakai 1 motor DC 12 volt, pada motor 2 enable (ENB/PIN 2) input driver (IN3/PIN 3 dan IN4/PIN 4 ) yang dihubungkan dengan motor DC. Gambar 4.3 Diagram Driver L298N Dan Motor DC 5 4.1.4 Pengujian Instalasi Aplikasi Boarduino Untuk membuktikan bahwa android dapat digunakan untuk mengendalikan sistem kemudi prototype mobil listrik, pada android diinstal aplikasi Boarduino yang sebelumnya sudah di downloand dan di instal di Play Store. 4.1.6 Pengujian Switch Apabila sensor tersebut normal dan tidak rusak maka sensor tersebut mempunyai respon on atau (NC) pada saat di uji dengan menggunakan AVO meter. Gambar 4.7 Pengujian Switch Gambar 4.4 Gambar Tampilan Menu Utama Aplikasi Boarduino 4.2 Pengujian Keseluruhan Pada pengujian ini ada langkah– langkah pengujian yang di lakukan yaitu sebagai berikut : 1. Menyiapkan prototype mobil listrik 2. Menyiapkan accu 12v sebagai sumber pengarak motor DC. 3. Menghidupkan Switch power . 4. Smartphone start aplikasi Boarduino. 5. Verifikasi koneksi perangkat smartphone android dan modul bluetooth HC-05. Gambar 4.5 Tampilan Aplikasi Boarduino Pada Smartphone Android Saat Bluetooth Tidak Terkoneksi. Gambar 4.8 Sistem Kemudi Prototype Mobil Listrik dan Aplikasi Smartphone Boarduino Gambar 4.6 Tampilan Aplikasi Boarduino Pada Smartphone Android Saat Bluetooth Terkoneksi. FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK ELEKTRO UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SIDOARJO 6 dengan rangkaian arduino di sistem kemudi prototype mobil listrik. Gambar 4.9 Sistem Kemudi Prototype Mobil Listrik dan Aplikasi Smartphone Boarduino 4.3 Hasil Pengujian Dengan 5 Smartphone Android Smartphone android yang digunakan pada pengujian diambil dari berbagai variasi hardware seperti Dual-core, Quad-core, hingga Octa-core. Untuk versi android paling rendah adalah gingerbread karena aplikasi hanya dapat berjalan pada versi tersebut, dan yang paling tinggi adalah versi marsmallow, sehingga smartphone yang digunakan dan spesifikasi untuk pengujian seperti pada tabel 4.4. Tabel 4.5 Pengujian Pairing Android ke Rangkaian Arduino Jika tabel 4.7 dihitung lagi rata-rata per smartphone android dari rata-rata waktu pairing per jarak pada semua perangkat smartphone android sebagai berikut : SAMSUNG GALAXY MINI ANDROMAX I2 ASUS ZENFONE 4 VIVO Y51 LENOVO VIBE K4 NOTE : 0:03:02 : 0:03:02 : 0:02:75 : 0:02:44 : 0:02:00 Hasil perhitungan tersebut menunjukkan urutan versi android, SAMSUNG GALAXY MINI paling rendah versi OS yaitu 2.3.3 (Gingerbread) dan LENOVO VIBE K4 NOTE versi OS 6.0.0 (Marshmallow) yang paling tinggi. Data hasil perhitungan rata-rata menunjukkan bahwa semakin tinggi versi smartphone android dan hardwarenya, maka waktu pairing semakin kecil atau semakin cepat. Tabel 4.4 Type Smartphone Android Yang Diuji Hasil pengamatan semua perangkat smartphone android dapat digunakan untuk mengendalikan sistem kemudi prototype mobil listrik dengan baik selama terhubung dengan rangkaian arduino. Pengujian selanjutnya dilakukan untuk mengetahui waktu yang dibutuhkan dalam proses pairing smartphone android dengan rangkaian arduino, dilakukan dengan mengubah jarak antara smartphone android FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK ELEKTRO UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SIDOARJO V. PENUTUB 5.1 Kesimpulan 1. Sistem kemudi dapat dikendalikan dengan baik menggunakan smartphone android versi minimal gingerbread (2.3.0) melalui koneksi bluetooth. 2. Jarak antara rangkaian kontrol arduino dengan smartphone android tidak berpengaruh besar dengan kecepatan proses pairing. 7 3. Kecepatan proses pairing lebih dipengaruhi oleh versi android dan hardware . 5.2 Saran 1. Karena sistem rangkaian arduino ini memiliki banyak port yang tidak digunakan, hendaknya ditambah alat yang bisa dikendalikan oleh smartphone android, misalnya sistem pedal gas, sistem kelistrikan dan lain – lain. 2. Alat penelitian ini bisa dikembangkan dengan alat lain dan media transmisi data menggunakan Wi-Fi atau menggunakan jaringan internet sehingga jangkauan menjadi lebih jauh. DAFTAR PUSTAKA Syahid, 2012 “Rancang Bangun Robot Beroda Berbasis Android Menggunakan Komunikasi USB”, Jurusan Teknik Elektro, Politeknik Negeri Semarang, ISSN : 2252-4908 Vol. 1 No. 2 Agustus 2012 : 3342. http://www.roboticsuniversity.com/2015/01/driver-motor-dcmpmenggunakan-ic-l298.html. Diakses tanggal 10-Mei-2016. http://www.ubaya.ac.id/2014/content/articles _detail/7/Android--Sistem-Operasi-padaSmartphone.html. Diakses tanggal 11-Mei-2016. http://www.teknikotomotif.com/2015/11/fun gsi-dan-komponen-baterai-aki.html. Diakses tanggal 11-Mei-2016. http://elektronika-dasar.web.id/teori-motordc-dan-jenis-jenis-motor-dc/. Diakses tanggal 12-Mei-2016. http://wlelectronix.com/p/137/bluetooth-toserial-module-hc-05. Diakses tanggal 12-Mei-2016. http://elektronika-dasar.web.id/limit-switchdan-saklar-push-on/. Diakses tanggal 13-Mei-2016. Adi Widiyanto, Nuryanto, 2016 ”Rancang Bangun Mobil Remote Control Android Dengan Arduino”, Teknik Informatika, Universitas Muhammadiyah Magelang, Citec Journal, Vol. 3, No. 1, November 2015 – Januari 2016, ISSN: 2354-5771. Asep Saefullah, Dewi Immaniar, Reza Amar Juliansah, 2015 “Sistem Kontrol Robot Pemindah Barang Menggunakan Aplikasi Android Berbasis Arduino UNO”, ISSN : 1978 – 8282, Vol.8 No.2 – Januari 2015. Andi Syofian, 2016, “Pengendalian Pintu Pagar Geser Menggunakan Aplikasi Smartphone Android Dan Mikrokontroler Arduino Melalui Bluetooth”, Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Padang, Jurnal Teknik Elektro ITP ISSN NO. 2252-3472, Volume 5, No. 1; Januari 2016. https://www.arduino.cc/. Diakses tanggal 10Mei-2016. FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK ELEKTRO UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SIDOARJO 8