Implementasi Sensor Suara Sebagai Pengendali Gerakan Robot Penari Humanoid dengan ATMEGA 8535
Aryanti 1, Ikhthison Mekongga 2, Hari Ramadhan 3
Politeknik Negeri Sriwijaya

## Abstrak
Penelitian  ini  bertujuan  untuk  mengetahui  prinsip  kerja  sensor  suara  sebagai kontrol  gerak  robot  penari  humanoid  dengan    mikrokontroler  ATMEGA  8535.Sensor  adalah alat  untuk  mendeteksi  atau  mengukur  sesuatu,  yang  digunakan  untuk  mengubah  variasi mekanis,  magnetis,  panas,  sinar,  dan  kimia  menjadi  besaran  listrik. Sensor  suara  adalah sebuah  alat  yang  mampu  mengubah  gelombang  sinusioda suara  menjadi  gelombang  sinus energi  listrik.  Sensor  suara  ini  digunakan  untuk menghantarkan  listrik  berdasarkan pendeteksian  suara  untuk  menghidupkan  perangkat  yang  dihubungkan.  Aplikasi  sensor  suara yang sering digunakan adalah pada robot penari humanoid, dimana dalam suatu perlombaan robot dituntut untuk mengikuti alunan musik tarian. Adapun prinsip kerja tersebut terlihat pada blok diagram sensor. Sensor suara yang dibuat terdiri dari 3 bagian yaitu, rangkaian penerima, rangkaian  pemeroses  dan  keluaran,  pada  rangkaian  penerima  yaitu  terdiri  dari  mikrofon kondenser  sebagai  penerima  gelombang  suara,  dan  rangkaian  pemrosesan  terdiri  dari rangkaian Preamplifier dan  komperator,  output  yang  dihasilkan  berupa  tegangan  searah. Selain sensor suara, alat ini dilengkapi dengan perangkat pendukung lain seperti sensor warna, catu daya, sistem minimum ATMEGA 8535 dan servo kontroler. Dari hasil pengukuran alat ini dapat bekerja dengan baik.
Kata Kunci : Humanoid, Sensor Suara, ATMEGA 8535

## 1. PENDAHULUAN

## 1.1 Latar Belakang
Kemajuan dibidang ilmu pengetahuan dan teknologi berkembang sangat pesat saat ini, khususnya pada  bidang  robotik.  Hal  ini  ditandai  dengan  adanya  berbagai  peralatan  elektronik  yang  telah diciptakan  dan  dapat  dioperasikan  secara  otomatis,    salah  satunya  adalah  robot,  Robot  merupakan rangkaian  elektronik  yang  bekerja  secara  otomatis  sesuai  dengan  perintah  yang  diberikan  oleh pembuatnya,  tidak  hanya  untuk  keperluan  industri,  robot  juga  sering  digunakan  untuk  keperluan hiburan,  seperti  robot  penari.  Dimana  robot  dituntut  untuk  mengikuti  alunan  musik  secara  otomatis dan  disetiap  gerakan  menari  berlangsung  adakalanya  musik  berhenti  dan  robot  pun  harus  dituntut berhenti,  untuk  hal  tersebut  robot  harus  memiliki  sensor  yang  bisa  menerima input suara  sebagai switching pengontol  gerak  robot  itu  sendiri,  agar  robot  dapat  mengikuti  musik  sebagaimana  harus dilakukan robot tersebut
Penelitian  ini  merealisasikan  robot  penari  humanoid  yang  gerakannya  mengikuti  suara  alunan musik, yang  kerjanya  dikendalikan  oleh  Mikrokontroler  ATMega8535 dan  rangkaian  sensor  suara, dan robot ini juga dilengkapi dengan perangkat pendukung lain seperti sensor warna, catu daya, dan servo kontroler.
1.2 Tujuan Penelitian
Adapun tujuan penelitian ini ditetapkan sebagai berikut :
1. Merancang sebuah sensor suara yang dapat mendeteksi suara musik. Dan Mengetahui prinsip kerja sensor suara yang telah dibuat.
2. Untuk  mengetahui  cara  mengaplikasikan output sensor  suara  untuk  mengaktifkan  atau menonaktifkan gerakan robot penari humanoid.
1.3 Perumusan Masalah Adapun perumusan masalah dalam penelitian ini adalah: 1. Bagaimana merancang dan mendesain rangkaian sensor suara untuk robot penari humanoid
2. Bagaimana proses kerja rangkaian sensor suara untuk robot penari humanoid
Adanya  penelitian  ini  diharapkan  dapat  membantu  masyarakat  dalam  memahami  dasar-dasar dalam  perancangan robot  humanoid,  dan   dapat  memberikan  kontribusi  positif  dalam  dunia  robotika Indonesia.

## Atmega8535
Mikrokontroler AVR ATmega8535 memiliki fitur yang  cukup lengkap.  Mikrokontroler  AVR ATmega8535  telah  dilengkapi  dengan  ADC internal, EEPROM  internal, Timer/Counter,  PWM, analog  comparator, dll  (M.Ary  Heryanto,  2008).  Sehingga    dengan    fasilitas    yang    lengkap ini memungkinkan kita belajar mikrokontroler  keluarga  AVR  dengan  lebih mudah  dan  efisien,  serta dapat mengembangkan kreativitas penggunaan mikrokontroler ATmega8535.

## Rangkaian Sistem Minimum Mikrokontroler ATmega 8535

## Gambar 1 Rangkaian Sistem Minimum Atmega 8535
Konfigurasi pin ATmega8535 dengan kemasan 40 pin DIP (Dual Inline Package) dapat dilihat pada  gambar  2.1.  Dari  gambar  di  atas  dapat  dijelaskan  fungsi  dari masing-masing pin Atmega8535 sebagai berikut:
1. VCC merupakan pin yang berfungsi sebagai masukan catu daya.
2. GND merupakan pin Ground
3. Port A (PortA0…PortA7) merupakan pin input/output dua arah dan pin masukan ADC. 4. PortB (PortB0…Port B7) merupakan pin input/output dua arah dan dan pin

## Sensor Suara
Sensor  suara  adalah  sebuah  alat  yang  mampu  mengubah  gelombang Sinusioda, suara  menjadi gelombang  sinus  energi  listrik  (Alternating  Sinusioda  Electric  Current).  Sensor  suara  berkerja 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 & turun. Kecepatan gerak kumparan menentukan kuat-lemahnya gelombang listrik yang dihasilkannya.
Komponen yang termasuk dalam Sensor suara yaitu electric condenser microphone atau mic kondenser.

## Komparator Catu Tunggal
Komparator  catu  tunggal  adalah  rangkaian  pembanding  yang  hanya  menggunakan  catuan positif.  Tidak  seperti  halnya  komperator  yang  lain  menggunakan  dua  catuan  ,  yaitu  tegangan  positif dan tegangan negatif

## Gambar 2 Konfigurasi Komparator Catu daya T

## Preamplifier Umpan Balik Kolektor
Pada  perancangan  rangkaian preamplifier digunakan  rangkaian preamplifier umpan  balik kolektor,  karena  rangkaian  prategangan  umpan  balik-kolektor  memiliki  beberapa  kelebihan dibandingkan  dengan  rangkaian  prategangan  jenis  lain,  adapun  kelebihan  prategangan  umpan-balik kolektor yaitu :
a.  Transistor tidak dapat jenuh b.  Tanggapan terhadap frekuensi yang lebih baik c. Tangkaian yang sederhana (hanya ada dua tahanan)

## Gambar 3 Rangkaian Prategangan Umpan-Balik Kolektor(Malvino Bermawi.1984)

## Servo Kontroler
Servo  Kontroler adalah sebuah  perangkat  yang  menerima  sinyal  perintah  dari sistem  kontrol pemrosesan  atau  mikrokontroler  ,  dan  mengirimkan  arus  listrik  ke  motor  servo  untuk menghasilkan gerak  sebanding  dengan  sinyal  diperintahkan. Biasanya  sinyal  perintah  merupakan  kecepatan  yang diinginkan dan juga dapat mewakili torsi atau posisi yang diinginkan. Servo kontroller memiliki tujuan utama yaitu untuk mempermudah dalam mengendalikan servo yang jumlahnya lebih dari satu, tujuan lain  dari  servo  kontroler  yaitu  dapat  memperkecil  penggunaan  port  pada  chip  pemrosesan  atau mikrokontroler,  karena  servo  kontroler  terhubung  dengan  cara  I2C  pada  chip  pemrosesan (mikrokontroler).

## Bahasa C
Bahasa C pertama kali digunakan di komputer Digital Equipment Corporation PDP-11 yang menggunakan  sistem  opersi UNIX  C adalah  bahasa  yang  standar,  artinya  suatu program  yang  ditulis dengan bahasa C tertentu akan dapat dikonversi dengan bahasa C yang lain dengan sedikit modifikasi. Standar bahasa C yang asli adalah standar dari UNIX.

## 2. METODE PENELITIAN
Perancangan dilakukan dengan memperhatikan sifat dan karakteristik dari tiap-tiap komponen yang  digunakan  serta  penyedian  komponen  dipasaran  agar  mempermudah  proses  pembangunan  alat. Rancang bangun yang penulis lakukan terdiri dari tiga bagian utama yaitu rancang bangun elektronik, rancang bangun mekanik dan rancang bangun program.
1. Rancang  bangun  elektronik,  yaitu  mengenai  semua  tahapan  yang  berhubungan  dengan  rangkaian elektronik,  yaitu;  melakukan  pembuatan  blok  diagram  robot,  melakukan  perancangan  pada rangkaian  sensor  suara,  pembuatan  simulasi  rangkaian  dan  lay  out  rangkaian  pada software,  dan perakitan rangkaian.
2. Rancang  bangun  mekanik,  yaitu  mengenai  semua  tahapan  yang  berhubungan  dengan  rangkaian mekanik,  yaitu;  melakukan  perancangan prototype kerangka  robot  pada  software  dan  perakitan bagian-bagian mekanik robot.
3. Rancang  bangun  program,  yaitu  mengenai  semua  tahapan  yang  berhubungan  dengan  program robot,  yaitu;  pembuatan  algoritma  system  kerja  robot,  pembuatan  program  robot,  dan  proses download program robot ke elektronik robot.

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN

## 3.1 Perancangan Rangkaian Sensor Suara
Prinsip  kerja  sensor  suara  yang  telah  dibuat  yaitu,  pada  saat  sensor  suara  aktif  mikrofon  akan mendeteksi getaran suara yang ada disekitar, kemudian mikrofon akan merubah getaran suara tersebut menjadi sinyal listrik yang selanjutnya akan diperkuat oleh rangkaian preamplifier dan diteruskan ke rangkaian pembanding atau komperator, komperator dihasilkan dari IC LM 358, cara kerja komperator tersebut  adalah  apabila  nilai  tegangan Input yang  dihasilkan  dari  output  rangkaian preamplifier mikrofon (Vin)  yang  terhubung  pada  kaki non  inverting IC  LM358  lebih  kecil  dari  nilai  tegangan referensi (Vref) pada kaki inverting, maka komperator tigak akan mengeluarkan tegangan pada output atau  logika  0,  sebaliknya  apabila  Vin  pada  kaki non  inverting IC  LM358 lebih  besar  dari  Vref  kaki inverting maka  komperator  akan  mengeluarkan  tengangan  pada  kaki output atau  logika  1,  yang selanjutnya akan diproses oleh mikrokontroller atau  pemrosesan robot. apabila suara tidak terdeteksi maka mikrofon akan selalu siap menerima getaran suara dari lingkungan sekitar

## Flow Chart Sistem Sensor Suara

## Gambar 5 Flow Chart Sensor Suara

## 3.2 Hasil Pengukuran Sensor Suara
Di  bawah  ini  merupakan  gambar  blok  diagram  dan  gambar  rangkaian  titik  pengukuran  yang penulis lakukan untuk melakukan pengujian dan menganalisa rangkaian hasil perancangan yang telah dilakukan.
Gambar 6 Blok Diagram Pengukuran Gambar 7 Titik Pengukuran Pada Rangkaian Sensor Suara TP 1 & 2 Rangkaian Catu Daya TP5 Rangkaian Mikrofon TP 3,4,6,7,8 Rangkaian Komperator
Dari  hasil  pengukuran  sensor  suara didapatkan  amplitude Input 80mV  menunjukkan komperator  kedua  pada  sensor  suara  tidak  mengeluarkan  logika high atau  1,  amplitudo output yang dihasilkan  komperator  sangat  kecil,  perubahan  frekuensi  yang  dilakukan  dari  20Hz  sampai  dengan 20Khz tidak mempengaruhi output komperator secara siknifikan. Perubahan amplitude hanya berkisar 10mV sampai dengan 20mV berarti dengan output komperator yang kecil menunjukkan bahwa Input dari function generator sangat kecil dan output yang dihasilkan dari rangkaian preamplifier tidak lebih besar dari tegangan referensi pada komperator 1 dan 2,  yaitu sebesar 272mV untuk komperator 1, dan 207  untuk  komperator  2,  sehingga  komperator  hanya  mengeluarkan  tegangan output yang  kecil ±70mV.
Sebaliknya  pada  amplitude Input sensor  sebesar  320  mV  yang  dihasilkan  dari  fuction generator,  menunjukkan  komperator  pada  sensor  suara  mengeluarkan  logika high atau  1.  Amplitudo output yang  dihasilkan  komperator  sangat  besar  atau  kurang  lebih  Vcc  sensor  suara,  perubahan frekuensi  yang  dilakukan  dari  20Hz  sampai  dengan  20Khz  pun  juga  tidak  mempengaruhi output komperator secara siknifikan. Output komperator stabil yaitu 8,4V, berarti dengan output komperator yang  besar  menunjukkan  bahwa  Vin  pada  komperator  yaitu  dari  output  function  generator  sebesar 320mV  lebih  besar  dari  nilai  tegangan  referensi  komperator,  sehingga  komperator    mengeluarkan output logika High.

## 4. KESIMPULAN
Berdasarkan  hasil  yang  telah  diperoleh,  serta  uraian  yang  telah  dikemukakan,  maka  dapat diambil kesimpulan sebagai berikut :
1. Sensor  suara  yang  telah  dibuat  adalah  perangakat  sensor  yang  bekerja  dengan  cara mengubah  gertaran  suara  menjadi  sinyal  listrik  yang  ditangkap  oleh  mikrofon,  dan dibandingkan  dengan  rangkaian  komperator  sehingga  output  yang  dihasilkan  dapat diproses oleh mikrokontroler.
2. Dari  hasil  pengukuran  sensor  suara,  tidak  terdapat  perubahan  output  yang  signifikan apabila adanya perubahan frekuensi masukan dari 20Hz – 20KHz, akan tetapi perubahan amplitudolah yang mempengaruhi output yang dihasilkan oleh sensor suara.

## 5. SARAN
Untuk pengembangan lebih lanjut sebagai penyempurnaan dapat diimplementasikan ke dalam fungsional yang lebih luas.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis  mengucapkan  terima  kasih  kepada redaksi  jurnal  jupiter yang  telah menerbitkan naskah jurnal ini.

## DAFTAR PUSTAKA
Budiharto,  W,  &  Nawalan,  P(2009).Membuat  Sendiri  Robot  Humanoid.  Jakarta:  Elex  Media Komputindo.
Hendrawan. 2007. Sistem Mikrokontroler. Teknik Elektro. Politeknik Batam. Batam Iswanto.  2010. Pelatihan  Mikrokontroler  Atmega  8535.  Universitas  Muhamadiyah  Yogyakarta.
Yogyakarta
Malvino, Barmawi(1985). Prinsip-Prinsip Komponen Elektronika Jilid 1. Jakarta: Erlangga. Malvino, Barmawi(1985). Prinsip-Prinsip Komponen Elektronika Jilid 2. Jakarta: Erlangga. Monalisa,Yosi.  2013. Rancang  Bangun  Receiver  Dengan  Menggunakan  Mikrofon  Wireless. Teknik Telekomunikasi. Politekni Negeri Sriwijaya. Palembang.
Rachman,  Oscar(2012).Panduan  Praktis  Membuat  Robotik  dengan  Pemrograman  C++. Yogyakarta:Andi Offset.
Rangkuti, Syahban(2011). Mikronkontroler ATMEL AVR.Bandung: Informatika Bandung. Sasmiati  Ningsi,Maya.  2013. Power  Amplifier  400W  Menggunakan  Sanken  2SA1216  Dan  2SC2922.
Teknik Telekomunikasi. Politeknik Negeri Sriwijaya. Palembang.
Wahyana,Budi.,  Robert  Maulana.  2011.Rancang  Bangun  Sistem  Peringatan  Parkir  Kendaraan Bermotor  Roda  Empat  Menggunakan  Suara  dan  Sensor  Jarak  Ping.  Teknik  Informatika. Sekolah Tinggi Menajemen Informatika dan Komputer AMIKOM Yogyakarta. http://id.wikipedia.org/wiki/Robot. Diakses tanggal 4 mei 2014. http://id.wikipedia.org/wiki/Sensor_suara. Diakses tanggal 6 mei 2014. http://ilham-kn.blogspot.com/2013/12/komparator.html. Diakses tanggal 7 Mei 2014. Datasheet  LM358. http://pdf.datasheetcatalog.com/datasheets/166/49945_DS.pdf.  Diakses  tanggal  8 mei 2014.
DatasheetATMEGA8535.http://pdf1.alldatasheet.com/datasheetpdf/view/164169/ATMEL/ATMEGA 8535/+0W42JAVYSL.LcEXSKMph.Eh+/datasheet.pdf. Diakses tanggal 8 Mei 2014.
DatasheetTransistorBC550.http://pdf.datasheetcatalog.com/datasheet/philips/BC549.pdf. Diakses tanggal 8 Mei 2014.
http://komponenelektronika.biz/pengertian-sensor.html. Diakses tanggal 7 Mei 2014. http://laviola-mennys.blogspot.com/2014/05/pengertian-codevisionavr. Diakses tanggal 12 Mei 2014. http://elektronika-dasar.web.id/teori-elektronika/microphone/. Diakses tanggal 1 juni 2014. http://id.wikipedia.org/wiki/Transistor. Diakses tanggal 3 juni 2014. http://rangkaianelektronika.info/fungsi-dan-jenis-jenis-resistor. Diakses tanggal 6 juni 2014. http://rangkaianelektronika.info/pengertian-fungsi-kapasitor. Diakses tanggal 6 juni 2014. http://www.elektronikaonline.com/majalah-elektronika/kristal. Diakses tanggal 10 juni 2014. http://www.servodatabase.com/servo/towerpro/mg996r. Diakses tanggal 15 juni 2014.