## TONGKAT BANTU JALAN TUNANETRA PENDEKTESI HALANGAN MENGGUNAKAN SENSOR ULTRASONIK BERBASIS MIKROKONTROLER ARDUINO NANO
Muhammad Rio, Zunita Wulansari Program Studi Sistem Komputer S1, Fakultas Teknik Informatika Universitas Islam Balitar, Jalan Majapahit Blitar, Indonesia Mrio10404@gmail.com

## ABSTRAK
Tunanetra adalah penyakit yang diderita oleh manusia. Hilangnya fungsi indra penglihatan maka sering kita  lihat  banyak  penyandang  tunetra  yang  mengalami  kecelakaan  dalam  menjalani  kegiatan  sehari-hari.  Oleh karena  itu  peneliti  mengambil  judul  tongkat  bantu  jalan  tunanetra  pendeteksi  halangan  menggunakan  sensor ultrasonik  berbasis  mikrokontroler  arduino  nano.  Media  yang  digunakan  dalam  pembuatan  tongkat  alat  bantu jalan bagi tunanetra berupa tongkat dengan perangkat keras arduino nano, menggunakan sensor ultrasonik HC- SR04 yang dapat membaca jarak yang telah diprogram di Arduino Nano dan sebuah output berupa buzzer 5 V. Jangkauan  yang dapat dideteksi tongkat  bantu jalan  ini adalah halangan  yang  berada dalam  jarak  5 cm sampai 50 cm halangan didepan pengguna. Apabaila jarak halangan dengan sensor lebih dari 50 cm maka buzzer tidak akan berbunyi atau tidak ada halangan. Dan hasil pengujian daya tahan baterai untuk alat bantu jalan tunanetra diperoleh daya tahan baterai dengan daya maksimum 3,6 Wh dalam  maksimal 9 jam kondisi baterai digunakan secara terus menerus atau dalam kondisi buzzer menyala selama 9 jam.
Kata kunci :  Tunanetra, Arduino Nano, Tongkat
1. PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Hilangnya fungsi indra penglihatan maka sering kita lihat banyak penyandang tunetra yang mengalami kecelakaan  dalam  menjalani  kegiatan  sehari-hari. Defini  Tunanetra  menurut Yusuf (1996:  21) menjelaskan  bahwa  pengertian  buta  atau  tunanetra, meskipun dengan alat bantu menggambarkan keadaan dimana  penglihatan  tidak  bisa  objektif  lagi  yang berakibat  mengandalkan  terhadap  fungsi  panca  indra lainnya.
Bahkan  tidak  hanya  untuk  perangkat  elektronik saja,  penggunaan  teknologi  mikrokontroler  hari-hari ini makin berkembang pesat. Sensor merupakan salah satu teknologi yang bekerja di mikrokontroler. Sensor adalah  perangkat  yang  dapat  digunakan  untuk mendeteksi  fenomena  lingkungan  juga  perubahan besaran  fisik  seperti  cahaya,  kecepatan,  besaran listrik, gaya, tekanan, kelembaban, gerakan, suhu, dan lain-lain.
Pada dasarnya sensor ultrasonik sangat bermanfaat  dan  bisa  diterapkan  sebagai  alat  untuk membantu  jalan  bagi  penyandang  tunanetra,  alat  ini mampu  mendeteksi  benda  atau  halangan  yang  dapat memantulkan  gelombang  sensor  ultrasonik  sebagai input kemudian hasilnya atau output nya berupa bunyi buzzer yang  bisa  didengarkan  oleh  penyandang tunanetra,  sehingga  para  penyandang  tunanetra  dapat merasa  meringankan  kewaspadaan  setiap  akan aktivitas  berjalan  atau  bergerak.  Oleh  karena  itu tujuan menggunakan sensor ultrasonik pada penelitian  ini  yaitu  sensor  bisa  mendeteksi  suatu halangan  atau  benda  yang  kita  bisa  mengatur  berapa
jauh  jarak  pengguna  kehalangan  tersebut  dan  sensor juga  dilengkapi  dengan buzzer yang  akan  berbunyi jika sensor mendeteksi halangan atau benda.

## 1.2. Rumusan Masalah
Di  lihat dari  latar belakang  diatas  maka  peneliti mengambil rumusan masalah yaitu :
1. Bagaimana  membuat  tongkat  bantu  jalan tunanetra  pendeteksi  halangan  menggunakan sensor ultrasonik berbasis mikrokontroler arduino nano ?
2. Bagaimana  hasil  pengujian  tongkat  bantu  jalan tunanetra  pendeteksi  halangan  menggunakan sensor ultrasonik berbasis mikrokontroler arduino nano ?

## 2. TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Penelitian Terdahulu
Andi  Irawan  (2018)  melakukan  penelitian  yang berjudul  sepatu  alat  tunanetra  menggunakan  sensor ultrasonik  HC-SR04  dan  sensor  warna  TCS3200 berbasis arduino nano atmega328. Penelitian tersebut mengembangkan  sebuah prototype beserta software aplikasi  untuk  membantu  kesulitan  bagi  penyandang tunanetra, dimana peneliti membuat sebuah alat yang mampu  mendeteksi  dan  sekaligus  sebagai  pembaca warna  TCS3200.  Berikut  ini  merupakan  hasil  dari penelitian  tersebut.  Pertama,  sebagai  pengukur  jarak terhadap  halangan,  sepatu  ini  menggunakan  sensor ultrasonik  HC-SR04  dan  sebagai  pembaca  warna menggunakan  sensor  TCS3200.  Kedua,  sebagai penanda  jarak  serta  warna  menggunakan buzzer dan penggetar.  Sensor  HC-SR04  digunakan  mendeteksi
penghalang  dengan  jarak  tertentu  yang  kemudian mengaktifkan buzzer ,  jika objek  semakin dekat  maka frekuensi buzzer akan  bertambah  besar.  Ketiga TCS3200 mempunyai fungsi membaca warna kuning, biru, merah.
2.2. Landasan Teori
2.2.1. Tunanetra
Yusuf (1996: 21) menjelaskan bahwa pengertian  buta atau tunanetra, meskipun dengan alat bantu  menggambarkan  keadaan  dimana  penglihatan tidak  bisa objektif  lagi  yang  berakibat mengandalkan terhadap fungsi panca indra lainnya.

## 2.2.2. Sensor Ultrasonik
Alat  ukur  jarak  berbasis  gelombang  ultrasonik menggunakan  sensor  HC-SR04.  Radar  ultrasonik mempunyai  prinsip  kerja  setara  dengan  sensor  HC- SR04.  Gelombang  ultrasonik  yang  dipancarkan diterima kembali  oleh receiver ultrasonik. Jangkauan antara timming pancaran  dan timming  receiver merupakan  penggambaran  terhadap  jangkauan  pada objek. Sensor ini cocok diaplikasikan pada elektronik yang  membutuhkan  deteksi  jangkauan  sensor    pada robot.

## Gambar 1 Sensor HC-SR04

## 2.2.3. Mikrokontroler
Mikrokontroler  merupakan IC  yang mempunyai kepadatan  sangat  tinggi  Menurut  Setiawan  (2011:1), biasanya terdiri dari RAM ( Random Access Memory ), CPU ( Central Processing Unit ), I/O, Timer , Serial  & Parallel, EEPROM/EPROM/PROM/ROM yang semua  bagiannya  memerlukan  suatu  kontroler  yang telah dirakit kedalam sebuah kepingan.

## 2.2.4. Arduino Nano
Merupakan  suatu board mikrokontroler  yang mempunyai  ukuran  mikro  dengan  kelengkapan  yang mampu men support pada saat menggunakan breadboard .    Dengan  basis microcontroller Atmega 16  (Arduino  versi  2.x)  atau  ATmega328  (Arduino nano  versi  3.x)  Arduino  Nano  tersebut  diciptakan. Arduino  nano  memiliki  fungsi  yang  kurang  lebih hampir signifikan dengan Arduino Duemilanove akan tetapi berbeda dalam paketnya.

## Gambar 2 Arduino Nano
3. METODE PENELITIAN
3.1. Langkah-langkah Model Pengembangan ADDIE
Gambar 3 Langkah-langkah Model Pengembangan

## ADDIE
Penjelasan dari gambar tersebut yaitu : 1. Pada tahap analisis diawali dengan menganalisis  perlunya  pengembangan  untuk media  alat  penunjuk  arah  bagi  tunanetra  dan menganalisis  kelayakan  syarat-syarat  untuk media pengembangan alat.
2. Setelah  itu  melakukan tahap desain  penetapan dan  perencanaan  serta  perancanganproduk berdasarkan  informasi  yang  didapat  dari tahapan sebelumnya.
Gambar 4 Desain Alat
(a) Mikrokontroler atau Arduino Nano
Seluruh  komponen  yang  terhubung  ke Arduino  Nano  pada  mikrokontroler  ini menggunakan  Arduino  Nano  sebagai  fungsi pengendalinya. Pengendalian tersebut bertujuan  agar  supaya  bisa  berjalan  sesuai program  terhadap  modul-modul  yang  telah terhubung ke Arduino Nano.
(b) Sensor ultrasonik HC-SR04 Di  tahap  ini  ultrasonik  sensor  HC-SR04 sebagai  fungsi  deteksi  halangan  dengan keberadaan  objek  didepan  atau  dikanan  kiri pengguna.
(c) Buzzer
Dari  sensor  ultrasonik  HC-SR04 Buzzer digunakan  sebagai  media  output,  serta output  dari  sensor  ultrasonik  berupa  suara. Suara akan terjadi apabila sensor mendeteksi kalau ada halangan didepan pengguna.
(d) Breadboard  mini  atau  printed  circuit  board (pcb) Breadboard  mini  disini  berfungsi  sebagai merancang  sebuah  rangkaian  elektronik sederhana dan sebagai wadah untuk meletakkan setiap komponen.
(e) Black Box atau Kotak Hitam Black Box atau Kotak Hitam sebagai  media untuk  wadah  seluruh  komponen-komponen yang menunjang alat tersebut.
Untuk  mengetahui  acuan  dasar  dalam  membuat rangkaian  merupakan  tujuan  dari  perancangan hardware (perangkat  keras).  Setiap  alat  mempunyai fungsi  tertentu  dan  berdasarkan  rancangan  diagram blok  dapat  dilakukan  desain  rancangan,  setelah rangkaian dibuat dapat dilakukan pemilihan komponen.
Gambar 5 Diagram Blok
Prinsip  kinerja  diagram  blok  diatas  adalah sensor  ultrasonik  sebagai  input  mendeteksi  suatu benda  yang  dideteksi,  lalu  diproses    dalam  arduino nano  apabila  jarak  benda  dengan  sensor  dibawah  50 cm  maka  program  akan  diteruskan  ke- buzzer dan akan berbunyi, apaila jarak sensor dengan benda yang dideteksi  lebih  dari  50  cm  maka  proses  tidak  akan dilanjutkan .
Gambar 6 Rangkaian Alat Tabel 1 Konfigurasi Pin Pin Komponen Vcc kaki 5 V arduino nano GND Kaki GND D3 Kaki echo sensor ultrasonik D2 Kaki trigger sensor ultrasonik D7 Kaki positif buzzer
Alur Flowchat atau Perangkat Lunak :
Gambar 7 Flowchart sistem tongkat tunanetra untuk
bantu jalan
Penjelasan  terhadap  skema  gambar  7  flowchat sistem bagi tunanetra untuk  alat bantu jalan :
(a) Tahap  awal,  dari  inisialisasi  input  output  untuk memastikan  perangkat  sudah  terhubung  dengan mikrokontroler.
(b) Tahap  kedua,  sensor  ultrasonik  mendeteksi adanya halangan.
(c) Tahap ketiga, melakukan proses yang dilakukan diarduino nano.
(d) Tahap  keempat,  jika  sensor  mendeteksi  <=50 cm maka akan diteruskan ketahap 5.
(e) Tahap  kelima,  jika  sensor  mendeteksi  >  50  cm maka  akan  kembali  ketahap  2  yaitu  dilakukan proses.
(f) Tahap  keenam  setelah  sensor  mendeteksi halangan <= 50 cm buzzer akan berbunyi selama 5 detik.
(g) Tahap ketuju, selesai.
3. Selanjutnya kita berlanjut pada tahap pengembangan ( development ) yaitu tahap agar menjadi sebuah produk diperlukan realisasi terhadap desain yang  telah dibuat.
4. Setelah  itu  ke  tahap  implementasi  dalam menerapkan rancangan alat bantu bagi tunanetra sebagai pendeteksi terhadap penghalang  yang  memakai  basis mikrokontroler arduino  nano  sebagai  sensor  ultrasonik  yang dibuat dalam  situasi   nyata guna  melihat sistem maupun  instruktur  yang  telah  siap  di  uji  coba dan  ditahap  implementasi  pula  maka  kita  bisa melihat alat sudah dapat berjalan sesuai program atau proses yang kita jalan atau belum.
5. Dan  tahap  terakhir  yaitu  tahap  evaluasi  proses untuk menganalisa prototype atau program pada penerapannya  masih  memiliki  hal  yang  kurang ataupun  tidak.  Jika  implementasinya  tidak terdapat  revisi  lagi  maka  rancangan  alat  bantu jalan  bagi  tunanetra  sebagai  deteksi  penghalang yang  memakai  basis  mikrokontroler  arduino nano  sebagai  sensor  ultrasonik  maka  layak digunakan.

## 3.2. Teknik Pengumpulan Data
(a) Wawancara  adalah  pengumpulan  data  yang dilakukan  dengan  tanya  jawab  secara  langsung atau  tatap  muka  antara  narasumber  setelah membuat alat.
(b) Observasi  merupakan  teknik  pengumpulan  data dengan  cara  terjun  langsung  ke  tempat kejadian perkara  guna  mengamati  problem  yang  terjadi dengan  terstruktur  mengenai  kejadian,  perilaku, objek  yang  terlihat  serta  hal  lain  yang  memang diperlukan sebagai pendukung penelitian.
(c) Studi  literatur  merupakan  teknik  pengumpulan data  dengan  mengumpulkan  referensi  paper, jurnal, serta bahan bacaan lainnya yang memang memiliki hubungan terhadap penelitian.
4. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Hasil Pengujian Alat Subjek penelitian ini adalah seorang penyandang  tunanetra  tidak  memungkinkan  peneliti mengambil  sebelas  sempel  dalam  pengujian  alat  ini, namun  hanya  menggunakan  2  indikator  sensor mendeteksi  dan  tidak  mendeteksi,  atau  buzzer menyala  dan  tidak  menyala.  Demi  membuktikan tongkat ini berjalan dengan baik, peneliti menampilkan data sebagai berikut, mulai dari jarak 5 cm sampai 50 cm buzzer akan berbunyi dan berfungsi dengan  baik,  setelah  sensor  ultrasonik  mendeteksi halangan selama 5 detik. Apabila jarak 55 cm sampai 100  cm  maka  buzzer  tidak  akan  berbunyi  sesuai dengan  jarak  sensor  ultrasonik  yang  menuju halangan.
Agar lebih meyakinkan data jarak sensor dengan halangan  sama,  peneliti  menampilkan  sebuah  data yang ditampilkan dalam  serial  monitor Arduino IDE. Kondisi  baterai  juga  berpengaruh  pada  pendeteksian jarak,  apabila  kondisi  baterai  60  -  100%  maka  dapat medeteksi  5  cm  -  50  cm.  apabila  kondisi  baterai kurang  dari  normal  maka  pendeteksian  jarak  tidak akan  berjalan  dengan  baik.  Dari  hasil  survey  lima orang penyandang tunanetra berputar dan membalikan badan diperoleh diameter putarannya 1,5 meter  dari  badan  sensor  ultrasonik.  Jadi  jarak  50  cm adalah  jarak  perputaran  ujung  tongkat  dan  benda yang disensor agar tidak terjadi benturan.
Gambar 7 Percobaan ke-1 Gambar diatas menunjukkan pengukuran sensor HC- SR04 pada jarak 15 cm.
Gambar 8 Hasil Serial Monitor ke-1
Gambar  diatas  menunjukkan  hasil  pengukuran sensor  HC-SR04  dengan  jarak  15  cm  pada  serial monitor  maka  output  buzzer  akan  berbunyi  setelah sensor  ultrasonik  mendeteksi  halangan  selama  5 detik.
Gambar 9 Percobaan ke-2
Gambar diatas menunjukkan pengukuran sensor HC-SR04 pada jarak 50 cm.
Gambar 10 Hasil Serial Monitor ke-2
Gambar  diatas  menunjukkan  hasil  pengukuran sensor  HC-SR04  dengan  jarak  49  cm  pada  serial monitor  maka  output  buzzer  akan  berbunyi  setelah sensor  ultrasonik  mendeteksi  halangan  selama  5 detik.
Gambar 11 Percobaan ke-3 Gambar diatas menunjukkan pengukuran sensor
HC-SR04 pada jarak 100 cm.
Gambar diatas menunjukkan hasil dari pengukuran  sensor  HC-SR04  yang  memiliki  jarak 100  cm  di  serial  monitor,    maka  output  buzzer  akan berbunyi  setelah  sensor  ultrasonik  mendeteksi halangan selama 5 detik.
Tabel 2 Hasil Pengujian Alat No. Jarak Sensor Sebenarnya (cm) Jarak serial Monitor (cm) Output Buzzer Bunyi Tidak 1. 5 5  2. 10 9-10  3. 15 15  4. 20 19  5. 40 40  6. 50 49  7. 55 55  8. 60 59  9. 80 79-80  10. 95 94  11. 100 99-100 
Dari  hasil  analisis  uji  coba  tabel  1  diatas  maka kita  bisa  ketauhi  bahwa  sensor  ultrasonik  dapat mendeteksi halangan didepan dengan jarak 5 - 50 cm yang  sudah  diprogram  terlebih  dahulu  ke  arduino nano.  Jika  sensor  ultrasonik  dapat  mendeteksi halangan  dengan  jarak  5-  50  cm  maka buzzer akan mengeluarkan  bunyi  setelah  sensor  ultrasonik mendeteksi  halangan  selama  5  detik  maka  dari  sana tongkat  menemukan  halangan.  Apabila  sensor mendeteksi halangan dengan jarak 55 cm sampai 100 cm  maka buzzer tidak  akan  mengeluarkan  bunyi sesuai  dengan  jarak  yang  sudah  ditentukan  oleh sensor  ultrasonik  yang  dipgoram  oleh  arduino  nano dan  tongkat  masih  belum  mendekeksi  adanya halangan.

## 4.2. Uji Coba Daya Tahan Baterai
Tabel 3 Uji Coba Daya Tahan Baterai Tegangan Baterai ( V ) Arus Baterai (Ah) Daya Baterai (Wh) Waktu (Jam) 9 0,4 3,6 9 jam 7,73 0,4 3,092 7 jam 4,5 0,4 1,8 4,5 jam 0 0,4 0 0 Perhitungan daya tahan baterai dengan mengetauhi  besar  tegangan  dan  kapasitas  yang dimiliki  baterai.  Betarai  yang  digunakan  memiliki tegangan  9  v  dan  kapasitas  400  mAh.  Langkah pertama  yaitu  mengkonfersi  kapasitas  baterai  400 mAh  menjadi  0,4  Ah,  maka  daya  baterai  diketauhi 0,4  Ah  x  9  v  =  3,6  Wh.  Alat  ini  mengkonsumsi kurang  lebih 0,4  Watt. Jadi daya tahan  yang dimiliki baterai  tersebut  dapat  dihitung  dengan  rumus  daya
baterai dibagi konsumsi daya alat. Maka 3,6 Wh : 0,4 Watt didapat waktu 9 jam.

## 5. KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
1. Sistem kinerja pada tongkat alat bantu tunanetra ini  dibangun  dengan  sebuah  sistem  Arduino IDE.  Media  yang  digunakan  dalam  pembuatan tongkat  alat  bantu  jalan  bagi  tunanetra  berupa tongkat  dengan  perangkat  keras  arduino  nano, menggunakan  sensor  ultrasonik  HC-SR04  yang dapat  membaca  jarak  pada  jarak  yang  telah diprogram  di  Arduino  Nano  dan  sebuah output berupa buzzer 5 V.
2. Dari  hasil  pengujian  alat  dengan  responden penyandang  tunanetra  didapatkan  bahwa buzzer akan berbunyi apabila sensor mendeteksi sebuah halangan  dalam  jangkauan  sensor  ultrasonik dibawah 50 cm. Apabaila jarak halangan dengan sensor lebih dari 50 cm maka buzzer tidak akan berbunyi atau tidak ada halangan. Dan dari hasil pengujian  daya  tahan  baterai  diperoleh  daya tahan  baterai  dengan  daya  maksimum  3,6  Wh dapat  digunakan  maksimal  9  jam  kondisi, baterai  digunakan  secara  terus  menerus  atau dalam kondisi buzzer menyala selama 9 jam.
5.2. Saran
1. Peneliti berharap penelitian ini bisa dikembangkan  kedepannya  seperti  dengan ditambahnya  sensor  untuk  deteksi  keberadaan selokan atau  lubang.
2. Tongkat  ini  diharapkan  memiliki  bentuk  yang lebih  fleksibel  agar  dapat  digunakan  secara nyaman oleh pengguna.
3. Tongkat  ini  masih perlu  banyak dikembangkan, perlu  penelitian  lebih  lanjut  agar  Tongkat  ini
dapat  diaplikasikan  secara  efektif  dan  efisien pada penyandang tunanetra.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Andi  Irawan.  2018.  Sepatu  alat  tunanetra menggunakan  sensor  ultrasonik  HC-SR04  dan sensor  warna  TCS3200  berbasis  arduino  nano atmega328. Fakultas teknik. Universitas Lampung. [2] Anggy Pradiftha Junfithrana  dan  Ade  Sana  Ruhiyat.  2015.
Rancang  Bangun  Alat  Bantu  Jalan  Untuk Penyandang  tunanetra  Berbasis  Ardui  Jurnal Rekayasa Nusaputra Vol 1 No. 1.
[3] Edi  Purnomo.  2013.  Rancang  Bangun  Alat Bantu  Penunjuk  Arah  Jalan  Untuk  Penyandang Tunanetra  Menggunakan  Teknologi  Sensor Warna dan Sensor Ping. Skripsi. Teknik Elektro dan  Fakultas  Sains.  Universitas  Islam  Negeri Sultan Syarif Kasim : Riau Pekanbaru.
[4] Mahmoud,  Ayat  A.  Nada,  Ahmed  F.  2015. Assistive Infrared Sensor Based Smart Stick For Blind  People.  Journal.  University  Helwan  : Egypt.
[5] Miguel  Reyes.  2015.  Navigating  Blind  People With  a  Smart  Walker.  Journal.  Hamburg  : Germany.
[6] Muhammad,  Ilham  dkk  (2015)  Aplikasi  Alat
Bantu Baca Buku untuk Tunanetra menggunakan  Portable  Scanner  dengan  Metode Hard-Text to Voice Prodi D3 Teknik Informatika, Fakultas Ilmu Terapan, Universitas Telkom.
[7] Syam,  Rafiuddin.  2013.  Dasar  Dasar  Teknik Sensor. Fakultas
Teknik Universitas Hasanuddin. Makassar.