Minggu, 02 Juli 2017

Aplikasi Pengenalan Suara Sebagai Pengendali Peralatan Listrik Berbasis Arduino UNO

Sumber Review

Reviewer
Rahmat Muammar/4IB01/17413186 – rahmatmuammar@gmail.com

Abstraksi
Teknologi telah merambah ke banyak aspek kehidupan. Perambahan tersebut mulai dari bidang komunikasi, pendidikan, transportasi, militer, sampai ke gaya hidup. Dalam gaya hidup, teknologi berkembang untuk membuat aktivitas manusia menjadi lebih praktis dan efisien. Sistem rumah pintar memungkinkan pengguna untuk mengendalikan (menyalakan/mematikan) peralatan listrik seperti TV, AC, lampu, dan lain sebagainya tanpa perlu berpindah tempat, dalam hal ini dengan menggunakan suara. Cara kerja dari sistem rumah pintar adalah dengan menerima suara perintah dengan menggunakan sensor suara dan mengolahnya dengan aplikasi untuk mengenali jenis perintah suara tersebut.
Oleh karena itu, penulis melakukan perancangan Aplikasi Pengenalan Suara Sebagai Pengendali Peralatan Listrik Berbasis Arduino UNO. Menggunakan modul EasyVR untuk menerima perintah suara. Proses pengambilan sample suara dilakukan sebanyak dua kali dengan variasi pengucapan kata yang relatif sama untuk menguji tingkat keberhasilan dari sistem tersebut.
Dalam ujicoba yang telah dilakukan, modul EasyVR memiliki tingkat keberhasilan sebanyak 98,30 % apabila menggunakan perintah suara sebanyak 1 kata, dan ± 50 dengan 2 atau 3 kata. Intonasi juga berpengaruh dalam tingkat keberhasilan penerimaan perintah suara tersebut.

Kata Kunci: Pengenalan Suara, EasyVR, Arduino UNO

I. PENDAHULUAN
Teknologi telah merambah ke banyak aspek kehidupan. Perambahan tersebut mulai dari bidang komunikasi, pendidikan, transportasi, militer, sampai ke gaya hidup. Dalam gaya hidup, teknologi berkembang untuk membuat aktivitas manusia menjadi lebih praktis dan efisien. Untuk tujuan tersebut, banyak orang yang berlomba-lomba dalam menciptakan inovasi terbaru untuk memenuhi hasrat akan gaya hidup yang semakin mudah.
Sistem rumah pintar memungkinkan pengguna untuk mengendalikan (menyalakan/mematikan) peralatan listrik seperti TV, AC, lampu, dan lain sebagainya tanpa perlu berpindah tempat, dalam hal ini dengan menggunakan suara. Cara kerja dari sistem rumah pintar adalah dengan menerima suara perintah dengan menggunakan sensor suara dan mengolahnya dengan aplikasi untuk mengenali jenis perintah suara tersebut.
Oleh karena itu, penulis melakukan perancangan Aplikasi Pengenalan Suara Sebagai Pengendali Peralatan Listrik Berbasis Arduino UNO. Menggunakan modul EasyVR untuk menerima perintah suara, dan relay pada lampu dan TV sebagai objek pengujian. Sistem ini diharapkan dapat memudahakan pengguna sebagai pengontrol barang-barang elektronik yang berada di dalam rumah.

II. TINJAUAN PUSTAKA
A. Modul EasyVR
EasyVR merupakan modul voice recognition multi-fungsi, yang biasanya digunakan dengan media periintah berupa suara. 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.[3]
Secara umum, fitur dari EasyVR adalah sebagai berikut:
  • Mendukung beberapa bahasa, yaitu: English (US), ItalianGermanFrenchSpanishJapanese
  • Mendukung hingga 32 custom Speaker Dependent (SD) trigger atau perintah, bahkan dapat digunakan pada bahasa apapun
  • GUI yang mudah digunakan
  • Mudah diaplikasikan dan didukung oleh dokumentasi yang sederhana
  • 3 x GPIO (IO1, IO2, IO3) dapat dikontrol dengan perintah protokol baru
  • PWM audio output mendukung speaker 8 ohm
  • Sound playback

Modul EasyVR dapat digunakan dengan antarmuka UART yang didukung pada rentang tegangan 3.3V - 5V, seperti PIC dan board Arduino. Beberapa contoh aplikasi termasuk otomatisasi rumah, seperti suara yang mengendalikan switch pada lampu, kunci, atau penambahan "pendengaran" untuk robot yang saat ini sedang berkembang.


B. Arduino UNO
Arduino Uno adalah papan mikrokontroler berbasis ATmega328. Arduino Uno memiliki 14 digital pin input/output, dimana 6 pin digunakan sebagai output PWM, 6 pin input analog, 16 MHz resonator keramik, koneksi USB, jack catu daya eksternal, header ICSP, dan tombol reset. Ini semua berisi hal-hal yang diperlukan untuk mendukung mikrokontroler. Sederhana saja, hanya dengan menghubungkannya ke komputer dengan kabel USB atau sumber tegangan dengan adaptor AC-DC dan atau baterai untuk memulai menggunakan papan Arduino.


Tabel 2.1 Spesifikasi Arduino UNO
Mikrokontroler
ATMega328
Operasi Voltage
5 V
Input Voltage (ekomendasi)
7 – 12 V
Input Voltage (Limit)
6 – 20 V
I/O
14 pin (6 pin untuk PWM)
Arus
50 mA
Flash Memory
32 KB
Bootloader
SRAM 2 KB
EEPROM
1 KB
Kecepatan
16 MHz

III. PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT
A. Blok Diagram
Perancangan pada alat dibagi menjadi beberapa komponen utama, seperti gambar berikut: 


Pada blok diagram terbagi menjadi empat komponen utama sebagai berikut:
1. Wireless Microphone
Berfungsi untuk menangkap suara perintah pada sistem. Bekerja pada frekuensi dari 88 – 108 MHz.

2. Modul EasyVR
Modul ini berfungsi sebagai sensor suara. Suara yang ditangkap dari Wireless Microphone akan diproses melalui program EasyVR Commander. Setelah disampling, data akan dimasukkan kembali ke database untuk diolah pada mikrokontroler.

3. Arduino UNO
Memiliki fungsi sebagai pengolah data dari EasyVR untuk memberikan perintah pada relay.

4. Relay
Relay digunakan untuk menyalakan atau mematikan peralatan elektronik, tergantung dari perintah suara.

B.Perancangan Sistem Voice Recognition dengan EasyVR
Sistem Voice Recognition berfungsi untuk menyimpan sampel suara dalam modul EasyVR dengan sampel suara berjumlah enam kata.

Sampling Suara pada EasyVR Commander

C. Flowchart
Alur kerja dari sistem dapat dilihat pada flowchart berikut:
Flowchart pada Sistem

Pejelasan:
1) Mulai
2) Inisialisasi pada sistem (Arduino, modul EasyVR)
3) Modul EasyVR menerima suara, apa suara tersebut sesuai dengan daftar perintah, maka akan diteruskan ke perintah yang dituju.
4) Hasil keluaran akan ditampilkan pada relay sesuai perintah suara yang diberikan. 

IV. UJICOBA DAN ANALISA
A. Pengujian Hasil Sampling
Pengujian ini bertujuan untuk membandingkan apakah suara perintah dari manusia dapat terbaca pada modul EasyVR dan digunakan dalam penerapan sistem. Pengujian ini dilakukan dengan cara menghubugkan EasyVR ke PC atau laptop menggunakan konektor berupa USB to TTL.

Hasil Pengujian Sampling

Tanda berwarna hijau pada layar menunjukkan bahwa kata yang diucapkan sesuai dengan daftar perintah pada modul EasyVR.

B. Pengujian Suara Perintah dari Orang yang Sama
Tujuan dari percobaan ini adalah untuk membandingkan tingkat keberhasilan dengan variasi perintah. Perintah yang digunakan menjadi beberapa jenis, yaitu dengan variasi jumlah kata dalam suara perintah. Dalam percobaan ini, suara diambil dari orang yang memasukkan perintah suara pada modul EasyVR.

Tabel 4.1. Hasil pengujian pemberian perintah sesuai dengan perancangan

Variasi Perintah
Tingkat Keberhasilan Pengucapan
(10 kali percobaan)
Nyalakan Lampu Teras
5
Teras Padam
7
Hidupkan Fan
6
Matikan Kipas Angin
5
TV ON
8
OFFkan TV
8
Keberhasilan (%)
65

Tabel 4.2. Hasil pengujian pemberian perintah dengan menggunakan dua kalimat tiap perintah.

Variasi Perintah
Tingkat Keberhasilan Pengucapan
(10 kali percobaan)
Lampu Nyala
8
Padam Lampu
7
Kipas ON
9
Mati Kipas
9
TV Hidup
9
OFF TV
9
Keberhasilan (%)
85

Tabel 4.3. Hasil pengujian pemberian perintah dengan menggunakan kode Alfabet.

Variasi Perintah
Tingkat Keberhasilan Pengucapan
(10 kali percobaan)
A (Lampu Nyala)
10
B (Padam Lampu)
10
C (Kipas ON)
9
D (Mati Kipas)
10
E (TV Hidup)
10
F (OFF TV)
10
Keberhasilan (%)
98.30

Dari percobaan yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa semakin sedikit kata perintah yang digunakan, maka peluang perintah tersebut berhasil diproses semakin besar.

C. Pengujian Suara Perintah dari Orang yang Sama
Tujuan dari percobaan ini adalah untuk menguji tingkat keberhasilan sistem dengan menggunakan suara perintah dari orang yang berbeda. Daftar perintah yang digunakan sama dengan sebelumnya, yang membedakan hanyalah suara perintah dari orang yang berbeda. Perintah diberikan oleh 5 orang berjenis kelamin laki-laki dan perempuan dengan berbagai etnis dengan rentang usia 19 hingga 25 tahun. Setiap pemberian perintah dilakukan 10 kali per perintah dengan jarak maksimal 30 meter dari antenna pemancar, dan 10 cm dari sensor microphone yang dipegang pada setiap orang.

Tabel 3. Hasil pengujian pemberian perintah dengan menggunakan kode Alfabet.

Jumlah Keberhasilan Pemberian Perintah Suara
Orang
ke-
Nyala-
kan
Lampu
Teras
Teras
Padam
Hidup- kan
Fan
Matikan
Kipas
Angin
TV
ON
OFFkan
TV
1
5
7
8
5
8
7
2
4
8
8
5
7
8
3
4
5
6
4
6
5
4
4
6
5
5
7
5
5
3
5
5
4
6
6
Rata-rata Keberhasilan (%)
50%


Dari hasil tersebut, didapat bahwa persentase keberhasilan dari perintah suara akan semakin kecil apabila menggunakan suara orang yang berbeda.

V. KESIMPULAN DAN SARAN
A. Kesimpulan
1) Modul EasyVR memiliki tingkat keberhasilan sekitar 50% jika menerima perintah suara dari orang yang berbeda. Dengan menggunakan perintah 2 hingga 3 suku kata dan hanya berupa satu suku kata, tingkat keberhasilan dapat meningkat, bahkan hingga 98.30%.
2) 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.

B. Saran
Untuk sistem ini, lebih baik menggunakan perintah suara berupa satu atau dua kata, agar dapat diproses dengan lebuh cepat dan meminimalisir terjadinya kesalahan dalam pemrosesan perintah suara.

DAFTAR PUSTAKA
[1] Ardi, Jatra Kurnia. 2014. Implementasi SistemVoice Recognition Pada Robot Pemindah Objek Sebagai Sistem Navigasi. Malang: Skripsi Jurusan Teknik Elektro FT-UB.
[2] Muammar, Rahmat, 2016. “Perancangan Alat Deteksi Pencurian Barang di Dalam Tas dengan Bluetooth Berbasis Arduino UNO”. Penulisan Ilmiah. Teknik Elektro, FTI, Universitas Gunadarma.
[3] Tigal, 2012. User Manual EasyVR. http://www.veear.eu/. Diunduh tanggal 3 Maret 2014. Austria: TIGAL KG.

Tidak ada komentar:

Posting Komentar