Mesin Printer Huruf Braille Menggunakan Mikrokontroler MCS-51

Huruf Braille

Charles Barbier de la Serre adalah orang yang pertama kali memperkenalkan sonografi[1] pada intitusi anak tuna netra. Sonografi adalah kode artileri yang digunakan saat untuk komunikasi berperang dan kombinasi titik dan garis. Barbier memperkenalkan sonografi pada institusi anak tuna netra yang didirikan oleh Valentin Hauy pada tahun 1784. Pada institusi tersebut terdapat seorang anak cerdas dan berbakat yaitu Louis Braille. Ia dilahirkan pada tanggal 4 Januari 1809. Dengan cepat ia menemukan beberapa masalah dalam sistem Barbier, yang tidak pernah benar benar digunakan di ketentaraan karena terlalu rumit. Sonografi menggunakan sel 12 titik, yang tidak hanya sebesar ujung jari tapi juga butuh waktu dan tenaga untuk menulis dengan jarum. Kelemahan dari sonografi tidak ada tanda baca, nomor, tanda nada, dan banyak sekali singkatan karena sel tersebut melambangkan suara bukan huruf.

Pada tahun 1824 Louis menemukan abjad barunya. Ia menemukan 63 cara untuk menggunakan sel enam titik. Banyak teman temannya yang sangat antusias dengan penggunaan huruf baru ini. Setelah melalui jalan yang berat tahun 1860 tulisan Braile dapat diterima sebagai tulisan resmi bagi sekolah sekolah tuna netra di seluruh Eropa.

Huruf Braille yang ditemukan oleh Louis Braille terdiri dari 6 titik yaitu titik kiri atas adalah titik satu, titik kiri tengah adalah titik dua, tititk kiri bawah adalah titik tiga, titik kanan atas adalah titik empat demikian seterusnya. Dari semua titik ini mampu membuat 64 kombinasi. Huruf Braille dibaca dari kiri ke kanan. Titik-titik yang digambarkan hitam merupakan titik yang timbul. Huruf Braille sendiri dapat dibuat dengan metode positif atau negatif.

Gambar Titik Braille

Gambar Abjad Huruf Braille

Desain Sistem

Alat pencetak huruf Braille dirancang dengan menggunakan seperangkat komputer dan mesin pencetak relief huruf Braille yang dihubungkan ke komputer melalui paralel port yaitu LPT1. Seperangkat komputer disini berguna untuk mengetik huruf abjad biasa pada suatu program yang telah disediakan kemudian data yang ada akan diproses dan dikonversikan menjadi huruf Braille. Hasil dari konversi tersebut akan tampil di layar monitor dan siap untuk dicetak melalui mesin printer relief huruf Braille.

Gambar Blok Diagram Sistem

1.   Desain Perangkat Keras

Desain perangkat keras yang akan dibahas meliputi desain mikrokontroler yang digunakan, driver solenoid, dan driver motor stepper. Mikrokontroler yang digunakan menggunakan AT89C51 yang merupakan keluarga MCS 51 dengan flash PEROM sebesar 4 Kb. Dengan menggunakan IC ini tidak dibutuhkan lagi rangkaian memory eksternal sehingga memudahkan desainnya.

Rangkaian driver solenoid merupakan rangkaian switching yang terdiri dari dua transistor yang memiliki hubungan darlington. Rendahnya source current dari AT89C51, dan tingginya solenoid current menyebabkan dibutuhkannya rangkaian darlington yang baik.

Gambar Rangkaian Driver Solenoid

Rangkaian driver motor stepper digunakan untuk menggerakkan dua buah motor stepper yaitu motor stepper pada sumbu x dan sumbu y. Rangkaian driver motor stepper menggunakan dua buah transistor yaitu transistor FCS 9012 dan TIP 31. Karena transistor FCS 9012 adalah transistor jenis PNP maka mikrokontroler akan mengaktifkan driver motor stepper dengan memberikan logika “0”. Pemilihan logika “0” untuk mengaktifkan rangkaian driver motor stepper karena kemampuan sink current mikrokontroler lebih besar daripada source currentnya.

Gambar Rangkaian Driver Stepper Motor satu lilitan

Untuk mengetahui posisi batas atas kertas pada saat proses load kertas, digunakan sebuah sensor yang dinamakan sensor margin atas kertas. Sensor ini digunakan untuk menentukan posisi awal dimana mesin printer huruf Braille ini mulai mencetak. Prinsip kerjanya yaitu dengan men-check apakah sensor yang ada telah terhalangi oleh kertas. Dari posisi tersebut, kemudian dihitung beberapa step dari motor stepper yang digunakan untuk menggulung kertas. Apabila proses perhitungan step telah selesai dilakukan maka proses mencetak relief Braille mulai dilakukan. Rangkaian sensor ini menggunakan sebuah opto coupler berbentuk U lengkap dengan infra red pada bagian transmitter dan photo transistor pada bagian receiver-nya. Rangkaian sensor ini merupakan rangkaian sederhana yang mengandalkan tersulut atau tidaknya basis phototransistor oleh cahaya yang dipancarkan transmitter.

Gambar Sensor Margin Atas Kertas

Sebagai sensor margin kiri kertas digunakan sebuah limit switch yang aktif pada saat logika “0”. Prinsip kerja dari sensor margin kiri ini berfungsi apabila head pemukul telah mencapai ke bagian kanan dan kembali ke posisi semula. Head pemukul akan menyentuh limit switch dan kemudian head pemukul akan berhenti pada posisinya.

Gambar Sensor Margin Kiri Kertas

 

2.   Mekanik Mesin Printer Huruf Braille

Dari rangkaian di atas dibentuklah sebuah system mekanik yang diambil dari sistem kerja sebuah mesin ketik huruf Braille konvensional. Sebagai pengganti tuts pada mesin ketik konvensional adalah solenoid yang akan bekerja secara otomatis. Solenoid akan dihubungkan dengan sebuah plat untuk menggerakkan 6 buah titik dari relief huruf Braille. Untuk proses penggulungan kertas dan penggerak head pemukul digunakan motor stepper. Antara penggulung kertas dan motor stepper dihubungkan dengan menggunakan ulir dan roda gigi yang bertujuan untuk mengurangi terjadinya slip yang akan berakibat merusak hasil cetakan. Hal tersebut juga diterapkan pada motor stepper yang dihubungkan pada penggerak head pemukul relief huruf Braille dengan tujuan agar tidak terjadi perbedaan spasi yang telah ditentukan sebelumnya.

Gambar Model Mekanik Mesin Printer Huruf Braille

 

3.   Desain Software

Pembuatan software (program) dibagi menjadi dua bagian utama yaitu high level language dan low level language (firmware) yang diimplementasikan ke dalam mikrokontroler MCS51. Program high level language dibuat bertujuan untuk mengetik dan mengubah huruf latin menjadi huruf Braille. Dalam program ini juga dilakukan pengaturan posisi karakter secara otomatis dan mengirimkan data ke mikrokontroler pada saat proses mencetak.. Program ini dibuat dengan menggunakan program Delphi 5.0 yang berjalan dalam platform minimal Windows 98.

Program yang kedua yaitu program yang berjalan pada mikrokontroler. Program ini bertujuan untuk mengambil data yang dikirim oleh komputer dan mencetak data tersebut. Data yang didapatkan berupa data pindah baris dan data 6 titik relief huruf Braille. Saat mikrokontroler mendapatkan data pindah baris maka mikrokontroler harus melakukan pemutaran motor stepper pada sumbu y untuk menggulung kertas. Ketika data yang diterima adalah 6 titik relief huruf Braille, maka mikrokontroler secara otomatis menggerakkan keenam solenoid sesuai dengan data yang ada, kemudian menggerakkan motor stepper sumbu x untuk menggeser kolom kertas.

sumber : http://puslit2.petra.ac.id/ejournal/index.php/elk/article/viewFile/15863/15855