1|Page

MAKALAH

PERANCANGAN SIMULASI SISTEM PEMANTAUAN PINTU PERLINTASAN KERETA API MENGGUNAKAN SENSOR INFRA MERAH DAN MIKROKONTROLLER BERBASIS ARDUINO

OLEH :

NAMA : ELFIANA HARDIANTI HARDIANTI JUITA NIM

: 1701050010

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN PENDIDIKAN UNIVERSITAS NUSA CENDANA KUPANG

2018

1|Page

Trusted by over 1 million members

Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.









KATA PENGANTAR

Dengan mengucapkan syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala rahmat dan kehendaknya sehingga penulis dapat menyelesaikan makalah yang berjudul PERANCANGA

SIMULASI SISTEM PEMANTAUAN PINTU

PERLINTASAN KERETA API MENGGUNAKAN SENSOR INFRA MERAH DAN MIKROKONTROLLER BERBASIS ARDUINO . Tugas makalah ini dikerjakan dalam rangka memenuhi ujian akhir semester matakuliah Elektronika yang di bina oleh Bapak Antonius Suban Hali,S.Si.,M.Si yang telah memberikan tugas ini kepada saya. Ahkir kata semoga makalah ini dapat memberikan gambaran bagaiman cara kerja sensor berbasis arduino dan keguanaannya serta seberapa besar pengaruh elektronika terhadap aplikasi berbasis arduino ini. Selain itu, penulis juga berharap semoga makalah ini dapat menambah wawasan bagi penulis sendiri dan mahasiswa Universitas Nusa Cendana, khususnya mahasiswa program studi pendidikan Fisika. Penulis menyadari bahwa penyusunan makalah ini jauh dari sempurna, untuk itu penulis penulis mengharapkan mengharapkan saran dan kritik yang membangun

agar

makalah ini jauh lebih baik, penulis sadar bahwakesempurnaan hanya milik Tuhan Yang Maha Esa.

Kupang, Desember 2018

Penulis









DAFTAR ISI

Cover .......................................... ................................................................ ............................................ ....................................... .................

1

Kata Pengantar .......................................... ................................................................ ............................................ ........................ ..

2

Daftar Isi............................................ Isi................................................................... ............................................. ............................... .........

3

BAB I PENDAHULUAN ........................................... ................................................................. ............................ ......

4

1.1 Latar Belakang ........................................... ................................................................. ....................................... .................

4

1.2 Rumusan Masalah .......................................... ................................................................ ................................... .............

6

1.3 Tujuan ............................................. ................................................................... ............................................ ............................ ......

6

BAB II PEMBAHASAN ............................................ .................................................................. ............................ ......

7

2.1 Dasar Teori............................................ ................................................................... ........................................... ....................

7

2.2 Alat dan Bahan ........................................... ................................................................. ....................................... .................

14

2.3 Gambar Sistem ........................................... ................................................................. ....................................... .................

15

2.4 Cara Kerja Sistem .......................................... ................................................................ ................................... .............

16

2.5 Kegunaan / Manfaat .......................................... ................................................................ ............................... .........

17

BAB III PENUTUP ......................................... ............................................................... ....................................... .................

19

3.1 Kesimpulan dan Saran............................................... Saran..................................................................... ........................ ..

19

DAFTAR PUSTAKA .......................................... ................................................................ ................................... .............

20









BAB 1 PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Sebuah simulasi rancangan sistem yang membantu masinis kereta api untuk dapat mengetahui lalu lintas pada pintu perlintasan sebidang. Sensor infra merah terpasang pada jalur kereta api dan pintu perlintasan untuk mendeteksi kereta yang akan lewat dan mengetahui apakah terdapat kendaraan yang menero bos palang pintu perlintasan setelah palang pintu tertutup, jika ya maka sensor akan mengirimkan sinyal ke mikrokontroller Arduino untuk mengirimkan SMS informasi ke pada masinis kereta mengenai keadaan di pintu perlintasan. Melalui pengujian simulasi ini juga didapatkan data yang akan digunakan untuk menganalisa jarak yang tepat untuk pemasangan sensor infra merah. Kata kunci : Pintu perlintasan, Arduino, GPRS Shield.

Perkembangan teknologi saat ini merambah semakin luas dengan ditunjang

perpaduan

teknologi

mikrokontroler,

oleh

sebab

itu

dapat

mempengaruhi masyarakat luas dalam menggunakan menggunakan suatu alat yang yang canggih canggih dan itu menunjukkan suatu

efisiensi dalam dalam penggunaannya. penggunaannya. Kepraktisan

teknologi dalam perkembangan tersebut sangat mempengaruhi kebutuhan manusia untuk membuat suatu alat yang yang berfungsi

sebagai pengontrolan pengontrolan

keamanan palang pintu perlintasan kereta api tanpa membutuhkan tenaga penjaga lintasan l intasan untuk membuka dan menutupnya sebelum dan sesudah kereta api melintas. Untuk itu dibuatlah suatu sistem pengontrolan secara otomatis pada palang pintu perlintasan kereta api dengan menggunakan sensor wireless infa merah berbasis mikrokontroler dimana dapat memudahkan palang pintu tersebut untuk membuka dan menutup hanya hanya dengan menerima data dari sensor yang









Atmega 328 328 sebagai pengontrol sistemnya serta menggunakan pemrograman Bahasa C serta sensor infra merah sebagai penangkap gerakan dan RF Transceiver Shieldsebagai pemancar pengirim data menuju mikrokontrolernya. Alat ini dapat berjalan apabila kedua sensor transceiver yang terpasang mendapatkan inputan terhalang oleh kereta api yang melintas yang kemudian \ud inputan tersebut akan di proses kedalam minimum sistem untuk dikirimkan menuju

mikrokontroler receiverdengan menggunakan sinyal wireless untuk untuk

membunyikan buzzer alarmsebagai peringatan dini datangnya kereta api serta menjalankan motor

servo untuk untuk menutup menutup palang pintu perlintasan tersebut.

Kemudian terdapat dua dua

rangkaian sensor infra merah lain yang berfungsi

sebagai inputan jika kedua sensor

tersebut terhalang maka akan melakukan

proses untuk mematikan buzzer alarmdan \ud menjalankan motor servo untuk membuka palang pintu perlintasan tersebut

09E02721 Palang kereta api otomatis merupakan suatu otomatisasi yang diterapkan pada jalur transportasi Kereta Api guna menutup dan membuka jalan yang membatasi atau menghentikan jalur lalu lintas agar kendaraan berhenti sementara untuk mendahulukan kereta api yang akan lewat. Aplikasi ini hanyalah sebuah prototype kecil yang menggambarkan sebuah aplikasi untuk palang kereta api yang dapat bergerak secara sec ara otomatis, dibandingkan penerapan sesungguhnya aplikasi ini mungkin masih jauh sekali dari kejadian sebenarnya, akan tetapi aplikasi ini mungkin dapat sebagai dasar dari palang kereta api yang dapat berjalan secara otomatis. Palang kereta api otomatis ini mempunyai tiga bagian umum yaitu motor DC yang akan berputar untuk membuka dan menutup me nutup palang, sensor inframerah sebagai pendeteksi adanya kereta api yang lewat, dan otak yaitu bagian mikrokonrroler AT89S51. Mikrokontroler ini yang akan mengendalikan semua jalannya system yang terdapat pada palang kereta api otomatis. Yaitu mengendalikan masukan system yang berupa sensor-sensor, mengendalikan pergerakan motor DC sebagai penggerak palang, mengendalikan









mengimplementasikan palang kereta api otomatis dengan menggunakan mikrokontroler AT89S51 dan sensor inframerah. Basis pengetahuan palang ini berisi pengkodean aksi yang harus dilakukan berdasarkan informasi dari sensor.

1.2 Rumusan masalah 1. Bagaimana cara kerja sensor infra merah berbasis arduino pada kereta api 2. Kegunaan sensor infra merah berbasis arduino pada kereta api 3. Elektronika yang di gunakan pada sensor infra merah berbasis arduino pada kereta api 4. Bagaimana mengimplementasikan palang kereta api otomatis dengan menggunakan mikrokontroler AT89S51 dan sensor inframerah.

1.3 Tujuan 1. Mengetahui cara kerja sensor infra merah berbasis arduino pada kereta api 2. Mengetahui Kegunaan sensor infra merah berbasis arduino pada kereta api 3. Mengetahui Elektronika yang di gunakan pada sensor infra merah berbasis arduino pada kereta api 4. Mengetahui pengimplementasian palang kereta api otomatis dengan menggunakan mikrokontroler AT89S51 dan sensor inframerah.











BAB II PEMBAHASAN

2.1 DASAR TEORI

Transportasi adalah sarana bagi manusia untuk memindahkan sesuatu, baik manusia atau benda dari satu tempat ke tempat lain, dengan ataupun tanpa mempergunakan alat bantu. Salah satu modal transportasi yang digemari di Indonesia adalah kereta api. Banyak orang yang sangat menggantungkan jenis transportasi ini terutama di kota – kota besar. Saking banyaknya kereta yang beroperasi, banyak pula rel kereta api yang melewati pemukiman penduduk dan jalan raya.

Seiring banyaknya perlintasan rel kereta api yang melewati jalan raya, hal itu tidak di barengi dengan sumber daya manusia yang memadai. Kurangnya kesadaran sumber daya manusia yang ada di perlintasan kereta api, sehingga sering kali menyebabkan human erroryang berujung pada terjadinya kecelakaan.

Atas dasar tersebut maka diperlukan palang pintu kereta api dan jalan layang otomatis yang dapat berbunyi sebagai peringatan adanya kereta api yang akan lewat, menutup/membuka palang pintu, dan menutup/membuka jalan layang secara otomatis sehingga kecelakaan pada palang pintu kereta api dapat









penumpang kereta api juga perlu diikuti dengan peningkatan keselamatan dan keamanan lintasan kereta api dan khususnya pintu perlintasan kereta api. Menurut data dari Direktorat Jenderal Perkeretapian Kementrian Perhubungan, terdapat 5211 Pintu perlintasan di seluruh Jawa dan Sumatera. Perlintasan resmi sebanyak 4.593 buah terdiri dari 1.174 perlintasan dijaga dan 3.419 perlintasan tidak dijaga. Sedangkan perlintasan tidak resmi ada 618. Melihat angka tersebut maka kemungkinan untuk terjadinya kecelakaan pada pintu perlintasan masih sangat besar, ditambah kurang disiplinya para pengguna jalan dan penegakan sanksi tegas bagi pelanggar, menjadikan masalah kecelakaan ini terus berlanjut.

Berdasarkan dari data yang di release KNKT pada akhir tahun 2013 terdapat 64 kecelakaan kereta api dengan faktor dominan dari kelalaian manusia. Salah satu solusi yang digunakan untuk mengurangi angka kecelakaan ini adalah dengan membuat sebuah simulasi seistem pemantauan dengan menggunakan sensor yang mendeteksi kereta datang dan memantau pintu perlintasan kereta api dan

mengirimkan

informasi

ini

melalui

SMS

dengan

pengaturan

mikrokontroller. Data yang didapatkan dari simulasi akan dianalisa untuk mendapatkan sebuah hasil jarak yang dapat digunakan digunakan masinis untuk melakukan pengereman setelah mendapatkan SMS informasi

09E02721 Palang kereta api otomatis merupakan suatu otomatisasi yang diterapkan pada jalur transportasi Kereta Api guna menutup dan membuka jalan yang membatasi atau menghentikan jalur lalu lintas agar kendaraan berhenti sementara untuk mendahulukan kereta api yang akan lewat. Aplikasi ini









mengendalikan semua jalannya system yang terdapat pada palang kereta api otomatis. Yaitu mengendalikan masukan system yang berupa sensor-sensor, mengendalikan pergerakan motor DC sebagai penggerak palang, mengendalikan sebuah tampilan berupa teks berjalan, dan pembangkit pulsa 300 Hz, 500 Hz yang dimanfaatkan sebagai Buzzer. Tujuan tugas akhir ini adalah merancang dan mengimplementasikan palang kereta api otomatis dengan menggunakan mikrokontroler AT89S51 dan sensor inframerah. Basis pengetahuan palang ini berisi pengkodean aksi yang harus dilakukan berdasarkan informasi dari sensor.



Tujuan Rancangan Perancangan simulasi ini bertujuan untuk membuat sebuah sistem

pemantauan perlintasan informatif yang berguna oleh masinis kereta serta menganalisa jarak yang diperlukan oleh seorang masinis untuk memulai pengereman setelah mendapatkan informasi SMS mengenai keadaan pintu perlintasan. 

Spesifikasi Rancangan a) Menggunakan mikrokontroler Arduino Uno sebagai pemroses utama pada bagian pemantau kedatangan KA dan bagian pintu perlintasan KA b)

Untuk sensor ada/tidak KA dan kendaraan diantarapintu perlintasan KA menggunakan sensor inframerah

c) Menggunakan GPRS Shield sebagai transmitter informasi melalui d)

Alat ini menggunakan catu daya DC dengan tegangan sebesar 5 Volt









masinis untuk melakukan pengereman kereta. Sementara faktorfaktor yang mempengaruhi jarak pengereman kereta adalah : 1) Kecepatan Kereta Api 2)

Kemiringan lereng lintasan

3)

Prosentase gaya pengereman kereta

Berdasarkan faktor ‐faktor tersebut dan penggunaan rem udara tekan Knorr maka didapatkan rumus pengereman Minden yaitu : Rumus untuk kreta api dengan rangkain kreta penumpang: L=

3,85 .v² 6,1 .Ѱ .(1+ λ I .1)±L

Rumus kreta api dengan rangkain gergang barang: L=

3,85 /v² 5,1 .Ѱ .√ 1+ 1+ λ −5±i −5±i

Keterangan rumus: V = kecepatan kreta api dalam km/jam λ = persentase pengereman (%) I = lereng / kemiringan (%) Ѱ = faktor kecepatan I1= c1. I C= faktor koreksi tanjakan









Tabel 1. nilai faktor kecepatan dan jenis rem Posisi R dan P adalah untuk kereta penumpang, sedangkan posisi G untuk kereta barang.

Tabel Nilai Ѱ Kevepatan(v)km/jam

Rem posisi (R atau P)

Rem Posisi (G)

40

0,84

0,85

50

0,90

0,92

60

0,94

0,97

70

0,96

1,00

80

0,99

1,06

90

1,00

1,06

100

1,00

-

Posisi R dan P adalah untuk kereta penumpang,sedangkan posisi G untuk kereta barang.

Tabel 2. Tabel faktor koreksi panjang rangkaian Rem

Jumlah

posisi

gandar

R/P

n≤ 24

24
48 < n

60 < n ≤

≤ 48

≤ 60

80

80










Tabel 3.Tabel nilai faktor koreksi tanjakan

Tabel Nilai Ci

Kecepatan km/jam

40

50

60

70

80

90

100

Rem posisi R/P

0,7

0,8

0,8

0,8

0,8

0,9

0,9

Rem posisi G

0,6

0,6

0,7

0,7

0,7

0,7

6

3

0

3

4

5



-

Mikrokontroller Arduino Arduino adalah platform hardware terbuka yang ditujukan kepada

siapa saja yang ingin membuat prototype peralatan elektronik interaktif berdasarkan hardware dan software yang fleksibel dan mudah digunakan.









- Port Rx : PD.1 

GPRS Shield Komponen GPRS Shield yang digunakan adalah merk Seed dengan

tipe V.2. Komponen ini berfungsi sebagai pengirim pesan melalui frekuensi GSM menuju telepon selular masinis, atas perintah mikrokontroller. Pemasangan GPRS shield menempel pada setiap pin Arduino. Adanya extention port yang tersambung keatas memudahkan dalam menjumper input yang diperlukan untuk menyambungkan ke input dan output dari Arduino itu sendiri. GPRS Shield menggunakan tegangan yang sama dengan arduino untuk beroperasi yaitu di 5V. Pada tipe V.2 antenna sudah menggunakan antenna mikrostrip yang berbeda dengan tipe sebelumnya. Untuk tipe ini penggunaan baudrate diatas 9800 kurang kompatibel dan untuk inisialisasi pemrograman yang dapat diterima dit erima adalah pada program IDE arduino dengan versi 0023 

Rangkaian infra merah Rangkaian pada jalur perlintasan kereta api dan pada pintu perlintasan kereta berfungsi sebagai pemicu sinyal untuk menyalakan sensor infra merah pemantau pintu perlintasan dan pemicu kalkulasi dari









mendapatkan tegangan 5Vdc murni Tegangan yang dibutuhkan oleh penelitian ini adalah 5 Volt sehingga digunakan Regulator untuk menghasilkan tegangan 5 Volt yaitu IC 7805.

2.2 Alat dan Bahan

Perangkat Keras dan Rangkaian Elektronika Adapun system yang yang digunakan yaitu sebagai berikut:



Arduino Uno



Sensor S49E



LED.



Buzzer



Motor Servo / mini servo



Kabel



Limit switch



Relay



Papa plb



Resistor

















2.4 Cara Kerja Sistem dan Hasil Pengujian Sensor infra merah menjadi sinyal utama dan masuk sebagai inputan analog menuju kontrol arduino. Arduino kemudian menyalakan sensor infra merah pada pintu perlintasan, dan mengolah data masukan dari sensor pada perlintasan untuk memutuskan perlu tidaknya pengiriman informasi SMS melalui GPRS Shield ke masinis kereta.

Gambar 1. Diatas merupakan Cara Kerja simulasi sistem pemanataun pintu perlintasan kereta api berbasis Arduino. Dari pengujian cara kerja alat maka didapatkan data sebagai berikut: Tabel 4 Hasil pengujian waktu Kerja Sistem Berdasarkan Operator SMS

Pengujian waktu kerja sistem berdasarkan operator SMS No pengujian

Penggunaan operator SMS HP Telkomsel

HP XL











Dengan data tersebut dapat dihitung jarak pengereman masinis berada pada : 3,85 . 6  ., 6,1 .,84.(1+ ,

L60=

±0

1386 6,1 . ,84 (8,3752)±

L60 =

1386 42,914

=

= 322,917 ≈ 323 m

Sehingga dapat dikatakan bahwa menurut rumus minden bahwa









c) Mikrokontroler ini yang akan mengendalikan semua jalannya system yang terdapat pada palang kereta api otomatis. Yaitu mengendalikan masukan system yang berupa sensor-sensor, mengendalikan pergerakan motor DC sebagai penggerak palang, mengendalikan sebuah tampilan berupa teks berjalan, dan pembangkit pulsa 300 Hz, 500 Hz yang dimanfaatkan sebagai Buzzer.









BAB III PENUTUP

3.1 KESIMPULAN DAN SARAN Teori untuk jarak pengereman kereta api dan penempatan sensor infra merah pada jalur kereta dengan menggunakan simulasi sistem pemantauan pintu perlintasan kereta api berbasis arduino adalah dengan saran : a) Jarak penempatan sensor adalah 575m sebelum pintu perlintasan sebidang. b) Kereta api saat memasuki sensor pada jalur dengan kecepatan tidak lebih









DAFTAR PUSTAKA

Matsumoto Masakazu, Sekino Shinichi, and Wajima Takenori. 2005. Latest System Technology for Railway Electric Cars. Praha, S.R.O., “Continuous Automatic Train Protection with Automatic Train Operation”, AZD, 2000. PT. KAI, 2002. Diktat Pelatihan Elektronika Daya. Edisi Pertama. PT. KAI Indonesia, Bandung http://arduino.cc/en/Referenc e/HomePage

1|Page

Recommend Documents