naskah publikasi -...
TRANSCRIPT
PEMANFAATAN INFRARED DAN REED SWITCH PADA SIMULASI
OTOMATISASI PALANG PINTU KERETA API MENGGUNAKAN
MIKROKONTROLER ATMEGA16
NASKAH PUBLIKASI
diajukan oleh
Irfan Al Ghazali Ibrahim
06.11.1113
kepada
SEKOLAH TINGGI MANAJEMEN INFORMATIKA DAN KOMPUTER
AMIKOM
YOGYAKARTA
2010
i
ii
UTILIZATION OF INFRARED AND REED SWITCH IN SIMULATION USING CROSS
GATE RAILWAY ATMEGA16 MICROCONTROLLER
PEMANFAATAN INFRARED DAN REED SWITCH PADA SIMULASI OTOMATISASI
PALANG PINTU KERETA API MENGGUNAKAN MIKROKONTROLLER ATMEGA16
Irfan Al Ghazali Ibrahim
Jurusan Teknik Informatika
STMIK AMIKOM YOGYAKARTA
ABSTRACT
This simulation tool is designed to provide a shadow to us that by automating a doorstop train to provide comfort and safety for road users and rail itself. Utilization of Infrared and reed switches that use a magnetic field as a trigger is expected to be useful
in this simulation.
The function of this tool is to use infrared mounted on both sides of the railroad tracks and the reed switch mounted on the central rail. As the lifter bar the door I use that have a servo motor drivers. In the controller, using a microcontroller atmega16 because it does not require many registers and configuration pins are not so complex. To take advantage of logic programming logic gates AND, ie when two conditions have logic "1" will trigger the second servo to go down so shut the road.
How it works is pretty simple tool but have their uses and functions that are very large in the application in the real world.
Keyword : simulation, otomatisation, sensor, gate railway
1
1. Pendahuluan
Perkembangan terus berjalan termasuk dalam rancang bangun, teknologi
komunikasi dan informasi, dan teknologi bahan. Hal ini membawa pula perkembangan
sarana dan prasarana kereta api semakin berkembang dengan cepatnya di dunia
khususnya di Indonesia.
Banyak jalur lintasan kereta api yang dibangun di Indonesia, sehingga banyak pula
dibangun palang pintu kereta api. Sejak beberepa tahun terakhir ini palang pintu kereta
api menjadi salah satu penyebab terjadinya kecelakan lalu lintas. Hal ini dikarenakan
masih minimnya sarana keamanan di semua palang pintu kereta api sehingga membuat
para pengguna jalan masih melanggar peraturan lalu lintas.
Lintasan kereta api di Indonesia masih banyak yang tidak dilengkapi palang
pengaman disamping harus memasang rambu-rambu juga memasang alarm/ serine,
sebab seluruh panca indra yang paling sensetif adalah telinga (pendengaran), sebab
pendengaran dapat merespon informasi tanpa dilihat oleh indera penglihatan terutama
lintasan yang di sekitarnya banyak bangunan tinggi.
Penggunaan otomatisasi pada palang pintu kereta api dapat meningkatkan tingkat
keamanan bagi para pengguna jalan dan kereta api itu sendiri. Karena dengan sistem
otomatisasi semua kegiatan palang pintu kereta api dapat dijalankan secara otomatis
menggunakan sistem komputerisasi yang tingkat kesalahannya bisa dibuat sangat
minim. Tentu saja dengan teknologi ini dapat memberikan rasa aman kepada semua
pihak yang ada di dalamnya.
2. Landasan Teori
2.1 Hardware
Hardware merupakan perangkat fisik dari sebuah system sehingga dapat dilihat
secara kasat mata.
2.1.1 Mikrokontroler
Mikrokontroler adalah suatu keping IC dimana terdapat mikroprosesor dan
memori program (ROM) serta memori serbaguna (RAM), bahkan ada beberapa jenis
2
mikrokontroler yang memiliki fasilitas ADC, PLL, EEPROM dalam satu kemasan.
Penggunaan mikrokontroler dalam bidang kontrol sangat luas dan populer.
Pin-pin pada ATMega16 dengan kemasan 40-pin DIP ( dual in-line package )
ditunjukkan oleh gambar 1. Guna memaksimalkan performa, AVR menggunakan
arsitektur Harvard (dengan memori dan bus terpisah untuk program dan data).
Gambar 2.1 Pin-pin ATMega16 kemasan 40-pin
2.1.2 Buzzer
Alat output yang berfungsi untuk mengubah gelombang elektromagnetik yang di
berikan oleh baseband menjadi gelombang suara yang merambat pada udara dimana
rambatan gelombang tersebut akan terdengar oleh manusia sebagai tanda
Gambar 2.2 BUZZER
3
2.1.3 Motor servo
Gambar 2.3 Fisik Motor servo
Penggunaan motor servo pada proyek akhir ini karena motor servo berbeda
dengan motor DC dan motor Stepper, tidak seperti kedua motor tersebut, motor servo
tidak memerlukan rangkaian driver lagi karena motor servo telah memiliki rangkaian
driver didalamnya. Motor servo adalah sebuah motor dengan system closed feedback di
mana posisi dari motor servo akan diinformasikan kembali ke rangkaian kontrol yang ada
di dalam motor servo. Motor servo terdiri dari sebuah motor, serangkaian gear,
potensiometer dan rangkaian kontrol.
2.1.4 Sensor Reed Switch
Ketika kekuatan magnetis dihasilkan sejajar dengan saklar buluh, alang-alang
menjadi pembawa fluks dalam rangkaian magnetik. Yang tumpang tindih ujung-ujung
ilalang menjadi magnet berlawanan kutub, yang menarik satu sama lain. Jika gaya
magnet antara kutub cukup kuat untuk mengatasi gaya pemulih dari alang-alang, alang-
alang akan diambil bersama-sama.
Gambar. 2.4 Penampang sensor reed switch
4
2.2 Software
Secara umum, sebuah robot digerakan dengan menggunakan sebuah program
yang dimasukkan ke dalam mikrokontroller. Program yang dijalankan oleh mikro
controller tersusun dari bahasa pemrograman tingkat rendah (low level language) atau
disebut juga bahasa mesin.
2.2.1 Bahasa Pemrograman Basic
PBASIC dikembangkan oleh Parallax, Inc. untuk mendukung produk mereka,
BASIC Stamp. Program yang ditulis dengan PBASIC akan disimpan dalam bentuk token,
dalam sebuah EEPROM eksternal, kemudian akan dibaca, diterjemahkan dan dieksekusi
saat program dijalankan. Interpreter BASIC ditanam dalam memori program di dalam
chip mikrokontroler yang mereka jual (berbasis PIC atau Ubicom). Dalam
penggunaannya, Parallax menjual modul yang terdiri dari mikrokontroler, EEPROM
serial, dan komponen pendukung lainnya.
3.1. Perancangan dan pembuatan perangkat keras Elektronik
Tahap ini merupakan tahap perencanaan, perancangan, dan pembuatan alat,
dari mulai pencarian judul, referensi-referensi, hingga ke analisa rangkaian.
Adapun perancangan-perancangan rangkaian yang penulis lakukan meliputi :
Buzzer
Input DC 5V
Gambar 3.1 Diagram Alat
Atmega16
5
Mikrokontroler
Otak dari aplikasi pintu rel kereta api otomatis adalah mikrokontroller ATMega16.
Mikrokontroler ini yang akan mengendalikan semua jalannya system yang terdapat pada
pintu rel kereta api otomatis. Yaitu mengendalikan masukan system yang berupa sensor-
sensor, mengendalikan pergerakan motor stepper sebagai penggerak pintu dan
pembangkit pulsa 300 Hz, 500 Hz yang dimanfaatkan sebagai Sirine.
Gambar 3.2 Pemasangan mikrokontroler beserta rangkaian lengkap
3.1.1 Sensor reed swicth
Penerapan sensor ini adalah untuk mendeteksi keberadaan magnet yang
terpasang pada kereta. Sehingga sensor memberikan input masukan, yang nantinya
akan memicu motor penggerak servo, untuk diturunkan sebagai pertanda kereta api akan
melewati perlintasan. Selain itu sensor ini juga akan memicu BUZZER, sebagai
pengganti sirine untuk diaktifkan.
3.1.2 Infra Red dan Photodioda
Gambar 3.3 Sistem Infra Red
6
3.1.3 Buzzer
Alat output yang berfungsi untuk mengubah gelombang elektromagnetik yang di
berikan oleh baseband menjadi gelombang suara yang merambat pada udara dimana
rambatan gelombang tersebut akan terdengar oleh manusia sebagai tanda.
3.1.4 Catu daya Rangkaian
Power Supply yang pakai menggunakan Transformator 1 A sebagai penurun
daya 12 VAC, dua buah Dioda IN4002 sebagai penyearah arus dari AC menjadi DC, dan
Elco 2200 uF sebagai perata arus. Arus yang keluar dari rangkaian tersebut masih 12
VDC sehingga untuk menghasilkan 5 VDC haruslah ditambahkan komponen regulator
7805.
Gambar 3.4 Skematik rangkaian catu daya
3.1.5 Downloader
Rangkaian Downloader versi ATMega16 yang digunakan sangat berbeda dengan
Downloader versi AT89S51, dalam hal penyambungan antar komponen serta letak pinya
pun berbeda.
3.1.6 Sistem Reset
Sistem reset berfungsi mengembalikan kondisi kerja mikrokontroler pada posisi
awal. pin ini harus diberi logika 1 selama 2 siklus mesin untuk mengaktifkannya.
3.2 Perancangan Mekanik
Gambar 3.5 Rancangan Mekanis
7
3.2.1 Motor servo sebagai palang pintu
Gambar 3.6 Rancangan Motor Servo
3.2.2 LED Penanda
LED ini akan mati apabila reed swetch pembuka terpicu. Bahan yang digunakan
adalah acrylic sepanjang 8,5 cm. Diujungnya dipasang sebuah red lamp biasa. LED
Penanda berjumlah 2 buah yang dipasang di pinggir rel kereta api.
Gambar 3.7 Rancangan LED Penanda
3.3 Perancangan dan Pembuatan Perangkat Lunak
Gambar 3.8 Flowchart Program
8
3. Pembahasan dan Pengujian Alat
4.1 Bagian Elektronis
Bagian elekntronis sesungguhnya merupakan bagian yang paling rentan
terhadap kerusakan dan kesalahan pembuatan. Oleh karena itu agar sistem
pengendalian tidak mudah rusak, saya membagi menjadi tiga bagian elektronis ditambah
sumber daya listrik.
4.1.1 Board Mikrokontroler
Gambar 4.1 Board Mikrokontroler
4.1.2 Sensor reed switch
Gambar 4.2 Peletakan Reed Switch
Reed switch dipasang atau ditanam dibawah rel kereta api agar tidak
mengganggu perjalanan kereta api. Hal ini juga dimaksudkan agar reed switch tidak
terlindas oleh batangan kereta api mengingat switch ini terbuat dari kaca yang rentan
terhadap tekanan yang kecil sekalipun.
Gambar 4.3 Magnet Lokomotif
9
4.1.3 Infra Red
Gambar 4.4 Infrah Red dan Photodioda
Pemasangan Infra reed ini harus sejajar dengan pemasangan photodiode
sebagai satu kesatuan sistem yang seri. Sehingga apabila satu komponen elektronika ini
tidak berfunsi, maka seluruh sistem sensor ini juga tidak berfungsi. Cara kerja alat ini
adalah, apabila infra merah mendapat arus, maka akan memancarkan cahaya.
4.1.4 LED Penanda
Gambar 4.5 LED Penanda
4.1.2 Buzzer
Gambar 4.6 Buzzer
Buzzer ini berfungsi sebagai bel penanda saat kereta api melintas. Buzzer ini aktif
saat sensor inframerah dan reed switch ke 1 aktif secara bersamaan sebagai penanda
bahwa kereta api sedang melewati wilayah tersebut.
10
4.2 Pembuatan Mekanik
Gambar 4.7 Mekanik Rel Kereta Api
4.2.1 Servo Palang Pintu
Gambar 4.8 Servo Palang Pintu
Reed switch ke -2 terpicu, maka palang pintu tersebut bergerak berlawan arah
jarum jam (ccw) sebagai asumsi kereta sudah lewat dan pintu gerbang sudah terbuka
sehingga pengendara bisa melaju. Tinggi palang pintu ini adalah 8.5cm dengan jarak
antar servo adalah 9 cm.
4.3 Pembuatan Perangkat Lunak
Kode program tersebut dapat menjelaskan bahwa dalam setiap pemberian
inputan pada mikrokontroler didahului dengan karakter $ atau dollar, hal ini menunjukan
bahwa kita sedang memberikan instruksi fungsi kepada mikro kontroler. Regfile
menunjukan pengalamatan jenis mikrokontroler. Crystal adalah memori clock pada
mikrokontroler yang besarnya antara 1-8000000 Hz.
11
4.3.1 Inisialisasi
Sebelum melakukan proses aplikasi algoritma pemrograman, terlebih dahulu
harus melakukan inisialisasi port yang digunakan mikrokontroler sebagai gerbang input
output atau I/O gate yang nanti akan tesambung dengan rangkaian luar, sehingga tidak
ada kesalahan pengalamatan register pada mikrokontroler.
Config Timer1 = Timer , Prescale = 1
Config Pina.0 = Output
'buzzer
Config Pina.5 = Output
'led status
Config Pina.1 = Input
Config Pina.2 = Input
Config Pina.3 = Input
Config Pina.4 = Input
Config Pind.0 = Input
Config Pind.1 = Input
Declare Sub Buka
Declare Sub Tutup
Declare Sub Tanda
Declare Sub Bunyi
Declare Sub Diam
Dim Cacah As Byte
Pwm_1 Alias Portd.5
12
Pwm_2 Alias Portd.4
Sw1 Alias Pina.4
Sw2 Alias Pina.3
Sw3 Alias Pina.2
Sw4 Alias Pina.1
Photo1 Alias Pind.0
Photo2 Alias Pind.1
Led_sts Alias Porta.5
Buzzer Alias Porta.0
'=================================================================
==============
Set Porta.4 '
merah
Set Porta.3 '
orange
Set Porta.2 '
kuning
Set Porta.1 '
hijau
Set Portd.0
Set Portd.1
Reset Porta.5
4.3.2 Rutin
Do
If Photo2 = 1 And Sw2 = 0 Then
Do
Call Tutup
Call Tanda
13
Call Bunyi
Loop Until Sw4 = 0
Bitwait Sw4 , Set
For Cacah = 1 To 100
Call Buka
Next Cacah
Elseif Photo1 = 1 And Sw3 = 0 Then
Do
Call Tutup
Call Tanda
Call Bunyi
Loop Until Sw1 = 0
Bitwait Sw1 , Set
For Cacah = 1 To 100
Call Buka
Next Cacah
End If
Loop
Kode diatas digunakan untuk mengaktifkan buzzer, yaitu apabila buzzer dapat
inputan aktif maka buzzer akan berbunyi “bep” selama 25ms kemudian mati selama 25
ms, begitujuga seterusnya, sehingga suara akan terputus – putus.
Gambar 4.9 Downloader
14
4.4 Pengujian
4.4.1 Pengujian Elektronik
Pengujian ini meliputi pengujian pada board mikrokontroler, reed switch, LED dan
photodiode.
4.4.1.1 Pengujian Board Mikrokontroller
Gambar 4.10 Pengujian Board Mikrokontroler
Output yang keluar dari board mikrokontroler tersebut harus kurang dari 5 - 6 volt
sehingga board tersebut dikatakan sudah bekerja dengan baik. Apabila tegangan
melebihi 6 volt, maka akan mengakibatkan mikrokontroler mati dan tidak dapat
digunakan.
Gambar 4.11 Hasil Pengukuran
4.4.1.2 Pengujian Reed Switch
Gambar 4.12 Pengujian Reed Switch
15
Pengujian ini menggunakan magnet yang didekaatkan ke switch, apabila switch
hidup maka arus akan mengalir sebesar inputan dari catu daya.
4.4.1.3 Pengujian LED
Gambar 4.13 Pengujian LED
4.4.1.4 Pengujian Infra merah dan Photodioda
Gambar 4.14 Infra merah dan Photodioda
4. Kesimpulan
Dari beberapa tahap perancangan, pembuatan dan pengujian yang telah
dilakukan dapat diambil kesimpulan antara lain :
1. Mekanik dapat bekerja sesuai fungsi yang dinilai sangat rapi sehingga tidak
terlalu banyak mengalami modifikasi.
2. Sudut dari servo yang paling efektif digunakan dalam palang pintu adalah 900
3. Penggunaan logika AND pada reed switch dan infra merah dapat mengatasi
noise yang ditimbulkan oleh lingkungan luar.
4. Buzzer dan LED dapat bekerja dengan sinkron, sehingga dapat dianggap
sebagai simulasi yang efektif.
5. Penentuan letak reed switch yang membutuhkan sinkronisasi dengan timer yang
ada dimikrokontroler relative sulit.
6. Reed switch harus terlindung dari tekanan sekecil apapun.
7. Input photodiada dan infra merah ke dalam mikrokontroler yang kurang cepat
16
DAFTAR PUSTAKA
Budiarto. Widodo, S.Si, M.Kom, 2004 “interfacing Komputer dan Mikrokontoler” , Penerbit
Elex Media Komputindo
H.M.Jogiyanto, 1994 “Teori dan Aplikasi Program Komputer Bahasa BASIC untuk IBM
dan Kompetibelnya”
Iswanto, 2008 “Desain dan Implementasi Desain Embeded Mikrokontroler ATMega8535
dengan Bahasa Basic”, Penerbit Gava Media, Yogyakarta