PALANG PINTU KERETA API OTOMATIS DENGAN
PENENTUAN KOORDINAT MENGGUNAKAN GPS
Oleh
Mario Augustino Ivan Dwinanda Bimaadisurya NIM: 612009057
Skripsi
Untuk melengkapi salah satu syarat memperoleh
Gelar Sarjana Teknik
Program Studi Teknik Elektro
Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer
Universitas Kristen Satya Wacana
Salatiga
i INTISARI
Skripsi ini merancang sebuah sistem otomatisasi buka tutup pada palang pintu perlintasan kereta api untuk meminimalkan terjadinya kecelakaan. Sistem yang di rancang mempunyai kemampuan memberikan sebuah jarak aman, maksimal 1 km sebelum dan sesudah daerah perlintasan berdasar nilai lintang bujur yang diakuisisi oleh modul GPS APM 2.5 NEO 6M yang ditempatkan pada kereta api. Modul 433 MHz
Radio Telemetry Kit digunakan sebagai sarana komunikasi pengiriman paket data jarak jauh antara kereta api dan palang pintu di perlintasan dengan fitur keamanan tambahan berupa sensor HC-SR04 sebagai pendeteksi keberadaan objek, serta tombol darurat.
Berdasarkan pengujian, GPS APM 2.5 NEO 6M dapat mengikuti pergerakan kereta api dan mengenali koordinat daerah perlintasan berdasar nilai lintang bujur dengan baik. Hasil terbaik pengiriman paket data melalui frekuensi radio oleh Modul 433 MHz Radio Telemetry Kit berhasil dikirim pada jarak ± 595 meter sebelum perlintasan dan proses penutupan palang pintu berjalan dengan semestinya. Begitu pula pada jarak ± 300 meter setelah perlintasan, palang pintu dapat terbuka.
ii ABSTRACT
This thesis designs a system that automized an opening and closing of a railway crossing gate, to minimize an accident. The system designed has the ability to give a maximum 1 km of safe distance, before and after the railway crossing area based on the latitude and longitude coordinates acquired by GPS APM 2.5 NEO 6M module placed on the train. 433 MHz Radio Telemetry Kit module is utilized as a mean of transmitting a long range data packet between the train and the railway crossing gate with an additional safety features, which is HC-SR04 used for an object detector sensor, and also an emergency button.
In accordance with the experiment, GPS APM 2.5 NEO 6M can follow the train movement, and recognize the railway crossing area coordinates based on the latitude and longitude. The best result of the data packet transmission through the radio wave frequency by 433 MHz Radio Telemetry Kit module has been successfully transmitted at ± 595 meters before the crossing area and the railway crossing gate closing process worked. After the crossing area, the railway crossing gate also opened at the distance of ± 300 meters.
iii
KATA PENGANTAR
Puji syukur dan terima kasih penulis haturkan kepada Tuhan Yesus Kristus atas segala berkat, rejeki, ujian, serta kasih-Nya yang selalu memenuhi hidup penulis. Serta penyertaan dan penguatan dalam mengerjakan skripsi ini, akhirnya penulis dapat menyelesaikan masa studi di Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer yang tercinta. Terima kasih Allah Tritunggal Maha Kudus atas segala kasih sayang, penguatan, pengalaman, didikan, ujian, tawa, sedih, susah selama berkuliah yang membangun penulis menjadi orang yang seperti sekarang ini. Terima kasih juga atas doa dan dukungan yang tak ada habis-habisnya dari orang-orang terkasih disekeliling penulis.
1. Bapakku A.MM. Tyastama dan Ibuku M.A. Dian L. Meilisa atas segala bentuk supportnya, kasih sayang, doa, kesabaran, marah, uang saku, dan lain-lain. Tetap sehat dan panjang umur, hingga nantinya penulis membahagiakan Bapak dan Ibu. Masku Deo dan adikku Andra terima kasih untuk segala dukungannya juga, sukses selalu untuk kita semua!! Love you my family!!
2. Bapak Ir. Lukas B. Setyawan, M. Sc dan Bapak Gunawan Dewantoro, M.Sc.Eng selaku pembimbing I dan II, terimakasih atas bimbingan dan arahan serta kesediaan waktu dan tenaga untuk membimbing penulis selama pengerjaan skripsi ini.
3. Seluruh staff, dosen, karyawan, dan laboran FTEK atas dukungan ilmu dan moral selama penulis berkuliah di fakultas tercinta ini.
4. Saudaraku angkatan 2009, terima kasih untuk semuanya, susah senang berusaha dijalani bersama, sukses selalu untuk kita semua.
iv
6. Café Rindang dan seisinya, Mas Tom, Mas Uki, Mas Kento, Mamah, Mbak Sri, terima kasih telah menjadi tempat penulis menjernihkan pikiran.
7. Bolo kumpul Awang Sidhiastu Budidarsono, Aditya Widya Pranata, Wani Wiradharma Suryohudoyo, Yonas Aditya Darmawan, Hendry Yuwono
Ariowibowo, Amzal Victory, Reinhard “Apuy”, I’ll always miss every time we spent together.
8. Mas Krisna “Kumis”, mas Daniel “Deka”, mas Daniel “Danc*k” atas semua dukungan, bantuan, tempat berkeluh kesah, segala saran, ecenan, dan gojekannya yang kadang membuat penulis membuka mata.
9. Sahabatku saklawase, Gendut, Sugab, Keteng, Cedud, Edi, Boim, Grandong, Yudha, Tajip, Puput, Thole, Pocong.
10.Teman-teman Lab skripsi, Ardit, Bewok, Agung, Vinlux, Angga, Agung, Pakdhe, Daniel, Aksa, Jamet, Grace, Wikan, Bintang, Yudha, Face. Terima kasih atas obrolannya, DOTA nya, yang terpenting kenangannya, It’s
priceless!!!
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari kata sempurna, oleh karena itu penulis sangat mengharapkan kritik maupun saran dari pembaca sekalian sehingga skripsi ini dapat lebih berguna, khususnya bagi kemajuan teknik elektronika. Akhir kata semoga pengerjaan dan penulisan skripsi ini dapat bermanfaat dan boleh menjadi inspirasi bagi siapapun yang membacanya
Salatiga, 6 Januari 2016
v
1.3Sistematika Penulisan ... 3
BAB II PALANG PINTU KERETA API OTOMATIS DENGAN PENENTUAN KOORDINAT MENGGUNAKAN GPS ... 4
2.1Cara Kerja Sistem ... 4
2.2Gambaran Sistem ... 5
2.3Tinjauan Pustaka ... 6
2.4Komponen Yang Digunakan ... 7
BAB III PERANCANGAN SISTEM ... 8
3.1Perancangan Perangkat Keras ... 8
3.1.1 Mekanik ... 8
3.1.1.1 Realisasi Mekanik ... 9
3.1.2 Komponen Elektronik ... 9
3.1.2.1 Modul Mikrokontroler ... 10
vi
3.1.2.3 Modul GPS ... 14
3.1.2.4 Modul Radio Frequency ... 16
3.1.2.5 Modul Driver motor ... 17
3.1.2.6 Modul Catu Daya Cadangan ... 19
3.1.2.7 Sensor HC-SR04 ... 20
3.1.2.8 Limit Switch ... 21
3.2 Perancangan Perangkat Lunak ... 23
BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISIS ... 25
4.1 Pengujian modul penyusun ... 25
4.1.1 Pengujian Modul GPS ... 25
4.1.1.1 Pengujian titik koordinat pada beberapa tempat ... 25
4.1.1.2 Pengujian resolusi pada Modul GPS ... 28
4.1.2 Pengujian Modul Radio Frequency ... 30
4.1.3 Pengujian Modul Sensor HC-SR04 ... 31
4.2 Pengujian Keseluruhan Sistem ... 33
4.2.1 Hasil Pengujian ... 33
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 41
5.1 Kesimpulan ... 41
5.2 Saran Pengembangan ... 41
DAFTAR PUSTAKA ... 42
LAMPIRAN DOKUMENTASI ALAT ... 43
vii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Cara Kerja Sistem ... 5
Gambar 2.2. Gambaran Sistem ... 6
Gambar 3.1. Rancangan awal mekanik ... 8
Gambar 3.2. Realisasi mekanik ... 9
Gambar 3.3. Koneksi pin mikrokontroler Arduino Uno (Modul Master) ... 11
Gambar 3.4. Koneksi pin mikrokontroler Arduino Uno (Modul Slave)... 12
Gambar 3.5. Realisasi modul master ... 12
Gambar 3.6. Realisasi modul slave ... 13
Gambar 3.7. Koneksi pin LCD 16×2 ... 13
Gambar 3.8. GPS APM 2.5 NEO 6M ... 16
Gambar 3.9. Modul 433 MHz Radio Telemetry Kit ... 17
Gambar 3.10. Untai Driver motor ... 18
Gambar 3.11. Modul driver motor dengan relay ... 18
Gambar 3.12. KingMax Battery 1000 mAh ... 19
Gambar 3.13. Catu daya modul slave ... 20
Gambar 3.14. Modul HC-SR04 ... 20
Gambar 3.15. Sistem kerja sensor ultrasonik... 21
Gambar 3.16. Skematik konfigurasi Limit switch ... 22
Gambar 3.17.Diagram alir perangkat lunak ... 23
Gambar 4.1. (a) Hasil perbandingan tempat pertama ... 26
Gambar 4.1. (b) Hasil perbandingan tempat kedua ... 26
Gambar 4.1. (c) Hasil perbandingan tempat ketiga ... 26
Gambar 4.2. (a) Kondisi saat akuisisi data GPS baik ... 27
Gambar 4.2. (b) Kondisi saat akuisisi data GPS kurang baik ... 27
Gambar 4.3.Penjelasan estimasi posisi ... 27
Gambar 4.4.Gambaran cara pengambilan data resolusi ... 29
Gambar 4.5.Analisa kesalah bearing ... 29
Gambar 4.6. Modul RF (Tx) & RF (Rx) saat berkomunikasi ... 30
Gambar 4.7.Tempat pengujian sistem ... 33
Gambar 4.8.Data serial monitor kondisi kereta berhenti di Stasiun Balapan ... 34
viii
Gambar 4.10.Data serial monitor perubahan paket data ... 35
Gambar 4.11.Data serial monitor kereta memasuki daerah perlintasan ... 36
Gambar 4.12.Data serial monitor penerimaan RF (Rx) ... 37
Gambar 4.13.Pengujian di dalam kereta 2 ... 37
Gambar 4.14.Data serial monitor kereta melewati perlintasan ... 38
ix
DAFTAR TABEL
Tabel 1.1 Perbandingan alat yang akan dibuat ... 2
Tabel 3.1 Konfigurasi pin modul master Arduino Uno R3 ... 10
Tabel 3.2 Konfigurasi pin modul slave Arduino Uno R3 ... 11
Tabel 3.3 Koneksi pin LCD & Mikrokontroler ... 14
Tabel 3.4 Format pesan GPRMC ... 15
Tabel 3.5 Format pesan GPGGA ... 16
Tabel 4.1 Perbandingan nilai koordinat di tempat 1 ... 26
Tabel 4.2 Perbandingan nilai koordinat di tempat 2 ... 26
Tabel 4.3 Perbandingan nilai koordinat di tempat 3 ... 26
Tabel 4.4 Hasil pengujian resolusi modul GPS tempat pertama ... 28
Tabel 4.5 Hasil pengujian resolusi modul GPS tempat kedua ... 28
Tabel 4.6 Hasil pengujian modul radio frequency ... 31
x
DAFTAR SINGKATAN
GPGGA Global Positioning System Fix Data
GPRMC Recommended Minimum Specific GPS
GPS Global Positioning System
HDOP Horizontal Dilution Of Precision
LCD Liquid Crystal Display
LOS Line Of Sight
RF Radio Frequency
Rx Receiver
