TUGAS AKHIR MINIATUR PALANG PINTU KERETA API JALUR GANDA OTOMATIS DENGAN MENAMPILKAN WAKTU TUNGGU MENGGUNAKAN ARDUINO

(1)

MINIATUR PALANG PINTU KERETA API JALUR GANDA

OTOMATIS DENGAN MENAMPILKAN WAKTU TUNGGU

MENGGUNAKAN ARDUINO

Disusun Dalam Memenuhi

Syarat Guna Memperoleh Gelar Sarjana Teknik (S1) Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik

Universitas Semarang

Nama : Rendy Angkawjaya Nim : C.431.13.0116

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SEMARANG

SEMARANG

2019

(2)

(3)

(4)

(5)

v ABSTRACK

Name : Rendy Angkawijaya Nim : C.431.13.0116

Title : The Miniature of Automatically Double Track Barrier by Showing Waiting Time Use Arduino

Railway accident is one of transportation incident. One of the recent problem is barrier issue. Generally, the accident happned is caused of the barrier custodian careless. The human and technology factor is often become attenion in many cases at railway track. Some researches of automatic barrier technology is ever be conducted. The purpose of the research is to develop the research of automatic barrier technology.

The Research and Development method or R&D is applied in this research. The development of previously research is conducted by apply it on double railway track. The scheme of miniature making is started from power-ration series making alarm series, manual control series and make censor srf-04 communication, servo, alarm, LED and LCD lamp with arduino. The miniature test-driving is conducted in two steps, that is functio test and miniature work-show test.The fuctional test includes whole system test. The miniature work-show test includes power-ration serles test, censor srf-04 test and angle carefullnes on servo.

The result of the research is automatic barrier miniature on double railway-track and show the waiting-time use arduino. The barrier can close automatically, and in emergency situation, the barrier can be operated manually.

(6)

vi

KATA PENGANTAR

Dengan mengucap segala puji syukur kehadirat Allah SWT atas segala rahmat, karunia dan hidayah-Nya, penulis diberi kekuatan untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini. Sehuingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan Tugas Akhir. Penulisan Tugas Akhir ini dimaksudkan guna memenuhi salah satu syarat untuk menyelesaikan Jenjang Pendidikan Sarjana (S-1) Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Semarang.

Dengan telah selesainya Laporan Tugas Akhir ini yang tidak terlepas dari dukungan dan bantuan dari berbagai pihak baik secara langsung maupun tidak langsung. Oleh karena itu perkenankanlah penulis menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :

1. Bapak Andy Kridasusila, SE, MM , selaku Rektor Universitas Semarang. 2. Bapak Purwanto, ST, MT , selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas

Semarang.

3. Ibu Titik Nurhayati, S.T, M.Eng, selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Semarang.

4. Ibu Budiani Destyningtias, S.T, M.Eng, selaku Dosen Pembimbing I yang telah bersedia meluangkan waktunya untuk memberikan pengarahan, saran, dan bimbingan materi serta berbagai kemudahan yang memungkinkan dalam terselesainya penyusunan Tugas Akhir ini.

5. Bapak Agus Margiantoro, S.Si, M.T, selaku Dosen Pembimbing II yang telah bersedia meluangkan waktunya untuk memberikan pengarahan, saran, dan bimbingan materi serta berbagai kemudahan yang memungkinkan dalam terselesainya penyusunan Tugas Akhir ini.

6. Orang tua dan keluarga yang telah memberikan bantuan dukungan moral dan material.

7. Sahabat yang telah banyak membantu saya dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

(7)

vii

Penulis menyadari bahwa penelitian ini tidak sesempurna sebagaimana yang diharapkan, untuk itu saran dan kritik sangat diharapkan demi penyempurnaan skripsi ini. Semoga hasil penelitian ini dapat bermanfaat untuk para akademisi, praktisi ataupun untuk penelitian-penelitian selanjutnya. Akhir kata penulis mohon maaf atas kekurangan dan kesalahan yang ada pada penyusunan laporan ini. Semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi kita semua terutama bagi pihak yang berkepentingan.

Semarang, 1 Januari 2019

(8)

viii

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ... i

HALAMAN PENGESAHAN ... ii

HALAMAN PERNYATAAN ORISINALITAS ... iii

ABSTRAK ... iv

KATA PENGANTAR ... vi

DAFTAR ISI ... viii

DAFTAR GAMBAR ... x

DAFTAR TABEL ... xii

DAFTAR LAMPIRAN ... xiii

BAB I PENDAHULUAN ... 1 1.1 Latar Belakang ... 1 1.2 Rumusan Masalah ... 5 1.3 Batasan Masalah ... 5 1.4 Tujuan Penelitian ... 6 1.5 Manfaat Penelitian ... 6

1.6 Sistematika Penulisan Tugas Akhir ... 7

BAB II LANDASAN TEORI ... 9

2.1 Penelitian Terdahulu ... 9

2.2 Landasan Teori ... 11

2.2.1 Palang Pintu Perlintasan Kereta ... 11

2.2.2 Miniatur ... 12 2.2.3 Mikrokontroller ... 12 2.2.3.1 Arduino Uno ... 13 2.2.3.2 Pembuatan Program ... 14 2.2.4 Sensor ... 17 2.2.5 Motor Servo DC ... 18

(9)

ix

2.2.7 Adaptor/Power Supply ... 20

2.2.8 Buzzer ... 21

BAB III METODOLOGI PENELITIAN ... 23

3.1 Metode Research and Development ... 23

3.2 Identifikasi Kebutuhan ... 24

3.3 Analisis Kebutuhan ... 25

3.4 Diagram Blok dan Gambar Rangkaian ... 27

3.5 Flowchart Cara Kerja Miniatur ... 28

3.6 Penempatan Sensor Pada Miniatur ... 34

3.7 Pembuatan Miniatur ... 35

3.7.1 Rancang Bangun Palang Pintu Perlintasan ... 36

3.7.2 Perancangan Rangkaian ... 37

3.7.3 Langkah Pembuatan Hardware ... 39

3.8 Pengoperasian Miniatur ... 42

3.9 Pengujian Miniatur ... 43

3.10 Pengambilan Data ... 43

BAB IV HASILNDAN PEMBAHASAN ... 45

4.1 Miniatur Palang Pintu Kereta Otomatis ... 45

4.2 Pengujian dan Pembahasan Hasil Uji Miniatur ... 48

4.2.1 Uji Fungsional dan Uji Unjuk Kerja ... 48

4.2.2 Pembahasan Hasil Uji Miniatur ... 58

BAB V PENUTUP ... 70

5.1 Kesimpulan ... 70

5.2 Saran ... 71

DAFTAR PUSTAKA ... 72

(10)

x

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Aturan Desain Pintu Perlintasan Kereta ... 11

Gambar 2.2 Board Arduino Uno ... 13

Gambar 2.3 Icon Arduino Uno ... 14

Gambar 2.4 Halaman Pemrograman Arduino ... 14

Gambar 2.5 Halaman Library Arduino ... 15

Gambar 2.6 Modul SRF-04 ... 18

Gambar 2.7 Skema Ekivalen Motor DC Servo Dengan Kontrol Kecepatan ... 19

Gambar 2.8 Motor DC Servo Dengan Kontrol Kecepatan ... 19

Gambar 2.9 LCD 1602 ... 20

Gambar 2.10 Buzzer ... 22

Gambar 3.1 Diagram Alur Penelitian ... 24

Gambar 3.2 Diagram Blok Miniatur Palang Kereta ... 27

Gambar 3.3 Rangkaian Penyambungan Komponen ... 28

Gambar 3.4 Flowchart Mode Manual ... 29

Gambar 3.5 Flowchart Mode Otomatis Kereta Satu Arah ... 30

Gambar 3.6 Flowchart Mode Otomatis Kereta Simpangan ... 31

Gambar 3.7 Miniatur Rel Kereta Beserta Penempatan Sensor ... 35

Gambar 3.8 Desain Palang Pintu Perlintasan Kereta ... 36

Gambar 3.9 Skema Rangkaian Power Supply ... 37

Gambar 3.10 Layout LCD, Buzzer, dan LED Pada Papan Tampilan ... 41

Gambar 3.11 Kotak Kontrol dan Power Supply ... 42

Gambar 4.1 Miniatur Palang Pintu Kereta Otomatis ... 45

Gambar 4.2 Kotak Kontrol dan Power Supply ... 46

Gambar 4.3 Palang Pintu Perlintasan dan Papan Tampilan LCD ... 46

Gambar 4.4 Rangkaian Power Supply ... 53

Gambar 4.5 Pengukuran Sensor Secara Manual ... 55

(11)

xi

Gambar 4.7 Pengujian Servo Secara Manual ... 57

Gambar 4.8 Grafik Perbedaan Pengukuran Ketelitian Sudut Servo Secara Manual Dan Program ... 58

Gambar 4.9 Pengujian Rangkaian Catu Daya Dengan Software Livewire ... 64

Gambar 4.10 Tegangan Output dari IC 7812 ... 65

Gambar 4.11 Tegangan Setelah Jembatan Dioda ... 66

(12)

xii

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1 Rincian Perlintasan Sebidang di Jawa Tengah Tahun 2014 ... 1

Tabel 1.2 Data Jumlah Korban Kecelakaan Kereta ... 3

Tabel 3.1 Sambungan Pin SRF-04 ke Mikrokontroller ... 38

Tabel 3.2 Sambungan Pin LCD ke Mikrokontroller ... 39

Tabel 4.1 Uji Sistem Miniatur saat Kereta Satu Arah ... 49

Tabel 4.2 Uji Sistem Miniatur saat Kereta Simpangan Dengan Kereta dari Kiri ... 50

Tabel 4.3 Uji Sistem Miniatur saat Kereta Simpangan Dengan Kereta dari Kanan ... 51

Tabel 4.4 Uji Sistem Miniatur Mode Manual ... 52

Tabel 4.5 Hasil Uji Sisem Pengukur Waktu Tiba Kereta ... 52

Tabel 4.6 Pengujian Tegangan Output Regulator ... 54

Tabel 4.7 Pengujian Arus Dengan Beban Sensor dan Servo ... 54

Tabel 4.8 Pengujian Sensor SRF-04 ... 55

(13)

xiii

DAFTAR LAMPIRAN

Datasheet Arduino Uno R3 ... 75

Datasheet Sensor HC-SR04 ... 80

Datasheet Mikro Servo SG90 ... 82

Program Mikrokontroller ... 83

(14)

1 BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Pintu perlintasan kereta api merupakan salah satu dari rangkaian teknologi yang terdapat dalam sistem perkereta apian. Perlintasan kereta api di bagi dalam dua macam, yaitu perlintasan sebidang dan perlintasan tidak sebidang. Perlintasan sebidang yang diartikan sebagai elevasi jalan rel dan jalan raya ada pada satu bidang. Perlintasan tidak sebidang yang di artikan sebagai elevasi jalan rel dan jalan raya tidak berada pada satu bidang (Peraturan Direktur Jendral Perhubungan Darat SK.770/KA.401/DRJD/2005). Perlintasan sebidang ada yang berpintu dan ada yang tanpa pintu. Berdasarkan data Dinas Perhubungan Komunikasi dan Informatika (Dishubkominfo) Jateng, pada tahun 2014 perlintasan sebidang kereta api di Jawa Tengah mencapai 1809 unit, rinciannya ditunjukkan pada Tabel 1.1.

Tabel 1.1. Rincian perlintasan sebidang di Jawa Tengah Tahun 2014

No Dao

p

Perlintasan Sebidang Dijaga Tidak dijaga Liar Total

1 III Cirebon 66 154 4 224 2 IV Semarang 92 520 - 705 3 V Purwokerto 91 261 25 377 4 VI Yogyakarta 116 318 69 503 Tot al 365 1253 98 1809

Pada perlintasan berpintu di jaga oleh petugas jaga lintasan. Petugas jaga lintasan memiliki tugas sebagai berikut :

1. Standby (siaga) di gardu perlintasan ada atau tidak ada jadwal kereta api yang lewat.

(15)

3. Mengoperasikan peralatan pintu perlintasan dan peralatan kerja lainnya. Mengatur atau menghentikan sementara kendaraan yang akan melintasi jalur perjalanan kereta api.

4. Mengambil tindakan darurat dalam hal peralatan perlintasan kereta api tidak berfungsi (Dishubkominfo.tegalkota.go.id).

Kecelakaan kereta api merupakan salah satu peristiwa transportasi yang sering terjadi di Indonesia. Salah satu permasalahan yang mengemuka adalah persoalan pintu perlintasan kereta api. Kecelakaan yang sering terjadi di sekitar pintu perlintasan kereta api di sebabkan kelalaian petugas penjaga pintu atau sikap dari para pengemudi yang tidak disiplin. Berikut merupakan beberapa kejadian kecelakaan kereta di perlintasan:

1. 15 Juli 2014 pukul 23.37 WIB sepasang KA inspeksi Sindoro-Semeru bernomor SI 31101 menabrak truk crane di JPL 49 KM 20+310 Jl. Banjarkemantren, Buduran, Sidoarjo, Jawa Timur. Akibatnya, masinis kereta Linda Bagus Sujarmanto (23) dan operator crane Abdul Mufid tewas terjepit sedangan 2 lain luka berat dan mengakibatkan KAIS Sindoro dan truk rusak berat juga palang pintu dan tiang lampu perlintasan hancur berantakan. Penyebabnya dikarenakan penjaga petugas jaga lintasan tertidur pada waktu kejadian dan tidak menutup palang pintu karena tidak mendengar ada suara pemberitahuan untuk menutup pintu juga kereta itu tidak memiliki jadwal untuk melintas (kereta luar biasa). (sumber : sidoarjo.kurikulum.org) 2. 5 Nopember 2015 pukul 08.00 KA Kalijaga menabrak mobil Suzuki Ertiga dan

(16)

Berdasarkan keterangan saksi, kecelakaan disebabkan karena petugas penjaga terlambat mengetahui bahwa kereta datang dari dua arah dan palang pintu sudah sempat dibuka selama beberapa detik. Sehingga kendaraan yang sempat melaju ke tengah perlintasan tidak sempat menghindar saat KA Kalijaga melintas. (sumber : m.detik.com)

3. 19 Mei 2016 pukul 04.23 KA Senja Utama Solo menabrak mobil dan bus Trans Jakarta di perlintasan Gunung Sahari. Diduga terjadi karena petugas penjaga palang pintu perlintasan Gunung Sahari terlambat menutup palang pintu perlintasan kereta api. (sumber : Wikipedia.org)

Kecelakaan kereta api juga menyebabkan korban jiwa maupun luka – luka. Data jumlah korban kecelakaan kereta api dari tahun 2010 sampai bulan April tahun 2014 ditunjukkan pada Tabel 1.2.

Tabel 1.2. Data jumlah korban kecelakaan kereta Tahun Meninggal Luka

berat Luka ringan 2010 43 58 97 2011 4 23 24 2012 4 8 37 2013 - - 39 April 2014 3 4 -

Penyebab kecelakan kereta api terdiri atas faktor manusia / operator (28 persen), prasarana (15 persen), alam (21 persen) sarana (28 persen) dan faktor eksternal (8 persen) (dephub.go.id). Dari faktor manusia, penyebab terjadinya kecelakaan di perlintasan kereta api selain dari pengendara mobil atau motor yang menerobos palang pintu perlintasan, penyebab lainnya yaitu faktor kelalaian

(17)

petugas penjaga palang pintu perlintasan yang tidak menutup palang pintu ketika kereta api melintas. Terutama pada rel kereta jalur ganda, dikhawatirkan petugas membuka palang pintu sebelum kereta dari arah berlawanan selesai melintas.

Informasi yang selama ini didapat oleh pengendara kendaraan bermotor hanya sebatas bunyi sirine dan menutupnya palang pintu perlintasan sebagai tanda bahwa akan ada kereta api yang melintas. Sedangkan informasi mengenai arah datangnya kereta, perkiraan waktu tiba kereta sampai di perlintasan dan peringatan bahwa kereta simpangan dari dua arah pada jalur ganda selama ini belum ada. Minimnya informasi yang didapat oleh pengendara kendaraan bermotor tentang kereta yang akan melintas, juga memicu pengendara melakukan tindakan yang membahayakan nyawanya.

Dalam rangka mengurangi kecelakaan tersebut perlu kirannya di perlintasan yang tidak dijaga diberi pintu perlintasan otomatis yang juga menampilkan informasi tambahan seperti arah datangnya kereta, perkiraan waktu tiba kedatangan kereta, dan peringatan adanya kereta simpangan dari dua arah pada jalur ganda. Sedangkan di perlintasan yang dijaga dipasangi kontrol pintu otomatis untuk mengurangi human error, tetapi tetap dapat di kontrol secara manual ketika di perlukan.

Berdasarkan hal – hal tersebut, maka akan dilakukan penelitian dengan judul “Miniatur Palang Pintu Kereta Api Jalur Ganda Otomatis Dengan Menampilkan Waktu Tunggu Menggunakan Arduino”. Miniatur ini diharapkan dapat mengatur buka tutup palang pintu perlintasan kereta api secara otomatis, menampilkan waktu tunggu berupa perkiraan kedatangan kereta api tiba di perlintasan, menampilkan arah kedatangan kereta, memberikan waktu

(18)

hitung mundur sebelum palang turun agar kendaraan dibawahnya dapat memutuskan untuk maju atau berhenti dan membedakan bunyi alarm jika kereta yang akan lewat adalah kereta simpangan dua arah atau kereta satu arah yang di operasikan secara otomatis dengan menggunakan arduino uno.

1.2. Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang masalah yang dikemukakan di atas, permasalahan yang akan diangkat dalam penelitian ini adalah :

1. Bagaimana membuat miniatur palang pintu kereta api otomatis untuk jalur ganda dengan menampilkan waktu tunggu mennggunakan arduino?

2. Bagaimana unjuk kerja miniatur palang pintu kereta api otomatis untuk jalur ganda dengan menampilkan waktu tunggu mennggunakan arduino?

1.3. Batasan Masalah

Pembatasan masalah dalam penelitian ini dimaksudkan untuk mempersempit ruang lingkup permasalahan yang akan dikaji lebih lanjut. Pembatasan masalah tersebut antara lain:

1. Pembuatan miniatur palang pintu kereta api otomatis menggunakan a rduino uno.

2. Sensor ultrasonic yang digunakan adalah SRF-04.

3. Menampilkan waktu hitung mundur sebelum palang pintu turun dan waktu hitung kedatangan kereta dengan LCD 1602.

4. Pada miniatur ini digunakan satu Palang pintu yang di gerakkan dengan microservo SG90.

(19)

1.4. Tujuan Penelitian

Tujuan dalam penelitian ini:

1. Merealisasikan miniatur palang pintu kereta api otomatis untuk jalur ganda dengan menampilkan waktu tunggu menggunakan arduino.

2. Mengetahui unjuk kerja dari miniatur palang pintu kereta api otomatis untuk jalur ganda dengan menampilkan waktu tunggu menggunakan arduino.

1.5. Manfaat Penelitian

Adapun manfaat yang diharapkan dari penelitian ini antara lain : 1. Bagi mahasiswa.

a. Dapat digunakan sebagai pembelajaran dan penambah wawasan tentang miniatur palang pintu kereta api otomatis untuk jalur ganda dengan menampilkan waktu tunggu menggunakan arduino., serta sebagai kajian untuk pengembangan selanjutnya.

b. Sebagai bentuk kontribusi terhadap Universitas dan pengabdian kepada masyarakat dalam bentuk karya alat yang bermanfaat.

2. Bagi program studi Teknik Elektro.

a. Sebagai wujud dari perkembangan Ilmu Pengetahuan dan Teknologi (IPTEK).

b. Sebagai parameter kualitas dan kuantitas lulusan mahasiswa Fakultas Teknik Universitas Semarang.

(20)

1.6. Sistematika Penulisan Tugas Akhir

Adapun susunan sistematika penyusunan tugas akhir ini terdiri dari bagian awal, isi dan akhir.

1. Bagian awal:

Halaman judul, abstrak, halaman pengesahan, motto dan persembahan, kata pengantar, daftar isi, daftar tabel, daftar gambar dan daftar lampiran. 2. Bagian isi terdiri dari 4 bab, yaitu:

BAB I: PENDAHULUAN

Bab ini menjelaskan tentang latar belakang, identifikasi masalah, batasan masalah, rumusan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian, penegasan istilah dan sistematika penulisan tugas akhir.

BAB II: LANDASAN TEORI

Bab ini berisi tentang penelitian terdahulu, kerangka fikir yang melandasi tentang pelaksanaan dan pembuatan miniatur palang pintu kereta otomatis dengan menggunakan arduino, sensor SRF-04, servo dimana salah satu fiturnya adalah untuk mendeteksi kecepatan kereta dan waktu tunggu kedatangan kereta dan teori- teori relevan.

BAB III: PERANCANGAN DAN PENGUJIAN ALAT

Bab ini berisi tentang perancangan dan langkah-langkah pembuatan miniatur palang pintu kereta api otomatis dengan

(21)

menampilkan waktu tunggu kedatangan kereta menggunakan arduino.

BAB IV: HASIL PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN

Bab ini menjelaskan tentang hasil pengujian danpembahasan. BAB V: PENUTUP

Bab ini berisi tentang kesimpulan dan saran. 3. Bagian akhir berisi:

(22)

9 BAB II

LANDASAN TEORI

Pada Bab II akan dibahas penelitian terdahulu, kerangka pikir dan beberapa teori penunjang, antara lain : kereta api, palang pintu perlintasan, microcontroller, arduino uno, sensor, sensor ultrasonic SRF-04, motor servo DC, LCD 1602, adaptor dan buzzer.

2.1. Penelitian Terdahulu

Penelitian yang berkaitan dengan miniatur palang pintu kereta api sebelumnya antara lain yaitu :

1. Rancang bangun pengendalian palang pintu kereta api menggunakan waktu tunggu berbasis PLC (Hengky Ady Saputra : 2008). Palang pintu kereta otomatis menggunakan sensor cahaya berbasis PLC. Membahas tentang palang pintu kereta otomatis dengan menggunakan empat buah sensor LDR yang dikendalikan oleh PLC, pengambilan data penelitian di ambil dari pengujian diagram tangga, pengujian input output PLC, pengujian reaksi sensor cahaya untuk mendeteksi kecepatan gerakan. Hasil pengujian menunjukkan bahwa sensor cahaya tidak dapat merespon gerakan yang melebihi 6 Km/jam.

2. Palang pintu kereta otomatis dengan indikator suara sebagai peringatan dini berbasis microcontroller AT89C51 (Firmansyah: 2008). Membahas tentang palang kereta otomatis yang menggunakan sensor fototransistor yang di kendalikan microcontroller AT89C51. Dengan hasil penelitian prototype

(23)

palang kereta otomatis yang dapat bekerja namun pembacaan sensor fototransistor masih kurang akurat.

3. Prototype pintu lintasan kereta api otomatis menggunakan microcontroller dan teknologi komunikasi frekuensi radio (Rasional Sitepu: 2008). Palang pintu kereta otomatis menggunakan sensor cahaya untuk mendeteksi gerakan, hasil deteksi sensor di kirimkan modul frekuensi radio ke microcontroller AT89S51. Pengambilan data pada penelitian ini di ambil dari data sensor inframerah, modul FR. Hasil pengujian menunjukkan bahwa jika suplai energi listrik lemah maka sensor inframerah tidak mampu mendeteksi keberadaan kereta.

4. Miniatur palang pintu kereta api otomatis dengan menampilkan kecepatan kereta serta waktu tunggu menggunakan arduino (M. Azzam Firdaus : 2016). Merupakan miniatur untuk jalur tunggal dan kedatangan kereta hanya dari satuarah saja. Waktu tunggu kedatangan kereta ditetapkan 4,5 detik merupakan waktu perkiraan, sensor deteksi awal berjarak 90 cm dari perlintasan dan kecepatan miniatur 20 cm/s. Sehingga waktu tunggu akan salah jika kecepatan miniatur kereta berada di bawah atau di atas 20cm/s.

Dalam beberapa penelitian tersebut masih terdapat kekurangan diantaranya : 1. Palang pintu kereta hanya berfungsi untuk jalur tunggal saja, belum bisa

diterapkan untuk jalur ganda.

2. Sensor hanya bisa membaca kereta dari satu arah saja, jika kereta datang dari arah sebaliknya maka sistem error.

(24)

3. Tidak ada waktu hitung mundur sebelum palang pintu turun, sehingga beresiko menimpa motor atau mobil yang berada di bawahnya.

4. Waktu tunggu kedatangan kereta adalah waktu perkiraan saja, posisi sensor kecepatan sudah diatur untuk waktu tertentu saja.

5. Tidak ada pemberitahuan dari mana arah datangnya kereta.

2.2. Landasan Teori

2.2.1. Palang Pintu Perlintasan Kereta

Palang pintu perlintasan kereta adalah pengaman tambahan yang di gunakan untuk menutup lintasan kereta. Aturan desain pintu perlintasan kereta dapat di tunjukkan pada Gambar 2.1.

Gambar 2.1. Aturan desain pintu perlintasan kereta (Sk Dirjen Perhubungan Darat No SK.770/KA.401/DRJD/2005)

(25)

Keterangan :

1. Pintu dengan persyaratan kuat dan ringan, anti karat serta mudah dilihat. 2. Isyarat lampu lalu lintas satu warna, terdiri dari satu lampu yang

menyala berkedip atau dua lampu yang menyala bergantian. 3. Pengerak palang pintu.

Pengerak ini di operasikan secara manual oleh petugas jaga lintasan dari dalam pos penjagaan.

2.2.2. Miniatur dan miniatur palang pintu perlintasan kereta

Miniatur adalah tiruan sesuatu dalam skala yang diperkecil (Kamus Besar Bahasa Indonesia). Pembuatan miniatur palang pintu yang di gunakan pada palang pintu kereta otomatis dibuat dengan menggunakan akrilik yang di gerakkan motor servo DC.

2.2.3. Mikrokontroller

Mikrokontroller adalah sebuah sistem komputer yang seluruh atau sebagian elemennya dikemas dalam satu chip IC sehingga sering disebut single chip microcomputer. Microcontroller merupakan sistem komputer yang mempunyai satu atau beberapa tugas yang sangat spesifik. Secara teknis ada dua microcontroller yaitu RISC (Reduced Instruction Set Computing) dan CICS (Complex Instruction Set Computer) (Anna Nur, 2010).

(26)

2.2.3.1. Arduino Uno

Arduino ini merupakan sebuah board mikrokontroller yang didasarkan pada ATmega328. Bentuk fisik arduino uno ditunjukkan pada Gambar 2.2. Arduino uno memuat semua yang dibutuhkan untuk menunjang microcontroller, sangat mudah menghubungkannya ke sebuah komputer dengan sebuah kabel USB dan mensuplainya dengan sebuah adaptor AC (Alternating Current) ke DC (Direct Current) atau menggunakan baterai untuk memulainya. ATmega328 pada arduino uno hadir dengan sebuah bootloader yang memungkinkan untuk meng-upload kode baru ke ATmega328 tanpa menggunakan program hardware eksternal (Muhammad Ichwan,2013).

Gambar 2.2. Board arduino uno Spesifikasi arduino:

Board Arduino bekerja pada tegangan 5 – 12 V, arduino memiliki 20 pin I/O yang terdiri dari 14 pin digital dan 6 pin analog, pada board arduino terdapat mikrokontroller Atmega 328 yang mempunyai kapasitas penyimpanan 32 kb. (Arduino-R3-datasheet)

(27)

2.2.3.2. Pembuatan program

Tahap ini adalah tahap pembuatan program (coding). Program ini menggunakan jenis bahasa C++. Pemrograman ini dilakukan untuk mengaktifkan SRF-04, LCD dan control lainnya. Berikut adalah Gambar story board yang akan digunakan dalam pemrograman :

a. Icon arduino

Icon arduino adalah symbol atau lambang dari software arduino. Gambar icon arduino di tunjukkanpada Gambar 2.3.

Gambar 2.3. Icon arduino uno b. Halaman Pemrograman Arduino

Halaman pemrograman adalah halaman yang digunakan untuk penulisan coding atau pemrograman. Gambar halaman pemrograman arduino dapat dilihat pada Gambar 2.4.

(28)

c. Halaman library arduino

Halaman library adalah halaman yang berisi tentang library program yang telah disediakan oleh software arduino uno. Gambar halaman library arduino dapat dilihat pada Gambar 2.5.

Gambar 2.5. Halaman Library Arduino d. Dasar – Dasar program arduino

1) Void setup()

Berisi kode program yang hanya dijalankan sekali sesaat setelah microcontroller dijalankan atau di-reset. Merupakan bagian persiapan atau inisialisasi program.

2) Void loop()

Berisi kode program yang akan dijalankan terus-menerus. Merupakan untuk program utama.

(29)

3) Instruksi percabangan if dan if-else

Instruksi (if) dan (if-else) akan menguji apakah kondisi tertentu dipenuhi atau tidak. Jika tidak dipenuhi, maka instruksi berikutnya akan dilompati, tetapi jika dipenuhi, maka instruksi berikutnya akan dijalankan.

4) Instruksi perulangan for-loop

Perulangan (for-loop) akan membuat perulangan pada bloknya dalam jumlah tertentu, yaitu sebanyak nilai counter-nya.

5) Input Output Digital a) pinMode()

Ditempatkan di void setup(), digunakan untuk mengatur sebuah kaki I/O digital, untuk dijadikan INPUT atau OUTPUT, dengan format penulisan sebagai berikut :

pinMode(3,OUTPUT); // menjadikan D3 sebagai OUTPUT b) digitalRead()

Digunakan untuk membaca sinyal digital yang masuk, digunakan instruksi digitalRead(), dengan format penulisan sebagai berikut :

int tombol=digitalRead(2); //membaca sinyal Masuk di D2 c) digitalWrite()

Digunakan untuk mengeluarkan sinyal digital, dengan format penulisan sebagai berikut :

(30)

6) Komunikasi

a) Instruksi serial.available()

Digunakan untuk mendapatkan jumlah karakter atau byte yang telah diterima di serial port.

b) Instruksi serial.read()

Digunakan untuk membaca data yang telah diterima di serial port.

c) Instruksi serial.print()

Digunakan untuk mencetak data ke serial port. d) Instruksi serial.write()

Digunakan untuk mengirimkan data dalam bentuk biner, satu byte data setiap pengiriman.

e) Instruksi serial.begin()

Digunakan untuk mengatur baundrate atau kecepatan ( 9600 ).

2.2.4. Sensor

Sensor adalah divais yang digunakan untuk merubah suatu besaran fisika atau kimia menjadi besaran listrik sehingga dapat dianalisa dengan rangkaian listrik tertentu. (Hiskia, 2007).

(31)

Gambar 2.6. Modul SRF-04

Sensor ultrasonik SRF-04 pada dasarnya digunakan untuk mengukur jarak antara sensor dengan objek di depannya jangkauan sensor ini 3 cm sampai 3 meter. Sensor SRF-04 bekerja dengan memancarkan sinyal ultrasonik pada frekuensi 40KHz kemudian menangkap pantulan sinyal tersebut dan jarak di hitung dengan mengalkulasi lebar pulsa tundaan (delay) antara pulsa transmit (trigger) dan pulsa gema (echo) dari sinyal PWM

2.2.5. Motor Servo DC

Motor DC Servo (DC-SV) pada dasarnya adalah motor DC magnet permanent (DC-MP) dengan kualifikasi khusus yang sesuai dengan aplikasi “servoing” di dalam teknik kontrol. Tidak ada spesifikasi baku yang disepakati untuk menyatakan bahwa suatu motor DC-MP adalah motor SV. Namun secara umum dapat didefinisikan bahwa motor DC-SV harus memiliki kemampuan yang baik dalam mengatasi perubahan yang sangat cepat dalam hal posisi, kecepatan dan akselerasi. Motor DC-SV juga dikehendaki handal beroperasi dalam lingkup torsi yang berubah - ubah. Beberapa tipe motor DC-SV yang dijual bersamaan dengan paket rangkaian drivernya telah memiliki rangkaian kontrol

(32)

kecepatan yang menyatu didalamnya. Putaran motor tidak lagi berdasarkan tegangan supply ke motor, namun berdasarkan tegangan input khusus yang berfungsi sebagai referensi kecepatan output. Dalam diagram skema ditunjukkan dalam Gambar 2.7.

Gambar 2.7. Skema ekivalen motor DC servo dengan kontrol kecepatan

Skema dalam Gambar 2.7. Dapat dinyatakan dalam tata rangkaian seperti pada Gambar 2.8. Kecepatan putar motor tidak diatur dari tegangan supply DC, namun melalui tegangan referensi yang diartikan sebagai

ref. Dalam beberapa tipe produk, nilai tegangan sebagai ref ini

mempunyai karakteristik yang linier terhadap act. (Endra

Pitowanto,2006:86-87).

(33)

2.2.6. LCD (Liquid Crystal Display)

LCD adalah suatu display dari bahan cairan kristal yang pengoperasiannya menggunanakan system dot matriks. LCD banyak digunakan sebagai display dari alat-alat elektronika seperti kalkulator, multitester digital, jam digital dan sebagainya (Faela Shofa,2015). Tipe LCD yang digunakan yaitu LCD 1602, Contoh LCD 1602 dapat di lihat pada Gambar 2.9. LCD 1602 ini memiliki 16 pin dengan fungsi pin masing-masing dapat dilihat di halaman lampiran.

Gambar 2.9. LCD 1602

2.2.7. Adaptor / Power Supply

Ada beberapa jenis adaptor diantaranya : 1. Adaptor DC converter

Adalah adaptor yang bisa mengubah tegangan DC yang besar me n jadi tegangan DC yang kecil. Contohnya tegangan 12 VDC jadi 6 VDC.

(34)

2. Adaptor step up serta step down

Adaptor step up yaitu adaptor yang bisa mengubah tegangan AC yang kecil jadi tegangan AC yang besar. Contohnya tegangan 110V jadi tegangan 220V. Adaptor step down yaitu adaptor yang bisa mengubah tegangan AC yang besar jadi tegangan AC yang kecil. Contohnya tegangan 220V menjadi tegangan 110V.

3. Adaptor power supply

Adalah adaptor yang bisa mengubah tegangan listrik AC yang besar jadi tegangan DC yang kecil. Contohnya tegangan 220V AC jadi tegangan 6V, 9V, atau 12VDC.

2.2.8. Buzzer

Buzzer adalah sebuah komponen elektronika yang berfungsi untuk mengubah getaran listrik menjadi getaran suara, contoh komponen buzzer dapat di lihat pada Gambar 2.10. Pada dasarnya prinsip kerja buzzer hampir sama dengan loud speaker, buzzer juga terdiri dari kumparan yang terpasang pada diafragma dan kemudian kumparan tersebut dialiri arus sehingga menjadi elektromagnet, kumparan tadi akan tertarik ke dalam atau keluar, tergantung dari arah arus dan polaritas magnetnya, karena kumparan dipasang pada diafragma maka setiap gerakan kumparan akan menggerakkan diafragma secara bolak-balik sehingga membuat udara bergetar yang akan menghasilkan suara. Buzzer biasa digunakan sebagai indikator bahwa proses telah selesai atau terjadi suatu kesalahan pada sebuah alat (alarm) (Lena dan Putrawan, 2014).

(35)

(36)

23 BAB III

METODE PENELITIAN

3.1. Metode Research and Development

Metode penelitian yang digunakan adalah metode penelitian dan pengembangan (Research and Development atau R&D). Metode penelitian Research and Development yang disingkat R&D adalah metode penelitian yang digunakan untuk menghasilkan produk tertentu, dan menguji keefektifan produk tersebut. Produk tersebut tidak selalu berbentuk benda atau perangkat keras (Hardware), seperti buku, alat tulis, dan alat pembelajaran lainnya. Akan tetapi, dapat pula berupa perangkat lunak (Software). (Sugiyono, 2012).

Penelitian ini menggunakan metode R&D dikarenakan penelitian ini sudah pernah dilakukan tetapi penelitian tersebut masih memiliki kekurangan sehingga membutuhkan penelitian lanjutan. Alur penelitian ditunjukkan pada Gambar 3.1

(37)

Gambar 3.1 Diagram Alur Penelitian

3.2. Identifikasi kebutuhan

Dalam merancang miniatur palang pintu kereta api jalur ganda otomatis dengan menampilkan waktu tunggu menggunakan arduino ini terdiri dari 2 bagian yaitu:

1) Perangkat keras (Hardware):

a. Sistem microcontroller Atmega328 (arduino uno) sebagai sistem pengolah input/output.

b. Sensor SRF-04 sebagai pendeteksi kedatangan kereta. c. Mikro servo SG90 sebagai pembuka dan penutup pintu. d. Buzzer sebagai bunyi penanda akan ada kereta yang melintas.

mulai

Mencari referesi penelitian sebelumnya

Pembuatan Hardware : 1. Power Supply 2. Miniatur palang pintu kereta 3. Penmpatan sensor & tampilan lcd

Pembuatan Software : 1. Gambar rangkaian dengan

liveware

2. Program dengan software arduino

Pengambilan data

Analisis data

Hasil & pembahasan

simpulan

selesai

gagal berhasil

Pengujian alat

(38)

e. Rangkaian kontrol palang pintu dan alarm secara manual.

f. LCD 1602 yang berfungsi menampilkan waktu hitung mundur sebelum palang pintu turun dan menampilkan waktu tunggu kedatangan kereta. g. Rangkaian power supply sebagai catu daya.

h. Rancang bangun palang kereta sebagai miniatur. 2) Perangkat lunak (Software):

a. Software arduino uno b. Livewire

3.3. Analisis kebutuhan

Berdasarkan identifikasi kebutuhan yang ada, maka diperlukan beberapa spesifikasi dari komponen atau rangkaian sebagai berikut:

1. Perangkat power supply

Perangkat power supply menggunakan rangkaian yang terdiri dari komponen trafo sebagai penurun tegangan 220V menjadi 12V AC kemudian disearahkan oleh rangkaian jembatan dioda menjadi tegangan 12 VDC, IC 7812 sebagai penstabil tegangan 12 VDC, IC 7805 sebagai pembatas tegangan 5V, kapasitor sebagai filter.

2. Rangkaian microcontroller Atmega328 (arduino uno)

Perangkat microcontroller Atmega328 digunakan sebagai kendali rangkaian mulai dari menerima logika high-low dari tombol manual, menerima output data dari sensor ultrasonic, memproses tampilan LCD, membunyikan alarm dan memproses motor DC servo untuk menutup dan membuka palang pintu.

(39)

3. Perangkat sensor ultrasonic SRF-04

Pada miniatur ini menggunakan 6 sensor SRF-04 yaitu :

a. Sensor SRF-04 1 berfungsi sebagai pendeteksi kedatangan kereta api pada rel jalur A (jalur dalam), mengaktifkan waktu hitung kecepatan kereta.

b. Sensor SRF-04 2 berfungsi menghentikan waktu hitung kecepatan kereta pada rel kereta jalur dalam, dan mengaktifkan waktu hitung mundur palang pintu perlintasan turun.

c. Sensor SRF-04 3 berfungsi sebagai pendeteksi kedatangan kereta api pada rel jalur A (jalur luar), mengaktifkan waktu hitung kecepatan kereta.

d. Sensor SRF-04 4 berfungsi menghentikan waktu hitung kecepatan kereta pada rel kereta jalur luar, dan mengaktifkan waktu hitung mundur palang pintu perlintasan turun.

e. Sensor SRF-04 5 berfungsi setelah kereta melewati sensor ini (pada jalur dalam) maka bunyi alarm berhenti, palang pintu membuka. f. Sensor SRF-04 6 berfungsi setelah kereta melewati sensor ini (pada

jalur luar) maka bunyi alarm berhenti, palang pintu membuka. 4. LCD 1602

LCD 1602 ini berfungsi untuk menampilkan karakter yang berisi waktu hitung mundur palang pintu perlintasan turun, prakiraan waktu hitung mundur kedatangan kereta, dan perintah untuk lalu lintas kendaraan pada perlintasan kereta api.

(40)

5. Rancang bangun palang pintu

Rancang bangun palang pintu perlintasan kereta yang digunakan dalam miniatur.

3.4. Diagram Blok dan Gambar Rangkaian

Blok sistem pada miniatur miniatur dapat dilihat pada Gambar 3.2

Gambar 3.2. Diagram Blok Miniatur Palang Kereta

Gambar rangkaian penyambungan pin mikrokontroller Atmega 328 (arduino uno) dengan komponen lainnya pada miniatur palang pintu kereta otomatis ini dapat di lihat pada Gambar 3.3.

Mode otomatis Sensor 1 2 3 4 5 6 Mode manual mikrokontroller Servo LCD LED 1 LED 2 Buzzer Kondisi perlintasan yang diinginkan Kondisi perlintasan yang sebenarnya

(41)

Gambar 3.3. Rangkaian Penyambungan Komponen

3.5. Flowchart cara kerja miniatur

Flowchart cara kerja miniatur palang pintu kereta otomatis dengan menampilkan waktu hitung mundur kedatangan kereta menggunakan arduino uno, ditunjukkan pada Gambar 3.4 sampai 3.6

(42)

Flowcart Mode Manual

Gambar 3.4 Flowchart Mode Manual

Flowchart Mode Otomatis dengan Kereta Satu Arah Mulai Tombol manual di-ON-kan Sensor Kecepatan LUAR mendeteksi kereta ? B Jalur DALAM sedang ada kereta ? Ya Ya Tidak Tidak _Tidak Ya Ya

1. Palang pintu menutup 2. LCD print “AWAS !

KEADAAN DARURAT”

Tombol manual di-Off-kan

C D

Waktu hitung mundur palang turun habis ?

1. Alarm HIGH ON

2. Waktu hitung palang turun MULAI, LCD print “PALANG MENUTUP DALAM 3 DTK”

3. LED 1 & LED 2 ON

Tidak Jalur LUAR sedang ada kereta ? 1. LCD print “SILAKAN JALAN” 2. Alarm HGH OFF 3. Palang pintu terbuka 4. LED 1 & LED 2 OFF

Selesai A A Sensor Kecepatan DALAM mendeteksi kereta ? Tidak Ya Ya Tidak Tidak Ya

(43)

Gambar 3.4 Flowchart Mode Otomatis Dengan Kereta Satu Arah Waktu hitung

mundur palang turun habis ?

1. Palang pintu menutup

2. Waktu hitung mudur kereta sampai MULAI, LCD print “KERETA DR KANAN, AKAN TIBA … DTK” 1. Waktu hitung mundur palang turun

MULAI, LCD print “PALANG TURUN DALAM 3 dtk 2. Alarm LOW ON 3. LED 2 ON Ya Ya Tidak Tidak D

1. Waktu hitung mundur palang turun MULAI, LCD print “PALANG TURUN DALAM 3 dtk

2. Alarm LOW ON 3. LED 1 ON

C

1. Palang pintu menutup

2. Waktu hitung mudur kereta sampai MULAI, LCD print “KERETA DR

KIRI, AKAN TIBA … DTK”

Ya Ya Ya Ya Tidak Tidak

Waktu hitung mundur keretasampai HABIS

?

SENSOR 5 mendeteksi kereta

?

1. LCD print “SILAKAN JALAN” 2. Alarm LOW OFF

3. Palang pintu terbuka 4. LED 2 OFF

1. LCD print “SILAKAN JALAN” 2. Alarm LOW OFF

3. Palang pintu terbuka 4. LED 1 OFF

Waktu hitung mundur kereta sampai HABIS

? SENSOR 6 mendeteksi kereta ? Tidak Tidak Waktu hitung mundur palang turun habis ? Selesai

(44)

Flowchart Mode Otomatis dengan Kereta Simpangan Dua Arah

Gambar 3.6 Flowchart Mode Otomatis Kereta Simpangan Dua Arah Ya Ya Tidak Tidak Palang pintu menutup ? Tidak B Ya 1. LCD clear 2. LCD print “AWAS KERETA DR 2 ARAH” 3. Alarm HIGH ON 4. LED 1 & LED 2 ON

SENSOR 5 & SENSOR 6 mendeteksi kereta ? 1. LCD print “SILAKAN JALAN” 2. Alarm HGH OFF 3. Palang pintu terbuka 4. LED 1 & LED 2 OFF

1. LCD clear

2. Waktu hitung palang turun MULAI, LCD print “PALANG MENUTUP DALAM 3 DTK” 3. Alarm HIGH ON

4. LED 1 & LED 2 ON

Waktu hitung mundur palang turun habis ?

1. Palang pintu menutup 2. LCD print “KERETA 2

ARAH”

Selesai

(45)

Penjelasan flowchart: a. Mulai

Langkah pertama untuk mengoperasikan miniatur ini dengan memberikan tegangan pada sistem atau rangkaian.

b. Tombol manual ditekan

Jika tombol manual ditekan berarti system tidak bekerja otomatis. Alarm HIGH berbunyi, LED 1 & LED 2 menyala, waktu hitung mundur palang pintu perlintasan turun aktif.

Palang pintu perlintasan akan menutup setelah waktu hitung mundur palang pintu perlintasan turun habis.

c. Tombol manual dilepas

Ketika tombol manual dilepas maka alarm HIGH berhenti berbunyi, LED 1 & LED 2 berhenti menyala, palang pintu perlintasan terbuka dan LCD menampilkan perintah jalan.

d. Sensor SRF-04 1

Sensor SRF-04 1 mendeteksi kedatangan kereta pada jalur dalam maka, mengaktifkan waktu hitung kecepatan kereta.

e. Sensor SRF-04 2

Ketika kereta melewati Sensor SRF-04 2, mengakhiri waktu hitung kecepatan kereta sehingga menghasilkan keluaran berupa prakiraan waktu tiba kereta tepat di perlintasan. Juga mengaktifkan waktu hitung mundur palang pintu perlintasan turun selama 3 detik, menghidupkan LED 1 indikator arah kereta datang dan menghidupkan alarm LOW.

(46)

Palang pintu perlintasan akan menutup setelah waktu hitung mundur palang pintu perlintasan turun habis dan waktu hitung mundur prakiraan kedatangan kereta akan ditampilkan pada LCD setelah dikurangi 3 detik untuk sebelumnya menampilan waktu hitung mundur palang turun habis.

f. Sensor SRF-04 5

Ketika kereta melewati sensor SRF-04 5, maka palang pintu perlintasan membuka, alarm LOW berhenti berbunyi dan LED 1 berhenti menyala.

g. Sensor SRF-04 3

Sensor SRF-04 3 mendeteksi kedatangan kereta pada jalur luar maka, mengaktifkan waktu hitung kecepatan kereta.

h. Sensor SRF-04 4

Ketika kereta melewati Sensor SRF-04 4, mengakhiri waktu hitung kecepatan kereta sehingga menghasilkan keluaran berupa prakiraan waktu tiba kereta tepat di perlintasan. Juga mengaktifkan waktu hitung mundur palang pintu perlintasan turun selama 3 detik, menghidupkan LED 2 indikator arah kereta datang dan menghidupkan alarm LOW.

Palang pintu perlintasan akan menutup setelah waktu hitung mundur palang pintu perlintasan turun habis dan waktu hitung mundur prakiraan kedatangan kereta akan ditampilkan pada LCD setelah dikurangi 3 detik untuk sebelumnya menampilan waktu hitung mundur palang turun habis.

i. Sensor SRF-04 6

Ketika kereta melewati sensor SRF-04 6, maka palang pintu perlintasan membuka, sirine berhenti berbunyi dan LED 2 berhenti menyala.

(47)

j. Sensor SRF-04 1 mendeteksi kereta ketika LED 2 ON, atau sebaliknya Sensor SRF-04 3 mendeteksi kereta ketika LED 1 ON

Keadaan ini terjadi jika kedua kereta api bersimpangan di perlintasan.Terdapat dua perintah untuk kondisi seperti ini, yaitu :

1. Jika palang pintu perlintasan masih terbuka

Mengaktifkan waktu hitung mundur palang pintu perlintasan turun selama 3 detik, menghidupkan LED 1 & LED 2 dan menghidupkan alarm HIGH dan LCD menampilkan “KERETA 2 ARAH”. Palang pintu perlintasan akan menutup setelah waktu hitung mundur palang pintu perlintasan turun habis.

2. Jika palang pintu perlintasan sudah menutup

Menghidupkan LED 1 & LED 2 dan menghidupkan alarm HIGH dan LCD menampilkan “KERETA 2 ARAH”.

Jika Sensor SRF-04 5 sudah mendeteksi kereta dan Sensor SRF-04 6 juga sudah mendeteksi kereta, maka alarm HIGH berhenti berbunyi, LED 1 & LED 2 berhenti menyala, palang pintu perlintasan terbuka dan LCD menampilkan perintah jalan.

3.6. Penempatan sensor pada miniatur

Pada miniatur ini menggunakan miniatur rel kereta lengkap dengan keretanya. Beberapa sensor ditempatkan pada miniatur tersebut, penempatan sensor dapat dilihat pada Gambar 3.7, miniatur rel kereta beserta penempatan posisi sensor.

(48)

Gambar 3.7. Miniatur Rel Kereta Beserta Penempatan Sensor

3.7. Pembuatan miniatur

Pembuatan miniatur palang pintu otomatis dengan menampilkan kecepatan kereta ini terdapat beberapa tahapan yaitu :

a. Pembuatan rancang bangun palang pintu perlintasan.

b. Pembuatan rangkaian power supply, modul ultrasonic SRF 04 dan modul LCD 1602

c. Pembuatan Hardware berupa papan tampilan LCD dan kotak tempat rangkaian power supply dan kontrol manual.

e. Pembuatan program.

Tahapan diatas saling berkaitan, jadi proses atau tahapan-tahapan tersebut harus dilakukan dalam pembuatan miniatur palang pintu kereta

(49)

otomatis dengan menampilkan waktu tunggu kedatangan kereta menggunakan arduino uno.

3.7.1. Rancang bangun palang pintu perlintasan.

Dalam pembuatan palang kereta memakai bahan plastik sebagai palang pintu yang di gerakkan motor servo DC-SV dan karton sebagai kotak untuk tempat servo. Desain palang kereta di tunjukkan pada Gambar 3.8.

(50)

3.7.2. Perancangan rangkaian

Perancangan rangkaian miniatur palang pintu kereta api jalur ganda otomatis dengan menampilkan waktu tunggu menggunakan arduino terdiri dari: a. Power supply

Rangkaian power supply ini digunakan sebagai catu daya rangkaian arduino, sensor SRF-04, LCD, buzzer dan servo. Gambar skema rangkaian di tunjukkan pada Gambar 3.9.

Gambar 3.9. Skema Rangkaian Power Supply

Gambar 3.9. merupakan skema penurunan tegangan 220V menjadi 5V AC kemudian disearahkan oleh rangkaian jembatan dioda menjadi tegangan DC, IC 7805 sebagai pembatas tegangan 5V, kapasitor sebagai filter.

b. Modul ultrasonic SRF-04

Berikut daftar pemasangan sensor SRF-04 dengan pin mikrokontroller Atmega 328(arduino uno) di tunjukkan pada Tabel 3.1.

(51)

Tabel 3.1 Sambungan Pin SRF-04 ke Mikrokontroler

NAMA PIN/PORT ARDUINO

SRF-04 1 Vcc Echo Trigger Ground 5 V 2 2 Ground SRF-04 2 Vcc Echo Trigger Ground 5 V 3 3 Ground SRF-04 3 Vcc Echo Trigger Ground 5 V 4 4 Ground SRF-04 4 Vcc Echo Trigger Ground 5 V 5 5 Ground SRF-04 5 Vcc Echo Trigger Ground 5 V 6 6 Ground SRF-04 6 Vcc Echo Trigger Ground 5 V 7 7 Ground

(52)

c. Modul LCD 1602

Modul LCD 1602 digunakan sebagai penampil kecepatan kereta dan intruksi kepada pengendara kendaraan dengan cara menampilkan tulisan untuk menghentikan kendaraan. Sambungan pin LCD dengan arduino dapat dilihat pada Tabel 3.2

Tabel 3.2. Sambungan Pin LCD ke Mikrokontroler

PIN LCD PIN/PORT ARDUINO

Vcc 5 V

SDA Analog Pin 4

SCL Analog Pin 5

Ground Ground

3.7.3. Langkah - langkah pembuatan hardware

Pada tahap ini membutuhkan beberapa komponen agar miniatur dapat berjalan atau berfungsi dengan baik. Komponen yang dibutuhkan dalam pembuatan miniatur terdiri atas komponen untuk rangkaian power supply, rangkaian buzzer dan rangkaian reset arduino

1. Rangkaian power supply Komponen:

a. Trafo

(53)

b. Jembatan dioda

Jembatan dioda berfungsi sebagai penyearah tegangan 12 VAC menjadi 12 VDC.

c. IC Regulator 7812

IC Regulator 7812 berfungsi penstabil tegangan 12 VDC d. IC Regulator 7805

IC Regulator 7805 berfungsi menurunkan tegangan 12 VDC menjadi 5 VDC dan menstabilkan tegangan 5 VDC

e. Capasitor 2200f

Capasitor berfungsi sebagai filter tegangan DC agar menghasilkan tegangan DC yang murni.

2. Papan tampilan untuk menempatkan LCD. Buzzer, dan LED.

Terbuat dari bahan kardus untuk menempatkan LCD. Buzzer, dan LED. Pada miniatur di tempatkan tepat di depan pengendara kendaraan sebagai sumber informasi mengenai arah kereta, prakiraan kedatangan kereta tepat di perlintasan dan juga bunyi alarm sebagai peringatan. Gambar 3.10 menunjukkan layout LCD. Buzzer, dan LED pada papan tampilan.

(54)

Gambar 3.10 Layout LCD. Buzzer, dan LED Pada Papan Tampilan.

3. Kotak Kontrol Manual & Power Supply

Terbuat dari bahan kayu untuk menempatkan rangkaian Power Supply dan modul arduino di dalamnya. Juga terdapat lubang di tengah untuk dipasang sebuah saklar sebagai tombol manual.

(55)

Gambar 3.11 Kotak Kontrol & Power Supply

3.8. Pengoperasian miniatur

Pengoperasian miniatur dapat dilakukan dengan cara sebagai berikut:

a. Pastikan modul mikrokontroller arduino terhubung dengan tegangan 12 VDC dan sensor, LCD, servo, buzzer, LED terhubung dengan port I/O pada mikrokontroller sesuai gambar 3.3 serta tegangan DC 5V untuk supply tegangan tiap komponen.

b. Setelah semua terhubung tunggu sensor 1 atau sensor 3 mendeteksi kedatangan kereta dan sistem otomatis akan bekerja dan LCD akan menampilkan waktu hitung mundur sebelum palang turun dan menampilkan waktu prakiraan kedatangan kereta tepat melintas di perlintasan.

c. Atau apabila terdapat kondisi darurat berupa sistem diharuskan beroperasi diluar keharusan, misal lajur kereta dilewati kereta bantuan logistik yang berjalan tidak sesuai arah laju semestinya, aktifkan mode manual dengan tekan tombol manual agar sistem otomatis OFF.

(56)

3.9. Pengujian miniatur

Pengujian miniatur dilakukan untuk mendapatkan data penelitian. Dalam pengujian ini dilakukan dengan dua pengujian yaitu:

1. Uji fungsional

Pengujian dilakukan dengan cara menguji setiap bagian miniatur berdasarkan karakteristik dan fungsi masing-masing. Pengujian dilakukan untuk mengetahui apakah setiap bagian dari perangkat telah bekerja sesuai dengan fungsi.

2. Uji unjuk kerja miniatur

Pengujian unjuk kerja miniatur dilakukan dengan cara melihat unjuk kerja miniatur. Hal-Hal yang diamati antara lain : rangkaian power supply, sensor SRF-04, tampilan di LCD, ketelitian sudut pada servo. Dari pengujian ini akan di ketahui kinerja dari miniatur yang dibuat.

3.10. Pengambilan data

Teknik pengambilan data dilakukan sebagai berikut : a. Data sensor SRF-04

Pengambilan data SRF-04 ini dimaksudkan untuk mengetahui jarak minimal dan maksimal sensor ini untuk mendeteksi benda di depannya. b. Ketelitian sudut pada servo

Pengambilan data ini dimaksudkan untuk menganalisis sudut dari motor servo dengan menggunakan busur untuk mengetahui tingkat akurasi kendali mikrokontroller terhadap servo.

(57)

c. Kemampuan alat untuk menampilkan prakiraan waktu kedatangan kereta Pengambilan data ini dimaksudkan untuk mengetahui ketepatan alat memprediksi waktu kedatangan kereta tepat melintas di perlintasan.

(58)

45 BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Miniatur palang pintu kereta otomatis

Penerapan metode R&D menghasilkan sebuah miniatur palang pintu kereta otomatis. Perangkat keras / hardware yang digunakan pada miniatur terdiri dari sensor, microcontroller ATmega328 / arduino uno, servo, buzzer dan lcd. Gambar miniatur palang KA dapat dilihat pada Gambar 4.1, kotak kontrol beserta power supply dapat dilihat pada Gambar 4.2 dan Gambar 4.3 merupakan palang pintu perlintasan dan papan tampilan LCD.

Gambar 4.1. Miniatur Palang Pintu Kereta Otomatis

a1 a2

a6

a5

a3 a4

c

(59)

Gambar 4.2. Kotak Kontrol dan Power Supply

Gambar 4.3. Palang Pintu Perlintasan dan Papan Tampilan LCD

d

e

f

g

l

k

j

i

h

(60)

Keterangan: a = Sersor srf-04 b = Kotak kontrol

c = Papan informasi perlintasan d = Saklar mode manual

e = microcontroller Atmega 328 (Arduino uno) f = Rangkaian power supply

g = Trafo stepdown

h = Palang pintu perlintasan i = LCD 1602

j = Buzzer k = LED 1 l = LED 2

Miniatur yang telah dibuat seperti gambar 4.1., dirancang untuk dapat mengendalikan palang pintu kereta secara otomatis atau manual. Prakiraan waktu kedatangan kereta ditampilkan di lcd termasuk waktu hitung mundur sebelum palang turun selama 3 detik untuk persiapan berhenti arus lalu lintas kendaraan di perlintasan. Sistem pada miniatur di program akan reset ketika kereta melewati sensor 5 atau sensor 6.

(61)

4.2. Pengujian dan pembahasan hasil uji miniatur

Pengujian miniatur dilakukan untuk mengambil data penelitian dan menganalisis miniatur dengan hasil penelitian sebelumnya. Pengujian miniatur meliputi uji fungsional dan unjuk kerja miniatur.

4.2.1. Uji fungsional dan Uji unjuk kerja 1. Uji fungsional

Langkah ini dilakukan untuk mengetahui kinerja miniatur palang pintu kereta otomatis. Pengujian tersebut meliputi uji sistem miniatur secara keseluruhan dan uji sistem pengukur kecepatan.

a. Uji sistem miniatur secara keseluruhan

Kinerja sistem secara keseluruhan diuji dengan melewatkan kereta api mainan pada sistem yang telah dibuat. Untuk itu dibutuhkan kereta api mainan dengan panjang 15 cm yang dapat bergerak dengan sumber energi baterai serta lintasan berupa rel kereta mainan. Pengujian dilakukan sebanyak 3 kali untuk kereta dari arah kiri, 3 kali untuk kereta dari arah kanan, 6 kali untuk kereta simpangan, dan 5 kali untuk pengoperasian pada mode manual

(62)

Tabel 4.1. Uji sistem miniatur saat kereta satu arah NO Posisi Kereta Tampilan LCD Status Palang Pintu Status Buzzer Status LED 1 Status LED 2 1 Sensor 1 "SILAKAN JALAN" terbuka off off Off

Sensor 2 "Kereta dari arah kiri" menutup on on Off

Sensor 3 - - - - -

Sensor 4 - - - - -

Sensor 5 - - - - -

Sensor 6 "SILAKAN JALAN" terbuka off off Off 2 Sensor 1 "SILAKAN JALAN" terbuka off off Off Sensor 2 "Kereta dari arah kiri" menutup on on Off

Sensor 3 - - - - -

Sensor 4 - - - - -

Sensor 5 - - - - -

Sensor 6 "SILAKAN JALAN" terbuka off off Off 3 Sensor 1 "SILAKAN JALAN" terbuka off off Off Sensor 2 "Kereta dari arah kiri" menutup on on Off

Sensor 3 - - - - -

Sensor 4 - - - - -

Sensor 5 - - - - -

Sensor 6 "SILAKAN JALAN" terbuka off off Off

4 Sensor 1 - - - - -

Sensor 2 - - - - -

Sensor 3 "SILAKAN JALAN" terbuka off off Off Sensor 4 "Kereta dari arah kanan" menutup on off On Sensor 5 "SILAKAN JALAN" terbuka off off Off

Sensor 6 - - - - -

5 Sensor 1 - - - - -

Sensor 2 - - - - -

Sensor 6 - - - - -

6 Sensor 1 - - - - -

Sensor 2 - - - - -

(63)

Untuk percobaan pada kereta simpangan, dibagi menjadi dua kondisi, yaitu dengan kondisi awal kereta yang terdeteksi sistem dari arah kiri (lajur rel kereta dalam) dan kondisi awal kereta yang terdeteksi sistem dari arah kanan (lajur rel kereta luar).

Tabel 4.2. Uji sistem miniatur saat kereta simpangan dengan kereta awal dari kiri

NO Posisi Kereta Tampilan LCD Status Palang Pintu Status Buzzer Status LED 1 Status LED 2

1 Sensor 1 "SILAKAN JALAN" terbuka off off off

Sensor 2 "Kereta dari arah kiri" menutup on on off Sensor 3 "Kereta dari arah kiri" menutup on on off

Sensor 4 “Awas kereta 2 arah” menutup on on on

Sensor 5 "SILAKAN JALAN" terbuka off off off

(64)

Tabel 4.3. Uji sistem miniatur saat kereta simpangan dengan kereta awal dari kanan

NO Posisi Kereta Tampilan LCD Status Palang Pintu Status Buzzer Status LED 1 Status LED 2

Sensor 4 "Kereta dari arah kanan" menutup on on off Sensor 1 "Kereta dari arah kanan" menutup on on off

Untuk pengujian kontrol palang kereta secara manual yaitu dengan cara tombol pada kontrol di tekan. Untuk hasil percobaan dapat dilihat pada table 4.4

(65)

Tabel 4.4 Uji sistem miniatur mode manual no status saklar Tampilan LCD Status Palang Pintu Status Buzzer Status LED 1 Status LED 2

1 Off “SILAKAN JALAN” terbuka off off off

on “KONDISI DARURAT” menutup Alarm HIGH on on

On “KONDISI DARURAT” menutup Alarm HIGH on on

on “KONDISI DARURAT” menutup Alarm HIGH on on

b. Uji sistem pengukur waktu tiba kereta

Pengujian sistem pengukur waktu tiba kereta dilakukan masing-masing 5 kali percobaan untuk setiap kereta. Data hasil pengujian sistem pengukur waktu tiba kereta secara langsung dengan sistem miniatur dan data hasil pengukuran secara manual (menggunakan stopwatch) dapat dilihat pada Tabel 4.5.

Tabel 4.5. Hasil uji sistem pengukur waktu tiba kereta _percobaan waktu tiba terukur

dengan stopwatch

waktu tiba pada

LCD selisih KERETA A 1 5.1 5 0.1 2 5.3 5 0.3 3 5.2 5 0.2 4 5.2 5 0.2 5 5.2 5 0.2 KERETA B 1 7.1 7 0.1 2 7.1 7 0.1 3 7.2 7 0.2 4 6.9 7 0.1 5 7 7 0

(66)

2. Uji unjuk kerja miniatur

Uji unjuk kerja miniatur dilakukan untuk mengetahui kinerja dari masing- masing komponen miniatur pengujian ini meliputi hasil pembuatan rangkaian catu daya, pengujian sensor srf-04 dan pengujian ketelitian sudut pada servo.

a. Rangkaian power supply

Pada power supply kesetabilan tegangan dan besarnya arus keluaran sangat berpengaruh. Dalam pembuatan power supply menggunakan transformator jenis Non CT (Center Tap) 1 ampere (A) untuk menurunkan tegangan dari 220V menjadi 12V. Tegangan output trafo kemudian di searahkan oleh dioda. IC regulator digunakan untuk menurunkan tegangan dan menghasilkan keluaran arus dan tegangan yang stabil, IC yang digunakan ada 2 tipe yaitu 7812 dan 7805.

Untuk gambar skema rangkaian power supply dapat di lihat pada bab 3 yaitu Gambar 3.7, dari skema tersebut maka di hasilkan sebuah rangkaian power supply yang dapat dilihat pada Gambar 4.4.

(67)

Untuk memastikan kinerja dari rangkaian power supply maka dilakukan pengujian pada rangkaian yaitu dengan mengukur tegangan dan arus dari masing- masing regulator yang di ukur pada kondisi tanpa beban dan berbeban. Dari hasil pengujian yang telah dilakukan dapat dilihat pada Tabel 4.6 dan Tabel 4.7.

Tabel 4.6. Pengujian tegangan output regulator

no IC regulator input output tertera di IC hasil pengukuran

tanpa beban dengan beban

1 7812 12,6 VAC 12 V 12.1 VDC 11.9 VDC

2 7805 12 VDC 5 V 5 VDC 4.9 VDC

Tabel 4.7. Pengujian arus dengan beban sensor dan servo

No Beban pengukuran arus pengukuran

tegangan 1 Sensor 1 3 mA 5 VDC 2 Sensor 2 3 mA 5 VDC 3 Sensor 3 3 mA 5 VDC 4 Sensor 4 3 mA 5 VDC 5 Sensor 5 3 mA 5 VDC 6 Sensor 6 3 mA 5 VDC 7 Servo 200 mA 5 VDC b. Pengujian sensor srf-04

Sensor ultrasonic adalah sensor utama yang digunakan pada miniatur palang pintu kereta otomatis. Sensor ini berperan sebagai indra pendeteksi bagi miniatur. Pengujian terhadap sensor dilakukan untuk mengetahui tingkat ketelitian dan keakuratan dari sensor tersebut. Pengujian sensor ini dilakukan dengan menampilkan data

(68)

pembacaan sensor pada LCD dan pembacaan jarak sebenarnya dengan menggunakan mistar (alat ukur panjang dengan ketelitian terkecil 1 mm), pengujian dilakukan pada rentang jarak 1-50 cm. Pengukuran sensor secara manual dapat dilihat pada gambar 4.5, hasil pengukuran dapat dilihat pada Tabel 4.8, dan grafik hasil pengujian dapat dilihat pada Gambar 4.6.

Gambar 4.5. Pengukuran sensor secara manual

Tabel 4.8 pengujian sensor srf-04

pengukuran manual hasil ukur dengan program

dengan penggaris sensor 1 sensor 2 sensor 3 sensor 4 sensor 5 sensor 6 5 5 5 5 5 5 5 10 10 10 10 10 10 10 15 15 15 15 15 15 15 20 20 20 20 20 20 20 25 27 25 25 25 25 25 30 30 30 30 30 30 30 35 35 35 35 35 35 35 40 40 40 40 40 40 40 45 45 45 45 45 45 45 50 50 50 50 50 50 50

(69)

Gambar 4.6. Grafik pengujian sensor

c. Pengujian ketelitian sudut pada servo

Pengujian ketelitian sudut servo dilakukan untuk menganalisis sudut dari motor servo dengan menggunakan busur untuk mengetahui tingkat akurasi kendali microcontroller terhadap servo. Pengujian dilakukan dengan memprogram microcontroller untuk mengerakkan servo dari sudut 100 sampai 900. Gambar Pengujian servo secara manual dapat dilihat pada gambar 4.7, hasil pengujian dapat di lihat pada Tabel 4.9, dari data hasil pengujian dapat dibuat grafik yang bisa dilihat pada Gambar 4.8.

0 10 20 30 40 50 60 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ja ra k Percobaan

Grafik Pengujian Sensor

sensor 1 sensor 2 sensor 3 sensor 4 sensor 5 sensor 6

(70)

Gambar 4.7 Pengujian Servo Secara Manual

Tabel 4.9. Data hasil pengujian ketelitian sudut servo

percobaan pemrograman dengan arduino (derajat)

pengukuran dengan busur

(derajat) selisih 1 10 13 3 2 20 23 3 3 30 35 5 4 40 47 7 5 50 58 8 6 60 71 11 7 70 82 12 8 80 93 13 9 90 104 14

(71)

Gambar 4.8. Grafik perbedaan pengukuran ketelitian sudut servo secara manual dan program

4.2.2. Pembahasan hasil uji miniatur

Pembahasan dimaksudkan untuk memahami fungsi dan manfaat data yang telah diambil, sehingga dapat menentukan pengaplikasian yang sesuai untuk kinerja miniatur palang pintu kereta otomatis.

1. Uji fungsional

Uji fungsional meliputi uji sistem secara keseluruhan dan uji sistem pengukur kecepatan.

a. Sistem miniatur secara keseluruhan

Berdasarkan pengujian pada Tabel 4.1 percobaan 1 sampai 3, kondisi awal palang pintu perlintasan membuka, alarm tidak berbunyi, LED 1 tidak menyala dan LCD menampilkan perintah jalan. Ketika kereta melewati sensor 1 (kereta dari arah kiri), maka akan mengaktifkan waktu hitung kecepatan kereta. Setelah itu kereta 0 20 40 60 80 100 120 1 2 3 4 5 6 7 8 9 d era ja t Percobaan

GRAFIK PENGUJIAN SERVO

program busur