1
ALAT UKUR TINGGI TRUK PADA JEMBATAN TIMBANG OTO
BERBASIS SENSOR
LIGHT CURTAIN
Kartika Julsam Efendi Misriana
kartika_munir@yahoo.com yulsam_ir@yahoo.co.id efendi_58@yahoo.co.id misriana_manaf@yahoo.co.id Politeknik Neg. Padang Politeknik Neg. Padang Politeknik Neg. Padang Politeknik Neg. Lhokseumawe
ABSTRAK
Sebagai upaya pengawasan dan pengamanan prasarana dan sarana lalu lintas dan angkutan jalan, digunakan alat penimbangan yang dapat menimbang kendaraan bermotor sehingga dapat diketahui berat kendaraan beserta muatannya (PP Nomor 43 Tahun 1993). Alat penimbangan tersebut berupa jembatan timbang oto (JTO) yang keberadaannya merupakan salah satu kebijakan untuk melindungi kerusakan jalan akibat muatan lebih serta untuk keselamatan lalu lintas. Salah satu kegiatan yang dilakukan di JTO adalah memeriksa dimensi dari kenderaan yang akan ditimbang untuk mengetahui jumlah berat yang diizinkan (JBI). Pada makalah ini pemeriksaan dimensi truk menggunakan sensor light curtain yang berfungsi untuk menentukan tinggi truk. Sensor liht curtain merupakan sekumpulan sensor infrared yang disusun secara vertikal. Sensor light curtain terdiriatas pemancar dan penerima, pemancar menggunakan infrared emitting diode TSAL6200 dan penerima TSOP34838 yang bekerja pada frekuensi 38 kHz, sedangkan hasil pengukuran tinggi truk ditampilkan di LCD. Pengujian alat ini dilakukan dengan menjalankan truk diantara pemancar dan penerima. Setelah melakukan pengujian dapat diketahui alat ini dapat bekerja dan berfungsi dengan baik.
Kata kunci: tinggi truk, sensor light curtain, TSAL6200 dan TSOP34838
.
Pendahuluan
Jembatan timbang oto (JTO) dinilai tidak berfungsi sebagaiman seharusnya. Akibatnya, rata-rata kenderaan yang melalui jalur-jalur utama di sejumlah daerah melebihi kapasitas maksimum. Beban maksimal di jalur utama itu adalah 8 ton, namun kenyataannya muatan mencapai 20 ton (Pikiran Rakyat 2005). Kerusakan jalan di daerah sengat terkait dengan frekuensi dan muatan kenderaan yang melebihi batas kemampuan jalan. Jalan lintas timur Sumatera misalnya, termasuk kelas III A. Artinya, angkutan barang yang diizinkan lewat adalah kenderaan dengan muatan sumbu terberat (MST) 8 ton (Kompas, 21/12/01). Faktanya banyak kenderaan dengan MST lebih dari 8 ton melewati jalan lintas timur tersebut. Bahkan banyak truk barak bermuatan antara 10β15 ton. Kenderaan-kenderaan itu tidak menemui masalah ketika melewati jalan tol (MST diatas 10 ton) dari Jakarta, dan dengan muatan yang sama lolos hingga ke Padang.
Kerusakan jalan disebabkan antara lain karena lalulintas yang berlebihan (overloading), panas / suhu udara, air dan hujan, serta mutu awal produk jalan yang jelek. Oleh sebab itu disamping direncanakan secara tepat jalan harus dipelihara dengan baik agar dapat melayani pertumbuhan lalulintas selama umur rencana. Pemiliharaan jalan rutin maupun berkala perlu dilakukan untuk mempertahankan keamanan
dan kenyamanan jalan bagi pengguna dan menjaga daya tahan/keawetan sampai umur rencana. (Suwarno & Sgiharto, 2004).
Pengaruh muatan lebih pada kenaikan daya rusak ternyata jauh lebih besar dari pada persentase kenaikan muatan yang dilampui (muatan illegal), khusunya pada jenis truk bersumbu tunggal yang mempunyai daya rusak jauh lebih tinggi jika terjadi kelebihan muatan. (Batubara, 2006).
Klasifikasi Truk
Klasifikasi / penggolongan truk yang dikeluarkan Bina Marga secara garis besar terdiri dari truk ringan 2 sumbu, truk sedang 2 sumbu, truk 3 sumbu, truk gandengan dan truk semitrailer. (Iskandar 2009, dan Hermawan 2009). Dari tabel, penggolongan truk yang dikeluarkan Bina Marga dapat diketahui dengan jumlah sumbu dan tinggi dari truk tersebut, seperti terlihat pada gambar 1 dibawah ini.
2 Sensor
Pada penelitian ini, untuk melakukan penggolongan kenderaan dapat dilakukan dengan menggunakan sensor β sensor:
β’ Sensor Blade (sensor jumlah ban dan sumbu). Sensor untuk menentukan jumlah ban dan jumlah sumbu, dengan menggunakan sensor blade yang ditempatkan di jalan sebelum masuk ke timbangan. Sensor blade ini merupakan sebuah limit switch jika dikenai beban (ban truk) maka memberikan sinyal ke kendali (Kartika, 2000 dan Gupte 2002). Sehingga dengan adanya sinyal ke kendali, maka kendali akan menghitung berapa jumlah sumbu dan roda dari truk yang melalui sensor tersebut (Hasieh, 2006).
β’ Sensor Light Curtain.
Sensor light curtain berfungsi untuk mencari tinggi truk yang akan ditimbang, setelah mengetahui jumlah roda dan dan sumbu dari truk, maka untuk menentukan JBI daritruk tersebut adalah dengan mencari tinggi. Sensor light curtain terdiri dari sejumlah LED inframerah yang disusun keatas dan sejumlah penerima photodiode yang berfungsi untuk menerima perubahan sinyal yang dikirim oleh LED infra red (Kartika, 2008 dan Klien, 2006). Dengan terjadinya perubahan dari photodiode maka tinggi truk dapat diketahui dan selanjutnya dibandingkan dengan data JBI yang terdapat didalam kendali (mikrokontroler).
Infra merah (infra red) ialah sinar elektromagnet yang panjang gelombangnya lebih daripada cahaya nampak yaitu di antara 700 nm dan 1 mm. Sinar infra merah merupakan cahaya yang tidak tampak. Jika dilihat dengan dengan spektroskop cahaya maka radiasi cahaya infra merah akan nampak pada spectrum elektromagnet dengan panjang gelombang di atas panjang gelombang cahaya merah (gambar 1). Dengan panjang gelombang ini maka cahaya infra merah ini akan tidak tampak oleh mata namun radiasi panas yang ditimbulkannya masih terasa/dideteksi. Infra merah dapat dibedakan menjadi tiga daerah yakni:
β’ Near Infra Merahβ¦β¦β¦β¦0.75 β 1.5 Β΅m β’ Mid Infra Merah..β¦β¦β¦β¦1.50 β 10 Β΅m β’ Far Infra Merahβ¦β¦β¦.10 β 100 Β΅m
Sinar matahari langsung terkandung 93 lumens per watt flux radian yang termasuk di dalamnya infrared (47%), cahaya tampak (46%), dan cahaya ultra violet ( 6%). Sinar infrared terdapat pada pada cahaya api, cahaya matahari, radiator kendaraan atau pantulan jalan aspal yang terkena panas. Saraf pada kulit kita dapat
menginderai perbedaan suhu permukaan kulit, namun kita tidak dapat merasakan sinar infrared.
Gambar 1. Panjang gelombang infrared
Cahaya infra merah merupakan cahaya yang tidak tampak. Jika dilihat dengan spektroskop cahaya maka radiasi cahaya infra merah akan terlihat pada spektrum elektromagnet dengan panjang gelombang di atas panjang gelombang cahaya merah. Radiasi inframerah memiliki panjang gelombang antara 700 nm sampai 1 mm dan berada pada spektrum berwarna merah. Dengan panjang gelombang ini maka cahaya infra merah tidak akan terlihat oleh mata namun radiasi panas yang ditimbulkannya masih dapat dirasakan/dideteksi.
Pada dasarnya komponen yang menghasilkan panas juga menghasilkan radiasi infra merah termasuk tubuh manusia maupun tubuh binatang. Cahaya infra merah, walaupun mempunyai panjang gelombang yang sangat panjang tetap tidak dapat menembus bahan-bahan yang tidak dapat melewatkan cahaya yang nampak sehingga cahaya infra merah tetap mempunyai karakteristik seperti halnya cahaya yang nampak oleh mata.
Pada pembuatan komponen yang dikhususkan untuk penerima infra merah, lubang untuk menerima cahaya (window) sudah dibuat khusus sehingga dapat mengurangi interferensi dari cahaya non-infra merah. Oleh sebab itu sensor infra merah yang baik biasanya memiliki jendela (pelapis yang terbuat dari silikon) berwarna biru tua keungu-unguan. Sensor ini biasanya digunakan untuk aplikasi infra merah yang digunakan diluar rumah (outdoor).
3 kemudian mendekodekannya kembali menjadi
data biner (bagian penerima). Komponen yang dapat menerima infra merah ini merupakan komponen yang peka cahaya yang dapat berupa dioda (photodioda) atau transistor (phototransistor). Komponen ini akan merubah energi cahaya, dalam hal ini energi cahaya infra merah, menjadi pulsa-pulsa sinyal listrik. Komponen ini harus mampu mengumpulkan sinyal infra merah sebanyak mungkin sehingga pulsa-pulsa sinyal listrik yang dihasilkan kualitasnya cukup baik.
Perancangan dan Pembuatan Modul Infrared (pemancar dan penerima)
Infrared (IR) detektor atau sensor infra merah adalah komponen elektronika yang dapat mengidentifikasi cahaya infra merah (infra red, IR). Sensor infra merah atau detektor infra merah saat ini ada yagn dibuat khusus dalam satu module dan dinamakan sebagai IR Detector Photomodules. IR Detector Photomodules merupakan sebuah chip detektor inframerah digital yang di dalamnya terdapat fotodiode dan penguat (amplifier). IR Detector Photomodules yang digunakan dalam perancangan robot ini adalah jenis TSOP (TEMIC Semiconductors Optoelectronics Photomodules) (gambar 2).
TSOP ini mempunyai berbagai macam tipe sesuai dengan frekuensi carriernya, yaitu antara 30 kHz sampai dengan 56 kHz. Tipe-tipe TSOP beserta frekuensi carrier-nya dapat dilihat pada data sheet.
Gambar 2. Bentuk Dan Konfigurasi Pin IR Detector Photomodules TSOP.
Konfigurasi pin infra red (IR) receiver atau penerima infra merah tipe TSOP adalah:
β’ Output (Out)
β’ Vs (VCC +5 volt DC) β’ Ground (GND)
Sensor penerima inframerah TSOP (TEMIC Semiconductors Optoelectronics Photomodules) memiliki fitur-fitur utama, seperti berikut:
β’ Fotodiode dan penguat dalam satu chip. β’ Keluaran aktif rendah.
β’ Konsumsi daya rendah.
β’ Mendukung logika TTL dan CMOS.
Detektor infra merah atau sensor inframerah jenis TSOP ( TEMIC Semiconductors Optoelectronics Photomodules ) adalah penerima inframerah yang telah dilengkapi filter frekuensi 30-56 kHz, sehingga penerima langsung mengubah frekuensi tersebut menjadi logika 0 dan 1. Jika detektor inframerah (TSOP) menerima frekuensi carrier tersebut, maka pin keluarannya akan berlogika 0. Sebaliknya, jika tidak menerima frekuensi carrier tersebut, maka keluaran detektor inframerah (TSOP) akan berlogika 1.
Pemancar sinyal infrared
IC NE555 yang mempunyai 8 pin (kaki) ini merupakan salah satu komponen elektronika yang cukup terkenal, sederhana, dan serba guna dengan ukurannya yang kurang dari 1/2 cm3 (centimeter kubik). Pada dasarnya aplikasi utama IC NE555 ini digunakan sebagai Timer (Pewaktu) dengan operasi rangkaian monostable dan Pulse Generator (Pembangkit Pulsa) dengan operasi rangkaian astable. Selain itu, dapat juga digunakan sebagai Time Delay Generator dan Sequential Timing (gambar 3).
Gambar 3. Konfigurasi pin IC NE 555 Astabil multivibrator adalah rangkaian yang menghasilkan bentuk gelombang periodik yang spesifik, misalnya gelombang kotak, segitiga, gigi gergaji, atau sinusoidal. Astabil multivibrator berfungsi sebagai pemicu/trigger transistor bekerja sesuai dengan besarnya duty cycle yang diinginkan. NE555 dapat digunakan untuk berbagai fungsi seperti monostabil operasi, astabil multivibrator, pembagi frekuensi, pulse width modulation, dan linier ramp. Dalam tugas akhir ini, NE555 digunakan sebagai astabil multivibrator. NE555 memiliki kemampuan supply tegangan sebesar 5-15 volt.
Pembangkit sinyal pulsa menggunakan rangkaian IC 555 yang memiliki spesifikasi sebagai berikut:
4 - Pin 2 (trigger) : Merupakan salah satu input
komparator bagian bawah yang akan dibandingkan dengan input lain pada komparator tersebut yang telah direferensikan nilainya sebesar 1/3 tegangan supply (Vs). Jika input trigger berubah dari high ke low dan besarnya kurang dari 1/3 Vs maka komparator bagian bawah ini akan mengaktifkan flip-flop sehingga akan dihasilkan output IC 555 dalam kondisi high. Pin trigger ini mempunyai impedansi yang sangat besar, yaitu > 2MΞ©. - Pin 3 (output) : Output IC 555 dinyatakan
pada pin ini.
- Pin 4 (reset) : digunakan untuk membuat output IC 555 dalam kondisi low (reset) untuk semua kondisi input. Reset akan terjadi saat pin ini diberikan tegangan sebesar β€ 0,7V.
- Pin 5 (control) : Merupakan salah satu input komparator bagian atas dimana input lain dari komparator adalah pin Threshold pada IC 555. Pin ini digunakan untuk mengatur tegangan ambang (threshold) yang telah diatur secara default sebesar 2/3 tegangan supply (Vs). Biasanya pin ini jarang digunakan dan saat tidak digunakan pin ini dihubungkan pada titik ground rangkaian melalui sebuah kapasitor 0,01uF yang berguna untuk mengurangi gangguan noise (desah).
- Pin 6 (threshold) : Saat tegangan input pin ini berubah dari low ke high dan besarnya lebih dari 2/3 tegangan supply (Vs) maka komparator bagian atas akan mereset flip-flop sehingga akan dihasilkan output IC 555 dalam kondisi low.
- Pin 7 (discharge) : Merupakan jalur pembuangan arus yang berasal dari kaki kolektor transistor NPN yang terdapat pada IC 555. Pin ini biasanya dihubungkan pada sebuah kapasitor yang juga berfungsi untuk mengatur pewaktuan (timing) IC 555. - Pin 8 (VCC) : Sebagai input sumber tegangan
DC yang digunakan untuk mengaktifkan IC 555. Sumber tegangan yang dapat digunakan sebesar 5V β 15V.
Gambar 4. Astabil Multivibrator NE555
Rangkaian dasar astable multivibrator seperti yang ditunjukkan gambar 4, rangkaian ini sering digunakan sebagai osilator gelombang kotak / pembangkit pulsa. Perhitungan untuk nilai frekuensi:
ππ= 1 {ln(2)οΏ½ β(π π 1 + 2.π π 2)β πΆπΆ} .... (1)
karena nilai ln (2) ~ 0,7 sering juga dirumuskan sebagai berikut : ππ= 1 {0,7οΏ½ β(π π 1 + 2.π π 2)β πΆπΆ} ...(2)
R1 dan R2 = resistor rangkaian (Ohm) C = kapasitor rangkaian (Farad/F) T = perioda gelombang (detik)
Dari data sheet sensor penerima infrared (TSOP) hanya dapat menerima frekuensi 38 kHz, maka pada penelitian ini sinyal infrared yang dibuat juga harus dengan frekuensi 38 kHz. Menggunakan rumus (2), dengan memberikan nilai R2 = 1 kΞ© dan nilai C = 10*10-9. Maka dapat dihitung nilai R1 adalah:
38. 103= 1 {0,7οΏ½ β(π π 1 + 2β1000)β1. 10β8}
Karena nilai R1 yang diperoleh adalah 1759,3948 Ξ©, maka pada desain ini penulis menggunakan tahanan variabel 2kΞ©.
Sebenarnya dapat memilih menentukan besar C atau R2 terlabih dahulu tetapi, penulis menyarankan menentukan C saja karena jika yang dihitung adalah C biasanya nilainya sulit dicari di pasaran sedangkan R dapat menggunakan R variabel. Dari hasil perhitungan diatas, dibuat gambar rangkaian seperti terlihat pada gambar 5.
5 Arus keluaran dari IC555 sebesar 200
mA, tidak cukup untuk menyalakan infrared yang pada penelitian ini sebanyak 25 buah. Maka digunakan sebuah driver yang dibangun dari transistor BC548. Rangkaian driver dapat dilihat pada gambar 6.
Gambar 6. Rangkaian driver Infrared Kemudian, keluaran dari rangkaian driver diumpankan ke IC7400, agar dapat untuk mendriver infrared sebanyak 24 buah, seperti terlihat pada gambar 7.
Gambar 7. Rangkaian pemancar Infrared Gambar 8, hasil rangkaian pemancar infrared yang dibuat dengan bantuan software eagle. Dan gambar 9 komponen yang sudah terpasang pada PCB dan dudukannya.
Gambar 7. Rangkaian pemancar infrared untuk PCB
Gambar 8. Tataletak komponen rangkaian pemancar infrared
Setelah dilakukan pemasangan komponen pada PCB, selanjutnya dilakukan uji coba rangkaian, seperti terlihat pada gambar 9. Ujicoba infrared menggunakan kamera.
(A) (B)
Gambar 9. (A). Inftrared off dan (B) Infrared on.
Daftar Pustaka
Iskandar, Himat., (2009), Kajian
Penyesuaian Golongan dan Tarif Tol
dengan Mempertimbangkan
Pengrusakan Perkerasan Jalan Oleh
Kenderaan Berat, Jurnal Jalan β
Jembatan, Volume 26 No.1 April
2009, hal. 12 -23.
Jurnal The Asia Foundation, 2008
Biaya
Transportasi Barang Angkutan,
Regulasi, dan Pungutan Jalan di
Indonesia
, Jakarta.
Kartika, (2000)
Laporan Penelitian
Pengontrolan Sistem Level Berbasis
Fuzzy Logic,
Padang.
Kartika, Misriana (2008),
Proyek Intelligent
Bee Robot: Pengkajian dan
Purwarupa Sensor dan Aktuator,
Percikan β Volume 86 Maret 2008,
Bandung, pp 49-54.
Napitu Waldenhoff Saragu, (2006),
Kerusakan Yang Timbul Pada Jalan
Raya Akibat Beban Angkutan yang
Memlebihi dari Yang Ditetapkan,
Jurnal Sistem Teknik Sipil Industri
Volume 7 No. 2 April 2006,
Surabaya.
Park, S., S. G. Ritchie, et al. (2009).
"Automated Real TIme Vehicle
Classifier Development Based on
Vehicle Signature." International
Journal of Granular Computing,
Rough Sets and Intelligent Systems
2009 1(2): 164 - 178.
6
