PROYEK AKHIR tentang OTOMATISASI PALANG PINTU KERETA API MENGGUNAKAN KOMUNIKASI WIRELESS XBEE
banyak gambar yang tidak tampak jadi file wordnya bisa di download di:
https://drive.google.com/file/d/1V1p_NNrGbf96gSgzuwPWOa18C0I32o3N/view?usp=sharing
OTOMATISASI PALANG PINTU KERETA API MENGGUNAKAN
KOMUNIKASI WIRELESS XBEE
PROYEK AKHIR
Diajukan
Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Menyelesaikan Program Studi DIII Jurusan Teknik
Elektronika Fakultas Teknik Universitas Negeri Padang
Oleh: IKHSAN NAUVAL
15066022/2015
PROGRAM STUDI DIII TEKNIK
ELEKTRONIKA JURUSAN TEKNIK ELEKTRONIKA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS NEGERI PADANG
2019
ABSTRAK
Ikhsan Nauval : Otomatisasi Palang Pintu Kereta Api
Menggunakan Komunikasi Wirelles XBee
Kecelakaan lalu lintas pada perlintasan rel kereta api kerap terjadi akhir-akhir
ini di Indonesia. Kecelakaan tersebut telah menimbulkan banyak korban jiwa baik
yang hanya luka-luka maupun yang meninggal serta sejumlah kerugian material
lainnya.Penyebab terjadinya kecelakaan tersebut umumnya karena tidak adanya
pintu perlintasan, atau kegagalan pintu menutup saat dibutuhkan atau kegagalan
operator untuk memerintahkan penutupan pintu perlintasan (human error). Dalam
rangka mengurangi kecelakaan tersebut perlu kiranya setiap perlintasan diberi
pintu perlintasan. Dan untuk menggurangi human error sebaiknya pintu tersebut
bekerja secara otomatis. Untuk itu perlu dikembangkan teknologi yang mampu
mengatasi masalah tersebut. Jurnal ini bermaksud mengguraikan sebuah prototype
teknologi hasil rancangan sendiri berupa pintu perlintasan rel kereta api yang
otomatis. Komponen utama yang dipakai pada sistem ini adalah mikrokontroler dan
teknologi komunikasi Xbee sebagai radio frekuensi. Berdasarkan hasil uji coba
ternyata alat ini bekerja dengan baik. Pintu dapat bekerja secara otomatis jika
ada kereta api yang akan lewat. Sebaliknya jika kereta api sudah lewat maka
pintu akan terbuka secara otomatis. Implementasi alat ini pada lokasi dengan
kondisi ruangan yang terbuka tanpa ada halangan sehingga Xbee bisa bekerja
dengan jangkauan yang maksimal.
Kata Kunci: Arduino Uno, Ultrasonik, Piezoelektrik, Buzzer, Led, XBee dan Motor
Servo.
i
DAFTAR ISI
Halaman
A.
Latar Belakang.................................................................................... 1
B.
Identifikasi Masalah........................................................................... 4
C.
Batasan Masalah................................................................................. 4
D.
Rumusan Masalah............................................................................... 5
E.
Tujuan
Proyek Akhir........................................................................... 5
F.
Manfaat Proyek
Akhir........................................................................ 6
A.
Komunikasi Wirelles menggunakan XBee......................................... 7
B.
Arduino Uno....................................................................................... 8
C.
PembuatanProgram......................................................................... 12
D.
Sensor Ultrasonik.............................................................................. 13
E.
Sensor Piezoelektrik.......................................................................... 17
F.
Modul tipe Xbee................................................................................ 20
G.
Motor Servo...................................................................................... 22
I.
Light Emitting Dioda....................................................................... 27
J.
Infraret Foto
Dioda......................................................................... 28
K.
LCD................................................................................................. 29
ii
L.
Power Supply................................................................................... 32
BAB III PERANCANGAN
DAN PEMBUATAN ALAT
A.
Perancangan Sistem.......................................................................... 35
B.
Prinsip Kerja Alat............................................................................. 37
C.
Perancangan Perangkat
Keras........................................................... 38
D.
Perancangan Perangkat Lunak.......................................................... 44
E.
Perencanaan Pembuatan
Alat........................................................... 45
BAB IV HASIL DAN
PEMBAHASAN
A.
Pengujian Software.......................................................................... 47
B.
Pengujian Hardware........................................................................ 47
C.
Analisa Softwere............................................................................. 53
BAB V PENUTUP
A.
Kesimpulan...................................................................................... 58
B.
Saran................................................................................................ 58
DAFTAR PUSTAKA........................................................................................ 59
iii
BAB I
PENDAHULUAN
A.
Latar Belakang Masalah
Transportasi merupakan alat yang
membantu manusia mencapai suatu tempat dengan waktu yang lebih cepat.
Transportasi sendiri juga terdiri dari 3 sektor yaitu transportasi darat,
udara, dan laut. Di setiap sektor terdapat berbagai jenis transportasi, baik
yang bersifat transportasi publik maupun private.
Di Indonesia terdapat berbagai macam transportasi yang bisa digunakan
masyarakat, namun di kota-kota besar transportasi yang tersedia lebih beragam.
Salah satu contoh transportasi darat yaitu kereta api.
Kereta api adalah bentuk transportasi
rel yang terdiri dari serangkaian kendaraan yang ditarik sepanjang jalur kereta
api untuk mengangkut penumpang. Kereta api merupakan alat transportasi massal
yang umumnya terdiri dari lokomotif (kendaraan dengan tenaga gerak yang
berjalan sendiri). Rangkaian kereta api atau gerbong tersebut berukuran relatif
luas. Keunggulan dari kereta api yaitu dapat mengangkut banyak orang dalam
sekali perjalanan atau bersifat massal, irit bahan bakar, efisien, hemat
pemakaian lahan, ramah lingkungan dan relatif aman. Dengan memiliki berbagai
keunggulan tersebut sudah saatnya kereta api menjadi pilihan utama dalam
mengatasi kemacetan di jalan raya,
terutama di kota-kota besar di Indonesia serta menjadi angkutan utama di
Indonesia.
1
Selain keunggulan, kereta api juga
memiliki beberapa kelemahan. Kelemahan kereta api yaitu memerlukan fasilitas
infrastruktur khusus yang tidak bisa digunakan oleh moda angkutan lain, sebagai
konsekuensinya perlu menyediakan alat angkut yang khusus (lokomotif dan
gerbong). Pelayanan jasa orang/barang hanya terbatas pada jalurnya. Disamping
itu juga dapat menggangu transportasi yang lain misalnya persilangan jalur rel
kereta api pada jalan raya.
Sistem keamanan pada jalur perlintasan
kereta api di kota padang masih menggunakan palang pintu kereta api secara
manual. Kelemahan dari sistem manual tersebut mengakibatkan terjadinya
kecelakaan yang disebabkan oleh kelalaian pada penjaga palang pintu kereta api.
Tidak adanya palang pintu di beberapa titik jalur perlintasan kereta api di
kota padang juga mengakibatkan terjadinya kecelakaan. Berdasarkan catatan Divre
II PT Kereta Api Indonesia (KAI) sepanjang jalur Padang-Pariaman perlintasan
kereta api semuanya berjumlah 763 palang, dimana 43 palang pintu atau 5.63% dijaga
oleh petugas dan 131 palang pintu atau 17.17% tidak dijaga oleh petugas
sedangkan perlintasan yang tidak mempunyai petugas dan palang pintu berjumlah
589 titik atau 77.2%. Seperti terlihat pada tabel 1.
|
No |
Jalur perlintasan Kereta api |
Jumla h |
Persen |
|
1 |
Dijaga |
43 |
5.63 |
|
2 |
Tidak dijaga |
131 |
17.17 |
|
3 |
Liar |
589 |
77.2 |
|
Total |
763 |
100 |
|
Sumber: http://www.republika.co.id
Menyikapi kondisi tersebut, dibutuhkan
perubahan dalam sistem palang pintu kereta api. Suatu sistem peralatan yang
ditangani oleh komputer, supaya lebih praktis, lebih efisien dan mengurangi
terjadinya human error.
Sistem palang pintu kereta api merupakan
sebuah sistem yang dirancang untuk
melakukan suatu pekerjaan secara otomatis pada sebuah perlintasan kereta api
agar angka kecelakaan diperlintasan kereta api dengan jalan raya dapat dikurangi
dan juga merupakan suatu alat keamanan pada jalur transportasi kereta api.
Pengaman ini dilakukan dengan cara penutupan pintu perlintasan jalan (portal)
yang nantinya akan menghentikan jalan lalu lintas agar kendaraan berhenti
sementara untuk mendahulukan kereta api yang
lewat.
Berdasarkan latar belakang maka dibuatlah proyek akhir
yang berjudul “Otomatisasi Palang Pintu
Kereta Api Menggunakan Komunikasi Wireless XBee”. Sedangkan pada bagian hardwere, yaitu Ilham Syaputra
16066019/2016 dengan judul “Rancang
Bangun Sistem Palang Pintu Kereta Api Otomatis Menggunakan Sensor Ultrasonik
dan Piezoelektrik Berbasis Arduino”. dan pada bagian softwere, yaitu
Ihsanul Fikri 16066017/2016 dengan judul
“Perancangan
Sistem Palang Pintu Kereta Api Otomatis Menggunakan Sensor Ultrasonik dan
Piezoelektrik Berbasis Arduino”.
B. Identifikasi Masalah
Berdasarkan latar belakang masalah, dapat diidentifikasi
masalah sebagai berikut:
1.
Palang Pintu Kereta Api masih di kendalikan secara
manual oleh manusia.
2.
Banyaknya kecelakaan yang terjadi
akibat palang pintu kereta api yang menutup terlalu lama.
3.
Masih ada palang pintu kereta api manual tanpa ada penjaganya.
4.
Masih adanya perlintasan kereta api yang tidak
memiliki palang pintu.
C. Batasan Masalah
Agar penyelesain proyek akhir ini lebih terarah pada
penyelesaiannya maka penulis menggunakan beberapa batasan-batasan yaitu :
1.
Piezoelektrik digunakan sebagai pendeteksi getaran.
2.
Ultrasonik digunakan sebagai pendeteksi udara.
3.
XBee digunakan sebagai pengirim data.
4.
Mikrokontroler ATMega328 digunakan
untuk mengirim data dan menerima data pada xbee dalam mengendalikan sistem
pengamatan perlintasan kereta api.
5.
Pengaturan motor servo berdasarkan data yang
diberikan sensor.
6.
LED dan buzzer hanya aktif apabila palang pintu kereta api membuka atau
menutup.
7.
Proses simulasi hanya menggunakan
satu kereta api sebagai objek percobaan.
8.
Tekanan yang disimulasikan hanya Tekanan dari kereta
api.
D. Rumusan Masalah
Berdasarkan batasan masalah dapat dirumuskan
permasalahannya yaitu “Bagaimana
Merancang dan Membuat Alat Palang Pintu Kereta Api Otomatis Berbasis Arduino?”
E. Tujuan Proyek Akhir
Adapun tujuan
dari proyek akhir ini adalah:
1.
Mengaplikasikan motor servo kedalam
suatu sistem yang terkontrol untuk membuat suatu kerja alat yang terkoordinir.
2.
Merancang sebuah prototype palang
pintu kereta api otomatis berbasis arduino.
3.
Mengaplikasikan modul XBee untuk
mengirim sinyal frekuensi ke Arduino.
4.
Menghasilkan alat palang pintu
kereta api otomatis menggunakan sensor ultrasonik dan piezoelektrik berbasis
arduino.
F. Manfaat Proyek Akhir
Adapun manfaat
dari proyek akhir ini adalah:
1.
Mengurangi penggunaan tenaga
manusia untuk menjaga palang pintu kereta api
konvensional.
2.
Mengurangi terjadinya kecelakaan disaat kereta api melintas.
3.
Diperolehnya suatu alat untuk
mengontrol palang pintu kereta api otomatis berbasis arduino.
4.
Memberikan nilai kemajuan khususnya
dibidang teknologi karena saat ini kebanyakan pengontrolnya masih secara
manual.
BAB II LANDASAN TEORI
A.
Komunikasi Wireless
Serial Menggunakan Xbee
XBee merupakan modul RF yang didesain dengan standardprotocol IEEE
802.15.4 dan sesuai
dengan kebutuhan sederhana
untuk jaringan wireless.
Kelebihan utama yang menjadikan XBee sebagai komunikasi
serial nirkabel karena XBee memiliki konsumsi daya yang rendah yaitu hanya 3,3
V dan beroperasi pada rentang frekuensi 2,4 GHz.
Gambar 1. Komponen Xbee
Sumber: https://belajarduino.blogspot.com/2014/01/penampil-data-pada-
komputer-melalui.html
Dalam melakukan
komunikasi dengan perangkat lainnya Xbee mampu melakukan komunikasi dengan dua
macam komunikasi yang berbeda, tergantung dari perangkat apa yang dihubungkan
dengan modul Xbee. Komunikasi dapat dilakukan dengan menggunakan jaringan
wireless dan komunikasi secara serial.
7
Komunikasi serial
merupakan komunikasi data dengan pengiriman data secara satu per satu dengan
menggunakan satu jalur kabel data. Sehingga komunikasi serial hanya menggunakan 2 kabel data yaitu kabel
data untuk pengiriman yang disebut transmit (Tx) dan kabel data untuk penerimaan yang disebut receive (Rx).
Kelebihan dari komunikasi serial adalah jarak pengiriman dan penerimaan dapat
dilakukan dalam jarak yang cukup jauh dibandingan dengan komunikasi parallel
tetapi kekurangannya adalah kecepatan lebih
lambat
daripada komunikasi parallel, untuk
saat ini sedang dikembangkan teknologi serial baru yang dinamakan USB (Universal Serial Bus) yang memiliki
kecepatan pengiriman dan penerimaan data lebih cepat di banding serial biasa.
B. Arduino Uno
Arduino uno adalah sebuah board microcontroler yang berbasis ATMega328. Arduino memiliki 14
pin input/output yang mana 6 pin
dapat digunakan sebagai output PWM, 6
analog input, crystal osilator 16 MHz, koneksi USB, jack power, kepala ICSP, dan tombol reset. Arduino mampu men-support
microcontroler; dapat dikoneksikan dengan komputer menggunakan kabel USB.
Gambar board arduino uno terdapat
pada gambar 1
:
Gambar 2. Board Arduino Uno
Sumber : https://www.arduino.cc/en/Main/arduinoBoardDiecimila
Arduino merupakan sebuah board minimum sistem microcontroler
yang bersifat open source.
Didalam rangkaian board arduino
terdapat microcontroler AVR seri
ATMega328 yang merupakan produk dari Atmel.
Arduino memiliki kelebihan tersendiri dibanding board microcontroler yang lain selain
bersifat open source, arduino juga mempunyai
bahasa pemogramannya sendiri yang berupa bahasa C. Selain itu dalam board arduino sendiri sudah terdapat loader yang berupa USB sehingga
memudahkan ketika memprogram microcontroler
didalam arduino. Sedangkan pada kebanyakan boardmicrocontroler yang lain yang masih membutuhkan rangkaian loader terpisah untuk memasukkan program
ketika memprogram microcontroler. Port USB tersebut selain untuk loader ketika memprogram, bisa juga
difungsikan sebagai port komunikasi serial.
Arduino menyediakan 20 pin I/O, yang terdiri dari 6 pin
input analog dan 14 pin digital
input/output. Untuk 6 pin analog sendiri
bisa juga difungsikan sebagai output
digital jika diperlukan output
digital tambahan
selain 14 pin yang sudah tersedia. Untuk mengubah pin analog menjadi digital cukup
mengubah konfigurasi pin pada
program. Dalam board bisa dilihat pin digital diberi keterangan 0-13, jadi
untuk menggunakan pin analog menjadi output digital, pin analog yang pada keterangan board
0-5 kita ubah menjadi pin 14-19. dengan kata lain pin analog 0-5 berfungsi juga sebagi pin output digital 14-16.
Sifat open source arduino juga banyak memberikan keuntungan tersendiri,
karena dengan sifat open source komponen
yang dipakai tidak hanya tergantung pada satu merek, namun juga bisa dipakai
untuk semua komponen yang ada dipasaran.
|
Deskripsi arduino uno terdapat pada tabel 2.
Tabel 2. Deskripsi Arduino Uno.
|
|
KB digunakan untuk bootloader |
|
SRAM |
2 KB (ATmega 328) |
|
EPROM |
1 KB (ATmega 328) |
|
Clock Speed |
16 Hz |
Sumber : http://www.arduino.cc
1. Input & Output Arduino Uno
Setiap 14 pin digital pada arduino dapat digunakan
sebagai input atau output, menggunakan fungsi pinMode(), digitalWrite(), dan digitalRead(). Input/output dioperasikan pada 5 volt. Setiap pin dapat
menghasilkan atau menerima maksimum 40 mA dan memiliki internal pull-up resistor (disconnected
oleh default) 20-50 KΩ.
Beberapa pin memiliki fungsi sebagai berikut:
a.
Serial
: 0 (RX) dan 1 (TX). Digunakan untuk menerima (RX) dan
mengirim (TX) TTL data serial. Pin
ini terhubung pada pin yang koresponding dari USB ke TTL chip serial.
b.
Interupt
eksternal : 2 dan 3. Pin ini dapat dikonfigurasikan untuk trigger sebuah interap pada low value, rising atau falling edge, atau perubahan nilai.
c.
PWM : 3, 5, 6, 9, 10, dan 11.
Mendukung 8-bit output PWM dengan
fungsi analogWrite().
d.
SPI : 10 (SS), 11 (MOSI), 12
(MISO), 13 (SCK). Pin ini men-suport komunikasi
SPI, yang mana masih mendukung hardware,
yang tidak termasuk pada bahasa arduino.
e.
LED : 13. Ini adalah dibuat untuk koneksi LED ke digital pin 13.
Ketika pin
bernilai high, LED hidup, ketika pin low, LED mati.
2. Komunikasi
Arduino uno memiliki sejumlah fasilitas
untuk berkomunikasi dengan komputer, Arduino lain, atau microcontroler lain. ATmega328 ini menyediakan UART TTL (5V)
komunikasi serial, yang tersedia pada pin digital 0 (RX) dan 1 (TX). Firmware Arduino menggunakan USB driver standar COM, dan tidak ada driver eksternal yang dibutuhkan. Namun,
pada windows, file. Ini diperlukan. Perangkat lunak Arduino termasuk monitor
serial yang memungkinkan data sederhana yang akan dikirim ke board Arduino. RX dan TX LED di board akan berkedip ketika data sedang
dikirim melalui chipUSB-to-serial dan
koneksi USB ke komputer.
C. Pembuatan Program
Perangkat
Lunak X-CTU
X-CTU merupakan sebuah
software/aplikasi yang dibuat oleh DIGI yang dapat difungsikan untuk
mengkonfigurasi, dan melihat konfigurasi pada xbee
Pengaturan XBee
dilakukan agar XBee yang terkoneksi dengan aplikasi dan XBee yang terkoneksi
pada palang pintu kereta api yang dapat saling terkoneksi.
Tampilan pembuka
dan lingkungan dari X-CTU.
 |
Gambar 3. Tampilan Software X-CTU
D. Sensor Ultrasonik
Sensor ultrasonik adalah sebuah sensor
yang memanfaatkan pancaran gelombang ultrasonik. Sensor ultrasonik ini terdiri
dari rangkaian pemancar ultrasonik yang disebut transmitter dan rangkaian penerima ultrasonik disebur receiver.
Sensor ultrasonik ialah sebuah sensor
yang mengubah besaran fisis (bunyi) menjadi besaran listrik. Pada sensor ini
gelombang ultrasonik dibangkitkan melalui sebuah benda yang disebut
piezoelektrik. Piezoelektrik ini akan menghasilkan gelombang ultrasonik dengan
frekuensi 40 kHz ketika sebuah osilator diterapkan pada benda tersebut. Sensor
ultrasonik secara umum digunakan untuk suatu pengungkapan tak sentuh yang
beragam seperti aplikasi pengukuran jarak. Alat ini secara umum memancarkan
gelombang
suara ultrasonik menuju suatu target yang memantulkan balik
gelombang ke arah sensor. Kemudian sistem mengukur waktu yang diperlukan untuk
pemancaran gelombang sampai kembali ke sensor dan menghitung jarak target
dengan menggunakan kecepatan suara dalam medium. Rangkaian penyusun sensor
ultrasonik ini terdiri dari transmitter,
reiceiver, dan komparator.
1.
Cara Kerja Sensor
Ultrasonik
Pada sensor ultrasonik, gelombang
ultrasonik dibangkitkan melalui sebuah alat yang disebut dengan piezoelektrik
dengan frekuensi tertentu. Piezoelektrik ini akan menghasilkan gelombang
ultrasonik (umumnya berfrekuensi 40kHz) ketika sebuah osilator diterapkan pada
benda tersebut. Secara umum, alat ini akan menembakkan gelombang ultrasonik
menuju suatu area atau suatu target. Setelah gelombang menyentuh permukaan
target, maka target akan memantulkan kembali gelombang tersebut. Gelombang
pantulan dari target akan ditangkap oleh sensor, kemudian sensor menghitung
selisih antara waktu pengiriman gelombang dan waktu gelombang pantul diterima.
Gambar 4. Cara kerja sensor ultrasonik dengan transmitter dan receiver
Sumber : https://www.elangsakti.com/2015/05/sensor-ultrasonik.html
Secara detail, cara kerja sensor ultrasonik adalah sebagai berikut:
a.
Sinyal dipancarkan oleh pemancar
ultrasonik dengan frekuensi tertentu dan dengan durasi waktu tertentu. Sinyal
tersebut berfrekuensi diatas 20kHz. Untuk mengukur jarak benda (sensor jarak),
frekuensi yang umum digunakan adalah 40kHz.
b.
Sinyal yang dipancarkan akan
merambat sebagai gelombang bunyi dengan kecepatan sekitar 340 m/s. Ketika
menumbuk suatu benda, maka sinyal tersebut akan dipantulkan oleh benda tersebut.
c.
Setelah gelombang pantulan sampai
di alat penerima, maka sinyal tersebut akan diproses untuk menghitung jarak
benda tersebut. Jarak benda dihitung berdasarkan rumus :
S = 340.t/2
dimana S merupakan jarak antara sensor ultrasonik dengan
benda (bidang pantul), dan t adalah selisih antara waktu pemancaran gelombang
oleh transmitter dan waktu ketika
gelombang pantul diterima receiver.
2.
Sensor Ultrasonik
HC-SR04
 |
Sensor ini merupakan
sensor ultrasonik siap pakai, satu alat yang
berfungsi sebagai pengirim, penerima, dan pengontrol
gelombang ultrasonik. Alat ini bisa digunakan untuk mengukur jarak benda dari 2cm
- 4m dengan akurasi 3mm. Alat ini memiliki 4 pin, pin Vcc,
Gnd, Trigger, dan Echo. Pin Vcc untuk listrik positif dan
Gnd untuk ground- nya. Pin Trigger untuk trigger keluarnya sinyal dari sensor dan pin Echo untuk menangkap sinyal pantul dari benda.
 |
Gambar 5. Sensor ultrasonik HC-SR04
Sumber : https://www.elangsakti.com/2015/05/sensor-ultrasonik.html
Cara menggunakan sensor ini yaitu:
ketika memberikan tegangan positif pada pin Trigger
selama 10uS, maka sensor akan mengirimkan 8 step sinyal ultrasonik dengan frekuensi 40kHz. Selanjutnya, sinyal
akan diterima pada pin Echo. Untuk
mengukur jarak benda yang memantulkan sinyal tersebut, maka selisih waktu
ketika mengirim dan menerima sinyal
digunakan untuk menentukan jarak benda tersebut. Rumus
untuk menghitungnya sudah disampaikan di atas. Berikut adalah visualisasi dari
sinyal yang dikirimkan oleh sensor HC-SR04.
 |
Gambar 6. Sistem pewaktu
pada sensor HC-SR04 Sumber : https://www.elangsakti.com/2015/05/sensor-
ultrasonik.html
E. Sensor Piezoelektrik
Sensor piezoelektrik adalah sebuah
komponen elektronika yang dapat mengubah energi mekanik menjadi energi listrik
atau sebaliknya berdasarkan efek piezoelektrik. Piezoelektrik merupakan sistem
yang terdiri dari bahan material tertentu yang akan menghasilkan tegangan
listrik akibat tekanan atau kekuatan
mekanik yang diberikan pada kedua bidang. Efek piezoelektrik ini pertama kali
ditemukan di perancis pada tahun 1880. Nama penemunya adalah dua orang
fisikawan yang bernama Pierre Curie dan
Jacques Curie. Nama “piezo” sendiri berasal dari kata Yunani
yang artinya tekanan. Seiring dengan perkembangan ilmu pengetahuan,
piezoelektrik mulai dikembangkan oleh salah satu perusahaan jepang pada tahun 1970an.
Efek piezoelektrik ini akan menghasilkan
kemampuan suatu benda material tertentu untuk bergetar ketika diberikan
tegangan listrik. Namun
sebaliknya
ketika pada bidang material tersebut diberikan tekanan tertentu, maka dari
material tersebut akan menghasilkan tegangan listrik.
Bentuk fisik dan
simbol dari piezoelektrik dapat dilihat pada gambar 7.
 |
Gambar 7. Bentuk Fisik dan Simbol Piezoelektrik Sumber :
https://skemaku.com/pengertian-piezoelektrik/
Piezoelektrik berasal dari bahan atau
material yang menggunakan prinsip efek piezoelektrik. Prinsip kerja piezo
elektrik sendiri pada dasarnya adalah terdiri dari 2 bidang yang berdempet.
Yang mana diantara bidang tersebut akan menghasilkan dipole yang terinduksi
molekul yang terdiri dari berbagai struktur kristal tergantung dari bahan pada
bidang tersebut.
Ketika piezoelektrik mengalami tekanan
yang disengaja, makan akan menghasilkan gaya listrik pada bidang piezo sehingga
akan menghasilkan tegangan listrik pada kedua bagian tersebut. Secara lebih
mudah dapat dikatakan bahwa prinsip kerja piezoelektrik akan menghasilkan
gerakan mekanis berupa getaran suara ketika kedua bidang pada piezo dialiri
arus listrik. Sebaliknya ketika bidang piezo diberikan tekanan berupa ketukan
misalnya, maka energi mekanik tersebut akan diubah menjadi energi listrik.
Gambar 8. Prinsip
kerja Sensor Piezoelektrik
Sumber : https://skemaku.com/pengertian-piezoelektrik-dan-prinsip-kerja-
piezoelektrik/
Sensor dapat digunakan untuk mendeteksi
Tekanan baik terus- menerus atau impulsif. Untuk frekuensi eksitasi bawah
frekuensi resonansi dari sensor, perangkat menghasilkan output linear diatur
oleh dasar sensitifitas dikutip diatas. Sensitifitas pada resonansi secara
signifikan lebih tinggi. Dampak yang mengandung komponen frekuensi tinggi akan
membangkitkan frekuensi resonansi, seperti yang ditunjukan pada plot diatas
(respon dari minisense 100 untuk impuls setengah sinus tunggal pada Hz, amplitudo 0,9 g). Kemampuan sensor untuk
mendeteksi gerekan frekuensi rendah sangat dipengaruhi oleh rangkaian listrik eksternal.
Sensor piezoelektrik minisense 100 bersifat sebagai kapasitor
aktif. Dimodelkan sebagai sumber tegangan sempurna (tegangan sebanding dengan
percepatan diterapkan) secara seri dengan perangkat kapasistansi dikutip.
Setiap masukkan atau beban resistansi eksternal
akan membentuk filter high- pass, dengan
frekuensi roll-off dihitung dari
rumus:
f(c)
= 1 / (2Ï€RC) f = frekuensi (Hz) R=
Resistansi (Ω)
C= Kapasistansi
(F)
F.
Modul Tipe XBee
XBee-PRO S1
merupakan modul RF (radio frekuensi) yang beroperasi pada frekuensi 2.4 GHz. Sesuai datasheet, pada saat
pengiriman data modul XBee-PRO memerlukan catu daya 2.8 VDC sampai dengan 3.3
VDC. modul XBee PRO S1 akan membebani dengan arus sebesar 250 mA pada pengiman data (Tx) dan arus 50 mA
untuk penerimaan data (Rx) dengan jangkuan : 100 meter (indoor), 1500 meter (outdoor).
Pada modul
XBee-PRO S1 terdapat 20 pin, namun yang digunakan hanya 6 pin, yaitu VCC dan
GND untuk tegangan suplai modul, RESET merupakan pin reset XBee-PRO S1, DOUT
merupakan pin Transmiter (Tx), DIN merupakan
pin Receiver (Rx), dan yang terakhir adalah PWMO/RSSI yaitu sebagai indikator
penerimaan data yang biasanya dihubungkan ke led. Berikut bentuk fisik dari
Module XBee :
Gambar 9. Xbee
Penerimaan data yang dihubungkan ke LED Seperti yang diketahui, xbee ada 2
jenis, yaitu Xbee series 1 dan
Xbee series 2, antara Xbee series 1
dan series 2 tidak bisa saling terhubung, karena protokolnya berbeda. Xbee
series 1 beroperasi dengan menggunakan protokol 9032 (Low-Rate Wireless
Personal Networks) sedangkan Xbee series 2 beroperasi pada protokol Zigbee
(protokol yang dibangun diatas 802.15.4).
firmware pada Xbee. Xbee ini unik
karena memliki ukuran pin yang tidak biasa, sehingga memerlukan breakout board
untuk dapat mengoperasikannya pada breadboard pada umumnya.
Konfugurasi pin Module ini adalah :
 |
G. Motor Servo
Motor servo adalah sebuah perangkat atau aktuator putar (motor) yang
dirancang dengan sistem kontrol umpan balik loop
tertutup (servo), sehingga dapat
di set-up atau di atur untuk
menentukan dan memastikan posisi sudut
dari poros output motor.
Motor servo merupakan perangkat yang
terdiri dari motor DC, serangkaian gear,
rangkaian kontrol dan potensiometer. Bentuk fisik motor servo dapat dilihat pada gambar 10.
 |
Gambar 10. Bentuk
Fisik Motor Servo
Sumber: http://trikueni-desain-sistem.blogspot.com/2014/03/
Pengertian-Motor-Servo.html
Serangkaian gear yang melekat pada poros motor DC akan memperlambat putaran
poros dan meningkatkan torsi motor servo,
sedangkan potensiometer dengan perubahan resistansinya saat motor berputar
berfungsi sebagai penentu batas posisi putaran poros motor servo. Berikut ini gambar 11 menunjukan bagian bagian dari motor servo.
 |
Gambar 11. Bagian-bagian Motor Servo
Sumber: http://trikueni-desain-sistem.blogspot.com/2014/03/
Pengertian-
Motor-Servo.html
Berikut
adalah pengkabelan motor servo ke
mikrokontroler dapat dilihat pada gambar 12.
Gambar 12. Pengkabelan Motor Servo
Sumber: http://blog.famosastudio.com/2011/07/tutorial/tutorial-
arduino-servo/128
Ada dua jenis motor servo, yaitu motor servo AC dan DC. Motor servo AC lebih dapat
menangani arus yang tinggi atau beban berat, sehingga sering diaplikasikan pada
mesin-mesin industri. Sedangkan motor servo
DC biasanya lebih cocok untuk
digunakan pada aplikasi-aplikasi yang lebih kecil. Dan bila dibedakan menurut
rotasinya, umumnya terdapat dua jenis motor servo
yang dan terdapat di pasaran, yaitu motor servorotation 180⁰
dan servorotation continuous :
· Motor
servo standar (servo rotation 180⁰ )
adalah jenis yang paling umum dari motor servo,
dimana putaran porosoutputnya
terbatas hanya 90⁰ kearah
kanan dan 90⁰ kearah
kiri. Dengan kata
lain total putarannya hanya
setengah lingkaran atau 180⁰ .
· Motor
servorotation continuous merupakan
jenis motor servo yang sebenarnya
sama dengan jenis servo standard,
hanya saja perputaran
porosnya
tanpa batasan atau dengan kata lain dapat berputar terus, baik ke arah kanan
maupun kiri.
Motor servo dikendalikan dengan memberikan sinyal modulasi lebar pulsa
(Pulse Wide Modulation / PWM) melalui kabel kontrol. Lebar pulsa sinyal kontrol
yang diberikan akan menentukan posisi sudut putaran dari poros motor servo. Sebagai contoh, lebar pulsa
dengan waktu 1,5 ms (mili detik) akan memutar poros motor servo ke posisi sudut 90⁰ . Bila pulsa lebih pendek dari 1,5
ms maka akan berputar ke arah posisi 0⁰ atau ke kiri (berlawanan dengan arah jarum jam), sedangkan bila pulsa
yang diberikan lebih lama dari 1,5 ms maka poros motor servo akan berputar ke
arah posisi 180⁰ atau ke kanan (searah jarum jam). Untuk lebih jelasnya perhatikan
gambar 13 :
 |
Gambar 13. Prinsip Kerja Motor Servo
Sumber: http://trikueni-desain-sistem.blogspot.com/2014/03/
Pengertian-Motor-Servo.html
Ketika lebar pulsa kendali telah
diberikan, maka poros motor servo akan
bergerak atau berputar ke posisi yang telah diperintahkan, dan berhenti pada
posisi tersebut dan akan tetap bertahan pada posisi tersebut. Jika ada kekuatan
eksternal yang mencoba memutar atau mengubah posisi tersebut,
maka motor servo akan
mencoba menahan atau melawan dengan besarnya kekuatan torsi yang dimilikinya (rating torsi servo).
Namun motor servo tidak akan mempertahankan posisinya untuk selamanya, sinyal
lebar pulsa kendali harus diulang setiap 20 ms (mili detik) untuk
menginstruksikan agar posisi poros motor servo
tetap bertahan pada posisinya.
H. Buzzer
 |
Buzzer adalah suatu alat yang dapat mengubah sinyal listrik menjadi sinyal
suara. Pada dasarnya prinsip kerja buzzer
hampir sama dengan loud speaker, jadi 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). Frekuensi suara yang di keluarkan oleh buzzer yaitu antara 1-5 KHz.
Gambar 14. Bentuk Fisik Buzzer
Sumber : http://upscomputerreviews.blogspot.co.id; 2015
I.
LED (Light Emitting Diode)
LED adalah singkatan dari Light Emitting Diode, artinya dioda yang
bisa memancarkan cahaya. LED termasuk jenis dioda dan mempunyai dua kaki yang
disebut anoda dan katoda. LED bisa memancarkan cahaya karena terjadi pelepasan
foton saat proses pertemuan semikonduktor P dan semikonduktor N. Warna cahaya
LED bergantung pada material semikonduktor yang digunakan. Simbol dari LED
terdapat pada gambar 15.
 |
Gambar 15. Simbol LED
Sumber : https://teknikelektronika.com/pengertian-led
Penggunaan LED saat ini sangat
mendominasi komponen display dalam peralatan elektronika dari yang
dulu hanya sebagai indikator power supply
atau indikator saklar, sekarang LED sudah dipakai sebagai backlight LCD,
lampu penerangan dan bahkan sudah bisa menjadi display gambar menggantikan LCD
(tidak hanya backlight saja).
Pemilihan LED didasarkan pada
penggunaan daya listriknya yang sangat efisien atau dengan kata lain LED lebih
hemat listrik. Berikut bentuk fisik dari LED
terdapat pada gambar 16.
Gambar 16. Bentuk Fisik LED
Sumber : https://teknikelektronika.com/pengertian-led
J.
Infraret Foto Dioda
Cahaya yang dapat
dideteksi oleh Dioda Foto diantaranya seperti Cahaya Matahari, Cahaya Tampak,
Sinar Inframerah, Sinar Ultra-violet hingga sinar X. Oleh karena itu,
Photodiode atau Dioda Foto yang dapat mendeteksi berbagai Cahaya ini telah
banyak diaplikasikan ke berbagai perangkat Elektronika dan listrik seperti
Penghitung Kendaraan, Sensor Cahaya Kamera, Alat-alat medis, Scanner Barcode
dan peralatan keamanan.
 |
Gambar 17. Bentuk Fisik Foto Dioda
Sumber: https://teknikelektronika.com/pengertian-photodiode-dioda-foto-
prinsip-kerja-photodiode/
d. Liquid
Crystal Display (LCD)
Menurut Afrie Setiawan (2011:24) “LCD (Liquid Crystal Display) merupakan perangkat
penampil yang sekarang ini mulai banyak digunakan. Penampil LCD mulai dirasakan
menggantikan fungsi dari penampil CRT (Chatode
Ray Tube), yang sudah berpuluh-puluh tahun digunakan manusia sebagai
penampil gambar/text baik monokrom (hitam putih), maupun yang berwarna.
Teknologi LCD memberikan keuntungan dibandingkan dengan teknologi CRT, karena
pada dasarnya, CRT adalah tabung triodeyang digunakan sebelum transistor
ditemukan. Beberapa keuntungan LCD dibandingkan dengan CRT adalah konsumsi daya
yang relatif kecil, lebih ringan, tampilan yang lebih bagus, dan CRT lebih
cepat memberikan kejenuhan pada mata dibandingkan dengan LCD.
 |
Gambar 18. Bentuk Fisik LCD 2x16 (Afrie Setiawan; 2011:24)
LCD memanfaatkan silicon atau gallium
dalam bentuk cair sebagai pemancar cahaya. Pada layar LCD, setiap matrik adalah
susunan dua dimensi piksel yang dibagi dalam baris dan kolom. Dengan demikian,
setiap pertemuan baris dan kolom adalah LED terdapat sebuah bidang datar (backplane), yang merupakan lempengan
kaca bagian belakang dengan sisi dalam yang ditutupi oleh lapisan elektroda
transparan. Dalam keadaan normal, cairan yang digunakan memiliki warna cerah.
Daerah-daerah tertentu
pada cairan akan berubah warnanya menjadi hitam ketika
tegangan diterapkan antara bidang latar dan pola elektroda yang terdapat pada
sisi dalam lempeng kaca bagian depan.
Keunggulan LCD adalah hanya menarik arus yang kecil (beberapa mikro
ampere), sehigga alat atau sistem
menjadi portable karena dapat
menggunakan catudaya yang kecil. Keunggulan lainnya adalah tampilan yang
diperlihatkan dapat dibaca dengan mudah dibawah terang sinar matahari. Di bawah
sinar cahaya yang remang – remang atau dalam kondisi gelap, sebuah lampu
(berupa LED) harus dipasang di belakang layar tampilan.Disamping itu LCD mampu menampilkan karakter berbasis
kode ASCII, dan mampu menampilkan
karakter sesuai dengan yang diinginkan.
Operasi dasar pada LCD terdiri dari
empat, yaitu instruksi mengakses proses internal, instruksi menulis data,
instruksi membaca kondisi sibuk, dan instruksi membaca data. Kombinasi
instruksi dasar inilah yang dimanfaatkan untuk mengirim data ke LCD.
Tabel
1. Operasi Dasar LCD
|
RS |
R/W |
Operasi |
|
0 |
0 |
Input instruksi ke LCD |
|
0 |
1 |
Membaca Status Flag (DB7) dan
alamat counter
(DB0 ke
DB6) |
|
1 |
0 |
Menulis data |
|
1 |
1 |
Membaca data |
|
Sumber : Afrie Setiawan (2011:26) Tabel 2.
Konfigurasi pin LCD
|
15 |
A |
Anoda (+5 VDC) |
|
16 |
K |
Katoda (Ground) |
Sumber : Afrie Setiawan (2011:26)
LCD membutuhkan tegangan dan daya yang
kecil sehingga sangat populer untuk aplikasi kalkulator, arloji digital, dan
instrumen elektronik lain seperti Global
Positioning System (GPS), Balgraph
display, dan multimeter digital. LCD umumnya
dikemas dalam bentuk Dual In-line Package
(DIP) dan mempunyai kemampuan untuk menampilkan beberapa kolom dan baris
dalam satu panel. Untuk membentuk pola, baik karakter ataupun gambar, pada
kolom dan baris secara bersamaan digunakan metode screening. Metode screening adalah
mengaktifkan daerah perpotongan suatu kolom dan suatu baris secara bergantian
dan cepat sehingga seolah-olah aktif semua. Penggunaan metode ini dimaksudkan
untuk menghemat jalur yang digunakan untuk mengaktifkan panel LCD.
K. Power Supply
·
Rangkaian Power
Supply
 |
Gambar 19. Rangkaian Power Supply
Sebuah rangkaian power supply dapat merubah tegangan AC ke DC, rangkaian power supply pada dasarnya menghilangkan
perubahan- perubahan tegangan supply daya
dengan mengubah arus dan beban disebut pengatur tegangan. Bila pengatur
tegangan dihubungkan ke rangkaian penyearah, hasilnya merupakan sebuah supply daya teratur.
Pada dasarnya, tegangan sumber yang umun
digunakan melalui instalasi listrik PLN berkisar antara 190V – 220V yang
mengeluarkan arus bersifat Alternating
Current (AC). Karena rangkaian komponen elektronika yang digunakan bekerja
pada tengangan DC yang berkisar antara 12V – 5V maka dibutuhkan rangkaian power supply untuk menurunkan dan
menyearahkan tenganan sumber AC serta memberikan sumber tengangan listrik
terhadap komponen.
·
Fungsi dan Komponen dalam Power Supply
Dalam suatu rangkaian power supply terdapat komponen yang
berfungsi sebagai penurun tegangan AC, penyearah tengangan AC ke DC, filtering arus dan penurun tegangan. Berikut komponen elektronika
yang terpasang pada power supply :
a. Transformator
Transformator
disingkat dengan trafo adalah komponen elektronika
yang mampu mempengaruhi tegangan AC tanpa adanya perubahan karakter dari
tegangan AC tersebut. Trafo berperan dalam rangkaian power supply sebagai penurun teganan dari listik PLN dengan kisaran
110V -220V. Terdapat 2 jenis trafo berdasarkan fungsinya yaitu step up dan step
down.
b.
Dioda Penyearah (Dioda Bridge)
Dioda Bridge adalah dioda yang berfungsi sebagai penyearah arus
bolak-balik (Alternating Current)
menjadi arus searah (Direct Current).
Dioda Bridge pada dasarnya merupakan
susunan dari empat buah Dioda yang dirangkai dalam konfigurasi rangkaian
jembatan (bridge) yang dikemas
menjadi satu perangkat komponen yang berkaki empat. Dua kaki Terminal
dipergunakan sebagai Input untuk tegangan/arus listrik AC (bolak balik) sedangkan dua kaki terminalnya lagi adalah
terminal Output yaitu Terminal Output Positif (+) dan Terminal Output Negatif (-).
c. Kapasitor Sebagai Filter
Setelah disearahkan dengan rangkaian
penyearah, tengangan DC yang dihasilkan masih belum ideal, karena masih
terdapat tegangan AC didalam
tengangan DC (ripple). Kapasitor elco
dipasang secara paralel terhadap beban sehingga terjadi pengisian dan
pengosongan pada kapasitor sehingga terjadi filtering
terhadap ripple tersebut.
d.
IC Regulator
IC regulator berperan sebagai pembagi
dan penurun tegangan serta memungkinkan tegangan pada power supply dapat diatur sesuai dengan kebutuhan. IC Regulator
juga dapat memproteksi rangkaian dari hubung singkat.
e.
Potensiometer
Potensiometer adalah jenis resistor yang
nilai resistansinya dapat diatur sesuai kebutuhan, kamampuan ini dapat
dimanfaatkan dalam rangkaian power supply
untuk menbatasi arus dan tengangan power
supply. Potensiometer akan dihubungkan dengan IC regulator dan tegangan
sumber sehingga nilai tengangan output power
supply dapat dibatasi. Sedangkan untuk resistor tetap digunakan sebagai
beban resistansi tetap terhadap rangkaian untuk membatasi arus dan tegangan
pada rangkaian power supply.
BAB III
PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT
A.
Perancangan Sistem
Pada perancangan dan pembuatan sistem
ini akan dijelaskan tentang cara kerja sistem yang terdapat dalam garis besar
perancangan sistem dan diikuti dengan penjelasan tentang perangkat keras (hardware) yang terdiri dari beberapa
bagian yang berfungsi untuk mengolah data. Kemudian diikuti dengan perancangan
dan pembuatan perangkat lunak (software).
1.
|
|
|
|
Blok Diagram
 |
 |
|
|
|
Gambar 20. Blok Diagram Sistem
Dari blok diagram pada Gambar 20. Terdapat tiga bagian
yaitu input, proses, dan output:
35
1.
RF XBee Pemancar dan Penerima
RF XBee berfungsi untuk komunikasi data antara pemancar dan
penerima sensor (wireless).
2.
Sensor Ultrasonik
Sensor ultrasonik berfungsi mendeteksi jarak dekat kereta api.
3.
Sensor Piezoelektrik
Sensor
piezoelektrik berfungsi sebagai sistem yang terdiri dari bahan
material tertentu yang akan menghasilkan tegangan listrik akibat tekanan atau
kekuatan mekanik yang diberikan pada kedua bidang.
4.
Arduino Uno
Arduino uno berfungsi sebagai rangkaian pemancar Xbee dan
berfungsi sebagai rangkain penerima XBee dan sebagai pengontrol output ke buzzer, LED indikator dan motor servo.
5.
LED indikator
LED indikator berfungsi meberikan indikator pertanda kereta
api yang telah melalui sensor.
6.
Buzzer
Buzzer berfungsi memberikan indikator bahwa kereta api mau lewat.
7.
Motor Servo
Motor Servo berfungsi sebagai penggerak palang kereta api
saat menutup dan membuka.
B. Prinsip Kerja Alat
Berdasarkan blok diagram sistem pada
Gambar 18. Dapat dideskripsikan bahwa prinsip kerja dari alat ini adalah semua
instruksi untuk menjalankan alat ini terdapat pada mikrokontroler Arduino Uno
328 dan sebagai pengendali sistem secara keseluruhan.
Prinsip kerja alat ini pada mulanya
Arduino Uno dipasangkan sebagai Xbee pemancar dan pada Xbee penerima. Xbee
pemancar ini dipasang pada kereta api dan Xbee penerima dipasang pada Arduino
uno.
Sensor Ultrasonic mendeteksi jarak 50
meter kereta api dengan adanya piezoelektrik supaya lebih stabil lagi geteran
kereta api di deteksi jaraknya 50 meter. Xbee pemancar dan Xbee penerima saling
berhubungan pada saat jarak 500 meter, Xbee pemancar dan Xbee penerima saling
hubung, dan pada saat saling hubung dikirim lah data frekuensi ke Arduino Mega.
Maka pada jarak 500 meter berbunyilah
buzzer dan lampu LED akan menyala dan
menandakan kereta api sudah dekat jaraknya ke palang kereta. Ketika kereta api
jaraknya sekitar 100 meter, palang kereta api
akan turun. jadi sensor piezoelektrik mendeteksi sensor tekanan. jadi Pada saat
tekanan habis maka palang kereta kembali terbuka.
Prinsip Kerja Xbee pemancar dan Xbee
penerima yaitu apabila dia saling terkoneksi frekuensi dengan jarak 500 meter,
di modul Xbee ada mikroprosesor dan mikrokontroler di dalam nya jadi dia
langsung terkoneksi dengan Arduino uno menggunakan jaringan komunikasi silang
Reciever dan Transmiter jadi untuk pemasangan. RF-Xbee pemancar
dibalikan RX-TX yang ada pada Xbee pemancar dipasangkan
terbalik itu dia menandakan sudah terkoneksi dengan Arduino begitu juga dengan
RF- Xbee penerima pemasangan RX-TX juga juga dipasang terbalik itu dia
menandakan sudah terkoneksi dengan Arduino dapat ditampilkan menggunakan Led.
C.
Perancangan
Perangkat Keras (Hardware)
Perancangan perangkat keras pada alat
Proyek Akhir ini ada beberapa bagian yaitu:
1.
Rangkaian Mikrokontroller ATMega328
Di dalam rangakaian mikrokontroler mengunakan IC
Atmega 328P yang IDE nya mengunakan Arduino. IC ini memiliki 28 kaki, dengan
semua kaki dapat berfungsi sebagai input ataupun
output. Untuk pengisian program di
dalam IC mengunakan ISP (In-System Chip Programing), di mana ISP adalah sebuah fitur bagi sebuah microcontroller agar dapat di- download
dengan program tanpa mencabut microcontroller
dari sistem- nya. Sehingga Mikrocontroller
tetap pada kedudukannya semua dan dihubungkan dengan ISP. Dan dilakukan
proses download. Begitu pula saat
memutuskan hubungan antara Downloader dan
Mikrocontroller , kita hanya cukup
memutuskan kabelnya saja, tanpa lagi perlu mencabut-cabut mikrocontroler.
Gambar
21. Rangkaian mikrokontroler atmega328 Sumber : https://grsbatch5.wordpress.com/2013/02/23
2.
Rangkaian XBee Pemancar dan
Rangkaian XBee penerima dengan Arduino Uno.
Dalam melakukan komunikasi dengan perangkat lainnya XBee mampu
melakukan komunikasi dengan dua macam komunikasi yang berbeda, yaitu data yang
Pemancar dan data Penerima. Untuk koneksi XBee ke arduino terdapat pada gambar
22 dan 23.
Gambar 22.
Koneksi XBee Pemancar ke Arduino Uno
Gambar 23.
Koneksi XBee Penerima ke Arduino Uno
3.
Rangkaian Piezoelektrik dengan Arduino Uno
Piezoelektrik berfungsi sebagai pendeteksi tekanan pada
saat kereta api melewati palang pintu kereta. Untuk koneksi piezoelektrik ke
arduino terdapat pada gambar 24 :
Gambar 24.
Koneksi Piezoelektrik ke Arduino Uno
4.
Rangkaian Ultrasonik dengan Arduino Uno
Ultrasonik berfungsi mendeteksi kereta api yang akan
melewati perlintasan jalan. Koneksi Ultrasonik ke arduino dapat dilihat pada
gambar 25 :
Gambar 25.
Koneksi Ultrasonik ke Arduino Uno
5.
Rangkaian Motor Servo
Prinsip kerja dari
motor servo tak jauh berbeda dibanding dengan motor DC yang lain. Hanya saja
motor ini dapat bekerja searah maupun berlawanan jarum jam. Derajat putaran
dari motor servo juga dapat dikontrol dengan mengatur pulsa yang masuk ke dalam
motor tersebut.
Motor servo akan
bekerja dengan baik bila pin kontrolnya diberikan sinyal PWM dengan frekwensi
50 Hz. Frekwensi tersebut dapat diperoleh ketika kondisi Ton duty cycle berada
di angka 1,5 ms. Dalam posisi tersebut rotor dari motor berhenti tepat di
tengah- tengah alias sudut nor derajat atau netral.
Gambar 26. Driver motor
Sumber: http://belajarelektronika.net/motor-servo-pengertian-fungsi-
dan-prinsip-kerjanya/
6.
Rangkaian Buzzer dengan Arduino Uno
Pada sistem kerja alat ini penggunaan buzzer sebagai indikator suara akan
memaksimalkan fungsi dari sistem palang pintu kereta api otomatis ini. Buzzer akan memberikan indikator suara
pada saat palang pintu membuka dan menutup. Koneksi buzzer ke arduino dapat dilihat pada gambar 27 :
Gambar 27. Koneksi Buzzer ke
Arduino Uno
7.
Rangkaian LED dengan
Arduino Uno
LED berfungsi sebagai lampu indikator selama palang pintu
bergerak membuka dan menutup. Koneksi LED ke arduino dapat dilihat pada gambar
28 :
Gambar 28. Koneksi Led ke Arduino Uno
D. Perancangan Perangkat Lunak
1.
Flowchart Program
 |
Flowchart adalah urutan instruksi-instruksi pada pembuatan suatu
program. Pembuatan flowchart diperlukan
untuk mempermudah dalam pembuatan program dapat dilihat pada gambar dibawah:
Gambar 29.
Flowchart Palang Pintu Kereta Api Otomatis
E. Perencanaan Pembuatan Alat
Dalam pemilihan dalam pembuatan mekanik juga berpengaruh
dengan hasilnya. Penulis memilih acrylic utnuk
pembuatan box power supply dan juga
arduino, dengan pertimbangan sifatnya jernih, bersifat isolator, kuat/kokoh dan
mudah dibentuk sesuai dengan yang diinginkan. Untuk pembuatan prototype palang pintu kereta api
menggunakan sterofom sebagai alasnya, dan kereta api mainan sebagai selama
proses simulasinya. Dengan pertimbangan mudah dibentuk dan juga tidak keras
sehingga rel kereta lebih mudah ditempel pada alasnya. Perancangan mekanik
palang pintu kereta api otomatis dapat dilihat pada gambar 30 :
Gambar 30.
Rancangan Palang Pintu Kereta Api Otomatis
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
Suatu peralatan atau program dapat
dikatakan bekerja dengan baik jika telah dilengkapi dengan pengujian sesuai
fungsi kerja dari peralatan tersebut. Pengujian dimaksudkan untuk mendapatkan
evaluasi terhadap sistem yang telah dikerjakan agar mendapatkan kinerja yang
lebih baik dengan melakukan perbaikan terhadap rangkaian yang mengalami
kekurangan saat melakukan pengujian.
Pada bab ini penulis akan menjelaskan
cara pengujian pada perangkat keras (hardware)
sepeti model mekanik dan rangkaian elektronik. Pengujian dilakukan untuk
mendapatkan data-data serta bukti-bukti hasil akhir dari kenyataan bahwa
perangkat keras yang telah dibuat bisa bekerja dengan baik dan juga dapat digabungkan dengan perangkat lunak (software). Berdasarkan data- data dan
bukti-bukti tersebut dapat dilakukan analisa terhadap proses kerja yang
nantinya dapat digunakan untuk menarik kesimpulan dari apa yang telah dibuat
dalam Tugas Akhir ini.
Tujuan pengujian ini untuk melihat
sejauh mana alat yang dibuat penulis apakah bekerja secara baik atau tidak,
begitu juga dengan software yang di
buat apakah berjalan dengan baik atau tidak, sehingga didapatkan hasil dan
perbandingan dari apa yang direncanakan sebelumnya. Pengujian yang akan dibahas
tentang pengujian terhadap sistem yang dibangun disertai dengan analisa.
Pengujian sistem menyangkut beberapa hal sebagai berikut :
46
A. Pengujian Software
Pengujian XBee dilakukan dengan
menggunakan program X-CTU. Program X-CTU merupakan open source yang digunakan untuk mengkonfigurasi awal XBee. Tujuan
Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui apakah XBee yang digunakan dapat
berfungsi dengan baik atau tidak. Alat yang digunakan untuk melakukan percobaan
ini maka diperlukan beberapa alat sebagai berikut.
a.
Usb adapter
b.
Modul Xbee
c.
Laptop/Komputer
d.
Softwere X-CTU
B. Pengujian Hardware
Pengukuran merupakan suatu proses dimana
alat yang dibuat bekerja dengan baik dan sesuai dengan teori yang ada. Ada
beberapa pengujian alat yang dilakukan, yaitu pengujian XBee Pemancar (Tx) dan XBee Penerima (Rx). Seperti dibawah ini:
 |
Gambar 30. Titik pengukuran XBee
Tabel 5. Hasil
Pengukuran Tegangan pada XBee
|
NO |
Titik Pengukuran |
Tegangan |
|
1 |
Pin 5V |
4,7 V |
|
2 |
Pin 3V3 |
3,3 V |
|
3 |
Pin RST |
4,7 V |
|
4 |
Pin Vin |
0 V |
1.
Pengujian koneksi XBee Pemancar
dengan XBee Penerima di dalam ruangan (ada halangan).
 |
Gambar 31.
Pengujian XBee penerima (non LoS)
Pada gambar 31 Xbee penerima berada di
dalam ruangan. Lalu Xbee pemancar dibawa keluar ruangan
seperti yang terlihat pada gambar 32.
Gambar 32.
Pengujian XBee pemancar (non LoS)
Hasil pengukuran koneksi antara Xbee pemancar dengan Xbee
penerima dapat dilihat pada tabel 6.
Tabel 6. Hasil
pengujian koneksi XBee (Non LoS)
|
NO |
Jarak |
Keterangan |
|
1 |
5 Meter |
Terhubung |
|
2 |
7 Meter |
Terhubung |
|
3 |
9 Meter |
Terhubung |
|
4 |
11 Meter |
Terhubung |
|
5 |
13 Meter |
Terhubung |
|
6 |
15 Meter |
Tidak Terhubung |
Pada saat XBee pemancar terkoneksi
dengan XBee penerima, maka Led
Indikator pada XBee penerima akan menyala. Seperti pada gambar berikut:
 |
Gambar 33. Led menyala pada saat XBee saling Terhubung
Pada saat XBee pemancar berada pada jarak 15 meter dari
luar ruangan maka Led indikator pada XBee penerima tidak menyala. Seperti
gambar berikut:
 |
Gambar 34. Led Mati pada saat XBee tidak Terhubung
2.
Pengujian Koneksi XBee Pemancar
dengan XBee Penerima di lapangan terbuka (tanpa ada halangan).
Gambar 35. Pengujian XBee penerima (LoS)
Pada gambar 35 Xbee penerima berada di
lapangan terbuka. Lalu Xbee pemancar juga berada di lapangan terbuka. Seperti
yang terlihat pada gambar 36 berikut.
 |
Gambar 36. Pengujian XBee pemancar (LoS)
Pada gambar 36 Xbee pemancar berjarak 150 meter dari Xbee penerima.
Hasil pengukuran koneksi antara Xbee pemancar dengan Xbee
penerima pada lapangan terbuak dapat dilihat pada tabel 7.
Tabel 7. Hasil
pengujian koneksi XBee (LoS)
|
NO |
Jarak |
Keterangan |
|
1 |
50 Meter |
Terhubung |
|
2 |
60 Meter |
Terhubung |
|
3 |
70 Meter |
Terhubung |
|
4 |
80 Meter |
Terhubung |
|
5 |
90 Meter |
Terhubung |
|
6 |
100 Meter |
Tehubung |
|
7 |
150 Meter |
Terhubung |
|
8 |
200 Meter |
Tidak Terhubung |
Pada saat XBee pemancar terkoneksi
dengan XBee penerima, maka Led
Indikator pada XBee penerima akan menyala. Seperti pada gambar berikut:
 |
Gambar 37. Led
menyala pada saat XBee saling Terhubung
Pada saat XBee pemancar berada pada jarak 200 meter dari
XBee penerima maka Led indikator pada XBee penerima tidak menyala. Seperti
gambar berikut:
 |
Gambar 38. Led Mati pada saat XBee tidak Terhubung
C. Analisa Software
Adapun langkah yang harus dilalui dalam
pemograman mikrokontroler adalah sebagai berikut :
1.
Pada saat X-Bee Pro S1 disetting,
modul RF harus terhubung secara serial dengan komputer. Untuk mensetting kedua
chip maka harus diprogram secara bergantian,
 |
Gambar 39. Rangkaian pcb modul (receiver)
2.
Buka software XCTU di komputer Jika
modul RF berhasil terdeteksi software akan terlihat seperti pada gambar di
bawah. “Port USB-to-serial Bridge..[COM1]” menandakan bahwa modul menggunakan
saluran port USB COM1. Jika belum terdeteksi
silahkan cek status port USB komputer
di Device.
 |
Gambar 40. Tampilan untuk Test/Query
3.
Atur Baud Rate, Flow Control, Data Bits, Parity, Stop Bits
seperti pada kotak merah (gambar atas). Kemudian klik “Test/Query”, maka
identitas atau versi X-Bee akan muncul seperti modem type dan firmware version.
Gambar 41. Konfirmasi versi X-Bee
4.
Jika sudah, pilih menu “Modem
Configuration”, kemudian klik “Read” untuk mensetting nilai parameter dari
X-Bee Pro. Setelah di-read maka akan muncul parameter-parameter yang dapat
disetting. Tipe dan versi firmware X-Bee
yang terdeteksi juga akan sama seperti pada Com Test. Pastikan bahwa Tipe dan
Versi tidak diubah ke yang lain. Begitu juga dengan “Function Set”, harus
berisikan XBEE PRO 802.15.4. Parameter yang berwarna biru adalah parameter yang
sudah diset nilainya, sedangkan yang berwarna hitam adalah parameter yang tidak bisa diubah.
Gambar 41. Tampilan untuk Modem configuration
Isi nilai parameter yang ada pada folder Networking & Security. Untuk komunikasi point to point, umumnya hanya ada 3 parameter yang wajib di-setting
yaitu PAN ID (Personal Area Network ID),
DL (Destination Address Low), MY (16 bit Source Address). X-Bee1
dan X-Bee2 dapat saling berkomunikasi (pairing) apabila:
·
Nilai parameter DL X-Bee1 = MY X-Bee.
·
Nilai parameter MY X-Bee1 = DL X-Bee2
·
X-Bee1 dan X-Bee2 menggunakan
alamat PAN ID yang sama
Gambar 42. Tampilan Setting Parameter
X-Bee1
 |
Gambar 43. Tampilan Setting Parameter
X-Bee2
5.
Setelah tampilan parameter X-Bee
telah di setting maka tekan write dan X-Bee pemancar dan penerima sudah saling terkoneksi.
 |
Gambar 44. Tampilan Write pada X-CTU
BAB V PENUTUP
A.
Kesimpulan
Setelah melakukan
percobaan, pengambilan data, dan penganalisaan terhadap data yang telah didapat
pada penelitian ini, yaitu aplikasi Arduino Uno menggunakan masukan Xbee
sebagai penerima data dan keluaran serial ke komputer, maka didapatkan
kesimpulan yaitu sebagai berikut:
1.
Jarak jangkauan XBee tidak sesuai
dengan spesifikasi datasheet XBee
2.
Jarak jangkauan
pengiriman data modul XBEE PRO S1 dalam kondisi penerima di dalam ruang mampu
mencapai jarak 10 meter dan luar ruangan 150 meter data masih dapat diterima
dengan baik.
3.
XBEE agar bisa
berkomunikasi harus diseting terlebih dahulu menggunakan aplikasi X-CTU.
4.
Komunikasi serial yg digunakan adalah komunikasi UART (Universal Asynchronous Receiver Transmitter).
B.
Saran
1.
Agar modul Xbee Pro
S1 dapat mengirimkan data lebih jauh sebaiknya ditempatkan ditempat yang
mempunyai halangan yang sedikit.
2.
Supaya XBEE dapat
berkomunikasi lebih baik, antena pada masing- masing XBEE harus terlihat.
3.
Sebelum XBEE dipakai
untuk berkomunikasi, XBEE harus disetting menggunakan aplikasi X-CTU.
58
DAFTAR PUSTAKA
Digi. 2008.
XBee®/XBee-PRO S1® OEM RF Modules.
( http://www.digi.com/support/ kbase/kbaseresultdetl.jsp?kb=135)
Digi. 2012. X-CTU (XCTU) Software. (http://www.digi.com/support/kbase/kbaser
esultdetl.jsp?kb=125).
Metro TV News. 2014. Jalur Kereta Api Sumatera Barat,
(Online) (http://news.metrotvnews.com/read/2014/12/22/335362/kemenhubsiapkan
-jalur-kereta-api-lintas-sumatra-pada-2015)
Presiden RI. 2015. Infrastruktur jalur kereta api di
Sumatera, (Online) (http://www.presidenri.go.id/infrastruktur/kebangkitan-kereta-api-di
R-dy Techno.
2013. Pengertian dan prinsip kerja Buzzer (Online)
(http://r-dy-techno.blogspot.co.id/2013/06/pengertian-dan-prinsip-kerja-
Nyebar Ilmu. 2018. Cara membuat mp3 player menggunakan
Arduino (https://www.nyebarilmu.com/cara-membuat-mp3-player-menggunakan-
arduino)
59
Komentar
Posting Komentar