PENGENDALIAN PALANG PINTU REL KERETA API SECARA OTOMATIS UNTUK MENUNJANG SISTEM PRIORITAS LAMPU LALU LINTAS TUGAS AKHIR Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat Memperoleh gelar Sarjana Teknik Program Studi Teknik Elektro Disusun oleh: FILLIPUS EDI WIBOWO NIM : 005114080 PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA 2007
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
PENGENDALIAN PALANG PINTU REL KERETA API SECARA OTOMATIS UNTUK MENUNJANG SISTEM PRIORITAS LAMPU
LALU LINTAS
TUGAS AKHIR
Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat
Memperoleh gelar Sarjana Teknik Program Studi Teknik Elektro
Disusun oleh:
FILLIPUS EDI WIBOWO
NIM : 005114080
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA 2007
AUTOMATIC RAILWAY CROSSING BAR CONTROL TO SUPPORT THE PRIORITY
SYSTEM OF TRAFFIC LIGHT
FINAL PROJECT
Presented as Partial Fulfillment of the Requirements
To Obtain the Sarjana Teknik Degree
In Electrical Engineering
By : FILLIPUS EDI WIBOWO
Student ID Number : 005114080
ELECTRICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM ELECTRICAL ENGINEERING DEPARTMENT
ENGINEERING FACULTY SANATA DHARMA UNIVERSITY
YOGYAKARTA 2007
Pernyataan Keaslian Karya
Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa tugas akhir yang saya tulis
ini tidak memuat karya atau bagian karya orang lain, kecuali yang telah
disebutkan dalam kutipan dan daftar pustaka, sebagaimana layaknya karya ilmiah.
Yogyakarta, Maret 2007
Penulis
Fillipus Edi Wibowo
TUHAN adalah kekuatanku dan perisaiku; kepada-Nya hatiku percaya. Aku tertolong sebab itu beria-ria hatiku, dan dengan nyanyianku aku bersyukur kepada-Nya.
(Mazmur 28:7)
Karya ini kupersembahankan untuk :
Tuhan Yesus Kristus & Bunda Maria (atas berkat dan rahmat-Nya)
Budheku tercinta yang selalu memberikan doa,
kekuatan dan mendidikku dengan penuh cinta,
Adikku: B. Desi Deria terima kasih atas dukungannya,
Almamaterku
INTISARI
Banyak faktor yang membuat sering terjadinya kecelakaan kereta api antara lain karena keterlambatan tertutupnya palang pintu perlintasan rel kereta api. Untuk dapat mengurangi terjadinya kecelakaan diperlukan suatu pengendalian yang dapat mengendalikan palang pintu perlintasan rel kereta api. Pada saat ini pengendalian palang pintu perlintasan rel kereta api masih bersifat manual oleh karena itu diperlukan juga pengendalian palang pintu secara otomatis.
Dalam perancangan ini terdiri dari sensor (menggunakan fototransistor sebagai penerima dan inframerah sebagai pemancar), schmit trigger digunakan sebagai pemantap tegangan, rangkaian penggerak relay digunakan untuk menggerakkan motor, alarm digunakan sebagai tanda kereta api akan datang. Sebagai pengendali utama menggunakan mikrokontroller.
Hasil yang diperoleh dari alat yaitu dapat mengendalikan palang pintu perlintasan rel kereta api secara otomatis dan manual, baik kereta api datang dari arah kiri maupun dari arah kanan.
ABSTRACT
Many factors that make it railway train accident is too late closed the flea in transition railway train. And than to hurt accident happen needed ones of controller to can to bridle the flea in transition railway train. This time the command of the flea in transition railway train is manually, so needed a otomaticly the command of the flea in transition railway train. On this project are sensor (to use fototransostor to receiver and infrared to transceiver), schmitt trigger used strengthen voltage, a chain relay movement used to move of a motor mecine, and the alarm used to give attention from railway train will comes. The praminent command used microcontroller. The product that got from this tool is can to control of the flea in transition railway train with otomaticly or manually actually. The train comes from left direction or right direction.
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa, oleh
karena kasih dan penyertaan-Nya sehingga penulis dapat meyelesaikan Tugas
Akhir yang berjudul “Pengendalian Palang Pintu Rel Kereta Api Secara Otomatis
Untuk Menunjang Sistem Prioritas Lamou Lalu Lintas”. Tugas Akhir ini disusun
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana pada jurusan Teknik
Elektro, Fakultas Teknik Universitas Sanatha Dharma Yogyakarta.
Tersusunya tugas akhir ini tidak terlepas dari bantuan dan dukungan dari
berbagai pihak. Pada kesempatan ini tidak lupa penulis mengucapkan terima kasih
yang dalam kepada :
1. Bapak Ir. Iswanjono, M. T. selaku Dosen Pembimbing yang telah banyak
memberikan bimbingan dan pengarahan hingga tugas akhir ini dapat tersusun.
2. Seluruh Dosen dan Staff teknik Elektro USD.
3. Pak Jito, Mas Sur, Mas broto, Mas Mardi dan segenap staf serta karyawan
Fakultas Teknik USD, terimakasih atas keramahannya dan pelayanannya.
4. Staff dan Karyawan Perpustakaan kampus III Paingan.
5. Budheku tercinta atas dukungan dan cinta yang sangat luar biasa yang telah
diberikan dengan segenap kasih sayang.
6. Adikku B. Desi Deria atas dukungan dan semangatnya.
7. Bapak dan ibu serta keluarga atas doa dan restunya
8. Bapak dan keluarga ”Rambat” atas semua kasih sayang dan perhatian yang
diberikan.
9. Genduk tercinta yang memberikan semangat, kasih sayang dan cerita-
ceritanya.
10. Keluarga besar di Bantul yang memberikan semangatnya.
11. Teman-teman satu tim dalam PHK yang luar biasa semangatnya ” Danang,
Joko, David ” dan teman-teman tim yang lain.
12. Teman-teman seperjuangan: Aan “Bodonk”, Agung “greg”, Andi “gepeng”,
Tabel 4.2 Tegangan keluaran dari inverter DM74LS14 ............................. 33
Tabel 4.3 Keadaan pada rangkaian penggerak alarm.................................. 35
Tabel 4.4 Keadaan pada rangkaian penggerak motor ................................ 35
Tabel 4.5 Keadaan pada limith switch ........................................................ 37
Tabel 4.6 Keadaan kecepatan putaran motor DC ....................................... 37
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Rangkaian fototransistor ................................................................... 5
Gambar 2.2 Simbol Light Emitting Diode (LED) ................................................. 6
Gambar 2.3 Rangkaian IRED ............................................................................... 7
Gambar 2.4 Pemicu Schmitt ................................................................................. 8
Gambar 2.5 Rangkain transistor PNP sebagai saklar............................................ 9
Gambar 2.6 Relay.................................................................................................. 10
Gambar 2.7 (a) Bentuk Fisik limit switch (b) Simbol limit switch....................... 11
Gambar 2.8 Simbol Motor DC.............................................................................. 12
Gambar 2.9 Hukum Lorentz.................................................................................. 12
Gambar 2.10 Dasar pengaturan arah putaran motor ............................................... 13
Gambar 2.11 Pengendalian putaran motor.............................................................. 13
Gambar 3.1 Diagram blok pengendalian palang pintu rel kereta api.................... 15
Gambar 3.2 Mekanik gerbang pintu ..................................................................... 16
Gambar 3.3 Rancangan sensor pendeteksi kereta api ........................................... 17
Gambar 3.4 Sensor pendeteksi kereta api ............................................................. 19
Gambar 3.5 Rangkaian Led infra merah............................................................... 20
Gambar 3.6 Rangkaian fototransistor ................................................................... 21
Gambar 3.7 Rangkaian pendeteksi arah datangnya kereta api ............................. 22
Gambar 3.8 Rangkain LED................................................................................... 23
Gambar 3.9 Konfigurasi pin-pin IC 7414 ............................................................. 23
Gambar 3.10 Bentuk gelombang input dan output Schmitt Trigger ....................... 24
Gambar 3.11 Saklar pemilih alarm ......................................................................... 26
Gambar 3.12 Pengendalian arah putaran motor ......................................................
27
Gambar 3.13 Saklar manual untuk menghidup dan matikan alarm.........................
29
Gambar 3.14 Saklar manual untuk menggerakkan motor....................................... 30
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Judul
Pengendalian Palang Pintu Rel Kereta Api Secara Otomatis Untuk Menunjang
Sistem Prioritas Lampu Lalu Lintas.
1.2 Latar Belakang Masalah
Perkembangan transportasi modern saat ini perlu ditunjang dengan sistem
keamanan yang baik. Baik secara internal atau eksternal memberi keamanann dan
kenyamanan bagi para pengguna. Kereta api merupakan salah satu alat
transportasi yang ada di negara kita dan sangat banyak orang yang menggunakan
sarana ini. Namun tak jarang pula terjadi kecelakaan yang menimbulkan banyak
korban. Kecelakaan ini terjadi antara kendaraan(mobil, sepeda motor, dll) dengan
kereta api di depan gerbang atau palang pintu yang menutup jalan raya yang
memotong rel kereta api. Hal ini terjadi karena sistem yang digunakan pada
gerbang rel kereta pembuka dan penutup palang pintu masih bersifat manual
sehingga keterlambatan dalam menutup menimbulkan akibat yang fatal.
Keterlambatan dalam menutup bisa saja terjadi akibat kelalaian operator, misalkan
mengantuk, sehingga mengabaikan jadwal kereta yang akan melintasi rel pada
palang itu.
Di negara kita sendiri saat ini pengendalian palang pintu rel kereta api
masih menggunakan sistem manual, maka dicoba membuat suatu alat yang
pembuka dan penutup palang kereta api secara otomatis sehingga dapat memberi
keamanan, baik bagi para pengguna transportasi ini maupun bagi para pengguna
jalan raya dan juga membantu pihak petugas palang pintu kereta api dalam
menjalankan tugas dengan baik. Dan sebagai sarana pendukung alat digunakan
aplikasi mikrokontroler AT89S51.
1.3 Tujuan Penelitian
Tujuan yang ingin dicapai dalam tugas akhir ini yaitu membuat perangkat
keras pengendalian model untuk palang pintu kereta api secara otomatis dan
manual.
1.4 Manfaat Penelitian
Memperkecil kecelakaan yang mungkin terjadi di perlintasan kereta api
akibat kesalahan dan kelalaian manusia.
1.5 Batasan Masalah
Batasan masalah yang dibahas dalam penelitian palang pintu kereta api
sebagai berikut :
1. Menggunakan satu jalur kereta api.
2. Menggunakan inframerah sebagai pemancar dan sebagai penerima
digunakan fototransistor.
3. Kondisi kereta api jalan terus
4. Sebagai model digunakan lokomotif dan 3 gerbong.
5. Kondisi palang pintu dua searah.
6. Menggunakan 2 motor DC sebagai penggerak palang pintu.
7. Penggunaan manual digunakan apabila mikrokontroler mati.
8. Alarm yang dipakai khusus.
1.6 Metodologi Penelitian
Metodologi penelitian dalam merancang dan membuat peralatan sisitem
ini, diperlukan langkah-langkah sebagai berikut :
1. Studi literatur tentang permasalahan yang ada, serta mempelajari cara
kerja dan sekaligus cara merancang dan membuat peralatan tersebut.
2. Perancangan peralatan menggunakan teori yang ada untuk
mendapatkan karakteristik yang sesuai dengan spesifikasi yang
ditentukan.
3. Pembuatan peralatan untuk setiap bagian sistem sesuai dengan fungsi
masing-masing dan diuji kesesuaian. Bagian tersebut kemudian
disusun sebagai kesatuan yang utuh.
BAB II
DASAR TEORI
Pengendalian model palang pintu kereta api ini tergantung dari kereta api
yang melintas dan mengenai sensor yang dipasang, yang terdiri dari rangkaian
fototransistor, infra merah yang berfungsi sebagai masukan dan sensor keluaran,
pengkondisi sinyal, saklar manual dan otomatis, penguat arus (driver), dan motor
DC. Penjelasan tentang beberapa komponen yang digunakan dalam perancangan
alat ini dan aplikasinya dalam rangkaian akan dijelaskan dalam bab ini.
2.1. Fototransistor
Fototransistor adalah piranti peka cahaya atau sering disebut sebagai
transduser fotoelektrik, yaitu piranti elektronis yang memiliki perubahan
karakteristik listrik bila dikenai cahaya tampak maupun tak tampak. Fototransistor
terbentuk oleh transistor, sehingga memiliki sifat yang mirip dengan Bipolar
Junction Transistor (BJT), hanya saja secara fisik sangat berbeda satu sama lain.
Fototransistor didesain dengan penutup transparan yang berfungsi untuk
meneruskan atau menerima cahaya, sedangkan BJT didesain dengan penutup yang
tidak transparan supaya cahaya tidak tembus sehingga tidak mempengaruhi kerja
BJT. Kemasan fototransistor dapat dijumpai sebagai piranti dua terminal tanpa
koneksi basis dan piranti 3 terminal dengan koneksi basis.
Pada fototransistor, arus basis dipengaruhi oleh cahaya infra merah yang
mengenai permukaan dari fototransistor, sehingga ketika cahaya infra merah
mengenai permukaan fototransistor akan timbul arus basis (IB). Keadaan tersebut
akan menyebabkan resistansi emitor-kolektor akan menjadi kecil sekali mendekati
nol, sehingga arus akan mengalir ke kaki kolektor (IC). Hal ini menyebabkan
tegangan pada kaki kolektor mendekati 0V. Keadaan tersebut menyatakan
keadaan transistor dalam keadaan on. Sebaliknya apabila tidak ada cahaya infra
merah atau dapat dikatakan dalam keadaan gelap, maka tidak ada IB. Ketika tidak
ada arus IB, maka resistansi emitor-kolektor menjadi besar dan tidak ada arus
kolektor (I
B
C), sehingga tegangan di kaki kolektor terhadap ground (Vc) sama
dengan Vcc, sehingga transistor dalam keadaan off. Rangkaian fototransistor dapat
dilihat pada gambar 2.1.
Gambar 2. 1 Rangkaian fototransistor
Untuk mencari nilai Rc pada gambar 2.1 digunakan persamaan :
CCCECC IRVV =−
C
CECCC I
VVR
−= ..............................( 2. 1 )
Dengan :
Rc = Resistor yang dibutuhkan (Ohm)
Vcc = Tegangan masukan (Volt)
CEV = Tegangan kolektor Emitor (Volt)
Ic = Arus yang melewati kolektor (Amper)
2.2 Light Emitting Diode
Light Emitting Diode atau biasa disingkat LED adalah sebuah dioda yang
mampu memancarkan cahaya. Prinsip kerja dari LED sama dengan dioda yang
biasa ditemui. Dioda biasa saat dibias maju akan menghasilkan energi yang diradiasikan menjadi panas, sedangkan energi yang dihasilkan LED diradiasikan
menjadi cahaya.
Dioda biasanya dibuat dari silikon sedangkan LED dibuat dari gallium,
arsenic, atau phosporus. LED dapat memancarkan cahaya yang tampak oleh mata
yaitu merah, hijau, kuning, biru, jingga. Gambar 2.2 memperlihatkan simbol light
emitting Diode (LED).
Gambar 2.2 Simbol Light Emitting Diode (LED)
2.3 Infra Red Emitting Diode
Infra Red Emitting Diode (IRED) adalah salah satu jenis LED. IRED
mempunyai karakteristik yang sama dengan LED, hanya saja cahaya yang
dipancarkan berbeda. LED memancarkan cahaya tampak, sedangkan IRED sesuai
dengan namanya memancarkan infra merah yang tak tampak oleh mata manusia.
Gambar 2.3. adalah rangkaian dasar dari LED infra 0merah.
Gambar 2.3 Rangkaian IRED
Dengan melihat Gambar 2.3, maka dapat dicari nilai Rd dengan