1

Rancang Bangun Pendeteksi Jangkauan Jarak Parkir Kendaraan Bermotor Berbasis Komputer Dengan

Pemanfaatan Gelombang Ultrasonik

Usulan Proposal Tugas Akhir/Skripsi

diajukan oleh

Dwi Cahya Laksana

No. Mahasiswa : 08.04.2353

Program Studi : Teknik Elektro

Jurusan : Teknik Elektro

Fakultas : Teknologi Industri

INSTITUT SAINS & TEKNOLOGI AKPRIND

YOGYAKARTA

Januari 2010

2

Usulan Tugas Akhir/Skripsi

RANCANG BANGUN PENDETEKSI JANGKAUAN JARAK PARKIR KENDARAAN BERMOTOR BERBASIS KOMPUTER

DENGAN PEMANFAATAN GELOMBANG ULTRASONIK

Diajukan oleh

Dwi Cahya Laksana

08.04.2353

telah disetujui oleh

Dosen Pembimbing Yang Bersangkutan

Lembaga Swadaya Masyarakat Kepala Jurusan

3

1. Latar Belakang Masalah

Sistem keamanan merupakan salah satu bagian penting saat mengendarai

kendaraan bermotor (mobil). Tidak terkecuali saat sedang memarkirkan

kendaraan (mobil).

Kecelakaan parkir sering terjadi disebabkan kelalaian pada saat

memarkirkan kendaraan tersebut. Ini dikarenakan alat bantu parkir yang sudah

ada selama ini hanyalah berupa kaca spion, dimana untuk telitiannya masih sangat

kurang tergantung dari kejelian kita saat memarkir kendaraan tersebut.

Contohnya saja insiden mobil jatuh di areal parkir milik Kantor Walikota

Jakarta Selatan (18/02/08) dan insiden mobil jatuh di pusat perbelanjaan Mega

Bekasi Hypermall (12/07/09). Ke dua kecelakaan tersebut merupakan kelalaian

pengemudi saat mengendarai kendaraan.

Untuk memberi keamanan atau proteksi ganda selain dengan

mengandalkan kaca spion maka dibuat alat bantu parkir dengan menggunakan

sensor ultrasonik yang bekerja secara elektronik. Rangkaian alat bantu parkir ini

dibentuk dari komponen-komponen diskret dan rangkaian terintegrasi. Rangkaian

ini mudah dirakit karena ketersediaan komponen yang mudah diperoleh serta

harga komponen yang relatif murah. Alat ini sangat bermanfaat dalam segi

keamanan yang diharapkan dapat menanggulangi terjadinya kecelakaan saat

memarkir mobil. Penggunaan alat ini juga sangat mudah dan tidak ada resiko

yang dapat ditimbulkan dari pemasangan alat ini.

4

2. Perumusan Masalah

Rumusan masalah yang akan dipecahkan pada program penelitian

pembuatan alat pendeteksi jarak parkir berbasis komputer dengan pemanfaatan

gelombang ultrasonik adalah:

a) Bagaimana sensitivitas sensor ultrasonik terhadap benda atau penghalang ?

b) Berapa jarak maksimum yang dapat dijangkau oleh sensor tersebut ?

c) Bagaimana pengaruh frekuensi liar (jamming) terhadap kinerja alat ?

d) Bagaimana pengaruh benda atau penghalang tembus cahaya (kaca)

terhadap sensitivitas sensor ultrasonik ?

3. Tujuan Program

1) Mengetahui sensitivitas sensor ultrasonik terhadap benda atau penghalang

2) Mengetahui jarak maksimum yang dapat dijangkau oleh sensor

3) Mengetahui pengaruh frekuensi liar (jamming) terhadap kinerja alat

4) Mengetahui pengaruh benda atau penghalang tembus cahaya (kaca) terhadap

sensitivitas sensor ultrasonik

4. Tinjauan Pustaka

Salah satu alasan penggunaan gelombang-gelombang bunyi ultra, selain

fakta bahwa mereka tidak dapat didengar, ialah untuk panjang gelombang yang

lebih pendek, difraksi lebih kecil, sehingga berkas gelombang lebih tidak

menyebar dan benda yang lebih kecil dapat dideteksi. Sebuah penghalang

memotong dan memantulkan bagian yang cukup besar dari gelombang jika

5

panjang gelombang lebih kecil dari ukuran benda. Dan memang, benda yang

berukuran paling kecil yang dapat dideteksi adalah dalam orde panjang

gelombang yang digunakan (Giancoli, 1998).

Getaran suara 40 KHz dipancarkan oleh sebuah transduser dan pantulan

getaran ultrasonik tersebut diterima pada transduser yang lain. Jeda waktu antara

penembakan getaran ultrasonik dan penerimaan getaran pantul adalah sebanding

dengan jarak antara transduser dengan dinding ( http://www.alds.stts.edu).

Sensor ultrasonik adalah salah satu varian dari mikrofon kristal. Sensor ini

dibuat sedemikian rupa agar secara spesifik sensitif terhadap suara-suara dengan

frekuensi yang tinggi. Tipikalnya, piranti ini dapat memberikan kinerja terbaik

dengan suara-suara pada frekuensi 40 KHz. Sensor-sensor ultrasonik

dipergunakan dalam sistem-sistem keamanan untuk mendeteksi gerakan orang

(Owen Bishop, 2002).

5. Landasan Teori

Program perancangan ini mempunyai fungsi dan kegunaan yang banyak

dan luas, dengan adanya program perancangan ini yang akan menghasilkan

sebuah sistem berguna dalam sistem parkir yang selama ini masih menggunakan

metode konvensional, sekarang beralih ke digital. Diharapkan dengan dibuatnya

alat ini bisa menambah rasa kenyamanan dan keamanan bagi pemilik mobil saat

memarkir mobilnya

Dari sisi ilmu pengetahuan dan teknologi tentu akan memperoleh khasanah

keilmuan dan tinjauan pustaka baru dalam rangka menyempurnakan sistem yang

6

sudah terbangun atau bahkan sebagai pemicu terhadap penemuan baru yang jauh

lebih efektif dan efisien dengan maksud dan tujuan sama. Dengan melakukan

diskusi ilmiah meliputi pengujian kehandalan terhadap sistem hingga dapat

dibuktikan bahwa sistem memiliki tingkat kesalahan nol (zero defects).

6. Hipotesis

1) Terciptanya sebuah sistem yang dapat mendeteksi jangkauan jarak parkir

kendaraan bermotor berbasis komputer dengan pemanfaatan gelombang

ultrasonik.

2) Kemudahan untuk mengetahui jarak kendaraan terhadap suatu penghalang,

sehingga dapat mencegah terjadinya kecelakaan dan korban jiwa saat

memarkirkan kendaraan bermotor.

7. Cara Penelitian

Untuk pencapaian tujuan program dilaksanakan metode rancang bangun.

Alat yang dirancang menggunakan komponen-komponen berupa sensor tinggi

muka air, mikrokontroller dan peralatan sinyal peringatan melalui GSM Gateway.

Dalam melakukan koordinasi kerja sistem peringatan dini, sistem

peringatan dini terbagi dalam empat kelompok yang mempunyai garis koordinasi

masing-masing yaitu unit penginderaan & pemantauan, unit peringatan, unit pusat

kendali dan unit institusional.

7

Gambar 3. Bagan Koordinasi Kerja Sistem Peringatan Dini

1. Perancangan Alat

Dalam rancangan penelitian yang akan dilakukan merupakan disain low

cost yang berorientasi pada disain sederhana tapi memiliki tingkat keakurasian

tinggi (orde milimeter) yang hanya mengukur satu parameter saja yaitu nilai

tinggi muka air (TMA). Adapun kesatuan sistem peringatan dapat dilihat pada

blok diagram di bawah ini:

Gambar 4. Blok Diagram Unit Pengolah Data

8

Gambar 5. Blok Diagram Unit Peringatan

a) Perangkat Sensor Tinggi Muka Air Jenis Resistansi

Terdapat banyak sekali sensor untuk mengukur tinggi muka air (level

sensor) seperti ultrasonik, incremental encoder, absolute encoder dan pressure

censor. Akan tetapi sensor-sensor tersebut harganya mahal dan tidak dijual luas.

Terdapat sebuah sensor yang harganya relatif murah serta banyak dijumpai di

pasar yaitu menggunakan komponen resistansi. Sensor berbasis resistansi ini

berupa resistor variabel dalam bentuk potensiometer dengan jenis wire wound

resistor.

Gambar 6. Bentuk Fisik Potensiometer Jenis Wire Wound

Bahan dari potensio jenis wire wound adalah belitan kawat dengan

resistansi yang linier terhadap panjang bentangan kawat. Saat difungsikan sebagai

9

sensor pengukur tinggi muka air (level censor), potensiometer wire wound

dikonfigurasikan sebagai pembagi terhadap tegangan yang tetap, akan tetapi

memiliki bentuk keluaran berupa tegangan yang variabel sebanding dengan

perubahan resistansi yang terjadi. Besar tegangan keluaran memiliki korelasi

linier terhadap kenaikan atau penurunan tinggi muka air yang terjadi.

Ketelitian pengukuran dari sensor tergantung pada konfigurasi mekanis

dan elektris, misal jika menginginkan pengukuran variasi tinggi muka air tiap 1

cm maka konfigurasi mekanis sensor harus bisa menghasilkan tegangan keluaran

sensor pada tiap variasi 1 cm yang bisa dideteksi oleh sistem elektronis sebagai

data satu satuan ukur yaitu 1 cm pula.

Gambar 7. Potensiometer Pembagi Tegangan

b) Perangkat Real Time Clock (RTC)

Perangkat ini merupakan perangkat pendukung yang akan dijadikan

sebagai acuan dari sebuah peristiwa terhadap waktu (detik, menit, jam, tanggal,

bulan dan tahun). Real time clock akan menyimpan data-data waktu yang

senantiasa berjalan seiring terjadinya beragam peristiwa, sehingga setiap data-data

yang diambil akan didasarkan pada waktu (time base sampling).

10

Perangkat RTC pada perancangan peringatan dini yang akan digunakan

menggunakan jenis I2C (Inter Integrated Circuit) dengan tipe DS1307 produksi

Dallas Semiconductor. RTC DS1307 mempunyai konsumsi daya yang sangat

kecil dengan penyajian data-data kalender dalam format BCD (binary code

decimal) dan terdapat tambahan 56 byte SRAM. Antara alamat dan data

dikirimkan melalui 2-bus dua arah (SCL dan SDA). Data-data yang diberikan

adalah informasi detik, menit, jam, hari, tanggal, bulan dan tahun. Pada setiap

bulan, tanggal akan dikalibrasi secara otomatis berdasarkan bulan saat itu (tidak

lebih dari 31). Mode penyajian data waktu berdasarkan mode 12-jam atau 24-jam

(optional) dengan indikator AM/PM. Untuk pemakaian daya, RTC DS1307

dilengkapi pengendali suplai daya otomatis yang akan memilih secara otomatis

antara baterai backup dengan suplai keseluruhan sistem.

c) Perangkat Pengendali Berbasis Mikrokontroler

Keseluruhan kerja sistem dikendalikan oleh pengendali utama. Pengendali

utama merupakan wujud dari perangkat cerdas yang mempunyai arsitektur

layaknya otak manusia yang bisa melakukan analogi terhadap data masukan untuk

diolah menjadi keluaran tertentu. Perangkat mikrokontroler merupakan salah satu

bentuk pengendali utama yang sudah menerapkan teknologi mikro komputer yaitu

integrasi sistem komputer dalam satu kemasan kecil (embedded).

Dalam perancangan sistem peringatan dini, jenis mikrokontroler yang

digunakan adalah jenis RISC (Reduced Instruction Set Computer) dengan tipe

AVR ATMEGA8535 produksi Atmel corp. yang memiliki banyak sekali fitur-

fitur yang mendukung terhadap kebutuhan sistem yang akan dirancang.

11

Mikrokontroler ATMEGA8535 menggunakan teknologi 8-bit CMOS dengan

konsumsi daya yang sangat rendah dengan arsitektur RISC. Eksekusi program

dilakukan dalam 1 siklus detak (clock) sehingga mampu melakukan eksekusi

instruksi hingga 1 MIPS per MHz. Dengan kata lain bahwa mikrokontroler

ATMEGA8535 selain memiliki konsumsi daya yang sangat rendah juga mampu

beroperasi dalam kecepatan transfer byte (byte transfer rate) yang sangat tinggi

pula.

Pemakaian mikrokontroler jenis ini sangat tepat karena memiliki banyak

kelebihan terutama berhubungan dengan kinerja pada kondisi yang tidak biasa

(ekstrim). Dengan konsumsi daya yang rendah maka sistem suplai daya bisa

dikombinasi dengan perangkat sel surya dan dengan kecepatan yang tinggi bisa

mendukung komunikasi data yang cepat karena kecepatan dan ketepatan sangat

dibutuhkan dalam merancang sistem peringatan dini terhadap ancaman bencana

alam.

d) Perangkat Penampil Data Lokal

Keberadaan penampil data lokal sebenarnya merupakan fungsi sekunder

karena tidak terlalu penting dalam kinerja sistem secara keseluruhan. Akan tetapi

penerapannya dalam rancangan merupakan perangkat tambahan dalam rangka

mendukung fleksibilitas dan reliabilitas unit pemantau pada jangka waktu ke

depan. Perangkat penampil berupa sebuah penampil data teks (simbol, huruf dan

angka) yang mewakili makna-makna tertentu yang barhubungan dengan hasil

pemantauan. Pada rancangan sistem yang akan diterapkan menggunakan

penampil jenis LCD (liquid crystall display) yang menggunakan kode ASCII

12

(American Standard Code For International Interchange) sebagai data

komunikasi standard.

e) Perangkat Modem RF VHF (APRS)

Dalam melakukan tindakan peringatan, sistem pemantau harus memiliki

jangkauan komunikasi yang jauh dengan mempertimbangkan jangkauan aman

antara lokasi pemantauan dengan titik-titik hubungan operasionalnya. Dengan

menggunakan modem APRS akan memungkinkan menjalin komunikasi data

dengan jangkauan yang sangat jauh saat dikonfigurasikan bersama dengan GSM

gateway.

Perangkat modem APRS yang akan digunakan dalam penelitian adalah

Alinco DR135 yang memiliki kelebihan dalam hal fasilitas, hal ini dikarenakan

modem jenis ini memang dirancang untuk komunikasi digital dengan sistem

pengiriman dan penerimaan data berdasarkan paket-paket tertentu dengan

kecepatan antara 1200 bps hingga 9600 bps.

f) Perangkat Penyimpanan Data (Data Logging)

Data dari hasil pengukuran akan disimpan pada ruang memori (logger)

unit pemantau, data yang tersimpan selain berisi nilai hasil pengukuran juga

waktu terjadinya pengukuran. Semakin besar kapasitas penyimpan pada unit

pemantau maka semakin banyak pula kapasitas data pengukuran yang akan

tersimpan. Sehingga pemilihan kapasitas penyimpanan disesuaikan terhadap

kebutuhan data logging. Data-data simpanan tersebut akan diup-load menuju

server sebagai data pemantauan dalam kurun waktu tertentu, sehingga dengan

13

pengolahan yang dilakukan server akan diperoleh nilai prediksi mengenai tingkat

kerawanan bencana banjir.

g) Penentuan Protokol Pengiriman Paket Data Hasil Pengukuran

Paket-paket data yang tersimpan pada memori penyimpan (data logger)

selanjutnya akan dikirimkan menuju server induk menggunakan jaringan

komunikasi GSM. Pola pengiriman ditentukan terlebih dahulu antara unit

pemantau dengan server induk agar paket yang dikirimkan dapat diterima sesuai

dengan susunan yang sudah ditentukan sebelumnya pada protokol pengiriman

paket data. Protokol ini hanya berhubungan dengan teknik pengiriman dan

pembacaan data saja, sehingga tidak ada hubungan dengan teknik penyampaian

data digital pada jaringan komunikasi GSM.

2. Perancangan Server Induk

Langkah berikutnya dalam mengimplementasikan penelitian yang akan

dilakukan ini adalah perancangan server induk yang terdiri dari beberapa tahapan,

yaitu antara lain:

a) Pemilihan Sistem Operasi

Sebelum aplikasi-aplikasi yang akan dijalankan dalam rangka pengolahan

data hasil pemantauan pada server induk, maka harus dipastikan terlebih dahulu

kesesuaian aplikasi dengan sistem operasi yang akan dijalankan. Dengan memilih

sistem operasi yang sesuai diharapkan semua aplikasi yang dijalankan dapat

beroperasi dengan baik dan benar.

14

b) Perancangan Sistem Database

Setiap paket data yang diterima oleh server dari unit pemantau

mengandung nilai-nilai tertentu yang berkaitan dengan penyimpanannya dalam

database. Dengan merancang database yang sistematis dan mampu melakukan

posting data-data tertentu dari paket data pengukuran yang diterima, akan dapat

dengan mudah dilakukan akses data pada server induk saat dilakukannya operasi

GUI maupun akses data jarak jauh oleh jaringan lokal maupun internet.

c) Perancangan Media GUI

Data hasil pengukuran tidak hanya disajikan dalam bentuk sejenis saja

(nilai hasil pengukuran), akan tetapi juga data statistika dari akumulasi

pemantauan pada durasi tertentu dalam rangka membuat kesimpulan dan prediksi

mengenai status kerawanan bencana baik saat itu maupun masa mendatang.

Dengan demikian data-data hasil pengolahan secara matematis tersebut akan

sangat bermanfaat saat ditampilkan dalam bentuk visual yang jelas dan akurat

menggunakan media GUI.

15

8. Jadwal Penelitian

Diperkirakan sekitar 6 bulan, mulai dari diterimanya usulan kegiatan program ini:

No Kegiatan

Bulan ke-

1 2 3 4 5 6

Minggu ke-

1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4

1 Persiapan

2Perancangan dan pembuatan peralatan unit-unit penelitian

3Pengujian dan analisis peralatan unit-unit penelitian

4 Perancangan server induk

5Pengujian dan analisis server induk

6Melakukan pengujian model dan kinerja sistem secara terpadu

7 Pelaporan

9. Daftar Pustaka

Giancoli.,Douglas C.,1998.,”Fisika”.,Erlangga.,Jakarta.

Owen Bishop.,2002”Dasar-Dasar Elektronika”.,Erlangga.

16