PERANCANGAN OTOMATISASI PINTU PADA SHELTER BUSWAY ...

PERANCANGAN OTOMATISASI PINTU PADA SHELTER BUSWAY

DENGAN MIKROKONTROLER AT89S51

Darmawan Julianto

Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknologi Industri, Universitas Gunadarma, Margonda Raya 100 Depok 16424

telp. (021) 78881112, 7863788

Tanggal Pembuatan : 27 Januari 2010

Pintu otomatis yang diaplikasikan pada jalur busway, diharapkan dapat memaksimalkan kinerja dari

transportasi busway yang sudah ada. Komponen utama alat ini terdiri dari pasangan LED inframerah dengan

photodioda yang digunakan sebagai sensor. Mikrokontroler AT89S51 berfungsi untuk mengendalikan buka/tutupnya

pintu dan penampilan angka pada seven segment.

Pada bagian sensor, LED berfungsi sebagai pemancar sinar inframerah dan photodioda berfungsi sebagai

pendeteksi sinar inframerah dari LED yang dipantulkan oleh busway. Alat ini menggunakan 2 buah sensor. sensor 1

yang berada di ujung masuk shelter, berfungsi untuk membuka/menutup pintu shelter, sedangkan sensor 2 yang

berada di ujung keluar shelter berfungsi untuk membuka/menutup palang pintu pada jalur busway.

Berdasarkan uji coba yang telah dilakukan, sistem berfungsi dengan baik. Pintu shelter akan terbuka selama

30 detik ketika busway berhenti tepat didepan pintu shelter, dan palang pintu yang ada pada jalur busway terbuka

ketika busway mulai bergerak untuk meninggalkan shelter.

1. PENDAHULUAN

Dalam penerapan transportasi busway, masih

banyak hal yang dapat mengurangi kinerja dari

transportasi busway itu sendiri. Seperti waktu

kedatangan busway yang belum teratur sehingga

terjadi penumpukan penumpang dan busway di dalam

satu waktu dan tempat tertentu. Terjadinya

penumpukan dan ketidaktepatan kedatangan busway

salah satunya disebabkan karena lamanya busway

yang berhenti di suatu shelter tidak sama dengan

busway yang lain, sehingga diperlukan suatu sistem

yang dapat mengatur lamanya waktu pemberhentian

busway di setiap shelter-nya. Untuk mengatasi

masalah tersebut, diperlukan suatu sistem yang dapat

mengatur berapa lama suatu busway berhenti di setiap

shelter. Sistem yang dirancang pada penulisan ini

dapat dilihat pada Gambar 1.1.

Gambar 1.1

Sistem Otomatisasi Pintu Pada Shelter Busway

Busway yang datang akan dideteksi oleh

sebuah sensor yang dihubungkan ke motor yang akan

membuka pintu shelter. Pintu shelter akan kembali

menutup sesuai dengan waktu yang telah ditentukan.

Kemudian busway meninggalkan shelter setelah

lampu hijau yang berada dibagian luar dari shelter

menyala. Pada saat itu palang pintu pada jalur busway

akan terbuka untuk memberi jalan busway tersebut.

2. LANDASAN TEORI

2.1 LED Inframerah

LED Inframerah adalah dioda yang dapat

memancarkan cahaya dengan panjang gelombang

lebih panjang dari cahaya yang dapat dilihat tetapi

lebih pendek dari gelombang radio, apabila LED

Inframerah tersebut dilalui arus. Simbol dan bentuk

fisik dari LED Inframerah diperlihatkan pada Gambar

2.1.

Gambar 2.1 Lambang Infrared dan Bentuk Fisiknya

2.2 Photodioda

Photodioda digunakan sebagai komponen

pendeteksi ada tidaknya cahaya inframerah.

Photodioda mempunyai resistansi yang rendah pada

kondisi forward bias, kita dapat memanfaatkan

photodioda ini pada kondisi reverse bias dimana

resistansi dari photodioda akan turun seiring dengan

intensitas cahaya yang masuk. Lambang dan benuk

fisik dari photodioda dapat dilihat pada Gambar 2.2.

R1

R2RL

Vout

Vcc

Vcc

V1

V2

Gambar 2.2 Lambang dan Bentuk Fisik Photodioda

2.3 Operational Amplifier (Op-Amp)

Gambar 2.3 Bentuk Dasar Op-Amp

Bentuk dasar dari Op-Amp dapat dilihat pada

Gambar 2.3. Op-Amp terdiri dari dua masukan yaitu

terminal non-inverting (+) dan terminal inverting (-).

Umumya Op-Amp bekerja dengan dual suplly (VCC

dan VEE), namun banyak juga Op-Amp dibuat dengan

single supply (VCC - ground). Simbol rangkaian

didalam Op-Amp pada Gambar 2.3 adalah parameter

umum dari sebuah Op-Amp. Op-Amp memiliki Rin

yang merupakan resistansi input yang nilai idealnya

infinite (tak terhingga), Rout yang merupakan

resistansi output dan besar resistansi idealnya 0 (nol),

dan AOL yang merupakan nilai penguatan open loop

dan nilai idealnya tak terhingga.

2.3.1 Op-Amp Sebagai Pembanding Tegangan

Pembanding tegangan akan membandingkan

sebuah tegangan masukan dengan tegangan masukan

lainnya. Gambar 2.4 menunjukkan pembanding

tegangan sederhana.

Gambar 2.4 Rangkaian Pembanding Tegangan

Sebuah pembanding adalah rangkaian

dengan dua tegangan masuk (inverting (-) dan non

inverting (+) dan satu tegangan keluaran. Bila

tegangan terminal positif lebih besar dari pada

tegangan terminal negatif, pembanding akan

menghasilkan tegangan keluar yang tinggi (high).

Bila masukan terminal positif lebih kecil dari

pada masukan terminal negatif maka keluarannya

rendah (low). Keluaran yang tinggi nilainya

‘ + saturasi’ dan keluaran yang rendah nilainya

‘- saturasi’.

Untuk mendapatkan konsep dasar

yang sederhana pada sebuah pembanding adalah

dengan memasang sebuah Op-Amp tanpa tahanan-

tahanan umpan balik. Bila masukan terminal negatif

dihubungkan dengan tegangan masukan yang amat

kecil (dalam satuan milivolt), sudah cukup untuk

membuat Op-Amp menjadi jenuh. Karakteristik

komparator diperlihatkan pada Gambar 2.5.

Gambar 2.5 Karakteristik Op-Amp

2.4 Mikrokontroler

Mikrokontroler adalah single chip komputer

yang memiliki kemampuan untuk diprogram dan

digunakan untuk tugas-tugas yang berorientasi

kontrol. Pada perancangan alat ini digunakan

mikrokontroler tipe AT89S51. Untuk konfigurasi Pin

pada AT89S51 dapat dilihat pada Gambar 2.6.

Gambar 2.6 Konfigurasi Pin Pada AT89S51

Berikut adalah penjelasan fungsi tiap pin

pada seri mikrokontroler AT89S51:

• Pin 1-8

Pin ini adalah port 1. Saluran/bus I/O 8 bit dua

arah. Dengan internal pull-up yang dapat

digunakan untuk berbagai keperluan. Pada port

ini juga digunakan sebagai saluran alamat pada

saat pemograman dan verifikasi.

• Pin 9

Masukan reset (aktif tinggi), pulsa transisi dari

rendah ke tinggi akan me-reset mikrokontroler

ini.

• Pin 10 sampai 17

Saluran/bus I/O 8 bit dua arah dengan internal

pull-ups yang memiliki fungsi pengganti. Bila

fungsi pengganti tidak dipakai, maka port ini

dapat digunakan sebagai port paralel 8 bit

serbaguna. Selain itu sebagian dari port 3 dapat

berfungsi sebagai sinyal kontrol pada saat proses

pemrograman dan verifikasi.

• Pin 18 dan 19

Masukan ke penguat osilator berpenguat tinggi.

Pada mikrokontroler ini memiliki seluruh

rangkaian osilator yang diperlukan pada serpih

yang sama (on chip) kecuali rangkaian kristal

yang mengendalikan frekuensi osilator.

Karenanya 18 dan 19 sangat diperlukan untuk

dihubungkan dengan kristal. Selain itu XTAL 1

dapat juga sebagai masukkan untuk inverting

oscilator amplifier dan masukkan ke rangkaian

internal clock sedangkan XTAL 2 merupakan

keluaran dari inverting oscilator amplifier.

• Pin 20

Ground sumber tegangan yang diberi simbol

GND.


Saluran/bus I/O 8 bit dua arah dengan internal

pull-ups. Saat pengambilan data dari program

memori eksternal atau selama mengakses data

memori eksternal yang menggunakan alamat 16

bit (MOVX @ DPTR), port 2 berfungsi sebagai

saluran/bus alamat tinggi (A8– A15). Sedangkan

pada saat mengakses ke data memori eksternal

yang menggunakan alamat 8 bit (MOVX @ R1),

port 2 mengeluarkan isi dari P2 pada Special

Function Register.

• Pin 29

Program Store Enable (PSEN) merupakan sinyal

pengontrol untuk mengakses program memori

eksternal masuk ke dalam bus selama proses

pemberian/pengambilan instruksi (fetching).

• Pin 30

Address Latch Enable (ALE)/PROG merupakan

penahan alamat memori eksternal (pada port 1)

selama mengakses ke memori eksternal. Pena ini

juga sebagai pulsa/sinyal masukkan pemograman

(PROG) selama proses pemograman.

• Pin 31

External Acses Enable (EA) merupakan sinyal

kontrol untuk pembacaan memori program.

Apabila diset rendah (L) maka mikrokontroler

akan melaksanakan seluruh instruksi dari memori

program eksternal, sedangkan apabila diset tinggi

(H) maka mikrokontroler akan melaksanakan

instruksi dari memori program internal ketika isi

program counter kurang dari 4096. ini juga

berfungsi sebagai tegangan pemograman (VPP =

+12V) selama proses pemrograman.


Pin ini adalah port 0 yang merupakan saluran/bus

I/O 8 bit open colector, dapat juga digunakan

sebagai multipleks bus alamat rendah dan bus

data selama adanya akses ke memori program

eksternal. Pada saat proses pemograman dan

verifikasi port 0 digunakan sebagai saluran/bus

data. External pull-ups diperlukan selama proses

verifikasi.

• Pin 40

Sumber tegangan positif yang diberi simbol VCC.

2.5 Motor DC dan IC L293D Motor DC adalah motor yang biasa

digunakan pada perangkat elektronika. Dalam hal ini

motor digunakan untuk menggerakkan pintu dari

shelter busway. Motor dapat berputar searah jarum

jam (CW) dan lawan arah jarum jam (CCW).

Konfigurasi motor dapat dilihat pada Gambar 2.7.

.

Gambar 2.7 Lambang Motor DC

Motor driver merupakan suatu rangkaian

yang mengatur kerja motor atau biasa dikatakan

sebagai suatu rangkaian penggerak motor sehingga

motor tersebut bekerja atau beroperasi sesuai dengan

apa yang kita kehendaki. Pada saat motor ini

beroperasi atau bekerja biasanya terjadi induksi yang

mengakibatkan tegangan menjadi sangat tinggi,

sehingga diperlukan suatu rangkaian motor driver

yang mengatur motor agar pada saat motor tersebut

beroperasi dia tidak akan mengakibatkan gangguan

kepada rangkaian-rangkaian lain yang berhubungan

dengan motor.

Gambar 2.8 memperlihatkan IC L293D yang

merupakan rangkaian penyangga (Buffer) pada

system digital yang dapat mempertahankan jumlah

tegangan maupun arus sehingga dapat menggerakkan

motor DC dengan stabil tanpa mempengaruhi

rangkaian lainnya.

Gambar 2.8 IC L293D

2.6 Seven Segment

Penampil seven-segment merupakan

sekumpulan LED yang disusun sedemikian rupa.

Sehingga dengan menyalanya LED akan

membentuk angka desimal yang dikehendaki.

Sebuah seven-segment dapat menampilkan bilangan

desimal 0 sampai 9 atau suatu abjad. Bentuk

tampilan seven-segment dapat dilihat pada Gambar

2.9.

Gambar 2.9 Seven Segment

Seven-segment yang digunakan berjenis CA

(Common Anoda). Penampil tujuh ruas ini

merupakan tujuh buah LED, dimana anoda dari LED

terhubung ke Vcc atau “High” dan katoda

dihubungkan ke decoder, seperti diperlihatkan

Gambar 2.10.

Gambar 2.10 Seven Segment Common Anoda

Untuk menggunakan tujuh ruas Common

Anoda, decoder yang harus digunakan adalah decoder

bersifat aktif low. Namun pada alat pendeteksi jarak

ini penulis menggunakan mikrokontroler AT89S51,

dimana mikrokontroller ini bersifat aktif low baik

masukan maupun keluarannya. Resistor digunakan

sebagai pembatas arus yang melewati LED pada ruas,

dimana standar arus pada LED bernilai 10mA sampai

20mA.

2.7 IC 74LS47 (BCD to Seven Segment Decoder)

BCD (Binary Coded Decimal) to seven

segment merupakan sebuah decoder yang dapat

mengubah kode biner menjadi tampilan angka pada

seven segment. Gambar 2.11 memperlihatkan

konfigurasi pin IC74LS47.

Gambar 2.11 Konfigurasi Pin IC 74LS47

2.8 Motor Stepper

Tidak seperti motor DC konvensional yang

berputar secara terus-menerus (Continue), perputaran

motor stepper adalah secara langkah per langkah

(step by step). Gerakan motor stepper sesuai dengan

pulsa-pulsa digital yang diberikan. Seperti halnya

motor konvensional DC biasa, motor stepper juga

dapat berputar dalam dua arah yaitu searah jarum jam

(CW) atau berlawanan arah jarum jam (CCW) yaitu

dengan memberikan polaritas yang berbeda .

Kecepatan motor stepper pada dasarnya

ditentukan oleh kecepatan pemberian data pada

komutatornya. Semakin cepat data yang diberikan

maka motor stepper akan semakin cepat pula

berputarnya. Pada kebanyakan motor stepper

kecepatannya dapat diatur dalam daerah frekuensi

audio dan akan menghasilkan putaran yang cukup

cepat.

Primer Sekunder

Untuk mengatur gerakan motor per

langkahnya dapat dilakukan dengan dua cara

berdasarkan simpangan sudut gerakannya yaitu full

step dan half step. Pada Tabel 2.1 dapat dilihat contoh

dari pergerakan full step pada motor stepper.

Tabel 2.1 Motor Stepper Dengan Gerakan Full Step

Step S3 S2 S1 S0

1 0 0 0 1

2 0 0 1 0

3 0 1 0 0

4 1 0 0 0

1 0 0 0 1

Pada Tabel 2.2 dapat dilihat contoh dari

pergerakan half step pada motor stepper.

Tabel 2.2 Motor Stepper Dengan Gerakan Half Step

Step S3 S2 S1 S0

1 0 0 0 1

2 0 0 1 1

3 0 1 0 0

4 0 1 1 0

5 0 1 0 0

6 1 1 0 0

7 1 0 0 0

8 1 0 0 1

1 0 0 0 1

Sama halnya dengan motor DC, motor

stepper juga memerlukan suatu rangkaian penggerak

motor (motor driver) yang mengatur motor agar pada

saat motor tersebut beroperasi dia tidak akan

mengakibatkan gangguan kepada rangkaian-

rangkaian lain yang berhubungan dengan motor.

2.9 Saklar Push Button dan Mikro Switch

Saklar push button dan mikro switch

merupakan komponen elektronika yang berfungsi

sebagai pengkondisi on atau off suatu rangkaian, atau

merupakan komponen yang berfungsi untuk

penghubung atau pemutus suatu rangkaian dengan

rangkaian lain.

2.10 Catu Daya

Catu daya digunakan sebagai suplai

tegangan pada beberapa rangkaian elektronika. Catu

daya dc ini dapat dibangun dengan menggunakan

trafo step down, dioda penyearah dan kapasitor.

2.10.1 Transformator ( Trafo ) Step Down

Trafo ini akan menurunkan tegangan PLN

menjadi lebih kecil, sesuai dengan perbandingan

jumlah lilitannya. Simbol Trafo dapat dilihat pada

Gambar 2.12.

Gambar 2.12 Simbol Transformator (Trafo)

Dimana : η = Efisiensi transformator

Np = Jumlah lilitan primer

NS = Jumlah lilitan sekunder

Vp = Tegangan Primer

Vs = Tegangan sekunder

Ip = Arus lilitan primer

Is = Arus lilitan sekunder

2.10.2 Dioda Sebagai Penyearah Dioda penyearah berfungsi untuk merubah

tegangan bolak-balik (AC) menjadi tegangan searah

(DC). Dioda digunakan sebagai penyearah

gelombang penuh. Selama setengah siklus positif

tegangan sekunder, Tegangan positif phasa yang

pertama diteruskan oleh D1 sedangkan phasa yang

berikutnya dilewatkan melalui D2 ke beban R1

dengan CT transformator sebagai common ground..

Dengan demikian beban R1 mendapat supply

tegangan gelombang penuh seperti Gambar 2.13.

Walaupun terlihat di sini tegangan ripple dari kedua

rangkaian di atas masih sangat besar.

Gambar 2.13

Rangkaian Penyearah Gelombang Penuh

D1

D2

C1CT R

2.10.3 Kapasitor Sebagai Filter

Untuk menghaluskan ripple pada keluaran

diode, maka digunakan kapasitor. Kapasitor berfungsi

sebagai filter, yang dimaksud disini adalah

menghaluskan tegangan yang berbentuk pulsa-pulsa

pada tahanan R1, sehingga dihasilkan tegangan yang

lebih rata. Rangkaian filter dapat dilihat pada Gambar

2.14.

Gambar 2.14 Rangkaian Filter Kapasitor

Pada saat D1 berada pada bias forward (pada

setengah siklus positif), dan pada saat D2 dibias

forward (pada setengah siklus negatif), maka

kapasitor akan mengisi muatan sampai penuh dengan;

VCP = Vs ( 1 – e –t/RC

)

Dimana :

VCP = Tegangan kapasitor saat pengisian

Vs = Tegangan sumber

t = Waktu untuk mengisi muatan kapasitor

sampai penuh

RC = Konstanta waktu rangkaian

Sedangkan pada saat tegangan pulsa turun

menjadi lebih rendah dari VCP, maka dioda akan

reverse, kapasitor akan mengosongkan muatannya

melalui R1, sehingga tegangan kapasitor akan jatuh

secara eksponensial menjadi;

VL = Vs e – t/RC

Dimana :

VL = Tegangan kapasitor saat pengosongan

muatan

Vs = Tegangan sumber

t = Waktu untuk mengisi muatan kapasitor

sampai penuh

RC = Konstanta waktu rangkaian

Proses ini akan terjadi secara continue. Beda

antara VCP dan VCL disebut dengan tegangan ripple

kapasitor ( Vr ) seperti terlihat pada Gambar 2.15.

Gambar 2.15

Tegangan Keluaran Setelah Melewati Filter

Keterangan :

t1 - t2 = Waktu untuk mengosongkan muatan

t2 - t3 = Waktu untuk mengisi muatan

3. PERANCANGAN ALAT

Dalam perancangan otomatisasi pintu pada

shelter busway dengan mikrokontroler AT89S51,

terbagi atas perancangan bentuk fisik alat (miniatur)

dan perancangan elektronik.

3.1 Perancangan Bentuk Fisik Alat (Miniatur)

Sebelum melakukan perancangan elektronik,

memikirkan bentuk fisik alat dapat membantu

memberi gambaran tentang perancangan

elektroniknya. Seperti aplikasi apa saja yang akan

diterapkan pada alat yang akan dirancang.

Gambar 3.1 Bentuk Fisik Alat (Miniatur)

Pada bagian pintu shelter terdapat tiga buah

mikro switch (MS.1, MS.2, MS.3). Mikro switch

berfungsi sebagai saklar terhadap motor 1. Untuk

lebih jelasnya, cara kerja dari pintu shelter dapat

dilihat pada Gambar 3.2.

Gambar 3.2 Pintu Shelter Busway

Motor 1 berfungsi sebagai penggerak pintu.

Pintu shelter akan membuka sampai pintu memicu

MS.1. Begitu pula pada saat menutup, pintu shelter

akan menutup sampai pintu memicu MS.2. Pada

bagian dalam pintu terdapat MS.3 yang berfungsi

sebagai pengaman. Apabila ada yang menghalangi

saat pintu menutup hingga memicu MS.3, pintu akan

kembali terbuka sampai waktu yang telah ditentukan.

3.2 Perancangan Elektronik

Pembuatan alat palang pintu otomatis untuk

shelter busway dengan mikrokontroler AT89S51

terdiri dari beberapa buah blok rangkaian yang

memiliki fungsi dan cara kerjanya masing-masing.

Interaksi dari blok-blok rangkaian tersebut dalam

membentuk fungsi masukan terhadap keluaranya

diperlihatkan pada Gambar 3.3

Gambar 3.3 Blok Rangkaian

Adapun komponen yang digunakan pada tiap–

tiap blok rangkaian akan dijelaskan dari sub bab ini.

Gambar 3.4 memperlihatkan rangkaian keseluruhan

dari alat yang dibuat.

Gambar 3.4 Rangkaian Keseluruhan

3.2.1 Blok Catu Daya

Pada blok rangkaian catu daya digunakan IC

7812 dan IC7805. IC ini mempunyai karakeristik

diantaranya sebagai berikut :

1. Tegangan keluarannya 7805 adalah 4,8 V

sampai 5,2 V

2. Tegangan keluarannya 7812 adalah 11,8 V

sampai 12,2 V

3. Arus keluarannya adalah 5 mA sampai 1A

Rangkaian ini disebut sebagai rangkaian catu

daya atau biasa disebut sebagai power regulator.

Jenis rangkaian power regulator tersebut adalah

rangkaian rectifer dua fase. Tegangan DC yang

dihasilkan adalah tegangan DC 12Volt (fan) dan

tegangan DC 5 Volt (mikrokontroler AT89S51,

indikator LED, inframerah, seven-segment, motor

DC dan motor stepper).

3.2.2 Blok Sensor

Rangkaian sensor merupakan alat yang

berfungsi sebagai pendeteksi adanya busway yang

datang. Ketika ada busway yang dan berhenti, maka

akan terdeteksi oleh sensor, dan sensor akan

memberikan data masukkan pada mikrokontroler

untuk diproses.

Untuk menghasilkan pancaran sinar

inframerah, tegangan yang digunakan yaitu sebesar 5

Volt. Karena arus maksimum pada LED inframerah

sebesar 60 mA, maka berdasarkan perhitungan, untuk

menghindari kerusakan akibat kelebihan arus pada

LED inframerah dapat menggunakan resistansi

sebesar 100Ω.

R = I

V =

mA60

5 = 83,33Ω

Dengan nilai resistansi minimal 83,33Ω

maka untuk lebih aman menggunakan resistansi

sebesar 100Ω. Rangkaian sensor yang digunakan

dalam perancangan alat ini ditunjukkan pada Gambar

3.6.

Gambar 3.5 Rangkaian Sensor

Prinsip kerja dari sensor tersebut yaitu

apabila photodioda mendapatkan cahaya inframerah

yang dipantulkan dari pemancar inframerah maka

kondisi photodioda menjadi saturasi. photodioda

diasumsikan sebagai saklar, sehingga keadaan antara

anoda-katoda seakan-akan terhubung pada saat

menerima cahaya dari LED inframerah, sehingga

tegangan yang dihasilkan antara anoda-katoda

sebesar 0V karena langsung terhubung ke ground.

Sehingga masukan pada kaki 5 dan kaki 7 (terminal

positif) pada Op-Amp LM339 mendapatkan masukan

0V yang menyebabkan mikrokontroler akan aktif.

3.2.3 Blok Kendali Mikrokontroler Blok mikrokontroler ini berfungsi sebagai

pengatur kerja alat agar dapat bekerja secara

sistematis. Hasil keluaran dari blok sensor dikirim ke

mikrokontroler untuk diproses. Setelah proses,

mikrokontroler mengirimkan data ke blok keluaran

untuk mengaktifkan blok keluaran tersebut. Pada

perancangan ini, Port yang diperlukan adalah Port.0

(P0), Port.1 (P1), Port.2 (P2) dan Port.3 (P3). Semua

aplikasi yang menggunakan Port ini adalah aktif low

(0 V) sehingga komponen yang terhubung pada Port

disesuaikan fungsi masukan maupun keluarannya.

IC Mikrokontroller AT89S51 ini adalah

komponen inti pada blok kendali yang dihubungkan

dengan komponen seperti kapasitor, resistor dan

saklar push-button sebagai reset, serta X-Tal 12 MHz

dan dua kapasitor non polar 30 pF sebagai osilator.

3.2.4 Indikator LED

Indikator LED yang ada pada P3.0 dan P3.1

digunakan sebagai indikator yang ditujukan pada

pengemudi busway. Indikator LED merah pada P3.0

menyala dan memberi tanda supaya busway berhenti

dan waktu pemberhentian aktif. Bila waktu

pemberhentian telah selesai menghitung, indikator

LED hijau pada P3.1 menyala, dan memberi tanda

pada pengemudi busway untuk jalan kembali.

Rangkaian Indikator LED yang digunakan dalam

perancangan alat ini ditunjukkan pada Gambar 3.6.

LED

100

5VA

T

8

9

S

5

1

P 3.0

P 3.1

100

Gambar 3.6 Rangkaian Indikator LED

3.2.5 Motor Stepper

Pada perancangan alat ini digunakan motor

stepper sebagai simulasi dari palang pintu pada jalur

busway. Motor stepper yang digunakan ini adalah

jenis bi-polar dimana untuk menggerakkan

perlangkahnya dibutuhkan tegangan, dengan kata lain

motor stepper tersebut aktif high. Tegangan tersebut

dihasilkan dari keluaran mikrokontroller pada Port

2.4 sampai Port 2.7.

Data yang diberikan untuk menggerakkan

motor stepper searah jarum jam dapat dilihat pada

Tabel 3.1.

Tabel 3.1 Data Masukan Untuk Memutar Motor

Stepper Searah Jarum Jam

Dengan memberikan data high (1) pada

masing–masing masukan motor stepper, berarti

setiap pin masukan motor mendapatkan tegangan

sebesar 5 V.

Untuk memutar balik arah putaran motor

stepper menjadi berlawanan arah jarum jam hanya

membalik data masukan yaitu data a, data b, data c

dan data d ditukar posisinya menjadi data d, data c,

data b dan data a. Seperti contoh pada Tabel 3.2.

Tabel 3.2 Data Masukan Untuk Membalik Arah

Putaran Motor Stepper

3.2.6 Seven Segment Dan IC 74LS47 (BCD to

Seven Segment Decoder)

Port.0 mikrokontroler dihubungkan dengan

penampil elektronik yang menggunakan seven-

segment. Seven-segment yang digunakan adalah

seven-segment Common Anoda. Untuk menghemat

penggunaan Port pada mikrokontroler, maka

digunakan IC 74LS47. IC jenis ini berfungsi sebagai

dekoder data biner menjadi data desimal dan cocok

dengan seven-segment CA (common anoda).

Konversi data seven-segment yang digunakan dalam

IC 74LS47 dapat dilihat pada Tabel 3.3.

Tabel 3.3 Konversi Data Seven-Segmen pada IC

74LS47

4. ANALISA ALAT

Dengan melakukan uji coba pada alat

bertujuan untuk mengetahui apakah alat ini berfungsi

atau tidak.

4.1 Uji Coba Rangkaian Catu Daya

Gambar 4.1. Titik Uji Rangkaian Catu Daya

Hasil Pengujian

Hasil uji Titik A dengan alat ukur Oscilloscope dapat


5 Volt/Div

Time/Div = 5 ms , Perioda (T) = 4/Div

Gambar 4.2 Bentuk Gelombang Titik A (Output Dari

Trafo)

Analisa Hasil pengujian :

Pada Titik A (output dari trafo) bentuk gelombang

masih berupa gelombang AC. Berdasarkan Gambar

4.2 didapatkan pengukuran frekuensi sebesar 50 Hz,

didapat dari persamaan berikut :

HzxxT

f 501020

1

10.54

11 3

3====

−

Hasil uji Titik B dengan alat ukur Oscilloscope dapat


0.1Volt/Div , Time/Div = 5 ms

Gambar 4.3 Bentuk Gelombang Titik B (Setelah

Melewati Dioda)


Berdasarkan Gambar 4.3, pada Titik B (setelah

melewati dioda) bentuk gelombang hanya menapilkan

ripple dari setengah siklus positif. Ini dikarenakan

fungsi dari kedua dioda sebagai penyearah setengah

gelombang, yang hanya melewatkan tegangan positif

dari keluaran trafo.

Hasil uji pada Titik C dengan menggunakan

oscilloscope dapat dilihat pada Gambar 4.4.

5 Volt/Div , Time/Div = 2 ms

Gambar 4.4 Bentuk Gelombang Titik C (Setelah

Melewati Kapasitor Dan IC 7812)


Pada titik C setelah melewati kapasitor dan IC 7812

riak atau ripple terlihat berkurang, ini dikarenakan

adanya kapasitor, dimana kapasitor disini berfungsi

sebagai filter yang akan memperlemah ripple, dan

kapasitor tersebut juga berfungsi untuk memastikan

tegangan keluaran akan tetap berada atau mendekati

tegangan puncak dari IC 7812 yaitu sebesar 12 Volt.

Hasil uji pada Titik D dengan menggunakan

oscilloscope dapat dilihat pada Gambar 4.5.

5 Volt/Div , Time/Div = 2 ms

Gambar 4.5 Bentuk Gelombang Titik D (Setelah

Melewati Kapasitor Dan IC 7805)


Pada Titik D juga terlihat berkurangnya riak atau

ripple pada bentuk gelombangnya. Besarnya

tegangan puncak dari IC 7805 sebesar + 5 Volt.

Hasil uji pengukuran tegangan pada Titik C dan Titik

D dengan menggunakan multimeter digital terdapat

pada Tabel 4.1.

Tabel 4.1 Hasil Uji Pengukuran Rangkaian Catu

Daya

4.2 Uji Coba Rangkaian Sensor

Percobaan ini dilakukan pada saat keadaan

sensor tidak terhalang, dimana pada saat photodioda

tidak menerima pancaran sinar dari LED inframerah.

Titik uji dari rangkaian sensor dapat dilihat pada

Gambar 4.6.

Gambar 4.6 Titik Uji Rangkaian Sensor

Hasil Pengujian

Hasil pengujian masing-masing titik dapat dilihat

pada Tabel 4.2.

Tabel 4.2 Hasil Uji Sensor Pada Saat Tidak Terhalang Terhadap Resistansi Trimpot


Berdasarkan Tabel 4.2, Sensor masih dapat

bekerja apabila besar resistansi maksimal dari trimpot

adalah sebesar 4 kΩ. Jika resistansi lebih besar dari 4

kΩ, tegangan terminal negatif pada Op-Amp akan

lebih besar dibandingkan dengan tegangan terminal

positif-nya, sehingga Op-Amp menghasilkan tegangan

keluaran sebesar 0,23Volt, sama halnya pada saat

sensor terhalang.

4.3 Uji Coba Rangkaian Saklar Push Button Dan

Mikro Switch

Gambar 4.7 Titik Uji Rangkaian Push Button Dan

Mikro Switch

Hasil Pengujian

Tabel 4.3 Hasil Uji Tegangan Push Button Dan Mikro

Switch Sebagai Masukan


Berdasarkan Tabel 4.3, rangkaian

mikrokontroler akan bekerja jika diberi tegangan 0

Volt (terhubung dengan ground). Saklar push button

dan mikro switch akan mengaktifkan mikrokontroler

jika dihubungkan dengan ground, tetapi masukan

tegangan 4,93V tidak akan menghasilkan keluaran

pada mikrokontroler.

1.4 Uji Coba Rangkaian Motor DC

m1

Motor DC

In 1

In 2

Out 1

Out 2

5V

L293D

P2.1

P2.0

AT89S51

5V

Titik UjiManual1

Manual2

P1.2

P1.3

Gambar 4.8 Titik Uji Rangkaian Motor DC

Hasil Pengujian

Tabel 4.4 Hasil Uji Tegangan Yang Terukur Untuk

Mengaktifkan Motor DC

Analisa Hasil Pengujian :

Motor DC yang digunakan dalam pembuatan alat ini

adalah jenis motor DC dengan dua polaritas, dimana

untuk mengaktifkan koilnya yang melalui driver IC

L293D dibutuhkan tegangan sebesar 5 V dan 0 V.

Tegangan sebesar 5 V dan 0 V ini dihasilkan dari

keluaran pengendali mikrokontroler yaitu pada Port

2.0 dan Port 2.1 yang telah disesuaikan dengan

program. Hasil pengukuran yang didapat terlihat pada

Tabel 4.4.

4.5 Uji Coba Rangkaian Mottor Stepper

In 1

In 2

In 3

In 4

5V

L293DP2.7

P2.6

P2.5

P2.4

AT89S51

5V

Titik UjiManual3

Manual4

P1.4

P1.5

Out 1

Out 2

Out 3

Out 4

m2

Motor Steppera

b

c

d

Gambar 4.9 Titik Uji Rangkaian Motor Stepper

Hasil Pengujian

Tabel 4.5 Hasil Uji Tegangan Yang Terukur Untuk

Mengaktifkan Motor Stepper

Analisa Hasil Pengujian:

Motor stepper akan berputar pada saat mikrokontroler

mendapat tegangan low (0.04V) dari tombol manual.

Motor stepper bergerak dua arah (CW dan CCW).

4.6 Uji Coba Kinerja Alat Pada pengujian kinerja alat dilakukan

simulasi untuk mengetahui rata-rata waktu yang

diperlukan dalam satu kali pemberhentian untuk

mengangkut dan menurunkan penumpang.

Hasil Pengujian

Tabel 4.6 Hasil Uji Terhadap Kinerja Alat Dalam

Satu Kali Pemberhentian

Analisa Hasil Pengujian :

Jadi waktu rata-rata untuk satu kali pemberhentian

bus

= Σ Waktu Total = 490.6 = 49.06 detik

n 10

5. PENUTUP

5.1 Kesimpulan

1. Pintu shelter akan terbuka apabila sensor 1

terhalang + 5 detik, dan akan menutup

kembali setelah 30 detik.

2. Jika ada yang menghalagi pintu shelter

(terjepit) pada saat pintu sedang menutup,

pintu shelter akan terbuka kembali, dan

pintu shelter akan menutup kembali setelah

3 detik.

3. Palang pintu pada jalur busway akan terbuka

pada saat busway melintasi sensor 2, dan

akan menutup kembali setelah 10 detik.

4. Waktu untuk satu kali pemberhentian bus +

1 menit.

5. Jarak maksimal sensor untuk mendeteksi

adanya bus sejauh ± 1 meter.

5.2 Saran

Dari segi keamanan untuk lebih baiknya

alat ini dilengkapi dengan pendeteksi kerusakan

misalnya kerusakan pada sensor, pengendali

mikrokontroler dan palang pintu. Jika ada

kerusakan maka pendeteksi akan mengirimkan

informasi berupa indikator LED atau alarm

kepada operator shelter, sehingga kerusakan alat

dapat langsung diperbaiki. Kemudian hal yang

sangat penting adalah perlu adanya suatu

perawatan berkala terhadap alat, agar alat dapat

beroperasi dengan baik.

DAFTAR PUSTAKA

Boylestad, Robert. Nashelsky, Louis. “Electronic

Devices and Circuit Theory,

Prentice Hall International”, New Jersey, 1992.

Budiharo, Widodo. “Perancangan Sistem dan

Aplikasi Mikrokontroler”, Penerbit Elex Media

Komputindo”, Jakarta, 2005.

Eko Putra, Agfianto. “Belajar Mikrokontroler

AT89C51/52/55 (Teori dan Aplikasi)”, Gava Media,

Yogyakarta, 2005.

Hughes, Fredrick W. “Panduan Op - Amp, Elex

Media Komputindo”, Jakarta, 1990.

Malvino dan Hanapi Gunawan Diktat Kuliah,

“Prinsip-Prinsip Elektronik”,

Edisi Kedua. Jakarta : PT. Gelora Aksara Pratama

1981.

Soeparlan, Soepono. Yahdi, Umar. “Teknik

Rangkaian Listrik”, Jilid 1, Gunadarma, Depok, 1995.

IC Datasheats, http://www.alldatasheets.com, Januari

2009

Atmel International, “AT89S51” datasheet,

www.atmel.com, 2009

PERANCANGAN OTOMATISASI PINTU PADA SHELTER BUSWAY ...

Documents

Transcript of PERANCANGAN OTOMATISASI PINTU PADA SHELTER BUSWAY ...