MAKALAH VLSI

DESAIN SIRKUIT TERINTEGRASI RADAR SPEEDOMETER DIGITAL

Diusulkan oleh:

Ahmad Shoheh Dwi Ristono/1206201895

Akbar Sahata Sakapertana/1206237372

Departemen Teknik Elektro

Fakultas Teknik

UNIVERSITAS INDONESIA

DEPOK

2014

DAFTAR ISI

DAFTAR ISI............................................. i

Abstrak................................................ 1

1. PENDAHULUAN......................................... 1

1.1 Latar Belakang................................. 1

1.2 Masalah........................................ 1

1.3 Tujuan......................................... 2

2. PEMBAHASAN.......................................... 2

2.1 Cara Kerja Alat................................ 2

2.2 Spesifikasi.................................... 2

3. ANALISA............................................. 7

3.1 Hasil Simulasi................................ 7

3.2 Kelebihan..................................... 7

3.3 Kekurangan.................................... 7

4. KESIMPULAN.......................................... 7

SUMBER................................................. 9

i

Abstrak – Kecelakan merupakan permasalahan lalu-lintas yangsangat sering terjadi. Penyebab kecelakan yang paling besaradalah berkendara dengan kecepatan tinggi. Oleh karena ituperlu dilakukan pengawasan terhadap kecepatan berkendarapengguna jalan. Radar speedometer digital dapat memberikaninformasi kecepatan pengendara secara cepat dan akurat,sehingga dapat dilakukan penindakan secara segera danmengurangi angka kecelakan yang disebabkan oleh kecepatantinggi dengan optimal

Kata Kunc i - kecepatan, radar, speedometer, digital, akurat

1. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Jumlah kecelakaan di jalanan Indonesia relatif tinggi.Berdasarkan Data Investigasi Kecelakaan Lalu-Lintas danAngkutan Jalan Tahun 2007-2013 yang dikeluarkan oleh KNKT(Komisi Nasional Keselamatan Transportasi), pada tahun 2013telah terjadi 85.662 kejadian kecelakaan yang mengakibatkan21.375 korban jiwa dan 121.173 korban luka-luka. Dari 7kejadian kecelakaan, 5 diantaranya adalah kejadian tabrakandan sisanya disebabkan oleh kendaaraan yang terguling atauterbakar. Perbandingan tersebut diperkuat dari data prosentasepenyebab kecelakaan dimana faktor sumber daya manusia(pengendara) merupakan penyebab kecelakan terbesar yaitu 73%,disusul oleh kegagalan prasarana sebesar 18% dan faktorlainnya sebesar 9%. Dari data yang dikeluarkan KNKT tersebut,dapat ditarik kesimpulan sementara bahwa kesalahan penggunajalan adalah faktor utama penyebab kecelakaan.

Kecepatan berkendara merupakan aspek yang ditentukan olehpengendara itu tersendiri. Berkendara dengan kecepatan terlalutinggi diatas aturan yang berlaku adalah kesalahan pengendara.Ini dikarenakan dengan berkendara dengan kecepatan tinggi akansangat rentan dalam menyebabkan kecelakaan. Hal ini disebabkanberkurangnya waktu reaksi manusia dan jarak pengeremankendaraan. Ini mendukung fakta yang ditemukan oleh KNKT dimana

1

5 dari 7 kejadian kecelakaan yang terjadi adalah kejadiantabrakan.

Untuk mengurangi angka kecelakaan, maka diaturlahkecepatan maksimum untuk setiap tipe kendaraan dan tipe saranalalu lintas yang berbeda. Namun pada pelaksanaannya masihsering terjadi pelanggaran yang terlewatkan. Hal tersebutdisebabkan oleh kurangnya akurasi dan respon dari penegakhukum. Oleh karena itu diperlukan suatu instrumen yang dapatmembantu mengetahui kecepatan kendaraan seperti RadarSpeedometer Digital agar penegakan regulasi pembatasankecepatan berkendara yang akurat dan responsif.

1.2 Masalah

Agar suatu instrumen dapat bekerja dengan cepat danresponsif diperlukan suatu desain yang kompak dan organisasiantar komponen yang baik. Selain membuat rangkaian daribeberapa komponen sirkuit terintegrasi gerbang logika, dapatpula dibuat suatu sirkuit terintegrasi yang dapat bekerjaseperti radar speedometer digital dengan beberapa pin inputyang mampu memroses data kecepatan dan menampilkan kecepatantersebut sebagai output terdekodisasi bagi keluaran 7 segmen.

1.3 Tujuan

Dengan menciptakan sirkuit terintegrasi dengan cara kerjasesuai seperti radar speedometer, diharapakan dapatmenciptakan instrumen yang serupa namun dengan kemampuan kerjalebih cepat dan akurat. Selain itu, produksi sirkuitterintegrasi dengan masal dapat mengurangi harga instrumen danmemungkinkan sirkuit serupa untuk dikembangkan. Diharapkandapat memberikan kontribusi yang positif dalam penegakanregulasi sehingga mengurangi angka kecelakan dan korban secarasignifikan.

2. PEMBAHASAN

2.1 Cara Kerja Alat

2

Radar speedometer digital adalah instrumen yang dapatmengevaluasi kecepatan objek apapun yang bergerak. Kecepatandikalkulasi dalam satuan kilometer perjam. Kecepatan yangdihitung tersebut akan ditampilkan kedalam display 7-segmentsejumlah 7 digit.

Radar ini bekerja dengan mentransmisikan sinar laser yangdiarahkan kepada objek sejauh 90 meter maksimal. Bila jarakobjek melebih 90 meter, penghitungan mungkin tidak akanoptimal. Sinar laser yang dipancarkan oleh radar akandipantulkan oleh objek yang berada didepannya, dengan katalain instrumen ini harus berada dihadapan objek tersebut danradar ini hanya dapat menghitung kecepatan benda yang bergerakmendekat saja. Sinar laser akan diterima oleh dioda. Keluarandioda ini akan dimanipulasi secara elektronis sedemikiansehingga mengeluarkan nilai logika 1 sehingga membuat nilaicounter digit pertama bertambah dan memengaruhi nilai counterdigit selanjutnya.

Setelah nilai counter berubah naik, keluaran counter perludidekodisasi. Hal ini karena keluaran counter adalah nilai biner4 bit yang tidak dimengerti oleh display 7 segmen. Denganmenggunakan dekoder 4 bit – 7 segmen, output counter diubahsehingga nilai dapat ditampilkan dan dimengerti oleh pengguna.

Alat ini dapat menampilkan kecepatan maksimal hingga 999km/jam. Dengan asumsi 999 km/jam adalah kecepatan maksimalyang diperbolehkan, bila kecepatan yang terdeteksi lebih cepatdaripada nilai tersebut akan ada peringatan berupa led.

2.2 Spesifikasi

InputInput pada adalah beberapa pin yang dapat membaca nilailogika 1 atau 0 dari receiver sinar laser berupa diodeLED. Sebelum masuk ke pin input, voltase keluaran diodaakan dimanipulasi agar dapat dianggap 1 (5 volt) atau 0(0 volt) oleh sirkuit ini

3

Outputo Sinar Laser

Sinar laser digunakan sebagai output sekaligus inputuntuk menentukan kecepatan mobil yang dijelaskanmelalui rumus berikut.

v=∆ff

c2

v=kecepatan (km /jam ) ∆f=perubahanfrekuensitransmisidanditerima f=frekuensisinarlaser c=kecepatancahaya(299792458m /s)

o Pin menuju 7 segmenDigunakan untuk menampilkan kecepatan dalam bentuktampilan angka 7 led.

Rangkaian elektronika

4

Gambar 1. Rangkaian elektronika radar speedometer digital

Diatas merupakan rangkaian logika dan elektronika dariradar speedometer digital. Rangkaian tersebut dirancangsesuai dengan deskripsi cara kerja dari instrumen danagar dapat disimulasikan. Rangkaian ini akan dikonversikembali kedalam rangkaian logika dasar seperti dibawahagar dapat dikompilasi menjadi CMOS layout agar dapatdijadikan sebuah sirkuit terintegrasi yang kompak.

5

Gambar 2. Rangkaian logika berdasarkan gambar 1

Layout CMOS

6

Counter

Decoder

Gambar 3a. Rangkaian logika setelah dikompilasi menjadiCMOS Layout

Diatas merupakan CMOS layout dari rangkaian logika.Layout ini merepresentasikan cara kerja instrumen radarspeedometer digital namun dalam bentuk sirkuitterintegrasi. Layout berikut berskala 100 lamda: 5 μm.Selain itu dibawah merupakan desain dapat layout D-Pad.

7

Gambar 3b. Rangkaian logika setelah dikompilasi menjadiD-Pad.

8

3. ANALISA

3.1 Hasil Simulasi

Gambar 4. Hasil simulasi CMOS layout

Setelah rangkaian dikompilasi menjadi CMOS layout,dilakukan simulasi cara kerja. Hasil tersebut dipaparkan padagambar diatas. Hasil yang didapatkan dirasa masih jauh dariyang diharapkan. Masih diperlukan banyak perubahan dari desainrangkaian logika agar dapat benar-benar bekerja sesuai dengancara kerja radar speedometer digital.

3.2 Kelebihan

Secara teori rangkaian yang lebih kompak dan memilikijarak yang lebih sedikit antar komponen dapat bekerja lebihcepat sehingga akan bekerja lebih responsif dan akurat. Halini sangat dibutuhkan untuk melakukan kalkulasi kecepatankendaraan yang sangat variatif dan banyak di jalanan.

3.3 Kekurangan

Desain belum dapat bekerja sesuai dengan yang diharapkan.Perlu dilakukan studi lebih lanjut untuk memperbaiki desainsehingga dapat bekerja dengan baik. Disisi lain ini merupakankesempatan untuk melakukan pengembangan agar didapatkan desainyang lebih mumpuni. Selain itu, bila desain telah

9

disempurnakan, kegunaannya masih terbatas karena hanya dapatmenghitung kecepatan kendaraan satu arah.

10

4. KESIMPULAN

Dari hasil kerja makalah ini didapatkan beberapakesimpulan mengenai perancangan sirkuit terintegrasi rangkaianradar speedometer digital. Secara umum behaviour rangkaian biasadapat direpresentasikan kedalam desain sebuah sirkuitterintegrasi, namun memerlukan beberapa penyesuaian sepertirangkaian elektronika resistor yang tidak dapat dimengertioleh Microwind sehingga tidak dapat dilakukan kompilasi(error). Dengan menggunakan sebuah sirkuit terintegrasi yangkompak diharapkan dapat meningkatkan responsivitas dan akurasidari rangkaian radar speedometer digital sehingga dapatmembantu menegakkan regulasi kecepatan maksimal penggunajalan. Desain disini dirasa masih membutuhkan penyesuaianlebih lanjut agar benar-benar dapat bekerja dengan optimal.

11

SUMBER

http://iq-technologies.net/projects/test/021/ [diakses pada 26Mei 2014]

Weste and Eshragian. Principles of CMOS VLSI design a System Perspective. Addison-Weshley, California

Media Release KNKT 2013

12