penerapan teorema bayes untuk mendiagnosa

Miniatur Sistem Palang Perlintasan Otomatis Kereta Api Menggunakan Sensor Infra Merah
dan Mikrokontroler AT89S51
Ferry Sudarto1, Indrianto2, Satriyo Budi Santoso3
STMIK Raharja
Jl. Jend Sudirman No. 40 Cikokol-Tangerang
Email : [email protected]
ABSTRACT
Kecelakaan lalu lintas pada perlintasan rel kereta api sering terjadi akhir-akhir
tahun belakangan ini di Indonesia. Kecelakaan tersebut telah menimbulkan banyak
korban luka-luka hingga menginggal serta kerugian materil lainnya. Penyebab terjadi
kecelakaan tersebut di akibatkan lalainya penjagaan pada perlintasan palang pintu
kereta api atau (Human Error). Dalam rangka mengurangi kecelakaan tersebut perlu
perbaikan dalam sistem penjagaan pada palang perlintasan kereta api. Dan mengurangi
terjadinya (Human Error) maka sistem tersebut harus bekerja secara otomatis dan
memberikan rasa aman pada para penyebrang perlintasan kereta api. Dengan sistem
yang di lakukan oleh sistem sensor pada jalur rel kereta api, agar terciptanya rasa
keamanan maka tidak ada lagi kesalahan yang dilakukan oleh Human Error.
Komponen-komponen yang di pakai dalam pembuatan sensor palang perlintasan kereta
api ini yaitu sebuah sensor Infra Red kemudian mikrokontroler AT89S51 dan motor dc
untuk penggerak palang pintu perlintasan kereta api. Pada penelitian ini dilakukan
menggunakan metode perancangan yang dimana digambarkan dalam sebuah flowchart,
kemudian pada metode pengujian disini menggunakan metode pengujian black box
dalam pengujian alat.
Kata kunci: mikrokontroler AT89S51, Infra merah, motor dc
Abstract
Traffic accidents at railroad crossings occur frequently lately in Indonesia in recent
years. The accident has caused many injuries to menginggal and other material loss.
The cause of the accident in the causes lalainya crossing guard on the train doorstop
or (Human Error). In order to reduce such accidents need improvement in surveillance
systems at railroad crossings crossbar. And reduce the occurrence of (human error),
the system should work automatically and provide a sense of security at the railway
crossings defector. With the system will be undertaken by the sensor system on railway
lines, in order to create a sense of security then there is nothing wrong done by human
error. Components in use in the manufacture of sensor cross railroad crossings this is
an Infra Red sensor then microcontroller AT89S51 and dc motors for propulsion
doorstop railroad crossings. In this research, the design method which was described
in a flowchart, then the test method here using black box testing methods in testing
tools.
Keywords: microcontroller AT89S51, Infra red, dc motors
PENDAHULUAN
Pada saat ini kereta api adalah salah satu alat transportasi publik yang sampai saat ini masih sangat
digemari oleh masyarakat pada umumnya untuk melakukan perjalanan jauh dan dekat. Dari
kalangan mahasiswa sampai pekerja pun menggunakan transportasi kereta api untuk melakukan
aktifitasnya sehari-hari.Banyak jalur perlintasan kereta api yang dibangun, sehingga banyak pula
dibangun palang perlintasan kereta api. Jumlah pengguna jalur lalu-lintas darat terus mengalami
peningkatan dari tahun ke tahun. Hal tersebut mengakibatkan banyak terjadi kemacetan lalu-lintas
di daerah-daerah jalur lalu lintas padat, sehingga sebagian orang kehilangan waktu untuk sampai di
tempat tujuan karena kemacetan tersebut. Para pengguna jalur lalu lintas banyak yang tidak
memperhatikan peraturan lalu lintas karena kemacetan terebut. Sejak beberapa tahun belakangan
ini palang pintu kereta api salah satu penyebab terjadinya kecelakaan di jalur perlintasan kereta api.
Hal tersebut dikarenakan kurangnya keamanan atau penjagaan pada palang/penghenti atau human
error. Tidak sedikit palang/penghenti tidak dijaga oleh penjaga perlintasan palang pintu. Akibatnya
banyak terjadi yang menerobos palang pintu tersebut dan akhirnya mengalami kecelakaan di
perlintasaan kereta api, itu dikarenakan kurangnya keamanan pada penjagaan pada palang pintu
kereta api dan masih banyak penyebab terjadinya kecelakaan di daerah perlintasan palang pintu
kereta api.Dengan teknologi yang semakin maju maka untuk menekan tingkat kecelakaan pada
perlintasaan kereta api, maka sangat penting diketahui penyebab utama terjadinya kecelakaan dan
berupaya pemecahan masalahnya. Sehingga kerugian hilangnya waktu, energi dan faktor
psikologis dapat dihindari sedini mungkin, agar tidak terjadi korban yang lebih banyak lagi pada
perlintasan kereta api. Oleh sebab itu perlu dikembangkan teknologi yang dapat mengurangi
jumlah operator sekaligus mengurangi tingkat kecelakaan akibat human error.
METODE PENELITIAN
Adapun metode penulisan yang digunakan adalah:
1. Studi Pustaka
2. Metode penulisan yang digunakan dalam penulisan ini adalah studi pustaka, dimana penulis
menggunakan beberapa sumber tertulis berupa buku-buku pustaka, situs internet, buku-buku
referensi, data sheet dan jurnal-jurnal yang berkaitan sebagai bahan referensi dan
perbandingan.
3. Perancangan Alat
Penulis menjelaskan tahapan yang berkaitan dengan perancangan alat, sebagai berikut :
a. Mengumpulkan bahan-bahan yang akan dipergunakan untuk perancangan alat.
b. Melakukan perencanaan dan perancangan
alat dengan menggunakan mikrokontroler
AT89S51.
c. Melakukan kegiatan-kegiatan atau percobaan di laboratorium yang dapat menunjang
perencanaan alat.
4. Pengujian alat Peralatan yang telah dibuat dengan menggunakan metode Black Box kemudian
diuji apakah telah sesuai yang telah direncanakan.
Gambar 1 Metode Black Box
Pengujian black box bukan teknik alternatif dari pengujian white box. Lebih dari itu, pengujian
black box merupakan pendekatan pelengkap dalam mencakup error dengan kelas yang berbeda
dari metode pengujian black box. Adapun kategori error yang akan diketahui melalui pengujian
black box:
a. Fungsi yang hilang atau tidak benar
b.
c.
d.
e.
Error dari antar muka (interface)
Error dari struktur data atau akses eksternal database
Error dari kinerja atau tingkah laku
Error dari inisialisasi dan terminasi
HASIL dan ANALISIS
Perancangan alat pada sistem palang perlintasan kereta api secara garis besarnya digambarkan dalam
suatu blok diagram seperti yang ditunjukkan pada gambar.
Gambar 2 Blok Diagram
Pada blok diagram diatas maka dijelaskan alur kerja sistem tersebut yaitu pada awalnya rel kereta
api yang diberi input sensor infra red untuk membaca kereta yang lewat, kemudian ada sensor photodiode
yang di mana fungsinya sebagai penerima dari sensor infra red, ketika sensor photodiode sudah
menerima data dari sensor infra red, maka akan dilanjutkan ke mikrokontroller dan akan diprosesnya,
kemudian output dari mikrokontroller memerintahkan untuk buzzer berbunyi, led menyala, dan motor dc
bergerak makan palang akan tertutup.
1. Blok Rangkaian Catu Daya
Rangkaian catudaya berfungsi untuk mengubah tegangan AC 220V dari jala-jala
listrik menjadi tegangan DC 5V yang akan digunakan untuk menghidupkan rangkaianrangkaian. Dengan menggunakan trafo 1ACT, tegangan AC220V diubah menjadi tegangan
AC9V, karena tegangan masih bersifat AC maka perlu disearahkan dengan dioda IN4002.
Setelah melalui dioda IN4002, bentuk gelombang searah tapi masih berupa potonganpotongan gelombang AC dan mengandung ripple yang besar. Untuk menghilangkan ripple
tersebut digunakan kapasitor 1000uf/35V.
Gambar 3 Skematika Rangkaian catu daya
Pada posisi ini tegangan DC yang terbentuk mengikuti rumusan 1,414 X
Vin = Vdc, 1,414 X 9V = 12,726V. Tegangan 12,726V ini terlalu tinggi untuk
dibebani maka digunakan IC regulator AN7805. Setelah melalui AN7805 ini,
tegangan menjadi 5V dan untuk menjaga agar tegangan 5V ini lebih stabil pada saat
akan dibebani, dipergunakan kapasitor 100uf / 16V.
2. Modul Sistem Drive Motor DC
Gambar 4 Rangkaian Motor DC
Pada saat masukan 1 diberi logika maka arus basis akan mengalir melalui
resistor 10k menuju ke basis transistor C9013 (Q1), memyebabkan transistor
C9013(Q1) menjadi aktif, dan arus mengalir dari kolektor C9013(Q1) yang
terhubung ke basis TIP42C(Q2) sedangkan emitor C9013(Q1) terhubung ke basis
TIP41C (Q3), hubungan tersebut dibatasi oleh resistor 100 ohm dan membuat Q2 dan
Q3 aktif, dan motor bergerak kearah kiri.
Pada saat masukan 2 diberi logika maka arus basis akan mengalir melalui
resistor 10k menuju ke basis transistor C9013 (Q4), memyebabkan transistor
C9013(Q4) menjadi aktif, dan arus mengalir dari kolektor C9013(Q4) yang
terhubung ke basis TIP42C(Q5) sedangkan emitor C9013(Q4) terhubung ke basis
TIP41C (Q6), hubungan tersebut dibatasi oleh resistor 100 ohm dan membuat Q5 dan
Q6 aktif, dan motor bergerak kearah kanan. Untuk mengatur putaran motor dc
dilakukan dengan mengatur trimport 2K yang terhubung ke basis TIP41C(Q7),
dengan di seri dengan resistor 100 ohm untuk membentuk rangakaian voltage divider.
Tegangan jatuh diantara trimport 2K dan trimport 2K dikuatkan oleh TIP41C(Q7)
sehingga dapat diumpankan ke motor dc
3. Blok Rangkaian Buzzer
Jika port diberi logika low buzzer akan berbunyi, tetapi jika port diberi logika hight
buzzer tidak berbunyi.
Gambar 5 Rangkaian Buzzer
Apabila port diberi logika low(0V) maka arus akan mengalir dari +5V melalui buzzer
menuju ke port yang berlogika low, sehingga buzzer akan berbunyi. Sedangkan apabila port
diberi logika high(5V) maka arus tidak mengalir dari +5V melalui buzzer menuju ke port
yang berlogika high, sehingga buzzr tidak berbunyi.
4. Blok Rangkaian Push Button
Modul Push Button terdiri dari button kemudian resistor 10K. Cara sistem ini akan
berjalan apabila sw tertutup (NC) Normally Close, maka logic di output menjadi low (0V),
tetapi jika sw terbuka (NO) normally Open, maka logic di output menjadi high (5V).
Gambar 6 Rangkaian Push Button
Normally Open (NO) Tombol tekan ini apabila ditekan akan menutup dan jika
dilepaskan kan ke posisi semula membuka sedangkan normally menutup. Jika tombol
tersebut ditekan maka kaitannya akan membuka dan jika dilepaskan akan kembali pada
keadaan semula yaitu menutup.
Apabila switch menutup maka arus dari resistor 10K menuju ke ground
mengakibatkan logika low(0V). demikian apabila switch membuka maka arus tidak
mengalir dari resistor 10K ke ground sehingga keluaran berlogika high(5V). Keluaran
logika switch ini akan dihubungkan ke mikrokontroler.
5. Blok Rangkaian / Led (Light Emiting Diode)
Modul Led terdiri dari Led kemudian resistor 330 Ohm. Sistem led in jika port diberi logika
low, maka led akan menyala, tetapi jika port diberi logika high, led akan mati. Gambar 6
menunjukan sistem Led.
Gambar 7 Sistem Led
Apabila port mikrokontroler berlogika low(0V) maka lampu led akan
menyala akibat arus yang mengalir dari +5V melalui led dan resistor menuju ke port
yang berlogika low. Sedangkan apabila mikrokontroler berlogika high(5V) maka
lampu led akan padam akibat arus tidak mengalir dari +5V melalui led dan resistor
menuju port yang berlogika high. Led disini juda ada yang berfungsi untuk
menandakan ada atau tidaknya kereta api.
6. Blok Rangkaian Sensor Infra Merah
Modul sensor infra merah terdiri dari bagian pemancar dan penerima. Bagian
pemancar terdiri dari LED dan resistor 330 Ohm sebagai pembuka arus led,
sedangkan pada bagian penerima terdiri dari diode photo tipe QED122 sebagai
penerima cahaya sensor dan transistor NPN tipe C 5343 sebagai saklar.
Gambar 8 Sistem Sensor Infra Merah
Rangkaian sensor infra merah ini bertujuan untuk mendeteksi adanya obyek yang
melintasi antara led inframerah dengan sensor photodioda. Apabila tidak ada obyek
yang melintas maka keluaran modul sensor infra merah ini menjadi high(5V),
demikian sebaliknya apabila ada obyek yang melintas maka keluaran menjadi
low(0V). Resistor 330 ohm berfungsi untuk membatasi arus yang masuk ke led infred.
Ketika led inframerah menyala, sinarnya terpancar dan diterima oleh photodiode.
Pada kondisi tidak ada halangan, photodioda menjadi aktif dan mengalirkan arus dari
trimport 500K menuju ke ground, mengakibatkan tidak ada arus yang menuju ke basis
transistor, transistor menjadi tidak aktif, led padam dan keluaran menjadi high (5V).
Pada kondisi ada halangan, photodioda menjadi tidak aktif dan arus dari trimport
500K tidak menuju ke ground, mengakibatkan ada arus yang menuju ke basis
transistor, transistor menjadi aktif, led menyala dan keluaran menjadi low (0V).
Perancangan Program Dengan Diagram Alir (Flowchart)
Pada pembuatan alat ini dibutuhkan program untuk pengendalikan semua proses kerja dari
palang. Untuk memudahkan pembuatan program diperlukan flowchart pada sistem palang
perlintasan. Yang pertama harus dilakukan adalah mempersiapkan seluruh rangkaian sensor,
rangkaian driever motor DC dan mikrokontroller. Untuk lebih memaksimalkan kinerja dari
palang perlintasan tersebut, maka terlebih dahulu mengecek seluruh kerangka dan rangkaian
pada sensor dan palang perlintasan apakah sudah dipasang dengan benar. Hal ini dapat
mempengaruhi kinerja robot apabila terdapat pemasangan yang kurang sempurna.
Pada gambar tersebut dapat dilihat flowchart program utama dari palang perlintasan
otomatis menggunakan sensor dan mikrokontroller AT89S51.
Gambar 9 Flowchart
Perangkat lunak dibutuhkan untuk memprogram cara kerja dari mikrokontroller agar
sistem dapat bekerja secara otomatis. Gambar 8 menunjukkan diagram alir program yang
digunakan untuk mengendalikan pintu lintasan kereta api secara otomatis. Cara kerja dari
flowchart tersebut adalah sebagai berikut: sensor infrared mendeteksi ada tidaknya kereta
api yang akan melewati jalur penyebrangan. Data yang dideteksi oleh sensor diteruskan
ke modul FR bagian pemancar modul FR bagian pemancar kemudian mengirimkan data
ke modul FR bagian penerima untuk diteruskan kepada mikrokontroller. Data yang
diterima diolah sedemikian rupa oleh mikrokontroller. Jika data tersebut mengandung
informasi yang mengatakan bahwa ada kereta api yang terdeteksi dari sebelah kiri palang
pintu, maka mikrokontroller akan memerintahkan motor dc untuk menggerakkan palang
pintu ke posisi menutup. Setelah pintu menutup mikrokontroller akan menunggu sampai
ada data dari sensor sebelah kanan. Jika data dari sensor di sebelah kanan menunjukkan
informasi bahwa tidak ada kereta api yang lewat, maka mikrokontroller memerintahkan
motor dc untuk membuka palang pintu. Hal sebaliknya berlaku jika kereta api datang
dari sebelah kanan palang pintu.
Tabel 1 Pengujian Menggunakan Black Box
No
1
Nama Form
Sensor
Kondisi Pengujian
Sensor
terhalang/tertutup
Sensor
terhubung
Hasil pengujian
Sensor mampu mendeteksi dan alat
berfungsi
Jika sensor pemancar dan penerima
tidak
tidak terhubung maka alat tidak akan
berfungsi
Tabel 2 Hasil Pengujian Menggunakan Black Box
No
Nama
Pengujian
Hasil Yang
Diharapkan
Hasil Pengujian
Status
1.
Sensor
Kereta lewat
melewati Sensor
Maka alat output na
akan bekerja dengan
baik
Diterima
2
Sensor
Jika sensor
terhalang
Maka alat output akan
Diterima
tetap bekerja
Sensor
Jika sensor
pemancar dan
penerima tidak
searah
Alat tidak akan
berfungsi karna input
yang diperintahkan dari
sensor tidak sampai ke
sensor penerima
3.
Ditolak
Pada tabel diatas dijelaskan pada pengujian sensor infrared hasil yang diharapkan ketika kereta
melewati sensor maka outputnya adalah sebuah led, buzzer, motor dc maka statusnya akan
diterima, pada pengujian kedua ketika sensor terhalang maka alat output akan bekerja dan
status diterima, dan pada saat pengujian ketiga jika sensor pemancar dan penerima tidak searah
dengan sensor penerima maka alat output tidak akan bekerja atau ditolak.
Tabel 3 Hasil Percobaan Status Sensor dan Pintu
Percobaan
ke
1
2
3
4
5
6
Status Sensor
Terhalang
Tanpa Penghalang
Terhalang
Tanpa Penghalang
Terhalang
Tanpa Penghalang
Status
Pintu
Menutup
Membuka
Menutup
Membuka
Menutup
Membuka
Pada tabel diatas bahwa ketika status sensor terhalang oleh kereta maka pintu palang akan
menutup, dan ketika status palang tanpa penghalang maka pintu palang akan terbuka. Kinerja
sistem secara keseluruhan diuji dengan melewatkan kereta api mainan pada sistem yang
dibangun. Untuk itu dibutuhkan kereta api mainan yang dapat bergerak dengan sumber energy
baterai serta lintasan berupa rel kereta mainan. Pengujian dilakukan dari 2 arah yang
berlawanan secara berurutan. Pengujian dilakukan 6 kali. Hasilnya dapat dilihat pada Tabel 3.
Dari Tabel 3 tersebut ditunjukkan bahwa saat ada kereta api yang akan lewat dan terdeteksi
oleh sensor, maka pintu otomatis menutup. Selanjutnya jika badan kereta api sudah lewat
sepenuhnya pada sensor sisi lainya, maka pintu otomatis terbuka.
Tabel 4 Hasil Pengujian posisi kereta api terhadap status pintu
Percobaan
ke
1
2
3
4
mendekati lokasi sensor
Status
Pintu
Membuka
berada di lokasi sensor
berada di sisi pintu
melewati pintu
mendekati lokasi sensor
Menutup
Menutup
Membuka
Membuka
berada di lokasi sensor
berada di sisi pintu
melewati pintu
mendekati lokasi sensor
Menutup
Menutup
Membuka
Membuka
berada di lokasi sensor
berada di sisi pintu
melewati pintu
mendekati lokasi sensor
Menutup
Menutup
Membuka
Membuka
berada di lokasi sensor
berada di sisi pintu
melewati pintu
Menutup
Menutup
Membuka
Posisi Kereta Api
Tabel diatas pengujian kereta api ini ketika kereta mendekati lokasi sensor maka status pintu
palang tetap membuka, tetapi ketika kereta sudah dilokasi sensor makan status pintu menutup
sebab kereta telah diposisi sensor dan terbaca. Dan ketiaka kereta disisi pintu perlintasan masih
tetap menutup, tetapi jika kereta sudah melewati sensor dua maka palang pintu akan terbuka.
KESIMPULAN
Dengan banyaknya kecelakaan diperlintasan kereta api maka dengan melihat pokok permasalahan
tersebut dibuatlah sistem palang otomatis supaya tidak lagi ada kecelakaan dan human error
disistem palang tersebut. Dan palang otomatis ini tidak lagi dioprasikan oleh manusia melainkan
dengan alat yang modern. Palang tersebut juga memudahkan bagi penjaga palang karena palang
tersebut sudah sistem otomatis.
DAFTAR RUJUKAN
Julianto, Darmawan. 2010. “PERANCANGAN OTOMATISASI PINTU PADA SHELTER
BUSWAY DENGAN MIKROKONTROLER AT89S51”. Makalah Skripsi
Santoso, Martinus, dan Sugiyanto. 2013. “PEMBUATAN OTOMASI PENGATURAN KERETA
API, PENGEREMAN, DAN PALANG PINTU PADA REL KERETA API MAINAN
BERBASIS MIKROKONTROLER”. Bandar Lampung. Jurnal FEMA Volume1, Nomor 1,
Januari 2013:16-23
Sitepu, Antonius dan Ignatius Indra. 2009. “PROTOTPE PINTU LINTASAN REL KERETA
API OTOMOMATIS”. Surabaya. Jurnal WIDYA TEKNIK Vol.7,No. 1,2009:35-44.
Suwamo, Thomas S.W, Suryono. 2009. “SIMULASI SISTEM PEMBAYARAN RETRIBUSI
GERBANG PARKIR MENGGUNAKAN MIKROKONTROLLER AT89S51”. Jurnal
Teknik Elektro Vol. 1 No.1 Januari - Juni 2009:22-32.
Ibrahim, Irfan Al Ghazali. 2010. “PEMANFAATAN INFRARED DAN REED SWICH
PADA SIMULASI OTOMATISASI PALANG PINTU KERETA API
MENGGUNAKAN MIKROKONTROLLER ATMEGA16”. Makalah Skripsi