PERANCANGAN ALAT PENGEREMAN

74
PERANCANGAN ALAT PENGEREMAN OTOMATIS PADA MOBIL LISTRIK
DENGAN SENSOR ULTRASONIK BERBASIS MIKROKONTROLER AT89S52
1
Nurhadi, 2 Maimunah
1
2
JurusanTeknik Informatika, S TMIK Nusa Mandiri
Program Studi Teknik Komputer Uni versitas Islam “45”
Nurhadi adhie@g mail.com , mai mai muna@g mail.com
ABSTRACT
Technology exists to provide convenience to the problems faced by the community . Has made Detector System
Sensor Ultrasonic Distance With Electric Car Based On AT89S52 M icrocontroller . This system is a system of
monitoring and automatic control of the vehicle distance . This system consists of hardware and software . The
hardware consists of a microcontroller AT89S52 , IC LM 358 , Ultrasonic Sensors , the system software has been
designed using assembly language programs . This application works when turned on , the hardware inisilisasi done
then giving out signs that are detected by the ultrasonic sensor LED and Buzzer . Setting if the detec ted object is
getting closer then decide relay voltage on the electric car so that the car can only be stopped slowly.
Keywords: Microcontroller AT89S52, Ultrasonic sensors, Automatic Braking, Electric Car
ABSTRAK
Teknologi hadir untuk memberikan kemudahan terhadap suatu masalah yang dihadapi oleh masyarakat. Telah
dibuat Sistem Pendeteksi Jarak Dengan Sensor Ultrasonik Pada Mobil Listrik Berbasis Mikrokontroler AT89S52 .
Sistem in i merupakan suatu sistem pemantau serta kontrol otomat is jarak kendaraa n. Sistem in i terdiri atas
perangkat keras dan perangkat lunak. Perangkat keras terdiri atas sebuah Mikrokontroler AT89S52, IC LM 358,
Sensor Ultrasonik , Perangkat lunak pada sistem in i dibuat dengan menggunakan program bahasa assembly.
Program aplikasi in i bekerja pada saat dinyalakan maka inisilisasi hardware dilakukan kemud ian memeberikan
tanda yang terdeteksi oleh Sensor Ultrasonik pada LED dan Buzzer. Pengaturan jika objek yang terdeteksi semakin
dekat maka relay memutuskan tegangan pada mobil listrik sehingga mobil hanya bisa berhenti perlahan.
Kata Kunci : M ikro kontroler AT89S52, Sensor Ultrasonik, Pengereman Oto mat is, Mobil Listrik
\
Pendahuluan
Perkembangan dunia otomotif saat ini semakin meningkat dan canggih termasuk semakinbanyak
diproduksinya mobil listrik. Mobil listrik yang nyaman dan memiliki kecepatan dan tenaga yang prima
adalah impian dari semua pengguna. Namun seiring dengan semakin tingginya kecepatan suatu kendaraan
maka resiko akan terjadinya kecelakaan juga semakin tinggi. Seiring dengan pertumbuhan produksi mobil
listrik, bukan hanya teknologi mesin dan pengguna baterai sebagai sumber daya listrik yang semakin
diperbaiki tetapi juga mobil listrik yang diproduksi sekarang ini mempunyai tingkat keamanan berkendara
yang juga semakin baik.
Braking distance adalah jarak yang dibutuhkan kendaraan untuk berhenti total sejak dari pengendara
mengoperasikan rem. Bila kecepatan kendaraan semakin cepat maka braking distance akan semakin
panjang. Prototipe pengereman otomatis untuk mobil listrik dengan menggunakan sensor jarak ultrasonic
JREC
Journal of Electrical and Electronics
Vol 3. No.1
75
dan mikrokontroler ATMEGA8535 sebagai kontrol otomatis utama. Sinyal PWM dari mikrokontroler
digunakan untuk mengatur kecepatan motor DC sebagai penggerak utama kendaraan. Tampilan jarak
antara kendaraan dan penghalang dapat dilihat pada LCD dan buzzer digunakan sebagai indikator aman.
Percobaan dilakukan dengan menggunakan mobil RC dengan hasil yang memuaskan (Soedharwanto dan
Zebua,2013)
Sistem otomatisasi pengereman motor DC secara elektris yang digunakan sebagai referensi
system keamanan mobil listrik telah dirancang menggunakan sensor ultrasonic jenis ping sebagai
parameter tegangan yang diterima motor DC. Pengereman menggunakan 2 metode yaitu secara dinamis
dan secara plugging (Khumaedi, 2014)
.
1.
Metode Penelitian
Metode penelitian yang digunakan dalam penulisan skripsi meliputi :
a. Perencanaan (Planning)
Pada tahapan ini adalah menentukan apa yang akan dicapai dengan sistem yang akan dibangun
sehingga sistem yang berjalan akan benar-benar bermanfaat.
b. Percobaan
Pada tahapan ini langsung melakukan percobaan-percobaan atau praktek - praktek perakitan alat
pendeteksi jarak dengan menggunakan sensor LM35 berbasis mikrokontroler.
c. Desain
Tahap perancangan alat berupaya menentukan dan menggambarkan bagaimana suatu alat akan
bekerja dan sangat membantu pengguna.
d. Implementasi
Perancangan alat pendeteksi jarak dari perancangan software dan perancangan hardware.
Software ini akan ditanamkan pada mikrokontroler dan perancangan hardware akan dibuat sesuai
fungsinya.
2.
Perancangan Alat
Diagram blok menggambarkan seluruh blok-blok rangkaian yang terdapat dalam rancang bangun
alat pengereman otomatis. Setiap blok diagram mempunyai tujuan kerja masing-masing secara fungsional
dan dirangkai menjadi suatu kesatuan sistem sehingga nantinya dapat bekerja sesuai dengan yang
diharapkan tanpa kesalahan suatu apapun. Untuk mempermudah dalam pembuatan dan perancangan alat
maka dibuatlah bagian setiap blok diagram. Guna untuk mempermudah dalam melakukan penelitian,
pengukuran serta mendeteksi jika terjadi kesalahan dalam pembuatan sistem sehingga dapat diketahui
secara cepat dan dapat diatasi masalah yang menjadi kendala dalam pembuatan sistem. Adapun rangkaian
dari diagram blok terdapat seperti pada gambar 1
JREC
Journal of Electrical and Electronics
Vol 3. No.1
76
Mikro
Relay
Freq Generator
Op Amp Trans
Op Amp Trans
Transmitter
Ultrasonic
Receiver Freq
(40 Khz)
Gambar 1 Diagram Blok Rangkaian
Pada perencanaan Catu Daya ini berisi rancangan catudaya yang akan dibuat dan digunakan
beserta keterangan dari rancangan tersebut yang terdiri dari komponen yang digunakan berupa
uraian maupun berupa tabel. Untuk membuat catu daya DC ( Direct Current ) yang digunakan
sebagai power untuk suatu alat maka dibutuhkan sebuah rangkaian untuk merubah tegangan AC
(Alternating Current) ke arus DC ( Direct Current ) . Rangkaian elektronik biasanya membutuhkan
tegangan DC dengan tegangan yang lebih rendah dibanding dengan tegangan sambungan
listrik yang biasanya tersedia, yaitu sebesar 220V AC (Alternating Current). Sedangkan tegangan
yang dipakai dalam rangkaian elektronik biasanya hanya sekitar 3V sampai 50V DC ( Direct
Current ).
Tabel 1 Fungsi Komponen Catudaya
No
Nama
Komponen
Ti pe/Jenis
Fungsi
1
Trafo
2A CT
Penurun tegangan
2
Diode
1N4001
Untuk mengubah atau menyearahkan arus bolak – balik ( A C) Menjad i
arus (DC)
3
IC regulator
LM 7805
Penyetabil tegangan 5Vo lt
100nF
Untuk melewat kan sinyal frekuensi tinggi ke ground.
470uF/25V
Filter dan penyimpan energi listrik
4
5
6
Kapasitor
Keramik
Kapasitor
Polar
Elco
Elco dan penyimpan energy listrik
JREC
Journal of Electrical and Electronics
Vol 3. No.1
77
Perencanaan Input
Input pada rangkaian alat pendeteksi jarak ini menggunakan sensor ultrasonik dan
menggunakan simulasi dengan mobil listrik. Sensor ultrasonik akan mendeteksi jarak dengan
komponen pendukung ic lm 358 dan frekuensi generator yang berguna untuk menguatkan pancaran
gelombang sinyal sensor dan akan di proses di mikrokontroler AT89S52, sehingga keadaan sensor
akan bekerja dengan baik dengan jarak yang sudah ditentukan.
Sensor ultrasonik ini digunakan untuk mendeteksi jarak yang ada di depan kendaraan.
Sensor ini memiliki fungsi untuk mengubah besaran jarak menjadi besaran listrik dalam bentuk
tegangan (Arifianto,2011). Sensor ultrasonik yang dipakai dalam penelitian ini berupa komponen
elektronika dan juga mempunyai impedasi yang rendah dihubungkan dengan frekuensi generator
dan ic lm 358 sebagai penguat sinyal sensor.
Gambar 2 Rangkaian Input Untuk Sensor Ultrasonik
JREC
Journal of Electrical and Electronics
Vol 3. No.1
78
Perencanaan Proses
Mikrokontroler AT89S52 dapat dioperasikan dengan cara menambahkan beberapa
komponen elektronika yang berfungsi sebagai komponen pendukungnya. Mikrokontroler dan
komponen rangkaian disebut sebagai rangkaian sistem minimum (Heryanto,2008).
Gambar 3 Rangkaian Mikrokontroler AT89S52
Pada perencanaan proses ini berisi rancangan proses sebelum sensor mendeteksi jarak pada :
1. Port P2.6 sebagai proses mikro memberikan perintah pada ic 4069N dan fekuensi generator untuk
memperkuat gelombang sinyal supaya output sensor ultrasonik dapat mendeteksi jarak dengan baik
2. Jika sensor mendeteksi adanya objek di depan dengan jarak yang sudah ditentukan maka
gelombang diterima oleh Port P2.7 sebagai proses input sensor dan penerima gelombang sinyal
3. Port P1.0 digunakan sebagai proses output pada relay untuk memutus tegangan pada brake sistem
4. Port P1.5,P1.6, P1.7 digunakan sebagai pin input pada downloader
5. Port Xtal 1, Xtal 2 di hubungkan Kapasitor 12 Mhz
6. Port AVCC digunakan sebagai sumber arus DC.
Pada skema tersebut terdapat terminal PD0, PD1 terminal ini nantinya dihubungkan ke
perangkat Downloader. Downloader berfungsi untuk membaca dan menulis program dari Code Vision
AVR dan ke mikrokontroler. File yang dibaca atau ditulis oleh downloader menggunakan bahasa C.
Perencanaan Output
Sistem pengereman (Brake System) adalah sebuah sistem mekanis yang berfungsi untuk
menghalangi suatu gerakan. Jika dilihat dari prinsip kerjanya, sistem pengereman berlawanan
dengan sistem kopling. Sistem kopling berfungsi untuk mentransmisikan gerak antara poros
penggerak dengan poros yang digerakkan.
JREC
Journal of Electrical and Electronics
Vol 3. No.1
79
Gambar 4 Rangkaian Relay pada Brake Sistem
Pada perencanaan output ini berisi rancangan output yang menjelaskan pada saat sensor mendeteksi
objek dengan jarak yang sudah ditentukan maka tegangan output mikrokontroler 0,05Volt pada
relay, output yang dihasilkan untuk mengaktifkan transistor dan terhubung ke ground maka relay
aktif untuk memutuskan tegangan pada brake sistem lalu switch on dan buzzer on.
Rangkaian Keseluruhan
Skematik Diagram
Berikut ini rangkaian keseluruhan dari proses catudaya, perencanaan input, perencanaan proses,
dan perencaan output adalah sebagai berikur :
Gambar 5 Rangkaian Keseluruhan
JREC
Journal of Electrical and Electronics
Vol 3. No.1
80
Cara Kerja Alat
1. Arus catudaya menggunakan 1 sumber tegangan 5 volt. Menggunakan komponen pendukung
seperti ic komparator lm 358 dan frekuensi generator yang berguna untuk menstabilkan atau
menguatkan sinyal pada sensor dan mikrokontroler agar dapat saling terhubung.
2. Sensor ultrasonik akan mendeteksi jarak dengan satuan Volt.
3. Pada saat bersamaan sensor ultrasonik dan led dalam keadaan menyala
4. Apabila sensor ultasonik mendeteksi jarak maka secara otomatis lampu led kedap-kedip menyala.
5. Jika sensor ultrasonic mendeteksi jarak semakin dekat maka buzzer menyala dan memutuskan
tegangan brake sistem hingga mobil otomatis berhenti.
6. Bila alat sensor jarak yang sudah di program tidak berfungsi dengan maksimal bisa di reset dengan
menekan tombol power. Dan program akan berfungsi seperti semula.
Perencanaan Program
Perencanaan program dimulai dari input yang berupa objek kemudian akan dikenali oleh sensor.
Sensor akan memberikan keputusan sistem pengereman. Alur tahap perencanaan program seperti
dalam gambar 6
Mulai
Objek
Sensor on
P2,7=1
Relay On=Brake on
Relay off = Brake off
Selesai
Gambar 6 Flowchart Perancangan Alat
JREC
Journal of Electrical and Electronics
Vol 3. No.1
81
Hasil dan Pembahasan
Hasil Pengujian
Pengukuran catu daya dilakukan dengan menggunakan multimeter digital yang dihubungkan
dengan kaki input untuk mengukur input tegangan dan kaki output untuk mengukur output
tegangan, IC regulator yang diukur adalah IC 7805.
Gambar 7 Pengukuran terhadap catu daya
Berikut ini tabel 2 adalah hasil dari pengujian yang telah dilakukan.
Tabel 2 Hasil Pengujian Catu daya
\
IC
Input (Volt)
Output (Volt)
IC 7805
220 volt
4.93 Volt
Pengujian Input
Sensor ultrasonik diuji dengan cara memberikan catudaya 5V meletakkan penghalang, benda atau
objek, sedangkan tegangan keluaran langsung diamati dengan voltmeter. Dari pengujian sensor
ultrasonik sudah bisa terlihat pada gambar 8
JREC
Journal of Electrical and Electronics
Vol 3. No.1
82
Gambar 8 Rangkaian Ultrasonik
Dari pengujian diketahui tegangan keluaran sensor pada saat mendeteksi jarak sebelum ada
penghalang atau objek didepannya sebesar 0,35 Volt, dan apabila ada objek didepannya maka
tegangan keluaran sensor berubah menjadi 2,2Volt, maka sensor telah bekerja dengan baik seperti
dalam tabel 3
Tabel 3 Hasil Pengujian Output Tegangan Sensor Ultrasonik
Komponen
Sebelum terhalang
Setelah terhalang
IC 4069N
4,5Volt
2,8Volt
LM 358
0,35Volt
2,2Volt
Pengujian Proses
Uji coba dari rangkaian alat pendeteksi jarak menggunakan senseor ultrasonik ini dilakukan dengan
cara memberikan tagangan catudaya pada rangkaian 5Volt, sensor ultrasonik akan langsung bekerja
apabila alat sudah dihidupkan dengan tanda lampu led menyala dan akan bekerja sesuai dengan program
yang ditanamkan pada Mikrokontroler AT89S52 seperti dalam gambar 9
JREC
Journal of Electrical and Electronics
Vol 3. No.1
83
Gambar 9 Rangkaian Mikrokontroler
Hasil pengujian proses pada alat yang telah dirancang seperti dalam tabel 4.
Tabel 4 Pengujian proses
No Aktifitas
Respon sistem
Ya
1
Lampu indicator nyala
√
a. Sensor ultrasonik mendeteksi jarak
√
b. Lampu LED menyala
√
c. Mobil listrik menyala
√
2
Nyalakan power
Masukan
Tidak
Pengujian Output
Buzzer dirangkai untuk menampilkan keluaran berupa suara dari hasil proses input sensor
ultrasonik dan secara otomatis relay memutus tegangan brake sistem. Sedangkan tegangan keluaran
langsung diamati dengan voltmeter. Pada saat sensor sebelum mendeteksi objek output tegangan
JREC
Journal of Electrical and Electronics
Vol 3. No.1
84
yang diterima sebesar 0,05Volt. Dan apabila setelah sensor mendeteksi objek output tegangan yang
diterima berubah menjadi 1,16Volt.
Gambar 10
Rangkaian Relay Pada Brake Sistem
Analisa Hasil
Secara umum rangkaian terdiri atas tiga bagian yaitu, input, proses, dan output.
Berdasarkan hasil pengujian tiap-tiap blok rangkaian yang telah di uji, maka didapatkan hasil
pengujian berupa tegangan input dan output dari masing-masing rangkaian. Hasil pengujian yang
telah didapat tersebut sesuai dengan tahap proses perencanan dan pembuatan alat pada bab
sebelumnya baik komponen-komponen yang digunakan serta perencanaan masing-masing blok
rangkaian. Jadi proses kerja alat secara keseluruhan sesuai dengan apa yang diharapkan dan alat
sudah dapat dioperasikan atau bekerja.
SIMPULAN
Berdasarkan hasil pengujian dan pembahasan pengujian yang telah dilakukan, maka dapat diambil
kesimpulan sebagai berikut:
1. Sensor ultrasonik bekerja jika adanya suatu objek yang menghalangi sehingga dapat
memantulkan sinyal ultrasonik tranduser yang kemudian diterima oleh receiver ultrasonik.
2. Mobil tidak bisa berhenti mendadak pada saat halangan didepan mobil dikarenanakan pada
rangkaian sistem Perancangan Alat Brake sistem dengan Sensor Ultrasonik Pada Mobil Listrik
hanya memutuskan tegangan pada mobil listrik sehingga mobil hanya bisa berhenti perlahan.
JREC
Journal of Electrical and Electronics
Vol 3. No.1
85
3. Keamanan akan lebih terjamin pada pengemudi kendaraan karena kendaraan dapat
mengkondisikan secara otomatis dan adanya bunyi buzzer jika berada dengan jarak tertentu
dengan kedaraan lainnya.
DAFTAR PUSTAKA
Arifianto Deni, 2011, Kamus Komponen Elektronika. PT Kawan Pustaka.
Heryanto M Ary, Wisnu Adi P, 2008, Pemograman Bahasa C Untuk Mikrokontroler AT MEGA 8535.
Jogjakarta:Andi Publisher.
Khuamedi Ahmad, Noer Soedjarwanto dan Agus Trisanto. 2014. Otomatisasi Pengereman Motor DC
Secara Elektris Sebagai Referensi Sistem Keamanan Mobil Listrik. Jurnal Rekayasa dan Teknologi
Elektro Volume 8, No 1.
Rismawan Eko, Sri Sulistiyanti, Agus Trisanto, 2012, Rancang Bangun Prototype Penjemur Pakaian
Otomatis Berbasis Mikrokontroler Atmega8535. ISSN 2303-0577.
Soedjarwanto N dan Osea Zebua. Prototipe Pengereman Otomatis Untuk Mobil Listrik. 2013. Jurnal
ELTEK Vol 11 Nomor 02 ISSN 1693-4024
JREC
Journal of Electrical and Electronics
Vol 3. No.1