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.
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
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
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.
Gambar 2.2 Lambang dan Bentuk Fisik Photodioda
2.3 Operational Amplifier (Op-Amp)
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 tahanantahanan 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 2.3 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.
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.
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.
Vcc
R1
V1
Vout
V2
RL
R2
Vcc
Gambar 2.4 Rangkaian Pembanding Tegangan
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.
• Pin 21 sampai 28
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 32 sampai 39
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.
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 2.8 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 2.11 Konfigurasi Pin IC 74LS47
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
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.
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.
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.
Primer
Sekunder
Gambar 2.12 Simbol Transformator (Trafo)
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
rangkaianrangkaian 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
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
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.
D1
C1
R
CT
D2
Gambar 2.15
Tegangan Keluaran Setelah Melewati Filter
Keterangan :
t1 - t2 = Waktu untuk mengosongkan muatan
t2 - t3 = Waktu untuk mengisi muatan
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
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.
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
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.
Proses ini akan terjadi secara continue. Beda
antara VCP dan VCL disebut dengan tegangan ripple
kapasitor ( Vr ) seperti terlihat pada Gambar 2.15.
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=
V
I
=
5
= 83,33Ω
60mA
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.
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.
5V
100
P 3.0
LED
P 3.1
100
Gambar 3.5 Rangkaian Sensor
A
T
8
9
S
5
1
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 3.3 Konversi Data Seven-Segmen pada IC
74LS47
Tabel 3.1 Data Masukan Untuk Memutar Motor
Stepper Searah Jarum Jam
4. ANALISA ALAT
Dengan melakukan uji coba pada alat
bertujuan untuk mengetahui apakah alat ini berfungsi
atau tidak.
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 sevensegment. 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.
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
dilihat pada Gambar 4.2.
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 :
f =
1
1
1
=
=
x10 3 = 50 Hz
−3
T 4 x5.10
20
Hasil uji Titik B dengan alat ukur Oscilloscope dapat
dilihat pada Gambar 4.3.
5 Volt/Div , Time/Div = 2 ms
Gambar 4.5 Bentuk Gelombang Titik D (Setelah
Melewati Kapasitor Dan IC 7805)
0.1Volt/Div , Time/Div = 5 ms
Gambar 4.3 Bentuk Gelombang Titik B (Setelah
Melewati Dioda)
Analisa Hasil pengujian :
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.
Analisa Hasil pengujian :
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
Hasil uji pada Titik C dengan menggunakan
oscilloscope dapat dilihat pada Gambar 4.4.
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.
5 Volt/Div , Time/Div = 2 ms
Gambar 4.4 Bentuk Gelombang Titik C (Setelah
Melewati Kapasitor Dan IC 7812)
Analisa Hasil pengujian :
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.
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
Analisa Hasil pengujian :
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.
Hasil Pengujian
Tabel 4.3 Hasil Uji Tegangan Push Button Dan Mikro
Switch Sebagai Masukan
4.3 Uji Coba Rangkaian Saklar Push Button Dan
Mikro Switch
Gambar 4.7 Titik Uji Rangkaian Push Button Dan
Mikro Switch
Analisa Hasil pengujian :
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
Hasil Pengujian
5V
Manual1
P1.2
P1.3
Tabel 4.5 Hasil Uji Tegangan Yang Terukur Untuk
Mengaktifkan Motor Stepper
Titik Uji
5V
Manual2
Motor DC
P2.1
P2.0
In 1
In 2
m1
L293D
AT89S51
Out 1
Out 2
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.
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
4.5 Uji Coba Rangkaian Mottor Stepper
5V
Manual3
Manual4
P1.4
P1.5
Titik Uji
5V
AT89S51
P2.7
P2.6
P2.5
P2.4
L293D
In 1
In 2
In 3
In 4
Motor Stepper
Out 1
Out 2
Out 3
Out 4
a
b
c
m2
d
Gambar 4.9 Titik Uji Rangkaian Motor Stepper
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,
www.atmel.com, 2009
“AT89S51”
datasheet,