BAB III PERANCANGAN ALAT
advertisement
BAB III PERANCANGAN ALAT Pada bagian ini akan dijelaskan mengenai bagaimana alat dapat menjalankan perintah inputan dan gambaran simulasi sistem informasi kondisi lalulintas jalan tol secara realtime menggunakan sensor inframerah berbasis arduino uno. Penelitian tersebut terdiri dari beberapa tahap yaitu rancangan umum alat, tahap perancangan secara blok diagram, tahap perancangan analisa rangkaian secara detail, tahap perancangan dan analisa secara flowchart, serta perancangan analisis secara program. Secara rinci diuraikan sebagai berikut. 3.1 Blok Diagram Pada perancangan tugas akhir ini saya merancang sistem dengan blok diagram yang dapat dilihat pada gambar dibawah ini Gambar 3.1 Blok Diagram Sistem 30 http://digilib.mercubuana.ac.id/ 31 Dari blok diagram pusat pengendali adalah mikrokontroler yang mendapatkan input dan memberikan output. Bagian Input berasal dari sensor infra merah yaitu infrared yang memancarkan sinar infra merah dan photo dioda yang akan aktif pada saat disinari oleh sinar infra merah untuk pendeteksi mobil melewati pintu masuk tol, setelah pintu masuk, di tengah tol, sebelum pintu keluar dan di pintu keluar tol. Bagian output nya adalah LCD yang bertugas menampilkan informasi kondisi jalan tol dan LED indikator yang juga bertugas memberikan peringatan kondisi jalan tol dengan lampu merah dan hijau. Pada saat pertama kali jumlah mobil di jalan tol adalah 0, ketika ada mobil yang melewati pintu masuk maka jumlah mobil bertambah 1, kemudian jika ada yang melewati pintu masuk lagi, maka jumlah mobil bertambah 1 lagi, begitu seterusnya. Pada saat ada mobil yang melewati pintu keluar, jumlah mobil berkurang 1, lalu saat ada yang melewati pintu keluar lagi berkurang 1 lagi begitu seterusnya. Setiap saat mikrokontroler mengecek jumlah mobil yang berada di jalan tol. Jika jumlah mobil masih ada di bawah 20% dari jumlah keseluruhan daya tampung mobil di jalan tol maka tampilan informasi di LCD “LANCAR” dan LED indikator lancar menyala, Jika jumlah mobil diatas 20% tetapi masih ada di bawah 40% dari jumlah keseluruhan daya tampung mobil di jalan tol maka tampilan informasi di LCD “RAMAI LANCAR” dan LED indikator lancar menyala, Jika jumlah mobil diatas 40% tetapi masih ada di bawah 60% dari jumlah keseluruhan daya tampung mobil di jalan tol maka tampilan informasi di LCD “PADAT http://digilib.mercubuana.ac.id/ 32 MERAYAP” dan LED indikator lancar menyala, Jika jumlah mobil diatas 60% tetapi masih ada di bawah 80% dari jumlah keseluruhan daya tampung mobil di jalan tol maka tampilan informasi di LCD “TERSENDAT” dan LED indikator macet menyala, Jika jumlah mobil diatas 80% tetapi masih ada di bawah 100% dari jumlah keseluruhan daya tampung mobil di jalan tol maka tampilan informasi di LCD “MACET TOTAL” dan LED indikator macet tetap menyala, Jika jumlah mobil sudah 100% dari jumlah keseluruhan daya tampung mobil di jalan tol maka tampilan informasi di LCD “STOP”. 3.2 SISTEM MONITORING KEMACETAN Pada perancangan sistem informasi kemacetan jalan tol ini dibuat sebuah Maket jalan tol yang sederhana yang berdimensi kurang lebih panjang 50 cm dan lebar 18 cm. Bahan yang digunakan sebagai tatakan jalan tol ini sebagian besar dari bahan arklirik. Pada Gambar dibawah terlihat sebuah Maket jalan tol yang sederhana dari pandangan atas, Sketsanya dapat dilihat pada gambar dibawah ini. Gambar 3.2 Simulasi jalan tol sederhana http://digilib.mercubuana.ac.id/ 33 3.3 Rangkaian Catu Daya Pada perancangan tugas akhir ini saya merancang catu daya untuk memberikan sumber tegangan ke seluruh rangkaian dengan skema rangkaian yang dapat dilihat pada gambar dibawah ini Gambar 3.3 Rangkaian Catu Daya Catu daya menggunakan Trafo Step down yang digunakan untuk menurunkan tegangan dari 220 Volt AC PLN menjadi 12 Volt AC. Tegangan yang dihasilkan trafo masih AC, kemudian masuk ke dioda bridge sehingga menjadi DC tetapi DC yang dihasilkan masih belum sempurna karena masih ripple atau masih berfrekuensi sama dengan frekuensi AC PLN yaitu 50 Hz. Untuk menjadikan DC yang sempurna, aliran listrik masuk ke kapasitor yang berfungsi sebagai filter. Kapasitor bersifat menyimpan muatan listrik sehingga aliran listrik 12 Volt DC tersebut mengalir mengisi kapasitor sampai penuh lalu setelah penuh kapasitor akan membuang isi muatannya ke komponen selanjutnya, sehingga tegangan DC tersebut sudah tidak lagi berfrekuensi. Tegangan yang dibutuhkan oleh penelitian ini adalah 5 Volt sehingga digunakan Regulator untuk menghasilkan tegangan 5 Volt yaitu 7805. Regulator adalah pembatas arus yang memiliki fungsi hampir mirip http://digilib.mercubuana.ac.id/ 34 dengan dioda zener. Berapapun input tegangan yang masuk, outputnya tetap sesuai dengan karakteristiknya dan akan membuang sisanya ke ground.. Output dari 7805 sudah 5 Volt yang kemudian masuk ke kapasitor juga karena fungsi dari kapasitor adalah menyimpan muatan listrik sehingga aliran listrik 5 Volt mengalir mengisi kapasitor sampai penuh lalu setelah penuh kapasitor akan membuang isi muatannya ke beban. Hal ini dimaksudkan supaya kerja regulator menjadi lebih ringan karena aliran listrik lebih dulu disimpan di kapasitor, kemudian baru masuk ke beban. Untuk indikator bahwa rangkaian catu daya ini mengalirkan arus listrik digunakan sebuah LED dan sebuah resistor yang menyala pada saat Baterai kotak mengalirkan arus listrik ke rangkaian catu daya. 3.4 Rangkaian sensor pendeksi mobil Pada perancangan tugas akhir ini saya merancang rangkaian sensor pendeteksi mobil di pintu masuk tol, setelah pintu masuk, di tengah tol, sebelum pintu keluar dan di pintu keluar. Gambar 3.4 Rangkaian Sensor Sensor pendeteksi mobil melewati pintu masuk tol, setelah pintu masuk, di tengah tol, sebelum pintu keluar dan di pintu keluar pada http://digilib.mercubuana.ac.id/ 35 perancangan ini menggunakan sensor infra merah, yaitu infrared yang memancarkan sinar infra merah dan photo dioda yang akan aktif pada saat disinari oleh sinar infra merah. Pada saat tidak ada mobil yang lewat, posisi infrared dan photo dioda akan saling berhadapan, kondisi photo dioda sedang dalam kondisi on yaitu kaki katoda terhubung ke anoda yang dikarenakan photo dioda tersinari oleh sinar infra merah dari infrared. Logika yang masuk ke mikrokontroler adalah logika 0. Pada saat ada mobil yang lewat, posisi infrared terhalang sehingga sinar tidak menyinari photo dioda sehingga kondisi photo dioda dalam kondisi off yaitu kaki katoda tidak terhubung dengan kaki anoda. Logika yang masuk ke mikrokontroler adalah logika 1. 3.5 Rangkaian Display LCD Pada perancangan tugas akhir ini saya merancang LCD untuk dapat menampilkan informasi yang dibutuhkan. Gambar 3.5 Rangkaian Display LCD LCD merupakan suatu kristal cair yang akan aktif bila dihubungkan dengan tegangan. Input untuk mengendalikan http://digilib.mercubuana.ac.id/ modul ini 36 berupa bus data dari sebuah mikrokontroler. LCD adalah komponen yang biasa digunakan untuk menampilkan suatu simbol, angka maupun huruf. LCD terdiri dari beberapa pin yang brfungsi untuk pengontrolan pemakaiannya. LCD yang digunakan pada alat ini adalah M1632 atau 16 x 2 (enam belas karakter dengan dua baris). Untuk pengaturan kontras tampilan LCD digunakan Variabel Resistor sebesar 10KΩ dan untuk menyalakan LED backlight LCD menggunakan resistor 470ohm. Display LCD yang digunakan ini berkomunikasi dengan Mikrokontroler menggunakan 8 bit data yaitu D7 – D0 yang terhubung ke Port1.7 – Port1.0. Display LCD ini dikontrol oleh mikrokontroler menggunakan 3 bit kontrol yaitu: RS digunakan untuk memberitahukan kepada LCD apakah data yang diberikan itu berupa data address lokasi penempatan karakter atau data karakter RW digunakan untuk memberitahukan bahwa LCD hanya bisa dibaca atau ditulis E digunakan untuk memberitahukan bahwa data atau address sudah dikirim ke LCD http://digilib.mercubuana.ac.id/ 37 3.6 Rangkaian LED indicator Pada perancangan tugas akhir ini saya merancang rangkaian LED indikator yang dapat dilihat pada gambar dibawah ini. Gambar 3.6 Rangkaian LED Indicator Ada 3 buah LED indikator berfungsi sebagai indikator, 3 buah LED indikator kaki anodanya terhubung ke + VCC 5 Volt melalui resistor 220Ω, sedangkan kaki katoda terhubung ke port mikrokontroler sehingga LED indikator dapat diaktifkan dengan logika 0. LED indicator sensor berkedip saat ada mobil yang lewat pintu masuk tol, setelah pintu masuk dan di pintu keluar. LED indicator macet menyala pada saat jumlah mobil berada diatas 60%. LED indicator lancar menyala pada saat jumlah mobil berada dibawah 60%. http://digilib.mercubuana.ac.id/ 38 3.7 Rangkaian Keseluruhan Pada perancangan tugas akhir ini saya merancang sistem informasi kemacetan jalan tol dengan skema rangkaian yang dapat dilihat pada gambar dibawah ini Gambar 3.7 Rangkaian Keseluruhan Sensor pendeteksi mobil melewati pintu masuk dan pintu keluar pada perancangan ini menggunakan sensor infra merah, yaitu infrared yang memancarkan sinar infra merah dan photo dioda yang akan aktif pada saat disinari oleh sinar infra merah. Pada saat tidak ada mobil yang lewat, posisi infrared dan photo dioda akan saling berhadapan, kondisi photo dioda sedang dalam kondisi on yaitu kaki katoda terhubung ke anoda yang dikarenakan photo dioda tersinari oleh sinar infra merah dari infrared. Logika yang masuk ke mikrokontroler adalah logika 0. Pada saat ada mobil yang lewat, posisi infrared terhalang sehingga sinar tidak menyinari photo dioda sehingga kondisi photo dioda dalam kondisi off yaitu kaki katoda tidak terhubung dengan kaki anoda. Logika yang masuk ke mikrokontroler adalah logika 1. Pada saat pertama kali http://digilib.mercubuana.ac.id/ 39 jumlah mobil di jalan tol adalah 0, ketika ada mobil yang melewati pintu masuk maka jumlah mobil bertambah 1, kemudian jika ada yang melewati pintu masuk lagi, maka jumlah mobil bertambah 1 lagi, begitu seterusnya. Pada saat ada mobil yang melewati pintu keluar, jumlah mobil berkurang 1, lalu saat ada yang melewati pintu keluar lagi berkurang 1 lagi begitu seterusnya. Setiap saat mikrokontroler mengecek jumlah mobil yang berada di jalan tol. Jika jumlah mobil masih ada di bawah 20% dari jumlah keseluruhan daya tampung mobil di jalan tol maka tampilan informasi di LCD “LANCAR” dan LED indikator lancar menyala, Jika jumlah mobil diatas 20% tetapi masih ada di bawah 40% dari jumlah keseluruhan daya tampung mobil di jalan tol maka tampilan informasi di LCD “RAMAI LANCAR” dan LED indikator lancar menyala, Jika jumlah mobil diatas 40% tetapi masih ada di bawah 60% dari jumlah keseluruhan daya tampung mobil di jalan tol maka tampilan informasi di LCD “PADAT MERAYAP” dan LED indikator lancar menyala, Jika jumlah mobil diatas 60% tetapi masih ada di bawah 80% dari jumlah keseluruhan daya tampung mobil di jalan tol maka tampilan informasi di LCD “TERSENDAT” dan LED indikator macet menyala, Jika jumlah mobil diatas 80% tetapi masih ada di bawah 100% dari jumlah keseluruhan daya tampung mobil di jalan tol maka tampilan informasi di LCD “MACET TOTAL” dan LED indikator macet tetap menyala, Jika jumlah mobil sudah 100% dari jumlah keseluruhan daya tampung mobil di jalan tol maka tampilan informasi di LCD “STOP”, http://digilib.mercubuana.ac.id/ 40 Pada saat jumlah mobil diatas 20% tetapi masih ada di bawah 40% dari jumlah keseluruhan daya tampung mobil di jalan tol seharusnya tampilan informasi di LCD “RAMAI LANCAR” dan LED indikator lancar menyala, tetapi jika ternyata terjadi hambatan setelah pintu masuk di tengah tengah jalan tol sebelum pintu keluar, maka sensor setelah pintu masuk akan mendeteksi mobil selalu diam di tengah maka setelah beberapa waktu kondisi tidak berubah, maka mikrokontroler akan menganggap bahwa terjadi hambatan dan sudah pasti dianggap macet, oleh karena itu tampilan informasi di LCD “MACET TOTAL” dan LED indikator macet menyala. Begitu juga dengan kondisi jumlah mobil masih ada di bawah 20% dari jumlah keseluruhan daya tampung mobil di jalan tol, atau kondisi jumlah mobil diatas 40% tetapi masih ada di bawah 60% dari jumlah keseluruhan daya tampung mobil di jalan tol, atau kondisi jumlah mobil diatas 60% tetapi masih ada di bawah 80% dari jumlah keseluruhan daya tampung mobil di jalan tol maka tampilan informasi di LCD “MACET TOTAL” dan LED indikator macet tetap menyala. 3.8 Perancangan Software Arduino Pada perancangan tugas akhir ini saya merancang software Arduino dimaksudkan untuk dapat memberikan deretan perintah di dalam program memori modul Arduino sehingga Arduino dapat bekerja sesuai dengan yang diinginkan. Perangkat lunak yang digunakan adalah bahasa C yang sudah terintegrasi di dalam software Arduino Ide 1.05 yang dapat dilihat pada gambar dibawah ini . http://digilib.mercubuana.ac.id/ 41 Gambar 3.8 Contoh perintah dalam softwared Arduino Gambar diatas menjelaskan beberapa contoh tampilan editor program untuk membuat deretan program yang diaplikasikan pada alat. http://digilib.mercubuana.ac.id/ 42 3.9 Flowchart Pada perancangan tugas akhir ini saya merancang software mikro dengan flowchart dapat dilihat di bawah ini 3.9 Gambar Flow Chart http://digilib.mercubuana.ac.id/ 43 Pertama kali kondisi mobil di jalan tol = 0, lalu menunggu sampai ada mobil yang masuk ke jalan tol, Pada saat tidak ada mobil yang masuk, jumlah mobil tak bertambah, jika ada yang masuk jumlah mobil + 1. Pada saat tidak ada mobil yang keluar, jumlah mobil tak berkurang, jika ada yang keluar jumlah mobil - 1. Setiap saat mikrokontroler mengecek jumlah mobil yang berada di jalan tol. Jika jumlah mobil masih ada di bawah 20% dari jumlah keseluruhan daya tampung mobil di jalan tol maka tampilan informasi di LCD “LANCAR” dan LED indikator lancar menyala, Jika jumlah mobil diatas 20% tetapi masih ada di bawah 40% dari jumlah keseluruhan daya tampung mobil di jalan tol maka tampilan informasi di LCD “RAMAI LANCAR” dan LED indikator lancar menyala, Jika jumlah mobil diatas 40% tetapi masih ada di bawah 60% dari jumlah keseluruhan daya tampung mobil di jalan tol maka tampilan informasi di LCD “PADAT MERAYAP” dan LED indikator lancar menyala, Jika jumlah mobil diatas 60% tetapi masih ada di bawah 80% dari jumlah keseluruhan daya tampung mobil di jalan tol maka tampilan informasi di LCD “TERSENDAT” dan LED indikator macet menyala, Jika jumlah mobil diatas 80% tetapi masih ada di bawah 100% dari jumlah keseluruhan daya tampung mobil di jalan tol maka tampilan informasi di LCD “MACET TOTAL” dan LED indikator macet tetap menyala, Jika jumlah mobil sudah 100% dari jumlah keseluruhan daya tampung mobil di jalan tol maka tampilan informasi di LCD “STOP”, http://digilib.mercubuana.ac.id/
