Jurnal - Rancang Bangun Deteksi Kereta Api Menggunakan GPS Tracker Dan Sensor Pada Palang Pintu Otomatis [PDF]

Citation preview

POLTEKADKODIKLATAD JURUSAN TEKNIK TELEKOMUNIKASI



PAPER MEDAN ELEKTROMAGNETIK



Tentang Rancang Bangun Deteksi Kereta Api Menggunakan GPS Tracker Dan Sensor Pada Palang Pintu Otomatis



DI SUSUN OLEH : SERTU ABDUL MALIK HASIM NIM : 20200523- E



PROGRAM STUDI DIPLOMA 4 ANGKATAN V TEKNIK TELKOMMIL JURUSAN TEKNIK TELEKOMUNIKASI POLTEKAD KODIKLATAD 2021



RANCANG BANGUN DETEKSI KERETA API MENGGUNAKAN GPS TRACKER DAN SENSOR PADA PALANG PINTU OTOMATIS



Muhamad Abdul Fariz, Farida Arinie Soelistianto, Mochammad Taufik Program StudiJaringan Telekomunikasi Digital, JurusanTeknikElektro PoliteknikNegeri Malang [email protected] Abstrak Kecelakaan lalu lintas pada perlintasan rel kereta api sering terjadi di Indonesia. Kecelakaan tersebut telah menimbulkan banyak korban jiwa baik yang menderita hanya lukaluka kecil maupun yang meninggal dunia, hal ini juga menyebabkan kerugian material yang cukup banyak. Penyebab terjadinya kecelakaan tersebut umumnya karena tidak adanya palang pintu perlintasan atau bisa disebabkan oleh kegagalan pintu palang saat menutup. Selain itu kesahalan juga dapat terjadi karena kegagalan operator (human error) untuk menutup palang pintu perlintasan. Dalam rangka mengurangi kecelakaan tersebut maka seharusnya pada setiap perlintasan kereta api diberikan palang pintu perlintasan yang sesuai dengan standart karena hal ini juga dapat mengurangi human error. Maka dari itu perlu dikembangkan teknologi yang mampumengatasi masalah tersebut contohnya membuat palang pintu yang secara otomatis menutup jika ada kereta api yang akan melintas. Pada penelitian ini menggunakan Gps Tracker Dan Sensor PadaPalang Pintu Otomatis untuk dapat mengatur buka tutup palang pintu perlintasan kereta api yang di operasikan secara otomatis dan dapat menampilkan keberadaan kereta api secara real time. Kata Kunci : Kereta api, palang pintu,gps tracker, sensor otomatis. 1. Pendahuluan 1.1 LatarBelakang Kecelakaan lalu lintas pada perlintasan rel kereta api sering terjadi di Indonesia. Kecelakaan tersebut telah menimbulkan banyak korban jiwa baik yang menderita hanya luka-luka kecil maupun yang meninggal dunia, hal ini juga menyebabkan kerugian material yang cukup banyak. Penyebab terjadinya kecelakaan tersebut umumnya karena tidak adanya palang pintu perlintasan atau bisa disebabkan oleh kegagalan pintu palang saat menutup. Selain itu kesahalan juga dapat terjadi karena kegagalan operator (human error) untuk menutup palang pintu perlintasan. Dalam rangka mengurangi kecelakaan tersebut maka seharusnya pada setiap perlintasan kereta api diberikan palang pintu perlintasan yang sesuai dengan standart karena hal ini juga dapat mengurangi human error. Maka dari itu perludikembangkanteknologi yang mampumengatasimasalahtersebut contohnya membuat palang pintu yang secara otomatis menutup jika ada kereta api yang akan melintas. Skripsi ini dibuat bertujuan untuk menguraikan sebuah prototipe teknologi hasil rancangan sendiri berupa sistempalang pintu otomatis serta rute perjalanan kereta api. Komponen utama yang digunakan pada sistem ini adalah mikrokontroler menggunakan raspberry pi dan teknologi Global Positioning System (GPS). Beberapa penelitian teknologi mengenai palang pintu kereta otomatis ini sebelumnya pernah



dilakukan. Tujuan dari penelitianini adalah untuk mengembangkan penelitian teknologi palang pintu kereta yang dapat menutup dan membuka secara otomatis. Berdasarkan hal tersebut akan dilakukan penelitian dengan judul “Rancang Bangun Deteksi Kereta Api Menggunakan GPS Tracker Dan Sensor Pada Palang PintuO tomatis”. Diharapkan hasil penelitian ini dapat mengatur buka tutup palang pintu perlintasan kereta api yang di operasikan secara otomatis dan dapat menampilkan keberadaan kereta api secara real time. 1.2 Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang diatas, dapat dirumuskan suatu permasalahan yang diangkat, yaitu sebagai berikut: 1. Bagaimanar ancang bangun sistem deteksi kereta apimenggunakan GPS Tracker? 2. Bagaimana kinerja sensor HCSR04 pada palang pintu perlintasan kereta api? 3. Bagaimana mengukur kualitas jaringanb erdasarkan parameter Quality of Service (QoS) padasaat GPS Tracker mengirim data menuju Arduino? 1.3 BatasanMasalah Dalam penelitian ini, dibuat batasan dari masalah yang diangkat, yaitu sebagai berikut: 1. Pembuatan sistem palang pintu kereta api otomatis menggunakan Arduino. 2. Batas jarak pengujian dilakukan mulai dari jarak 300 meter sampai 1 km. 3. Sensor ultrasonic yang digunakan adalah sensor HCSR04. 1.4 Tujuan Penelitian Tujuan yang didapat dalam pelaksanaan penelitian ini adalah sebagai berikut: 1. Merealisasikan palang pintu otomatis dengan menampilkan posisi keberadaan kereta api secara real time menggunakan Arduino dan GPS Tracker. 2. Mengetahui kinerja sensor HCSR04 pada palang pintu otomatis. 3. Menganalisa kualitas jaringan berdasarkan parameter Quality of Service(QoS) pada saat melakukan pengiriman data. 2. Tinjuan Pustaka 2.1 Palang Pintu PerlintasanKereta Palang pintu perlintasan kereta adalah pengaman tambahan yang digunakan untuk menutup lintasan kereta. Aturan desain pintu perlintasan kereta dapat ditunjukkan pada Gambar 2.1



Gambar 2.1 Aturan desain pintu perlintasan kereta



(SkDirjenPerhubunganDarat No SK.770/KA.401/DRJD/2005) Keterangan : 1. Pintu dengan persyaratan kuat dan ringan, anti karat serta mudah dilihat. 2. Isyarat lampu lalulintas satu warna, terdiri dari satu lampu yang menyala berkedip atau dua lampu yang menyala bergantian. 3. Pengerak palang pintu. Pengerak ini dioperasikan secara manual oleh petugas jaga lintasan. 2.2 GPS Tracker Global Positioning System (GPS) adalah sistem untuk menentukan letak di permukaan bumi dengan bantuan penyelarasan (synchronization) sinyal satelit. Sistem ini menggunakan 24 satelit yang mengirimkan sinyal gelombang mikro keBumi. Sinyal ini diterima oleh alat penerima di permukaan, dan digunakan untuk menentukan letak, kecepatan, arah, dan waktu. GPS Tracker atau sering disebut denganGPS Tracking adalah teknologi AVL (Automated Vehicle Locater) yang memungkinkan pengguna untuk Melacak posisi kendaraan, armada ataupun mobil dalam keadaan Real-Time. GPS Tracking memanfaatkan kombinasi teknologi GSM dan GPS untuk menentukan koordinat sebuah objek, lalu menerjemahkannya dalam bentuk peta digital. 2.3 Lora SX1278 Lora SX1278 adalah modul remote transceiver RF (Lora) yang mampu mentransmisikan data pada jarak hingga 1 KM Outdoor (LoS). Modul transceiver bekerja pada frekuensi 433 MHz dan dilengkapi sensitivitas dan kinerja tinggi, fitur antijamming yang dapat diandalkan, dan jarak transmisi data sangat jauh. Sangat cocok bila diterapkan di bidang aero- pemodelan dan drone, robotika, dan industri.



Gambar 2.2.2. Modul Lora SX1278 2.4 Arduino UNO Arduino UNO adalah sebuah board mikrokontroller yang berbasis ATmega328. Arduino memiliki 14 pin input/output yang mana 6 pin dapat digunakan sebagai output PWM, 6 analog input, crystal osilator 16MHz, koneksi USB, jack power, kepala ICSP, dan tombol reset. Arduino mampu men-support mikrokontroller dapat dikoneksikan dengan computer menggunakan kabel USB. Adapun bentuk fisik dari modul Arduino UNO ditunjukkan pada gambar 2.7:



Gambar 2.2.3. Board Arduino ATmega328 2.5 Sensor HCSR04 Ultrasonic Dalam pendeteksian jarak objek diperlukan suatu perangkat sensor yang dapat mengukur suatu jarak benda. Sensor jarak yang umum digunakan adalah menggunakan gelombang ultrasonic seperti halnya sensor ultrasonic type HCSR04.



Gambar 2.2.8. Skematik Sensor HCSR04 Ultrasonic



2.6 LCD( Liquit Cristal Display) Bagian terakhir dari alat ini adalah display untuk menampilkan nilai meter debit air, dan hasil konversi dari hasil pengukuran kedalam rupiah. Display yang digunakan dalam perencanaan ini dengan type M 1632 keluaran Seiko Instrument LCD. LCD type M1632 adalah sebuah dot matrik Liquid Cristal Display yang mampu menampilkan 16 x 2 karakter, membutuhkan daya kecil dan dilengkapi panel LCD dengan tingkat kontras yang cukup tinggi serta pengendali LCD CMOS yang telah terpasang dalam modul tersebut.



2.7 Solar Cell



Solar Cell adalah konversi cahaya sinar matahari menjadi listrik, baik secara langsung dengan menggunakan photovoltaic, atau tidak langsung dengan menggunakan tenaga surya terkonsentrasi sehingga menghasilkan tenaga listrik untuk rumah Anda atau untuk perusahaan Anda. Solar Cell Sebagai sistem tenaga surya yang lebih efisien dan



lebih



terjangkau untuk mengambil keuntungan dari manfaat ekonomi dan lingkungan. Solar panel tidak hanya hanya digunakan di rumah-rumah, surya panel digunakan dalam Kawasan dan daerah terpencil lokasi sekolah yang kekurangan listrik.



Gambar 2.2.17. Solar Cell 2.8 Arduino IDE IDE merupakan kependekan dari Integrated Developtment Enviroenment. IDE merupakan program yang digunakan untuk membuat program pada ESP 8266 NodeMcu. Program yang ditulis dengan menggunaan Software Arduino (IDE) disebut sebagai sketch. Sketch ditulis dalam suatu editor teks dan disimpan dalam file dengan ekstensi .ino.



Gambar 2.2.18. Arduino IDE



2.9 Motor Servo Motor servo adalah sebuah motor dengan sistem umpan balik tertutup dimana posisi dari motor akan diinformasikan kembali ke rangkaian kontrol yang ada di dalam motor servo. Motor ini terdiri dari sebuah motor DC, serangkaian gear, potensiometer dan rangkaian kontrol. Potensiometer berfungsi untuk menentukan batas sudut dari putaran servo. Sedangkan sudut dari sumbu motor servo diatur berdasarkan lebar pulsa yang dikirim melalui kaki sinyal dari kabel motor. Secara umum terdapat 2 jenis motor servo. Yaitu motor servo standard dan motor servo Continous. Servo motor tipe standar hanya mampu berputar 180 derajat. Motor servo standard sering dipakai pada sistim robotika misalnya untuk membuat " Robot Arm" (Robot Lengan ). sedangkan Servo motor continuous dapat berputar sebesar 360 derajat.



Gambar 2.2.19. Motor Servo 3.



Metode Penelitian



3.1 Tahapan Penelitian



3.2 Rancangan Sistem Keseluruhan



Gambar 3.2 Blok Diagram Sistem



3.3 Sistem Kontrol Kereta Api



Gambar 3.3 Blok Diagram Sistem Kontrol Kereta Api 3.4 Sistem Repeater (BTS)



Gambar 3.4 Blok Diagram Sistem Repeater (BTS) 3.5 Flowchart Sistem Keseluruhan



Gambar 3.5 Flowchart Sistem Perangkat



3.6 Skematik Desain Palang Pintu Kereta Api



Gambar 3.6 Skematik Desain Palang Pintu Kereta Api



4. Hasil Pengujian dan Pembahasan 4.1 Pengujian Jarak 300 m 400 m 500 m 600 m 700 m 800 m 900 m 1 km



Sensitifita s Terkoneksi Terkoneksi Terkoneksi Terkoneksi Terkoneksi Terkoneksi Terkoneksi Tidak Terkoneksi



Waktu



13.00 – 16.00



4.2 Pengujian Pengujian GPS Tracker Pengujian di Dalam Kereta Api Jarak



Delay



Posisi



300 m



0,62 detik



Mendekat



400 m 500 m 600 m 700 m 800 m 900 m



0,62 detik Mendekat 0,62 detik Mendekat 3,9 detik Menjauh 13.00 – 16.00 11,7 detik Menjauh 18,64 detik Menjauh 67,8 detik Menjauh Pengujian di Luar Kereta Api



Jarak



Delay



Posisi



300 m



2,9 detik



Mendekat



400 m 500 m 600 m 700 m 800 m 900 m



3,2 detik 3,9 detik 3,9 detik 3,9 detik 7,9 detik 7,9 detik



Mendekat Mendekat Menjauh Menjauh Menjauh Menjauh



Waktu



Waktu



13.00 – 16.00



4.3 Pengujian Sensitifitas Solar Cell Pembacaan Nilai Solar Cell Dengan Baterai



T



Waktu 10.30 11.00 11.30 12.00 13.00 14.00 15.00 16.00 17.00



Hasil 4,55 4,56 4,57 4,58 4,57 4,57 4,62 4,63 4,38



Satuan Volt Volt Volt Volt Volt Volt Volt Volt Volt



Pembacaan Nilai Solar Cell Tanpa Baterai Waktu 10.30 11.00 11.30 12.00 13.00 14.00 15.00 16.00 17.00



Hasil 12,93 12,62 12,52 12,45 12,57 13,09 13,33 11,75 8,07



Arus Volt Volt Volt Volt Volt Volt Volt Volt Volt



4.4 Pembahasan racker Dan



Pengujian



Gps



Sensor Pada Palang Pintu Otomatis Dari data hasil pengujian sensor palang pintu yang ditunjukkan pada Tabel 4.1 didapatkan nilai sensitifitas sensor maksimal hingga 900meter. Tabel 4.2 didapatkan nilai delay tertinggi pada jarak diatas 500 meter sebesar 3,9 detik. Tabel 4.3 didapatkan nilai maksimal solar cell pada jam 16.00 dengan hasil 4,63 volt dengan kondisi solar cell menggunakan baterai dan didapatkan nilai



maksimal solar cell pada jam 15.00 dengan hasil 13,33 volt dengan kondisi solar cell tidak menggunakan baterai. Dengan mengamati pada Tabel 4.1, Tabel 4.2 dan jugaTabel 4.3 dapat dikatakan bahwa sensor palang pintu, GPS Tracker dan solar cell mampu berfungsi dengan baik. Hal ini dibuktikan dengan pengujian yang dilakukan hingga berkali-kali pada setiap komponen yang digunakan menghasilkan nilai yang stabil.



5. Kesimpulan Dari hasil perancangan dan pengujian yang sudah dilakukan maka dapat disimpulkan sebagai berikut : 1. 1. Dapat terhubungnya semua komponen dengan sistem Rancang Bangun Deteksi Kereta Api Menggunakan Gps Tracker Dan Sensor Pada Palang Pintu Otomatis yang telah dibuat. 2. Hasil terbaik yang didapatkan pada pengujian sensor palang pintu yang dapat terhubung dengan sistem pada jarak mulai dari 300 meter sampai 900 meter. 3. Hasil terbaik yang didapatkan pada pengujian GPS Tracker yang dapat terhubung dengan sistem pada jarak mulai dari 300 meter sampai 700 meter. 4. Hasil terbaik yang didapatkan pada pengujian kinerja solar cell yang dapat terhubung dengan sistem pada jam 16.00 WIB dengan hasil 4,63 volt dengan kondisi solar cell menggunakan baterai. Dan didapatkan nilai maksimal solar cell pada jam 15.00 WIB dengan hasil 13,33 volt dengan kondisi solar cell tidak menggunakan baterai. 5. Pada pengujian sistem Rancang Bangun Deteksi Kereta Api Menggunakan Gps Tracker Dan Sensor Pada Palang Pintu Otomatis menunjukkan hasil nilai delay yang kecil sehingga sesuai dengan standar kualitas dimana tingkat akurasi mencapai 100%.



DAFTAR PUSTAKA Budiman, Rahmat. (2010). Rancang Bangun Perangkat Transmiter Pengontrol Palang Pintu Rel Kereta Api Berbasis Mikrokontroler Dan GPS Lama, Stevanus. (2011). Rancang Bangun Palang Pintu Perlintasan Kereta Api Otomatis Menggunakan Sensor Infrared Berbasis



Mikrokontroler AT89S52 Desdemona, Dewi. (2013).Rancang Bangun Palang Pintu Perlintasan Kereta Api Otomatis Berbasis Atmega8535 Putra, Wayan Semara. (2013). Rancang Bangun Prototipe Receiver Otomasi Pintu Rel Kereta Api Berbasis Mikrokontroler dan GPS Pramono, Sigit. (2013). Pembacaan Posisi Koordinat Dengan Gps Sebagai Pengendali Palang Pintu Rel Kereta Api Secara Otomatis Untuk Penambahan Aplikasi Modul Praktik Mikrokontroler.