BAB II LANDASAN TEORI
2.1 Semboyan dan Sinyal Kereta Api Seperti halnya lalu lintas kendaraan, kereta pun memiliki rambu-rambu atau semboyan bagi keamanan perjalanan kereta itu sendiri dan juga keselamatan dan keamanan bagi pengguna jalan lain saat terdapat persilangan jalur antara lalu lintas kereta api dengan jalur kendaraan mobil, motor maupun orang. semboyan atau pesan bermakna yang berfungsi untuk memberikan isyarat berupa semboyan tangan, tetap, suara, bentuk, warna atau cahaya yang ditempatkan pada suatu tempat tertentu dan memberikan isyarat dengan arti tertentu untuk mengatur dan mengontrol pengoperasian kereta api. Semboyan kereta api bisa berupa:
perintah atau larangan yang diperagakan melalui petugas/orang, atau alat berupa wujud, warna, atau bunyi meliputi isyarat, sinyal, dan tanda.
pemberitahuan tentang kondisi jalur, pembeda, batas, dan petunjuk tertentu yang ditunjukkan melalui marka.
2.1.1
Semboyan Kereta Api Semboyan sendiri terbagi menjadi 5 golongan berdasarkan pada cara kerja
dan fungsi dari semboyan itu sendiri yaitu : Tangan/sementara, tetap, terlihat, wesel, dan langsir Berikut beberapa contoh makna dari semboyan pada kereta api:
9
Gambar Gambar2.1b 2.2 Semboyan 2Ba Status hatihati jalur alur listrik atas , max 20Km/jam
Gambar 2.1 Semboyan 2B Status jalur kurang aman, max 20Km/jam
2.1.2
Gambar 2.3 Semboyan 2C Status jalur tidak aman , max 5Km/jam
Sinyal Kereta Api
Selain semboyan tangan terdapat semboyan lain yang terpasang tetap dan umumnya sering dan mudah terlihat, semboyan tersebut terdapat pada sinyal kereta. Sinyal pada kereta api terbagi menjadi 3 golongan, yang dibagi berdasarkan mekanisme kerja dari rambu atau sinyal itu sendiri.
2.1.2.1 Sinyal Mekanik
Gambar 2.4 Sinyal mekanik
Adalah perangkat sinyal yang digerakkan secara mekanik, disini ada papan/lengan instruksi yang dinaikkan dan diturunkan untuk memberi 10
perintah kepada masinis kereta api. Sistem ini masih digunakan di Indonesia pada lintasan dengan frekuensi yang rendah namun mulai ditinggalkan dan digantikan dengan sistem yang lebih modern. 2.1.2.2 Sinyal Mekanik dengan blok Elektro Mekanik Hampir sama dengan sinyal mekanis namun lengan isyarat dinaikkan dan diturunkan dengan perangkat elektro mekanis . Urutan pemasangan sinyal:
Sinyal muka (elektrik)
Sinyal masuk (mekanik)
Sinyal keluar (mekanik)
2.1.2.3 Sinyal Elektrik Sinyal elektrik adalah isyarat lampu seperti halnya lampu lalu lintas untuk mengatur jalan tidak jalannya kereta api. Pada sistem persinyalan elektrik warna lampu:
menunjukkan indikasi tidak aman (warna merah), sehingga kereta api harus berhenti
menunjukkan indikasi hati-hati (warna kuning), sehingga harus mengurangi kecepatan dan siap untuk berhenti
menunjukkan indikasi aman (warna hijau)
Untuk menghindari bola lampu putus, biasanya digunakan dua pasang lampu atau setiap aspek dipasangi 2 lampu sedang
11
perkembangan terakhir yang sudah mulai digunakan di Indonesia adalah penggunaan lampu LED.
2.2 Sistem Dan Jarak Pengereman Pada Kereta Api [4]Setiap jenis kendaraan yang bergerak pasti memiliki rem termasuk kereta api yang terdiri dari lokomotif dan rangkaiannya (kereta / gerbong). Setiap kendaraan memiliki cara pengereman tersendiri dan memiliki jarak pengereman (stoping distance) yang berlainan. Jarak pengereman kereta api adalah jarak yang dibutuhkan mulai saat masinis menarik tuas (handle) rem dengan kondisi pelayanan pengereman penuh (full brake) sampai
dengan
kereta
api
benar-benar
berhenti.
Yang dimaksud dengan pengereman penuh (full brake) pada rangkaian kereta api yang dilengkapi peralatan pengereman udara tekan (Westinghouse) adalah menurunkan tekanan udara pada pipa utama sebesar 1,4 – 1,6 kg/cm2 (1,4 – 1,6 atm) melalui tuas pengereman yang dilakukan masinis di lokomotif yang menyebabkan tekanan maksimum pada silinder pengereman kereta / gerbong mencapai 3,8 kg/cm2 (3,8 atm) pada masing-masing kereta / gerbong. Jarak pengereman (L) dihitung dalam meter (m) sangat penting pengaruhnya pada kereta api sebagai bahan acuan bagi masinis kapan saatnya harus menarik tuas rem dan memulai pengereman untuk dapat berhenti pada waktu dan tempat yang ditentukan harus berhenti. Dalam keadaan normal dimana kereta api yang berjalan dalam kecepatan penuh dan masinis menyadari bahwa kereta apinya harus berhenti di depan suatu sinyal karena
12
tertahan oleh semboyan 7 (sinyal tidak boleh dilalui) maka masinis harus memperkirakan jarak pengereman dimana harus mulai menarik tuas rem sampai dengan
kereta
api
harus
dapat
berhenti
di
muka
sinyal
tersebut.
Dalam pemeriksaan atau penyidikan kecelakaan kereta api, jarak pengereman dapat mengungkap penyebab suatu kecelakaan kereta api misalnya tabrakan kereta api frontal di jalan bebas, suatu kereta api menabrak kereta api lain dari belakang di jalan bebas, suatu kereta api menabrak kereta api lain di emplasemen stasiun atau suatu kereta api menabrak kendaraan jalan raya yang mogok di jalan perlintasan. Analisis lapangan dan analisis terhadap kondisi teknis pengereman kereta api tersebut dapat mengungkap penyebab kecelakaan yaitu apakah disebabkan faktor teknis (technical error) atau faktor kesalahan operator (human error). Di lapangan dapat dihitung jarak yang tersedia untuk melakukan pengereman mulai dari lokasi tabrakan sampai dengan lokasi dimana masinis sudah dapat melihat benda / kereta api lain yang menghalangi kereta apinya yang dihitung dalam asumsi kecepatan penuh. Analisis terhadap kondisi teknis pengereman kereta api dimaksudkan untuk mendapatkan data apakah kereta api tersebut memiliki peralatan pengereman yang seharusnya menurut syarat-syarat teknis pengereman yang ditetapkan atau tetap dioperasikan dalam kondisi menyimpang dari peraturan teknis pengereman yang ditetapkan. Dari kondisi tersebut maka dapat diketahui apakah penyebab tersebut akibat masinis terlambat melayani tuas pengereman, jarak yang tidak mencukupi atau faktor teknis peralatan yang di bawah standar yang ditentukan. Kondisi lain yang dapat diasumsikan adalah jika “masinis tertidur” apakah peralatan “dedman pedal” atau “automatic emergency brake” dapat bekerja baik dalam situasi kecepatan penuh untuk 13
melakukan pengereman penuh mulai dari lokasi dimana diasumsikan masinis mulaitertidur. Pelayanan peralatan pengereman kereta api dapat bekerja dengan 3 cara yaitu dilayani oleh masinis dari lokomotif, dilayani secara otomatis oleh sistem pengamanan di lokomotif melalui peralatan yang disebut “dead-man pedal” atau “automatic emergency brake” serta oleh awak kereta api dalam rangkaian dengan menarik tuas “emergency
brake”
yang
tersedia
pada
setiap
kereta
/
gerbong.
Faktor Yang Berpengaruh Pada Jarak Pengereman : 1. Kecepatan Kereta Api Semakin tinggi kecepatan kereta api maka semakin panjang jarak pengereman. 2. Kemiringan / lereng (gradient) jalan rel. Kemiringan jalan rel berpengaruh terhadap jarak pengereman dengan 2 kemungkinan yaitu menambah jarak pengereman jika lereng menurun atau mengurangi jarak pengereman jika lereng menanjak. 3. Prosentase Gaya Pengereman Prosentase gaya pengereman adalah besaran gaya pengereman yang bekerja dibandingkan dengan berat kereta api yang akan dilakukan pengereman dikalikan dengan 100%. Semakin kecil besaran gaya pengereman maka akan semakin panjang jarak pengereman. Kasus besaran gaya pengereman tidak dapat mencapai angka 100% dipengaruhi oleh jumlah kereta / gerbong yang tidak bekerja atau tidak dilayani dalam suatu rangkaian kereta api. Perhitungan Jarak Pengereman Faktor-faktor tersebut di atas kemudian dibuat rumus untuk menghitung jarak pengereman dengan berbagai besaran faktor yang
14
mempengaruhinya. Terdapat beberapa rumus fisika untuk menghitung jarak pengereman yaitu Pedelucq dan Minden. Mengingat bahwa kereta api di Indonesia menggunakan sistem pengereman udara tekan dari Knorr, maka rumus yang dapat dipakai adalah rumus Minden,yaitu:
Gambar 2.6 Rumus Jarak Pengereman Minden
Tabel 2.7 nilai faktor kecepatan dan jenis rem
Tabel Nilai ψ
15
Kecepatan
(V)
– Rem Posisi (R atau P) Rem Posisi (G)
km/jam 40
0,84
0,85
50
0,90
0,92
60
0,94
0,97
70
0,96
1,00
80
0,99
1,06
90
1,00
1,06
100
1,00
-
Posisi R dan P adalah untuk kereta penumpang, sedangkan posisi G untuk kereta barang. Tabel 2.8 Tabel faktor koreksi panjang rangkaian
Rem
Jumlah Gandar
n ≤ 24
Posisi R/P
Rem
24 < n ≤ 48 < n ≤ 60 < n ≤ 80 < n < 48
60
80
100
1,0
0,97
0,92
C1
1,10
1,05
Jumlah Gandar
n ≤ 40
40 < n ≤ 80 < n ≤ 100 < n 120 < n
Posisi G C1
1,12
80
100
≤ 120
≤ 150
1,06
1,0
0,95
0,9
Tabel 2.9 Tabel nilai faktor koreksi tanjakan
16
Uji
Tabel Nilai Ci Kecepatan(V)km/jam
40
50
60
70
80
90
100
Rem Posisi R/P
0,77
0,81
0,84
0,87
0,89
0.90
0,90
Rem Posisi G
0,66
0,68
0,70
0,72
0,74
0,75
-
coba pengereman harus dilakukan melalui uji coba stasioner dan uji coba operasional. Uji coba stasioner dilakukan dengan maksud untuk mengetahui tekanan udara pada pipa utama, reservoir dan silender rem serta mengetahui waktu pengereman yang dibutuhkan sewaktu melakukan pengereman dan pelepasan. Uji coba operasional dilakukan dengan maksud mengetahui jarak pengereman pada berbagai kecepatan. Uji coba yang pernah dilakukan pada rangkaian kereta api penumpang dengan jumlah rangkaian sebanyak 8 – 10 kereta menggunakan bogie NT.11 / K5 dan dihitung dengan rumus Minden menghasilkan taberl seperti dibawah ini: Tabel 2.10 Uji coba sistem pengereman kereta api dengan blok cor besi
Kecepatan awal (V)
Jarak pengereman (L) meter
km/jam
Perhitungan
Uji coba
60
249
332
70
332
415
80
420
650
90
527
745
100
650
910
Uji coba operasional yang pernah dilakukan menggunakan rangkaian kereta api dengan seluruh kondisi pengereman tiap-tiap kereta keadaan baik dan sesuai teknik
17
persyaratan pengereman yang ditetapkan. Seluruh rangkaian menggunakan blok rem dengan bahan dari besi cor. Tabel di atas membuktikan bahwa jarak pengereman hasil percobaan operasional lebih panjang / jauh dari perhitungan teori dengan rumus Minden. Penyebabnya kemungkinan besar adalah penggunaan bahan pembuatan blok rem yang berbeda dengan standar bahan blok rem yang dipakai di Eropa. Rumus Minden didasarkan atas kondisi yang berlaku di Eropa. Blok Rem Komposit sejak KA Babaranjang di Sumatra Selatan dioperasikan dan frekuensi perjalanannya meningkat tajam sesuai kebutuhan pasar maka kemudian diperkenalkan dan digunakan bahan pembuatan blok rem komposit untuk menggantikan bahan pembuatan blok rem besi cor. Keunggulan blok rem komposit adalah memiliki koefisien gesek yang lebih baik dan usia keausan yang lebih lama sehingga waktu penggantiannya menjadi lebih panjang. Hal ini menimbulakn keuntungan pada penghematan tenaga kerja dan pengadaan blok rem dengan rentang waktu yang bertambah panjang. Blok rem komposit di Jawa telah digunakan untuk kereta api Argo Bromo Anggrek, kereta api Argo Gede dan beberapa set KRL di Jabodetabek. Keunggulan lain adalah membuat jarak pengereman menjadi lebih pendek dan tidak menimbulkan suara bising saat terjadi pengereman. Uji coba operasional pengereman pada kereta api Argo Bromo Anggrek dengan menggunakan blok rem komposit menghasilkan tabel sebagai berikut : Tabel 2.11 Uji coba pengereman kereta api dengan blok komposit pada kereta Argo Bromo
18
Kecepatan awal (V)
Jarak pengereman (L) meter
km/jam
Perhitungan
Uji coba
60
249
210
70
332
295
80
420
385
90
527
463
100
650
600
Tabel di atas membuktikan bahwa jarak pengereman hasil percobaan operasional pengereman menggunakan blok rem komposit berhasil mendekati atau lebih pendek dibandingkan percobaan operasional menggunakan blok rem dengan bahan besi cor. Dalam hal kasus tabrakan kereta api dengan kendaraan lain di jalan perlintasan, dalam hal kereta api berjalan dengan kecepatan penuh maka situasi di perlintasan tersebut harus sudah dapat terlihat oleh masinis sedikitnya pada jarak 1000 meter. Jika jarak terlihat tersebut tidak tercapai maka setiap benda yang merintangi perjalanan kereta api tersebut di perlintasan dipastikan akan tertabrak kereta api. Kecelakaan juga pasti akan terjadi jika jarak pandang masinis mencukupi tetapi secara tiba-tiba melintas kendaraan di perlintasan pada saat jarak kereta api dengan perlintasan tersebut lebih kecil dari jarak pengereman. Hal yang sama juga dapat terjadi pada kasus kecelakaan suatu kereta api menabrak kereta api lain dari belakang jika jarak pandang masinis terhalang oleh lengkung jalan sehingga jarak pengereman terjauh tidak dapat dicapai. Dalam kasus ini masinis telah melanggar sinyal yang seharusnya tidak boleh dilalui. Jika kereta api
19
menggunakan blok rem komposit maka masinis boleh melakukan pengereman pada saat / menjelang melalui sinyal muka tersebut untuk kecepatan dibawah 90 km/jam. Tetapi untuk kecepatan penuh di atas 90 km/jam maka masinis harus mulai melakukan pengereman sebelum melalui sinyal muka tersebut.
2.3 Mikrokontroler Mikrokontroler merupakan suatu IC yang di dalamnya berisi CPU, ROM,RAM, dan I/O. Dengan adanya CPU tersebut maka mikrokontroler dapat melakukan proses berfikir berdasarkan program yang telah diberikan kepadanya. Mikrokontroler banyak terdapat pada peralatan elektronik yang serba otomatis, mesin fax, dan peralatan elektronik lainnya. Mikrokontroler dapat disebut pula sebagai komputer yang berukuran kecil yang berdaya rendah sehingga sebuah baterai dapat memberikan daya. Mikrokontroler terdiri dari beberapa bagian seperti yang terlihat pada gambar berikut ini :
20
Gambar 2.12 Bagian Mikrokontroler Pada Gambar 2.2. di atas tampak suatu mikrokontroler standar yang tersusun atas komponen-komponen sebagai berikut : A. Central Processing Unit (CPU) CPU merupakan bagian utama dalam suatu mikrokontroler. CPU pada mikrokontroler ada yang berukuran 8 bit ada pula yang berukuran 16 bit. CPU ini akan membaca program yang tersimpan di dalam ROM dan melaksanakannya. B. Read Only Memory (ROM) ROM merupakan suatu memori (alat untuk mengingat) yang sifatnya hanya dibaca saja. Dengan demikian ROM tidak dapat ditulisi. Dalam dunia mikrokontroler ROM digunakan untuk menyimpan program bagi mikrokontroler tersebut. Program tersimpan dalm format biner (‘0’ atau ‘1’). Susunan bilangan biner tersebut bila telah terbaca oleh mikrokontroler akan memiliki arti tersendiri.
C. Random Acces Memory (RAM) 21
Berbeda dengan ROM, RAM adalah jenis memori selain dapat dibaca juga dapat ditulis berulang kali. Tentunya dalam pemakaian mikrokontroler ada semacam data yang bisa berubah pada saat mikrokontroler tersebut bekerja. Perubahan data tersebut tentunya juga akan tersimpan ke dalam memori. Isi pada RAM akan hilang jika catu daya listrik hilang. D. Input / Output (I/O) Untuk komunikasi dengan dunia luar, Mikrokontroler menggunakan terminal I/O (port I/O), yang digunakan untuk masukan atau keluaran. E.
Komponen lainnya Beberapa mikrokontroler memiliki timer/counter, ADC (Analog to Digital Converter), dan komponen lainnya. Pemilihan komponen tambahan yang sesuai dengan tugas mikrokontr oler akan sangat membantu perancangan sehingga dapat mempertahankan ukuran yang kecil. Apabila komponen komponen tersebut belum ada pada suatu mikrokontroler, umumnya komponen tersebut masih dapat ditambahkan pada sistem mikrokontroler melalui port-portnya.
2.3.1 Arsitektur Mikrokontroller IC Atmega 328 Dalam rancang bangun Simulasi sistem Pemantauan Pintu Perlintasan kereta
Api
Berbasis
Arduino
ini
menggunakan
komponen
mikrokontroler dengan tipe seri Atmega328 sebagai komponen IC utama penggerak mikrokontroller. Berikut arsitektur yang terdapat pada IC Atmega 328
22
Gambar 2.13 arsitektur IC Atmega 328
ATMega328 adalah mikrokontroller keluaran dari atmel yang mempunyai arsitektur RISC (Reduce Instruction Set Computer) yang dimana setiap proses eksekusi data lebih cepat dari pada arsitektur CISC (Completed Instruction Set Computer).
23
Mikrokontroller ini memiliki beberapa fitur antara lain :
130 macam instruksi yang hampir semuanya dieksekusi dalam satu siklus clock.
32 x 8-bit register serba guna.
Kecepatan mencapai 16 MIPS dengan clock 16 MHz.
32 KB Flash memory dan pada arduino memiliki bootloader yang menggunakan 2 KB dari flash memori sebagai bootloader.
Memiliki EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) sebesar 1KB sebagai tempat penyimpanan data semi permanent karena EEPROM tetap dapat menyimpan data meskipun catu daya dimatikan.
Memiliki SRAM (Static Random Access Memory) sebesar 2KB.
Memiliki pin I/O digital sebanyak 14 pin dan 6 pin analog
Dan PWM (Pulse Width Modulation) output (master/Slave SPI Serial Interface)
Sedangkan untuk konfigurasi pin dari IC Atmega 328 itu sendiri dapat terlihat pada gambar berikut ini.
24
Gambar 2.14 struktur pin IC 328
Penggunaan pin analog A0 hingga A3 digunakan sebagai inputan dari sensor infra merah, Pin 0 dan 1 sebagai tranceiver yang mana akan disambungkan ke GSM Shield dan Pin Digital 3 hingga 6 digunakan sebagai output sinyal berupa LED dari input analog.
2.3.2 Arduino
Gambar 2.15
Gambar 2.16
Arduino Uno R3 Tampak Depan
Arduino Uno R3 Tampak Belakang
25
Arduino adalah platform hardware terbuka yang ditujukan kepada siapa saja yang ingin membuat prototype peralatan elektronik interaktif berdasarkan hardware dan software yang fleksibel dan mudah digunakan. Mikrokontroler 26 eprogram menggunakan bahasa pemrograman arduino yang memiliki kemiripan syntax dengan bahasa pemrograman C. Karena sifatnya yang terbuka (Open Source) maka siapa saja dapat mengunduh skema hardware arduino dan membangunnya. Arduino menggunakan keluarga mikrokontroler ATMega yang dirilis oleh Atmel sebagai basis, namun ada individu/perusahaan yang membuat clone arduino dengan menggunakan mikrokontroler lain dan tetap kompatibel dengan arduino pada level hardware. Untuk fleksibilitas, program dimasukkan melalui bootloader meskipun ada opsi untuk mem-bypass bootloader dan menggunakan download-er untuk memprogram mikrokontroler secara langsung melalui port ISP. Ada beberapa tipe board Arduino yang telah dirilis tetapi yang umum digunakan saat ini adalah Arduino Uno dan Arduino Mega. Pada pembuatan simulasi sistem ini, tipe Arduino yang digunakan adalah tipe Arduino Uno. Berikut adalah spesifikasi dari Arduino Uno R3:
Tabel 2.17 feature Arduino Uno 26
Mikrokontroler
Atmega328
Tegangan pengoperasian
5V
Tegangan input yang disarankan
7-12V
Batas tegangan input
6-20V
Jumlah pin I/O digital
14 (6 di
antaranya
menyediakan
keluaran PWM) Jumlah pin input analog
6
Arus DC tiap pin I/O
40 mA
Arus DC untuk pin 3.3V
50 mA
Memori Flash
32 KB (Atmega328), sekitar 0.5 KB digunakan oleh bootloader
SRAM
2 KB (Atmega328)
EEPROM
1 KB (Atmega328)
Clock Speed
16 MHz
Arduino Uno dapat di catu langsung dari USB maupun dengan menggunakan AC adaptor, sumber akan dideteksi secara otomatis. Jika menggunakan AC adaptor, arduino dapat dicatu dengan tegangan 6-20Volt. Namun jika tegangan catu kurang dari 7Volt, pin 5V akan mensupply kurang dari 5V sehingga 27
menyebabkan ketidakstabilan. Jika dicatu lebih dari 12V, regulator akan menghasilkan panas berlebih yang dapat merusak keseluruhan rangkaian. Nilai yang direkomendasikan antara 7 sampai 12Volt. Masing-masing pin digital pada Arduino Uno dapat digunakan sebagai input maupun output, dan beroperasi pada tegangan 5Volt. Setiap pin dapat memberikan (current-source) atau menerima (current-sink) maksimum arus sebesar 40mA. Pin-pin tersebut juga dilengkapi dengan internal pull-up resistor sebesar 20-50 kOhm yang akan berfungsi begitu pin di inisialisasi sebagai input. Beberapa dari pin-pin ini memiliki fungsi spesial:
Serial: Pin 0 (RX) dan 1 (TX). Digunakan untuk menerima (RX) dan mengirim (TX) data secara seri (UART)
Interup Eksternal: Pin 2 dan 3. Kedua pin ini dapat dikonfigurasi untuk memicu interup
PWM: Pin 3, 5, 6, 9, 10 dan 11. Pin-pin ini menyediakan output 8-bit PWM
SPI: Pin 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK). Pin-pin ini mendukung komunikasi dengan protokol SPI Arduino Uno juga memiliki 6 input analog, diberi label A0 hingga A5. Secara
default pin-pin ini mengukur dari 0 hingga 5Volt, titik atas dari pengukuran dapat diubah menggunakan pin AREF. Sebagai tambahan, beberap pin memiliki fungsi spesial: TWI: Pin A4 (SDA) dan A5 (SCL). Menyediakan komunikasi TWI (Two Wire Interface).
28
Arduino Uno memiliki sejumlah fasilitas untuk berkomunikasi dengan PC, arduino lainnya, atau mikrokontoler lainnya. Mikrokontroler ATMega328 menyediakan komunikasi serial UART TTL (5V) melalui pin digital 0 (RX) dan pin digital 1 (TX). Sebuah mikrokontroler lain (ATMega16u2) dipasang pada board yang sama untuk menyediakan komunikasi serial dengan PC melalui USB (Universal Serial BUS) dan terhubung dengan mikrokontroler utama melalui pin digital 0 dan 1 sehingga tidak dapat digunakan secara bersamaan dengan perangkat lain. Untuk itu Arduino menyediakan fasilitas softserial yang akan mengemulasi UART TTL ke pin digital lain yang masih tersisa. AtMega328 juga mendukung komunikasi I2C (TWI) dan SPI. Mikrokontroler ATMega328 pada Arduino Uno telah diisi dengan bootloader yang memungkinkan pemrograman dengan Arduino IDE melalui komunikasi serial UART tanpa perangkat tambahan (programmer/downloader) meskipun pengguna dapat membypass bootloader dan memprogram mikrokontroler menggunakan perangkat programmer melalui header (konektor) ISP.
2.4 GPRS Shield Card
GSM Shield atau GPRS (General Packet Radio Service) Shield adalah sebuah papan rangkaian yang tertanam beberapa macam IC untuk mendukung sebuah komunikasi data, suara dan pesan, layaknya penggunaan telepon selular. Terdapat berbagai macam model untuk penggunaannya. GPRS shield ini juga merupakan pengembangan dari GSM modem, yang mana ukuran dan fleksibilitas pemasangannya saja yang berbeda dengan GSM modem. GPRS Shield umumnya 29
Gambar 2.18 Bentuk GPRS Shield Card Seed V.2 dan penempatannya pada mikrokontroller
dipasangkan menempel langsung pada papan rangkaian mikrokontroller, oleh karena itu pin-pin yang terdapat pada GPRS Shield biasanya menyesuaikan dengan letak pin-pin dari rangkaian papan mikrokontroler. GPRS shield bekerja pada frekuensi GSM/GPRS 850/900/1800/1900MHz. Pengaturan dari GPRS Shield dapat dengan menggunakan sketch program pada AT Command, yang biasanya sudah tersedia pada program IDE pada mikrokontroller. Pada simulasi sistem pemantauan kereta api ini GPRS shield yang digunakan adalah GPRS Shield dari SeedStudio. Penggunaan ini dikarenakan sudah cukup kompatibel dengan mikrokontroller arduino yang akan digunakan dan letak pinpinnya sudah sesuai sehingga membantu mengefisienkan pada proses perangkaian sistem. Beberapa feature dan indikator yang terdapat pada komponen GPRS Shield dapat dilihat pada tabel diberikut ini.
30
Tabel 2.19 GPRS Shield Card Seed V.2 Feature
Antarmuka Antena: antena eksternal dapat ditambahkan di sini untuk ekspansi
Serial port pilih: pilih port serial perangkat lunak atau perangkat keras port serial sebagai antarmuka dengan Arduino
Hardware Serial: D0 dan D1 dari Arduino / Seeeduino
Software serial: D7 dan D8 dari Arduino / Seeeduino hanya
Indikator Status: tahu apakah SIM900 terkoneksi jaringan
Indikator daya-on: memberitahu apakah GPRS Shield sudah menyala
Indikator
Net:
memberitahu
status
tentang
SIM900
menghubungkan ke internet
GPIO, PWM dan ADC dari SIM900: GPIO, PWM dan pin ADC breakout dari SIM900
Headset antarmuka: mic dan earphone 2-in-1 antarmuka
Tombol Power: mengaktifkan atau menonaktifkan SIM900
31
2.4 Short Message Service Short Message Service disingkat SMS adalah sebuah layanan yang dilaksanakan dengan sebuah telepon genggam untuk mengirim atau menerima pesan-pesan pendek. Pada mulanya SMS dirancang sebagai bagian daripada GSM, tetapi sekarang sudah didapatkan pada jaringan bergerak lainnya termasuk jaringan UMTS. Sebuah pesan SMS maksimal terdiri dari 140 bytes, dengan kata lain sebuah pesan bisa memuat 140 karakter 8-bit, 160 karakter 7-bit atau 70 karakter 16-bit untuk bahasa Jepang, bahasa Mandarin dan bahasa Korea yang memakai Hanzi (Aksara Kanji / Hanja). Selain 140 bytes ini ada data-data lain yang termasuk. Adapula beberapa metode untuk mengirim pesan yang lebih dari 140 bytes, tetapi seorang pengguna harus membayar lebih dari sekali. Cara kerja SMS adalaha sebagai berikut. Saat kita menerima pesan SMS/MMS dari telepon seluler (mobile originated), pesan tersebut tidak langsung dikirimkan ke telepon seluler tujuan (mobile terminated), akan tetapi dikirim terlebih dahulu ke SMS Center (SMSC) yang biasanya berada di kantor operator telepon, baru kemudian pesan tersebut diteruskan ke handphone tujuan. Dengan adanya SMSC, kita dapat mengetahui status dari pesan SMS yang telah dikirim, apakah telah sampai atau gagal. Apabila telepon seluler tujuan dalam keadaan aktif dan dapat menerima pesan SMS yang dikirim, ia akan mengirimkan kembali pesan konfirmasi ke SMSC yang menyatakan bahwa pesan telah diterima, kemudian SMSC mengirimkan kembali status tersebut kepada si pengirim. Jika handphone tujuan dalam keadaan mati, pesan yang kita kirimkan akan disimpan di SMSC sampai period-validity terpenuhi. Period-validity artinya tenggang waktu yang diberikan si pengirim pesan sampai pesan dapat diterima oleh si penerima. Hal ini dapat kita atur pada ponsel kita, mulai 32
dari 1 jam sampai lebih dari 1 hari. Setiap detiknya, ponsel kita saling bertukar informasi dengan tower si pengirim paket data untuk memastikan bahwa semua berjalan sebagaimana mestinya. Ponsel kita juga mengunakan control channel untuk set-up panggilan masuk. Saat seseorang berusaha menelepon kita, tower akan mengirimkan pesan ke control channel, sehingga ponsel akan memainkan ringtones. Saat seseorang mengirimkan SMS, SMS tersebut akan mengalir via SMSC, menuju tower, lalu tower akan mengirimkan pesan ke ponsel kita sebagai paket data pada control channel. Dengan cara yang sama, saat kita mengirim SMS, ponsel akan mengirimnya menuju tower pada control channel dan pesan tersebut akan terkirim memalui tower ke SMSC menuju ponsel yang dituju. SMS kemudian dikembangkan menjadi Enhaced Message Service (EMS), dimana dengan EMS jumlah karakter yang bisa dikirimkan dalam 1 SMS menjadi lebih banyak dan dapat juga digunakan untuk mengirim pesan berupa non-karakter (dapat berupa gambar sederhana). Pada EMS, untuk pengiriman pesan yang lebih dari 160 karakter, maka pesan akan dipecah menjadi beberapa buah, dimana masingmasingnya terdiri dari tidak lebih dari 160 karakter. Misalnya pesan yang dikirmkan terdiri dari 167 karakter, maka pesan ini akan dipecah menjadi 2 buah SMS (1 SMS dengan 160 karakter dan 1 SMS dengan 7 karakter). Kedua SMS ini akan dikirmkan sebagai 2 SMS terpisah dan di sisi penerima akan digabungkan menjadi satu SMS lagi. Selain itu EMS juga memungkinkan perngiriman data gambar sederhana dan rekaman suara.
2.5 Sensor Infra Merah 33
Sistem sensor infra merah pada dasarnya menggunakan inframerah sebagai media untuk komunikasi data antara receiver dan transmitter. Sensor inframerah terdiri dari photodiode dan phototransistor. Prinsip kerja dari sensor inframerah hanya memanfaatkan sifat cahaya yang akan dipantulkan jika mengenai benda berwarna terang dan akan diserap jika mengenai benda berwarna gelap. . Sebagai sumber cahaya digunakan LED (Light Emiting Diode) berupa phototransistor yang akan memancarkan cahaya merah. Dan untuk menangkap pantulan cahaya LED, kita gunakan photodiode. Jika sensor berbeda diatas garis hitam maka photodioda akan menerima sedikit sekali pantulan cahaya pantulan. Tetapi jika sensor berada diatas garis putih maka photodioda akan menerima banyak cahaya pantulan. untuk membuat rangkainanya berikut rangkaian sensor infra merah .
34
Gambar 2.20 Contoh rangkaian sensor infra merah
Sifat dari photodioda adalah jika semakin banyak cahaya yang diterima, maka nilai resistansi diodanya semakin kecil. Dengan melakukan sedikit modifikasi, maka besaran resistansinya tersebut dapat diubah menjadi tegangan. Sehingga jika sensor berada diatas garis hitam maka tegangan keluaran sensor akan kecil, demikian pula sebaliknya. Agar dapat dibaca oleh mikrokontroler, maka tegangan sensor harus disesuaikan dengan tegangan TTL yaitu 0 – 1 volt untuk logika 0 (Hight) dan 3 – 5 volt untuk logika 1 (Low).
2.6 IDE Software Integrated development environment (IDE) adalah aplikasi perangkat lunak yang memberikan fasilitas lengkap bagi programmer komputer untuk pengembangan perangkat lunak. IDE biasanya terdiri dari editor kode sumber, membangun otomatisasi alat dan debugger. Kebanyakan IDE modern menawarkan fitur penyelesaian kode Cerdas.
35
Beberapa IDE berisi compiler , interpreter , atau keduanya, seperti Eclipse , yang lainnya tidak, seperti SharpDevelop dan Lazarus . Batas antara lingkungan pengembangan terintegrasi dan bagian lain dari perangkat lunak yang lebih luas Integrated development environmenttidak didefinisikan dengan baik. Kadang-kadang sistem kontrol versi dan berbagai alat yang terintegrasi untuk menyederhanakan pembangunan GUI.Banyak IDE modern juga memiliki kelas browser, sebuah browser objek , dan hirarki kelas diagram , untuk digunakan dalam pengembangan perangkat lunak berorientasi objek . Lingkungan pengembangan terintegrasi yang dirancang untuk memaksimalkan produktivitas programmer dengan menyediakan komponen bersatu-padu dengan sejenis antarmuka pengguna . IDE menyajikan satu program di mana semua pembangunan dilakukan. Program ini biasanya menyediakan banyak fitur untuk authoring, memodifikasi, kompilasi, menyebarkan dan debug software. Ini berbeda dengan pengembangan perangkat lunak menggunakan alat yang tidak terkait, seperti vi , GCC atau membuat . Salah satu tujuan dari IDE adalah untuk mengurangi konfigurasi yang diperlukan untuk mengumpulkan beberapa utilitas pembangunan, bukannya menyediakan set yang sama kemampuan sebagai unit kohesif. Mengurangi waktu setup yang dapat meningkatkan produktivitas pengembang, dalam kasus di mana belajar menggunakan IDE lebih cepat daripada manual mengintegrasikan semua alat individual. Integrasi yang lebih kuat dari semua tugas pembangunan memiliki potensi untuk meningkatkan produktivitas secara keseluruhan lebih dari sekedar membantu dengan tugas-tugas setup. Sebagai contoh, kode dapat terus diurai ketika sedang diedit, memberikan
36
umpan balik instan ketika kesalahan sintaks diperkenalkan. Yang dapat mempercepat belajar bahasa pemrograman baru dan perpustakaan yang terkait. Beberapa IDE didedikasikan untuk spesifik bahasa pemrograman , yang memungkinkan satu set fitur yang paling mendekati paradigma pemrograman bahasa. Namun, ada banyak IDE multi-bahasa, seperti Eclipse , ActiveState Komodo , IntelliJ IDEA , Oracle JDeveloper dan Microsoft Visual Studio . Xcode , Xojo dan Delphi berdedikasi untuk bahasa tertutup atau mengatur bahasa pemrograman.
37
