BAB III PERANCANGAN SISTEM
Didalam merancang sistem yang akan dibuat ada beberapa hal yang perlu diperhatikan sebelumnya, pertama-tama mengetahui prinsip kerja secara umum dari sistem yang akan dibuat agar dapat mempermudah dalam proses perancangannya. Perancangan sistem pembuatan palang dan pintu shelter otomatis membuka dan menutup pada jalur bus Transjakarta ini dimulai dari perancangan dan desain sistem, perancangan perangkat keras dan perancangan perangkat lunak serta pemancar yang akan digunakan. Pembuatan alat ini bertujuan untuk memberikan gambaran bahwa akses jalan ini hanya dapat dilewati oleh bus Transjakarta begitu juga dengan pintu shelter, prinsipnya bahwa pintu shelter hanya dapat terbuka jika dilalui oleh busway. 3.1 Perancangan dan Prinsip Kerja Sistem Prinsip kerja alat ini adalah membuka dan menutup portal di jalur busway dan pintu pada shelter busway secara otomatis menggunakan transmisi gelombang radio. Alat prototype ini dibuat untuk mempermudah dalam menggunakan akses
44
45
jalan pada jalur busway yang sebenarnya hanya untuk bus Transjakarta saja dan memperbaharui sistem otomatis pada pintu shelter yang telah ada. Untuk itu, maka dibuatlah suatu prototype alat portal dan pintu shelter otomatis, membuka dan menutup secara otomatis. Pada sistem ini akan diterapkan sistem komunikasi dua arah (bidirectional) antara palang maupun shelter dan bus transjakarta. Dalam proses awal, alat ini bekerja dengan menggunakan sensor infra merah untuk membaca data bila bus transjakarta datang. Sensor cahaya ini akan memberikan nilai keluaran logika “0” (low) untuk membuka palang dan nilai keluaran logika “1” (high) untuk menutup palang. diletakkan sebelum dan sesudah
Sensor infra merah yang
palang, yang berfungsi untuk membaca data
apabila bus Transjakarta telah melewatinya. Setelah sensor infra merah membaca data tersebut, maka data itu akan dikirimkan melalui pemancar yang sebelumnya diproses dalam mikrokontroler AT89S52 dan kemudian akan menggerakan motor stepper untuk membuka dan menutup palang pada jalur bus Transjakarta tersebut. Proses diatas berulang ketika busway mendekati dan berhenti di shelter, sensor akan memberikan logika “0” untuk membuka dan akan tertutup kembali setelah 10 detik.
Rx sinyal dari palang
Tx sinyal dari Shelter
Tx sinyal Mikrokontroler
ke gerbang
46
Tx sinyal Sensor Infra red Sebelum dan Sesudah gerbang
Ke Bus
Rx sinyal Dari Bus
Mikrokontroler
Sensor infra red pada shelter
IC ULN 2803
Motor Stepper palang
Driver Relay Motor DC
Motor DC shelter
Gambar 3.1 Diagram Blok Sistem Keseluruhan Portal dan Pintu Shelter Otomatis
Berdasarkan diagram blok seperti pada gambar 3.1, proses pengiriman data ini memakai metode half duplex dan terjadi dalam beberapa urutan kerja . Yang mana ketika bus Transjakarta datang, sensor infra merah yang terletak sebelum palang terdeteksi atau sejajar dengan sensor infra merah pada sisi depan bus Transjakarta, maka pemancar pada palang akan mengirim sinyal/data serial ke penerima pada bus Transjakarta, jika sinyal/data serial yang diterima oleh penerima pada bus Transjakarta sesuai dengan perintah dalam mikrokontroler AT89S52, maka pemancar pada bus transjakarta kembali mengirim data ke penerima pada palang
47
kemudian diproses dalam mikrokontroler AT89S52 untuk menggerakan motor stepper agar palang terbuka. Begitu pun sebaliknya, ketika bus Transjakarta telah melewati palang, sensor infra merah yang terletak setelah palang terdeteksi atau sejajar dengan sensor infra merah pada sisi belakang bus Transjakarta, maka pemancar pada palang akan mengirim sinyal/data serial ke penerima pada bus Transjakarta, jika sinyal/data serial yang diterima oleh penerima pada bus Transjakarta sesuai dengan perintah dalam mikrokontroler AT89S52, maka pemancar pada bus transjakarta kembali mengirim data ke penerima pada palang kemudian diproses dalam mikrokontroler AT89S52 untuk menggerakan motor stepper agar palang tertutup. Ketika busway menghampiri shelter sensor infra merah yang terletak pada shelter akan terdeteksi atau sejajar dengan sensor infra merah pada sisi depan bus Transjakarta, maka pemancar pada sisi shelter akan mengirim sinyal/data serial ke penerima pada bus Transjakarta,, maka pemancar pada bus transjakarta kembali mengirim data ke penerima pada shelter kemudian diproses dalam mikrokontroler AT89S52 untuk menggerakan motor DC agar pintu shelter terbuka, shelter akan tertutup setelah 10 detik sesuai dengan program yang telah dibuat di dalam mikrokontroler AT89S52 atau ketika bus bergerak meninggalkan shelter. Untuk lebih memahami proses yang terjadi maka sistem yang dirancang dapat dilihat pada Gambar 3.2
48
Gambar 3.2 Gambaran umum portal dan pintu shelter pada jalur busway
3.2
Mikrokontroler AT89S52 Komponen pemroses utama dalam modul yang digunakan adalah rangkaian
minimum sistem mikrokontroler AT89S52. Rangkaian mikrokontroler ini merupakan pusat pengolahan data dan
pusat pengendali komponen pada palang dan bus
Transjakarta. Di dalam rangkaian mikrokontroler ini terdapat empat buah port yang digunakan untuk menampung input atau output data dan terhubung langsung oleh rangkaian–rangkaian dari alat pengendali. Sistem mikrokontroler AT89S52 secara utuh dapat dilihat pada gambar 3.3. Rangkaian ini tersusun atas osilator kristal 11,0592 MHz yang berfungsi untuk membangkitkan pulsa internal dan dua buah kapasitor sebesar 33 pF. Kapasitor 10 uF berfungsi untuk rangkaian reset sebelum program yang terdapat pada mikrokontroller dijalankan. Pada alamat Port 0 terdapat delapan buah resistor sebesar 10k ohm yang berfungsi sebagai pull up pada port 0. Adapun pada tabel 3.1 menguraikan secara jelas tentang jalur koneksi antara pin-pin mikrokontroler dengan rangkaian-rangkaian pada palang otomatis.
49
Gambar 3.3 Rangkaian Minimum Sistem Mikrokontroller AT89S52 Gambar rangkaian minimum sistem mikrokontroler yang terhubung dengan rangkaian pada palang otomatis, dapat dilihat pada gambar rangkaian keseluruhan palang membuka dan menutup otomatis.
50
Tabel 3.1 Instalasi rangkaian Palang Otomatis Membuka dan Menutup dengan pin-pin mikrokontroler AT89S52 Pin
Port
Rangkaian
Fungsi sistem Mikrokontroler
Sensor Infra Merah
mikrokontroler
Pin no.1
P.1.0
Sensor buka palang
Pin no.2
P.1.1
Sensor tutup palang
Pin no.7
P.1.6
Sensor buka shelter
Pin no.8
P.1.7
Sensor buka shelter
Pin no.21
P2.0
Pin no.22
P2.1
Aktuator
Pin no.23
P2.2
Penggerak Palang
Pin no.24
P2.3
Pin no.3
P1.2
IC ULN 2803 (Driver Motor STEPPER)
Driver Relay
Penggerak pintu Shelter Motor DC
Pin no.4
P1.3
Pin no.5
P1.4
Batas tutup shelter
Pin no.6
P1.5
Batas buka shelter
Bluetooth serial
Pin no.10
P3.0 (RX)
Penerima data serial
Port
Pin no.11
P3.1 (TX)
Pengirim data serial
Limit switch
Pin no.40 Catu daya
Pin no.20
Suplai tegangan
51
3.3 Sensor Infra Merah
Gambar 3.4. Rangkaian Sensor infra red Rangkaian sensor infra red berfungsi untuk membuka dan menutup palang dan portal secara otomatis. Pada rangkaian ini terdapat photodioda yang berfungsi sebagai masukan untuk mikrokontroler. Seperti yang telah dijelaskan pada bab sebelumnya adalah rangkaian led infra red dan photodioda dapat bertindak sebagai saklar apabila photodioda mendapat cahaya dari led infra red. Apabila led infra red sejajar/terdeteksi dengan photodioda, maka photodioda akan memberikan logika “0” (low) dan apabila tidak sejajar/tidak terdeteksi photodioda akan memberikan logika “1” (high) untuk diberikan pada port mikrokontroller agar diproses lebih lanjut oleh program.
3.4
Rangkaian Penggerak Motor Stepper Rangkaian penggerak portal dan pintu otomatis membuka dan menutup ini
terdiri dari Driver ULN 2803A dan Motor Stepper Unipolar. Untuk rangkaiannya ditunjukkan pada Gambar 3.5.
52
Gambar 3.5. Rangkaian Penggerak Portal dan Pintu shelter Busway
Apabila masukan ULN 2803A berlogika 0 (low) maka keluarannya berlogika 1 (high), sehingga tidak ada arus yang mengalir pada lilitannya. Dan jika masukan ULN 2803A berlogika 1 (high) maka keluarannya berlogika 0 (low), sehingga ada arus yang mengalir pada lilitannya menuju ke ground. Dengan ketelitian 1.80 per langkahnya, maka pada saat pintu ingin membuka atau menutup, dibutuhkan ± 900. Karena terdapat 4 data masukan yang diberikan untuk menggerakkan palang otomatis membuka dan menutup, yaitu P2.0 sampai P2.3, maka batas maksimal pada langkah motor (step) adalah : 900 = 1.80 x Jumlah langkah
53
Jumlah langkah =
3.5
900 = 50 langkah (step). 1.80
Catu Daya Rangkaian catu daya berfungsi untuk meregulasi tegangan sumber ke semua
sub bagian rangkaian. Dalam rangkaian ini terdapat 2 catu daya yang terletak pada bus Transjakarta dan pada sisi palang dan shelter. Pada perancangan alat ini rangkaian catu daya yang digunakan adalah catu daya dengan keluaran tegangan. Rangkaian catu daya mendapatkan sumber tegangan dari PLN sebesar 220 VAC. Tegangan 220 VAC ini kemudian diturunkan menjadi 9 VAC melalui trafo penurun tegangan, lalu disearahkan oleh dioda untuk mendapatkan tegangan searah kemudian difilter oleh kondensator 1000uF. Untuk mendapatkan tegangan 5V maka digunakan regulator 7805 yang berfungsi untuk menghasilkan tegangan 5V dengan stabil. Adapun rangkaian catu daya ditunjukan pada gambar 3.6 :
Gambar 3.6. Skematik Rangkaian Catu Daya pada Palang
54
3.6. YS-1020UB RF Data Transceiver Perangkat yang digunakan sebagai perantara komunikasi wireless antara mikrokontroler yang terpasang pada bus Transjakarta dengan sisi portal dan shelter adalah YS-1020UB RF Data Transceiver. Frekuensi kerja dari pemancar diinginkankan bekerja pada frekuensi 433 MHz. Hal ini direncanakan untuk menghindari interferensi dengan pemancar-pemancar komersial yang telah ada pada range 88-108 MHz. YS-1020UB RF Data Transceiver memiliki 9 pin, namun pada perancangan sistem ini, hanya dibutuhkan 4 pin out saja. Pin yang dipakai adalah VSS, VIN, RX, dan TX. Skema instalasi antara pin out YS-1020UB RF Data Transceiver dengan port mikrokontroler. Seperti terlihat pada Gambar 3.2 adalah gambar Transceiver YS-1020UB.
Gambar 3.7. Transceivier YS-1020UB Dimana Tranceivier ini memiliki daya pemancar kurang lebih dari 50mW untuk memancarkan sinyal gelombang. Selain itu untuk menempuh jarak pancar,
55
transceiver ini dapat menempuh jarak berkisar kurang lebih 0,8 km apabila antenna yang digunakan memiliki panjang antenna sekitar 2m di atas tanah dan tempat terbuka.
Transceivier
ini
memiliki
ukuran
47mm
tanpa
menggunakan antenna. Power supply yang dibutuhkan menggunakan tegangan DC 5volt atau 3,3 Volt. Tabel 3.2 Konfigurasi pin YS-1020UB RF Data Transceiver
3.7
Nomor Pin
Nama Pin
Keterangan
1
GND
Grounding of power supply
2
Vcc
Power Supply DC
3
RXD
Serial data receiving end
4
TXD
Serial data transmitting end
5
DGND
Digital grunding
6
A(TXD)
A of RS-485 or TXD of RS-232
7
B(RXD)
B of RS-485 or RXD of RS-232
8
Sleep
Sleep control (input)
9
Test
Ex-factory testing
Diagram Alir Program Dalam perancangan system portal dan pintu shelter otomatis, flowchart atau
diagram alir dibuat untuk menggambarkan suatu sistem agar lebih mudah dimengerti. Flowchart terdiri atas simbol oval yang menyatakan bahwa suatu program mulai atau
56
berakhir, simbol kotak yang menyatakan proses, simbol diagonal yang menyatakan kondisi logika dan tanda panah yang menyatakan arah aliran program.
Y
?
Kirim Data “Buka Palang”
Membaca
Sensor 1
Inisialisasi Serial
START
N
Tutup Pintu Shelter
Y
“Buka Pintu Shelter”
”Tutup Palang”
N
Buka Pintu Shelter
Y
Y
N
N
N
Data Terima “Buka Pintu Shelter “ ?
?
“Tutup Palang”
Data Terima
?
“Buka Palang”
Data Terima
Baca Data Terima
?
Data dari Bus
Ada Pengiriman
Gambar 3.8 Flow chart sisi portal & shelter
?
Bus Jalan
N
Tunggu 10 detik
Y Kirim Data
Sensor 3 Membaca ?
Y
N
Kirim Data
Sensor 2 Membaca ?
Y
Y
N
Tutup Palang
Buka Palang
END
N
Daya Listrik Masih Ada ?
57
Y
58
Gambar 3.9. Flowchart pada Bagian Bus TransJakarta
59
Flowchart diatas menjelaskan alur membuka dan menutup portal secara otomatis. Hal pertama yang dilakukan adalah memulai program dengan ditandai perintah start, lalu inisialisasi serial yang digunakan untuk menyeting kecepatan serial (Baudrate). Pada saat bus Transjakarta datang, sensor 1 membaca aktif/terdeteksi, kemudian mengirim data “buka portal” ke bus transjakarta. Setelah bus Transjakarta menerima data, kemudian data tersebut dikirim kembali ke palang, apakah ada pengiriman data dari bus Transjakarta? Jika ya, baca data, jika data “buka palang”, maka motor stepper akan menggerakkan palang untuk terbuka. Setelah bus Transjakarta melewati palang, maka sensor 2 membaca aktif/terdeteksi, kemudian mengirim data “tutup palang” ke bus Transjakarta. Setelah bus Transjakarta menerima data, kemudian data tersebut dikirim kembali ke palang, apakah ada pengiriman data dari bus Transjakarta? Jika ya, baca data, jika data “tutup palang”, maka motor stepper akan menggerakkan palang untuk tertutup. Setelah itu
bus Transjakarta datang menuju shelter , sensor 3 membaca
aktif/terdeteksi, kemudian mengirim data “buka pintu shelter” ke bus transjakarta. Setelah bus Transjakarta menerima data, kemudian data tersebut dikirim kembali ke shelter, apakah ada pengiriman data dari bus Transjakarta? Jika ya, baca data, jika data “buka pintu shelter”, maka motor DC akan menggerakkan pintu shelter untuk terbuka. Setelah pintu shelter terbuka, apakah bus Transjakarta akan jalan/bergerak ? Jika ya, maka motor DC akan menggerakan pintu shelter untuk tertutup, jika tidak motor DC diam / pintu akan tetap terbuka selama 10 detik kemudian motor DC akan menggerakan pintu shelter untuk tertutup kembali.
