1 Deskripsi ALAT DETEKSI LEBAR REL KERETA API SECARA REAL TIME DAN OTOMATIS 5 Bidang Teknik Invensi Invensi 10
mendeteksi
ini
berhubungan
lebar
rel
kereta
dengan api,
suatu
alat
khususnya
untuk
alat
ukur
tersebut dapat memberikan data lebar rel secara langsung (real time) dan mampu bekerja secara mandiri yaitu mampu memberikan data lebar rel secara kontinyu dengan data lebar rel kereta api dan posisi data hasil ukur terhadap lokasi 15
titik awal pengukuran.
Latar Belakang Invensi
20
Kereta api merupakan moda transportasi yang memerlukan jalur khusus berbentuk rel kereta api, yang terdiri dari dua batang baja yang dipasang di atas bantalan sebagai dasar
landasan.
Tingkat
getaran
yang
tinggi
akibat
berjalannya kereta api, maka lapisan bawah bantalan diberi 25
batu kecil sehingga tingkat getaran dapat diredam. Bantalan rel ada yang terbuat dari kayu, beton dan baja, namun untuk jenis
kayu
memiliki
kelebihan
redaman
yang
bagus
dan
bersifat alami. Lebar (gauge) rel pada jalur kereta api yang digunakan di Indonesia adalah 1067 mm, atau 3 kaki 6 30
inci. Salah
satu
penyebab
anjloknya
gerbong
pergeseran
lebar
Perubahan
ini
kecelakaan
kereta rel
dapat
dari
api
kereta
akibat
toleransi
disebabkan
oleh
api
adalah
perubahan lebar
kondisi
atau
standar.
tanah
yang
2 labil, maupun tanah longsor dan atau ketidakkuatan bantalan menahan beban kereta api. Permasalahan ini sudah diantisipasi dengan adanya staf khusus yang ditugaskan secara rutin mengecek kondisi rel 5
kereta api. Proses inspeksi ini masih bersifat manual dan sangat tidak efisien karena memerlukan kejelian petugas dan memrlukan waktu yang lama. Hasil penelusuran alat sejenis yang dimaksudkan dalam invensi
10
search
ini
melalui
(European
Collection
dua
Patent
situs
didapatkan
paten;
Office)
beberapa
dan alat
Espacenet US
Patent
Patent
sejenis
Office
dari
sisi
fungsi dan tujuan, namun memiliki perbedaan yang jauh dari sisi
15
desain
dan
teknologi.
WATANABE
TADAYOSHI
kerusakan
struktur
Sebagai
tentang dari
rel
contoh
sensor kereta
invensi
untuk api
dari
mendeteksi
dalam
invensi
JP2000298016 (A). Invensi ini lebih menjelaskan suatu alat untuk
mengetahui
kerusakan
struktur
dari
rel
dan
bukan
untuk mengukur lebar rel kereta api sebagaimana dimaksdukan dalam invensi ini. Demikian juga invensi dari LEE JONG HO dan NAM WAN JIN
20
dalam paten KR20110065866 (A) dan KR101151732 (B1), paten ini membahas tentang alat deteksi kerusakan struktur rel menggunakan metode ultrasonographi. Pada koleksi US patent office ditemukan beberapa jenis 25
paten yang sejenis, misalnya US Patent No. 7,455,242 oleh Isaak Aleynik menjelaskan tentang sistem pengecekan rel menggunakan model gulungan konduktor sepanjang rel, metode ini
jelas
kurang
efisien
karena
memerlukan
biaya
dan
teknologi yang rumit. Oleh karena itu dalam invensi akan disajikan alat ukur
30 untuk
mendeteksi
pergeseran
rel
kereta
api
menggunakan
pengolah sinyal pengendali mikro dan penyimpanan data pada mikro
Secure
Digital
(SD),
serta
sistem
Short
Message
3 Service
(SMS)
gateway
untuk
memberikan
data
lebar
rel
kereta api secara langsung ke stasiun. Pendeteksi
utama
dari
alat
ini
adalah
sensor
potensiometer dengan desain mekanis pengkonversi perputaran 5
potensiometer menjadi pergeseran yang akhirnya memberikan data perubahan tegangan sebagai fungsi perubahan lebar rel kereta api. Alat pendeteksi tersebut akan mengirim sebuah pesan singkat pada nomor yang telah ditentukan dan akan menyimpannya pada memori mikro SD.
10 Uraian Singkat Invensi
Invensi ini terdiri dari dari sistem pendeteksian lebar 15
rel kereta api menggunakan sensor potensiometer, pengolah sinyal yaitu pengendali mikro, sistem modem, dan mikro SD, serta motor penggerak sistem secara keseluruhan; sinyal diolah oleh pengendali mikro dan selanjutnya data dalam bentuk waktu dan lebar rel akan dikirim secara langsung
20
melalui SMS ke nomor telpon yang telah tersimpan di dalam program; data aktual tersebut juga secara otomatis akan direkam di dalam mikro SD; dengan mengetahui data waktu pengiriman dan kecepatan motor maka dapat diketahui posisi untuk
25
tiap
data
lebar
rel
yang
dikirim
maupun
yang
tersimpan.
Uraian Singkat Gambar
30
Agar
mudah
dalam
memahami
invensi
ini,
maka
pada
lampiran disajikan gambar-gambar dari hasil invensi yang dimaksud.
4 Gambar 1 adalah blok diagram dari ivensi ini yang terdiri
dari
sensor,
rangkaian
pengkondisi
sinyal,
pengendali mikro, mikro SD dan sistem modem. Gambar 5
2
adalah
ilustrasi
secara
keseluruhan
alat
deteksi lebar rel kerata api beserta sistem motornya yang terdiri dari: sistem elektronik (analog dan digital) dan sistem penggerak mekanik menggunakan 4 roda dan 1 sistem roda pendeteksi yang terhubung dengan rel kereka api.
10 Uraian Lengkap Invensi Invensi pergeseran 15
ini
rel
menyajikan kereta
alat
api
ukur
untuk
menggunakan
mendeteksi
pengolah
sinyal
pengendali mikro dan penyimpanan data pada mikro SD, serta sistem SMS gateway untuk memberikan data lebar rel kereta api dan posisi secara langsung ke stasiun. Mengacu keseluruhan
20
pada
Gambar
1
dari
invensi
yang ini,
merupakan yaitu
blok
diagram
keluaran
sensor
potensiometer terhubung ke rangkaian Jembatan Wheatstone sehingga mengahsilkan keluaran sinyal analog. Sinyal analog diolah
menjadi
sinyal
digital
oleh
ADC
(analog
digital
converter) dan selanjutnya sinyal diolah oleh pengendali mikro. sinyal digital direkam dalam mikro SD dan dikirim ke 25
stasiun menggunakan modem wavecom dengan cara sistem SMS. Mengacu pada Gambar 2, rangka alat (1) terdiri dari empat lengan membentuk kerangka berbahan aluminium dengan panjang 1060 mm
dan lebar
440
mm, dimana setiap ujung
lengan terdapat empat roda (2) berdiameter 90 mm. Empat 30
roda ini terdiri dari dua roda depan belakang yang tetap posisinya
dan
dua
roda
depan
belakang
yang
lebarnya
bervariasi sesuai dengan lebar rel kereta yang terukur. Rangka
alat
dan
empat
roda
tersebut
selanjutnya
dapat
diletakkan di atas rel kereta (3) sehingga dapat bergerak
5 ke depan. Sistem penggerak dari alat menggunakan motor DC (4) yang dicatu oleh akkumulator, perputaran motor DC ini terhubung ke pusat dua roda depan menggunakan rantai (5) dan dua gir dengan diameter sama yaitu 60 mm. Roda tersebut 5
akan
berjalan
mengikuti
jalur
rel
kereta
api
dengan
kecepatan rata-rata 0,1552 m/s. Dua roda sebelah kanan (2) diberi dua kait di setiap sisi kanan dan kirinya supaya alat tersebut dapat tetap mengikuti jalur rel walaupun ada pergeseran pada rel. Sedangkan dua roda sebelah kiri hanya 10
diberi satu pengait di bagian roda dalam agar roda dapat bersifat variable jika ada perubahan lebar rel. Diantara dua roda sebelah kiri terdapat roda pendeteksi (6) yang berfungsi memberikan informasi sensor
15
potensiometer
(7).
perubahan lebar
Roda
tambahan
rel pada
ini
memiliki
diameter yang lebih kecil dibandingkan dengan keempat roda lainnya yaitu 50 mm
dan tidak
menempel pada
rel. Roda
pendeteksi (6) tersebut hanya diberi dua buah pengait pada sisi kanan dan kirinya agar dapat mengikuti perubahan yang terjadi 20
pada
potensiometer terintegrasi
lebar (7) (8)
rel
kereta
selanjutnya yang
terdiri
api. diolah dari
Tanggapan oleh
sensor
rangkaian
pengolah
mikro,
penyimpan mikro SD dan pengirim data modem wavecom. Secara keseluruhan
alat
pendeteksi
pergeseran
rel
kereta
api
memiliki berat 5,3 kg, yang terdiri dari akumulator seberat 25
2,75
kg
dan
sistem
mekanik
seberat
2,55
kg.
Informasi
pergeseran rel kereta api diolah oleh rangkaian elektronik (8) dan data pergeseran disimpan dalam mikro SD dengan rentang waktu dapat diatur sesuai dengan pemrograman yang diberikan. 30
Data
pergeseran
juga
akan
ditransmisikan
ke
stasiun menggunakan sistem SMS gateway dengan jarak waktu antar sms dapat diatur. Resolusi alat pendeteksi lebar rel kereta api ini sebesar 5 mm. Informasi yang diterima di stasiun berupa waktu (detik dan tanggal) dan nilai lebar pengukuran rel kereta api.
6 Klaim 1. Suatu alat ukur lebar rel kereta api secara real time dan otomatis, dapat digunakan untuk mengukur lebar rel 5
kereta api secara langsung dan juga data yang terekam, alat tersebut terdiri dari: (a) Sistem
sensor
potensiometer
pendeteksi (7)
yang
(6)
menggunakan
berfungsi
mendeteksi
pergeseran lebar rel kereta api; 10
(b) Pengolah penguat
sinyal op-amp
menguatkan
analog yang
(8)
yang
berfungsi
tanggapan
berupa
sistem
menerjemahkan
perubahan
dan
hambatan
potensiometer menjadi tegangan analog; (c) Pengolah sinyal digital (8) yang berupa pengendali mikro
15
yang
menjadi
berfungsi
sinyal
mengkonversi
digital
dan
sinyal
analog
mengatur
sistem
pengolahan sinyal digital selanjutnya; (d) Sistem
perekam
data
(8)
yaitu
mikro
SD
yang
berfungsi merekam data pergeseran lebar rel kereta api dan waktu perekamannya;
20
(e) Sistem penampil data menggunakan LCD yang berfungsi menampilkan data hasil pendeteksian lebar rel kerata api dan waktu; (f) Modem
untuk
mengirimkan
data
melalui
SMS
gateway
yang berfungsi mengirimkan data hasil pendeteksian
25
lebar rel kereta api dan waktu ke nomor handphone yang tersimpan dengan cara pengiriman SMS; dan (g) Sistem mekanis motor penggerak (1) yang berfungsi menggerakkan sistem di atas rel kereta api. 30 2. Suatu alat ukur lebar rel kereta api secara real time dan
otomatis
sesuai
dengan
klaim
1,
dimana
sensor
potensiometer (7) dirangkai dengan sistem mekanis (6) yang
terdiri
dari
gulungan
tali
sehingga
ketika
7 mengalami pergeseran, tali akan memanjang dan memendek secara otomatis akan kembali kepada keadaan semula. 3. Suatu alat ukur lebar rel kereta api secara real time 5
dan
otomatis
sesuai
dengan
klaim
1,
dimana
pengolah
sinyal analog yaitu rangkaian penguat op-amp, merupakan penguat
dan
pengkonversi
potensiometer
karena
perubahan
pergeseran
hambatan
menjadi
besaran
perubahan tegangan yang sudah mengalami penguatan sesuai 10
dengan kebutuhan. 4. Suatu alat ukur lebar rel kereta api secara real time dan
otomatis
sinyal 15
sesuai
digital
dengan
adalah
klaim
pengendali
1,
dimana
mikro
pengolah
Atmega
yang
mengolah sinyal untuk ditampilan ke LCD, direkam dalam mikro SD dan menyiapkan sinyal ke modem yang nantinya akan dikirim melalui SMS gateway. 5. Suatu alat ukur lebar rel kereta api secara real time
20
dan otomatis sesuai dengan klaim 1, dimana data akan direkam dalam mikro SD 8 GB yang mampu merekam data selama 1 hari atau lebih secara terus menerus sesuai dengan jarak waktu perekaman.
25
6. Suatu alat ukur lebar rel kereta api secara real time dan otomatis sesuai dengan klaim 1, dimana data dalam bentuk waktu dan lebar rel akan ditampilkan dalam LCD 2 x 16 bits.
30
7. Suatu alat ukur lebar rel kereta api secara real time dan
otomatis
sesuai
dengan
klaim
1,
dimana
modem
mengirimkan data hasil pengukuran yang berupa lebar rel dan waktu secara real time dan otomatis malalui SMS ke nomor sentral yang terekam dalam program. 35
8 8. Suatu alat ukur lebar rel kereta api secara real time dan otomatis sesuai dengan klaim 1, dimana semua sistem elektronik tersebut akan diletakkan pada sistem mekanis yaitu 5
motor
yang
dan
akan
berturut-turut menurun.
15
20
25
30
otomatis
menggunakan
empat
roda dengan kecepatan konstan untuk keadaan rel yang datar
10
berjalan
berkurang ketika
rel
atau
bertambah
kereta
api
kecepatannya menanjak
dan
9 Abstrak ALAT DETEKSI LEBAR REL KERETA API SECARA REAL TIME DAN OTOMATIS 5 Suatu alat deteksi lebar rel kereta api secara real time dan otomatis. Bagian utama dari invensi ini terdiri dari 10
sistem
elektris
yaitu
sistem
sensor,
rangkaian
pengkondisi sinyal analog dan digital, pengolah data yang disimpan dalam mikro SD dan ditampilkan melalui LCD. Semua sistem tersebut disatukan ke dalam sistem mekanis motor penggerak yang terdiri dari empat roda dengan lebar roda sesuai dengan lebar standar rel kereta api. Prinsip dari
15
invensi ini adalah adanya sensor potensiometer yang akan mendeteksi lebar rel dengan prinsip gulungan mekanis tali secara otomatis, sinyal keluaran potensiometer ini telah dilakukan kalibrasi dalam bentuk lebar rel kereta api. Data tersebut selanjuntnya direkam dalam mikro SD, ditampilkan
20
pada
LCD
gateway.
dan
juga
Invensi
dikirim
ini
secara
secara
umum
langsung dapat
melalui
memberikan
lebar rel kereta api dengan ketelitian di bawah sehingga
lebih
baik
daripada
nilai
toleransi
SMS data
5
mm,
lebar
rel
kereta api secara aktual agar tidak menyebabkan kecelakaan 25
30
anjloknya gerbong kereta api.
