RANC CANG BA ANGUN N MODE EL SISTE EM TRAN NSPORT TASI MA ASSAL M MONOR RAIL OT TOMAT TIS LAPO ORAN TUG GAS AKHIIR
Disusunn Sebagai Syyarat untuk Menyelesaaikan Pendiddikan Progrram Diplom ma 3 oleh : EDY IR RWAN SIDA ABUTAR
KRIISTIAN HA ARAHAP
NIM. 10005032062
NIM M. 10050320078
RAHMA AD KURNIIAWAN
YOP PPY
NIM. 10005032091
NIM M. 10050321100
PROG GRAM STUDI S T TEKNIK K LISTR RIK JU URUSAN N TEKNIK ELE EKTRO PO OLITEKN NIK NE EGERI MEDAN M 20133
i
ABSTRAK Kendaraan yang semakin banyak di jalan akan menyebabkan kemacetan yang semakin parah, sehingga dibutuhkan alternatif untuk mengatasi kemacetan tersebut dengan memberikan kelancaran bagi para penumpangnya. Laporan Tugas Akhir ini merancang dan membangun sebuah model sistem dari kereta api Monorail. Sistem ini dipilih karena memiliki kapasitas yang cukup besar dan bebas persimpangan karena jalurnya yang berupa rel
layang
tunggal dan
memiliki jalur tersendiri. Sebelum merancang dan merakit alat tersebut, terlebih dahulu dibahas secara teori komponen-komponen yang dipergunakan dalam membuat alat. Prinsip kerja model sistem monorail ini dirancang tanpa dikendalikan oleh seorang operator sehingga kereta dapat berjalan secara otomatis yang digerakkan oleh motor DC Magnet Permanen. Alat ini juga dilengkapi dengan mekanisme pembuka pintu otomatis dan tampilan display LCD yang memberitahukan terminal yang telah dituju oleh kereta monorail. Sebagai penggerak mekanis pintu otomatis digunakan sebuah motor step yaitu motor stepper unipolar. Setelah selesai di rancang dan diujikan, maka hasilnya pintu mekanis terbuka setelah mencapai suatu terminal dan kemudian pintu menutup kembali jika tidak terdapat gerakan keluar masuk pada pintu yang terdeteksi pada sensor gerak. Setelah pintu tertutup, kereta kembali bergerak mulai dari kecepatan rendah ke kecepatan tinggi menuju terminal berikutnya. Sehingga diharapkan mampu menghindari kemacetan di jalan raya.
Kata Kunci : Monorail, Operasi otomatis , Motor DC
ii
KATA PENGANTAR Puji dan syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas kasih dan anugerahNya yang memberikan pengetahuan, kesehatan, dan kesempatan kepada penulis sehingga mampu menyelesaikan laporan tugas akhir. Laporan yang berjudul “Rancang Bangun Model Sistem Transportasi Massal Monorail Otomatis”. Laporan ini disusun sebagai syarat untuk menyelesaikan program pendidikan studi Diploma III Jurusan Teknik Elektro Program Studi Teknik Listrik Politeknik Negeri Medan. Dalam proses pembuatan laporan ini, penulis telah banyak mendapat bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak, baik berupa materil, spiritual, informasi maupun segi administrasi. Oleh sebab itu selayaknya penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1.
M. Syarifuddin, S.T, M.T, Direktur Politeknik Negeri Medan.
2.
Ir. Rina Anugrahwati, M.T, Ketua Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Medan.
3.
Suparmono, S.T, M.T, Kepala Program Studi Teknik Listrik politeknik Negeri Medan.
4.
Sutan Pardede, M.T, Kepala Bengkel Teknik Listrik Politeknik Negeri Medan.
5.
Ir. Ngairan Banu Saputra, MT, Dosen Pembimbing yang telah banyak membantu penulis dengan memberikan masukan dan nasehat.
6.
Ir. Martin Sembiring, M.T, Dosen Wali EL-6D.
7.
Bapak dan Ibu staff pengajar jurusan Teknik Listrik Politeknik Negeri Medan.
iii
8.
Orang tua penulis yang tercinta yang telah banyak memberikan dorongan serta bantuan materi maupun moril kepada penulis untuk menyelesaikan pendidikan di Politeknik Negeri Medan.
9.
Kakak, Abang dan Adik penulis yang tersayang yang telah banyak mendukung dan memberikan dorongan kepada penulis.
10. Seluruh teman-teman penulis khususnya kelas EL-6D
yang telah
membantu dalam menyelesaikan tugas akhir ini. Penulis menyadari bahwa tugas akhir ini masih banyak kekurangan dan kesalahan, untuk itu penulis mengharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun dari pembaca untuk penyempurnaan tugas akhir ini. Semoga laporan tugas akhir ini bermanfaat bagi penulis dan pembaca. Sekian dan terimakasih.
Medan, 10 September 2013
Penulis
iv
DAFTAR ISI
LEMBAR PERSETUJUAN .................................... Error! Bookmark not defined. LEMBAR PENGESAHAN ..................................... Error! Bookmark not defined. ABSTRAK ................................................................ Error! Bookmark not defined. KATA PENGANTAR .......................................................................................... iii DAFTAR ISI .......................................................................................................... v DAFTAR TABEL .............................................................................................. viii DAFTAR GAMBAR ............................................................................................ ix DAFTAR LAMPIRAN ........................................................................................ xi BAB I
PENDAHULUAN .................................... Error! Bookmark not defined. 1.1. Latar Belakang ............................. Error! Bookmark not defined. 1.2. Rumusan Masalah ........................ Error! Bookmark not defined. 1.3. Batasan Masalah .......................... Error! Bookmark not defined. 1.4. Tujuan Penulisan Tugas Akhir ..... Error! Bookmark not defined. 1.5. Manfaat Tugas Akhir ................... Error! Bookmark not defined. 1.6. Metode Pembahasan..................... Error! Bookmark not defined. 1.7. Sistematika Pembahasan .............. Error! Bookmark not defined.
BAB II
LANDASAN TEORI ............................... Error! Bookmark not defined. 2.1. Motor Listrik ................................ Error! Bookmark not defined. 2.1.1. Motor DC/Arus Searah ....... Error! Bookmark not defined. 2.1.2. Motor AC/Arus Bolak-Balik ............ Error! Bookmark not defined. 2.2. Mikrokontroller ............................ Error! Bookmark not defined. 2.2.1. Bagian-bagian Mikrokontroller ........ Error! Bookmark not defined.
v
2.2.2. Pemrograman Mikrokontroller ......... Error! Bookmark not defined. 2.2.3. Mikrokontroller ATMEGA8535 ...... Error! Bookmark not defined. 2.3. LCD .............................................. Error! Bookmark not defined. 2.4. IC Driver ...................................... Error! Bookmark not defined. 2.5. Sensor ........................................... Error! Bookmark not defined. 2.5.1. Sensor Pasive Infrared Receiver ( PIR ) .. Error! Bookmark not defined. 2.5.2. Sensor Proximity ................ Error! Bookmark not defined. 2.6. Resistor......................................... Error! Bookmark not defined. 2.7. Transistor ..................................... Error! Bookmark not defined. 2.8. Kristal ........................................... Error! Bookmark not defined. 2.9. LED .............................................. Error! Bookmark not defined. 2.10. Kapasitor ...................................... Error! Bookmark not defined. 2.11. Alat pemrograman ....................... Error! Bookmark not defined. BAB III PERANCANGAN KONSTRUKSI DAN SISTEM PENGENDALI GERBONG MONOREL ......................................... Error! Bookmark not defined. 3.1. Perancangan Konstruksi Kereta Monorail . Error! Bookmark not defined. 3.1.1. Perancangan Kerangka Gerbong Monorail ................ Error! Bookmark not defined. 3.1.2. Perancangan Kereta Monorail .......... Error! Bookmark not defined. 3.2. Perancangan Perangkat Keras Sistem ........ Error! Bookmark not defined. 3.2.1. Blok Diagram Sistem.......... Error! Bookmark not defined.
vi
3.2.2. Rancangan Perangkat Keras Pengendali Sistem......... Error! Bookmark not defined. 3.3. Rancangan Perangkat Lunak Pengendali Sistem ................. Error! Bookmark not defined. 3.3.1. Flow Chart .......................... Error! Bookmark not defined. 3.3.2. Langkah-langkah Perancangan Program . Error! Bookmark not defined. 3.4. Alat dan Bahan Yang Digunakan . Error! Bookmark not defined. 3.4.1. Alat Yang Digunakan ......... Error! Bookmark not defined. 3.4.2. Bahan dan Komponen Yang Digunakan . Error! Bookmark not defined. 3.5. Perancangan Kelistrikan .............. Error! Bookmark not defined. 3.5.1. Penentuan Pemilihan MotorError! Bookmark not defined. 3.5.2. Penentuan Pemilihan Mikrokontroller..... Error! Bookmark not defined. BAB IV PEMBAHASAN, PENGUKURAN DAN PENGUJIAN ............Error! Bookmark not defined. 4.1. Pembahasan .................................. Error! Bookmark not defined. 4.1.1. Deskripsi Kerja ................... Error! Bookmark not defined. 4.1.2. Prinsip Kerja Rangkaian ..... Error! Bookmark not defined. 4.2. Pengukuran................................... Error! Bookmark not defined. 4.2.1. Pengukuran pin IC mikrokontroller .. Error! Bookmark not defined. 4.2.2. Pengukuran Pin Display ..... Error! Bookmark not defined. 4.2.3. Pengukuran Catu Daya ....... Error! Bookmark not defined. 4.2.4. Pengukuran Tegangan Pada Rangkaian Driver .......... Error! Bookmark not defined. 4.2.5. Pengukuran Sensor ............. Error! Bookmark not defined. vii
4.2.6. Pengukuran Motor .............. Error! Bookmark not defined. 4.3. Pengujian Alat .............................. Error! Bookmark not defined. BAB V
SIMPULAN DAN SARAN ..................... Error! Bookmark not defined. 5.1. Simpulan ...................................... Error! Bookmark not defined. 5.2. Saran............................................. Error! Bookmark not defined.
DAFTAR PUSTAKA ............................................... Error! Bookmark not defined. LAMPIRAN 1 .......................................................... Error! Bookmark not defined. LAMPIRAN 2 .......................................................... Error! Bookmark not defined.
viii
DAFTAR TABEL
No
Judul
Halaman
Tabel 2. 1
Keterangan setiap PIN pada LCD .....Error! Bookmark not defined.
Tabel 2. 2
Kode warna pada cincin Resistor...... Error! Bookmark not defined.
Tabel 3. 1
Daftar Peralatan Yang Digunakan .... Error! Bookmark not defined.
Tabel 3. 2
Daftar Bahan dan Komponen Yang Digunakan .... Error! Bookmark
not defined.
Tabel 4. 1
Hasil Pengukuran Pada pin Mikrokontroller .. Error! Bookmark not
defined. Tabel 4. 2
Hasil Pengukuran Pada Pin Display . Error! Bookmark not defined.
Tabel 4. 3
Hasil Pengukuran Pada Catu Daya ... Error! Bookmark not defined.
Tabel 4. 4
Hasil Pengukuran Tegangan Pada Rangkaian Driver ............... Error!
Bookmark not defined. Tabel 4. 5
Hasil Pengukuran Tegangan Output Sensor PIR ... Error! Bookmark
not defined. Tabel 4. 6
Hasil Pengukuran Tegangan Output Sensor Proximity ............ Error!
Bookmark not defined. Tabel 4. 7
Hasil Pegukuran Pada Arus Motor ... Error! Bookmark not defined.
Tabel 4. 8
Waktu dari Terminal I menuju Terminal II .... Error! Bookmark not
defined. Tabel 4. 9
Waktu dari Terminal II menuju Terminal III.. Error! Bookmark not
defined. Tabel 4. 10 Waktu dari Terminal III menuju Terminal IV Error! Bookmark not defined.
ix
DAFTAR GAMBAR
No.
Judul
Halaman
Gambar 2. 1
Prinsip Dasar Kerja Motor ListrikError! Bookmark not defined.
Gambar 2. 2
Klasifikasi Motor Listrik .............. Error! Bookmark not defined.
Gambar 2. 3
Karakteristik Motor DC Shunt ..... Error! Bookmark not defined.
Gambar 2. 4
Karakteristik Motor DC Seri ........ Error! Bookmark not defined.
Gambar 2. 5
Karakteristik Motor DC Kompon Error! Bookmark not defined.
Gambar 2. 6
Medan stator berdenyut sepanjang garis AC .... Error! Bookmark
not defined. Gambar 2. 7
Motor dari Gambar 2.6, dengan rotor yang berputar. .......... Error!
Bookmark not defined. Gambar 2. 8
Hubungan fasa dari arus stator dan fluksi, ggl rotor yang
dibangkitkan, dan arus rotor dan fluksi. Fluksi rotor tertinggal fluksi stator sebesar 90˚ ......................................................................................................E rror! Bookmark not defined. Gambar 2. 9
Motor Induksi ............................... Error! Bookmark not defined.
Gambar 2. 10
Grafik Torsi vs Kecepatan Motor Induksi . Error! Bookmark not
defined. Gambar 2. 11
Mikrokontroller ............................ Error! Bookmark not defined.
Gambar 2. 12
Sebuah Jalur Sinyal (bus) Mikrokontroller Error! Bookmark not
defined. Gambar 2. 13
Blok Digram Pemograman Mikrokontroller ..... Error! Bookmark
not defined. Gambar 2. 14
Mikrokontroller ATMEGA8535 .. Error! Bookmark not defined.
Gambar 2. 15
Blok diagram fungsional ATmega8535 ..... Error! Bookmark not
defined. Gambar 2. 16
Konfigurasi Pin ATMega8535 ..... Error! Bookmark not defined.
Gambar 2. 17
LCD .............................................. Error! Bookmark not defined.
Gambar 2. 18
Contoh IC L293D......................... Error! Bookmark not defined.
x
Gambar 2. 19
Sensor PIR................................... Error! Bookmark not defined.
Gambar 2. 20
Diagram Blok Rangkaian sensor gerak penerima Inframerah Error! Bookmark not defined.
Gambar 2. 21
Daerah Jangkauan Sensor PIR .... Error! Bookmark not defined.
Gambar 2. 22
Konfigurasi Pin sensor PIR .......... Error! Bookmark not defined.
Gambar 2. 23
Sensor Proximity .......................... Error! Bookmark not defined.
Gambar 2. 24
Cahaya Pantulan Sedikit dan Cahaya Pantulan Banyak ...... Error!
Bookmark not defined. Gambar 2. 25
Resistor......................................... Error! Bookmark not defined.
Gambar 2. 26
Metode penentuan nilai resistor melalui cincin warna......... Error!
Bookmark not defined. Gambar 2. 27
Transistor PNP dan Transistor NPN .......... Error! Bookmark not
defined. Gambar 2. 28
Simbol Transistor PNP dan NPN . Error! Bookmark not defined.
Gambar 2. 29
Rangkaian Commen – Emitter ..... Error! Bookmark not defined.
Gambar 2. 30
Kristal ........................................... Error! Bookmark not defined.
Gambar 2. 31
Simbol dan bentuk fisik LED....... Error! Bookmark not defined.
Gambar 2. 32
Kapasitor ...................................... Error! Bookmark not defined.
Gambar 2. 33
Dielektrika Kondensator .............. Error! Bookmark not defined.
Gambar 2. 34
Komponen Pemrograman ............ Error! Bookmark not defined.
Gambar 2. 35
Contoh Downloader ..................... Error! Bookmark not defined.
Gambar 2. 36
Contoh Kabel ISP......................... Error! Bookmark not defined.
Gambar 3. 1
Kerangka Gerbong Monorail ....... Error! Bookmark not defined.
Gambar 3. 2
Konstruksi Kereta Monorail......... Error! Bookmark not defined.
Gambar 3.3
Blok Diagram Sistem Rangkaian . Error! Bookmark not defined.
Gambar 3. 4
Mikrokontroller ATMEGA 8535 . Error! Bookmark not defined.
Gambar 3. 5
Konfigurasi Pin Pada Mikrokontroller ....... Error! Bookmark not
defined. Gambar 3. 6
Sensor PIR.................................... Error! Bookmark not defined.
Gambar 3. 7
Sensor Proximity .......................... Error! Bookmark not defined.
Gambar 3. 8
Driver IC L293D .......................... Error! Bookmark not defined.
xi
Gambar 3. 9
Motor DC Magnet Permanent ...... Error! Bookmark not defined.
Gambar 3. 10
Motor Stepper .............................. Error! Bookmark not defined.
Gambar 3. 11
Display LCD M1632 .................... Error! Bookmark not defined.
Gambar 3. 12
Denah Rancangan Model Monorail Otomatis... Error! Bookmark
not defined. Gambar 3.13
Flow Chart.................................... Error! Bookmark not defined.
Gambar 4. 1
Denah Rancangan Model Monorail Otomatis... Error! Bookmark
not defined. Gambar 4. 2
Rangkaian Elektronik Pengendali Sistem Monorail ............ Error!
Bookmark not defined.
xii
DAFTAR LAMPIRAN
LAMPIRAN 1 ....................................................... Error! Bookmark not defined. LAMPIRAN 2 ....................................................... Error! Bookmark not defined. LAMPIRAN 3 ....................................................... Error! Bookmark not defined. LAMPIRAN 4 ....................................................... Error! Bookmark not defined.
xiii
14
