INTISARI Perkembangan jumlah kendaraan dewasa ini, baik sepeda motor maupun mobil sangat cepat sekali. Akan tetapi peningkatan ini justru berkebalikan dengan tingkat kesadaran masyarakat sebagai pengguna jalan dalam memperhatikan dan mematuhi semua jenis peraturan lalu lintas. Sehingga banyak sekali terjadi kecelakaan di jalan raya. Salah satu rambu-rambu lalu lintas yang sering dilanggar adalah batas maksimal kecepatan kendaraan. Padahal, jika para pengguna jalan mau memperhatikan rambu-rambu tersebut, angka kecelakaan lalu lintas mungkin dapat ditekan seminimal mungkin. Prototipe perangkat pemantau kecepatan sebuah kendaraan di jalan satu arah selain dari ide diatas juga di ilhami dari peneliti LIPI bandung yang membuat alat ukur untuk mengukur kaliber peluru. Prototipe perangkat pemantau kecepatan sebuah kendaraan ini didalamnya terdapat sensor cahaya yang berfungsi sebagai pengkur kecepatan, mikrokontroler sebagai penghubung dengan RS232, RTC sebagai pewaktuan, LCD sebagai penampil informasi dan komputer sebagai tempat komputasi data dan penyimpan data. Perangkat pemantau kecepatan ini memiliki kelebihan dalam hasil pengukuran (data log list), dimana data yang sudah diproses dapat ditampilkan dan disimpan untuk jangka waktu yang lama. Tingkat ketelitian data kecepatan, sangat relatif tergantung pada penempatan jarak sensor 1 dan sensor 2. Kata Kunci : Mikrokontroler, RTC, LCD, Sensor Cahaya, RS232, komputer. BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Dewasa ini perkembangan teknologi sangat cepat telah membuat peningkatan jumlah kendaraan, baik sepeda motor maupun mobil. Akan tetapi peningkatan ini justru berkebalikan dengan tingkat kesadaran masyarakat sebagai pengguna jalan dalam memperhatikan dan mematuhi semua jenis peraturan lalu lintas. Sehingga banyak sekali terjadi kecelakaan di jalan raya. Salah satu rambu-rambu lalu lintas yang sering dilanggar adalah batas maksimal kecepatan kendaraan, baik kecepatan maksimal di jalan kabupaten maupun kecepatan maksimal di jalan nasional, khusunya jalan raya satu arah yang mana banyak pengguna jalan yang memacu kecepatan kendaraanya melebihi batas maksimal kecepatan. Padahal, jika para pengguna jalan mau memperhatikan ramburambu tersebut, angka kecelakaan lalu lintas dapat ditekan seminimal mungkin. Aparat kepolisian khususnya polisi lalu lintas sebagai penegak hukum dituntut kerja kerasnya dalam mengendalikan pelanggaran kecepatan maksimal kendaraan. Guna mendukung pihak kepolisian dalam melaksanakan tugas, maka dibutuhkan suatu alat yang dapat mengukur kecepatan kendaraan yang melintas dalam suatu jalan raya khususnya di jalan raya satu arah. Sehingga jika ada pengguna jalan raya yang melakukan pelanggaran rambu batas kecepatan maksimal, polisi dapat mengetahui dan menindak pengguna jalan secepatnya. Berangkat dari pemikiran di atas, maka dibuat suatu solusi yang merupakan suatu alat yang dapat memantau kecepatan sebuah kendaraan yang melintas di jalan satu arah. Prototipe pemantau kecepatan sebuah kendaraan dijalan satu arah ini selain berasal dari ide diatas juga di ilhami dari peneliti LIPI bandung yang yang membuat suatu alat ukur kaliber peluru.
1
Rumusan Masalah Dari latar belakang masalah di atas dapat dirumuskan permasalahan sebagai berikut : 1. Bagaimana merancang prototipe alat yang dapat memantau kecepatan sebuah kendaraan dijalan satu arah, yaitu baik perangkat lunak dan perangkat keras. 2. Bagaimana melakukan pengujian terhadap penempatan sensor cahaya untuk mengetahui sensifitas sensor dan untuk mengetahui validasi pengukuran kecepatan. Batasan Masalah Pada perancangan alat ini, terdapat batasan masalah agar pembahasanya tidak terlalu luas. Batasan masalah tersebut menyangkut pembuatan perangkat keras (hardware) dan perangkat lunak (software). Dengan batasan masalah sebagai berikut : 1. Membatasi detail program prototipe pemantau kecepatan sebuah kendaraan di jalan satu arah, berdasarkan pada bahasa pemrograman yang digunakan adalah bahasa program assembler yang mengacu pada listing program dan Delphi untuk menampilkan data hasil pengukuran kecepatan kendaraan. 2. Membatasi detail dan penjelasan tentang mikrokontroler, karena topik ini sudah dibahas sebelumnya oleh banyak mahasiswa Tujuan dan Manfaat Adapun tujuan dan manfaat dalam pennyusuna laporan tugas akhir ini adalah : 1. Mendapatkan rancangan suatu prototipe yang dapat memantau kecepatan sebuah kendaran di jalan satu arah, sehingga dapat di aplikasikan pada kehidupan sesungguhnya. 2. Melakukan pengujian dari penempatan antara sensor cahaya 1 dan sensor cahaya 2, sehingga diperoleh hasil pengukuran kecepatan kendaraan dan membandingkannya dengan pengukur kecepatan yang terdapat pada kendaraan. BAB II LANDASAN TEORI Prinsip Kecepatan Kecepatan adalah sebuah besaran yang menunjukkan jarak yang ditempuh dalam satuan waktu. Biasanya satuan kecepatan yang umum digunakan adalah kilometer per jam (km/jam). Kecepatan suatu benda bergerak dapat diketahui dengan menghitung waktu benda tersebut menempuh suatu jarak tertentu. Jika jarak yang ditempuh oleh benda telah diketahui maka kecepatan dapat dihitung dengan membagi jarak dengan waktu yang diperlukan untuk menempuh jarak tersebut. s v t keterangan: v = kecepatan (km/jam) s = jarak tempuh atau jarak antar sensor (km) t = waktu tempuh kendaraan (jam) Sensor Sensor adalah suatu alat yang dapat mengukur besaran tertentu (kuantitas) seperti cahaya, suhu, kelembaban, panas dan sebagainya. Sensor pada umumnya tidak dapat langsung masuk ke mikrokontroler karena perlu penyesuaian besaran tegangan 2
dan lain-lainya. Oleh karena itu dikondisikan dulu sinyalnya di bagian pengkondisi sinyalnya (signal conditioner), sehingga levelnya sesuai atau dapat dimengerti oleh bagian input mikrokontroler. 1. Sensor Transmitter Sensor transmitter merupakan piranti yang sangat umum digunakan dalam suatu sistem instrumentasi, yang mana berguna memberikan rangsangan kepada sensor receiver. Sensor yang digunakan pada pemantau kecepatan kendaraan berupa cahaya yang memiliki panjang gelombang dan radiasi. Adapun sensor yang digunakan seperti Diode laser. Diode Laser merupakan pembangkit sinar laser yang memiliki panjang gelombang sebesar 530 – 680 nM. Diode laser selain memiliki sinar fokus yang sangat kecil, juga daya jelajah yang sangat jauh. Jadi memungkinkan dapat dapat digunakan di tempat area yang sangat luas. Daya yang digunakan diode laser juga sangat kecil hanya membutuhkan daya sebesar 1 mW. Jadi dapat memungkinkan pengematan power pada rangkaian. 2. Sensor Receiver Sensor Receiver berfungsi menerima rangsangan dari sensor transmitter yang mana akan dikirimkan kepada mikrokontroler untuk di olah. Pada alat pemantau kecepatan kendaraan menggunakan photodiode sebagai sensor receiver. Di mana photodiode ini membutukan arus maksimal sekitar 100 mA photodiode bekerja jika ada cahaya yang masuk photodiode maka hambatan dari anoda ke katoda kecil dan jika tidak ada cahaya yang masuk ke foto transistor maka hambatan dari anoda ke katode besar. Mikrokontroler AT89S51 Mikrokontroler suatu alat atau komponen pengontrol atau pengendali yang memiliki ukuran kecil (micro). AT89S51 adalah mikrokontroler produk dari ATMEL. Mikrokontroler AT89S51 mempunyai 40 kaki, 32 diantaranya adalah kaki untuk keperluan Port Paralel. Setiap Port Paralel terdiri dari 8 kaki, Port-Port Paralel tersebut dikenal dengan Port 0,1, 2 dan Port 3. Nomor dari masing-masing kaki mulai dari 0 sampai 7, kaki pertama Port 0 disebut P0.0 dan kaki terakhir untuk Port 0 adalah P0.7. RTC DS12C887 RTC DS12C887 merupakan piranti khusus pewaktuan yang dilengkapi dengan RAM internal 128 byte. RTC ini dirancang untuk menggantikan RTC DS12887 yang lazim digunakan dalam IBM PC untuk mengatasi permasalahan milenium bug atau rekonstruksi hardware terhadap tahun 2000. RTC DS12C887 bekerja menggunakan catuan bateray lithium dan kristal kuarsa yang dikemas menjadi satu packing 24 pin DIP bersama chip RTC. Komunikasi Serial RS232 Pada prinsipnya, komunikasi serial ialah komunikasi dimana pengiriman data dilakukan per bit, sehingga lebih lambat dibandingkan komunikasi paralel seperti pada port printer yang mampu mengirim 8 bit sekaligus dalam sekali detak. Beberapa contoh komunikasi serial ialah mouse, scanner dan sistem akuisisi data yang terhubung ke port COM1/COM2. Baud rate adalah kecepatan transmisi data serial, berupa banyaknya transisi logika pada saluran data serial setiap detik. Semakin besar nilai baud rate, maka semakin cepat proses pengiriman/ penerimaan data serial. fosc baudrate 256 TH1 384 3
dengan : fosc baud rate TH1
: frekuensi x-tal yang digunakan. : kecepatan transfer data yang akan dikehendaki : pewaktu sebagai pengatur baudrate mikrokontroler
Penampil LCD LCD yang dipakai adalah jenis M 1632 produksi Seiko Instrument Inc. Modul ini merupakan modul LCD dot matriks dengan konsumsi daya yang rendah, namun mempunyai tampilan yang lebar dengan kontras yang tinggi (kelihatan jelas). BAB III PERANCANGAN DAN PRINSIP KERJA ALAT Blog Diagram Sistem Perancangan prototipe pemanatau kecepatan sebuah kendaraan di jalan satu arah adalah suatu instrumen berbasis mikrokontroler dan PC. Didalam sistem terdapat dua sensor untuk mendeteksi kecepatan kendaraan, Kemudian diolah oleh mikrokontroler dan dikirim ke PC melalui RS232. blog diagram sistem dari kecepatan ini dapat dilihat pada gambar 3.1. Bagian1 Laser Point
RTC Sensor A
LCD Laser Point
Sensor B Mikrokontroler
RS232
Gambar 3.1 Blog diagram sistem. Prototipe pemantau kecepatan kendaraan ini terdiri atas 6 bagian, yaitu sebagai berikut: 1. Pendeteksi kecepatan, pada pendeteksi kecepatan tedapat rangkaian laser point dan rangkaian sensor , di mana pada bagian ini berfungsi mendeteksi kecepatan kendaraan berdasarkan waktu tempuh kendaraan yang bergerak dan mengenai sensor A dan sensor B. 2. Mikrokontroler, sebagai kontrol utama dari sistem yang dirancang. 3. RTC, sebagai memori eksternal dari sistem dan pengendali untuk jam, tanggal, dan hari sehingga terjadi persamaan jam dan tanggal pada sistem dengan PC. 4. Penampil LCD, menampilkan informasi saat data di transfer ke PC dan menampilkan informasi jam, tanggal dan hari.
4
5. RS232, sebagai interface antara mikrokontroler dengan PC yang berupa komunikasi serial. 6. PC, mengkalkulasi data dari mikrokontroler untuk di olah dan hasilnya akan ditampilkan berupa kecepatan kendaraan. Rangkaian RTC RTC adalah Real Time Clock, fungsi utama dari RTC ini adalah piranti khusus pewaktuan menghasilkan informasi jam, tanggal dan hari. Disamping fungsi utama tersebut pada RTC juga mempunyai dilengkapi dengan RAM internal. Alat ini menggunakan RTC DS12C887 yang memiliki memori RAM internal 128 byte, sehingga memori RAM ini dapat dimanfaatkan oleh mikrokontroler sebagai memori eksternal.
Gambar 3.2 Rangkaian RTC. Rangkaian Sensor Penerima terdiri dari bahan peka cahaya yang dapat memberikan keluaran untuk dapat disalurkan untuk dapat diolah lebih lanjut, komponen peka cahaya ini menggunakan photodiode yang mempunyai sifat apabila terkena cahaya maka akan melewatkan arus balik, sehingga keluarannya menjadi sekitar 0,02 volt. Jika photodiode sebelum terkena cahaya tegangan pada titik tengah antara fotodioda dan R adalah 4,7 volt. Penggunaan sensor photodiode pada aplikasi yang menggunakan mikrokontroler, dan mikrokontroler tersebut merupakan piranti digital yang hanya mampu menerima logika 1 (5 Volt) dan logika 0 (0 Volt). Pada rangkaian penerima laser tersebut keluarannya bernilai 0,02 volt jika terkena cahaya dan pada saat tidak terkena cahaya laser bernilai 4,7 volt. Untuk mampu memberikan masukan pada mikrokontroler, maka pada saat cahaya laser terhalang seharusnya keluaran sensor menuju mikrokontroler harus bernilai nol (0) dan pada saat tidak terhalang keluaran sensor bernilai high (1), agar mikrokontroler dapat bekerja jika cahaya laser tersentuh atau terhalang obyek yang melewati kedua sensor. Untuk mengatasi keluarannya berbanding terbalik sehingga keluarannya dapat dideteksi oleh mikrokontroler, maka digunakan konfigurasi gerbang NOT. Jika keluaran sensor penerima sebelum menggunakan gerbang NOT yaitu saat cahaya laser tidak terhalang benda = 0,02 volt dan cahaya laser terhalang benda = 4,7 volt, setelah menggunakan gerbang NOT menjadi cahaya laser tidak terhalang benda
5
= 5 volt dan cahaya laser terhalang benda = 0 volt. Dan ini mampu dideteksi oleh mikrokontroler karena telah berlogika low (0) dan high (1). Gerbang NOT di sini menggunakan IC 74LS04 yang di dalamnya terdapat 6 buah gerbang NOT. Resistor R1 dan R2 sebagai pull-up yaitu untuk menghilangkan logika rancu jika terjadi kesalahan pengindraan (efek bounce)
Gambar 3.3 Rangkaian sensor. Perancangan Perangkat Lunak Perangkat lunak sistem instrumen prototipe pemantau kecepatan sebuah kendaraan menggunakan bahasa pemrograman untuk menjalankan proses yang berada didalam mikrokontroler sampai dikirim ke komputer menggunakan bahasa assembler. Saat pertama kali sistem dinyalakan mikrokontroler akan menjalankan program dari awal, yaitu dari inisialisasi RTC , inisialisasi LCD, format tanggal dan pewaktuan, pengecekan posisi sensor hingga proses transfer serial ke komputer. Urutan kerja program pada saat dijalankan ditunjukkan pada gambar 3.4.
6
Start
Inisialisasi RTC
Inisialisasi LCD
Tampilkan Hari, Tgl dan Jam Sistem Siap
Tidak
Apa ada data pada sensor 1 ?
Tunggu Sensor 2
Tidak
YA Apa ada data pada sensor 2 ?
Kirim Serial ke PC
Kembali keposisi Siap
Gambar 3.4 flowchat sistem BAB IV PENGUJIAN ALAT DAN PEMBAHASAN Pengamatan validasi sensor dilakukan untuk optimasi kerja sensor dengan membandingkan pengukuran menggunakan sensor dan pengukuran yang sesuai pada speedometer kendaraan. Ini bertujuan untuk pengecekan dan mengetahui kerja alat secara keseluruhan. Sistem pengujian validasi sensor dengan membandingkan hasil pengukuran pada speedometer pada kendaraan dengan hasil pengukuran pada alat, dimana sensor diatur dengan jarak laserpoint dan sensor kurang lebih 4 meter dan jarak sensor 1 dan 2 dengan berbeda-beda. Untuk kendaraan di uji dengan menggunakan motor suzuki smash, dan di ambil sempel kecepatan pada speedometer kendaraan 100 km/jam. Alasan utama menggunakan sempel kecepatan 100 km/jam ini didasarkan pada batas kecepatan maksimal pada rambu lalu-lintas dijalan raya yaitu 80 km/jam dan kecepatan maksimal rata-rata kendaraan kurang lebih 100/ km/jam. Maka diperoleh hasil seperti pada tabel 4.1
7
Tabel 4.1 Pengamatan validasi sensor. Kecepatan Speedometer kendaraan (km/jam)
Jarak Sensor 1 dan Sensor 2 (cm)
Hasil pengukuran kecepatan (km/jam)
Error (%)
100
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
98,63 99,31 99,539 99,585 99,827 99,844 99,843 99,846 99,861 99,945
0,0137 0,0069 0,00461 0,00415 0,00173 0,00156 0,00157 0,00154 0,00139 0,00055
Dari tabel diatas dapat dibuat garafik jarak sensor terhadap terhadap kecepatan pengukuran seperti gambar 4.1. 100,2
100
99,8
kecepatan(km/jam)
99,6
99,4 Series1 99,2
99
98,8
98,6
98,4 0
20
40
60
80
100
120
jarak sensor (cm)
Gambar 4.1 Grafik jarak sensor dengan hasil pengukuran. Dari hasil pengukuran seperti tabel 4.1 bahwa kesalahan (error) ukur pada penempatan jarak sensor cahaya dapat dibuat tabel seperti gambar 4.3. Untuk mendapatkan jarak yang idel dapat diperoleh rumus persamaan grafik seperti berikut : v vt Error (%) x100% v keterangan : v = Kecepatan pada tampilan vt = Kecepatan pada penghitungan
8
0,016
0,014
0,012
Error(%)
0,01
0,008
Series1
0,006
0,004
0,002
0 0
20
40
60
80
100
120
Jarak Sensor (cm)
Gambar 4.2 Grafik jarak sensor dengan erorr. Pada gambar grafik 4.2 untuk mendapatkan nilai singularitas telihat bahwa posisi jarak sensor yang tepat yaitu pada jarak sensor 100 cm atau lebih, hal ini didasarkan pada nilai error terkecil. Di samping itu dari pengamatan kecepatan kendaraan, bahwa penempatan sensor 1 dan sensor 2 dengan jarak tertentu sangat mempengaruhi terhadap hasil pengukuran kecepatan. Ini disebabkan pada sistem program pada prototipe pemantau kecepatan sebuah kendaraan proses transfer data dari sensor menuju mikrokontroler tidak menggunakan intrupsi, karena pada sistem ini interupsi hanya digunakan untuk proses transfer data komunikasi serial, sehingga waktu yang dibutuhkan dalam pengiriman data dari sensor cahaya menuju komputer menjadi lebih lama. BAB V KESIMPULAN Dari perancangan alat prototipe perangkat pemantau kecepatan sebuah kendaraan di jalan satu arah ini dapat di simpulkan sebagai berikut : 1. Tingkat akurasi dalam pengukuran sangat tergantung pada jarak letak sensor. Berdasarkan hasil percobaan bahwa jarak pengujian relatif, yaitu tergantung pada jarak sensor 1 dan sensor 2. Sehingga untuk mendapatkan pengukuran kecepatan yang tepat harus memperhatikan jarak sensor 1 dan sensor 2. 2. Pada sistem ini mikrokontroler berfungsi sebagai penghubung antara sensor dengan RS232. Salah satu alasan menggunakan mikrokontroler pada pemantau kecepatan sebuah kendaraan dijalan raya, karena perkembangan komputer sekarang ini untuk port LPT dan serial tidak disertakan dalam mainboard, dan hanya memasang port USB saja. 3. Kelebihan utama pematau kecepatan sebuah kendaraan di jalan raya ini adalah terdapatnya data log (data hasil pengukuran), yaitu berupa data digital yang menggunaan komputer/laptop sebagai tempat komputasi data dan penyimpanan data. DAFTAR PUSTAKA Antonius, Penelitian Puslit Informatika, Bandung : LIPI Atmel Corporation. 2001. Data Sheet AT89S51. www.atmel.com Inge Martina, Ir. 1999, 36 Jam Belajar Komputer Delphi 4.0, Jakarta : PT Elex Media Komputindo.
9
Jamshidi, M, Timothy J Ross. 1993, Fuzzy Logic And Control Software And Hardware Aplications, USA : Prentince-Hall Inc. Maxim Integrated Product. 2007, Data Sheet Real Time Clock, www.maxim-ic.com. Romy Budhi Widodo dan Joseph Dedy Irawan. 2007, Interfacing pararel & serial Menggunakan Delphi, Yogyakarta : Graha Ilmu. Son Kuswandi. 2000, Kendali Cerdas (Intelligent Control), Surabaya: EEPIS Press. Tim Lab Mikroprosesor. 2007, Pemrograman Mikrokontroler AT89S51 dengan C++ dan Assembler, Yogyakarta : Andi. Usman. 2008, Teknik Antarmuka + Pemrograman Mikrokontroler AT89S52, Yogyakarta : Andi Offset. Widodo Budiharto. 2006, Belajar Sendiri Membuat Robot Cerdas, Jakarta : PT Elex Media Komputindo. Wahana Komputer. 2003, Tip&Trik Pemrograman Delphi 7, Yogyakarta : Andi. Wahana Komputer. 2006, Teknik Antarmuka Mikrokontroler dengan komputer Berbasis Delphi, Jakarta : Salemba Infotek.
10
