Model Monitoring Kecepatan Kendaraan Menggunakan Sensor LM393 dan GSM Shield Berbasis Arduino Ilham Maulana, Dr. Setyaningsih, Dra., M.Si, Andi Chairunnas, S.Kom., M.Pd, Email :
[email protected] Program Studi Ilmu Komputer FMIPA Universitas Pakuan ABSTRAK Aspek monitoring kecepatan kendaran dijalan raya sangat dibutuhkan bagi pemilik kendaraan, khususnya jasa kendaraan angkutan umum dan barang. Kendaraan yang melaju dengan bebas dijalan raya sudah semestinya harus mematuhi aturan lalulintas. Kelalaian pengemudi yang sering terjadi dijalan raya memacu kendaraannya dengan kencang. Maka dengan perkembangan teknologi yang sangat pesat di elektronik dan komputer dibutuhkan monitoring kecepatan kendaraan untuk menghindari kecelakaan dan ketidak nyamanan pengguna jalan. Alat ini mempermudah monitoring laju kecepatan kendaraan yang bebas berjalan dijalan raya. Sistem monitoring ini menggunakan sensor LM393, GSM Shield dan Arduino Uno. Alat ini akan mempermudah pemantauan laju kendaraan jarak jauh, pendektesian laju kendaraan menggunakan sensor LM393 mendektesi putaran pada roda kendaraan, GSM Shield digunakan sebagai pengirim SMS kepada pemilik kendaraan untuk menginformasikan laju kecepatan kendaraannya. Hal ini dilakukan agar meminimalakan tingakat kecelakan dijalanan. Kata Kunci : sensor LM 393, kecepatan, GSM Shield, Arduino Uno. 1. Pendahuluan Teknologi dalam bidang otomotif terus berkembang, kendaraan yang lepas kendali di jalan raya berpotensi memicu kecelakaan. Tak peduli kendaraan pribadi, angkutan barang, hingga angkutan umum. Penyebab kecelakaan sebagian besar adalah ulah pengemudi yang tidak mentaati peraturan atau rambu-rambu lalulintas. Peraturan batas kecepatan kendaraan sudah diatur pada Undang Undang No 22 Tahun 2009 Tentang Lalulintas dan Angkutan Jalan (LLAJ) mengamanatkan agar laju kecepatan kendaraan dibatasi. Kecepatan kendaraan bermuatan berat, terutama mobil pengangkut yang bertuliskan “Lebih 70 Km per jam Informasikan Dengan Telpon atau SMS ke No Ini.” dan “Awas Kendaraan Panjang, Lebar Serta Mudah Terbakar”. Berpotensi banyak memicu kecelakan dijalan raya bila mana pengemudi melajukan kendaraannya dengan kecepatan tinggi. Meskipun
kendaran berat tersebut memiliki muatan atau tidak, tetap saja pengemudi harus melajukan kendaraannya sesuai dengan peraturan lalu lintas yang berlaku. Berkaitan hal tersebut maka kecepatan kendaraan yang dilajukan oleh pengemudi bermuatan atau tidak bermuatan, harus bisa membatasi kecepatannya sehingga kecelakaan lalu lintas bisa diminimalkan. Dari permasalahan diatas, timbul suatu pemikiran untuk membuat sebuah model monitoring kecepatan kendaraan mobil bermuatan berat, mobil yang bermuatan atau tidak bermuatan dapat membatasi laju kecepatan kendaraan pengemudi. Sehingga dapat dimonitoring oleh pemilik kendaraan dari jarak jauh. Pada penelitian sebelumnya, Hani (2010), membuat “ Sensor Ultrasonik SRF05 Sebagai Pemantau Kecepatan Kendaraan 1
Bermotor”. Sistem ini mengukuran inputan sensor ultrasonik SRF05 diproses oleh IC mikrokontroler ATMega 8535. Kemudian nilai kecepatan ditampilkan LCD dan Buzzer. Peneliti selanjutnya Lesmana (2010), membuat “Rancang Bangun Sistem Monitoring Kecepatan Kendaraan Berbasis GPS SkyNav SKM53 Dengan SMS Sebagai Media Penerima Data”. Sistem ini menggunakan GPS (Global Positioning System) SkyNav SKM53 inputa dan Prosesan data rangkaian IC mikrokontroler ATMega 162 berbasis RISC (Reduced Instruction Set Computer). Kemudian outputan LCD, sirine, dan Modem GSM Wavecom Fastrack M1306b. Peneliti selanjutnya Nataliana (2011), membuat “Perancangan Prototype Deteksi kecepatan Kendaraan Menggunakan RFID Berbasis Mikrokontroler ATMega 8535”. Sistem ini menggunakan RFID data yang diproses oleh sebuah mikrokontroler ATMega 8535 dan output pada LCD, Buzzer dan modul RFID. Berdasarkan hal tersebut, maka diusulkan alat ini menggunakan sensor LM393 yang berfungsi sebagai pendektesi kecepatan putaran rotasi pada gearbox motor DC. Sensor LM393 memiliki dua pembanding tegangan ketepatan tersendiri dengan tegangan mulai dari 2.0mV, serta transmitter dan receiver dengan jarak 10mm. LCD digunakan untuk menampilkan kecepatan gearbox motor DC dan Buzzer sebagi output alarm peringatan sebelum mencapai batas maksimal kecepatan yang ditentukan.
waktu tertentu. Kecepatan dari suatu kendaraan dipengaruhi oleh faktor-faktor manusia, kendaraan dan prasarana, serta dipengaruhi pula oleh arus lalulintas, kondisi cuaca dan lingkungan alam sekitarnya. Dengan didapatnya waktu perjalanan dan jarak perjalanan maka kecepatan perjalanan dan kecepatan bergerak akan didapat. Sehingga, dapat dinyatakan dalam rumus sebagai berikut: S =d/t Dimana: S = Kecepatan (km/jam, m/det). d = Jarak yang ditempuh (km, m). t = Waktu tempuh kendaraan (jam, det). GSM Shield V.2 GSM Shield atau GPRS (General Packet Radio Service) shield merupakan produk untuk keperluan wireless Arduino. Beroperasi pada frekuensi GSM/GPRS 850/900/1800/1900MHz untuk keperluan pengiriman suara, SMS, dan data dengan konsumsi data yang rendah. Shield GPRS ini dikendalikan menggunakan AT commands. Sehingga on-off shield lebih mudah. Lalu tersedia slot baterai pada bagian belakang shield.
Gambar 1. GSM Shield Ardiuno Uno Arduino Uno adalah board mikrokontroler yang di dalamnya terdapat mikrokontroler, penggunaan jenis mikrokontrolernya berbeda – beda tergantung spesifikasinya. Pada Arduino Uno diguanakan mikrokontroler berbasis ATmega 328. Memiliki 14 pin input dari output digital dimana 6 pin input tersebut
Pengertian Kecepatan Kecepatan kendaraan adalah rata-rata jarak yang dapat ditempuh suatu kendaraan pada suatu ruas jalan dalam satu satuan 2
dapat digunakan sebagai output PWM dan 6 pin input analog, 16 MHz osilator kristal, koneksi USB, jack power, ICSP header, dan tombol reset.
buah untuk pin Enable, satu buah untuk motor pertama dan satu buah yang lain untuk motor kedua. Karena driver L298N ini dapat mengontrol dua buah motor DC) untuk mengatur kecepatan motor tersebut.
Gambar 4. Driver Motor L298N
Gambar 2. Arduino Uno
Gearbox Motor DC Gearbox Motor DC adalah suatu motor yang mengubah energi listrik searah menjadi energi mekanis berupa tenaga penggerak torsi. Motor DC dapat dikendalikan oleh mikrokontroller dengan menggunakan metode PWM (Pulse Width Modulation). Metode PWM (Pulse Width Modulation) adalah sebuah teknik yang digunakan untuk mengatur kecepatan sebuah motor DC yaitu dengan cara membuat gelombang persegi yang memiliki perbandingan pulsa high terhadap pulsa low tertentu, biasanya diskalakan dari 0 hingga 100%.
Sensor LM393 Sensor LM393 terdiri dari dua pembanding tegangan presisi independen dengan tegangan lebih, spesikasi serendah 2.0mV max. untuk dua pembanding yang dirancang khusus beroperasi dari catu daya tunggal atas berbagai tegangan. Pengoperasi pasokan listrik perpecahan dari catu daya menguras arus yang rendah indenpenden dari besarnya daya tegangan suplay. Pembanding ini memiliki karakteristik unik dalam inputan yang umum sampai mode rentang, meskipun dioperasikan dari tegangan catu daya tunggal
Gambar 3. HC-SR501 Gambar 5. Gearbox Driver Motor L298N Driver motor L298N merupakan driver motor yang paling populer digunakan untuk mengontrol kecepatan dan arah pergerakan motor terutama pada robot line foller / line tracer. Kelebihan dari driver motor L298N ini adalah cukup presisi dalam mengontrol motor. Selain itu, kelebihan driver motor L298N adalah mudah untuk dikontrol. Untuk mengontrol driver L298N ini dibutuhkan 6 buah pin mikrokontroler. Dua
PWM (Pulse Width Modulation PWM (Pulse Width Modulation) adalah salah satu teknik modulasi dengan mengubah lebar pulsa (duty cylce) dengan nilai amplitudo dan frekuensi yang tetap. Satu siklus pulsa merupakan kondisi high kemudian berada di zona transisi ke kondisi low. Lebar pulsa PWM berbanding lurus dengan amplitudo sinyal asli yang belum termodulasi. 3
pertama. Kemudian jika terdeteksi kecepatan maksimal maka buzzer akan otomatis berbunyi kencang dan GSM Shied akan mengirim pesan peringan kedua dengan Informasi kondisi kecepatan melebihi batas maksimal yang diterima mobile phone via sms, dan jika kecepatan terdeteksi normal maka buzzer dan GSM Shield akan off.
Alur Sistem Sistem ini menggunakan Arduino UNO yang berkomunikasi dengan komunikasi serial melalui GSM shield. Input sistem berupa sensor LM393 yang berfungsi sebagai komponen untuk memonitor kecepatan putaran roda kendaraan tersebut. Monitoring sistem menggunakan Mobile Phone yang terintegrasi dengan Arduino UNO melalui komunikasi GSM Shield dengan pesan sms. Output sistem yaitu berupa buzzer, lcd dan led.
Penerapan Algoritma Pada Sistem Komponen penggerak yang diimplementasikan pada model pengatur kecepatan pada Gearbox motor DC, dimana untuk mengatur kecepatan putaran Gearbox motor DC perlu diterapkan kontrol PWM (Pulse Width Modulation) yang berfungsi sebagai pengatur lebar pulsa (Duty Cycle) direpsentasikan dalam benttuk % (persentase) dengan range 0% sampai dengan 100%. Fitur PWM (Pulse Width Modulation) pada ATMega328 memiliki resolusi sebesar 8 bit = 28 jadi 100% dari PWM bernilai 256, dengan range 0-255. Kondisi PWM yang diimplementasikan pada model motinoring kecepatan kendaraan adalah “maksimal”=75%, “tinggi”=50%, “normal”=25%, dan “mati”=0%.
Gambar 6. Sketsa Alur Sistem Model monitoring kecepatan kendaraan ini memiliki prinsip kerja dengan memberi tegangan sebesar 12V ke modul microcontroller, kemudian indikator pada modul GSM Shield akan aktif. Setelah indikator pada GSM Shield aktif, GSM Shield siap digunakan untuk mengirim pesan informasi batas kecepatan yang telah ditentukan. Data kecepatan akan terlihat pada layar lcd 16x2 jika sensor telah melakukan kalibrasi. Kecepatan putaran diatur dengan katalog RPM 7-15/detik (kecepatan normal), RPM 15-20/detik (kecepatan tinggi), RPM di atas 21/detik (kecepatan maksimal). Kemudian sensor membaca kecepatan range yang telah ditentukan jika terdeteksi kecepatan tinggi maka buzzer akan otomatis berbunyi dan GSM Shied akan mengirim pesan peringan
Gambar 7. Kontrol PWM Desain Mekanis 1. Penempatan komponenkomponen elelktonik dibuat semaksimal mungkin untuk menghasilkan kinerja sistem yang optimal. 2. Massa keseluruhan sistem dibuat seminimal mungkin, karena itu model monitoring 4
kecepatan dibuat dengan menggunakan bahan dasar akrilik. 3. Bentuk dan ukuran model sistem keamanan ruangan dibuat dengan bentuk persegi panjang untuk menghasilkan bentuk akhir yang ideal.
Gambar 9. Desain Elektrik Fritzing Perancangan Hardware
Gambar 8. Desain Mekanik Desain Elektrik Dalam desain sistem elektrik terdapat beberapa hal yang harus diperhatikan, antara lain : 1. Sumber catu daya Catu daya yang akan digunakan pada rangkaian model monitoring kecepatan kendaraan ini menggunakan sumber catu daya DC 12 V 2. Microcontroller Microcontroller yang akan digunakan dalam penelitian ini, menggunakan Arduino UNO R3 IC mikrokontroler ATMega328 untuk model monitoring kecepatan kendaraan. 3. Desain sistem kontrol Desain sistem kontrol untuk mendukung sistem ini menggunakan software Arduino IDE untuk menerjemahkan listing program dalam bentuk bahasa pemrograman C.
Gambar 11. Desain Sistem Keseluruhan Desain Perangkat Lunak Pembuatan perangkat lunak terdiri dari desain software pada model monitoring kecepatan kendaraan.
Gambar 12. Flow Chart Sistem 5
Pada pengujian Arduino uno R3 dilakukan dengan cara memberikan tegangan 12 V. Setelah itu output tegangan dicek pada pin 5V yang dihubungkan dengan phobe positif dan pin GND yang dihubungkan dengan negatif pada multimeter.
3. Hasil Pembahasan Bagian utama pada model monitoring kecepatan kendaraan menggunakan sensor LM393 dan GSM Shield berbasis Arduino Uno yang terintegrasi dengan mobiletphone yang berfungsi sebagai komponen untuk memonitor kecepatan kendaraan dijalan raya.
Gambar 14. Pengujian Arduino Tabel 2. Pengujian Arduino Uno Tegangan Input 12V
Dari pengujian tersebut tegangan input 12V berasal dari daya adaptor. Output dari Arduino uno mengeluarkan daya sebesar 5V dimana komponen elektronik seperti sensor LM393 dan Lcd dapat bekerja dengan daya 3V sampai 5V, output tegangan yang dikeluarkan Arduino uno dikonversi oleh IC regulator untuk menyesuaikan tegangan yang dibutuhkan oleh komponen elektronik. Pada pengujian sensor LM393 dilakukan dengan cara memberikan tegangan 12V dan 0 V ke Arduino uno yang ada pada model monitoring kecepatan kendaraan dan menghubungkan pin 2, GND, dan VCC pada sensor LM393. Setelah itu output tegangan dicek pada pin LM393 yang dihubungkan dengan phobe positif dan pin GND yang dihubungkan dengan negatif multimeter.
Gambar 13. Bagian Utama Sistem Uji coba struktural dilakukan untuk menguji apakah rangkaian sistem yang dibangun sudah sesuai berdasarkan jalurjalur pada konsep sistem yang direncanakan. Pada tahap ini dilakukan pengujian yang bertujuan untuk mengetahui apakah modul-modul elektronik sudah terhubung dengan benar sehingga sistem dapat berjalan berfungsi dengan baik dan memiliki performa serta fungsi yang sesuai dengan rancangan. Tabel 1. Pengujian Struktural No
1
2
Komponen Sistem Arduino Uno R3 + GSM Shield (Arduino 1) Arduino Uno R3 (Arduino 2)
LM393 Buzzer Motor Driver LCD LM393
Terhubung Dengan Pin 2 Pin 3
Keterangan Terhubung Terhubung
Pin 8,9,10
Terhubung
Analog 4 dan 5
Terhubung
Pin 2
Terhubung
Output Tegangan 4.98 VDC
6
Uji Coba Validasi Gsm Shield Uji coba dilakukan dengan menguji kecocokan sistem yang telah dibuat dengan memvalidasi pada masing-masing blok rangkaian yang bertujuan untuk mendapatkan hasil yang sesuai. Tabel 5. Uji Coba Validasi No
Gambar 15. Pengujian LM393 Tabel 3. Pengujian Sensor LM393 Tegangan Arduino 5V
Input Tegangan E18-D80NK 4,95VDC
0V
0VDC
Keterangan
1.
Aktif Tidak Aktif
Pada pengujian GSM Shield dilakukan dengan cara memberikan tegangan 5V dan 0 V ke Arduino uno dan menghubungkan seluruh pin pada Arduino uno. Setelah itu output tegangan dicek pada pin GSM Shield yang dihubungkan dengan phobe positif dan pin GND yang dihubungkan dengan negatif pada multimeter.
2.
Tabel 4. Pengujian GSM Shield Input Tegangan GSM Shield
5V
4.98VDC
Aktif
0V
0VDC
Tidak Aktif
Saat kecepatan tinggi dengan RPM 15-20 dan saat kecepatan maksimal dengan RPM 20> Connect GSM Shield dengan kondisi led indikator pada GSM Shield tidak menyala
3.
Kecepatan tinggi dan maksimal
4.
Power key on tidak ditekan
Hasil yang Diharapkan
Hasil Pengujian
Status
Paired dengan mobile phone
Gsm Shield mengirim sms setiap speed tinggi dan speed maksimal
Aktif
Tidak Pairing dengan mobile phone
tidak dapat mengirim pesan sms
Tidak Aktif
Gsm shield mengirim sms setiap speed Maksimal
Aktif
Tidak dapat mengirim data
Tidak Aktif
ATMega 328 mengirim data yang di dapat oleh sensor LM393 Tidak terhubung mobile phone
4. Kesimpulan Kesimpulan dari penelitian ini, model monitoring kecepatan kendaraan menggunakan sensor LM393 dan GSM Shield berbasis Arduino uno sebagai berikut : Model monitoring kecepatan ini menggunakan dua Arduino uno R3 ATMega328, GSM Shield, Gearbox Motor Dc, Motor Driver l298N, Sensor LM393, dan mobile phone. Input sistem menggunakan sensor LM393 yang akan ditampilkan pada LCD 16x2 dan akan dikirim via pesan menggunakan GSM Shield sebagai monitoring kecepatan laju putaran Gearbox. Terdapat dua kondisi ketika arduino menerima inputan dari GSM
Gambar 16. Pengujian GSM Shield
Tegangan Arduino
Pengujian
Keterangan
7
Shield yaitu ”kecepatan tinggi dan kecepatan maksimal”. Jarak jangkauan sensor LM393 dengan transmisi sinyal maksimal 10 mm, sedangkan pada GSM Shield jarak jangkauan tidak terbatas dan hanya dibatasi oleh keadaan sinyal. Output sistem berupa Buzzer dan lampu on/off, informasi kecepatan yang ditampilkan pada LCD dan via pesan singkat SMS. Faktor kecepatan sangat berpengaruh terhadap laju kendaraan karena pada saat kecepatan tinggi kendaraan menjadi lebih sulit di kendalikannya.
Geyosoft. 2010. Deskripsi PWM. (www.weasler.com/forms/gearbox -application-data-sheet). SNIPS. 2015. Deskripsi Buzzer. (www.digikey.com/en/product.../ c/.../buzzers-and-audio-alerts). Saftari
Firmansyah. 2015. Proyek Robotik Keren dengan Ardino.
Seeedstudio.2016.GPRS_Shield_V1.0(htt p://www.seeedstudio.com/wiki/G PRS_Shield_V1.0). Yujum. 2014. Deskripsi Driver motor. (www.tech dmu.ac.uk/~ mgongora/ L298N).
DAFTAR PUSTAKA Banzi Massimo. 2011. Getting Strarted With Arduino. Sebastapol: O’Reilly Media, inc. Dasar Elektronika. 2012. LCD (Liquid Cristal Display) (http://elektronikadasar.web.id/lcd-liquid-cristaldisplay/). Evans, Erik. 2011. Beginning Arduino Programming. Apress, Fat, Seeed Studio. 2008. Deskripsi GSM Shield. (www. elechouse.com /elechouse/ GSM_shield /GSMGPRS Module.pdf). Kadir. 2013. Deskripsi Arduino Uno. (https://www.arduino.cc/en/ main/ arduino Board Uno). Haris Bafdal. 2010. Deskripsi Motor DC. (www.weasler.com/forms/gearbox -application-data-sheet). HTC. 2008. Deskripsi Sensor LM393. (https://www.onsemi.com/pub/.../ LM393-D.pdf). Hobbs. 1995. Pengertian Laju Kecepatan. 8
