Makalah Seminar Tugas Akhir SISTEM MONITORING JARAK, KECEPATAN, BRAKE SYSTEM DAN PUTARAN HANDGRIP PADA SEPEDA MOTOR SUPRA 125 DENGAN RADIO FREKUENSI YS-1020UA Syamsul Muin Harahap[1], Iwan Setiawan, S.T, M.T[2], Sumardi S.T, M.T[2] Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro Jln. Prof. Sudharto, Tembalang, Semarang, Indonesia Abstrak Banyaknya pengguna kendaraan sepeda motor saat ini berpengaruh pada tingkat kecelakaan yang ada. Hal ini disebabkan para pengendara kurang memahami mengenai kondisi kendaraan yang dipakainya karena pengetahuan yang terbatas terhadap mesin sepeda motor, oleh karena itu diperlukan suatu alat yang dapat memonitor kondisi sepeda motor secara wireless seperti kecepatan, jarak, putaran handgrip dan brake system. Dengan adanya alat ini maka dapat membantu pengendara untuk mengetahui kendaraan tersebut sebelum sepeda motor dikendarai. Melihat kenyataan yang ada, maka pada Tugas Akhir kali ini akan dibuat suatu sistem monitoring jarak, kecepatan, putaran handgrip dan brake system, untuk jarak dan kecepatan menggunakan assy sensor speed, sedangkan untuk putaran handgrip dan brake system menggunakan potensiometer geser, dan dilengkapi dengan RF YS-1020UA yang bertugas untuk mengirimkan data secara wireless, pada YS-1020UA menggunakan frekuensi 433mHz, untuk controler-nya menggunakan sistem Mikrokontroler ATmega8535. Pada laporan Tugas Akhir ini telah dilakukan pembacaan data yang didapat dari assy sensor speed yang diolah dengan Mikrokontroler ATmega8535 dan hasilnya dikirim ke sisi receiver melalui wireless menggunakan YS1020UA, sehingga dapat diketahui data jarak, kecepatan, brake system dan putaran handgrip. Dari hasil pengolahan data dapat diterima oleh receiver kemudian ditampilkan oleh komputer melalui software C# 2008 Express Edition. Kata kunci: Atmega 8535, YS-1020UA, Assy Sensor Speed, Potensiometer geser, Akuisisi data
yang diukur sebagai data dirubah kebentuk sinyal listrik, data kemudian ditampilkan kedalam bentuk simpangan jarum pada komputer. Sistem akuisisi data berkembang pesat sejalan dengan kemajuan di bidang teknologi digital dan komputer, kini akuisisi data merubah dari besaran fisis data source ke bentuk sinyal digital dan diolah oleh suatu komputer. Pengolahan dan pengontrolan proses oleh komputer memungkinkan penerapan akuisisi data dengan software. Pada Tugas Akhir ini akuisisi data yang akan diukur adalah pada sepeda motor Supra 125. 2.2 Real Time Filter IIR ( Infinite Impulse Response ) [4] Filter IIR (Infinite Impulse Response) adalah salah satu tipe dari filter digital yang dipakai pada aplikasi Digital Signal Processing (DSP). Keuntungan filter IIR antara lain adalah membutuhkan koefesien yang lebih sedikit untuk respon frekuensi. Filter IIR dalam hal ini tidak dipahami sebagai suatu kondisi response impuls dari (-) tak terhingga dan berakhir sampai (+) tak terhingga. Lebih tepat dipahami sebagai suatu filter yang memperhitungkan kondisi sebelum dan sesudahnya, atau sebagai gabungan antara “feedback” dan “feedforward”. Referensi untuk model IIR ini berasal dari jumlah data masuk kemudian difilter dalam waktu tertentu dan menghasilkan sinyal output. Untuk mendapatkan
I. PENDAHULUAN Seiring perkembangan zaman sekarang ini dan meningkatnya keperluan manusia akan suatu sistem yang dapat berkerja secara real time untuk membantu pekerjaan manusia, teknologi mikrokontroler telah mengalami perkembangan yang pesat serta semakin luas pengembangan aplikasinya dalam kehidupan sehari-hari, meliputi berbagai bidang kehidupan seperti bidang akuisisi data, monitoring data, dan berbagai bidang lainnya. Suatu aplikasi mikrokontroler yang ditujukan untuk membantu pekerjaan manusia harus memperhatikan beberapa hal seperti manfaat yang dihasilkan, efisiensi biaya, sumber daya alam, dan efisiensi sumber daya manusianya. II. DASAR TEORI 2.1 Akuisisi Data Sistim akuisisi data dapat didefinisikan sebagai suatu sistem yang berfungsi untuk mengambil, mengumpulkan, dan menyimpan data dan memprosesnya untuk menghasilkan data yang dikehendaki. Jenis metode yang digunakan pada umumnya bertujuan untuk menyederhanakan proses. Pada mulanya proses pengolahan data lebih banyak dilakukan secara manual oleh manusia, pada saat itu perubahan besaran fisis dirubah menjadi besaran yang langsung bisa diamati panca indra manusia. Kemampuan teknologi pada bidang elektronika besaran fisis 1 2
Mahasiswa Jurusan Teknik Elektro UNDIP Staf Pengajar Jurusan Teknik Elektro UNDIP
[1]
koefisien filter dengan tepat, maka menggunakan software C#. Gambar 2.1(a)
umumnya sebesar 10 milivolt. Penerapan hall effect sensor di industri biasanya digunakan untuk mengukur kecepatan putar objek yang bergerak, misalnya pada pembacaan gear pada kecepatan sepeda motor. Setiap kali gear melewati sensor, maka dihasilkan pulsa pada output keping semikonduktor. Bentuk fisik hall effect sensor tampak pada Gambar 2.2.
Mikrokontroler AVR [5] ATMEL sebagai salah satu vendor yang mengembangkan dan memasarkan produk mikroelektronika telah menjadi suatu teknologi standar bagi para designer sistem elektronika masa kini. Dengan perkembangan terakhir, yaitu generasi AVR (Alf and Vegard’s Risc Processor), para designer sistem elektronika telah diberi suatu teknologi yang memiliki kapabilitas yang maju, tetapi dengan biaya ekonomis yang cukup minimal. Mikrokontroler AVR memiliki arsitektur RISC 8 bit, di mana semua instruksi dikemas dalam kode 16-bit (16-bits word) dan sebagian besar instruksi dieksekusi dalam 1 (satu) siklus clock, berbeda dengan MCS51 yang membutuhkan 12 siklus clock. AVR berteknologi RISC (Reduced Instruction Set Computing), pada seri MCS51 berteknologi CISC (Complex Instruction Set Computing). 2.3
Gambar 2.2 Hall effect sensor. Potensiometer [8] Potensiometer adalah sebuah resistor yang nilainya dapat berubah-ubah dengan jalan menggeser atau memutar toggle pada alat tersebut, nilai resistor dapat ditetapkan sesuai dengan kebutuhan. Gambar 2.3 adalah bentuk fisik dari potensiometer. 2.5
Transducer Electromagnetic [6] Piranti hall effect sensor menghasilkan tegangan output yang ditimbulkan karena medan magnet. Hall effect sensor pertama kali ditemukan pada tahun 1879 oleh Edward H.Hall. Prinsip kerja hall effect sensor yaitu apabila sebuah magnet di letakkan tegak lurus terhadap sepasang keping konduktor, maka tegangan akan muncul pada sisi yang berlawanan dengan konduktor. Tegangan yang muncul ini desebut tegangan hall. Besar tegangan hall sebanding dengan arus dan kuat medan magnet. Hall effect sensor dapat digunakan untuk mengukur kuat medan magnet. Tranduser hall effect sensor menggunakan sebuah keping semikonduktor. Arus mengalir melalui beban semi konduktor, tegangan emf ialah dihasilkan di antara sisi yang lain pada keping semikonduktor tersebut, kemudian jika terdapat hubungan magnet melalui keping semikonduktor akan dihasilkan tegangan yang sebanding dengan kuat arus medan magnet melewati bahan semikonduktor. Pada sisi kanan semikonduktor menyebabkan elektron bergerak menyebar ke pusat keping. Perubahan gerak elektron menimbulkan tegangan hall, 2.4
Gambar 2.3 Bentuk fisik beberapa jenis potensiometer. Potensiometer yang tersedia di pasaran terdiri dari beberapa jenis, yaitu: potensiometer karbon, potensiometer wire wound dan potensiometer metal film. 1. Potensiometer karbon adalah potensiometer yang terbuat dari bahan karbon, kepresisian potensiometer karbon sangat, nilai resistansi akan sangat mudah berubah akibat pergeseran kontak. 2. Potensiometer gulungan kawat wire wound adalah potensiometer yang menggunakan gulungan kawat nikelin yang sangat kecil ukuran penampangnya. Ketelitian dari potensiometer jenis gulungan tergantung dari ukuran kawat yang digunakan serta kerapihan penggulungannya.
[2]
11
3.
Metal film adalah potensiometer yang menggunakan bahan metal yang dilapiskan ke bahan isolator . Potensiometer karbon dan metal film jarang digunakan untuk kontrol industri karena cepat rusak. Potensiometer wire wound adalah potensiometer yang menggunakan kawat halus yang dililit pada batang metal. Ketelitian potensiometer tergantung dari ukuran kawat. Kawat yang digunakan biasanya adalah kawat nikelin. Penggunaan potensiometer untuk pengontrolan posisi cukup praktis karena hanya membutuhkan satu tegangan eksitasi dan tidak membutuhkan pengolahan sinyal yang rumit. Kelemahan penggunaan potensiometer antara lain: 1. Cepat aus akibat gesekan. 2. Sering timbul noise terutama saat pergantian posisi dan saat terjadi lepas kontak. 3. Mudah terserang korosi. 4. Peka terhadap air.
kebutuhan. Tabel 2.1 adalah nilai frekuensi 8 channel yang dapat dipilih pada RF YS-1020UA. 2.7
Virtual Port K-125R [7] K-125R memiliki COM virtual port pada komputer yang tidak mempunyai RS-232 port yang sebenarnya. Hal ini memungkinkan terjadinya komunikasi RS-232 setelah menghubungkan device. Gambar 2.10 menunjukkan COM virtual port melalui software USB.
Gambar 2.10 COM port virtual .
2.6
Radio Frekuensi (RF) Modul YS1020UA [9] Pada perancangan ini media komunikasi yang digunakan yaitu melalui frekuensi radio (RF). Untuk komunikasi melalui frekuensi radio menggunakan YS-1020UA.
Langkah-langkah untuh membuat COM virtual port pada komputer dengan menggunakan K125R. 1. Buat rangkaian dengan mikrokontroler ATTiny 2313 sebagai kontroler utamanya. 2. Tuliskan program pada mikrokontroler AVR ATTiny 2313 3. Hubungan device pada port USB komputer. 4. Install driver pada komputer. 5. Akses device melalui COM virtual port pada device manager. 6. Komputer akan meminta lagi instalasi driver ketika dihubungkan dengan USB port yang lain. 7. Deteksi driver yang telah ter-install sebelumnya secara otomatis. Nomor COM yang lain akan ditentukan.
Gambar 2.6 Modul radio YS-1020UA. Gambar 2.6 adalah YS-1020UA, modul ini dapat berkomunikasi secara wireless, dan mempunyai 8 channel dengan frekuensi yang berbeda, frekuensi yang digunakan pada sistem ini adalah 433 Mhz. Jarak jangkauan komunikasi sekitar 250 meter .
2.7
Microsoft Visual C # 2008 Expres Edition[1] Microsoft Visual C#.NET adalah salah satu bahasa pemrograman yang ada di dalam paket Microsoft Visual Studio 2008. Visual C#.NET adalah bahasa pemrograman terbaru yang memadukan kelebihan Java, C, dan C++. Kelebihan Visual C#.NET dibandingkan Visual Basic.NET adalah dalam hal kemampuan mewarisi sifat-sifat yang unggul dari Java, C++, dan kecepatan yang lebih tinggi.
Gambar 2.7 Rangkaian dalam modul radio YS1020UA. YS-1020UA mempunyai 8 channel dengan frekuensi yang dapat disesuaikan dengan
[3]
III.
PERANCANGAN SOFTWARE DAN HARDWARE Perancangan sistem pengukuran jarak, kecepatan, brake system, dan putaran handgrip pada sepeda motor Supra 125 ini untuk media tampilan menggunakan komunikasi dengan memanfaatkan radio frekuensi YS-1020UA atau wireless. Perancangan akuisisi data ini dapat dibagi menjadi dua yaitu perancangan perangkat keras dan perancangan lunak. Perancangan perangkat keras meliputi semua perangkat keras yang digunakan untuk membentuk sistem pengukuran kecepatan, jarak, brake system, dan putaran handgrip, pada perancangan perangkat lunak membahas tentang tampilan pengukuran jarak, kecepatan, brake system, dan putaran handgrip sepeda motor pada Software C#.
3.1
Gambar 3.1 Diagram blok keseluruhan perangkat keras. Tiap-tiap bagian dari diagram blok sistem diatas dapat dijelaskan sebagai berikut: 1. Sensor kecepatan dan jarak menggunakan assy sensor speed, berfungsi sebagai mendeteksi pulsa pada setiap mata gear pada gear counter shaft second. 2. Brake system sensor dan handgrip sensor menggunakan potensiometer geser, pada brake system penempatan potensiometer berada pada tuas rem dan pada putaran handgrip penempatan potensiometer sejajar dengan handgrip dan dihubungkan melalui tali penghubung, prinsip kerjanya yaitu membaca referensi pada nilai ADC saat posisi tuas potensiometer bergeser. 3. Mikrokontroler AVR ATmega8535 yang berfungsi sebagai pengendali pada sistem akuisisi data dan monitoring sepeda motor yang diprogram dengan menggunakan bahasa C. 4. YS-1020UA digunakan sebagai sarana untuk mengirimkan data secara serial dengan wireless system dari lokasi transmitter ke receiver. Bagian transmitter berfungsi sebagai pemancar dari data monitoring pada sensor dan mengirimkan data hasil pembacaan dikirim oleh ATmega8535 kemudian data tersebut diterima oleh receiver. 5. K-125 R berfungsi membuat COM virtual port pada komputer dan mempunyai RS232 port, hal ini memungkinkan terjadinya komunikasi K-125R dengan usb. 6. PC ( Personal Computer ) digunakan untuk menampilkan data monitoring sistem akuisisi data pada sepeda motor Supra 125 ini. Untuk keperluan monitoring secara real time, hasil data pengolahan dari mikrokontroler dikirim oleh RF YS-1020 transmitter dan data diterima
Perancangan Perangkat Keras ( Hardware )
Rancang bangun sistem akuisisi data pada sepeda motor Supra 125 dibagi menjadi dua bagian yaitu bagian transmitter dan bagian receiver. Bagian transmitter berfungsi untuk mengirimkan data dari hasil pengukuran pada sensor dan dikirimkan ke receiver melalui radio frekuensi YS-1020UA, data yang dikirim adalah berupa data ADC pada brake system, ADC pada putaran handgrip, jarak tempuh dan kecepatan sepeda motor saat melaju, kemudian data diolah oleh Software C# dan data akan ditampilkan berupa tampilan brake system, putaran handgrip, jarak tempuh, dan kecepatan sepeda motor. Transmitter dan receiver masing-masing hanya berjumlah 1 unit dan koneksinya berupa hubungan langsung. Pada pengukuran tampilan brake system, putaran handgrip, jarak tempuh sepeda motor, dan kecepatan sepeda motor untuk sistem pengukurannya menggunakan pengukuran secara real time. Kecepatan dan jarak sepeda motor akan terdeteksi oleh assy sensor speed dengan pembacaan pulsa pada gear counter shaft second, potensiometer geser berfungsi sebagai mendeteksi besarnya putaran handgrip dan brake system. Data hasil pembacaan sensor akan diolah oleh mikrokontroler ATmega8535
[4]
oleh YS-1020UA receiver, dari receiver data dikirim melului usb to serial dengan K-125, kemudian data ditampilkan ke komputer melalui software Microsoft Visual c# 2008 Express Edition. 3.2 YS-1020UA YS-1020UA digunakan sebagai sarana untuk mengirimkan data secara wireless dari transmitter ke receiver. Bagian transmitter berfungsi sebagai mengirimkan data hasil pembacaan sensor dan receiver berfungsi menerima data dari transmitter untuk selanjutnya dikirim dan ditampilkan ke komputer. Untuk mengirimkan bit-bit digital maka diperlukan suatu sistem modulasi digital yang dapat merubah bitbit tersebut ke dalam bentuk sinyal analog. Modulasi digital yang dipakai ialah sistem FSK yang diperhalus (GFSK) dengan menggunakan rangkaian YS-1020UA. Konfigurasi yang digunakan dapat dilihat pada Gambar 3.5. Pada sistem komunikasi digunakan baudrate dengan nilai 9600 yang bertujuan untuk menyesuaikan kecepatan pengiriman data dari berbagai modul yang digunakan dalam Tugas Akhir ini.
transmitter dan receiver. Untuk menggunakan modul sebagai modulator maka hanya digunakan pin 7 (RXD). Untuk menggunakan modul sebagai demodulator maka digunakan pin 6 (TXD). Baudrate memiliki peranan penting agar proses komunikasi dapat berjalan dengan baik. Modul YS-1020UA menyediakan berbagai pilihan baudrate yang dapat dengan mudah dipilih dengan menggunakan Software Huawei Transceiver.
IV.
Pengujian keseluruhan sistem meliputi pengujian perangkat keras dan perangkat lunak 4.1 Pengujian Perangkat Keras 4.1.1 Pengujian Kecepatan Pengujian keseluruhan sistem meliputi perangkat keras dan perangkat lunak. Pengujian perangkat keras meliputi pengujian terhadap komponen-komponen yang digunakan seperti sensor brake system,sensor handgrip, assy sensor speed, dan radio frekuensi YS-1020UA. Pengujian perangkat lunak meliputi pengujian tampilan data berupa data kecepatan, jarak, putaran handgrip, dan brake system yang disampaikan oleh aplikasi akuisisi data pada komputer. Setelah dilakukan pengujian tiap-tiap bagian maka pengujian terhadap sistem secara keseluruhan dapat dilakukan. Pengujian sistem secara menyeluruh dilakukan dengan menguji ketika sepeda motor dijalankan. Dari data-data yang disampaikan maka akan dapat diolah sebagai analisis mengenai hubungan antara kecepatan, waktu tempuh, dan jarak, pengaruh pengereman terhadap kecepatan, pengaruh handgrip terhadap kecepatan. Sensor brake system menggunakan potensiometer geser yang memiliki nilai 100 K, dan diberikan tegangan sebesar 5 volt. Pada penggunaannya potensiometer geser yang digunakan adalah 0-2 K, karena desain mekanik yang digunakan hanya bergeser 1,2 cm. Gambar 4.1 adalah posisi pemasangan potensiometer pada brake system.
(a) Rangkaian transmitter YS-1020UA.
(b) Rangkaian receiver YS-1020UA. Gambar 3.5 Driver YS-1020UA transmitter dan receiver YS-1020UA merupakan komunikasi yang dapat digunakan
PENGUJIAN DAN ANALISA
modem sebagai
[5]
Gambar 4.1 Ilustrasi pemakaian potensiometer pada brake system. Pengujian dilakukan dengan mengukur nilai tegangan yang dikeluarkan pada saat nilai dari potensiometer pada nilai tertentu, setelah melakukan pengujian.Dari data yang didapat maka potensiometer pada brake system dapat digunakan dengan baik untuk menghasilkan tegangan yang bisa dirubah nilai tegangannya ke nilai ADC pada mikrokontroler.
Gambar 4.3 Ilustrasi pengujian assy sensor speed. Pengujian assy sensor speed dilakukan dengan memutar ban belakang dan mengukur tegangan output pada sensor. Dari pengujian yang dilakukan maka didapatkan data output dari assy sensor speed saat mendeteksi mata gear bernilai 5 Volt dan ketika assy sensor speed tidak mendeteksi mata gear maka output sensor bernilai 0,9 Volt. Dari hasil pengujian assy sensor speed didapatkan nilai tegangan yang dapat dibaca oleh mikrokontroler sebagai logika “high” dan “low” . dan sensor ini dapat tetap membaca dalam keadaan kecepatan tinggi.
4.1.1
Pengujian Potensiometer pada Handgrip Pengujian potensiometer pada handgrip dilakukan dengan metode yang sama dengan brake system yaitu dengan cara megukur tegangan output dan juga nilai hambatan yang digunakan, pada handgrip sensor yang digunakan adalah potensiometer geser dengan nilai 100 K dan diberi input tegangan sebesar 5 volt. Pada handgrip sensor potensiometer geser digunakan dengan pengeseran full, berarti pemakaian dilakuakan sampai nilai maksimal yaitu 100 K, tampak pada Gambar 4.2.
V. PENUTUP 5.1 Kesimpulan Setelah mengalami seluruh tahapan proses perancangan dan pembuatan sistem akuisisi data dan monitoring sepeda motor Supra 125 ini, maka dapat disimpulkan beberapa hal sebagai berikut: 1. Berdasarkan hasil pengujian diketahui bahwa bagian receiver dapat menerima data yang dikirimkan oleh bagian transmitter dengan baik di luar ruangan hingga mencapai jarak 250 meter kesegala arah, hasil dari pengujian di dalam ruangan hanya mencapai 60 meter, dikarenakan sinyal frekuensi pada YS1020UA akan terhalang oleh tembok dan receiver tidak dapat menerima data dengan baik. 2. Untuk pengujian di dalam ruangan dan saat cuaca mendung / hujan maka receiver tidak dapat menerima data dengan baik, karena sinyal frekuensi pada YS-1020UA terhalang oleh adanya air hujan. 3. Tampilan Visual C# pada kecepatan terfilter lebih bagus dibandingkan dengan kecepatan belum terfilter. 4. Dari hasil pengujian pada kecepatan dengan putaran handgrip pengaruhnya adalah semakin besar handgrip diputar, kecepatan yang diperoleh semakin cepat.
Gambar 4.2 Ilustrasi pemakaian potensiometer pada handgrip. 4.1.2
Pengujian Assy Sensor Speed Pengujian assy sensor speed diujikan dengan mengukur tegangan saat mendeteksi dan saat tidak mendeteksi adanya mata gear. Input yang diberikan pada assy sensor speed sebesar 7 Volt.
[6]
5.2
Saran
DAFTAR PUSTAKA
Untuk pengembangan sistem lebih lanjut, dapat diberikan saran-saran sebagai berikut:
[1]
1. Jarak monitoring yang bisa dicapai peralatan ini hanya sejauh 250 meter, untuk penyempurnaan peralatan ini dapat menggunakan peralatan wireless yang jaraknya bisa lebih jauh misalnya dengan RF YS-1020K yang memiliki 1000Mw. 2. Untuk penyempurnakan peralatan sistem monitoring sepeda motor ini dapat dengan menambahkan parameter data yang dimonitoring yaitu ditambahkan dengan monitoring kamera. 3. Untuk penyempurnaan peralatan ini dapat ditambahkan alat pelacak seperti GPS , yang berfungsi untuk mengetahui posisi keberadaan saat sepeda motor tersebut sedang berjalan. 4. Untuk sensor pada brake system dan sensor putaran handgrip ada kelemahan ketika perubahan suhu pada sekitar sensor tersebut.
[2]
[3] [4]
[5]
[6] [7]
[8]
Hartanto Budi, Memahami Visual C#.Net secara mudah, Penerbit Andi, Yogyakarta, 2008. Ifeachor C.Emmanuel and Jervis W.Barrie, Digital Signal Processing, Penerbit Addison-Wesley Publishing Company. Jaenal, Arifin S.T., Buku Ajar Sistem Akuisisi Data, April 2011. Wardhana L, Belajar Sendiri Mikrokontroler AVR Seri ATMega8535 Simulasi, Hardware, dan Aplikasi, Penerbit Andi, Yogyakarta, 2006. ---------, Hall Effect Sensor, Data Sheet, http://www.datasheetHalmin.com, Januari 2012. ---------, K-125 R, http://www.downloader k-125 USB.com, April 2011. ---------, Potensiometer, Data Sheet, http://www.datasheetPotensiometer.com, September 2011. ---------, YS-1020 UA, Data Sheet, http://www.yishi.net.com, Juni 2011.
BIODATA MAHASISWA Syamsul Muin Harahap (L2F 309 006) Saat ini sedang melanjutkan studi pendidikan strata I di Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik Universitas Diponegoro Konsentrasi Kontrol.
Mengetahui dan mengesahkan, Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II
Iwan Setiawan, ST, MT Sumardi, ST, MT NIP.197309262000121001 NIP.196811111994121001 Tanggal:____________ Tanggal: ___________
[7]
