SISTEM IDENTIFIKASI KEBERADAAN KERETA API

SISTEM IDENTIFIKASI KEBERADAAN KERETA API TUGAS AKHIR

Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Jurusan Teknik Elektro

Disusun oleh :

INDRA BAGUS KURNIAWAN NIM : 015114034 PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SANATA DHARMA

IDENTIFICATION SYSTEM OF TRAIN’S POSITION THE FINAL PROJECT Presented as Partial Fulfillment of the Requirements to Obtain the Sarjana Teknik Degree in Electrical Engineering

Arranged by :

INDRA BAGUS KURNIAWAN STUDENT NUMBER: 015114034 ELECTRICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM ELECTRICAL ENGINERING DEPARTMENT ENGINEERING FACULTY SANATA DHARMA UNIVERSITY YOGYAKARTA

HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN HASIL KARYA

Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam Tugas Akhir ini tidak terdapat karya

yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu Perguruan

Tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat

yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis

diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.

Yogyakarta, Januari 2007 Penulis Indra Bagus Kurniawan

MOTTO DAN PERSEMBAHAN MOTTO 1.

Jangan pernah menyerah dalam menghadapi hidup, karena Tuhan selalu membantu melalui orang-orang di sekitarmu.

2. Hidup hanya sekali, jalani dengan optimis!!!!!

PERSEMBAHAN Kupersembahkan Tugas Akhir ini Kpada ALLAH BAPA di Surga untuk kedua orang tuaku tercinta Bapak Suradi dan Ibu Sukowatin, kakakku satu-

satunya yang kusayangi Mbak Pipit dan suaminya Mas Agus serta ponakanku Dea yang

lucu dan imut

Kupersembahkan pula untuk “kegelapan mutlak” yang membuatku takut akan

INTISARI

Kecelakaan kereta api di Indonesia dewasa ini sering sekali terjadi dengan

banyak korban baik nyawa maupun materi. Oleh karena itu pengawasan dan

pengaturan lalu lintas kereta api perlu ditingkatkan guna memperkecil terjadinya

kecelakaan.

Pada penelitian tugas akhir ini dirancang suatu sistem identifikasi

keberadaan kereta api untuk mengetahui keberadaan suatu kereta api oleh setiap

stasiun yang akan dilalui. Perancangan ini menggunakan mikrokontroler

AT89S51 sebagai pusat kendali. Setiap kereta api dilengkapi dengan identitas

berupa kombinasi nyala infra red. Identitas kereta api diterima oleh sensor berupa

fototransistor yang ada di setiap stasiun. Posisi kereta api diketahui dengan

adanya optocoupler setiap stasiun kereta api. Identitas dan posisi kereta api akan

diolah oleh mikrokontroler yang kemudian ditampilkan pada penampil serta

dikirimkan ke stasiun lain, sehingga setiap stasiun dapat mengetahui posisi dari

suatu kereta api.

Tugas akhir ini telah berhasil dibuat dengan mensimulasikan 2 buah kereta

api miniatur dan 3 stasiun kereta api dengan tingkat kesalahan relatif rendah.

Sistem ini masih mungkin dikembangkan untuk mencapai hasil yang maksimal

dengan tingkat kesalahan yang minimum.

ABSTRACT

Nowadays the train accident is often happened in Indonesia. It not only

caused casualty but also financial loss. Therefore, the train traffic control need to

be increased in order to minimize the accidents.

In this study, a train existence identification system is designed to detect

the train position in each station which will be passed by a train. This scheme used

AT89S51 microcontroller as a central control. Each train is equipped with identity

in the form of infra red combination. This train identity is read by a

phototransistor as a censor in every train station. The train position will be

detected by optocoupler in each train station. First, the train identity and the

position will be processed by microcontroller. Second, it will be displayed on the

display. Third, it will be delivered to other stations, so that each station will detect

a train position.

This final project has succeeded to simulate 2 train miniatures and 3 train

stations with low error. There is a probability to develop this system to reach a

maximum result with minimum mistake.

KATA PENGANTAR

Dengan menyebut nama ALLAH BAPA di Surga yang maha pengasih dan penyayang, penulis mengucapkan puji syukur atas berkat, rahmat dan anugerah-

Nya, sehingga alat sistem identifikasi keberadaan kereta api ini akhirnya dapat

diselesaikan dengan hasil yang memuaskan.

Dengan selesainya tugas akhir ini yang merupakan salah satu syarat untuk

meraih gelar sarjana pada jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas

Sanata Dharma, Yogyakarta, penulis mengucapkan terima kasih kepada: 1.

Kedua orang tuaku tercinta Bapak Suradi dan Ibu Sukowatin, atas segalanya yang telah diberikan, dan dikorbankan yang tak akan pernah dapat ternilai harganya.

2. Bapak Ir. Iswanjono, M.T selaku pembimbing, atas segala pemikiran dan bimbingannya dari awal hingga akhir pembuatan tugas ahir ini.

3. Kakakku Mbak Pipit dan suaminya Mas Agus atas motivasinya serta ponakanku Dea yang lucu.

4. Teman-teman seperjuangan Tonny Pujianto atas semua bantuan dalam menyelesaikan semuanya, Andreas Rony Marlino atas dukungan tenaga dan moral, Utomo atas pinjaman laptop-nya, Yoga atas DST- 51 -nya, Pinto yang sama-sama berjuang menyelesaikan TA-nya, KhokhonyaNesti dan Rikhard juga Don atas peralatan yang

5. Teman–teman Teknik Elektro 2001 selamat berjuang dalam dunia nyata untuk yang sudah lulus dan cepat lulus untuk yang belum.

6. Teman-teman kost Onest, Angga, dan penghuni yang lain. Teman- teman yang sudah pindah dari kost David, Edy, Dwi, Eric, Bayu.

7. Teman-teman “Tumindak Ngiwo” Ganyong, Kopet, Zigot, Barjo, Neri,

Misil, Windra, dan semua anak TN yang baru.

8. Teman-teman wanitaku yang selalu memberi semangat Novi “Tetaplah

Jadi Bintang di Langit” kenapa kamu dah ada yang punya, Susi, Dina “Monyet yang Cantik”, Yuke “Kakak yang Aneh”, dan buat semua wanita yang ada di Bumi.

9. Seluruh dosen Fakultas Teknik yang telah membagikan ilmunya selama penulis berada di Universitas Sanata Dharma.

10. Pak Petrus Setyo Prabowo S. T, selaku dosen Pembimbing Akademis TE’01. Terima kasih Pak, sudah bersedia jadi teman curhat ketika saya takut menyelesaikan TA.

11. Bapak A. Bayu Primawan, S.T.,M.Eng selaku Ketua Jurusan Teknik

Elektro, Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta.

12. Romo Ir. Greg. Heliarko SJ.,SS.,BST.,MA.,M.Sc selaku Dekan Fakultas Teknik, Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta.

13. Kepada “Kegelapan Mutlak” terima kasih sehingga aku mampu dan

sadar akan Tuhan.

Penulis menyadari bahwa dalam pembuatan dan penulisan tugas akhir ini

masih banyak kelemahan dan kekurangan. Karena itu kritik dan saran dari

semua pihak sangat penulis harapkan.

Semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi kita semua, ALLAH BAPA memberkati kita semua.

Yogyakarta, Januari 2007 Penulis

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ...................................................................................... i

HALAMAN PERSETUJUAN PEMBIMBING .......................................... iii

HALAMAN PENGESAHAN........................................................................ iv

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ........................................................ v

MOTO DAN PERSEMBAHAN ................................................................... vi

INTISARI ....................................................................................................... vii

ABSTRACT .................................................................................................... viii

KATA PENGANTAR.................................................................................... ix

DAFTAR ISI................................................................................................... xii

DAFTAR TABEL .......................................................................................... xvi

DAFTAR GAMBAR...................................................................................... xviii

BAB I PENDAHULUAN............................................................................... 1

1.1 Judul ...................................................................................................... 1

1.2 Latar Belakang ..................................................................................... 1

1.3 Perumusan Masalah ............................................................................... 2

1.4 Pembatasan Masalah .............................................................................. 2

1.5 Tujuan dan Manfaat Penelitian .............................................................. 2

1.6 Metodologi Penelitian ............................................................................ 3

BAB II DASAR TEORI ................................................................................ 5

2.1 Light Emitting Diode ............................................................................. 5

2.2 Infra Red Emitting Diode ........................................................................ 6

2.3 Fototransistor .......................................................................................... 7

2.4 Optocoupler ............................................................................................ 9

2.5 Schmitt Trigger........................................................................................ 10

2.6 Penampil LCD 2 X 16 Karakter.............................................................. 13

2.7 Mikrokontroler AT89S51 ....................................................................... 15

2.8 Topologi Jaringan.................................................................................... 16

2.9 Standar Komunikasi Serial...................................................................... 17

2.9.1 Konfigurasi Jaringan ................................................................... 19

2.9.2 Pengaturan Impedansi Terminal ................................................. 22

2.9.3 Pemberian Prasikap Pada Jaringan RS-485 ................................ 24

2.9.4 Pengaman Jaringan RS-485 Terhadap Beda Potensial Listrik.... 26

BAB III PERANCANGAN .......................................................................... 30

3.1 Diagram Blok Sistem Identifikasi Keberadaan Kereta Api .................... 30

3.2 Perancangan Perangkat Keras ................................................................. 32

3.2.1 Konstruksi Jalur Kereta Api........................................................ 32

3.2.2.1 Rangkaian Nomor Kereta Api dan Sensor Pembaca Nomor Kereta Api ........................................ 33

3.2.5 Pemberian Prasikap pada Jaringan............................... 44

BAB IV PENGAMATAN DAN PEMBAHASAN ...................................... 52

1.2.1 Rutin Serial ................................................................................. 51

3.3.2 Rutin Ambil Data ........................................................................ 50

3.3.1 Diagram Alir Program Utama..................................................... 49

3.3 Perancangan Perangkat Lunak ................................................................ 49

3.2.5 Oscillator Mikrokontroler AT89S51........................................... 48

3.2.5 Pengaman Beda Potensial Untuk Jaringan................... 47

3.2.5 Komponen Penyesuai Impedansi ................................. 43

3.2.2.1.1 Rangkaian Nomor Kereta Api....................... 34

3.2.5 Konfigurasi Jaringan .................................................... 43

3.2.5 IC Komunikasi Serial RS-485...................................... 42

3.2.4 Bagian Komunikasi Serial RS-485 ............................................. 41

3.2.3 LCD............................................................................................. 40

3.2.2.3 Rangkaian Schmitt Trigger........................................... 39

3.2.2.2 Sensor Posisi ................................................................ 37

3.2.2.1.2 Sensor Pembaca Nomor kereta Api .............. 36

4.1 Hasil Akhir Alat ...................................................................................... 52

4.1.2.1 Sensor Pembaca Nomor Identitas kereta Api.................. 54

4.1.2.1.1 Tegangan Output Fototransistor....................... 54

4.1.2.1.2 Tegangan Output dari Rangkaian Schmitt Tigger ......................................................................................... 55

4.1.2.2 Sensor Posisi ................................................................... 56

4.1.2.2.1 Tegangan Kaki Anoda IRED Optocoupler H213A ......................................................................................... 56

4.1.2.2.2 Tegangan Kaki Collector Fototransistor.......... 56

4.1.2.2.3 Tegangan Outuput Rangkaian Schmitt Trigger 57

4.1.3 Data Hasil Pengamatan .............................................................. 57

4.1.3.1 Pengamatan Ketepatan Pembacaan Identitas Kereta Api ............................................................................. 57

4.1.3.2 Pengamatan Kebenaran Pengiriman dan

penerimaan Data melalui Jalur komunikasi

Serial .............................................................................. 59

BAB IV KESIMPULAN DAN SARAN........................................................ 67

5.1 Kesimpulan ............................................................................................ 67

5.2 Saran ....................................................................................................... 68

DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................... 69

LAMPIRAN.................................................................................................... 70

DAFTAR TABEL

1. Tabel 2.1 Output rangkaian IC 7414...................................................... 11

2. Tabel 2.2 Tampilan LCD ....................................................................... 14

3. Tabel 3.1 Kombinasi nyala IRED .......................................................... 35

4. Tabel 4.1 Kebenaran Pengiriman dan Penerimaan Melalui Jalur Komunikasi Serial di Jalur 1 dengan Kereta Api Nomor Identitas 1 ................................................................................................ 59

5. Tabel 4.2 Kebenaran Pengiriman dan Penerimaan Melalui Jalur Komunikasi Serial di Jalur 1 dengan Kereta Api Nomor Identitas 5 ................................................................................................ 60

6. Tabel 4.3 Kebenaran Pengiriman dan Penerimaan Melalui Jalur Komunikasi Serial di Jalur 1 dengan Kereta Api Nomor Identitas 7 ................................................................................................ 60

7. Tabel 4.4 Kebenaran Pengiriman dan Penerimaan Melalui Jalur Komunikasi Serial di Jalur 1 Tanpa Nomor Identitas............................. 61

8. Tabel 4.5 Kebenaran Pengiriman dan Penerimaan Melalui Jalur Komunikasi Serial di Jalur 2 dengan Kereta Api Nomor Identitas 2 ................................................................................................ 63

9. Tabel 4.6 Kebenaran Pengiriman dan Penerimaan Melalui Jalur Komunikasi Serial di Jalur 2 dengan Kereta Api Nomor

10. Tabel 4.5 Kebenaran Pengiriman dan penerimaan Melalui Jalur Komunikasi Serial di Jalur 2 dengan Kereta Api Nomor Identitas 7 ................................................................................................ 64

11. Tabel 4.5 Kebenaran Pengiriman dan penerimaan Melalui Jalur Komunikasi Serial di Jalur 2 dengan Kereta Api Tanpa Nomor Identitas ................................................................................................... 65

DAFTAR GAMBAR

1. Gambar 2.1 Simbol Light Emitting Diode (LED)................................... 5

2. Gambar 2.2 Rangkaian LED ................................................................... 6

3. Gambar 2.3 Skematik Fototransistor ...................................................... 7

4. Gambar 2.4 Rangkaian Fototransistor..................................................... 8

5. Gambar 2.5 Simbol Optocoupler ............................................................ 9

6. Gambar 2.6 Rangkaian Dasar Optocoupler ............................................ 10

7. Gambar 2.7 Konfigurasi pi-pin IC 7414 ................................................. 11

8. Gambar 2.8 (a) Bentuk Gelombang Input Schmitt trigger...................... 12

9. Gambar 2.8 (b) Bentuk Gelombang Output Schmitt trigger................... 12

10.

Gambar 2.9 Display LCD 2 X 16 Karakter............................................. 13

11. Gambar 2.10 Konfigurasi Kaki-Kaki IC AT89S51 ................................ 15

12. Gambar 2.11 Jaringan Komunikasi dengan Topologi Bus...................... 16

13. Gambar 2.12 Jaringan Komunikasi dengan Topologi Bintang (Star)..... 16

14. Gambar 2.13 Jaringan Komunikasi dengan Topologi Cincin (Circle) ... 17

15.

Gambar 2.14 Sinyal Output dari Pemancar (driver) ............................... 19

16. Gambar 2.15 Sinyal Input untuk Penerima (receiver) ............................ 19

17. Gambar 2.16 Jaringan multidrop RS-485 dengan Dua Kabel ................ 20

18. Gambar 2.17 Jaringan multidrop RS-485 dengan Empat Kabel............. 21

19. Gambar 2.18 (a) Rangkaian Parallel Termination ................................. 23

22. Gambar 2.20 Pemisahan Ground dengan Isolasi Optik .......................... 27

23. Gambar 2.21 Penyambungan ground data dan ground lokal dengan koneksi resistor ........................................................................... 27

24. Gambar 2.22 Sistem Proteksi Shunting Device dengan menggunakan Dioda Zener ..................................................................... 28

25. Gambar 2.23 Sistem Proteksi Shunting Device dengan Menggunakan Dioda Zener dan Fuse Seri.............................................. 29

26. Gambar 3.1 Diagram Blok “Sistem Identifikasi Keberaqdaan Kereta Api” ............................................................................................. 31

27. Gambar 3.2 Konstruksi Jalur Kereta Api................................................ 32

28.

Gambar 3.3 Rangkaian IRED.................................................................. 34

29. Gambar 3.4 Posisi Rangkaian IRED pada Kereta Api............................ 35 30.

Gambar 3.5 Rangkaian Fototransistor..................................................... 36

31. Gambar 3.6 Posisi Rangkaian Fototransistor pada Stasiun Kereta Api ............................................................................................... 37

32. Gambar 3.7 Rangkain Optocoupler ........................................................ 38

33. Gambar 3.8 Posisi Optocoupler pada Stasiun Kereta Api ...................... 39

34.

Gambar 3.9 (a) Rangkaian Schmitt Trigger untuk Sensor Posisi............ 39

35. Gambar 3.9 (b) Rangkaian Schmitt Trigger untuk Sensor Pembaca Nomor Identitas Kereta Api..................................................... 40

36. Gambar 3.10 Tampilan pada LCD 2 X16 Karakter ................................ 40

39. Gambar 3.13 IC RS-485.......................................................................... 42

40. Gambar 3.14 Rangkaian RS-485 dengan Konfigurasi Multidrop

2 Kabel .................................................................................................... 43

41. Gambar 3.15 Komponen Penyesuai Impedansi ...................................... 44

42. Gambar 3.16 Rangkaian Prasikap untuk Jaringan .................................. 47

43.

Gambar 3.17 Rangkaian Pengaman dengan Metode Shunting

Device ..................................................................................................... 48 44.

Gambar 3.18 Rangkaian Osilator Mikrokontroler AT89S51.................. 48

45. Gambar 3.19 Diagram Alir Program utama Sistem Identifikasi Keberadaan kerta Api.............................................................................. 49

46. Gambar 3.20 Rutin Ambil Data .............................................................. 50

47. Gambar 3.21 Rutin Serial........................................................................ 51

48.

Gambar 4.1 Bentuk Fisik dari Sistem Identifikasi Keberadaan kereta Api ................................................................................................ 52

49. Gambar 4.2 Miniatur Kereta Api ............................................................ 53

50. Gambar 4.3 Gambar Bagian dari Satu Stasiun........................................ 54

51. Gambar 4.4 Grafik Data Pembacaan Identitas Kereta Api di Setiap Stasiun Kereta Api ....................................................................... 58

BAB I PENDAHULUAN

1. 1. Judul Sistem Identifikasi Keberadaan Kereta Api. 1. 2. Latar Belakang Kereta api merupakan sarana transportasi umum yang cukup efisien bagi

masyarakat. Dikatakan demikian, karena kereta api murah, sehingga terjangkau

bagi semua lapisan masyarakat dan cepat, sehingga dapat menghemat waktu.

Pengelolaan sistem keamanan kereta api perlu diperhatikan. Sistem

keamanan pada kereta api diharapkan memberikan rasa aman dan nyaman bagi

pengguna kereta api dan juga bagi pengguna sarana transportasi lain. Dengan

pengelolaan yang baik, diharapkan kecelakaan yang dapat memakan banyak

korban dapat dihindarkan.

Keberadaan kereta api pada rel kereta api, saat berjalan maupun berhenti,

perlu diperhatikan dan perlu diinformasikan ke setiap stasiun kereta api yang akan

dilalui. Oleh karena itu diperlukan sistem identifikasi keberadaan kereta api. Pada

penelitian ini, akan dibuat model sistem yang dapat menginformasikan

keberadaan suatu kereta api ke stasiun-stasiun kereta api.

2 1. 3. Perumusan Masalah

Sistem identifikasi keberadaan kereta api memanfaatkan cahaya infra red

sebagai sumber informasi. Informasi berupa nomor kereta api dan posisi kereta

api diterima oleh sensor dan kemudian diolah serta dikirimkan ke setiap stasiun

kereta api. Semua proses pengolahan dan pengiriman informasi dilakukan

mikrokontroler AT89S51. Sumber cahaya infra red berupa Infra Red Emittig

Diode (IRED) dan fototransistor sebagai penerima (sensor) cahaya infra red.

1. 4. Pembatasan Masalah Adapun batasan-batasan masalah dalam penelitian sistem identifikasi keberadaan kereta api adalah sebagai berikut :

1. Menggunakan satu jalur rel kereta api, dan tiga stasiun kereta api.

2. Jalur kereta api hanya bisa dilalui satu kereta api.

3. Menggunakan dua buah kereta api miniatur.

4. Saat sensor membaca nomor kereta api, kereta api harus berhenti.

5. Pengiriman informasi ke stasiun lain dilakukan dengan cara bergantian.

1. 5. Tujuan dan Manfaat Penelitian Tujuan dari penyusunan tugas akhir ini adalah membuat miniatur (prototype) sistem identifikasi keberadaan kereta api.

Manfaat pembuatan miniatur sistem identifikasi keberadaan kereta api

jalan yang lain. Keamanan dan kenyamanan dapat dicapai dengan adanya

pengawasan keberadaan kereta api di jalur kereta api oleh stasiun kereta api

sehingga tumbukan antar kereta api dapat dikurangi.

1. 6. Metodologi Penelitian Laporan tugas akhir ini disusun berdasarkan hasil pengamatan dan

penelitian. Untuk dapat merencanakan dan membuat peralatan maka dilakukan

langkah-langkah sebagai berikut :

1. Studi literatur tentang pemasalahan yang ada, yaitu tentang peralatan yang akan dibuat termasuk cara kerja, dan sekaligus cara-cara merencanakan dan membuat peralatan.

2. Perencanaan peralatan dengan spesifikasi tertentu sesuai batasan masalah.

3. Membuat peralatan dari bagian perbagian yang kemudian diuji. Bagian- bagian tersebut lalu akan disatukan menjadi sebuah sistem dan akan diuji kembali secara menyeluruh.

1. 7. Sitematika Penulisan Sistematika penulisan pada penulisan tugas akhir ini adalah sebagai berikut: 1.

Bab I : Pendahuluan Bab ini berisi judul, latar belakang, perumusan masalah, pembatasan masalah,

2. Bab II : Dasar Teori

Bab ini berisi teori-teori dan penjelasan tentang komponen-komponen yang digunakan dalam penelitian.

3. Bab III : Perancangan Bab ini berisi perancangan perangkat keras dan perangkat lunak yang dibuat.

4. Bab IV : Hasil Pengamatan Dan Pembahasan

Bab ini berisi pembahasan hasil pengamatan perangkat keras dan perangkat lunak.

5. Bab V : Kesimpulan Dan Saran

Bab ini berisi kesimpulan dan saran dari masalah yang telah dibahas

BAB II DASAR TEORI Dalam merancang dan membuat sebuah alat, tentunya harus terlebih

dahulu mengetahui prinsip kerja dasar dan piranti atau komponen yang digunakan

pada alat yang akan dibuat.

2. 1. Light Emitting Diode Light Emitting Diode atau biasa disingkat LED adalah sebuah dioda yang

mampu memancarkan cahaya. Prinsip kerja dari LED sama dengan dioda yang

biasa ditemui. Dioda biasa saat diberi prasikap tegangan maju akan menghasilkan

energi yang diradiasikan menjadi panas. Sedangkan energi yang dihasilkan LED

diradiasikan menjadi cahaya.

Dioda biasanya dibuat dari silicon, sedangkan LED dibuat dari gallium,

arsenic, atau phosporus. LED dapat memancarkan cahaya yang tampak oleh mata

yaitu merah, hijau, kuning, biru, jingga. LED juga dapat memancarkan cahaya

yang tak tampak oleh mata yaitu inframerah. Simbol LED dapat dilihat pada

gambar 2.1.

6 Rangakaian LED dapat dilihat pada gambar 2.2.

Gambar 2. 2 Rangkaian LED

Dengan melihat Gambar 2.2, maka dapat dicari nilai R d dengan persamaan :

V V

I R − =

CC D D d

V −

V CC D R = ..............................................( 2.1 ) d

I D

Pada persamaan 2.1 R adalah nilai resistor yang dibutuhkan untuk menahan arus

yang melalui LED, V CC adalah nilai tegangan input, V D adalah nilai tegangan

maju LED , dan I D adalah nilai arus yang dibutuhkan oleh LED.

2. 2. Infra Red Emitting Diode Infra Red Emitting Diode (IRED) adalah salah satu jenis LED. IRED

mempunyai karakteristik yang sama dengan LED tetapi cahaya yang dipancarkan

IRED digunakan dalam aplikasi komunikasi serat optik, alignment

(penjajaran), scanning system, dan juga digunakan pada piranti penyimpan data

seperti CD dan DVD. Simbol dan rangkaian IRED sama dengan LED, sehingga

persamaan 2.1. berlaku juga untuk IRED.

2. 3. Fototransistor Fototransistor adalah piranti peka cahaya atau sering disebut sebagai

transduser fotoelektrik, yaitu piranti elektronis yang memiliki perubahan

karakteristik listrik bila dikenai cahaya tampak maupun tak tampak. Fototransistor

terbentuk oleh transistor, sehingga memiliki sifat yang mirip dengan Bipolar

Junction Transistor (BJT), hanya saja sangat berbeda satu sama lain secara fisik.

Fototransistor didesain dengan penutup transparan yang berfungsi untuk

meneruskan atau menerima cahaya, sedangkan BJT didesain dengan penutup yang

tidak transparan supaya cahaya tidak tembus sehingga tidak mempengaruhi kerja

BJT. Kemasan fototransistor dapat dijumpai sebagai piranti dua terminal tanpa

koneksi basis dan piranti 3 terminal dengan koneksi basis. Simbol fototransistor

dua terminal tanpa koneksi basis dan tiga terminal dengan koneksi basis dapat

dilihat pada gambar 2.3.

8 Pada fototransistor, arus basis dipengaruhi oleh cahaya infra merah yang

mengenai permukaan dari fototransistor, sehingga ketika cahaya infra merah

mengenai permukaan fototransistor akan timbul arus basis (I B ). Ketika timbul arus

basis maka resistansi emitter-collector akan menjadi kecil sekali mendekati nol,

sehingga arus akan mengalir ke kaki collector (I C ). Karena ada arus yang mengalir

ke kaki collector maka tegangan pada kaki collector mendekati 0V. Keadaan

tersebut menyatakan keadaan transistor dalam keadaan on. Sebaliknya apabila

tidak ada cahaya infra merah atau dapat dikatakan dalam keadaan gelap, maka

tidak ada I B . Ketika tidak ada arus I B , maka resistansi emitter-collector menjadi

besar dan tidak ada arus collector (I C ), sehingga tegangan di kaki collector

terhadap ground (Vc) sama dengan Vcc, keadaan tersebut menyatakan transistor

dalam keadaan off . Rangkaian fototransistor dapat dilihat pada gambar 2. 4.

Gambar 2. 4 Rangkaian fototransistor

9 Sedangkan saat cut off :

…………( 2. 3) V = Vcc ………………... o

Untuk mencari nilai Rc pada gambar di atas digunakan persamaan :

V − V = R

I CC CE C C V −

V CC CE ( 2. 4 ) R = .....................................

C 2. 4. Optocoupler

Optocoupler disusun dari dua buah piranti elektronika yaitu IRED dan

fototransistor dalam satu kemasan. IRED berada pada bagian input sedangkan

fototransistor berada pada bagian output. Optocoupler dibuat sedemikian rupa

sehingga cahaya yang dipancarkan oleh IRED diterima dengan baik oleh

fototransistor. Gambar 2. 5 memperlihatkan simbol optocoupler:

Gambar 2. 5 Simbol Optocoupler

Ketika arus I pada optocoupler mengalir, maka IRED akan aktif dan

memancarkan cahaya inframerah. Cahaya inframerah yang dipancarkan oleh IRED

diterima oleh permukaan fototransistor, sehingga akan menimbulkan arus basis (I B ).

ini menyebabkan tegangan pada kaki collector mendekati 0V. Keadaan tersebut

menyatakan keadaan transistor dalam keadaan on.

Sebaliknya apabila tidak ada cahaya infra merah atau dapat dikatakan

dalam keadaan gelap, maka tidak ada I B . Ketika tidak ada arus I B , maka resistansi

emitter-collector menjadi besar dan tidak ada arus collector (I C ), sehingga

tegangan di kaki collector terhadap ground (Vc) sama dengan Vcc. Ketika

tegangan di kaki collector terhadap ground sama dengan V CC maka transistor

dalam keadaan off . Untuk mendapatkan keadaan gelap pada bagian fototransistor

optocoupler , maka antara IRED dan fototransistor ditutup dengan bahan tipis yang

tidak dapat meneruskan cahaya inframerah. Gambar 2. 6 memperlihatkanr

angkaian dasar optocoupler.

Gambar 2. 6 Rangkaian Dasar Optocoupler

2. 5. Schmitt Trigger (Pemicu Schmitt)

11 Schmitt Trigger pulsa dan sebagai suatu piranti pengkondisi sinyal. Schmitt

Trigger menghasilkan suatu tegangan output segi empat dengan pinggiran naik

dan turun yang tajam, hal ini dapat dilihat pada gambar 2.8 (b). Waktu bangkit

yang cepat ini sangat dibutuhkan, karena rangkaian-rangkaian dimaksudkan untuk

bekerja dengan tegangan input dua keadaan.

IC Schmitt Trigger adalah IC 7414 yang terdiri dari 6 Schmitt Trigger dan

memiliki 14 pin. Pin 1, 3, 5, 9, 11, 13 sebagai input, pin 2, 4, 6, 8, 10, 12 sebagai

output , pin 7 sebagai kaki ground, dan pin 14 sebagai Vcc. Gambar 2. 7

memperlihatkan konfigurasi pin-pin IC 7414 dan gambar 2. 8 memperlihatkan

bentuk gelombang input dan output Schmitt Trigger.

Gambar 2. 7 Konfigurasi pin-pin IC 7414

Tabel 2. 1 Output rangkaian IC 7414

Input Output

A Y

L H

H L

H = High Logic Level L = Low Logic Level

Pada tabel 2.1 dapat dilihat karakteristik input-output rangkaian inverting

12 Tegangan ambang positif Schmitt trigger (V T+ ) adalah 1,7 V dan tegangan

ambang negatif Schmitt trigger (V T- ) adalah 0,9 V. Sedangkan tegangan output

tinggi (V ) Schmitt trigger adalah 3,4 V dan tegangan output rendah (V )

OH OL Schmitt trigger adalah 0,2 V.

Gambar 2. 8 (a) Bentuk gelombang input dan (b) bentuk gelombang output Schmit

Trigger

Dari gambar 2. 8, terlihat bahwa saat input 0V sampai dengan 0,9V, maka

output rangkaian Schmitt Trigger adalah 3,4V. Saat input 0,9V sampai dengan

1,7V, output akan tetap 3,4V mengikuti tegangan input sebelumnya. Namun

13 2. 6. Penampil LCD 2 X 16 Karakter

LCD (Liquid Crystal Display) adalah suatu tampilan (display) dari bahan

cairan kristal yang dioperasikan dengan menggunakan sistem dot matriks. Pada

perancangan alat ini, digunakan display LCD 2 × 16 karakter seperti terlihat pada

gambar 2. 9. LCD ini memiliki 2 baris dan 16 kolom karakter. Sehingga jumlah

total karakter yang dapat ditampilkan sekaligus sebanyak 32 karakter. Masing-

masing karakter tersebut terbentuk dari susunan dot yang berukuran 8 baris dan 5

kolom dot.

LCD menggunakan sistem pengiriman data 8-bit dan diperlukan 10

jalur data untuk berhubungan dengan sistem mikrokontroler AT89S51. Kesepuluh

jalur data tersebut adalah :

A K Gambar 2. 9 Display LCD 2 × 16 karakter

DB6 R/W Vcc Vee GND

16 LCD DISPLAY 2 * 16 KARAKTER

5v DB0 DB1 DB2 DB3 DB7 DB4 DB5 RS E

1. Delapan jalur data untuk mengirimkan data instruksi dan data karakter yang

akan ditampilkan. Kedelapan jalur tersebut secara berurutan yaitu kaki 7

2. Dua jalur lainnya adalah kaki 4 (RS/Register select), dan kaki 6 (E/Enable).

Tabel 2. 2 Tampilan LCD

Nomor Pin Simbol Nomor Pin Simbol

7 DB0

4. E (enable), merupakan sinyal sinkronisasi. Saat E berubah dari logika ‘1’ ke

3. R/W (read/write), merupakan pin yang digunakan untuk mengaktifkan pengiriman dan pengambilan data ke dan dari LCD. Jika R/W berlogika ‘0’, maka akan diadakan pengiriman data ke LCD. Jika R/W berlogika ‘1’, maka akan diadakan pengambilan data dari LCD.

2. RS (register select), merupakan pin yang dipakai untuk membedakan jenis

data yang dikirim ke LCD. Jika RS berlogika ‘0’, maka data yang dikirim adalah perintah untuk mengatur kerja LCD tersebut. Jika RS berlogika ‘1’, maka data yang dikirim adalah kode ASCII yang ditampilkan.

1. DB0 s/d DB7, merupakan jalur data yang dipakai untuk menyalurkan kode

ASCII maupun perintah pengatur kerja LCD tersebut.

16 K Deskripsi pin:

8 DB1

15 A

14 DB7

1 V EE (0V) 9 DB2

LCD yang digunakan adalah LCD yang memiliki 16 pin, seperti ditunjukkan pada tabel 2.2.

13 DB6

5 R/W

12 DB5

4 RS

11 DB4

3 GND (0V)

2 V CC (5V) 10 DB3

6 E

15 mikrokontroler.A (anoda) dan K (katoda), merupakan pin yang digunakan untuk menyalakan backlight dari layar LCD.

2. 7. Mikrokontroler AT89S51 AT89S51 adalah suatu mikrokontroler 8-bit dengan kinerja tinggi CMOS,

mempunyai 4K bytes memori flash yang dapat diprogram ulang dan hanya

membutuhkan daya yang rendah. AT89S51 dibuat dengan teknologi tinggi dengan

isi memori tidak mudah hilang, meskipun tanpa catu daya dan kompatibel dengan

standar industri 80C51. On-chip flash dari AT89S51 memungkinkan memori

program dapat diprogram (ditulis dan dihapus) kembali ke sistem. Dengan

kombinasi 8-bit CPU serbaguna yang dapat diprogram ulang, AT89S51 menjadi

mikrokontroler yang fleksibel dan hemat biaya dalam banyak aplikasi kendali.

AT89S51 mempunyai beberapa fitur standar, yaitu memiliki 4K bytes

memori flash, 128 bytes RAM, 32 jalur I/O, watchdog timer, dua data pointer

register , dua timer/counter 16-bit, 6 sumber interupsi, full-duplex serial port, on-

chip oscillator , dan untai clock. Gambar 2.10 memperlihatkan konfigurasi 40 kaki

IC AT89S51.

16 2. 8. Topologi Jaringan Komunikasi

Topologi jaringan komunikasi adalah gambaran secara fisik dari pola

hubungan antara komponen-komponen jaringan komunikasi. Ada tiga jenis

topologi jaringan komunikasi, yaitu:

1. Topologi bus, adalah topologi jaringan komunikasi dimana semua terminal driver terhubung ke suatu media transmisi. Gambar 2.11 memperlihatkan jaringan komunikasi dengan topologi bus. master slave slave slave slave slave slave

Gambar 2. 11 Jaringan Komunikasi dengan Topologi Bus

2. Topologi bintang (star), adalah topologi jaringan komunikasi dimana sebuah terminal pusat bertindak sebagai pengatur traffic (lalu lintas) jaringan. Gambar 2.12 memperlihatkan jaringan komunikasi dengan topologi bintang. slave slave slave master slave slave

3. Topologi cincin (ring), adalah topologi jaringan komunikasi dimana masing-masing terminal driver dihubungkan ke terminal driver di sebelahnya, sehingga membentuk suatu cincin yang tertutup. Gambar 2. 13 memperlihatkan jaringan komunikasi dengan topologi cincin. master slave slave slave slave slave

Gambar 2. 13 Jaringan Komunikasi dengan Topologi Cincin (Circle)

2. 9. Standar Komunikasi Serial

Pada sistem transmisi data secara serial, dikenal dua sistem transmisi, yaitu:

1. Transmisi data secara tidak seimbang (unbalanced line).

SISTEM IDENTIFIKASI KEBERADAAN KERETA API