Sistem pengatur lampu pejalan kaki portable dengan sumber energi mandiri.

(1)

viii

INTISARI

Setiap tahun jumlah penduduk di Indonesia semakin meningkat, dan kebutuhan akan kendaraan ikut meningkat. Peningkatan jumlah kendaraan mengakibatkan kepadatan yang terjadi pada setiap ruas jalan Hal tersebut menimbulkan kesulitan bagi para pejalan kaki yang hendak menyebrang jalan. Dengan kemajuan teknologi di masa kini sudah banyak lampu lalu lintas yang menggunakan solar cell atau sumber energi mandiri. Maka dengan kedua ide tersebut dirancang sebuah sistem pengatur lampu pejalan kaki portable dengan sumber energi mandiri.

Sistem pengatur dikendalikan oleh sensor pendeteksi kehadiran orang (pejalan kaki) menggunakan sensor infrared. Tegangan supply untuk sistem pengatur didapatkan dari solar cell dan accu. Sensor pendeteksi orang akan mendeteksi kehadiran pejalan kaki yang akan menyebrang jalan, dan sistem akan mengatur waktu untuk pengoperasian dan pengaktifan lampu pejalan kaki dan APILL.

Pendeteksi kehadiran orang sudah berjalan dengan baik, ketika ada dan tidak ada orang sensor infrared sudah dapat mendeteksi. Output dari sensor sudah dapat mengoperasikan lampu pejalan kaki dan lampu APILL dengan waktu yang telah ditentukan dalam program utama. Panel surya juga dapat terus menyuplai tegangan untuk sistem pengatur dan mengisi accu yang kosong. Dengan kapasitas total 10 WP solar cell mampu untuk mengisi accu saat pagi sampai sore hari, selama 6 jam minimal (mengisisi accu setengah kosong). Dengan percobaan sebanyak 7 kali sistem dapat bekerja sesuai dengan perancangan program sebanyak 5 kali percobaan. Sedangkan percobaan supply dengan panel surya dari 5 kali percobaan berhasil menyuplai sistem keseluruhan sebanyak 3 kali percobaan. Sistem sudah bekerja secara maksimal dengan tingkat keberhasilan sebesar 71 %.

(2)

ABSTRACT

Every year the population of Indonesia is increasing, and the need for vehicles to increase. The increase in the number of vehicles resulted in density that occurs on every street It creates difficulties for pedestrians who want to cross the street. With the advancement of technology today is already a lot of traffic lights that use solar cell or an independent energy sources. So with these two ideas designed a control system with pedestrian lights portable energy source independently.

The system is controlled by sensors detecting the presence of the (pedestrian) use infrared sensors. The voltage supply for the control system obtained from the solar cell and batteries. Detection sensor will detect the presence of pedestrians to be crossing the street, and the system will set the time for the operation and activation of pedestrian lights and APILL.

Detection of the presence of people are going well, when there is and no one was able to detect infrared sensor. The output of the sensor has been able to operate the pedestrian lights and lamps APILL with a predetermined time in the main program. The solar panels can also continue to supply voltage for the control system and charge the batteries are empty. With a total capacity of 10 WP solar cell able to charge the batteries

when the morning until late in the evening, for 6 hours minimum (fill the accu). With the

trial as much as 7 times the system can work in accordance with the design of the program as much as 5 times the experiment . While trial supply with solar panels of five trials successfully supply the whole system as much as three times the experiment . The system is already working optimally with a success rate of 71%

(3)

TUGAS AKHIR

SISTEM PENGATUR LAMPU PEJALAN KAKI

PORTABLE DENGAN SUMBER ENERGI MANDIRI

disusun oleh : ANDITA PRASTITI.

NIM : 125114014

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA

(4)

FINAL PROJECT

PEDESTRIAN LIGHTING CONTROL SYSTEM WITH

A PORTABLE SELF-CONTAINED ENERGY SOURCE

disusun oleh : ANDITA PRASTITI.

NIM : 125114014

ELECTRICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERSITY YOGYAKARTA

(5)

HALAMAN PERSETUruA}I

TUGAS

AKHIR

SISTEM

PENGATUR

LAMPU

PF^IALAI\T

KAKI

PORTABLE

DENGAFT

SITMBpR EI\IERGr

MANIIIRI

(pErlEsTRrAN

LrGnrrNG

CONTROL

SYSTEM

WrrH

A

Pembimbing

(6)

.

HALAMANPENGESAHAN

TUGAS

AKT{IR

SISTEM

PENGATUR

LAMPU PEJALAI\I KAKI

PORTABLE

DENGAI\T

ST'MBER

EI\TERGI

MANDTRI

SEDESTRTAN

LrGrrTrNG CONTROL

SYSTEM

WTrfl A

PORTABLE SELT.CONTAII\IED ENERGY

SOI}RCE)

Disusun oleh:

Kefira Setrretaris

Anggota

:

Peilrus Setyo Prabowo, S-T-M.T.

Yogyakarta,

z

_flguilt*r

2ot6

Fakultas Sains dan Teknologi

Universitas Sanata Dharma

TandaTangam

(7)

PSRNYATAAN

KEASLIAN

KARYA

Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa tugas akhir ini tidak memuat karya atau bagian karya orang lair, kecuali yang telah disebutkan dalam kutipan dan daftar pustaka sebagaimana layaknya karya ihni@.

(8)

HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP

MOTTO :

Dengan keyakinan kamu dapat memiliki apa yang kamu

inginkan!

Dengan ini kupersembahkan karyaku untuk …..

Tuhan Yesus Kristus sang juru selamatku,

Ibu, Yangti, Yangde, Alm. Yangkung dan keluargaku tercinta,

Mas FX. Dwicahyo Rianto Putro yang selalu setia menemaniku,

Sahabat – sahabatku yang selalu menghiburku,

Teman-teman seperjuanganku Teknik Elektro 2012,

Dan semua orang yang hadir didalam kehidupanku

(9)

LEMBAR

PERNYATAN

PERSETUJUAN

PUBLIKASI

KARYA

ILMIAH

UNTUK KEPENTINGAN

AI(ADEMIS

Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma :

Nama

: Andita Prastiti

Nomor

Mahasiswa

:125114014

Demi

pengembangan

ilmu

pengetahuan, saya memberikan kepada perpustakaan Universitas Sanata Dharma karya ilmiah saya yang berjudul :

SISTEM PENGATUR

LAMPU

PEJALAN

KAKI

PORTABLE DENGAN SUMBER ENERGI

MANDIRI

beserta perangkat yang diperlukan ( _bilaada _).Dengan demikian saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan, mengalihkan dalam bentuk media lain, mengelolanya dalam bentuk pangkalan data, mendistribusikan secara

terbatas dan mempublikasikannya di internet atau media lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta ijin dari saya maupun memberikan royalty kepada saya selama tetap mencatumkan nama saya sebagai penulis.

Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya.

Yogyakarta, 11 _JuIi2016

(Andita Prastiti.)

(10)

INTISARI

Setiap tahun jumlah penduduk di Indonesia semakin meningkat, dan kebutuhan akan kendaraan ikut meningkat. Peningkatan jumlah kendaraan mengakibatkan kepadatan yang terjadi pada setiap ruas jalan Hal tersebut menimbulkan kesulitan bagi para pejalan kaki yang hendak menyebrang jalan. Dengan kemajuan teknologi di masa kini sudah banyak lampu lalu lintas yang menggunakan solar cell atau sumber energi mandiri. Maka dengan kedua ide tersebut dirancang sebuah sistem pengatur lampu pejalan kaki portable dengan sumber energi mandiri.

Kata kunci : solar cell, sensor infrared, portable.

(11)

ABSTRACT

when the morning until late in the evening, for 6 hours minimum (fill the accu). With the

Keywords: solar cells, infrared sensors, portable.

(12)

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yesus Kristus karena atas segala rahmat-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan tugas akhir ini dengan baik. Laporan tugas akhir ini disusun untuk memenuhi syarat memperoleh gelar sarjana.

Selama pembuatan tugas akhir ini penulis menyadari bahwa begitu banyak pihak yang memberikan bantuan baik berupa idea tau gagasan, dukungan moral, maupun bantuan materi. Oleh karena itu, peneliti ingin mengucapkan terimakasih kepada :

1. Drs. Johanes Eka Priyatma, M.Sc., Ph.D, Rektor Universitas Sanata Dharma 2. Sudi Mungkasi, S.Si., M. Math. Sc., Ph. D, Dekan Fakultas Sains dan

Teknologi

3. Petrus Setyo Prabowo, S.T., M.T., Ketua Program Studi Teknik Elektro Universitas Sanata Dharma.

4. Dr. Iswanjono, dosen pembimbing yang dengan penuh setia, kesabaran dan pengertian untuk membimbing dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

5. Djoko Untoro Suwarno, S.Si.,M.T. dan Petrus Setyo Prabowo, S.T., M.T. selaku dosen penguji yang telah memberi masukkan, kritik dan saran serta merevisi penulisan tugas akhir ini.

6. Seluruh dosen yang telah mengajarkan banyak ilmu yang bermanfaat selama menempuh pendidikan di Universitas Sanata Dharma.

7. Keluarga penulis terutama Ibu penulis, Yangti, Yangde, alm. Yangkung, Ayah, Bapak dan kedua adikku (Andika Prayoga dan Michael Daniswara Pratomo) yang telah banyak memberikan dukungan doa, kasih sayang dan motivasi selama menempuh pendidikan di Universitas Sanata Dharma.

8. Mas Fransiscus Xaverius Dwicahyo Rianto Putro kekasihku yang selalu setia untuk menemani dan mendukung selama penulisan tugas akhir ini.

9. Keluarga besarku yang telah memberi dukungan selama menempuh pendidikan di Universitas Sanata Dharma.

10. _{Sahabat – sahabatku : Cindy Jonatan, Stepani Elsa, Luluk Ariyanto, Sambu}

Rezpatia, Dirga, Ivana Nydya Clarissa Sitohang, Fransisca Putri, Elizabeth Nada, Stacia Elvaretta, Namiera Yushendea, Bernadette Andika.G., Maria Materdei Ayu, Adhi Christian, Yunita Maria Ndoi, Malvin Choco, Maria

(13)

Angelika Suhadi, Nanda Ayu Pujiningtyas, dan Santayana Pangaribuan yang selalu ada untuk membantuku, menyemangatiku dan menghiburku.

11. Teman

_-

teman seperjuangan Teknik Elektro 2012 yangtelah menemani pada saat menempuh pendidikan di Universitas Sanata Dhama'

12. Semua pihak yang tidak bisa disebutkan satu persatu yang telah banyak memberikan banyak bantuan dan dukungan dalam menyelesaikan tugas akhir ini.

Penulis menyadari bahwa dalam pen)rusunan tugas akhir masih memiliki

kekurangan. Oleh karena itu, penulis mengharapkan masukan, kritik dan saran yang membangun agar tugas akhir

ini

menjadi lebih baik. Semoga tugas akhir

ini

dapat bermanfaat sebagaimana mestinya

Yogyakarta, 1l Juli 2016 Penulis,

@

_Andita_Prastiti.

(14)

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL (Bahasa Indonesia) ......i

HALAMAN JUDUL (Bahasa Inggris) ......ii

HALAMAN PERSETUJUAN ......iii

HALAMAN PENGESAHAN ......iv

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ......v

HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP ....vi

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS ...vii

INTISARI ......viii

ABSTRACT ......ix

KATA PENGANTAR ......x

DAFTAR ISI ......xii

DAFTAR GAMBAR .......xvi

DAFTAR TABEL ......xx

BAB I PENDAHULUAN ......1

1.1. Latar Belakang...1

1.2. Tujuan dan Manfaat...2

1.3. Batasan Masalah...3

1.4. Metodologi Penelitian ...4

BAB II DASAR TEORI ......6

2.1. Solar Cell ...6

2.1.1. Solar Charge Controller ...11

2.1.2. Baterai (Accumulator) ...13

2.2. Mikrokontroler Arduino UNO ...15

(15)

2.3. Traffic Light ......17

2.3.1. LED (Light Emitting Diode) ......17

2.4. EMS RF Transceiver ......20

2.4.1. Modulasi Digital ...22

2.4.2. Modulasi FSK (Frequency Shift Keying) ...23

2.4.3. Demodulasi FSK (Frequency Shift Keying) ...24

2.4.4. SPI (Serial Peripheral Interface) ...25

2.5. Sensor Infrared ...27

2.6. Register Geser (Shift register) ...30

2.7. Darlington Transistor Arrays (uln2803) ...33

2.8. Buzzer ......36

2.9. Push Button ......37

BAB III RANCANGAN PENELITIAN ....40

3.1. Konsep Dasar ...40

3.2. Perancangan Software Sistem Pengatur Lampu Pejalan Kaki Portable dengan Sumber Energi Mandiri. ...41

3.2.1. Diagram alir subrutin baca status atau statement pada slave ....42

3.2.2. Diagram alir subrutin setting sensor orang (sensor infrared) ....42

3.2.3. Format Paket Data ...46

3.3. Peracangan Hardware Sistem Pengatur Lampu Pejalan Kaki ...48

3.3.1. Solar cell ...48

3.3.2. Rangkaian sensor infrared ...49

3.3.3. Embedded Module Serial RF Transceiver Shield ...50 xiii

(16)

3.3.4. Mikrokontroler ...51

3.3.5. Perancangan LED Traffic Light dan Lampu Pejalan Kaki Portable ...53

3.3.6. Rangkaian Push Button ...59

3.3.7. Rangkaian Buzzer Sebagai Indikator ...60

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ...61

4.1. ImplementasiLampu Pejalan Kaki Portable ...61

4.1.1. Bentuk Fisik dan Konsep Kerja Lampu Pejalan Kaki Portable ...61

4.2. Pengujian Panels Surya (Solar cell) ...66

4.2.1. Pengujian Solar Cell Tanpa Beban (open-circuit) ...66

4.2.2. Pengujian Solar cell dengan Beban (optimum operating) ...67

4.3. Pengujian Alat ...69

4.3.1. Pengujian Sensor Infrared ...69

4.3.2. Pengujian Rangkaian Shift Register ...72

4.3.3. Pengujian Rangkaian Driver ...72

4.3.4. Pengujian Rangkaian LED ...72

4.4. Pengujian Accumulator ...73

4.5. Pengujian Sistem Pengatur Solar Cell ...73

4.6. Pembahasan Perangkat Lunak ...75

4.6.1. Inisialisasi ...75

4.6.2. Program Utama ...76

4.6.3. Subrutin Pengiriman Paket data ...77

4.6.4. Subrutin Sensor Infrared (Sensor Pendeteksi Orang) ...78

(17)

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ...79

5.1. Kesimpulan ...79

5.2. Saran ...79

DAFTAR PUSTAKA ......80

LAMPIRAN ......82

(18)

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1. Blok Diagram Seluruh Sistem Secara Umum ...4

Gambar 2.1.(a). Sistem Kerja Dalam Solar Cell .......7

Gambar 2.1.(b). Bentuk Fisik Solar Cell ......7

Gambar 2.2. Kurva Karakteristik V-I ...9

Gambar 2.3. Contoh Rangkaian Schematic Solar Charge Controller Serial.....12 Gambar 2.4. Bentuk Fisik Solar Charge Controller Tipe PWM ...12

Gambar 2.5. Mikro Atmega328P-PU ...16

Gambar 2.6. Bentuk Fisik Dari Mikrokontroler Arduino UNO ...17

Gambar 2.7. Simbol LED dan Bentuk Fisik LED ...18

Gambar 2.8. Konfigurasi Pin RFM12-433S ...21

Gambar 2.9. EMS RF Transceiver ......22

Gambar 2.10. Jenis – Jenis Modulasi Digital ......23

Gambar 2.11. Teknik Modulasi FSK (Frequency Shift Keying) .......24

Gambar 2.12. Teknik demodulasi FSK (Frequency Shift Keying) .....24

Gambar 2.13.(a) SPI Bus ......26

Gambar 2.13.(b) Master-slave Interconnection ......26

Gambar 2.14. Bentuk Sinyal Infrared yang Ditransmisikan ......28

Gambar 2.15.(a) Modul DT-I/O Infrared Transmitter .......28

Gambar 2.15.(b) Modul DT-I/O Infrared Receiver ......28

Gambar 2.16. Pergeseran data Pada Register Geser ...31

(19)

Gambar 2.17. Contoh register Geser Kanan ...31

Gambar 2.18. Contoh Register Geser Kiri ...32

Gambar 2.19. IC 74HC595 (IC Shift Register) ......32

Gambar 2.20. Rangkaian Transistor Darlington (Pasangan Transistor NPN) .......33

Gambar 2.21. Konfigurasi Pin IC uln2803 (darlington transistor arrays) ......34

Gambar 2.22. Rangkaian IC driver uln2803 ......34

Gambar 2.23. Bentuk Fisik IC uln2803 ...35

Gambar 2.24. Simbol Buzzer ......36

Gambar 2.25. Contoh Buzzer ......36

Gambar 2.26. Rangakaian anti-bouncing push button ......37

Gambar 2.27.(a) Simbol push button Normally open dan Normally close ....38

Gambar 2.27.(b) Bentuk Fisik push button ......38

Gambar 2.28. Rangkaian switch/push button pull-up .....39

Gambar 2.29. Rangkaian switch.push button pull-down ...39

Gambar 3.1. Perancangan Sistem Pengatur Lampu Pejalan Kaki Portable ......40

Gambar 3.2. Diagram alir utama (master). .....43

Gambar 3.3. Diagram alir subrutin pada slave. ...44

Gambar 3.4. Diagram alir subrutin setting sensor orang ...45

Gambar 3.5. Rangkaian schematic mikrokontroler dengan sensor infrared RX dan TX. ...49

Gambar 3.6. Rangkaian schematic mikrokontroler dengan modul EMS RF Transceiver. .......50

(20)

Gambar 3.7. Rangkaian schematic minimum system mikrokontroler ...52

Gambar 3.8. Rangkaian schematic IC 74HC595 dan IC uln2803 ......54

Gambar 3.9. Rangkaian LED dan resistor Lampu lalu Lintas ...55

Gambar 3.10. Rangkaian LED dan resistor Lampu Pejalan Kaki...55

Gambar 3.11. Desain 3D lampu pejalan kaki portable ...56

Gambar 3.12. Desain 3D box prototype (bawah) ...56

Gambar 3.13. Desain 3D penyanggah box lampu (atas) ...57

Gambar 3.14. Desain 3D box lampu (atas) ...57

Gambar 3.15. Desain 3D Sistem pengatur lampu pejalan kaki portable (tampak kanan). ...58

Gambar 3.16. Desain 3D Sistem pengatur lampu pejalan kaki portable (tampak kiri). ...58

Gambar 3.17. Rangkaian anti-bouncing push button ...59

Gambar 3.18. Rangkaian buzzer .......60

Gambar 4.1. Lampu Pejalan Kaki Portable dengan Sumber Energi Mandiri Secara Keseluruhan. ...61

Gambar 4.2.(a) Bagian Box Lampu Pejalan Kaki dan APILL (LED) ...62

Gambar 4.2.(b) Bagian Tiang Penyangga ...62

Gambar 4.2.(c) Bagian Penyangga Bawah (Tempat Box Sistem Pengatur) ...62

Gambar 4.3 Gambar Rangkaian LED Lampu (tampak atas dan tampak samping). ...63

Gambar 4.4. Rangkaian Selektor .....63 Gambar 4.5. Rangkaian Driver dan SIPO (tampak atas dan tampak

(21)

samping). ...64 Gambar 4.6. Rangkaian Minimum System ......65 Gambar 4.7. Grafik Tegangan Output Panel Surya Terhadap Waktu

(open-circuit). ......66 Gambar 4.8. Grafik Tegangan Output Panel Surya Terhadap Waktu. ......68

(22)

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1. Spesifikasi solar cell kapasitas 10 Wp. ...11 Tabel 2.2. Tabel state of charge standard batteries ...15 Tabel 2.3 Fungsi port – port dalam mikrokontroler Arduino UNO ...16 Tabel 2.4. Tabel senyawa semikonduktor perbedaan warna pad LED ...18 Tabel 2.5. Perbedaan Tegangan LED untuk Setiap Warna ...19 Tabel 2.6. Tabel fungsi pin pada RFM12-433S ...21 Tabel 2.7. Fungsi setiap pin atau port pada IC uln2803 ...34 Tabel 2.8. Spesifikasi IC uln2803 ...35 Tabel 3.1. Format data master ...46 Tabel 3.2. Simbol karakter data ...46 Tabel 3.3. Format data slave ...47 Tabel 3.4. Simbol data ...47 Tabel 3.5. Tabel pembagian pin / port dalam mikrokontroler ...51 Tabel 4.1. Tabel Pengujian Sensor Infrared atau Sensor Pendeteksi Pejalan kaki ...69 Tabel 4.2. Tabel Pengujian Sistem Pengatur (Lampu APILL) ...74 Tabel 4.3. Tabel Pengujian Sistem Pengatur (Lampu Pejalan Kaki) ...74

(23)

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang Masalah

Setiap tahun jumlah penduduk di Indonesia semakin meningkat, dan kebutuhan akan kendaraan ikut meningkat. Peningkatan jumlah kendaraan mengakibatkan kepadatan yang terjadi pada setiap ruas jalan. Kepadatan pada setiap ruas jalan memiliki tingkat kepadatan yang berbeda. Masalah kepadatan tersebut akan mengakibatkan ketidaknyamanan yang dirasakan oleh para masyarakat (terutama para pejalan kaki). Pejalan kaki mengalami kesulitan ketika menyebrang jalan saat terjadi kepadatan kemudian tidak ada satupun kendaraan yang memberikan kesempatan pejalan kaki untuk menyebrang jalan. Salah satu faktor penyebab terjadinya hal tersebut adalah karena tidak ada lampu pengatur lalu lintas kendaraan yang terletak di jalan lurus 2 arah dan mengatur laju kendaraan ketika akan ada pejalan kaki yang menyebrang jalan.

Masalah di atas dapat diatasi dengan pengaturan sistem lampu lalu lintas (pada jalan lurus 2 arah) untuk kendaraan dan pejalan kaki. Lampu Lalu Lintas dibutuhkan untuk membantu mengatur kepadatan yang terjadi pada setiap ruas jalan di Indonesia. Masyarakat (pejalan kaki terutama) yang ingin menyebrang juga dapat terbantu dengan adanya lampu lalu lintas, karena mereka dapat menyebrang jalan dengan nyaman dan aman. Dalam UU No. 22/2009 tentang Lampu Lalu Lintas dan Angkutan Jalan, Lampu Lalu Lintas disebut sebagai alat pemberi isyarat lalu lintas (APILL). APILL adalah lampu yang mengendalikan arus lalu lintas yang terpasang di persimpangan jalan, tempat penyebrangan pejalan kaki (zebra cross), dan tempat arus lalu lintas lainnya[1].

Zaman sekarang perkembangan teknologi semakin banyak, antara lain sistem mandiri (Solar Cell). Solar Cell merupakan sistem pembangkit listrik mandiri yang memanfaatkan tenaga surya sebagai sumber utama. Sel Surya (solar Cell) adalah alat untuk mengkonversi atau mengubah energi surya menjadi energi listrik. Sistem Panel Surya membutuhkan MPPT (Max Power Point Tracker) untuk memaksimalkan energi surya yang akan dipergunakan untuk pembangkit energi listrik[2]. Solar Cell banyak diaplikasikan pada penggunaan lampu – lampu untuk penerangan di beberapa ruas jalan tol. Perkembangan solar cell lainnya yaitu penggunaan pada beberapa lampu lalu lintas di

(24)

persimpangan jalan (lampu lalu lintas atau APILL). Sistem mandiri ini juga memiliki keterbatasan yaitu intensitas sinar matahari yang tidak tetap. Maka itu Solar Cell dapat dibantu oleh Accumulator (accu) supaya energi listrik yang dihasilkan pada pagi dan siang hari juga dapat tersimpan selain dipergunakan untuk kebutuhan penerangan.

Penulis menemukan beberapa jurnal tentang penelitian lampu lalu lintas, dan sistem pengaturannya. Salah satu yang menarik penulis adalah jurnal tugas akhir yang berjudul Rancang Bangun Prototipe Pengatur Lampu Lalu Lintas Memanfaatkan Sensor Tekan[3]. Pada jurnal tugas akhir tersebut Prototipe Lampu Lalu Lintas dirancang dengan sensor tekan sebagai pengendali waktu (lama nyala lampu lalu lintas) secara otomatis sesuai dengan jumlah kepadatan yang terjadi. Dari referensi tersebut penulis memiliki ide untuk mengembangkan dengan judul “Sistem Pengatur Lampu Pejalan Kaki Portable dengan Sumber Energi Mandiri“. Sistem pengaturan pejalan kaki ini menggunakan sumber energi mandiri atau Solar Cell dan dibantu dengan Solar Charger tipe PWM, serta sensor infrared sebagai pendeteksi kehadiran orang saat ingin menyebrang jalan (jalan lurus 2 arah). Lampu penyebrangan untuk pejalan kaki mendapatkan sumber listrik dari solar cell langsung (dibantu solar charger tipe PWM), dan dari accu. Lampu penyebrangan untuk pejalan kaki diatur dengan sensor infrared yang mendeteksi kehadiran orang, kemudian output dari sensor infrared tersebut akan masuk ke dalam mikro dan mengatur waktu nyala lampu penyebrangan untuk pejalan kaki.

1.2. Tujuan dan Manfaat

Skripsi ini bertujuan untuk :

1. Menghasilkan prototipe lampu lalu lintas dan lampu penyebrangan untuk pejalan kaki (portable) dengan sumber energi mandiri yaitu Solar Cell.

Manfaat yang diharapkan dari penulisan skripsi ini adalah :

1. Membantu manajemen lalu lintas khususnya untuk pejalan kaki dalam hal menyebrang jalan (2 arah).

2. Dapat menjadi acuan dalam penelitian dan perkembangan dalam sistem pengaturan lampu lalu lintas atau pejalan kaki dengan sumber energi mandiri dan input sensor lainnya.

(25)

1.3. Batasan Masalah

Agar Tugas Akhir ini dapat mengarah pada tujuan dan untuk menghindari terlalu kompleksnya permasalahan yang muncul, maka perlu adanya batasan – batasan masalah yang sesuai dengan judul dari tugas akhir ini. Adapun batasan masalah, yaitu :

1. Menggunakan Solar Cell dan Accumulator sebagai sumber energi dari lampu pejalan kaki tersebut.

2. Sensor yang digunakan adalah sensor infrared yang terdiri dari Tx (pemancar) dan Rx (penerima) sebagai pendeteksi kehadiran orang (pejalan kaki).

3. Menggunakan Mikrokontroler buatan sendiri yang compatible dengan arduino. 4. Komunikasi antara lampu pejalan kaki satu dengan lainnya menggunakan EMS RF

Transceiver dengan frekuensi 433 MHz (komunikasi menggunakan gelombang radio).

5. LED yang digunakan untuk lampu pejalan kaki (dan lampu lalu lintas) berwarna merah dan hijau dengan spesifikasi super bright dan berukuran 10 mili.

6. Driver untuk LED menggunakan IC (Integrated Circuit) dengan seri uln 2803. 7. Sebagai selektor dalam pengaturan nyala lampu pejalan kaki digunakan Integrated

Circuit (IC) dengan seri 74HC595.

8. Terdapat push button pada prototip sebagai pengatur ketika terjadi error pada sensor infrared.

9. Sistem pengaturan lampu lalu lintas (untuk kendaraan) dan penyebrangan pejalan kaki pada jalan lurus 2 arah (bukan persimpangan).

10.Pengaturan nyala lampu dari posisi warna merah ke hijau pada lampu pejalan kaki, berdasarkan sela waktu (delay time) yang telah ditentukan.

11.Pengaturan nyala lampu dari posisi warna hijau kembali ke warna merah pada lampu pejalan kaki, berdasarkan hasil hitungan jumlah orang (pejalan kaki) yang menyeberang.

(26)

1.4. Metodologi Penelitian

Berdasarkan pada tujuan yang ingin dicapai metode – metode yang digunakan dalam penyusunan tugas akhir ini adalah :

1. Studi literatur

Untuk mendapatkan data dan landasan teori yang digunakan dalam tugas akhir dan pembuatan alat (prototip lampu pejalan kaki) dibutuhkan referensi dari buku, artikel – artikel, dan jurnal – jurnal serta informasi yang berkaitan dengan Solar Cell, IC (Integrated Circuit) 74HC595, IC uln 2803, Sensor Infrared, Accumulator, komunikasi menggunakan gelombang radio (EMS RF Transceiver), dan Mikrokontroler arduino uno.

2. Eksperimen, yaitu dengan secara langsung melakukan praktek maupun pengujian terhadap hasil pembuatan alat dalam pembuatan tugas akhir ini.

3. Perancangan alur kerja sistem secara umum

Merancang alur atau diagram kerja yang akan dipakai dalam tugas akhir. Alur kerja sistem akan menjelaskan proses dari awal Solar Cell memberikan daya atau tegangan sumber untuk lampu pejalan kaki (sekaligus lampu lalu lintas) dibantu solar charger dengan tipe PWM. Sensor infrared sebagai input, akan mendeteksi kehadiran orang, dan menjalankan program untuk driver lampu pejalan kaki dengan delay tertentu membuat lampu merah menjadi hijau, dan untuk lampu lalu lintas berubah dari lampu hijau menjadi merah.

LAMPU PEJALAN KAKI DAN APILL

(1)

MASTER

LAMPU PEJALAN KAKI DAN APILL

(2)

SLAVE

Sensor

Infrared

Sensor

Infrared

(27)

4. Perancangan dan pembuatan software pengoperasian lampu pejalan kaki

Merancang dan membuat program dengan mikrokontroler arduino (mikroboard buat secara manual yang compatible dengan arduino uno) untuk pengoperasian lampu pejalan kaki dengan sensor infrared sebagai input (mendeteksi kehadiran orang, pejalan kaki). Membuat program untuk pengaturan proses lampu pejalan kaki (penyebrangan jalan lurus 2 arah) dengan bantuan komunikasi menggunakan EMS RF Transceiver antara lampu pejalan kaki satu dengan lainnya.

5. Perancangan dan pembuatan hardware

Perancangan dan pembuatan ini bertujuan untuk menciptakan sebuah prototip lampu pejalan kaki yang bekerja secara otomatis dengan sensor dan bertenaga surya (memanfaatkan solar cell). Berdasarkan Gambar 1.1 rangkaian akan bekerja jika sensor infrared mendeteksi kehadiran orang (pejalan kaki). Mikrokontoler akan mengolah data yang diperoleh dari output sensor dan mengoperasikan lampu pejalan kaki secara otomatis (membuat lampu berwarna hijau dari lampu berwarna merah) dengan program yang telah dibuat pada software arduino.

6. Pengambilan data (pengujian alat dan program)

Pengambilan data dan pengujian hardware prototip lampu pejalan kaki dilakukan dengan tahap :

a. Pengambilan data (percobaan langsung) prototip dengan penggunaan solar cell sebagai sumber tegangan dan listrik untuk penghidupan lampu.

b. Percobaan dengan sensor infrared dalam mendeteksi kehadiran pejalan kaki, pengenalan program sensor infrared.

c. Pengujian dan pengambilan data secara langsung, dalam penggunaan sistem mandiri tenaga surya (supply lampu pejalan kaki) dan lampu pejalan kaki bekerja ketika terdapat input dari sensor infrared dalam mendeteksi kehadiran pejalan kaki.

7. Analisis dan penyimpulan hasil tugas akhir

Analisa dengan melakukan pendataan dari hasil pengoperasian lampu pejalan kaki dengan menggunakan sensor infrared sebagai input untuk lampu pejalan kaki tersebut. Analisa dan pembahasan dilakukan dengan mengamati secara langsung simulasi yang dilakukan dengan prototip lampu pejalan kaki dapat berjalan dengan baik dan sesuai dengan program yang telah dibuat.

(28)

BAB II

DASAR TEORI

2.1. Solar Cell

Solar cell yang berarti sel surya merupakan komponen elektronik yang dapat mengubah atau mengkonversikan energi cahaya gelombang pendek menjadi energi listrik.[4] Sel surya umumnya memiliki ketebalan minimum 0.3 mm. Sel surya terbuat dari bahan semikonduktor dengan kutub positif dan kutub negatif. Solar cell dalam pembuatannya menggunakan bahan silikon kristal (yang umumnya banyak dan sering digunakan). Sel surya memanfaatkan sumber energi cahaya atau sinar matahari yang merupakan sumber paling hemat energi dan tidak pernah habis. Sinar matahari diubah oleh material dalam solar cell menjadi energi listrik yang kemudian dapat digunakan pada peralatan – peralatan elektronik. Satu sel surya dapat menghasilkan tegangan DC sebesar 0.5 – 0.6 V, maka itu sel surya dihubungkan secara seri untuk membentuk sebuah modul Solar cell. Sel surya yang dihubungkan menjadi satu modul mencapai 28 -36 sel untuk mendapatkan tegangan DC sebesar 12 V. Satu modul solar cell dalam aplikasinya juga masih menghasilkan energi atau tenaga listrik yang kecil atau rendah, rata – rata maksimum tenaga listrik yang dihasilkan oleh satu modul tersebut sebesar 130 Watt. Maka itu dalam penggunaannya, modul – modul tersebut dapat disusun menjadi satu (digabungkan) sehingga membentuk sebuah array, yang dapat menghasilkan tenaga listrik yang lebih besar.[5]

Prinsip dasar dari solar cell adalah efek fotovoltaik yang telah ditemukan oleh seorang ilmuwan yang berasal dari Perancis, Alexander Edmond Becquerel, pada tahun 1839. Efek fotovoltaik adalah pelepasan muatan positif dan negatif dalam materi padat melalui cahaya. Beliau menggunakan perbedaan potensial dari sebuah larutan kimia yang terkena sinar matahari dan satunya yang tidak terkena sinar matahari. Pada larutan tersebut kemudian dimasukkan elektroda platina. Dari percobaan ini beliau mendapatkan adanya aliran listrik.[4]

Pada tahun 1905, Albert Einstein dapat menjelaskan tentang efek fotovoltaik secara teori. Melalui teori Quantum, beliau dapat menjelaskan bahwa cahaya memiliki sifat

(29)

sebagai gelombang dan juga photon. Dengan percobaannya, Einstein menjelaskan untuk efek fotovoltaik bahwa cahaya bersifat seperti kumpulan dari bagian – bagian kecil yang disebut photon. Energi photon ini bergantung pada panjang gelombang cahaya. Jika cahaya mengenai sebuah logam dan memiliki energi yang cukup, elektron yang berada di dalam logam yang terkena photon tersebut, akan terlepas dari ikatan energi di dalam atomnya. Dengan lepasnya ikatan energi ini, elektron – elektron tersebut dapat berpindah atau mengalir, disitulah terjadi energi listrik[4]. Gambar 2.1 menunjukan bagaimana solar cell mengubah sinar matahari menjadi energi listrik dan bentuk fisik dari solar cell.

(a) (b)

Gambar 2.1. (a). Sistem kerja dalam Solar cell (b). Bentuk fisik Solar Cell.

Menurut struktur kristalnya, solar cell dapat dibedakan menjadi monokristal, polikristal, dan amorph. Solar cell monokristal memiliki warna biru gelap atau hitam dan memiliki struktur yang teratur dengan efisiensi tertinggi (dibandingkan dengan sel surya yang lainnya) yaitu mencapai 20%. Kemudian yang kedua, solar cell polokristal merupakan sel surya yang terdiri atas banyak kristal silisium kecil yang disebut juga multikristal. Sel surya ini umumnya berwarna biru, namun tidak setua monokristal. Polikristal dibuat dari coran silusium yang berbentuk seperti bunga kristal es pada permukaannya. Solar cell polikristal tidak memiliki efisiensi sebesar monokristal, yaitu hanya mencapai 16%. Namun sel surya jenis polikristal memiliki kelebihan dalam bidang ekonomi, yaitu biaya penggunaannya yang tidak setinggi penggunaan monokristal. Kelebihan kedua dari sel surya polikristal yaitu efisiensi yang dimilikinya tidak cepat turun

(30)

ketika sumber energi cahaya yang didapatkan tidak maksimal (redup). Jenis solar cell yang ketiga, adalah solar cell jenis amorph. Sel surya jenis amorph memiliki warna coklat tua hingga keunguan, dan terdiri atas silisium tipis yang ditempatkan (dengan metode uap) pada bahan dasar, misalkan kaca. Solar cell jenis amorph merupakan sel surya yang paling ekonomis dan memiliki efisiensi 6 – 8%, umumnya ditemukan pada aplikasi kalkulator dan jam tangan[4]. Efisiensi pada panel surya atau solar cell dapat dihitung menggunakan persamaan 2.1 di bawah ini, yaitu :

ղ =

100 % (2.1)

Dimana : ղ = Efisiensi solar cell (%)

Voc = Open circuit voltage (Volt)

Isc = Short circuit current (Ampere)

FF = Fill factor (sekitar 0.7 – 0.85)

G = Intensitas matahari (Watt/m2) A = Luas penampang solar cell (m2)

Nilai efisiensi pada panel surya dapat diketahui dengan pengukuran kurva V-I yang kemudian didapatkan parameter – parameter lain seperti Isc (arus hubung singkat), Voc (

tegangan tanpa beban), Fill Factor (FF), efisiensi (Ղ) dan Pm (Power maximum-output dari PV array). Karakteristik output panel surya (solar cell) dapat dilihat pada kurva perfomansi, kurva V-I menunjukan hubungan antara arus dan tegangan[5]. Kurva karakteristik output solar cell ditunjukan pada Gambar 2.2.

(31)

Gambar 2.2. Kurva karakteristik V-I

Pada kurva V-I tersebut didapatkan atau dibuat berdasarkan pada saat Test Condition, dimana pengujian solar cell disaat intensitas matahari mencapai puncaknya yaitu 1000 Watt/m2 (kondisi yang dinamakan one peak sun hour) dan suhu solar cell sebesar 25oC [5].

Persamaan fill factor pada panel surya atau solar cell didapatkan dari parameter Voc

atau tegangan rangkaian terbuka (open circuit voltage) yang diukur secara langsung pada panel surya (solar cell) pada karakteristik V-I pada solar cell tersebut. Nilai fill factor pada sistem solar cell berhubungan dengan efisiensi pada panel surya (solar cell), semakin besar nilai fill factor maka panel surya semakin baik dan memiliki efisiensi yang semakin besar atau tinggi. Perhitungan nilai fill factor dapat dihitung menggunakan persamaan 2.2 di bawah ini[5] :

FF = ( . ) (2.2)

Keterangan : Voc = Open circuit voltage (Volt)

0,72 = konstanta untuk mendapatkan hasil yang akurat

Pada kurva V-I terdapat 3 hal yang penting yaitu Maximum power point (Vmp dan

Imp), Open circuit voltage (Voc), dan short circuit current (Isc). Maximum Power Point

yang terdiri atas Vmp dan Imp merupakan titik operasi maksimal ketika solar cell dalam

kondisi operasional. Dimana solar cell diberikan beban saat temperatur 25oC (atau 77oF) dengan intensitas matahari sebesar 1000 Watt/m2. Maksimal daya yang dihasilkan dapat diketahui dengan perkalian antara Vmp dengan Imp.

(32)

Open Circuit Voltage (Voc) merupakan kapasitas tegangan maksimum yang dapat

dicapai pada saat tidak ada arus atau current sama dengan nol. Otomatis daya pada saat open circuit (Voc) sama dengan nol watt. Dan yang terakhir, Short circuit current (Isc)

adalah maksimum output arus yang keluar dari solar cell saat kondisi tidak ada resistansi atau short circuit[5].

Pengoperasian solar cell secara maksimum dapat dipengaruhi oleh beberapa faktor di bawah ini :

a) Ambient air temperature

Solar cell dapat bekerja secara maksimal dengan temperatur atau suhu yang normal yaitu 25oC. Suhu pada panel yang melebihi dari kondisi normal saat operation ini akan mengakibatkan energi listrik yang dihasilkan tidak maksimal, terutama berpengaruh terhadap open circuit voltage (Voc). Setiap kenaikan 1oC pada panel

surya, akan mengakibatkan tegangan yang dihasilkan menurun 0.4% dari total energi yang dihasilkan.

b) Radiasi sinar matahari (Insolation)

Radiasi atau intensitas sinar matahari juga berpengaruh besar terhadap kinerja solar cell. Intensitas sinar matahari banyak berpengaruh terhadap arus yang dihasilkan oleh solar cell.

c) Kecepatan angin bertiup

Kecepatan tiup angin di seikitar solar cell akan membantu untuk menjaga permukaan modul panel surya (solar cell) untuk tetap pada suhu normal (tidak melebihi atau kurang dari suhu normal). Karena ketika suhu pada modul panel surya tidak stabil, akan mempengaruhi kinerja solar cell dalam menghasilkan arus dan tegangan (serta energi listrik) yang akan digunakan untuk supply.

d) Keadaan atmosfir bumi

Keadaan dari atmosfir bumi (berawan, mendung), dapat memperngaruhi kinerja solar cell dalam menghasilkan arus listrik secara maksimal.

e) Orientasi panel atau array solar cell

Posisi modul panel surya atau solar cell (sudut atau tilt angle) juga mempengaruhi kinerja modul dalam mengolah sinar matahari menjadi energi listrik. Energi listrik (arus listrik dan tegangan) yang maksimal dihasilkan dengan posisi panel surya yang tegak lurus dengan cahaya atau sinar matahari. Posisi modul yang tegak lurus

(33)

terhadap sinar matahari akan membantu kinerja modul dalam memproduksi energi listrik yang dibutuhkan sebagai supply untuk beban.

Di bawah ini terdapat Tabel 2.1 yang menunjukkan spesifikasi dari solar cell yang digunakan dalam perancangan prototip.

Tabel 2.1. Spesifikasi solar cell kapasitas 10 Wp.

Maximum Power 10 watt

Optimum operating voltage 17.2 V

Optimum operating current 0.58 A

Open-circuit voltage 21.6 V

Short-circuit current 0.68 A

Temperature 25 ᴼC

2.1.1. Solar Charge Controller

Dalam panel surya atau solar cell biasanya dilengkapi dengan perangkat solar charge controller, perangkat ini merupakan perangkat yang paling penting dalam sistem solar cell. Perangkat ini digunakan untuk mengatur atau mengontrol dalam pengisian baterai oleh panel surya, supaya tidak terjadi overcharging. Solar charge controller sendiri merupakan perangkat elektronik yang digunakan untuk mengatur arus searah yang diisi ke baterai dan dikeluarkan dari baterai ke peralatan elektronik.[6] Fungsi sebuah perangkat solar charge controller secara detail, adlah sebagai berikut[7] :

 untuk mempertahankan keadaan baterai dengan mencegah terjadinya distribusi arus dan tegangan yang berlebihan pada baterai (overcharging) dan kelebihan voltase dari panel surya.

 untuk mengatur arus yang dibebaskan atau diambil dari baterai agar tidak full dishcarge dan overloading.

 Untuk monitoring temperatur atau suhu baterai.

Rangkaian solar charge controller terdiri dari 2 jenis, yaitu rangkaian seri dan rangkaian paralel. Pada rangkaian seri letak komponen pemutus dihubungkan secara seri antara modul sel surya dengan baterai. Sedangkan pada rangkaian paralel, posisi komponen pemutus dihubungan secara paralel antara modul sel surya dengan baterai[6].

(34)

Gambar 2.3 merupakan contoh rangkaian schematic solar charge controller yang terhubung secara serial.

Gambar 2.3. Contoh rangkaian schematic Solar charge controller serial.

Solar Charge Controller ada yang bertipe PWM (Pulse Width Modulation) dan MPPT (Max Power Point Tracker). Solar Charge Controller tipe PWM atau Pulse Width Modulation menggunakan teknik modulasi yang merubah data atau informasi menjadi sebuah sinyal pulsa, dan PWM ini merupakan salah satu prinsip algoritma yang difungsikan dalam sistem solar charge controller. Dengan perbedaan lebar antara sinyal pulsa yang bernilai 0 dan 1 seperti menciptakan sinyal sinusoidal yang bersifat kontinyu untuk pengisian baterai maupun pengisian langsung menuju beban. Sedangkan Solar Charge Controller dengan tipe MPPT atau Maximum Power Point Tracking/Tracker efisien dalam konversi DC to DC (Direct Current), pada sistem ini MPPT dapat mengambil daya maksimal dari panel surya untuk memberikan energi pada beban, dan apabila terdapat kelebihan daya maka daya tersebut akan disimpan pada baterai[7]. Pada Gambar 2.4 ditunjukan bentuk fisik solar charge controller dengan tipe PWM (Pulse Width Modulation).

(35)

Solar charge controller memiliki 3 output dengan masing – masing 1 output terdiri dari 2 buah terminal. Satu output (2 buah terminal) pertama digunakan untuk output dari panel surya. Satu output (2 buah terminal) yang kedua digunakan untuk output baterai atau accumulator. Dan 1 output lainnya digunakan untuk output langsung menuju beban. Arus DC yang berasal dari baterai atau accumulator tidak akan kembali ke panel surya (berbalik arah) karena terdapat sebuah diode protection yang mengarahkan arus DC hanya berjalan dari panel surya menuju baterai atau accu. Ada 2 macam cara kerja atau mode operational pada solar charge controller yaitu mode charging, dan mode operation atau operasi. Mode charging bekerja untuk mengisi baterai atau accu, pengaturan arus dan tegangan diatur supaya tidak overcharging atau overvoltage. Sedangkan mode operation solar charge controller bekerja dan beroperasi sebagai pengatur pemberian energi listrik pada beban dari baterai atau accu, supaya tidak terjadi full disharge (baterai dalam keadaan habis daya listrik).

2.1.2. Baterai (Accumulator)

Accumulator atau aki merupakan baterai yang biasanya digunakan dalam sistem panel surya (solar cell). Accu berfungsi untuk menyimpan arus listrik yang dihasilkan oleh solar cell saat pagi sampai sore hari. Accu atau aki (baterai) dapat merubah energi kimia menjadi energi listrik. Penggunaan accu akan dilakukan pada malam hari, dimana sinar matahari untuk sumber energi solar cell mulai berkurang. Accumulator dapat diisi ulang saat pagi sampai siang hari, dimana solar cell bekerja dengan maksimal (dengan sumber energi sinar matahari mencukupi). Maka itu penggunaan baterai accu ini efisien dalam sistem solar cell atau modul surya. Baterai merupakan komponen atau perangkat yang berguna untuk menyimpan arus listrik yang dihasilkan oleh sumber (solar cell), sebelum arus listrik disalurkan menuju alat – alat elektronik atau beban seperti : LED, Traffic Light.

Pada baterai terdapat 2 jenis elemen (yang merupakan sumber arus DC) yaitu elemen primer dan elemen sekunder. Accumulator termasuk ke dalam elemen sekunder, dan dalam penggunaannya elemen sekunder harus terlebih dahulu diisi (dialirkan arus) atau diberi muatan secara kontinyu sebelum digunakan pada beban. Dalam accumulator berlangsung proses elektrokimia reversibel (bolak – balik) dengan efisisensi yang tinggi. Dimana saat digunakan sebagai supply pada beban, pada accu terjadi proses perubahan energi kimia menjadi energi listrik (discharging) dan pada saat diisi atau diberi muatan

(36)

terjadi proses perubahan dari energi listrik menjadi energi kimia (charging)[8]. Kapasitas pada baterai (accumulator) disimbolkan dengan satuan AH (Ampere Hour), dengan arti setiap ampere berlaku untuk 1 jam pengisian untuk beban (supply). Sebagai contoh, 4 AH berarti bahwa baterai atau accu dapat menyuplai beban sebesar 4 ampere selama 1 jam, atau sebesar 1 ampere selama 4 jam[8].

Untuk mengetahui lama pengisian (waktu) pada baterai (accu) dapat dihitung menggunakan persamaan 2.3 di bawah ini[8] :

Ta = atau Ta = (2.3)

Keterangan : Ta = Lama waktu pengisian accu (Jam)

Ah = Besarnya kapasitas accu (Ampere Hours) h = Besarnya arus pengisian ke accu (Ampere)

daya Ah =Besarnya daya yang didapatkan dari perkalian Ah dengan tegangan accu (Watt Hours)

daya h = Besarnya daya yang didapatkan dari perkalian h dengan tegangan accu (watt)

Setiap baterai (accumulator) memiliki spesifikasi atau standard dalam pengisian muatan sampai penuh. Perbedaan kapasitas tegangan yang dimiliki baterai (accu) mempengaruhi standard tegangan untuk pengisian arus listrik atau pengisian ulang muatan. Pada tabel 2.2 di bawah ini menjelaskan standard untuk setiap kapasitas baterai atau accumulator[8].

(37)

Tabel 2.2. Tabel state of charge standard batteries Per-cent Of Char-ge (%) Kapa-sitas 6V (Volt) Kapa-sitas 8 V (Volt) Kapa-sitas 12 V (Volt) Kapa-sitas 24 V (Volt) Kapas -sitas 36 V (Volt) Kapa-sitas 42 V (Volt) Kapa-sitas 48 V (Volt) Kapa-sitas 72 V (Volt) Kapa-sitas 120 V (Volt) 100 6.37 8.49 12.73 25.48 38.22 44.59 50.96 76.44 127.4 90 6.31 8.41 12.62 25.24 37.86 44.17 50.48 75.72 126.2

80 6.25 8.33 12.5 25 37.5 43.75 50 75 125

70 6.19 8.25 12.37 24.76 37.14 43.33 49.52 74.28 123.8 60 6.12 8.15 12.24 24.48 36.72 42.84 48.96 73.44 122.4

50 6.05 8.07 12.1 24.2 36.3 42.35 48.5 72.6 121

40 5.98 7.97 11.86 23.92 35.88 41.86 47.84 71.76 119.6 30 5.91 7.88 11.71 23.64 35.46 41.37 47.28 70.92 118.2 20 5.83 7.77 11.66 23.32 34.98 40.81 46.64 69.96 116.6

10 5.75 7.67 11.51 23 34.5 40.25 46 69 115

2.2. Mikrokontroler Arduino UNO

Mikrokontroler arduino uno merupakan sebuah board mikrokontroler dengan nama produk arduino uno. Di dalam board mikrokontroler arduino uno mengandung mikrokontroler Atmega328. Mikrokontroler Atmega328 merupakan sebuah keping yang secara fungsional bertindak seperti sebuah komputer. Piranti ini dapat digunakan untuk mewujudkan rangkaian elektronik dari yang paling sederhana hingga yang kompleks. Mikrokontroler arduino uno terdapat mikroprosesor yang berupa Atmel AVR, regulator tegangan 5 V, dan oscillator 16 MHz yang dapat melaksanakan operasi berdasarkan waktu secara tepat[8]. Arduino UNO dilengkapi dengan static random-access memory (SRAM) berukuran 2KB sebagai pemegang data, flash memory berukuran 32KB (0.5 KB untuk bootloader), dan erasable programmable read-only memory (EEPROM) sebagai penyimpan data[9].

Mikrokontroler Arduino UNO mendapatkan supply tegangan dari laptop atau PC dengan menggunakan kabel USB yang dihubungkan ke mikrokontroler tersebut. Tegangan yang dianjurkan untuk menyuplai mikorokontroler arduino adalah sebesar 7 – 12 Volt

(38)

(namun dengan tegangan supply sebesar 5 V mikrokontroler sudah dapat bekerja dengan baik). Kabel USB selain digunakan sebagai suply tegangan dari PC/Laptop menuju mikrokontroler juga digunakan untuk mengunduh program atau sketch pada software Arduino IDE menuju mikrokontroler. Apabila supply tegangan tidak dilakukan melalui kabel USB, Arduino UNO harus tetap mendapatkan supply tegangan dari sumber tegangan eksternal sebesar 9V. Mikrokontroler Arduino UNO memiliki 14 buah pin input/output digital, 6 buah pin analog input, 3 buah pin untuk ground (GND), 2 buah pin supply tegangan (yaitu 5V dan 3.3V), 1 buah pin tegangan input (Vin), 1, buah pin IOREF, 1 buah pin AREF, dan 1 buah pin Reset. Tabel 2.3. menunjukan fungsi pada port – port atau pin – pin dalam mikrokontroler Arduino UNO. Gambar 2.5 menunjukan bentuk fisik atmega 328, dan Gambar 2.6 menunjukan bentuk fisik dari board mikrokontroler arduino UNO.

Gambar 2.5. Mikro atmega328P-PU [9]

Tabel 2.3 Fungsi port – port dalam mikrokontroler Arduino UNO

PIN / PORT Fungsi

0 – 13 Input / Output digital (setiap pin I/O memiliki arus DC sebesar 40 mA)

Vin Tegangan input eksternal

5V dan 3.3V Supply tegangan yang dapat digunakan

GND Ground yang dapat digunakan

0 dan 1 RX dan TX pin

3, 5, 6, 9, 10, 11 PWM pin

A0 – A5 Analog input

IOREF Pin tegangan referensi untuk dapat

beroperasi pada mikrokontroler

(39)

Gambar 2.6. Bentuk fisik dari Mikrokontroler Arduino UNO

2.3. Traffic Light

Traffic light merupakan alat pengatur isyarat lalu lintas yang terdiri dari beberapa kumpulan LED. Lampu lalu lintas atau traffic light berfungsi sebagai pengatur lalu lintas yang berada di jalan-jalan persimpangan, pertigaan, maupun jalan – jalan utama lainnya. Lampu lalu lintas membantu para pengendara mobil dan motor untuk berjalan secara bergantian dan teratur, serta tertib.

2.3.1. LED (Light Emitting Diode)

Light Emitting Diode adalah suatu diode yang dapat memancarkan sinar, arus mengalir pada rangkaian dalam arah maju dan sinar dipancarkan dari junction semi konduktor (pertemuan). Dengan kata lain LED adalah suatu elemen yang dapat mengubah sinyal listrik ke dalam sinar atau cahaya.[10] LED mampu menghasilkan cahaya dan panjang gelombang yang berbeda, menurut bahan semikonduktor yang digunakan. Menurut bahan semikonduktornya dan perbedaan panjang gelombang, LED dapat menghasilkan perbedaan warna – warna tersendiri.[11] Tabel 2.4. menunjukan perbedaan warna – warna pada LED sesuai dengan bahan semikonduktor dan panjang gelombang yang dihasilkan.

Light Emitting Diode memiliki 2 kutub yang berbeda yaitu kutub negatif (cathode) dan kutub positif (anode). Gambar 2.7 menunjukkan simbol dari sebuah LED dan bentuk fisik LED. Apabila arus listrik mengalir dari kutub positif menuju kutub negatif, maka LED tersebut akan hidup atau menyala.[11] LED hanya dapat menyala atau hidup jika diberikan arus maju (bias forwarding). Untuk membedakan polaritas pada LED, dapat

(40)

dilihat perbedaan panjang kaki kutub negatif (cathode) yang lebih pendek daripada kutub positif (anode). LED memiliki kapasitas arus sebesar 10 mA hingga 20 mA, dan dengan tegangan 1.6 V hingga 3.5 V[12].

Gambar 2.7. Simbol LED dan bentuk fisik LED

Tabel 2.4. Tabel senyawa semikonduktor perbedaan warna pad LED[11]

BAHAN SEMIKONDUKTOR

WAVELENGTH (PANJANG

GELOMBANG) WARNA

Gallium Arsenide (GaAs)

850-940 nm Infra merah

Gallium Arsenide Phosphide

(GaAsP) 630-660 nm Merah

Gallium Arsenide Phosphide

(GaAsP) 605-620 nm Jingga

Gallium Arsenide Phosphide

Nitride (GaAsPN) 585-595 nm Kuning

Aluminium Gallium

Phosphide (AlGaP) 550-570 nm Hijau

Silicon Carbide (SiC)

430-505 nm Biru

Gallium Indium Nitride

(41)

Light Emitting Diode akan menyala jika terjadi arus listrik yang melewati anode menuju cathode. Selain itu, sebuah LED akan membutuhkan sebuah resistor yang dihubungkan secara seri dengan LED, untuk membatasi arus yang akan mengalir atau melewati LED. Arus yang terlalu berlebihan akan dapat merusak LED, sehingga LED tidak dapat menyala secara maksimal dan berumur panjang. Nilai resistor yang dibutuhkan untuk membatasi arus yang melewati LED dapat dihitung menggunakan persamaan 2.4 di bawah ini, yaitu :

= . (2.4)

Dimana : R = Nilai resistor (Ω)

V = Tegangan supply (V)

I = Arus (A)

V.led = Nilai tegangan dalam LED (V)

Setiap warna LED memiliki tegangan maju (forward bias) yang berbeda. Maka itu tabel 2.5 dibawah ini menunjukan perbedaan tegangan saat arus maksimal yaitu 20 mA, pada setiap warna LED di atas.

Tabel 2.5. Perbedaan Tegangan LED untuk Setiap Warna

Warna LED Tegangan LED (saat arus maks : 20mA)

Infra merah 1.2 V

Merah 1.8 V

Jingga 2 V

Kuning 2.2 V

Hijau 3.5 V

Biru 3.6 V

(42)

2.4. EMS RF Transceiver Shield

EMS RF Transceiver Shield merupakan modul shield Arduino compatible yang dapat digunakan untuk transmisi data secara wireless. Modul ini dirancang berbasiskan modul RFM12S 433 MHz, yaitu modul komunikasi wireless dengan frekuensi sebesar 433 MHz dan dengan jarak jangkauan 150 meter. RFM12S 433 MHz menggunakan antarmuka SPI sebagai pengkasesannya oleh berbagai modul kontroler[13]. Modul komunikasi ini menggunakan gelombang radio sebagai medium yang dilewatinya untuk mengirimkan data dari Transmitter (TX) menuju Receiver (RX). Data yang akan dikirimkan menuju receiver (RX) dimodulasi kemudian dikirimkan bersama atau ditumpangkan kepada sinyal carrier (sinyal pembawa). Setelah sampai pada tujuan yaitu receiver (RX)data tersebut didemodulasi menjadi data digital kembali, sehingga informasi yang dikirimkan dapat diterima oleh receiver (RX) tersebut.

RFM12S yang memiliki pita frekuensi sebesar 433 MHz dapat bekerja atau beroperasi dalam frekuensi 430,24 MHz sampai dengan frekuensi 439,7575 MHz[13]. Modul Transceiver ini dapat dijadikan sebagai transmitter maupun receiver. Karena kelebihannya dalam komunikasi dan dapat menjadi transmitter maupun receiver, maka aplikasi EMS RF Transceiver Shield banyak digunakan dalam sistem komunikasi jarak jauh (wireless) , sistem telemetri, dan sistem kontrol jarak jauh. Pada Gambar 2.8 ditunjukan konfigurasi pin dari komponen RFM12-433S dan penjelasan fungsi untuk setiap pin dalam tabel 2.6.

Dalam RFM12S 433 MHz terdapat fitur – fitur sebagai berikut :

 Antarmuka SPI sebagai kontrol komunikasi serial.

 Bekerja dengan supply tegangan 2.2 V sampai dengan 3.8 V.

 Konsumsi daya yang rendah.

 AFC (Automatic Frequency Control) dan DQD (Data Quality Detection).

 Internal data filtering dan clock recovery.

 Direct differential antenna input/output.

 Bandwidth dapat diatur.

(43)

 Dapat digunakan pola sinkronisasi pada RX (receiver).

 RX (receiver) dapat diprogram dengan baseband bandwidth (67 sampai 400 kHz).

 Datarate dapat mencapai 115.2 Kbps dalam mode digital.

 Menggunakan teknologi PLL

Gambar 2.8. Konfigurasi pin RFM12-433S [13]

Tabel 2.6. Tabel fungsi pin pada RFM12-433S

Definisi Tipe Fungsi

nINT/VDI DI/DO Interrupt input (aktif rendah)/Valid data indicator

VDD S Positive power supply

DI Input data SPI

SCK DI Input clock SPI

nSEL DI Chip select (aktif rendah)

SDO DO Serial data output with bus hold

nIRQ DO Interrupt request output (aktif rendah)

FSK/DATA/nFFS DI/DO/DI Transmit FSK data input / Receive data output (FIFO not

used) / FIFO select

DCLK/CFIL/FFIT DO/AIO/DO

Clock output (no FIFO) / external filter capacitor (analog mode) / FIFO interrupts (active high) when FIFO level set

to 1, FIFO empty interruptioncan be achieved

CLK DO Clock output for external microcontroller

nRES DIO Reset output (aktif rendah)

(44)

Modul ini digunakan untuk komunikasi antara Traffic light atau Lampu Pejalan Kaki Portable 1 dengan Traffic light atau Lampu Pejalan Kaki Portable 2 yang berada pada seberang jalan lurus 2 arah tersebut. Modul komunikasi ini menggunakan gelombang radio sebagai medium komunikasinya. Gambar 2.9 menunjukan bentuk fisik EMS RF Transceiver Shield yang merupakan modul komunikasi pada prototip.

Gambar 2.9. EMS RF Transceiver

Modul komunikasi ini dapat menjangkau jarak sampai 150 meter dengan kapasitas pengiriman data 433 MHz. Komunikasi antara Lampu Pejalan Kaki Portable 1 dengan yang lainnya dibutuhkan, karena prototip tersebut diletakkan pada kedua sisi jalan lurus 2 arah (bukan persimpangan). Pengaturan modul komunikasi tersebut dapat dilakukan pada salah satu Lampu Pejalan Kaki Portable (sebagai master) dan Lampu Pejalan Kaki Portable lainnya menjadi slave, sehingga sistem pengatur antara Lampu Pejalan Kaki Portable 1 dan 2 dapat saling berkoordinasi satu sama lain. Interface yang digunakan merupakan jenis SPI dimana terdapat 4 buah pin yang dapat mengatur komunikasi antara 2 lampu pejalan kaki portable tersebut yaitu MISO, MOSI, SCLK/SCK, dan SS.

2.4.1. Modulasi Digital

Modulasi adalah teknik yang digunakan dalam suatu komunikasi dengan menumpangkan sinyal informasi (data) kepada gelombang pembawa (sinyal carrier)[14]. Sinyal informasi atau data dengan frekuensi rendah, ditumpangkan kepada gelombang pembawa yang memiliki frekuensi jauh lebih tinggi. Modulasi digital adalah teknik pengkodean sinyal dari sinyal analog ke dalam sinyal digital (bit – bit pengkodean)[14]. Pada teknik modulasi ini sinyal informasi digital digunakan untuk merubah frekuensi dari

(45)

sinyal pembawa (carrier). Dalam komunikasi digital sinyal informasi yang akan dikirimkan dinyatakan dalam bentuk digital yaitu bilangan biner “0” dan “1”, sedangkan sinyal pembawa (carrier) berbentuk sinusoidal yang sudah termodulasi. Gambar 2.10 menunjukkan jenis – jenis modulasi digital.

Gambar 2.10. Jenis – jenis modulasi digital.

2.4.2. Modulasi FSK (Frequency Shift Keying)

Modulasi FSK (Frequency Shift Keying) termasuk ke dalam jenis modulasi digital. Modulasi FSK sejenis dengan modulasi FM (Frequency Modulation), dimana sinyal pemodulasinya (sinyal digital) menggeser outputnya antara dua frekuensi yang telah ditentukan sebelumnya, yang biasa disebut frekuensi mark (merepresentasikan nilai 1) dan space (merepresentasikan nilai “0”).[14] Modulasi digital dengan FSK juga menggeser frekuensi sinyal pembawa (carrier) menjadi beberapa frekuensi yang berbeda didalam band-nya menyesuaikan dari digit yang dilewatkannya. Pada modulasi FSK ini yang berubah hanya frekuensi dari sinyal carrier saja, dengan amplitudo yang tetap (tidak berubah). Teknik modulasi FSK banyak digunakan dalam komunikasi jarak jauh (telepaty). Gambar 2.11 menunjukan teknik modulasi FSK (Frequency Shift Keying) dan Gambar 2.12 menunjukan teknik demodulasi FSK.

(46)

Gambar 2.11. Teknik modulasi FSK (Frequency Shift Keying). [14]

2.4.3. Demodulasi FSK (Frequency Shift Keying)

Dalam metode komunikasi terdapat 2 teknik yaitu modulasi dan demodulasi. Konsep umum demodulasi adalah pengembalian bentuk sinyal digital yang telah dikirimkan menjadi sinyal data yang sesungguhnya. Teknik demodulasi merupakan teknik pemisahan antara sinyal carrier dengan sinyal data, yang sebelumnya telah dimodulasi oleh pengirim (transmitter). Demodulator merupakan alat yang dapat melakukan teknik demodulasi ini, demodulator terdapat dalam modul penerima (Receiver). Proses demodulasi ini dibutuhkan untuk memisahkan sinyal carrier dengan sinyal data, supaya penerima dapat menerima data yang sesuai dengan apa yang telah dikirimkan oleh pemancar. Data yang telah diterima oleh penerima dalam bentuk sinyal analog akan dikonversikan atau diubah menjadi sinyal digital dimana hanya terdapat logika 0 dan 1 (frekuensi mark dan space), dinamakan teknik demodulasi FSK (Frequency Shift Keying).

(47)

2.4.4. SPI (Serial Pheripheral Interface)

Serial Pheripheral Interface (SPI) merupakan sebuah metode pengiriman data dari perangkat satu menuju perangkat lainnya.[15] Komunikasi menggunakan SPI terjadi antara master dan slave dalam sebuah sistem mikrokontroler. SPI merupakan komunikasi dengan kecepatan yang tinggi, dalam jarak dekat. Modul komunikasi EMS RF Transceiver menggunakan SPI dalam pengkasesannya. Hal tersebut berarti bahwa komunikasi yang terjadi antara sistem pengatur Lampu Pejalan Kaki Portable satu dengan yang lainnya menggunakan komunikasi ini. Serial Pheripheral Interface memang satu – satu nya akses dalam penggunaan modul komunikasi RFM12-433S.

Metode pengiriman data ini menggunakan dasar full duplex dan menjadi standar sinkronisasi serial data link yang telah dikembangkan oleh Motorolla. Pada metode komunikasi SPI (Serial Pheripheral Interface) digunakan 4 macam pin yang mengatur SPI tersebut, yaitu[15] :

1. SCLK / SCK (Serial Clock)

Serial Clock merupakan bagian utama dalam komunikasi SPI, karena dalam SCLK / SCK terdapat data biner yang dikirimkan oleh master menuju slave yang berfungsi sebagai clock dengan frekuensi tertentu. Clock merupakan salah satu komponen prosedur dalam komunikasi data SPI.

2. MOSI (Master Output Slave Input)

Master Output Slave Input merupakan pin yang berfungsi sebagai jalur dari data serial yang dikirimkan dari master (keluar dari master) dan menuju slave (masuk ke bagian slave) dalam sebuah sistem mikrokontroler tersebut. Nama lain untuk pin ini adalah SIMO (Slave Input Master Output), SDI (Slave Data Input), DI (Data Input), dan SI (Slave Input).

3. MISO (Master Input Slave Output)

Master Input Slave Output merupakan pin yang berfungsi sebagai jalur dari data serial yang dikirim oleh slave menuju master (diterima oleh master) dalam sebuah sistem mikrokontroler. Nama lain untuk pin ini adalah SOMI (Slave Output Master Input), SDO (Slave Data Output), DO (Data Output), dan SO (Slave Output).

(48)

4. SS (Slave Select)

Slave select merupakan pin yang mengatur enable slave, karena komunikasi SPI merupakan komunikasi full duplex (komunikasi 2 arah) maka dibutuhkan slave yang juga aktif saat pengiriman data berlangsung. Slave akan aktif jika diberikan logika low (active low). Nama lain untuk pin ini adalah CS (Chip Sleect), nCS, nSS, dan STE (Slave Transmit Enable). Gambar 2.13 menunjukan SPI Bus dan SPI Master – Slave Interconnection.

Komunikasi data SPI dimulai dengan pengiriman clock melalui pin SCK menuju slave dengan frekuensi yang lebih kecil atau sama dengan frekuensi maksimum pada slave tersebut. Kemudian master akan memberikan logika 0 (low) kepada pin SS (Slave Select) utnuk mengaktifkan slave. Karena dalam komunikasi data SPI master dan slave harus sama – sama aktif. Ketika slave sudah aktif, maka proses pengiriman data berjalan (saat siklus clock juga berjalan). Proses pengiriman data full duplex dapat terjadi dengan 2 kemungkinan :

 Master mengirimkan data sebuah bit melalui pin MOSI dan akan diterima oleh slave pada pin dan jalur yang sama.

 Slave mengirimkan data sebuah bit melalui pin MISO dan akan diterima oleh master kembali pada pin dan jalur yang sama.

Pengiriman clock oleh master akan terus berjalan, hingga pengiriman data yang dilakukan selesai. Master akan berhenti mengirimkan siklus clock dan menonaktifkan slave ketika tidak ada data yang akan dikirimkan kembali.

(a) (b)

(49)

2.5. Sensor Infrared

LED inframerah (infrared) merupakan dioda yang dapat memancarkan cahaya inframerah. Cahaya inframerah tidak dapat terlihat dengan mata manusia, tapi dapat dilihat dengan bantuan kamera sebagai indikasi inframerah (Infrared) menyala dan berfungsi dengan baik. Infrared sendiri memiliki arti sebagai sinar elektromagnet yang memiliki panjang gelombang cahaya lebih dari 700 nm dan 1 mm[16]. LED inframerah disini digunakan sebagai transmitter (pengirim cahaya inframerah) dan terdapat receiver sebagai penerima cahaya inframerah yang akan dikirimkan. Sinr inframerah (infrared) dapat dibedakan menjadi 3 jenis berdasarkan panjang gelombangnya [16]:

 Near Infrared, dengan panjang gelombang 0,75 – 1,5 μm. Digunakan untuk pencitraan pandangan malam (contoh : nightscoop).

 Mid Infrared, dengan panjang gelombang 1,5 – 10 μm. Digunakan untuk sensor – sensor infrared pada umumnya (contoh : remote control).

 Far Infrared, dengan panjang gelombang 10 – 100 μm. Digunakan pada ala – alat kesehatan.

Sinar infrared memiliki sifat sebagai berikut [16]:

 Tidak tampak manusia.

 Tidak dapat menembus materi atau media yang tidak dapat tembus pandang.

 Dapat ditimbulkan oleh komponen yang menghasilkan panas.

Dengan kelebihannya inframerah yang tidak dapat dilihat oleh mata manusia, maka inframerah sangat cocok digunakan sebagai sensor atau komunikasi dengan jarak jauh. Data yang dikirimkan oleh pemancar infrared sensor adalah berupa pulsa yang berbentuk digital. Penerima sensor infrared akan menerima data ketika inframerah memancarkan cahayanya, data tersebut merupakan data yang dikirimkan menuju penerima (RX infrared sensor) yang berasal dari pemancar (sensor infrared bagian TX). Data yang dikrimkan sudah termodulasi secara otomatis saat akan dikirimkan ke penerima, dan pada penerima data sudah otomatis terdemodulasi. Pada komunikasi infrared proses modulasi adalah kondisi dimana logika 0 dan 1 diubah menjadi ada atau tidak ada sinyal carrier. Pada transmisi sinar inframerah (infrared) 2 kondisi logika tersebut disebut dengan space (menginterpretasikan logika 0 atau tidak ada sinyal) dan pulse (menginterpretasikan logika

(50)

1 atau ada sinyal)[16]. Gambar 2.14 menunjukan bentuk sinyal infrared yang ditransmisikan atau dikirimkan.

Gambar 2.14. Bentuk sinyal infrared yang ditransmisikan.[16]

Aplikasi penggunaan infrared sensor banyak digunakan dalam sistem remote control TV ataupun sistem kontrol lainnya. Pada remote control TV sensor infrared pada remote akan ON dan OFF dengan frekuensi sinyal carrier yang umumnya sebesar 30 - 40 kHz, saat mentransmisikan data menuju sensor penerima (RX). Frekuensi sinyal carrier yang digunakan dalam Modul sensor Infrared Transmiter sebesar 30 - 40 kHz dengan kondisi media transmisi yang digunakan adalah udara[16]. Data yang telah dikirimkan oleh sensor infrared tersebut akan diterima dan ditangkap oleh sensor receiver yang terdiri dari photodiode (fotodioda) ataupun fototransistor. Pada gambar 2.16 ditunjukkan bentuk fisik DT-I/O Infrared Transmitter dan Receiver.

(a) (b)

Gambar 2.15 (a). Modul DT-I/O infrared transmitter (b). Modul DT-I/O infrared receiver. Sensor pada prototip lampu pejalan kaki portable ini digunakan sebagai pendeteksi kehadiran pejalan kaki yang akan menyebrang jalan lurus 2 arah. Sensor infrared yang digunakan terdiri dari DT-I/O Infrared Transmitter sebagai pengirim sinyal dan DT-I/O Infrared Receiver sebagai penerima sinyal yang dikirimkan oleh pengirim. Pada perancangan di prototip infrared transmitter dan infrared receiver akan didesain

(51)

seperti sebuah gate. Dalam desain prototip infrared transmitter akan mengirimkan sinyal digital untuk kemudian akan diterima oleh receiver, dan ketika terdapat perubahan kondisi, dimana infrared transmitter terhalang oleh kehadiran orang (pejalan kaki) receiver otomatis tidak akan menerima sinyal yang dikirimkan oleh infrared transmitter, sehingga akan membuat receiver menindaklanjuti kondisi atau keadaan tersebut dalam proses selanjutnya dalam mikrokontroler.

Sensor membaca kehadiran orang, ketika terjadi kondisi dimana cahaya infrared yang terpancar oleh pengirim terhalang oleh kehadiran seseorang, sehingga penerima tidak menangkap sinar infrared yang telah dimodulasi tersebut (diinterpretasikan dengan keadaan logika 0). Perubahan yang terjadi pada pengiriman sinyal infrared tersebut akan menyatakan bahwa terdapat pejalan kaki yang akan menyebrang jalan. Sedangkan ketika transmisi mengirimkan sinar infrared menuju penerima dan dapat diterima oleh penerima, kondisi tersebut diinterpretasikan dengan logika 1 atau high, dan mikrokontroler akan membaca keadaan berikut sebagai keadaan default dimana lampu pejalan kaki tetap merah dan APILL berwarna hijau.

Pada modul DT-I/O infrared transmitter terdapat 3 pin yang terdiri atas pin VCC untuk tegangan supply atau tegangan input, pin GND yang digunakan sebagai input ground, dan pin data yang mengirimkan data dari mikrokontroler (untuk transmitter). Bagian pengirim akan diberikan logika 1 atau high untuk menghidupkan atau mengaktifkan sensor, dan mengirimkan sinyal infrared secara kontinyu.

Sedangkan pada bagian receiver terdapat 4 buah pin header yang masing – masing berfungsi sebagai VCC atau tegangan masukan, GND atau ground, dan 2 macam output. Dua macam output tersebut adalah out dan not out, dimana hal tersebut berarti bahwa data yang dihasilkan oleh receiver dapat bernilai benar atau salah (dapat diinterpretasikan bernilai logika 0 atau 1). DT-I/O infrared transmitter dan receiver membutuhkan supply tegangan sebesar 5 V untuk beroperasi dalam mengirimkan sinyal atau data infrared tersebut.

(52)

2.6. Register Geser (Shift Register)

Register geser merupakan register yang dapat menghapus, menahan dan melewatkan suatu data[17]. Register dapat melakukan proses pergeseran data dengan cara mengumpankan data, dari flip – flop satu ke flip – flop lainnya. Arah pergeseran yang dilakukan oleh register geser atau shift register dapat menuju ke kanan ataupun ke kiri. Pergeseran bit ini sangat penting dalam operasi aritmatika dan operasi logika yang digunakan dalam mikroprosesor (komputer). Register geser kiri, dimulai dari flip – flop paling kanan dan bit akan bergeser ke kiri. Sedangkan register kanan dimulai dari flip – flop paling kiri dan bit akan bergeser ke kanan.

Register geser sering dipergunakan dalam aplikasi pengaturan dot matrix, running LED, dll. Dalam pengaturannya register geser dapat membuat aplikasi tersebut menjadi lebih mudah dan efisien. Menurut perbedaan input dan output pada register geser terdapat 4 macam register yaitu[17] :

1. Paralel Input Paralel Output (PIPO)

PIPO merupakan register geser atau shift register yang diberikan masukan serentak secara paralel dan menghasilkan output yang keluar serentak atau bersamaan secara paralel.

2. Serial Input Paralel Output (SIPO)

SIPO merupakan register geser atau shift register yang diberikan masukan serentak secara serial dan menghasilkan output yang keluar secara bersamaan secara paralel.

3. Paralel Input Serial Output (PISO)

PISO merupakan register geser atau shift register yang diberikan masukan serentak secara paralel dan menghasilkan output yang keluar secara bersamaan secara serial.

4. Serial Input Serial Output (SISO)

SISO merupakan register geser atau shift register yang diberikan masukan serentak secara serial dan menghasilkan output yang keluar secara bersamaan secara serial. Untuk shift register atau register geser, terdapat macam – macam IC yang dapat digunakan. IC shift register yang banyak digunakan dalam percobaan adalah IC dengan seri 74LSxxx yang merupakan salah satu jenis IC TTL. Selain IC dengan seri 74LSxxx

(53)

juga terdapat seri 74HCxxx dan seri 74HCTxx. Gambar 2.16 menunjukkan proses pergeseran data pada sebuah register geser, Gambar 2.17 dan 2.18 menunjukan contoh register geser kanan dan kiri. Pada perancangan prototip menggunakan IC dengan seri 74HC595.

Gambar 2.16. Pergeseran data pada register geser.

(1)

Listing Program Keseluruhan

1. #include <SPI.h> 2. #define RFSS 9 3. #define RFIRQ 4 4. #include <avr/io.h>

5. #include <avr/interrupt.h>

6. int lampu[14] = {1,2,4,8,16,32,64,128,64,32,16,8,4,2}; 7. int rx = 2; //pin interrupt 0

8. int pb = 3; //pin interrupt 1 9. int DS = 13; // data led APILL 10. int PJL = A0; // data led pjl kaki 11. int latchPin = 5; // SHCP

12. int clockPin = 6; // STCP

13. int LR = 7; //bit enable merah APILL 14. int LY = 8;//bit enable kuning

15. int LG = 10;//bit enable hijau APILL 16. int PR = 11;//bit enable merah pjl kaki 17. int PG = 12;//bit enable hijau pjl kaki 18. int bz = A2; //buzzer warning

19. int s,t,i; 20. char K,H,M; 21. char Data;

22. char buff[3]; //data enable yg dikirim master

23. char paket[3]; // data yg diterima master mengenai sensor di slave 24. volatile int counta;

25. volatile int countb; 26. volatile int countc; 27. int controla = LOW; 28. int controlb = LOW; 29. int controlc = LOW;

30. int r=0; //variabel hitung orang 31. int a=0;

32. int b=0; 33. int c=0; 34. void setup() { 35. Serial.begin(9600); 36. pinMode(rx, INPUT); 37. pinMode(pb, INPUT); 38. pinMode(bz, OUTPUT); 39. pinMode(latchPin, OUTPUT); 40. pinMode(clockPin, OUTPUT);

41. pinMode(DS, OUTPUT); //data biner apill 42. pinMode(PJL, OUTPUT);//data biner pjl kaki 43. pinMode(LR, OUTPUT);

44. pinMode(LY, OUTPUT); 45. pinMode(LG, OUTPUT); 46. pinMode(PR, OUTPUT); 47. pinMode(PG, OUTPUT); 48. //kondisi awal default

(2)

49. digitalWrite(LR, LOW);; //kondisi default 50. digitalWrite(LY, LOW);

51. digitalWrite(LG, HIGH); 52. digitalWrite(PR, HIGH); 53. digitalWrite(PG, LOW); 54. cekkom();

55. //sensor infrared

56. attachInterrupt(0, rutin, FALLING); 57. //tombol

58. attachInterrupt(1, rutin, FALLING); 59. //inisialisasi timer

60. cli();

61. TCCR1A = 0; 62. TCCR1B = 0;

63. TCNT1 = 49911; //65536-(40uS/ (1/16MHz*1024)) 64. TCCR1B |= (1 << CS12)|(1 << CS10); //prescaler 1024

65. TIMSK1 |= (1 << TOIE1); //untuk enable timer1 overflow interrupt 66. sei(); //enable semua interupsi

67. }

68. ISR(TIMER1_OVF_vect) // interupsi servis routine timer1 69. {

70. TCNT1=49911; 71. if(controla==HIGH) 72. {

73. counta++; 74. if(counta==5) 75. {

76. a=1; 77. counta=0; 78. }

79. }

80. if(controlb==HIGH) 81. {

82. countb++; 83. if(countb==20) 84. {

85. b=1; 86. countb=0; 87. }

88. }

89. if(controlc==HIGH) 90. {

91. countc++; 92. if(countc==30) 93. {

94. c=1; 95. countc=0; 96. }

97. } 98. }

(3)

99. void loop() 100. {

101. apill();

102. pejalan();

103. if(a==1)//setelah 5 detik melakukan : 104. {

105. digitalWrite(bz, LOW); 106. digitalWrite(PG,LOW); 107. digitalWrite(PR,HIGH); 108. digitalWrite(LR, LOW); 109. digitalWrite(LY,LOW); 110. digitalWrite(LG,HIGH); 111. Data = 'M';

112. controlb=LOW; 113. controlc=LOW; 114. kirim_kom(); 115. a=0;

116. }

117. if(b==1) //setelah 20 detik melakukan : 118. {

119. digitalWrite(PR,LOW); 120. digitalWrite(LG,LOW); 121. digitalWrite(PG,HIGH); 122. digitalWrite(bz, HIGH); 123. digitalWrite(LR,HIGH); 124. digitalWrite(LY,LOW); 125. Data = 'H';

126. controlc=HIGH; 127. kirim_kom(); 128. b=0;

129. }

130. if(c==1)//setelah 30 detik melakukan : 131. {

132. digitalWrite(bz, LOW); 133. digitalWrite(PG,LOW); 134. digitalWrite(PR,HIGH); 135. digitalWrite(LR, LOW); 136. digitalWrite(LY,HIGH); 137. Data ='K';

138. controla=HIGH; 139. kirim_kom(); 140. c=0;

141. } 142. }

143. void rutin() 144. {

145. controlb=HIGH; 146. }

147. void pejalan() 148. {

(4)

149. int s;

150. for(s = 0; s<14; s++) 151. {

152. digitalWrite(latchPin, LOW);

153. shiftOut(PJL, clockPin, MSBFIRST, lampu[s]); 154. digitalWrite(latchPin, HIGH);

155. } 156. }

157. void apill() { 158. for(t = 0; t<14; t++) 159. {

160. digitalWrite(latchPin, LOW);

161. shiftOut(DS, clockPin, MSBFIRST, lampu[t]); 162. digitalWrite(latchPin, HIGH);

163. } 164. }

165. //komunikasi 166. void cekkom() 167. {

168. delay(500);

169. SPI.setBitOrder(MSBFIRST); 170. SPI.setDataMode(SPI_MODE0);

171. SPI.setClockDivider(SPI_CLOCK_DIV8); 172. SPI.begin();

173. pinMode(RFIRQ,INPUT); 174. digitalWrite(RFIRQ, HIGH); 175. pinMode(RFSS,OUTPUT); 176. digitalWrite(RFSS, HIGH); 177. Serial.begin(9600);

178. }

179. unsigned int RFtransfer(unsigned int data) 180. {

181. unsigned char nH, nL; 182. unsigned int n;

183. digitalWrite(RFSS,LOW); 184. delay(1);

185. nH=SPI.transfer(data/256); 186. nL=SPI.transfer(data%256); 187. delay(1);

188. digitalWrite(RFSS,HIGH); 189. n = (nH*256) + nL;

190. return n; 191. }

192. void RFTXinit(void) 193. {

194. RFtransfer(0x0000); 195. RFtransfer(0x80D8); 196. RFtransfer(0x8208); 197. RFtransfer(0xA640); 198. RFtransfer(0xC657);

(5)

199. RFtransfer(0x94A0); 200. RFtransfer(0xC2AC); 201. RFtransfer(0xCA80); 202. RFtransfer(0xCA83); 203. RFtransfer(0xC49B); 204. RFtransfer(0x9850); 205. RFtransfer(0xE000); 206. RFtransfer(0xC80E); 207. RFtransfer(0xC000); 208. }

209. void RFRXinit(void) 210. {

211. RFtransfer(0x0000); 212. RFtransfer(0x80D8); 213. RFtransfer(0x82D8); 214. RFtransfer(0xA640); 215. RFtransfer(0xC657); 216. RFtransfer(0x94A0); 217. RFtransfer(0xC2AC); 218. RFtransfer(0xCA80); 219. RFtransfer(0xCA83); 220. RFtransfer(0xC49B); 221. RFtransfer(0x9850); 222. RFtransfer(0xE000); 223. RFtransfer(0xC800); 224. RFtransfer(0xC000); 225. }

226. void RF12Open(void) 227. {

228. RFtransfer(0xB8AA); 229. RFtransfer(0xB8AA); 230. RFtransfer(0xB8AA); 231. RFtransfer(0x8238);

232. while(digitalRead(RFIRQ)); 233. RFtransfer(0xB82D); 234. RFtransfer(0xB8D4); 235. }

236. void RF12SendByte(unsigned char data) 237. {

238. while(digitalRead(RFIRQ)); 239. RFtransfer(0xB800+data); 240. }

241. void RF12Close(void) 242. {

243. RFtransfer(0xB8AA); 244. RFtransfer(0x82D8); 245. }

246. unsigned char RF12ReadByte(void) 247. {

(6)

249. digitalWrite(RFSS,LOW); 250. delay(1);

251. SPI.transfer(0xB0); 252. n=SPI.transfer(0); 253. delay(1);

254. digitalWrite(RFSS,HIGH); 255. return n;

256. }

257. void kirim_kom() {

258. //inisialisasi data yang dikirim 259. buff[0] = '&';

260. buff[1] = Data; // data enable lampu mana yg nyala 261. buff[2] = '#';

262. buff[3] = '\0';

263. //ulang komunikasi, pengiriman menuju slave 264. char x;

265. for(i=0; i<3; i++) 266. {

267. RFTXinit(); 268. x = buff[i]; 269. RF12Open(); 270. RF12SendByte(x); 271. RF12Close(); 272. RFtransfer(0x8008); 273. }

274. //controld==HIGH; 275. Serial.println(buff); 276. }

277. //untuk terima data yg dikirim dari slave 278. void terima_kom(){

279. String paket; 280. char x; 281. RFRXinit();

282. while(paket[2] != '#'){ //tambahahin perintah clear string stlh cek terus data yg diterima

283. //paket.remove(3);

284. if(digitalRead(RFIRQ)==LOW) 285. {

286. x=RF12ReadByte(); 287. RFtransfer(0xCA80); 288. RFtransfer(0xCA83); 289. paket = paket + x; 290. }

291. }

292. Serial.print(paket);

293. //pengolahan data yang diterima dari slave 294. if(paket[1]=='Y'){

295. controlb= HIGH; 296. }