Pendeteksi Kereta Api untuk Alarm Perlintasan Rel dengan Mikrokontroler ARM NUC120

Pendeteksi Kereta Api

untuk Alarm Perlintasan Rel 

dengan Mikrokontroler ARM NUC120

¹Ahmad Taqiudin, ²Muhammad Ali Ja’far, ³Tegar Aji Nugroho, dan ⁴Samuel Beta, Dr., Ing.Tech., M.T.

Program Studi Teknik Elektronika, Politenknik Negeri Semarang

Intisari—Untuk mengetahui keberadaan kereta api yang akan melewati perlintasan dibutuhkan alat pendeteksi kereta api. Dalam penelitian ini dibuatlah aplikasi Mikrokontroler ARM NUC120 menggunakan masukan sensor induksi magnet kereta api dengan luaran LED indikator dan Buzzer speaker. Medan magnet yang digunakan sebagai masukan adalah  sensor A3144E. Luaran yang di hasilkan berupa suara yang berfungsi untuk memberikan peringatan bahwa ada kereta api yang akan lewat melalui Buzzer speaker dan LED indikator. Serta, setelah kereta api melewati perlintasan maka suara akan mati.

Kata kunci: ARM NUC120,Buzzer, Kereta api, LED, Sensor A3144E.

Abstrac—To know existence of the train which will pass through the crossing needed detector train. In this project made NUC120 ARM Microcontroller applications using magnetic induction sensor input train with LED indicators and Buzzer output speakers. The magnetic field is used as a sensor input A3144E. Outputs that will be generated in the form of sound that serves to warn that there is a train that will pass, with the Buzzer speakers and LED indicators. And, after the train passing the crossing then the sound will die.

Keywords: ARM NUC120, Buzzer, LED, Sensor A3144E, Trains.

I.     PENDAHULUAN

Sekarang ini system perlintasan kereta api Indonesia bisa dibilang masih menggunakan cara yang tradisional yaitu menempatkan seorang operator di titik perlintasan akan tetapi tidak semua perlintasan di jaga oleh operator tersebut. Dimana semua perlintasan itu tanpa palang. Tentu itu semua membuat orang menjadi takut dan risih ketika mau melewatinya dan dengan tanpa palang atau pemberitahuan yang jelas ketika kereta akan melintas akan mengakibatkan kecelakaan yang bisa memakan korban jiwa maupun korban luka-luka dan juga kerugian material yang terjadi.

System kerja palang pintu pun yang masih menempatkan operator dinilai kurang begitu maksimal, karna tidak selamanya petugas bisa mengetahui pemberitahuan sinyal-sinyal ketika kereta mau melintas, Apalagi kalau petugas tersebut kelelahan sehingga menjadi tertidur dan gagal untuk menutup pintu perlintasan.

Sehubungan dengan hal tersebut dibuatlah alat pendeteksi kereta api sebagai peringatan pada perlintasan kereta api agar para pengguna jalan dapat merasa tenang saat melewati perlintasan kereta api. Karena peringatan bahwa ada kereta api yang akan lewat tidak lagi mengandalkan tenaga manusia yang memiliki tingkat human error yang tinggi.

II.     TINJAUAN PUSTAKA

Untuk mengetahui berbagai komponen dan peralatan yang dibutuhkan, maka disusunlah tinjauan pustaka sebagai acuan dalam merancang dan membuat aplikasi menggunakan mikrokontroler ARM NUC120 ini.

A.     Mikrokontroler ARM NUC120

ARM NUC120 Board merupakan modul pengembangan mikrokontroler NUC120RD2BN yang berbasis CPU ARM Cortex-M0 dari Nuvoton. Modul ini dapat bekerja dengan kecepatan CPU sampai dengan 48 MHz. Modul ini juga telah dilengkapi dengan bootloader internal, sehingga tidak diperlukan lagi device program eksternal. Pemrograman melalui bootloader bisa dilakukan dengan menggunakan koneksi USB.

Gambar 1. ARM NUC120

Spesifikasi :

·   Berbasis mikrokontroler NUC120RD2BN (64 KB APROM, 8 KB SRAM, 4 KB Data Flash, CPU ARM Cortex-M0).

·   Terintegrasi dengan cystal eksternal 12 MHz.

·   Terintegrasi dengan osilator 32,768 KHz sebagai sumber clock RTC.

·   Memiliki 1x Port USB.

·   Memiliki 1 port RS-485.

·   Memiliki 3 kanal UART dengan level tegangan TTL 3,3VDC / 5VDC.

·   Tersedia port USB yang berfungsi untuk antarmuka serial sekaligus menuliskan program mikrokontroler, sehingga tidak membutuhkan programmer eksternal.

·   Memiliki port Serial Wire Debug untuk proses debuging dan programming.

·   Memiliki 45 jalur GPIO.

·   Terintegrasi dengan sensor suhu internal.

·   Memiliki port input 8 kanal ADC 12-bit.

·   Bekerja pada level tengan 3,3VDC / 5VDC dengan arus maksimum 800mA.

·   Input catu daya untuk board : 6,5VDC - 12VDC / 3,3VDC - 5VDC.

B.     Sensor Hall Effect (A3144E)

Sensor hall effect adalah sensor yang mendeteksi medan magnet pada lingkungan sekitar. Pada umumnya sensor ini memiliki keluaran sinyal analog yang linier terhadap kekuatan medan magnet yang diterima. Namun berbeda pada sensor hall effect A3144E yang merupakan sensor hall effect digital. Sensor ini akan memberikan keluaran logic 1 apabila mendeteksi adanya medan magnet. Dan sensitifitas dari sensor ini sangat terpengaruh oleh jarak dan kekuatan medan magnet. Sensor ini memiliki 3 kaki yaitu Vcc, Out, dan Gnd. Kerja dari sensor membutuhkan power supply +5VDC - +24VDC.

Gambar 2. Sensor A3144E

Spesifikasi :

·   Catu daya : 4,5VDC - 24VDC

·   Output : tegangan (open collector)

·   Arus output : 25mA

C.     Buzzer

Buzzer adalah sebuah komponen elektronika yang berfungsi untuk mengubah getaran listrik menjadi getaran suara. Pada dasarnya prinsip kerja buzzer hampir sama dengan loud speaker, jadi buzzer juga terdiri dari kumparan yang terpasang pada diafragma dan kemudian kumparan tersebut dialiri arus sehingga menjadi elektromagnet, kumparan tadi akan tertarik ke dalam atau keluar, tergantung dari arah arus dan polaritas magnetnya, karena kumparan dipasang pada diafragma maka setiap gerakan kumparan akan menggerakkan diafragma secara bolak-balik sehingga membuat udara bergetar yang akan menghasilkan suara. 

Gambar 3. Buzzer

D.     LED

LED (Light Emitting Dioda) adalah dioda yang dapat memancarkan cahaya pada saat mendapat arus bias maju (forward bias). LED (Light Emitting Dioda)  dapat memancarkan cahaya karena menggunakan dopping galium, arsenic dan phosporus. Jenis doping yang berbeda diata dapat menhasilkan cahaya dengan warna yang berbeda.

LED merupakan salah satu jenis dioda, sehingga hanya akan mengalirkan arus listrik satu arah saja. LED akan memancarkan cahaya apabil diberikan tegangan listrik dengan konfigurasi forward bias. Berbeda dengan dioda pada umumnya, kemampuan mengalirkan arus pada LED (Light Emitting Dioda) cukup rendah yaitu maksimal 20 mA. Apabila LED (Light Emitting Dioda)  dialiri arus lebih besar dari 20 mA maka LED akan rusak, sehingga pada rangkaian LED dipasang sebuah resistor sebagai pembatas arus.

Gambar 4. LED

III.     PERANCANGAN ALAT

A.     Perangkat Keras dan Rangkaian Elektronika

Adapun system yang digunakan yaitu sebagai berikut:

1.      ARM NUC120

2.      Sensor A3144E

3.      Penguat Op-Amp

4.      LED

5.      Buzzer

B.     Blok Diagram

Blok diagram aplikasi mikrokontroler ARM NUC120 dengan masukan sensor hall effect A3144E dan luaran LED serta Buzzer.

Gambar 5. Diagram Blok

1.      Sensor yang digunakan adalah sensor hall effect A3144E untuk mendeteksi medan magnet kereta api.

2.      Pengkondisian sinyal digunakan untuk mengolah sinyal keluaran dari sensor agar dapat dibaca oleh mikrokontroler.

3.      Mikrokontroler yang digunakan adalah ARM NUC 120 yang berfungsi untuk mengolah data dari sensor dan menjalankan luaran berupa LED dan Buzzer.

4.      Output pada sistem ini adalah LED dan Buzzer yang digunakan sebagai peringatan.

C.     Perangkat Lunak

Perangkat lunak yang digunakan pada proyek ini adalah CooCox software yang menggunakan aplikasi CoIDE sebagai aplikasi untuk menulis program ARM NUC120 dengan metode NUVOTON. Serta NuMicro ISP Programming Tool sebagai aplikasi downloader program ke boar d mikrokontroler.

D.     Diagram Alir

Diagram alir dari sistem adalah sebagai berikut:

Gambar 6. Diagram Alir

IV.     PENGUJIAN ALAT

Alat sudah dapat bekerja cukup baik. Ketika kondisi normal, buzzer mati, led merah mati, dan led hijau nyala. Ketika kondisi terdeteksi kereta api, buzzer nyala kedip, ed merah nyala, dan led hijau mati.

Pertama sesuai keadaan kondisi normal. Kemudian kereta api melalui Sensor 1 dan terdeteksi, maka terjadi kondisi terdeteksi kereta api. Kemudian ketika kereta api melalui Sensor 2 dan terdeteksi maka kembali ke kondisi normal.

Begitu pula sebaliknya saat dalam kondisi normal. Kemudian kereta api melalui Sensor 2 dan terdeteksi, maka terjadi kondisi terdeteksi kereta api. Kemudian ketika kereta api melalui Sensor 1 dan terdeteksi, maka kembali ke kondisi normal.

V.     KESIMPULAN

Setelah melakukan percobaan, pengambilan data, dan penganalisaan terhadap data yang telah didapat pada penelitian ini, maka didapatkan kesimpulan yaitu sebagai berikut:

1.   Sensor Hall Effect A3144E berfungsi untuk mendeteksi adanya medan magnet di lingkungan sekitar.

2.   Penggunaan sensor hall effect sebagai input digital pada mikrokontroler.

3.   Buzzer dan LED merah akan menyala apabila salah satu sensor mendeteksi magnet, dan akan mati apabila sensor satunya mendeteksi magnet.

4.   Buzzer nyala berkedip seperti sirine peringatan kereta api pada perlintasan kereta api.

References

[1]   https://lukmanhakim94.wordpress.com/2013/11/25/pintu-perlintasan-kereta-api-otomatis/

[2]   http://elektronika-dasar.web.id/komponen/sensor-tranducer/definisi-dan-fungsi-sensor-efek-hall/

[3]   http://wwwmikron123.com/index.php/vmchk/Board-Mikrokontroler/DT-ARM-NUC120/Detailed-product-flyer.html

Nama penulis Ahmad Taqiudin. Penulis dilahirkan di Madiun 18 November 1993. Penulis telah menempuh pendidikan formal di TKIT Assalamah Ungaran, SDIT Assalamah Ungaran, MTs Husnul Khotimah Kuningan, dan SMA N 4 Semarang. Tahun 2012 penulis telah menyelesaikan pendidikan SMA. Pada tahun 2012 penulis mengikuti seleksi mahasiswa baru diploma (D3) dan diterima menjadi mahasiswa baru diploma (D3) di kampus Politeknik Negeri Semarang  (Polines) dengan Program Studi D3 Teknik Elektronika, Jurusan Teknik Elektro. Penulis terdaftar dengan NIM 3.32.12.0.01. Apabila ada kritik, saran dan pertanyaan mengenai penelitian ini, bisa menghubungi 085727947666 atau melalui via email ahmadtaqiudin@gmail.com.

Nama penulis Muhammad Ali Ja’far. Penulis dilahirkan di Demak 29 September 1994. Penulis telah menempuh pendidikan formal di SD N Pulosari 1, SMP N 1 Demak, dan SMA N 3 Demak. Tahun 2012 penulis telah menyelesaikan pendidikan SMA. Pada tahun 2012 penulis mengikuti seleksi mahasiswa baru diploma (D3) dan diterima menjadi mahasiswa baru diploma (D3) di kampus Politeknik Negeri Semarang  (Polines) dengan Program Studi D3 Teknik Elektronika, Jurusan Teknik Elektro. Penulis terdaftar dengan NIM 3.32.12.0.15. Apabila ada kritik, saran dan pertanyaan mengenai penelitian ini, bisa menghubungi 085741360056 atau melalui via email jafarcliquers09@yahoo.com.

Nama penulis Tegar Aji Nugroho. Penulis dilahirkan di Cilacap 18 November 1993. Penulis telah menempuh pendidikan formal di TK Masyitoh Kroya, SDN Bajing 04 Kroya, SMP N 1 Kroya, dan SMA N 1 Kroya. Tahun 2012 penulis telah menyelesaikan pendidikan SMA. Pada tahun 2012 penulis mengikuti seleksi mahasiswa baru diploma (D3) dan diterima menjadi mahasiswa baru diploma (D3) di kampus Politeknik Negeri Semarang  (Polines) dengan Program Studi D3 Teknik Elektronika, Jurusan Teknik Elektro. Penulis terdaftar dengan NIM 3.32.12.0.21. Apabila ada kritik, saran dan pertanyaan mengenai penelitian ini, bisa menghubungi 085747933020 atau melalui via email jakapos_85@yahoo.co.id.