9 PT INKA yang terletak di Madiun telah dapat membuat dua set kereta rel listrik yang disebut KRL-I Prajayana pada tahun Kereta rel listrik ini

Transkripsi

1 BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Kereta Rel Listrik Kereta Rel Listrik (disingkat KRL) merupakan kereta rel yang bergerak dengan sistem propulsi motor listrik atau sistem yang menggunakan motor listrik sebagai penggerak utama. Di Indonesia kereta rel listrik terutama ditemukan di kawasan Jabodetebak. [6] Di Hindia Belanda, kereta rel listrik pertama kali dipergunakan untuk menghubungkan Batavia dengan Jatinegara pada tahun Pada waktu itu digunakan rangkaian kereta rel listrik sebanyak 2 kereta, yang bisa disambung menjadi 4 kereta, yang dibuat oleh Werkspoor dan Heemaf Hengelo. Pada tahun 1960-an kereta api dengan tenaga listrik sempat tidak digunakan selama beberapa lama karena kondisi mesin lokomotif dan kereta yang tidak memadai lagi. Pada tahun 1976, PJKA mulai mendatangkan sejumlah kereta rel listrik dari Jepang. Kereta rel listrik yang kini digunakan di Indonesia dibuat pada 1976, 1978, 1984, 1986, 1987, 1994, 1996, 1997, 1998, 1999, 2000, dan Pada saat ini juga digunakan sejumlah kereta rel listrik yang merupakan hibah (hadiah) dari Pemerintah Kota Tokyo, dan sejumlah kereta yang dibeli bekas dari Jepang. 8

2 9 PT INKA yang terletak di Madiun telah dapat membuat dua set kereta rel listrik yang disebut KRL-I Prajayana pada tahun Kereta rel listrik ini belum dibuat lebih banyak lagi, karena tidak ekonomis dan dianggap sering mogok. Bagi PT Kereta Api, tampaknya lebih ekonomis untuk membeli KRL bekas dari Jepang. Pada gambar 2.1 dapat dilihat bentuk dari kereta rel listrik. Gambar 2.1 Kereta Rel Listrik Pada saat ini kereta rel listrik melayani jalur-jalur Jakarta Kota ke Bekasi, Depok dan Bogor, Tangerang dan Serpong, serta trayek melingkar dari Manggarai, Jatinegara, Pasar Senen, Kampung Bandan, Tanah Abang ke Manggarai lagi dan sebaliknya. Pada masa depan direncanakan bahwa KRL akan melayani pula stasiun Cikarang. Selain itu, jalur rel ganda dari Tanah Abang menuju Serpong telah selesai beberapa tahun yang lalu, sedangkan dari Manggarai sampai ke Cikarang masih akan ditingkatkan menjadi Double-Double-Track.

3 Manggarai sendiri akan manjadi stasiun induk untuk Kereta Jabodetabek dan kereta Bandara. 10 Saat ini tiap kereta yang ada dalam rangkaian kereta rel listrik (KRL) memiliki kapasitas maksimal 250 orang, 60 di antaranya penumpang duduk. Jumlah perjalanan KRL setiap hari mencapai 830 perjalanan, sementara jumlah penumpang yang terangkut setiap harinya telah mencapai sekitar 900 ribu orang. 2.2 Arduino Nano Arduino Nano terdapat dua pilihan yaitu Arduino Nano dengan ATmega128 dan ATmega 328 yang memiliki kapasitas Flash Memori yang berbeda, dengan ATmega 128 yaitu 16Kbyte sedangkan ATmega 328 yaitu 32Kbyte, EEPROM pada ATmega128 yaitu 512 Kbyte sedangkan ATmega 328 yaitu 1Kbyte dan SRAM pada ATmega 128 yaitu 1 Kbyte sedangkan ATmega 328 yaitu 2Kbyte. Arduino yang digunakan pada perancangan alat ini adalah Arduino Nano dengan ATmega 328 dengan spesifik yang lebih baik. Board Arduino terdiri dari 14 buah saluran I/O dimana 6 pin dapat digunakan sebagai output PWM dan 6 pin untuk analog. [1] Konfigurasi Pin Arduino Nano berikut. Konfigurasi IC untuk Arduino Nano dapat dilihat pada Gambar 2.2

4 11 Gambar 2.2 Konfigurasi Pin Arduino Nano Berikut konfigurasi pin Arduino Nano : 1. VIN (Pin30) Fungsinya adalah sebagai Tegangan input Arduino ketika menggunakan sumber daya eksternal V (Pin27) Fungsinya adalah sebagai tegangan input/output 5 volt dari regulator atau power supply external. 3. GND (Pin4 dan Pin29) Merupakan pin yang berfungsi sebagai Ground. 4. I/O (Pin1-2 dan Pin 5-16) Fungsinya adalah sebagai inpu/output data digital. 5. Reset (Pin3 dan Pin28) 6. 3V3 (Pin17) Fungsinya adalah sebagai tegangan output yang dipasok oleh chip FTDI. 7. AREF (Pin18) Fungsinya adalah sebagai tegangan untuk input analog. Digunakan dengan analogreference(). 8. Analog Input (Pin19-26) Fungsinya adalah sebagai Input/Output data analog yang berjumlah 7 buah pin.

5 Sensor Infra Red (Infra Merah) Cahaya infra merah merupakan cahaya yang tidak nampak. Jika dilihat dengan spektroskop cahaya maka radiasi cahaya infra merah akan terlihat pada spektrum elektromagnet dengan panjang gelombang di atas panjang gelombang cahaya merah. Radiasi infra merah memiliki panjang gelombang antara 700 nm sampai 1 mm dan berada pada spektrum berwarna merah. Dengan panjang gelombang ini maka cahaya infra merah tidak akan terlihat oleh mata namun radiasi panas yang ditimbulkannya masih dapat dirasakan/dideteksi. [2] Pada dasarnya komponen yang menghasilkan panas juga akan menghasilkan radiasi infra merah termasuk tubuh manuasia maupun tubuh binatang. Cahaya infra merah, walaupun mempunyai panjang gelombang yang sangat panjang tetap tidak dapat menembus bahan-bahan yang tidak dapat melewatkan cahaya yang nampak sehingga cahaya infra merah tetap mempunyai karakteristik seperti halnya cahaya yang nampak oleh mata. Pada pembuatan komponen yang dikhususkan untuk penerima infra merah, lubang untuk menerima cahaya (window) sudah dibuat khusus sehingga dapat mengurangi interfensi dari cahaya non-infra merah. Oleh sebab itu sensor infra merah yang baik biasanya memiliki jendela (pelapis yang tebuat dari silikon) bewarna biru tua keungu-unguan. Sensor ini biasanya digunakan untuk aplikasi infra merah yang digunakan di luar rumah (outdoor). Sinar infra merah yang dipancarkan oleh pemancar infra merah tentunya mempunyai aturan tertentu agar data yang dipancarkan dapat diterima dengan baik pada penerima. Oleh karena itu baik di pengirim infra merah maupun

6 13 penerima infra merah harus mempunyai aturan yang sama dalam mentransmisikan (bagian pengirim) dan menerima sinyal tersebut kemudian mendekodekannya kembali menjadi data biner (bagian penerima). Komponen yang dapat menerima infra merah ini merupakan komponen yang peka cahaya yang dapat berupa dioda (photodioda) atau transistor (phototransistor). Komponen ini akan merubah energi cahaya, dalam hal ini energi cahaya infra merah, menjadi pulsa-pulsa sinyal listrik. Komponen ini harus mampu mengumpulkan sinyal infra merah sebanyak mungkin sehingga pulsa-pulsa sinyal listrik yang dihasilkan kualitasnya cukup baik. Pada perancangan ini sensor yang digunakan adalah sepasang Fotodioda dan Infra merah dimana Fotodioda adalah sebuah sensor yang berfungsi untuk mengubah besaran cahaya menjadi besaran listrik sedangkan infra merah sebagai pemancar cahaya tak nampak yang nantinya akan diterima Fotodioda. Pada Gambar 2.3 diberikan bentuk fisik sensor Fotodioda dan Infra merah. Gambar 2.3 Bentuk Fisik Sensor Fotodioda dan Infra Merah

7 Fotodioda Fotodioda adalah jenis dioda yang berfungsi mendeteksi cahaya. Fotodioda merupakan sensor cahaya semikonduktor yang dapat mengubah besaran cahaya menjadi besaran listrik. Fotodioda merupakan sebuah dioda dengan sambungan pn yang dipengaruhi cahaya dalam kerjanya. Cahaya yang dapat dideteksi oleh fotodioda ini mulai dari cahaya infra merah, cahaya tampak, ultra ungu sampai sinar-x. [4] Aplikasi fotodioda mulai dari penghitung kendaraan di jalan umum secara otomatis, pengukur cahaya pada kamera serta beberapa peralatan di bidang medis. Pada Gambar 2.4 dapat dilihat simbol dari fotodioda. Gambar 2.4 Simbol dari Fotodioda Prinsip kerja dari fotodioda jika sebuah sambungan pn dibias maju dan diberikan cahaya padanya maka pertambahan arus sangat kecil sedangkan jika jika sambungan pn dibias mundur arus akan bertambah cukup besar. Cahaya yang dikenakan pada fotodioda akan mengakibatkan terjadinya pergeseran foton yang akan menghasilkan pasangan electron-hole dikedua sisi sambungan. Ketika elektron-elektron yang dihasilkan itu masuk ke pita konduksi maka elektronelektron itu akan mengalir ke arah positif sumber tegangan sedangkan hole yang

8 15 dihasilkan mengalir ke arah negatif sumber tegangan sehingga arus akan mengalir di dalam rangkaian. Besarnya pasangan elektron maupun hole yang dihasilkan tergantung dari besarnya intensitas cahaya yang dikenakan pada fotodioda. Alat yang mirip dengan fotodioda adalah fototransitor (Phototransistor). Fototransistor ini pada dasarnya adalah jenis transistor bipolar yang menggunakan kontak (junction) base-collector untuk menerima cahaya. Komponen ini mempunyai sensitifitas yang lebih baik jika dibandingkan dengan fotodioda. Hal ini disebabkan karena elektron yang ditimbulkan oleh foto cahaya pada junction ini diinjeksikan di bagian Base dan diperkuat di bagian Kolektornya. Namun demikian, waktu respon dari fototransistor secara umum lebih lambat dari pada fotodioda. da. 2.5 LCD (Liquid Crystal Display) Kegunaan LCD banyak sekali dalam perancangan suatu sistem dengan menggunakan mikrokontroler. LCD (Liquid Crystal Display) dapat berfungsi untuk menampilkan suatu nilai hasil sensor, menampilkan teks, atau menampilkan menu pada aplikasi mikrokontroler. Pada praktek proyek ini, LCD yang digunakan adalah LCD 16x2 yang artinya lebar display 2 baris 16 kolom dengan 16 Pin konektor. [3] Adapun konfigurasi dan deskripsi dari pin-pin LCD antara lain : 1. VCC (Pin 1) Merupakan sumber tegangan +5V

9 16 2. GND 0V (Pin 2) Merupakan sambungan ground 3. VEE (Pin 3) Merupakan input tegangan Kontras LCD 4. RS Register Select (Pin 4) Merupakan register pilihan 0 = Register Perintah, 1 = Register Data 5. R/W (Pin 5) Merupakan read select, 1 = Read, 0 = Write 6. Enable Clock LCD (Pin 6) Merupakan masukan logika 1 setiap kali pengiriman atau pembacaaan data 7. D0-D7 (Pin 7 Pin 14) Merupakan Data Bus 1 7 ke port 8. Anoda (Pin 15) Merupakan masukan Tegangan positif backlight 9. Katoda (Pin 16) Merupakan masukan Tegangan negatif backlight

10 17 Gambar LCD dapat ditunjukkan pada Gambar 2.5 berikut : Gambar 2.5 LCD 16x2 Display karakter pada LCD diatur oleh pin EN, RS dan RW. Jalur LN dinamakan Enable. Jalur ini digunakan untuk memberitahu LCD bahwa sebuah data sedang dikirmkan. Untuk mengirimkan data ke LCD, maka melalui program EN harus dibuat logika low 0 dan set pada dua jalur kontrol yang lain RS dan RW. Ketika dua jalur yang lain telah siap, set EN dengan logika 1 dan tunggu dan berikutnya di set. 2.6 LED (Light Emitting Diode) Pengertian LED (Light Emitting Diode) Light Emitting Diode atau sering disingkat dengan LED adalah komponen elektronika yang dapat memancarkan cahaya monokromatik ketika diberi tegangan maju. LED merupakan keluarga Dioda yang terbuat dari bahan

11 18 semikonduktor. Warna-warna cahaya yang dipancarkan oleh LED tergantung pada jenis bahan semikonduktor yang dipergunakannya. LED juga dapat memancarkan sinar inframerah yang tidak tampak oleh mata seperti yang sering dijumpai pada Remote Control TV atau Remote Control perangkat elektronik lainnya. [5] Bentuk LED mirip dengan sebuah bohlam (bola lampu) yang kecil dan dapat dipasangkan dengan mudah ke dalam berbagai perangkat elektronika. Berbeda dengan lampu pijar, LED tidak memerlukan pembakaran filamen sehingga ga tidak menimbulkan panas dalam dalam menghasilkan cahaya. Oleh karena itu saat ini LED (Light Emitting Diode) yang bentuknya kecil telah banyak digunakan sebagai lampu penerang dalam LCD TV yang mengganti lampu tube. Pada Gambar 2.6 dan Gambar 2.7 dapat dilihat bentuk fisik LED dan Simbol dari LED. Gambar 2.6 Bentuk Fisik dari LED

12 19 Gambarr 2.7 Simbol dari LED Cara Kerja LED (Light Emitting Diode) LED merupakan keluarga dari dioda yang terbuat dari semikonduktor. Cara kerjanya pun hampir sama dengan Dioda yang memiliki dua kutub yaitu kutub Positif (P) dan Kutub Negatif (N). LED hanya akan memancarkan cahaya apabila dialiri tegangan maju (bias forward) dari Anoda menuju ke Katoda. LED terdiri dari sebuah chip semikonduktor yang di doping sehingga menciptakan junction P dan N. Yang dimaksud dengan proses doping dalam semikonduktor proses untuk menambahkan ketidakmurnian (impurity) pada semikonduktor yang murni sehingga menghasilkan karakteristik kelistrikan yang diinginkan. Ketika LED dialiri tegangan maju atau bias forward yaitu dari Anoda (P) menuju Katoda (N). Kelebihan elektron pada N-Type material akan berpindah ke wilayah yang kelebihan Hole (lubang) yaitu wilayah yang bermuatan positif (P-Type material). Saat elektron berjumpa dengan Hole akan melepeskan photon dan memancarkan cahaya monokromatik (satu warna) seperti terlihat pada Gambar 2.8 berikut.

13 20 Gambar 2.8 Cahaya pada LED LED atau Light Emitting Diode yang memancarkan cahaya ketika dialiri tegangan maju ini juga dapat digolongkan sebagai Transduser yang dapat mengubah energi listrik menjadi energi cahaya Cara Mengetahui Polaritas LED Untuk mengetahui polaritas terminal Anoda (+) dan Katode (-) pada LED. Kita dapat melihatnya secara fisik berdasarkan Gambar 2.9 di bawah. Ciri-ciri Terminal Anoda pada LED adalah kaki yang lebih panjang dan juga Lead Frame yang lebih kecil. Sedangkan ciri-ciri Terminal Katoda adalah kaki yang lebih pendek dengan Lead Frame yang besar serta terletak di sisi flat.

14 21 Gambar 2.9 Cara Melihat Polaritas LED Warna-warna LED (Light Emitting Diode) Saat ini, LED telah memiliki beranekaragam warna diantaranya seperti warna merah, kuning, biru, putih, hijau jingga dan infra merah. Keanekaragaman warna pada LED tersebut tergantung pada wavelength (panjang gelombang) dan senyawa semikonduktor yang dipergunakannya. Berikut ini adalah Tabel Senyawa Semikonduktor yang digunakan untuk menghasilkan variasi warna pada LED yang ditunjukkan pada Tabel 2.1 berikut.

15 22 Tabel 2.1 Tabel Senyawa Semikonduktor pada LED Bahan Semikonduktor Wavelength Warna Gallium Arsenide (GaAs) nm Infra Merah Gallium Arsenide Phosphide (GaAsP) Gallium Arsenide Phosphide (GaAsP) Gallium Arsenide Phosphide Nitride (GaAsP:N) Aluminium Gallium Phosphide (AlGaP) nm nm nm nm Merah Jingga Kuning Hijau Silicon Carbide (SiC) nm Biru Gallium Indium Nitride (GaInN) 450nm Putih Tegangan Maju (Forward Bias) LED Masing-masing warna LED (Light Emitting Diode) memerlukan tegangan maju (Forward Bias) untuk dapat menyalakannya. Tegangan maju untuk LED tersebut tergolong rendah sehingga memerlukan Resistor untuk membatasi arus yang dan Tegangannya agar tidak merusak LED yang bersangkutan. Tegangan Maju biasanya dilambangkan dengan tanda Vf. Tabel 2 berikut merupakan besarab dari tegangan maju pada tiap-tiap warna LED.

16 23 Tabel 2.2 Tegangan Maju pada LED Warna Infra Merah Merah Jingga Kuning Hijau Biru Putih Tegangan 1,2 V 1,8 V 2,0 V 2,2 V 3,5 V 3,6 V 4,0 V 2.7 Adaptor Adaptor adalah sebuah rangkaian yang berguna untuk mengubah tegangan AC yang tinggi menjadi DC yang rendah. Adaptor merupakan sebuah alternatif pengganti nti dari tegangan DC (seperti : baterai, Aki) karena penggunaan tegangan AC lebih lama dan setiap orang dapat menggunakannya asalkan ada aliran listrik di tempat tersebut. Adaptor juga banyak digunakan dalam alat sebagai catu daya, layaknya amplifier, radio, pesawat televisi mini dan perangkat elektronik lainnya. Perangkat elektronik adaptor sangatlah mudah untuk dibuat karena komponen yang dipakai banyak dijual di pasaran. Pada Gambar 2.10 merupakan bentuk fisik dari adaptor.

17 24 Gambar 2.10 Bentuk Fisik Adaptor Macam-Macam Adaptor Berikut merupakan macam-macam dari adaptor : a. Adaptor DC Converter, adalah sebuah adaptor yang dapat mengubah tegangan DC yang besar menjadi tegangan DC yang kecil. Misalnya dari tegangan 12VDC menjadi 6VDC. b. Adaptor Step Up dan Step Down. Adaptor Step Up adalah sebuah adaptor yang dapat mengubah tegangan AC yang kecil menjadi tegangan AC yang besar. Misalnya dari tegangan 110 VAC menjadi tegangan 220VAC. Adaptor Step Down adalah adaptor yang dapat mengubah tegangan AC yang besar menjadi tegangan AC yang kecil. Misalnya dari tegangan 220 VAC menjadi tegangan 110 VAC.

18 c. Adaptor Inverter, adalah adaptor yang dapat mengubah tegangan DC yang 25 kecil menjadi tegangan AC yang besar. Misalnya dari tegangan 12 VDC menjadi 220 VAC. d. Adaptor Power Supply, adalah adaptor yang dapat mengubah tegangan listrik AC yang besar menjadi tegangan DC yang kecil. Misalnya dari tegangan 220VDC menjadi tegangan 6VDC, 9VDC, atau 12 VDC. Adaptor power supply dibuat untuk menggantikan fungsi baterai atau aki agar lebih ekonomis. Adaptor power supply ada yang dibuat sendiri, tetapi ada yang dibuat dijadikan satu dengan rangkaian lain. 2.8 Diptrace Diptrace adalah salah satu perangkat lunak dalam mendesain skema rangkaian dan layout PCB. Diptrace mempunyai 4 bagian penting dalam programnya yaitu : a. Schematic, b. PCB Layout, c. Pattern Editor, d. Component Editor. Diptrace memiliki banyak versi di setiap Negara, antara lain : Arabic versi 1.40 dibuat oleh Cairo International System (CIS) China versi 2.0 dibuat oleh Li Quing Hai dan Liu Hui

19 26 Czech versi versi 2.0 dibuat oleh Pavel Simerka Danish versi 2.0 dibuat oleh Rasmus Olesen Dutch versi 2.0 dibuat oleh Paul Leys French 1.22.rl dibuat oleh Loic dan Romain Hungarian versi 1.50 dibuat oleh Humobil Kft Italian versi 1.30 dibuat oleh Abbiati Tullio Lithuanian versi 2.0 dibuat oleh Aruna Dilys Polish versi 1.30 dibuat oleh Teodor Otulak dan Chris Kowalik Portuguese - versi 2.0 dibuat oleh Paulo Bortoletto Filho dan Protolines Ltda Romanian versi 2.0 dibuat oleh Florin Moldovan Russian versi 2.0 dibuat oleh Novarm Ltd Spanish versi 2.0 dibuat oleh Arnaldo Rotella Swedish versi 2.0 dibuat oleh Christer Carlsson Turkish versi 2.0 dibuat oleh Fazil Demir Tampilan Interface Diptrace Pada Gambar 2.11 menunjukkan tampilan dari Diptrace.

20 27 Gambar 2.11 Tampilan Interface Diptrace Pada Gambar 2.12 dapat dilihat menu bar yang terdapat pada Diptrace. Gambar 2.12 Tampilan Menu Bar pada Diptrace

21 28 Berikut penjelasan, dari masing-masing menu bar yang ada : New : blanko kerja untuk membuat skematik baru Open : membuka skematik yang telah disimpan pada disk PC Save : menyimpan blanko kerja Print : mencetak gambar skematik Diptrace Preview : menampilkan blanko dan skematik yang akan dicetak Titles and Sheet Setup : mengatur ukuran blanko kerja Cut : memindahkan objek yang dipilih Copy : mencopy object yang dipilih Paste : menduplikasi object yang dipilih dari cut/copy Undo : menampilkan kembali program selangkah sebelumnya Redo : mengembalikan selangkah sesudahnya Zoom Windows : memperkecil dan/atau memperbesar blanko kerja Zoom Extents : memperkecil dan/atau memperbesar blanko kerja berdasarkan gambar skematik Undo Zoom : mengembalikan selangkah sebelumnya ukuran blanko kerja Scale : mengatur skala blanko kerja Grid Size : memperbesar blanko kerja pada titik tertentu