RANCANG BANGUNN MODEL SISTEM TRANSPORTASI MASSAL MONORAIL OTOMATIS LAPORAN TUGAS AKHIR Disusun Sebagai Syarat untuk Menyelesaikan Pendidikan Program Diploma 3 oleh : EDY IRWAN SIDABUTAR NIM. 1005032062 KRISTIAN HARAHAP NIM. 1005032078 RAHMAD KURNIAWAN NIM. 1005032091 YOPPY NIM. 1005032100 PROGRAM STUDI TEKNIKK LISTRIK JURUSAN TEKNIK ELEKTRO POLITEKNIK NEGERI MEDAN 2013 i
ABSTRAK Kendaraan yang semakin banyak di jalan akan menyebabkan kemacetan yang semakin parah, sehingga dibutuhkan alternatif untuk mengatasi kemacetan tersebut dengan memberikan kelancaran bagi para penumpangnya. Laporan Tugas Akhir ini merancang dan membangun sebuah model sistem dari kereta api Monorail. Sistem ini dipilih karena memiliki kapasitas yang cukup besar dan bebas persimpangan karena jalurnya yang berupa rel layang tunggal dan memiliki jalur tersendiri. Sebelum merancang dan merakit alat tersebut, terlebih dahulu dibahas secara teori komponen-komponen yang dipergunakan dalam membuat alat. Prinsip kerja model sistem monorail ini dirancang tanpa dikendalikan oleh seorang operator sehingga kereta dapat berjalan secara otomatis yang digerakkan oleh motor DC Magnet Permanen. Alat ini juga dilengkapi dengan mekanisme pembuka pintu otomatis dan tampilan display LCD yang memberitahukan terminal yang telah dituju oleh kereta monorail. Sebagai penggerak mekanis pintu otomatis digunakan sebuah motor step yaitu motor stepper unipolar. Setelah selesai di rancang dan diujikan, maka hasilnya pintu mekanis terbuka setelah mencapai suatu terminal dan kemudian pintu menutup kembali jika tidak terdapat gerakan keluar masuk pada pintu yang terdeteksi pada sensor gerak. Setelah pintu tertutup, kereta kembali bergerak mulai dari kecepatan rendah ke kecepatan tinggi menuju terminal berikutnya. Sehingga diharapkan mampu menghindari kemacetan di jalan raya. Kata Kunci : Monorail, Operasi otomatis, Motor DC ii
KATA PENGANTAR Puji dan syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas kasih dan anugerahnya yang memberikan pengetahuan, kesehatan, dan kesempatan kepada penulis sehingga mampu menyelesaikan laporan tugas akhir. Laporan yang berjudul Rancang Bangun Model Sistem Transportasi Massal Monorail Otomatis. Laporan ini disusun sebagai syarat untuk menyelesaikan program pendidikan studi Diploma III Jurusan Teknik Elektro Program Studi Teknik Listrik Politeknik Negeri Medan. Dalam proses pembuatan laporan ini, penulis telah banyak mendapat bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak, baik berupa materil, spiritual, informasi maupun segi administrasi. Oleh sebab itu selayaknya penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1. M. Syarifuddin, S.T, M.T, Direktur Politeknik Negeri Medan. 2. Ir. Rina Anugrahwati, M.T, Ketua Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Medan. 3. Suparmono, S.T, M.T, Kepala Program Studi Teknik Listrik politeknik Negeri Medan. 4. Sutan Pardede, M.T, Kepala Bengkel Teknik Listrik Politeknik Negeri Medan. 5. Ir. Ngairan Banu Saputra, MT, Dosen Pembimbing yang telah banyak membantu penulis dengan memberikan masukan dan nasehat. 6. Ir. Martin Sembiring, M.T, Dosen Wali EL-6D. 7. Bapak dan Ibu staff pengajar jurusan Teknik Listrik Politeknik Negeri Medan. iii
8. Orang tua penulis yang tercinta yang telah banyak memberikan dorongan serta bantuan materi maupun moril kepada penulis untuk menyelesaikan pendidikan di Politeknik Negeri Medan. 9. Kakak, Abang dan Adik penulis yang tersayang yang telah banyak mendukung dan memberikan dorongan kepada penulis. 10. Seluruh teman-teman penulis khususnya kelas EL-6D yang telah membantu dalam menyelesaikan tugas akhir ini. Penulis menyadari bahwa tugas akhir ini masih banyak kekurangan dan kesalahan, untuk itu penulis mengharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun dari pembaca untuk penyempurnaan tugas akhir ini. Semoga laporan tugas akhir ini bermanfaat bagi penulis dan pembaca. Sekian dan terimakasih. Medan, 10 September 2013 Penulis iv
DAFTAR ISI LEMBAR PERSETUJUAN... Error! Bookmark not LEMBAR PENGESAHAN... Error! Bookmark not ABSTRAK... Error! Bookmark not KATA PENGANTAR... iii DAFTAR ISI... v DAFTAR TABEL... viii DAFTAR GAMBAR... ix DAFTAR LAMPIRAN... xi BAB I PENDAHULUAN... Error! Bookmark not 1.1. Latar Belakang... Error! Bookmark not 1.2. Rumusan Masalah... Error! Bookmark not 1.3. Batasan Masalah... Error! Bookmark not 1.4. Tujuan Penulisan Tugas Akhir... Error! Bookmark not 1.5. Manfaat Tugas Akhir... Error! Bookmark not 1.6. Metode Pembahasan... Error! Bookmark not 1.7. Sistematika Pembahasan... Error! Bookmark not BAB II LANDASAN TEORI... Error! Bookmark not 2.1. Motor Listrik... Error! Bookmark not 2.1.1. Motor DC/Arus Searah... Error! Bookmark not 2.1.2. Motor AC/Arus Bolak-Balik... Error! Bookmark not 2.2. Mikrokontroller... Error! Bookmark not 2.2.1. Bagian-bagian Mikrokontroller... Error! Bookmark not v
2.2.2. Pemrograman Mikrokontroller... Error! Bookmark not 2.2.3. Mikrokontroller ATMEGA8535... Error! Bookmark not 2.3. LCD... Error! Bookmark not 2.4. IC Driver... Error! Bookmark not 2.5. Sensor... Error! Bookmark not 2.5.1. Sensor Pasive Infrared Receiver ( PIR ).. Error! Bookmark not 2.5.2. Sensor Proximity... Error! Bookmark not 2.6. Resistor... Error! Bookmark not 2.7. Transistor... Error! Bookmark not 2.8. Kristal... Error! Bookmark not 2.9. LED... Error! Bookmark not 2.10. Kapasitor... Error! Bookmark not 2.11. Alat pemrograman... Error! Bookmark not BAB III PERANCANGAN KONSTRUKSI DAN SISTEM PENGENDALI GERBONG MONOREL... Error! Bookmark not 3.1. Perancangan Konstruksi Kereta Monorail. Error! Bookmark not 3.1.1. Perancangan Kerangka Gerbong Monorail... Error! Bookmark not 3.1.2. Perancangan Kereta Monorail... Error! Bookmark not 3.2. Perancangan Perangkat Keras Sistem... Error! Bookmark not 3.2.1. Blok Diagram Sistem... Error! Bookmark not vi
3.2.2. Rancangan Perangkat Keras Pengendali Sistem... Error! Bookmark not 3.3. Rancangan Perangkat Lunak Pengendali Sistem... Error! Bookmark not 3.3.1. Flow Chart... Error! Bookmark not 3.3.2. Langkah-langkah Perancangan Program. Error! Bookmark not 3.4. Alat dan Bahan Yang Digunakan. Error! Bookmark not 3.4.1. Alat Yang Digunakan... Error! Bookmark not 3.4.2. Bahan dan Komponen Yang Digunakan. Error! Bookmark not 3.5. Perancangan Kelistrikan... Error! Bookmark not 3.5.1. Penentuan Pemilihan MotorError! Bookmark not 3.5.2. Penentuan Pemilihan Mikrokontroller... Error! Bookmark not BAB IV PEMBAHASAN, PENGUKURAN DAN PENGUJIAN... Error! Bookmark not 4.1. Pembahasan... Error! Bookmark not 4.1.1. Deskripsi Kerja... Error! Bookmark not 4.1.2. Prinsip Kerja Rangkaian... Error! Bookmark not 4.2. Pengukuran... Error! Bookmark not 4.2.1. Pengukuran pin IC mikrokontroller.. Error! Bookmark not 4.2.2. Pengukuran Pin Display... Error! Bookmark not 4.2.3. Pengukuran Catu Daya... Error! Bookmark not 4.2.4. Pengukuran Tegangan Pada Rangkaian Driver... Error! Bookmark not 4.2.5. Pengukuran Sensor... Error! Bookmark not vii
4.2.6. Pengukuran Motor... Error! Bookmark not 4.3. Pengujian Alat... Error! Bookmark not BAB V SIMPULAN DAN SARAN... Error! Bookmark not 5.1. Simpulan... Error! Bookmark not 5.2. Saran... Error! Bookmark not DAFTAR PUSTAKA... Error! Bookmark not LAMPIRAN 1... Error! Bookmark not LAMPIRAN 2... Error! Bookmark not viii
DAFTAR TABEL No Judul Halaman Tabel 2. 1 Tabel 2. 2 Keterangan setiap PIN pada LCD... Error! Bookmark not Kode warna pada cincin Resistor... Error! Bookmark not Tabel 3. 1 Daftar Peralatan Yang Digunakan... Error! Bookmark not Tabel 3. 2 Daftar Bahan dan Komponen Yang Digunakan... Error! Bookmark not Tabel 4. 1 Hasil Pengukuran Pada pin Mikrokontroller.. Error! Bookmark not Tabel 4. 2 Hasil Pengukuran Pada Pin Display. Error! Bookmark not Tabel 4. 3 Hasil Pengukuran Pada Catu Daya... Error! Bookmark not Tabel 4. 4 Hasil Pengukuran Tegangan Pada Rangkaian Driver... Error! Bookmark not Tabel 4. 5 Hasil Pengukuran Tegangan Output Sensor PIR... Error! Bookmark not Tabel 4. 6 Hasil Pengukuran Tegangan Output Sensor Proximity... Error! Bookmark not Tabel 4. 7 Hasil Pegukuran Pada Arus Motor... Error! Bookmark not Tabel 4. 8 Waktu dari Terminal I menuju Terminal II... Error! Bookmark not Tabel 4. 9 Waktu dari Terminal II menuju Terminal III.. Error! Bookmark not Tabel 4. 10 Waktu dari Terminal III menuju Terminal IV Error! Bookmark not ix
DAFTAR GAMBAR No. Judul Halaman Gambar 2. 1 Prinsip Dasar Kerja Motor Listrik Error! Bookmark not Gambar 2. 2 Klasifikasi Motor Listrik... Error! Bookmark not Gambar 2. 3 Karakteristik Motor DC Shunt... Error! Bookmark not Gambar 2. 4 Karakteristik Motor DC Seri... Error! Bookmark not Gambar 2. 5 Karakteristik Motor DC Kompon Error! Bookmark not Gambar 2. 6 Medan stator berdenyut sepanjang garis AC... Error! Bookmark not Gambar 2. 7 Motor dari Gambar 2.6, dengan rotor yang berputar.... Error! Bookmark not Gambar 2. 8 Hubungan fasa dari arus stator dan fluksi, ggl rotor yang dibangkitkan, dan arus rotor dan fluksi. Fluksi rotor tertinggal fluksi stator sebesar 90...E rror! Bookmark not Gambar 2. 9 Motor Induksi... Error! Bookmark not Gambar 2. 10 Grafik Torsi vs Kecepatan Motor Induksi. Error! Bookmark not Gambar 2. 11 Mikrokontroller... Error! Bookmark not Gambar 2. 12 Sebuah Jalur Sinyal (bus) Mikrokontroller Error! Bookmark not Gambar 2. 13 Blok Digram Pemograman Mikrokontroller... Error! Bookmark not Gambar 2. 14 Mikrokontroller ATMEGA8535.. Error! Bookmark not Gambar 2. 15 Blok diagram fungsional ATmega8535... Error! Bookmark not Gambar 2. 16 Konfigurasi Pin ATMega8535... Error! Bookmark not Gambar 2. 17 LCD... Error! Bookmark not Gambar 2. 18 Contoh IC L293D... Error! Bookmark not x
Gambar 2. 19 Sensor PIR... Error! Bookmark not Gambar 2. 20 Diagram Blok Rangkaian sensor gerak penerima Inframerah Error! Bookmark not Gambar 2. 21 Daerah Jangkauan Sensor PIR... Error! Bookmark not Gambar 2. 22 Konfigurasi Pin sensor PIR... Error! Bookmark not Gambar 2. 23 Sensor Proximity... Error! Bookmark not Gambar 2. 24 Cahaya Pantulan Sedikit dan Cahaya Pantulan Banyak... Error! Bookmark not Gambar 2. 25 Resistor... Error! Bookmark not Gambar 2. 26 Metode penentuan nilai resistor melalui cincin warna... Error! Bookmark not Gambar 2. 27 Transistor PNP dan Transistor NPN... Error! Bookmark not Gambar 2. 28 Simbol Transistor PNP dan NPN. Error! Bookmark not Gambar 2. 29 Rangkaian Commen Emitter... Error! Bookmark not Gambar 2. 30 Kristal... Error! Bookmark not Gambar 2. 31 Simbol dan bentuk fisik LED... Error! Bookmark not Gambar 2. 32 Kapasitor... Error! Bookmark not Gambar 2. 33 Dielektrika Kondensator... Error! Bookmark not Gambar 2. 34 Komponen Pemrograman... Error! Bookmark not Gambar 2. 35 Contoh Downloader... Error! Bookmark not Gambar 2. 36 Contoh Kabel ISP... Error! Bookmark not Gambar 3. 1 Gambar 3. 2 Gambar 3.3 Gambar 3. 4 Gambar 3. 5 Gambar 3. 6 Gambar 3. 7 Gambar 3. 8 Kerangka Gerbong Monorail... Error! Bookmark not Konstruksi Kereta Monorail... Error! Bookmark not Blok Diagram Sistem Rangkaian. Error! Bookmark not Mikrokontroller ATMEGA 8535. Error! Bookmark not Konfigurasi Pin Pada Mikrokontroller... Error! Bookmark not Sensor PIR... Error! Bookmark not Sensor Proximity... Error! Bookmark not Driver IC L293D... Error! Bookmark not xi
Gambar 3. 9 Gambar 3. 10 Gambar 3. 11 Gambar 3. 12 not Gambar 3.13 Motor DC Magnet Permanent... Error! Bookmark not Motor Stepper... Error! Bookmark not Display LCD M1632... Error! Bookmark not Denah Rancangan Model Monorail Otomatis... Error! Bookmark Flow Chart... Error! Bookmark not Gambar 4. 1 Denah Rancangan Model Monorail Otomatis... Error! Bookmark not Gambar 4. 2 Rangkaian Elektronik Pengendali Sistem Monorail... Error! Bookmark not xii
DAFTAR LAMPIRAN LAMPIRAN 1... Error! Bookmark not LAMPIRAN 2... Error! Bookmark not LAMPIRAN 3... Error! Bookmark not LAMPIRAN 4... Error! Bookmark not xiii
14