Tugas Narasi Teknologi Otomasi (zufri Hasrudy Siregar)

SISTEM PENGAMAN DARURAT KERETA API OTOMATIS DARI TEBRAKAN DENGAN FREKWENSI TINGGI Tugas Remidi Mata Kuliah Teknologi Otomasi Teknologi Industri Kecil dan Menengah Dosen pengampuh: Ir. Bambang Sutopo,M.Phil

Oleh Zufri Hasrudy Siregar NIM 07/262281/PTK/4446

PROGRAM PASCA SARJANA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS GADJAH MADA MAGISTER SISTEM TEKNIK (MST) Sekretariat : Jl. Teknika Utara Barek Kampus UGM Yogyakarta 55281 Tahun 2008

SISTEM PENGAMAN DARURAT KERETA API OTOMATIS DARI TARIKAN DENGAN FREKUENSI TINGGI

1.1 Latar Belakang Masalah Kecelakaan kereta api masih sering saja terjadi. Kecelakaan kereta api yang sering terjadi dan memakan banyak korban adalah tabrakan kereta api. Rel yang dilalui kereta apai hanya satu, rel tsb digunakan secara bergantian. Meskipun sistem pengaturan lalulintas kereta api menggunakan sarana telekomunikasi yang maju,akan tetapi kecelakaan kereta api rnasih sering terjadi. Berangkat dari tingginya tingkat kecelakan kereta api tersebut, penulis mengambil tema tentang pembuatan alat yang dapat menghentikan kereta api secara otomatis apabila terdapat dua kereta api yang sedang berjalan saling mendekat dan dimungkinkan tabrakan akan terjadi. Tugas Akhir dengan judul Sistem pengaman Darurat otomatis Kereta Api dari Tabrakan Dengan Frekuensi tinggi, ini menggunakan sistem komunikasi dua arah full duplek. Pada masing masing kereta api terdapat pemancar dan juga penerirna. Karena sistem komunikasi antar kereta api tersebut adalah_full duplck, maka jika dimisalkan terdapat kereta api A dan B maka penerima pada kereta api A digunakan untuk menerima sinyal pemancar dari B ser -ta sebaliknya penerima pada kereta api B digunakan untuk rnenerima sinyal pemancar dari kereta api A. Jalur frekuensi pemancar yang digunakan pada daerrah kosong diatas serta dibawah frekuensi pemancar-pemancar radio FM atau pada 108M1-Hz
rangkaian yang ada, dikarenakan rangkaian penyusunnya biasa bekerja pada daerah frekuensi radio FM (88 MHz – 108 MHz) selain itu frekuensi tersebut tidak

terpakai/kosong sehingga penggunaan frekuensi pemancar radio FM dapat sedikit teratasi. Pada rangkaian alat terdapat alat pengukur sinyal (signal meter). Signal meter tersebut dipasang pada penerima dan digunakan untuk mendeteksi kekuatan sinyal RF yang dipancarkan pemancar yang ada pada kereta api lain. Pendeteksian kekuatan sinyal pemancar tersebut dimaksudkan untuk mengidentifikasi adanya kereta api yang lain yang sedang berjalan mendekat. Signal meter akan mengukur kekuatan sinyal RF yang dipancurkan pemancar. Semakin dekat jarak pemancar dengan penerima maka akan sernakin kuat pula kekuatan sinyal pemancar yang dideteksi. Dengan demikian signal meter tersebut secara tidak langsung mendeteksi jarak penerima dengan pemancar. Demikian pula pada alat, signal meter ini juga digunakan untuk mengukur jarak antar kereta api yang sedang berjalan saling mendekat. Penggunaan komponen IC digital pada rangkaian signal meter dapat mengubah data – data analog menjadi data –data digital. Dengan tambahan rangkaian IC digital lain, Singnal meter tersebut digunakan sebagai pengontrol sistem pengaman darurat pada kereta api.

1.2 Identifikasi Masalah Berdasarkan permasalahan pada uraian sebelumnya tersebut maka penulis bermaksud membuat rangkaian elektronik yang dapat menggambarkan cara kerja sebuah sistem pengaman darurat kereta api otomatis dari tebrakan dengan menggunakan frekwensi tinggi.

Sistern pengaman bekerja apabila kereta api mendeteksi adanya kereta api lain yang

medekat dan diperkirakan akan terjadi tabrakan. Metode pengamanan

yang diberikan yakni menghentikan laju kereta api serta membunyikan alarm. 1.3 Batasan Masalah

Dengan melihat permasalahan pada rangkaianan alat yang ada maka penulis memberikan pembatasan berupa : 1.

Alat

hanya

ditunjukan

sebagai

suatu

rangkaian

elektronik

yang

dapat

menggambarkan cara kerja sebuah sistem pengaman darurat otomatis kereta api dari tabrakan dengan frekuensi tinggi tanpa menggunakan miniatur kereta api, mengingat keterbatasan kemampuan rangkaian alat dan penulis. 2. Rangkaian pada alat merupakan rangkaian yang biasa bekerja pada frekwensi 88 MHz – 108 MHz. 3.

Penerapan frekwensi pemancar diletakkan pada frekwensi kosong yang tidak terlalu jauh dari 88 MHz dan 108 MHz dan disesuaikan dengan tempat alat yang akan diuji.

4.

Alat

ditunjukkan untuk bekerja pada daerah dataran atau daerah yang tidak

banyak menggunakan sistem komunikasi Full duplek pemancar penerimaan jalur FM ( agar pengukuran kuat sinyal dapat linear). 5. Alat pada dasarnya digunakan untuk komunikasi pemancar penerima jarak jauh, dalam keadaan lain ( demo ruang sempit, sehingga jarak pemancar penerima dekat sekali) sistem pemancar dibuat berdaya kecil dan sistem penerimaan dibuat tidak peka. 6. Kemampuan kerja rangkaian alat disesuaikan denagn tempat alat hendak diuji.

1.4 Rumusan masalah Rumusan masalah yang terdapat dalam alat sistem pengaman darurat otomatis kereta api dari tabrakan dengan frekuensi tinggi dijabarkan sebagai berikut : 1.

2.

Peletakan frekuensi pemancar yang stabil dan dapat ditala pemancar. Pengaturan tala penerima pada daerah kosong (88 MHZ>F>108MHz).

3. Pangaturan besarnya daya pemancar agar dapat dideteksi oleh signal meter dengan pengukuran kuat sinyal linier pada penerimanya

4. Pengaturan nilai signal meter tertinggi pada jarak terdekat antar kereta api

5. Pengaturan nilai signal meter terendah pada jarak terjauh yang dianggap aman dari kemungkinan tabrakan

6. Pengaturan signal meter agar dapat mengukur signal pemancar secara linear dari nilai terendah hingga nilai tertinggi.

7. Pengaturan letak frekwensi pada kesua pemancar agar dapat tercipta komunikasi Fullduplek antara kedua alat.

1.5 Landasan Teori rangkaian Alat Rangkaian alat pada dasarnya merupakan bentuk pengembangan dari rangkaiam yang ada, yakni rangkaian penerima siaran radio-radio FM yang memiliki fasilitas signal meter dalam bentuk VU meter. Rangkaian penerima dengan fasilitas signal meter tersebut biasa digunakan para briker FM (pada pemancar gelap) untuk memantau sinyal briker lain.

Garnbar 1 Rangkaian penerima radio berfasilitas VU meter signal

Secara garis besar rangkaian Pengendali Sistem Keamanan Darurat Otomantis Dengan Frekuensi Tinggi terdiri atas : I . Rangkaian pemancar sinyal RF 2. Pengukur kekuatan sinyal berpenampil segmen tujuh

a. Tuner penerima FM b. Penguat IF & Detektor TA 7303

c. Peggerak led tampilan bintik/jeruji mode dot

d. pengubah dasa/desimal ke biner BCD e. Penggerak penampil segmen tujuh 3. Rangkaian pengendali digital a. Pencacah naik IC 4518 b. Penggerak penampil segmen tujuh

c. Komparator/pern banding d. penggerak relay

Gambar 1 Blok diagram rangkaian alat

Gambar 2 Rangkaian lengkap alat 1. Pemancar sinyal RF Rangkaian pemancar sinyal RF yang digunakan merupakan jenis pemancar yang bekerja pada jalurr FM. Frekuensi kerja berada disekitar jalur frekuensi pemancarpemancar radio FM. Agar tidak mengganggu frekuensi penerima FM pada rentang 88MHz-108MFIz, maka frekuensi osilatornya diletakkan didaerah kcrsong penggunaan

jalur permancar-pemancar FM. Frekuensi yang tidak digunakan oleh pemancar-pemancar FM tersebut berada diatas 108 MHz dan dibawah 88 MHz, decigan demikian sinyal RF yang terpancar tidak masuk kepenerima radio FM dan yang lebih penting rangkaian penerima pada alat ini juga tidak akan terganggu oleh pemancar-pemancar radio FM.

2. Pengukur Kuat Siuyal Rangkaian pengukur kuat sinyal bertugas mendeteksi sinyal RF yang dipancarkan pemancar, mengubah sinyal meter analog tnenjadi 10 mode dasa/desimal, mengubah mode dasa/desimal menjadi mode biner BCD dan mengubah mode biner BCD menjadi 7 keluaran terbaca sandinya guna menggerakkan penampil 7 segmen. Pengukur kuat sinyal terdiri atas rangkaian :

a. Tuner FM Tuner FM digunakan untuk menerima sinyal RF(Radio Frekuensi) yang dipancarkan oleh pemancar. Pemancar yang digunakan adalah pemancar FM. Pemancar yang digunakan ada dua dan bekerja pada frekuensi yang berbeda. Pemancar pertama bekerja pada frek < 88 MHz pemancar kedua bekerja pada Frek > 107 MHz. Tuner penerima juga menggunakan dua macam yang digunakan untuk menerima sinyal RF dari pemancar 1 dan pemancar 2. penggunaara frekwensi pada 88 MHz >F>106MHz dikarenakan pada frekuensi tersebut kosong. penggunaan dua frekuensi dimaksudkan untuk komunikasi dua arah full duplek

b.

Penguat IF dan detektor IC TA 7303 Penguat ini digunakan untuk memperkuat sinyal keluaran dari tuner yang berupa

Frekuensi antara / IF (Intermediet Frekuensi) serta mendeteksi sinyal informasi yang ditumpangkan pada pembawa. Keluar penguat ini adalah sinyal audio dan sinyal meter analog. Sinyal keluaran yang dimanfaatkan adalah sinyal meter analog saja. Sinyal analog tersebut berupa tegangan DC yang akan berubah nilainya mengikuti pendeteksian penguat IF dan Det tersebut. Apabila penguat IF & Det yang bekerja sama dengan Tuner mendeteksi sinyal yang semakin kuat dari pemancar maka tegangan DC signal meter analog tersebut akan berubah dari 0 VDC terus naik sampai ± 2.5 VDC yaitu pada sinyal paling kuat yang dideteksi.

c.

Peggerak led tampiian bintik/jeruji dalam mode dot LM 3915 IC.ini bertugas mengubah keluaran signal meter analog berupa level tegangan DC

menjadi 10 kode dasa/desimal. Keluaran IC tersebut berjumlah 10 yang akan rendah salah satu keluarannya tergantung dari besarnya level masukan yang diinderanya. Pada penginderaan terendah/ 0 VDC pada masukannya, maka 10 keluarannya akan aktif tinggi semua. Apabila IC mengindera masukan yang rnenaik dari 0VDC sd ± 2,5 VDC, maka 10 keluaran IC ini akan rendah salah satu keluarannya secara bergantian sesuai level tegangan yang diindera saat itu.

d. Pengubah mode dasa/decimal ke mode biner BCD Perrgubahan mode dasa/desimal ke mode biner BCD dilakukan oleh gerbang AND dan NAND. bila 10 level keluaran LM 3915 dengan salah satu rendah diantara 10 keluarannya kita anggap tiap keluarannya mewakili 1 mode dasa/desimal maka ditiap 1 keluarannya tsb dapat digunakan sebagai masukan bagi gerbang-gerbang AND dan NAND untuk mengubah mode dasa/desimal menjadi mode biner BCD. pada level 1(dasa/desimal = I ) digunakan untuk membentuk mode biner BCD 0001. Pada level 2 digunakan untuk membentuk mode biner BCD 0010 dan seterusnya sampai level 10 yang dalam mode biner BCD adalah 1010.

e.

Penggerak penapil 7 segmen 4511 Fungsi IC penggerak penampil 7 segmen 4511 adalah mengubah biner BCD

menjadi 7 keluaran terbaca sandinya guna keperluan menggerakkan 7 led pada penampil 7 segmen.

2. Rangkaian Pengendali Digital Rangkaian pengendali digital digunakan untuk mengolah data biner BCD dari rangkaian pengukur kuat sinyal dan data biner BCD dari pencacah naik dengan bantuan pemband ing/komparator, yang selanjutnya keluaran pembanding digunakan untuk membias penggerak relay.

a. 1C pencacah naik 4518 IC ini akan mencacah naik setiap pemberian masukan clock. Masukan clock diberikan dengan memberikan perubahan tegangan dari rendah ketinggi pada rnasukan clock dengan bantuan saklar tekan. Keluaran pencacah berjumlah 4(Qa...QD)). Pencacah akan mencacah dari 0 (0(000) sd 9 (1010) dan akan kembali ke 0 (0000) lagi.

b. Komparatorlpembanding IC 7485 IC ini bertugas membandingkan dua masukannya dan memberikan isyarat tinggi pada keluarannya apabila kedua masukannya bernilai/bobot sama. Keluarannya akan rendah apabila kedua masukannya bernilai/berbobot tidak sama/berberbeda.

1.6 Cara Kerja Rangkaian C'ara kerja rangkaian digambarkan sbb: 1. Masing-masing kereta api/alat dijauhkan sehingga masing-masing penerima pada alat 1 dan alat 2 akan menunjukkan nilai signal meter 0. Nilai signal meter 0 menunjukkan bahwa penerima (tuner) tidak menangkap adanya sinyal RF dari pemancar, sehingga penguat IF dan Detekior tidak mcngeluarkan tegangan DC signal meter analog. 2. Misal kereta api/alat diatur agar berhenti pada nilai signal meter 5, maka pengontrol/pencacah diatur pada nilai 5 dengan cara menekan saklar pushON sebanyak 5 kali.

3.

Masing-masing kereta api /alat didekatkan sehingga masing-masing penerima pada alat akan mulai merespon kedatangan kereta api alat lain yang mendekat. Kereta api/alat yang merespon kedatangan kereta api/alat lain ditunjukkan dengan naiknya nilai signal meter. Pada saat kereta api/alat mulai merespon, maka rangkaian tuner menangkap sinyal RF dari pemancar. Jarak yang semakin dekat antar kedua kereta api/alat membuat masing-masing penerima mendeteksi adanya sinyal RF yang semakin kuat. Hasil pendeteksian penerima yang semakin kuat tersebut menjadikan tegangan DC output signal meter analog penguat IF dan Detektor ikut naik. Hal itu ditunjukkan pada display segmen tujuh signal meter.

4.

Pada jarak tertentu, ketika nilai signal meter terus menaik dan tiba pada nilai 5, kereta api/alat akan mengaktifkan sistem pengaman berupa bunyi alarm dan terputusnya hubungan pencatu motor. Nilai signal meter 5 tersebut dibandingkan oleh komparator dengan nilai pengontrol/pencacah yang telah diatur sebelumnya, yakni 5 sehingga komparator mengeluarkan status tinggi pada output-nya. Status tinggi pada output komparator membuat transistor penggerak relay terbias maju. Transistor bekerja, buzzer bekerja dan relaypun ikut bekerja.

1.7 Keuntungan Menggunakan Teknlogi Tersebut 1.

Sebagai teknologi yang lebih peraktis dan efektif untuk mendeteksi jalur aman perlintasan kereta api yang berguna mengecilkan frekwensi kecelakanan pada kereta api

2.

Dapat dipakai sebagai alat mendeteksi jalur aman melitas kereta api bagi pengguna jalan raya

3. Menghindari terjadinya tabrakan antara sesama kereta api dalam perlintasa yang sama.