## Rancang Bangun Miniatur Perlintasan Kereta Api Otomatis Berbasis Mikrokontroler
Efrizon 1 , Junaldi 2 , Teguh Sanjaya 3 123 Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Padang efrizon_s@yahoo.co.id
Kampus Politeknik Negeri Padang, Limau Manis Padang
Abstract— Railroad crossings often result in accidents for motorists. One problem that arises is the issue of railroad crossings.  Accidents  that  often  occur  around  railway  crossings  are  caus ed  by  negligence  of  the  doorkeeper  or  the attitude of undisciplined drivers. Therefore the author got the idea to create a system that can open and close railroad crossings automatically.  The train doorstop is a construction that  functions as opening and closing the railroad door crossing portal. For this reason, a microcontroller-based automatic railroad crossing has been developed. The system works based on ultrasonic sensors installed on the edges of the railroad track and LCD, LED, servo motors are on the road side of the vehicle, for sound output using Df-Player that sends sound to the speaker. If ultrasonic sensor 1 is to detect a train by closing the portal then the ultrasonic sensor 2 as closing the portal, the servo motor as opening and closing the portal on the road. and the LCD serves to display the display as a notification that the train will pass, LCD as an indicator on the road and Df-Player functions as a notification to road users that there is a train.
Keywords: Microcontroller, Ultrasonic Sensor, Servo Motor, LED, LCD, Dfplayer, Speaker, Train.
Abstrak— Perlintasan kereta api sering kali mengakibatkan kecelakaan bagi pengendara, Salah satu permasalahan yang  mengemuka  adalah  persoalan  pintu  perlintasan  kereta  api.  Kecelakaan  yang  sering  terjadi  di  sekitar  pintu perlintasan kereta api di sebabkan kelalaian petugas penjaga pintu atau sikap dari para pengemudi yang tidak disiplin. Oleh karena itu penulis mendapatkan ide untuk membuat suatu sistem yang dapat membuka dan menutup palang pintu perlintasan kereta api dengan otomatis.  Palang pintu kereta merupakan suatu kontruksi yang berfungsi sebagai membuka dan menutup portal palang pintu perkereta apian. Untuk itu telah dibuat Rancang Bangun Miniatur Palang Pintu Perlintasan Kereta Api Otomatis Berbasis Mikrokontroler. Sistem bekerja berdasarkan sensor ultrasonik yang di pasang pada bagian tepi  jalur kereta api dan LCD , LED, Motor servo berada di bagain  jalan kendaraan, untuk keluaran suara mengunakan Df-Player yang mengirimkan suara ke speaker. Jika sensor ultrasonik 1 untuk mendeteksi kereta api dengan menutup portal maka sensor ultrasonik 2 sebagai menutup portal, motor servo sebagai membuka dan menutup portal pada jalan. dan LCD  berfungsi untuk menampilkan display sebagai pemberitahuan bahwa kereta akan melintas, LCD sebagai indikator di jalan dan  Df-Player berfungsi sebagai pemberitahuan kepada pengguna jalan bahwa adanya kereta api.
Kata kunci: Mikrokontroler, Sensor Ultrasonik, Motor Servo, LED,  LCD, Df-Player, Speaker, Kereta Api.
© 2017 Elektron Jurnal Ilmiah

## I. PENDAHULUAN
Pintu  perlintasan  kereta  api  merupakan  salah  satu dari  rangkaian  teknologi  yang  terdapat  dalam  sistem perkereta  apian.  Perlintasan  kereta  api  di  bagi  dalam dua macam, yaitu perlintasan sebidang dan perlintasan tidak  sebidang.  Perlintasan  sebidang  yang  diartikan sebagai  elevasi  jalan  rel  dan  jalan  raya  ada  pada  satu bidang.  Perlintasan  tidak  sebidang  yang  di  artikan sebagai  elevasi  jalan  rel  dan  jalan  raya  tidak  berada pada  satu  bidang  (Peraturan  Direktur  Jendral Perhubungan Darat SK.770/KA.401/DRJD/2005). Perlintasan  sebidang  ada  yang  berpintu  dan  ada  yang tanpa  pintu.  Berdasarkan  data  Dinas  Perhubungan Komunikasi dan Informatika (Dishubkominfo) Jateng, pada tahun 2014 perlintasan sebidang kereta api di Jawa Tengah  mencapai  1809  unit,  rinciannya  ditunjukkan pada Tabel 1.
Tabel 1. Rincian Perlintasan Sebidang di Jawa Tengan Tahun 2014. No Daop
Perlintasan sebidang Dijaga Tidak dijaga Liar Total 1 III Cirebon 66 154 4 224 2 IV Semarang 92 520 - 705 3 V purwokerto 91 261 25 377 4 VI Yogyakarta 116 318 69 503 Total 365 1253 98 1809
Pada perlintasan berpintu di jaga oleh petugas jaga lintasan. Petugas jaga lintasan  memiliki tugas sebagai berikut :
1. Standby (siaga) di gardu perlintasan ada atau tidak ada jadwal kereta api yang lewat.
2. Selalu  memonitor  kondisi  lalu  lintas  dan perjalanan kereta.
3. Mengoperasikan  peralatan  pintu  perlintasan dan  peralatan  kerja  lainnya  mengatur  atau menghentikan  sementara  kendaraan  yang akan melintasi jalur perjalanan kereta api.
4. Mengambil  tindakan  darurat  dalam  hal peralatan perlintasan kereta api tidak berfungsi.
Kecelakaan  kereta  api  merupakan  salah  satu peristiwa transportasi yang sering terjadi di Indonesia. Salah  satu  permasalahan  yang  mengemuka  adalah persoalan pintu perlintasan kereta api. Kecelakaan yang sering terjadi di sekitar pintu perlintasan kereta api di sebabkan  kelalaian  petugas  penjaga  pintu  atau  sikap dari  para  pengemudi  yang  tidak  disiplin.  Kecelakaan kereta api juga menyebabkan korban jiwa maupun luka – luka. Jumlah korban kecelakaan dan persen penyebab kecelakaan  kereta  api  dari  tahun  2010  sampai  bulan Oktober  tahun  2016  ditunjukkan  pada  Tabel  2  dan Gambar 1.
Tabel 2. Data Komite Nasional Keselamatan Transportasi (KNKT) Kecelakanan Perkeretaapian Tahun 2010-2016.
Gambar 1 . Persentase Faktor Penyebab utama kecelakaan KA
Berdasarkan  permasalahan  diatas  pada  penelitian ini  akan  dikembangkan  Rancang  Bangun  Miniatur Palang Pintu Perlintasan Kereta Api Otomatis Berbasis Mikrokontroler. Alat ini dirancang dengan input sensor Ultrasonik  sebagai  pendeteksi  kereta  api  dalam  jarak tertentu.    LCD  dijadikan  output  sebagai  pemberi informasi  bahwa  kereta  api  dalam  keadaan  dekat.
Output  LED  sebagai  indikator  output  yang  berfungsi memberitahukan  pengguna  jalan.  Untuk  ouput  Motor Servo berfungsi sebagai pembuka dan penutup palang kereta  api  dengan  skala  90°.  DF-Player  berfungsi sebagai pemberi informasi berupa suara.
Penelitian yang terkait telah dilakukan sebelumnya, Siti  Mufidah[1]  menggunakan  Sensor  piezoelektrik digunakan  sebagai  pendeteksi  gertaran  pada  rel  saat kereta  api  lewat,  penghitungan  getaran  digunakan sebagai  acuan  dalam  membuka  dan  menutup  palang pintu  kereta  api  secara  otomatis.  Sistem  ini  berbasis Mikrokontroler Atmega 328  yang dapat  menampilkan data  ADC  dari  piezoelektrik,  nilai  ADC  yang didekteksi  oleh  piezoelektronik  ini,  jika  (<200)  maka palang  pintu  akan  menutup  dan  jika  (>200)  maka palang pintu kereta api terbuka. Pada saat palang pintu membuka  buzzer  sebagai  tanda  peringatan  dan  led hidup  secara  flip-flop  begitupun  pada  palang  pintu menutup.  Menggunakan  metode  motion  detection sebagai  deteksi  objek  bergeraknya  dan  Transformasi Hough sebagai deteksi bentuk objek,
Muhammad Fayyadh.dkk[2] mengembangkan Perancangan  Sistem  Otomatisasi  Palang  Pintu  Kereta Api  Berbasis  Motion  Detection, Output dari  proses deteksi  kereta  api  yang  menggunakan  kedua  metode tersebut dikirimkan ke arduino. Arduino mengeksekusi instruksi  selanjutnya  sesuai  dengan  output  yang diterima.  Jika  hasil  yang  terdeteksi  merupakan  kereta api, maka palang pintu kereta api tertutup. Namun jika bukan  kereta  api,  palang  pintu  tidak  tertutup.  Eko Ihsanto.dkk[3]  dalam  penelitiannya  mengembangkan Simulasi  sistem  pemantauan  dengan  menggunakan sensor infra merah yang mendeteksi kereta datang dan memantau  pintu  perlintasan  kereta  api  dan    untuk mendeteksi  kereta  yang  akan  lewat  dan  mengetahui apakah  terdapat  kendaraan  yang  menerobos  palang pintu  perlintasan  setelah  palang  pintu  tertutup,  dan mengirimkan  informasi  ini  melalui  SMS  dengan pengaturan mikrokontroller. Data yang didapatkan dari simulasi  akan  dianalisa  untuk  mendapatkan  sebuah hasil  jarak  yang  dapat  digunakan  masinis  untuk melakukan  pengereman  setelah  mendapatkan  SMS informasi.
Tujuan  dari  penelitian  ini  adalah  Merealisasikan miniatur  palang  perlintasan  kereta  otomatis  dengan output  suara  dengan  notifikasi    menggunakan  modul DF-Player. Diharapkan dengan pengembangan alat ini dapat  mengurangi  resiko  kecelakaan  pada  jalur perlintasan  kereta  api  yang  diakibatkan  oleh  adanya penerobosan jalur.

## II. METODE PENELITIAN
Prinsip  kerja  alat  ini  adalah  alat  ini  bekerja  setelah tegangan  diberikan  dari  power  supply.  Power  supply akan  memberikan  tegangan  sebesar  5V  untuk  input arduino  melalui  keluaran  IC  regulator  7805  dan  IC regulator  7812  tegangan  12V  Alat  ini  bekerja  dengan
menggunakan sensor ultrasonik untuk mendeteksi jarak antara  sensor  dan  kereta  api.  Saat  sensor  1  membaca jarak berkisar antara 3-5 cm dan sensor 2 lebih dari 10 cm,  maka  motor  servo  akan  bergerak  90 ⁰ yang ,mengindikasikan portal tertutup dan modul DF-Player akan  mengeluarkan  output  suara  sesuai  perintah Arduino  serta  LED  sebagai  indikator  untuk  penguna jalan  dan  LCD  akan  menampilkan  tampilan  sesuai perintah  Arduino,  seperti  yang  terlihat  pada  blok diagram alat gambar 2.

## Gambar 2. Blok Diagram Sistem
Pada saat jarak  yang terdeteksi sensor 2  membaca jarak berkisar antara 3-5 cm dan sensor 1 lebih dari 10 cm,  maka  motor  servo  akan  bergerak  0 ⁰ yang mengindikasikan portal terbuka dan  modul DF-Player akan  mengeluarkan  output  suara  sesuai  perintah Arduino serta LCD akan menampilkan tampilan sesuai perintah arduino.

## 2.1 Perancangan Hardware

## Gambar 3. Rangkaian Elektronika keseluruhan Alat
Power  supply  pada  alat  ini  berfungsi  untuk menyuplai  tegangan  DC  untuk  input  mikrokontroller dan kipas pendingin pada alat ini. Power supply pada alat  ini  mengguanakan  4  buah  dioda  dan  2  buah  IC regulator  yaitu  7805  dan  7812.  Sensor  HCSR-04 merupakan sebuah modul yang dapat mendeteksi jarak di  sekitaarnya.  Sensor  ini  memiliki  4  Pin  yang  terdiri dari  pin  echo,  pin  trigger,  pin  vcc  dan  pin  gnd  untuk
sistem ini menggunakan 2 buah sensor. Bagian-bagian pin dari sensor  dapat  terlihat  dari  hubungan  sensor dengan mikrokontroler pada tabel 3.
Tabel 3. Pin yang digunakan untuk sensor HCSR-04 pada mikrokontroler Sensor Pin sensor Pin arduino
HCSR- 04 (1) Trigger 7 Echo 6 Gnd Gnd Vcc 5 v HCSR- 04 (2) Trigger 9 Echo 8 Gnd Gnd
Vcc 5 v
Motor  servo  merupakan  motor  yang  berjalan dengan  hitungan  derjat,  untuk  motor  servo  itu  sendiri memiliki 3 buah kaki dengan pin data terhubung ke pin 10  Arduino  dan  pin  kedua  terhubung  ke  pin  vcc Arduino,  selanjutnya  pin  ke  3  terhubung  ke  pin  gnd Arduino.  LCD  adalah  perangkat  elektronika  yang berfungsi  sebagai  media  tampilan.  Pada  alat  ini  LCD akan  menampilkan  tampilan  sesuai  perintah  dari mikrokontroller arduino. LCD memiliki beberapa kaki yaitu pin RS yang dikoneksikan pada pin 12 Arduino, pin Enable yang dikoneksikan pada pin 11 arduino, pin D4 yang dikoneksikan pada pin 5 Arduino, pin D5 yang dikoneksikan  pada  pin  4  Arduino,  pin  D6  yang dikoneksikan  pada  pin  3  Arduino,  pin  D7  yang dikoneksikan pada pin 2 Arduino, pin R/W dan pin VSS yang  dikoneksikan  pada  pin  GND  Arduino  serta  pin VCC  yang  dikoneksikan  pada  pin  5V  Arduino.  DF- Player  adalah  module  sound  player  yang  mendukung beberapa file salah satunya adalah file.mp3 yang umum kita gunakan sebagai format sound file. DF-Player mini mempunyai  16  pin  interface  berupan  standar  DIP  pin header  pada  kedua    sisinya.  .  Bagian-bagian  pin  dari sensor  dapat  terlihat  dari  hubungan  sensor  dengan mikrokontroler pada tabel 4 dan tabel 5.
Tabel 4. Pin yang digunakan untuk DF-Player dengan Arduino
Uno
Pin DF-Player Pin Arduino Rx Tx Tx Rx Gnd Gnd Vcc 5 v Tabel 5. Pin yang digunakan untuk DF-Player dengan speaker
Pin DF- Player Pin speaker Speaker 1 Pin 1 speaker Speaker 2
Pin 2 speaker
2.2 Perancangan Mekanik Alat
Palang pintu buka tutup pendeteksi kedatangan kereta api  ini  menggunakan  kerangka  dari  kayu  yang  mana gerbang  dan  portal  terbuat  dari  arkilik,  pada  rumah terbuat  dari  kayu  dan  sebagaian  besar  kerangka ditutupi  dengan  karpet  yang  berwarna  hijau  dengan ketebalan 2 mm dan dengan  desain seperti gambar 4
Gambar 4. Miniatur Palang pintu kereta api
2.3 Perancangan  dan  Pembuatan  Perangkat  Lunak (Software)

## Gambar 5. Flowchart sistem
Adapun proses dari flowchart pada gambar 5 yaitu :
1. Menginisialisasi pin I/O merupakan penginisialisasikan  pin  pin  yang  akan digunakan pada mikrokontroler
2. Membaca  data  dari  sensor  HCSR-04  untuk membaca jarak yang terbaca pada alat
3. Mikrokontroller Arduino Uno dapat
menentukan  jarak  yang  terbaca  pada    HC- SR04
4. Ketika  jarak  kereta  api  yang  terbaca  pada sensor1  =  5  cm  dan  pada  sensor2  =  >10cm maka  suara  “Mohon  Perhatian  Kereta  Akan Segera Melintas” dan LCD akan menampilkan “Berhenti.! Ada Kereta Api Lewat” LED akan aktif dan servo akan menutup portal
5. Ketika  jarak  kereta  api  yang  terbaca  pada sensor1 = > 10cm  dan pada sensor2 = 5 cm maka suara “Silahkan Melanjutkan
Perjalanan”  dan  LCD  akan  menampilkan “Silahkan Jalan Hati-Hati” LED akan off dan servo akan membuka potral.

## III. HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil  Miniatur  Palang  pintu  kereta  api  Berbasis Mikrokontroler  dapat  dilihat  pada  gambar  5. Selanjutnya  dilakukan  analisa  dan  pengujian  sensor HC-SR04  tujuannya  dalah  membandingkan  respon sensor HC-SR04 dengan pengukuran manual menggunakan  mistar sehingga dapat  menemukan eror serta  rata  rata  eror  dari  beberapa  percobaan pengukuran.  Untuk  lebih  jelasnya  pemasangan  sensor HC-SR04 pada alat dan pengambilan data dapat dilihat pada gambar 5 dan  tabel 6.
Gambar 5 . Pemasangan Sensor HC-SR04 pada Alat
Tabel 6 . Pengujian pada Sensor HC-SR04 NO Pengukuran menggunakan mistar (cm) Pengukuran menggunakan sensor HC-SR04 (cm) Selisih pengukuran (cm) 1. 1 1 0 2. 2 2 0 3. 3 3 0 4. 4 4 0
5.
5 5 0 6. 6,3 6 0,3 7. 7,7 7 0,7 8. 8,9 8 0,9 9. 9,2 9 0.2 10. 10,5 10 0,5
Dari  perhitungan  persentase  eror  pembacaan  sensor, maka  disimpulkan  bahwa  sensor  HC-SR04  memiliki eror pembacaan dengan rata-rata sebagai berikut:
Rata-rata = ∑ Persentase eror pembacaan/10 = 0%+0%+0%+0%+0%+5%+10%+11,25%+0,003%+5 % / 10 = 31,253%
Sensor  HC-SR04  diletakan  di  jalur  kereta  api  yang dapat dilihat pada miniatur palang pintu jalur kereta api yang berfungsi untuk mendeteksi keberadaan kereta api yang  melewati  jalur  sebagai  prototype  palang perlintasan kereta api untuk ketentuannya saat ini alat saya  mendeteksi  kereta  api  dengan  jarak  3  cm  pada body kereta api untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar 6.

## Gambar 27 . Sensor HC-SR04 saat mendeteksi keberadaan kereta api
Selanjutnya dilakukan pengujian 4.5 Modul Df-Player mini dan Speaker Df-Player digunakan seabagai untuk output  suara  sebagai  pemberitahuan  kepada  penguna jalan yang akan melintas, pada Df-Player membutuhkan  media untuk output suara dari speaker. Df-Player dan speaker akan aktif apabila kereta api atau objek  melintas  melalui  sensor  ultrasonik  1dan  sensor ultrasonik  2.  Tegangan  output  dari  modul  Df-Player saat aktif dapat dilihat pada tabel 7.
Tabel 7. Pengujian pada Modul Df-Player dan speaker
No Output Modul Df-Player Mini dan
Speaker Rx Tx Kondisi Suara
1. 5 V 4 V Aktif 1.Mohon perhatian kereta akan segera melintas. 2.Silahkan melanjutkan
perjalanan

## 3.1 Pengujian dan Analisa Keseluruhan Sistem
Tujuan  dari  pengujian  dan  analisa  keseluruhan sistem  adalah  untuk  mengamati  respon  sensor  HC- SR04  dan  output  yang  ada  pada  sistem  ,  supaya mengamati satu persatu rangkaian atau komponen yang akan  di  jalankan  saat  bersamaan  untuk  lebih  jelasnya dapat dilihat pada tabel 8 berikut ini:

## Tabel 8. Pengujian Sistem Secara Keseluruhan
Input Output
Sensor HC-SR04 1(cm) Sensor HC-SR04 2(cm) LCD Portal Buka/ Tutup LED Spea ker 3 9 “Berhenti.! Ada Kereta Api Lewat” 0° (Tutup) High Bunyi 4 8 “Berhenti.! Ada Kereta Api Lewat” 0° (Tutup) High Bunyi 5 7 “Berhenti.! Ada Kereta Api Lewat” 0° (Tutup) High Bunyi 6 6 “Silahkan Jalan Hati- Hati” 90° (Buka) Low Bunyi 7 5 “Silahkan Jalan Hati- Hati” 90° (Buka) Low Bunyi 8 4 “Silahkan Jalan Hati- Hati” 90° (Buka) Low Bunyi 9 3 “Silahkan Jalan Hati- Hati” 90° (Buka) Low Bunyi
Saat situasi sensor ultrasonik 1 mendeteksi pada skala 3-5 cm dan sensor ultrasonik 2 mendeteksi pada skala 9  cm  ,  maka  LCD  akan  menampilkan  display “Berhenti.!Ada  Kereta  Api  Lewat”.  Kondisi  portal bergerak  di  posisi  0°,  LED  dalam  keadaan  high,  dan speaker  akan  berbunyi  dan  mengeluarkan  suara “Mohon Perhatian Kereta Akan Segera Melintas”. Saat sensor ultrasonik 2 mendeteksi pada skala 3-5 cm dan sensor ultrasonik 1 mendeteksi pada skala 9 cm, maka LCD akan menampilkan display “ Silahkan Jalan Hati- Hati”.  Kondisi  portal  bergerak  ke  posisi  90°,  LED dalam  keadaan  low,  dan  speaker  akan  berbunyi  dan mengeluarkan suara “Silahkan Melanjutkan Perjalanan”.

## IV. KESIMPULAN
Berdasarkan hasil pengujian dan analisa data yang telah dilakukan, maka dapat disimpulkan bahwa.
1. Pengujian  menggunakan  sensor  ultrasonik dengan  jarak  200  cm,  Antara  jarak  3  cm-71 akurat dan 72 cm -200 cm tidak akurat.
2. Hasil  pengukuran  motor  servo  menggunakan alat  ukur  osiloskop  didapatkan  lebar  pulsa yang  berbeda  pada  setiap  sudutnya  yaitu  0º- 90º.

## REFERENSI
1]  Data Investigasi Kecelakaan Perkeretaapian Tahun 2010 – 2016 (Database)    KNKT, 31 Oktober 2016).
[2]  Dishubkominfo.tegalkota.go.id
[3] M. Azzam Firdaus, Aryo Baskoro Utomo. 2016. Miniatur Palang Pintu  Kereta  Api  Otomatis  dengan  Menampilkan  Kecepatan
Kereta  Serta  Waktu    Tunggu  Menggunakan  Arduino.  Jurnal Teknik Elektro Vol. 8 No. 1 Januari - Juni 2016, hal : 12-17.
[4] Medilla Kusriyanto, Nendy Wismoyo.2017. Sistem Palang Pintu
Perlintasan  Kereta  Api  Otomatis  Dengan  Komunikasi  Wireless Berbasis Arduino. Teknoin Vol. 23 No. 1 Maret 2017 : 73-80
[5]  Yogie  El  Anwar,  Noer  Soedjarwanto,  Ageng  Sadnowo Repelianto.2015.  Prototype  Penggerak  Pintu  Pagar  Otomatis
Berbasis Arduino Uno ATMEGA 328P dengan Sensor Sidik Jari. ELECTRICIAN – Jurnal
Rekayasa dan Teknologi Elektro Volume 9, No. 1, Januari 2015, hal:30-41.
[6]  Jurnal  Teknologi  Elektro,    Vol.5  No.2  Mei  2014,  ISSN  :  2086 ‐ 9479,  Eko      Lhsanto,  Ferdian  Ramadhan  :  Jurusan  Elektro, Universita  Mercu Buana.
[7] Nofri, H. 2017.” Prototype Buka Tutup Jembatan Dan Pendeteksi Kedatangan  Kapal  Secara  Otomatis  Berbasis  Mikrokontroler”. Tugas Akhir. Padang: Teknik Elektronika Jurusan Elektro PNP.
[8]  Nika,  W.  2014.”Rancang  Bangun  Timbangan  Digital  Dengan Tampilan  HargaDan  Output  Suara”.Tugas  Akhir.  Padang: Teknik Elektronika  Jurusan Elektro PNP.
[9] Siti, M. 2013.” Palang Pintu  Kereta Api Otomatis Menggunakan Piezoelektrik      Berbasis Mikrokontroler”.Tugas Akhir. Padang: Teknik Elektronika Jurusan Elektro PNP.