LAPORAN TUGAS BESAR

SENSOR PENDETEKSI KEBAKARANDisusun untuk memenuhi tugas besar mata kuliah akuisisi data dengan kode MI-2203

disusun oleh :

1. Nufiqurakhmah (03310016)

2. Trianto (03310017)

3. Kamila Nur Aliya (03310018)

PROGRAM STUDI D3 METROLOGI

FAKULTAS TEKNIK INDUSTRI

INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG

2012

Lembar Tujuan

Tujuan pembuatan laporan dan tugas besar ini adalah

1. Memenuhi salah satu tugas pada mata kuliah akuisisi data (DAQ).

2. Memahami dan dapat mengaplikasikan penggunaan Arduino, processing, dan labVIEW.

3. Mahasiswa mampu membuat rangkaian serta program sensor pendeteksi kebakaran dengan menggunakan sensor cahaya dan temperature.

I. DASAR TEORI

1. Inframerah

Pengertian umum

Inframerah pada dasarnya adalah radiasi elektromagnetik dari panjang gelombang yang lebih panjang dari cahaya tampak, tetapi lebih pendek dari radiasi gelombang radio, dengan kata lain infra merupakan warna dari cahaya tampak dengan gelombang terpanjang, yaitu sekitar 700 nm sampai 1 mm.

Inframerah ditemukan secara tidak sengaja oleh Sir William Herschell, astronom kerajaan Inggris ketika ia sedang mengadakan penelitian mencari bahan penyaring optik yang akan digunakan untuk mengurangi kecerahan gambar matahari dalam tata surya teleskop.

Karakteristik Inframerah

1. tidak dapat dilihat oleh manusia

2. tidak dapat menembus materi yang tidak tembus pandang

3. dapat ditimbulkan oleh komponen yang menghasilkan panas

4. Panjang gelombang pada inframerah memiliki hubungan yang berlawanan atau berbanding terbalik dengan suhu. Ketika suhu mengalami kenaikan, maka panjang gelombang mengalami penurunan.

Sensor inframerah

Sistem sensor infra merah pada dasarnya menggunakan infra merah sebagai media untuk komunikasi data antara receiver dan transmitter. Sistem akan bekerja jika sinar infra merah yang dipancarkan terhalang oleh suatu benda yang mengakibatkan sinar infra merah tersebut tidak dapat terdeteksi oleh penerima.

Keuntungan atau manfaat dari sistem ini dalam penerapannya antara lain sebagai pengendali jarak jauh, alarm keamanan, otomatisasi pada sistem. Pemancar pada sistem ini tediri atas sebuah LED infra merah yang dilengkapi dengan rangkaian yang mampu membangkitkan data untuk dikirimkan melalui sinar infra merah, sedangkan pada bagian penerima biasanya terdapat foto transistor, fotodioda, atau inframerah module yang berfungsi untuk menerima sinar inframerah yang dikirimkan oleh pemancar. Rangkaian dipRoses dengan program Arduino/ labVIEW/Processing dan diatur setpointnya untuk menentukan besar intensitas cahaya yang dipancarkan oleh Inframerah

LED Infra MerahLED adalah suatu bahan semikonduktor yang memancarkan cahaya monokromatik yang tidak koheren ketika diberi tegangan maju. Pengembangan LED dimulai dengan alat inframerah dibuat dengan galliumarsenide.

Cahaya LED timbul sebagai akibat penggabungan elektron dan hole pada persambungan antara dua jenis semikonduktor dimana setiap penggabungan disertaidengan pelepasan energi. Pada penggunaannya LED infra merah dapat diaktifkan dengan tegangan DC untuk transmisi atau sensor jarak dekat, dan dengan teganganAC (30–40 KHz) untuk transmisi atau sensor jarak jauh

2. LM35

Sensor suhu LM35 adalah komponen elektronika yang memiliki fungsi untuk mengubah besaran suhu menjadi besaran listrik dalam bentuk tegangan. LM35 memiliki keakuratan tinggi dan kemudahan perancangan jika dibandingkan dengan sensor suhu yang lain, LM35 juga mempunyai keluaran impedansi yang rendah dan linieritas yang tinggi sehingga dapat dengan mudah dihubungkan dengan rangkaian kendali khusus serta tidak memerlukan penyetelan lanjutan.

Meskipun tegangan sensor ini dapat mencapai 30 volt akan tetapi yang diberikan ke sensor adalah sebesar 5 volt, sehingga dapat digunakan dengan catu daya tunggal dengan ketentuan bahwa LM35 hanya membutuhkan arus sebesar 60 µA hal ini berarti LM35 mempunyai kemampuan menghasilkan panas (self-heating) dari sensor yang dapat menyebabkan kesalahan pembacaan yang rendah yaitu kurang dari 0,5 ºC pada suhu 25 ºC .

Sensor Suhu LM35

Gambar diatas menunjukan bentuk dari LM35 tampak depan dan tampak bawah. 3 pin LM35 menujukan fungsi masing-masing pin diantaranya, pin 1 berfungsi sebagai sumber tegangan kerja dari LM35, pin 2 atau tengah digunakan sebagai tegangan keluaran atau Voutdengan jangkauan kerja dari 0 Volt sampai dengan 1,5 Volt dengan tegangan operasi sensor LM35 yang dapat digunakan antar 4 Volt sampai 30 Volt. Keluaran sensor ini akan naik sebesar 10 mV setiap derajad celcius sehingga diperoleh persamaan sebagai berikut :

VLM35 = Suhu* 10 mV

Secara prinsip sensor akan melakukan penginderaan pada saat perubahan suhu setiap suhu 1 ºC akan menunjukan tegangan sebesar 10 mV.

Berikut ini adalah karakteristik dari sensor LM35.

1. Memiliki sensitivitas suhu, dengan faktor skala linier antara tegangan dan suhu 10 mVolt/ºC, sehingga dapat dikalibrasi langsung dalam celcius.

2. Memiliki ketepatan atau akurasi kalibrasi yaitu 0,5ºC pada suhu 25 ºC

3. Memiliki jangkauan maksimal operasi suhu antara -55 ºC sampai +150 ºC.

4. Bekerja pada tegangan 4 sampai 30 volt.

5. Memiliki arus rendah yaitu kurang dari 60 µA.

6. Memiliki pemanasan sendiri yang rendah (low-heating) yaitu kurang dari 0,1 ºC pada udara diam.

7. Memiliki impedansi keluaran yang rendah yaitu 0,1 W untuk beban 1 mA.

8. Memiliki ketidaklinieran hanya sekitar ± ¼ ºC.

3. Rangkaian sensor kebakaran

Pada ruangan-ruangan yang rawan terhadap kebakaran, misalnya tempat penyimpanan bahan mudah terbakar, dibutuhkan suatu sistem pencegahan terjadinya kebakaran. Misalnya dengan memakai suatu alarm kebakaran, sehingga jika misal timbul suatu nyala api, dapat diketahui dengan cepat dan dapat segera ditanggulangi agar api tersebut tidak menyulut kebakaran yang lebih besar.

Pada rangkaian yang dibuat adalah dengan memanfaatkan dua buah led inframerah yang saling berhadapan dan LM35. Pengaturan besarnya intensitas cahaya normal dan temperature di sekitar sensor dijadikan setpoint. Pengatutran besar setpoint dengan menggunakan potensiometer. Adanya kebakaran akan menghalangi intensitas cahaya yang terpancar oleh inframerah dan meningkatkan suhu di sekitar sensor. Kondisi inn akan mengaktifkan led dan alarm untuk memberikan peringatan awal adanya kebakaran.

II. PERCOBAAN

Pada percobaan yang dilakukan, kelompok enam membuat rangkaian sensor pendeteksi kebakaran dengan program Arduino, LabVIEW, dan Processing.

Inframerah yang memancarkan cahaya dengan range panjang gelombang tertentu dijadikan set point. Cahaya yang dipancarkan diterima oleh fotodioda. Apabila cahaya yang terpancar terhalang oleh sesuatu, seperti asap, maka intensitas cahaya yang diterima fotodioda akan

berkurang. Keadaan ini membuat resistansi sensor meningkat sampai melebihi set point. Kondisi tersebut akan diindikasikan oleh buzzer dan led sebagai output yang segera aktif dan dapat menjadi peringatan awal adanya kebakaran.

Selain inframerah dipasang juga LM35 sebagai sensor temperature yang yang akan mendeteksi kenaikan suhu di sekitar sensor. Setiap kenaikan 10 oC maka tegangan meningkat sebesar 10 mV. Kondisi temperature normal di sekitar sensor dijadikan setpoint. Kenaikan temperature melebihi setpoint akan mengaktifkan led dan alarm sebagai peringatan awal adanya kebakaran.

Pada rangkaian yang kelompok 6 buat, led dan alarm hanya akan aktif jika sensor temperature dan cahaya melebihi setpoint secara bersamaan.

Langkah-langkah percobaan:

1. Membuat rangkaian hardware pada protoboard

2. Mebuat program dan source codenya pada Arduino, LabVIEW, dan Processing untuk mengatur keluarannya.

3. Menjalan kan program dan rangkaian secara bergantian

4. Memperbaiki program maupun rangkaian yang kurang sesuai dan selanjutnya dijalankan kembali. Hal ini dilakukan sampai fungsi pendetksi kebakaran dapat benar-benar dijalankan.

III. KESIMPULAN

a. Analisis Sistem

foto rangkaian

Rangkaian terdiri dari :

1. LM35 (1) 4. Led merah (1) 7. Kabel

2. Led Inframerah(1) dan fotodioda (1) 5. Transistor (1)

3. Potensiometer (2) 6. Buzze

Pada rangkaian inframerah ke pin A1 dan LM35 dihubungkan ke pin A2. Potensiometer digunakan sebagai setpoint temperature dan cahaya yang terpancar dari inframerah. Setpoint cahaya dihubungkan ke pin A0 dan setpoint temperature ke pin A3. Pengaturan setpoint dilakukan dengan memutar-mutar potensiometer dan hasilnya dilihat pada serial monitor Ardunino.

b. Kendala – kendala

Pada perancangan system sensor pendeteksi kebakaran ini beberapa kendala yang terjadi antara lain:

a. simulasi kebakaran yang sulit diciptakan simulasi kebakaran dilakukan dengan menimbulakan asap dan kenaikan temperature di sekitar sensor. ementara itu, untuk membuat simulasi kebakaran haruslah diciptakan kebkaran yang cukup besar sehingga asapnya dapat menghalangi cahaya inframerah dan kenaikan temperature dapat dideteksi oleh LM35. Hal itu sulit dicapai mengingat rangkaian terdiri dari komponen-komponen yang mudah terbakar.

b. Karakteristik LM35 yang digunakan memiliki respon yang lambatPada rangkaian yang kelompok 6 buat, sensor temperature yang digunkan (LM35) memiliki respon yang lambat. Pengaturan setpoint untuk temperature harus menunggu beberapa waktu untuk dapat mendeteksi suhu ruangan.

Selain itu LM35 mudah rusak, terutama ketika dihubungkan ke komponen lain (pin, ground, sumber tegangan) pemasangannya tidak tepat atau terbalik.

c. Keterbatasan ArduinoDalam membuat rangkaian sensor pendeteksi kebakaran ini dibatasi dengan ketentuan satu arduino untuk setiap topik. Ketidakcocokan waktu setiap individu tiap kelompok atau antara kelompok satu dan kelompok lain menyebabkan perancangan sistem tidak mudah diselesaikan, apalagi ketika terapat kendala dalam pemrograman.

c. Jawaban Tujuan Rangkaian sensor kebakaran dapat terdiri dari komponen sensor cahaya, sensor temperature,

pengatur set point (potensiometer), serta indicator dari led dan buzzer. Pemrosesan / pemrograman dilakukan pada program Arduino, LabVIEW, dan Processing untuk

mengatur keluarannya.

DAFTAR PUSTAKA

SHATOMEDIA.com

anto_susilo.blog.uns.ac.id

http://delta-electronic.com

Alarm20KebakarandenganSensorLDR.BelajarElektronika.htm

Wikipedia.org

ArduinoYourHome&Environtment.blogspot.com

pscmpf.blogspot.com/2008/12/arduino-lm35-sensor.html

http://forum.processing.org/topic/lm35-arduino-processing