PENGEMBANGAN DAN IMPLEMENTASI

SISTEM PEMADAMAN API PADA

FIRE-FIGHTING ROBOT

MUHAMMAD LUQMAN ROSYADI

DEPARTEMEN ILMU KOMPUTER

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR

2014

PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN

SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA

Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Pengembangan dan

Implementasi Sistem Pemadaman Api pada Fire-fighting Robot adalah benar

karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam

bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang

berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari

penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di

bagian akhir skripsi ini. Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut

Pertanian Bogor.

Bogor, Agustus 2014

Muhammad Luqman Rosyadi

NIM G64100033

ABSTRAK

MUHAMMAD LUQMAN ROSYADI. Pengembangan dan Implementasi Sistem

Pemadaman Api pada Fire-fighting Robot. Dibimbing oleh KARLISA

PRIANDANA.

Kebakaran sering terjadi dan telah menimbulkan banyak korban. Butuh

reaksi yang cepat untuk menemukan dan memadamkan sumber api sebelum api

menyebar. Karena berbahaya, campur tangan manusia dalam memadamkan api

perlu dibuat seminimum mungkin. Untuk itu, diperlukan robot yang dapat

mendeteksi sumber api sekaligus memadamkannya. Penelitian ini bertujuan untuk

membuat sistem pemadam api dengan menggunakan mikrokontroler Arduino

sebagai pengendali utama. Sistem pemadam api dibangun dengan dua metode.

Metode pertama menggunakan tiupan angin, sedangkan metode kedua

menggunakan semburan air. Kedua sistem dikontrol oleh relay. Hasil penelitian

menunjukkan bahwa sensor api dapat mendeteksi api pada jarak 30 – 100 cm.

Sistem pemadam api yang dibangun menggunakan metode tiupan angin dapat

memadamkan api dari jarak maksimum 120 cm, sedangkan sistem pemadam api

yang dibangun menggunakan semburan air tidak berhasil memadamkan api

karena semburan air dari washer pump yang kurang kuat.

Kata kunci: Arduino, pemadam api, sensor api

ABSTRACT

MUHAMMAD LUQMAN ROSYADI. Development and Implementation of Fire

Extinguisher System on a Fire-fighting Robot. Supervised by KARLISA

PRIANDANA.

Fires are frequent and have caused many casualties. Need a quick response

to find and extinguish the fire source before the fire spread. Due to its danger,

human intervention in extinguishing the fire needs to be kept as minimum as

possible. For that, a robot that can detect the source of the fire and extinguish it at

the same time is required. This study aims to develop fire extinguishing systems

using the Arduino microcontroller as the main controller. Two fire extinguishing

systems were built with two different methods. The first method utilized the wind

from a fan, while the second method used a washer pump. Both systems were

controlled by a relay. The results showed that the flame sensor can detect the fire

at a distance of 30 – 100 cm. The wind-based fire extinguishing system was found

to be able to extinguish the fire from a maximum distance of 120 cm, while the

water-based fire extinguishing system did not succeed because the water burst

from the washer pump was inadequate.

Keywords: Arduino, fire extinguisher, flame sensor

Skripsi

sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar

Sarjana Komputer

pada

Departemen Ilmu Komputer

PENGEMBANGAN DAN IMPLEMENTASI

SISTEM PEMADAMAN API PADA

FIRE-FIGHTING ROBOT

DEPARTEMEN ILMU KOMPUTER

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR

2014

MUHAMMAD LUQMAN ROSYADI

Penguji:

1 Dr Heru Sukoco, SSi MT

2 Ir Sri Wahjuni, MT

Judul Skripsi : Pengembangan dan Implementasi Sistem Pemadaman Api pada

Fire-fighting Robot

Nama : Muhammad Luqman Rosyadi

NIM : G64100033

Disetujui oleh

Karlisa Priandana, ST MEng

Pembimbing I

Diketahui oleh

Dr Ir Agus Buono, MSi MKom

Ketua Departemen

Tanggal Lulus:

PRAKATA

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah subhanahu wa ta’ala atas

segala karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Judul

penelitian yang dilaksanakan sejak bulan November 2013 ini ialah Pengembangan

dan Implementasi Sistem Pemadaman Api pada Fire-fighting Robot.

Penulis mengucapkan terima kasih yang tak terhingga kepada Ibu Karlisa

Priandana, ST MEng selaku pembimbing atas arahan dan bimbingan selama

penelitian dan penyusunan karya ilmiah ini hingga selesai. Terima kasih kepada

Bapak/Ibu selaku penguji yang telah banyak memberi saran. Terima kasih yang

tak terhingga kepada keluarga tercinta Ayah, Ibu, Mbak Ima, dan Adek Lala atas

do’a, dukungan, dan kasih sayang yang selalu diberikan. Terima kasih kepada

Sodik, Randa, Fikar, Ardi, dan semua anak lab NCC yang sudah membantu dikala

susah. Terima kasih kepada Wahyu, Rivo, Dias, Romi, dan semua teman-teman

Pixels 47 atas semua kebersamaan, kekeluargaan, semangat, canda tawa, dan

motivasinya dan terima kasih kepada Fia Afiani Zakky untuk semuanya.

Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.

Bogor, Agustus 2014

Muhammad Luqman Rosyadi

DAFTAR ISI

DAFTAR GAMBAR vi

PENDAHULUAN 1

Latar Belakang 1

Perumusan Masalah 2

Tujuan Penelitian 2

Manfaat Penelitian 2

Ruang Lingkup Penelitian 2

METODE PENELITIAN 2

Studi Literatur 2

Perancangan Sistem 3

Persiapan Alat dan Bahan 3

Analisis 5

Perakitan Sistem Pendeteksi dan Pemadam Api 6

Implementasi Pada Robot 6

Pengujian 6

Evaluasi 7

HASIL DAN PEMBAHASAN 7

Perancangan Sistem 7

Persiapan Alat dan Bahan 8

Analisis 8

Perakitan Sistem Pendeteksi dan Pemadam Api 10

Implementasi Pada Robot 11

Pengujian 12

Evaluasi 14

SIMPULAN DAN SARAN 14

DAFTAR PUSTAKA 14

LAMPIRAN 16

RIWAYAT HIDUP 18

DAFTAR GAMBAR

1 Alur metode penelitian 3

2 Flame sensor 4

3 Line tracking sensor 4

4 Arduino Uno 4

5 Penampang kipas 5

6 Rancangan komponen pendeteksi api dan pemadam api 6

7 Daerah penyebaran udara dari kipas 7

8 Perancangan sistem pendeteksi dan pemadam api 8

9 Rangkaian flame sensor 9

10 Rangkaian line tracking sensor 9

11 Rangkaian sistem pemadam api dengan semburan air 9

12 Rangkaian sistem pemadam api dengan tiupan angin 10

13 Skema sistem pemadam api 10

14 Ilustrasi percobaan sistem untuk memadamkan api 11

15 Purwarupa fire-fighting robot 11

16 Tampilan akuisisi data komponen penyusun fire-fighting robot 12

17 Hubungan jarak dan waktu pemadaman 13

PENDAHULUAN

Latar Belakang

Kebakaran merupakan bencana yang paling sering dihadapi dan dapat

terjadi setiap saat, karena banyak peluang yang dapat memicu terjadinya

kebakaran. Contohnya yaitu api dari puntung rokok, kebakaran gas, api lilin, dan

lain-lain. Oleh karena itu, dibutuhkan reaksi yang cepat untuk menemukan dan

memadamkan sumber api dalam waktu singkat sehingga api tidak menyebar.

Pesatnya perkembangan teknologi saat ini, secara langsung meningkatkan

peralatan dan perlengkapan yang digunakan dalam pemadaman kebakaran.

Dengan peralatan yang canggih, pemadaman kebakaran dapat lebih efektif dan

efisien. Selain itu, juga mengurangi risiko ke tingkat minimum dan kerusakan dari

kebakaran dapat dikurangi (Tan et al. 2013).

Salah satu upaya yang dilakukan untuk menangani masalah kebakaran yang

biasanya berbahaya adalah dengan menciptakan robot pemadam api. Robot ini

dapat meminimalkan campur tangan manusia dalam upaya memadamkan api.

Robot pemadam kebakaran adalah salah satu solusi yang mampu mengurangi

resiko bahaya kebakaran pada pemadam kebakaran

Penelitian mengenai robot pemadam api telah banyak dilakukan. Wulandari

(2013) telah berhasil membangun suatu robot hexapod yang dapat digunakan

untuk berbagai keperluan, termasuk untuk memadamkan api. Chriswantoro (2013)

berhasil mengimplementasikan dan menguji logika fuzzy dan wall following untuk

robot pemadam api. Sidik (2013) melakukan penelitian mengenai penggunaan

sensor-sensor pada robot pemadam api. Untuk sensor deteksi api, ditentukan

threshold nilai sensor yang digunakan untuk menentukan adanya api atau tidak

yaitu sebesar 65.

Fokus penelitian ini adalah robot pemadam api yang merupakan robot

dengan orientasi tujuan (goal-oriented robot) yang diadaptasi pada kontes fire-

fighting robot dari Trinity College, Connecticut, Amerika Serikat (Permana 2012).

Dalam sistem robot pemadam api, kemampuan dasar yang harus dimiliki adalah

kemampuan mendeteksi asal api yang muncul dan kemampuan memadamkan api.

Untuk itu, diperlukan sensor pendeteksi nyala api yang disebut flame detector dan

sistem pemadam api yang dapat dibuat dengan menggunakan air ataupun dengan

tiupan angin.

Penelitian ini bertujuan untuk membangun dua sistem pemadam api dengan

dua metode yang berbeda. Metode pertama menggunakan tiupan angin, sedangkan

metode kedua menggunakan semburan air. Kedua sistem ini akan diuji dengan

mengikuti kriteria dan ketentuan Kontes Robot Pemadam Api Indonesia (KRPAI)

2014, salah satu kontes robot pemadam api di Indonesia. Misi yang harus

diselesaikan pada lomba ini ialah menemukan dan mematikan api lilin dalam

waktu singkat. Alat yang dibutuhkan untuk membangun sistem pemadam api

adalah dinamo sebagai penggerak kipas yang digunakan untuk meniupkan angin

dan washer pump yang digunakan untuk menyemburkan air.

2

Perumusan Masalah

Sistem pendeteksi dan pemadam api yang efektif sangat penting bagi fire-

fighting robot. Dalam hal ini, bagaimana cara mendeteksi dan memadamkan api

dengan efektif perlu dipelajari.

Tujuan Penelitian

Penelitian ini bertujuan untuk mengembangkan dua sistem pendeteksi dan

pemadam api pada fire-fighting robot menggunakan tiupan angin dan semburan

air, kemudian membandingkan kinerja kedua sistem tersebut.

Manfaat Penelitian

Penelitian ini diharapkan dapat mengembangkan sistem pemadam api yang

baik dan efisien pada robot pemadam api dan mendukung pengembangan robotika

di lingkungan Departemen Ilmu Komputer, Fakultas Matematika dan Ilmu

Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor.

Ruang Lingkup Penelitian

Ruang lingkup penelitian ini yaitu:

• Jarak minimum antara sumber api dan robot untuk pemadaman yaitu 30 cm.

• Tinggi sumber api disesuaikan dengan tinggi robot yang dikembangkan.

• Warna trek yang digunakan adalah hitam dan putih.

• Masukan yang diterima oleh sensor pendeteksi api adalah gelombang

ultraviolet.

• Keluaran yang dihasilkan sistem pemadam api berupa semburan air atau tiupan

angin.

• Pengujian dilakukan pada ruangan tertutup dari cahaya luar.

METODE PENELITIAN

Metode yang digunakan pada penelitian ini terdiri dari serangkaian tahapan,

yaitu: studi literatur, persiapan alat dan bahan, analisis, implementasi pada robot,

pengujian pada robot, dan evaluasi. Alur tahapan penelitian dapat dilihat pada

Gambar 1.

Studi Literatur

Studi literatur dilakukan dengan mencari dan mempelajari informasi dan

referensi dari berbagai sumber yang berhubungan dengan fire-fighting robot dan

implementasinya.

3

Perancangan Sistem

Perancangan sistem dilakukan dengan mengatur posisi komponen yang

sesuai dan efisien setelah mempelajari informasi dan referensi yang berhubungan

dengan fire-fighting robot.

Persiapan Alat dan Bahan

Komponen-komponen utama yang digunakan pada penelitian ini adalah

sebagai berikut:

Dinamo

Dinamo digunakan untuk memutar kipas yang berfungsi sebagai pemadam api.

Dinamo ini memiliki kecepatan rotasi sebesar 124 000 rotation per minute

(rpm).

Washer pump

Washer pump berfungsi sebagai pemadam api dengan semburan air yang

diambil dari water tank (tangki air). Washer pump mengambil air yang terdapat

pada water tank (tangki air), lalu air disemburkan ke sumber api.

Flame sensor SKU: DFR0076 (Gambar 2)

Flame sensor ini menggunakan sensor YG1006. Sensor ini bekerja pada

tegangan 3.3 V sampai 5 V, dapat mendeteksi nyala api pada jarak 20 cm (4.8

V) sampai 100 cm (1 V), waktu respon 15 us untuk mendeteksi nyala api, dan

bekerja pada suhu -25 oC sampai 85

oC. Sensor YG1006 hanya dapat

mendeteksi api atau panjang gelombang dengan spektrum 760 nm sampai 1100

nm (Cytron Technologies 2012).

Gambar 1 Alur metode penelitian

Studi Literatur

Perancangan Sistem

Persiapan Alat dan Bahan

Analisis

Perakitan Sistem Pendeteksi dan Pemadam Api

Implementasi Pada Robot

Pengujian

Evaluasi Selesai

Mulai

Tidak sesuai Sesuai

4

Line tracking sensor SKU: SEN0017 (Gambar 3)

Tegangan masukan: +5 V

Arus listrik yang dibutuhkan: < 10 mA

Jarak optimal dalam mendeteksi garis: 1 – 2 cm

Output sensor berupa nilai boolean: 1 untuk putih dan 0 untuk hitam.

Mikrokontroler Arduino Uno (Gambar 4)

Arduino Uno merupakan board mikrokontroler yang berbasis mikrokontroler

ATMEGA328. Spesifikasi Arduino Uno adalah sebagai berikut:

Tegangan operasi: 5 V

Tegangan masukan: 6 – 20 V

Tegangan masukan yang dianjurkan: 7 – 12 V

Jumlah pin digital I/O: 14 (6 diantaranya pin PWM)

Jumlah pin analog input: 6

Arus DC per pin I/O: 40 mA

Arus DC untuk pin 3.3 V: 150 mA

Flash Memory: 32 KB dengan 0.5 KB digunakan untuk bootloader

SRAM: 2 KB

EEPROM: 1 KB

Kecepatan pewaktuan (clock): 16 MHz

(Igoe 2010).

Gambar 2 Flame sensor SKU: DFR0076 (http://www.dfrobot.com/wiki/ index.php/ Flame_sensor_(SKU:_DFR0076))

Gambar 4 Arduino Uno (Igoe 2010)

Gambar 3 Line tracking sensor SKU: SEN0017 (http://www.dfrobot.com/wiki/ dindex.php/ Line_Tracking_Sensor_for_Arduino_(SKU:SEN0017))

5

Analisis

Setelah dilakukan pengumpulan alat dan bahan, dilakukan analisis

kemampuan tiap komponen secara bergantian. Tiap komponen akan dianalisis

menggunakan mikrokontroler bertipe Arduino Uno yang berfungsi sebagai otak

dari semua komponen yang saling terhubung. Analisis pada flame sensor akan

menggunakan rangkaian sederhana untuk diambil nilai pengukurannya, seperti

analisis yang dilakukan oleh Sidik (2013). Analisis pada flame sensor dilakukan

pada 10 posisi sumber api yang berbeda dan juga pada kondisi tidak ada api.

Setelah semua data didapat, ditentukan threshold untuk menentukan keberadaan

api berdasarkan nilai pengukuran yang diperoleh.

Pada analisis line tracking sensor, sensor dianalisis dalam pembacaan warna

hitam dan putih sesuai warna lantai yang digunakan pada KRPAI 2014. Untuk

analisis sistem pemadam api, hanya dilakukan percobaan memadamkan api jika

flame sensor mendeteksi adanya nyala api. Percobaan dilakukan dengan dua

macam alat secara bergantian, yaitu memadamkan api menggunakan kipas yang

digerakkan oleh dinamo dan memadamkan api dengan air menggunakan washer

pump untuk menyemprotkan air.

Untuk sistem pemadam api menggunakan tiupan angin, dilakukan analisis

debit udara yang dapat dipasok oleh kipas yang digerakkan oleh dinamo. Debit

udara dari kipas dihitung dengan menggunakan Persamaan 1 sampai Persamaan 4

(Budianto 1996).

dengan

r1 = d1 / 2 (3)

r2 = d2 / 2 (4)

Keterangan:

A = luas penampang kipas efektif (m2) D = debit udara (m3/menit)

r1 = jari-jari luas kipas (m) t = tebal kipas (m)

r2 = jari-jari poros kipas (m) rpm = kecepatan putar motor (rpm)

n = jumlah daun kipas

Gambar 5 Penampang kipas (Budianto 1996)

D = A × t × rpm × n (1)

d1 d2

t

A = (𝜋 × r12) – (𝜋 × r2

2) (2)

6

Perakitan Sistem Pendeteksi dan Pemadam Api

Pada tahap perakitan, akan dilakukan penggabungan antara sensor

pendeteksi api, komponen pemadam api, dan mikrokontroler. Setelah diketahui

nilai threshold dari analisis yang dilakukan flame sensor, dilakukan perakitan

jarak dan tinggi yang tepat untuk memadamkan nyala api. Jarak yang ditentukan

oleh KRPAI 2014 adalah 30 cm dari sumber api dan tinggi sumber api

disesuaikan dengan posisi pemadam api. Jadi, data yang keluar dari flame sensor

akan diolah oleh mikrokontroler dengan membandingkan nilai tersebut dengan

nilai threshold yang sudah didapatkan. Jika nilai yang dihasilkan

mengidentifikasikan adanya nyala api, mikrokontroler akan mengolah lagi nilai

dari flame sensor untuk disesuaikan dengan jarak yang ditentukan oleh KRPAI

(2014) yaitu 30 cm. Sistem pemadam api berfungsi jika flame sensor mendeteksi

adanya nyala api pada jarak 30 cm atau lebih. Sistem pemadam api yang akan

dirakit ada dua macam yaitu pemadam api dengan kipas dan pemadam api dengan

air.

Implementasi Pada Robot

Sistem pendeteksi api dan sistem pemadaman api yang telah dirakit,

diimplementasikan pada robot dan dihubungkan dengan modul lain yang terdapat

pada fire-fighting robot agar dapat digunakan bersama-sama dan saling

bekerjasama dengan baik. Posisi sensor pendeteksi dan pemadam api terletak pada

bagian depan robot agar robot dapat dengan mudah mendeteksi nyala api dan

langsung dapat memadamkan nyala api tersebut dengan cepat. Letak dari posisi

komponen pendeteksi dan pemadam api seperti terlihat pada Gambar 6.

Pengujian

Pengujian dilakukan melalui eksperimen. Beberapa kriteria pengujian yang

digunakan adalah :

1 Flame sensor dapat mendeteksi nyala api dari jarak maksimal 100 cm.

2 Sistem pemadam api dapat memadamkan api lilin dari jarak minimum 30 cm

(KRPAI 2014).

Pada jarak maksimum pemadaman, besar debit udara yang diperlukan untuk

memadamkan api bernilai minimum. Perhitungan debit minimum ini dilakukan

Gambar 6 Rancangan komponen pendeteksi api dan pemadam api (Wulandari 2013)

Komponen pendeteksi

api dan pemadam api

7

dengan menggunakan Persamaan 5 dan 6 (Budianto 1996). Ilustrasi pemadaman

dapat dilihat pada Gambar 7.

r

Am = × r (5)

A × D = Am × Dm (6)

Evaluasi

Pada tahap ini, dilakukan evaluasi mengenai keberhasilan dan kekurangan

sistem, sehingga dapat diketahui kelayakan dari sistem pendeteksi api dan

pemadam api berdasarkan kriteria KRPAI 2014. Hal-hal yang dievaluasi antara

lain waktu pemadaman api sejak nyala api terdeteksi.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Perancangan Sistem

Sistem yang akan dibuat mengacu pada tujuan dari pengembangan robot

untuk memadamkan api yaitu bagaimana mendeteksi api dan memadamkan api

dengan cepat. Pada Gambar 8 terlihat posisi komponen pendeteksi api, pemadam

api, dan pendeteksi warna terletak pada bagian depan robot. Posisi ini

memungkinkan pendeteksian sumber api dengan mudah dan pemadaman api

dengan cepat. Ketika alat pendeteksi mendeteksi nyala api, maka alat pemadam

akan aktif. Sebaliknya, ketika alat pendeteksi tidak mendeteksi nyala api, maka

alat pemadam akan menjadi tidak aktif.

Dari panduan dan ketentuan yang diberikan pada KRPAI 2014, trek yang

digunakan yaitu warna hitam dan sumber api dikelilingi oleh garis putih sebagai

tanda jarak minimum untuk memadamkan api, yaitu 30 cm dari nyala api. Untuk

membedakan antara warna garis yang mengelilingi api dengan warna trek,

dibutuhkan komponen pendeteksi warna pada bagian bawah robot. Saat

Keterangan:

A = luas penampang daerah awal (m2) D = debit udara dari kipas (m3)

Am = luas penampang daerah pemadaman Dm = debit udara minimum pada daerah

maksimum (m2) pemadaman maksimum (m3)

r = jarak pemadaman maksimum (m)

Gambar 7 Daerah penyebaran udara dari kipas

Daerah penampang kipas

Daerah pemadaman maksimum

8

komponen mendeteksi warna garis putih sebagai jarak minimum pemadaman dan

alat pendeteksi api menemukan adanya nyala api, maka robot akan berhenti dan

langsung memadamkan api sampai nyala api berhasil dipadamkan.

Persiapan Alat dan Bahan

Komponen-komponen yang dipersiapkan sesuai dengan desain sistem

adalah:

1 buah mikrokontroler Arduino Uno

1 buah dinamo

1 buah washer pump

1 buah flame sensor SKU: DFR0076

1 buah line tracking sensor V3

1 buah relay 1 module

1 buah baterai 9 V

Adaptor AC-DC

Kabel dan pin header

1 buah project board

Adapun perangkat lunak yang digunakan adalah Arduino 1.0.5 dan

menggunakan bahasa C.

Analisis

Untuk menganalisis masing-masing komponen yang digunakan untuk

membuat sistem pemadam api pada fire-fighting robot, dilakukan perangkaian

sederhana terhadap setiap komponen dengan menggunakan mikrokontroler

Arduino Uno sebagai otak dari semua komponen penyusun fire-fighting robot.

Perangkaian komponen dimulai dengan flame sensor yang dihubungkan dengan

mikrokontroler Arduino Uno, seperti terlihat pada Gambar 9. Analisis pada flame

sensor telah dilakukan oleh Sidik (2013) dengan mendeteksi sumber api pada

kondisi rentang jarak yang berbeda yaitu 10 cm, 20 cm, sampai 100 cm dan

kondisi tidak ada nyala api. Lalu, diambil nilai pengukuran min dan max dari nilai

pendeteksian flame sensor dan didapatkan nilai threshold sebagai kondisi ada

tidaknya api yaitu 65.

Pada perangkaian line tracking sensor dengan mikrokontroler, analisis

sensor hanya dilakukan dengan membedakan kondisi lantai berwarna hitam dan

putih. Pin yang digunakan pada mikrokontroler sebagai nilai output yang

dihasilkan oleh line tracking sensor adalah pin digital, karena hanya

membutuhkan nilai 1 dan 0. Dari pendeteksian warna trek yang digunakan pada

Gambar 8 Perancangan sistem pendeteksi dan pemadam api

Tampak depan robot

Pemadam api

Pendeteksi api

Pendeteksi warna

9

KRPAI 2014, didapatkan nilai 1 untuk warna putih dan nilai 0 untuk warna hitam.

Rangkaian line tracking sensor dapat dilihat pada Gambar 10.

Rangkaian sistem pemadam api terlihat pada Gambar 11 dan Gambar 12.

Sebagai pengatur nyala atau tidaknya alat pemadam api dibutuhkan relay sebagai

penghubung antara mikrokontroler dan komponen pemadam api. Percobaan

dilakukan dengan mengirimkan sinyal dari mikrokontroler ke relay sebagai

indikasi untuk menyalakan alat pemadam api yaitu washer pump dan dinamo.

Dinamo yang digunakan untuk memutar kipas memiliki kecepatan putaran

sebesar 124 000 rotation per minute (rpm). Kipas yang digunakan pada penelitian

ini memiliki diameter luar (d1) sebesar 0.06 m, diameter poros kipas (d2) sebesar

0.015 m, memiliki 3 daun kipas (n), dan tebal kipas (t) sebesar 0.01 m.

Luas penampang kipas (A) yang didapatkan sebesar 0.0026 m2. Nilai debit

udara dari kipas (D) yang digerakkan oleh putaran dinamo yaitu 9.672 m3/menit.

Debit udara yang keluar dari kipas (D) ditentukan oleh kecepatan putaran (rpm)

dinamo dan luas penampang kipas (A) yang digunakan. Perhitungan luas

penampang efektif kipas (A) dan debit udara (D) yang dihasilkan oleh kipas dapat

dilihat pada Persamaan 7 dan 8.

A = ( × (d1 / 2)2 ) – ( × (d2 / 2)

2 )

= ( × (0.06 / 2)2 ) – ( × (0.015 / 2)

2 )

= (0.0028) – (0.00018)

= 0.0026 m2 (7)

D = A × t × rpm × n

= 0.0026 × 0.01 × 124000 × 3

= 9.672 m3/menit (8)

GND/S/VCC

12 V

Washer

pump

Gambar 11 Rangkaian sistem pemadam api dengan semburan air

relay

S/VCC/GND

Gambar 9 Rangkaian flame sensor Gambar 10 Rangkaian line tracking sensor

10

Perakitan Sistem Pendeteksi dan Pemadam Api

Perakitan sistem dilakukan dengan menggabungkan komponen-komponen

yang telah dianalisis. Mikrokontroler sebagai otak utama dari sistem pada fire-

fighting robot akan digabungkan dengan flame sensor, line tracking sensor, dan

komponen pemadam api. Perakitan sistem dibuat dengan menghubungkan tiap

komponen dengan dikendalikan oleh mikrokontroler. Skema sistem pemadam api

dapat dilihat pada Gambar 13.

Komponen penyusun fire-fighting robot telah terhubung, lalu dilakukan

percobaan sistem pendeteksi dan pemadam api untuk memadamkan nyala api

dengan jarak yang sesuai dengan ketentuan KRPAI 2014 yaitu 30 cm dari sumber

api. Sistem yang telah dirakit diletakkan pada jarak 30 cm di depan sumber api

dengan lantai berwarna putih. Line tracking sensor akan mendeteksi warna putih

sebagai wilayah jarak minimum untuk memadamkan api. Setelah itu flame sensor

akan mendeteksi ada tidaknya nyala api dengan membandingkan nilai yang keluar

dari flame sensor dengan nilai threshold yang telah ditentukan pada penelitian

Sidik (2013). Jika nyala api terdeteksi, maka mikrokontroler akan mengirimkan

sinyal pada relay untuk menyalakan sistem pemadam api. Percobaan dilakukan

dengan menggunakan 2 sistem pemadam yang berbeda secara berulang-ulang,

yaitu menggunakan kipas yang digerakkan oleh dinamo dan menggunakan washer

pump untuk menyemburkan air. Ilustrasi percobaan sistem pendeteksi dan

pemadam api untuk memadamkan nyala api dapat dilihat pada Gambar 14.

GND/S/VCC

9 V

Gambar 12 Rangkaian sistem pemadam api dengan

tiupan angin

relay

Gambar 13 Skema sistem pemadam api

11

Implementasi Pada Robot

Pada tahap implementasi, sistem dibuat dengan menggunakan metode

simulasi yang disesuaikan dengan kondisi robot dan juga trek yang digunakan

pada KRPAI 2014. Pembuatan model robot menggunakan kaca akrilik dengan

menyesuaikan letak komponen yang telah dirancang pada desain sistem agar

menyerupai bentuk kasar fire-fighting robot. Model robot dapat dilihat pada

Gambar 15.

Pada metode simulasi fire-fighting robot, terdapat tiga skenario percobaan

dalam pengambilan data flame sensor, line tracking sensor, komponen pemadam

api secara bersamaan yaitu:

1 Jika nilai flame sensor lebih dari 65 dan nilai line tracking sensor adalah 1,

maka sistem pemadam api akan menyala dan robot akan berhenti (Gambar

16(a)).

2 Jika nilai flame sensor lebih dari 65 dan nilai line tracking sensor adalah 0,

maka sistem pemadam api akan menyala dan robot akan terus jalan menuju

sumber api (Gambar 16(b)).

3 Jika nilai flame sensor kurang dari 65, maka sistem pemadam api akan mati

dan robot akan terus mencari sumber api (Gambar 16(c)).

Source code pengambilan data secara bersamaan komponen penyusun fire-

fighting robot dapat dilihat pada Lampiran 1. Hasil akuisisi data secara bersamaan

dapat dilihat pada Gambar 16:

• kolom pertama berisi data flame sensor,

30 cm

Sumber api

Fire-fighting robot

Gambar 14 Ilustrasi percobaan sistem untuk memadamkan api

a)

b)

Gambar 15 Purwarupa fire-fighting robot; (a) dengan tiupan angin; (b) dengan

s semburan air

12

• kolom kedua berisi data line tracking sensor, dan

• kolom ketiga berisi tindakan yang akan dilakukan fire-fighting robot.

Pengujian

Pengujian sistem dilakukan dengan mengikuti standar arena dari KRPAI

2014. Sumber api adalah lilin yang dikelilingi oleh garis berwarna putih dengan

jari-jari 30 cm. Lantai arena berwarna hitam. Robot diuji dengan cara

menggerakkan robot secara manual dari jarak maksimum pengujian (100 cm)

sampai jarak 30 cm ke arah sumber api. Saat robot mendeteksi nyala api pada

jarak lebih dari 30 cm, sistem pemadam api akan langsung berfungsi dan robot

tetap bergerak mendekati sumber api. Robot berhenti bergerak saat line tracking

sensor mendeteksi warna putih (data line tracking sensor = 1) pada lantai dan

sistem pemadam api tetap aktif. Sistem pemadam api akan menjadi non-aktif saat

sumber api berhasil dipadamkan atau ketika flame sensor tidak lagi mendeteksi

adanya nyala api.

Pengujian pada jarak yang berbeda menunjukkan bahwa robot dapat

mendeteksi nyala api dari jarak 30 cm sampai jarak maksimum pengujian (100

cm). Waktu pemadaman api dengan menggunakan tiupan angin dapat dilihat pada

Tabel 1. Terlihat bahwa sistem yang dibuat dengan tiupan angin dapat

memadamkan api pada jarak 30 cm sampai 120 cm. Jarak pemadaman

berpengaruh terhadap waktu yang dibutuhkan untuk memadamkan api. Pada

Gambar 17 terlihat bahwa grafik waktu memadamkan api naik sesuai dengan

bertambahnya jarak pemadaman api. Sementara itu, sistem yang dibuat dengan

semburan air tidak dapat memadamkan api karena air yang keluar dari washer

pump tidak mencapai sumber api dari jarak 30 cm.

Gambar 16 Tampilan akuisisi data komponen penyusun fire-fighting robot; (a)

srobot berhenti; (b) robot menuju nyala api; (c) robot terus mencari

c)

a)

b)

13

Dari hasil pengujian pemadaman menggunakan tiupan angin, sistem

pemadam api menggunakan tiupan angin berhasil memadamkan api dari jarak 30

cm sampai 120 cm. Dari hasil pengujian ini, diketahui bahwa nilai debit udara

mininum (Dm) yang diperlukan untuk memadamkan api pada jarak 120 cm (r)

adalah 0.0055 m3/menit. Perhitungan debit udara minimum (Dm) terkait dengan

luas penampang kipas (A) pada Persamaan 7, debit udara yang dihasilkan oleh

kipas (D) pada Persamaan 8, dan luas daerah pemadaman (Am) pada Persamaan 9,

ditunjukkan pada Persamaan 10.

Am = × r2

= × (1.2)2

= 4.526 m2 (9)

A × D = Am × Dm

0.0026 × 9.672 = 4.526 × Dm

Dm = 0.025 / 4.526

= 0.0055 m3/menit (10)

Jarak (cm) Waktu (detik)

30 1.92

40 3.17

50 4.05

60 5.29

70 7.27

80 8.12

90 8.68

100 10.17

110 12.55

120 21.82

Tabel 1 Pengujian pemadaman api menggunakan tiupan angin dari kipas dengan dinamo 124 000 rpm

0

5

10

15

20

25

30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

Gambar 17 Hubungan jarak dan waktu pemadaman

Jarak (cm)

Wak

tu (

det

ik)

14

Evaluasi

Hasil pengujian menunjukkan bahwa sensor-sensor yang terhubung dapat

berfungsi dengan baik dan menghasilkan output yang sesuai harapan. Flame

sensor dapat mendeteksi nyala api sampai jarak 100 cm. Namun, flame sensor

tidak dapat mendeteksi nyala api apabila posisi flame sensor tidak lurus dengan

sumber api. Sistem pemadam api dengan tiupan angin berhasil memadamkan api

sesuai dengan ketentuan KRPAI 2014. Namun, sistem pemadam api dengan

semburan air tidak dapat memadamkan api. Hal ini disebabkan oleh semburan air

dari washer pump yang kurang kuat sehingga air yang keluar tidak dapat

mencapai sumber api meskipun dilakukan dari jarak minimum pengujian

pemadaman (30 cm).

SIMPULAN DAN SARAN

Sistem pendeteksi api dapat mendeteksi nyala api pada jarak 30 cm sampai

100 cm dengan catatan posisi flame sensor lurus dengan sumber api. Sistem

pemadam api dengan tiupan angin berhasil memadamkan api pada jarak minimum

pemadaman (30 cm) sampai 120 cm sesuai dengan ketentuan KRPAI 2014. Jarak

pemadaman berpengaruh terhadap waktu yang dibutuhkan untuk memadamkan

api. Semakin jauh jarak pemadaman maka waktu yang dibutuhkan untuk

memadamkan api akan semakin lama. Pada jarak 120 cm debit udara yang

diperlukan untuk memadamkan nyala api adalah 0,0055 m3/menit. Namun, sistem

pemadam api dengan semburan air tidak dapat memadamkan api karena kekuatan

semburan yang tidak memadai. Selain itu, water tank membutuhkan tempat yang

besar untuk menampung air. Berat dari water tank juga akan membebani

pergerakan robot jika sistem pemadam api dengan air diimplementasikan pada

fire-fighting robot. Oleh karena itu, sistem pemadam api dengan menggunakan

tiupan angin lebih direkomendasikan untuk diimplementasikan pada fire-fighting

robot.

DAFTAR PUSTAKA

Budianto AD. 1996. Sistem Pengeringan Kayu. Yogyakarta (ID): Kanisius.

Chriswantoro EMY. 2013. Sistem navigasi pada robot pemadam api

menggunakan wall following dan logika fuzzy [skripsi]. Bogor (ID): Institut

Pertanian Bogor.

Cytron Technologies. 2012. Flame sensor module getting started guide [datasheet].

Johor (MY): Cytron Technologies.

[Dikti] Direktorat Pendidikan Tinggi. 2012. Panduan Kontes Robot Pemadam Api

Indonesia (KRPAI) Beroda dan Berkaki 2014. Jakarta: Direktorat Pendidikan

Tinggi.

Igoe T. 2010. Arduino Uno [Internet]. [diunduh 2013 Des 16]. Tersedia pada:

http://www.arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardUno.

15

Permana FH. 2012. Perancangan sistem gerak dan sistem navigasi pada robot

hexapod berbasis Arduino Mega1280 [skripsi]. Yogyakarta (ID): Sekolah

Tinggi Manajemen Informatika dan Komputer.

Sidik NM. 2013. Analisis dan penerapan sensor jarak, sensor garis, sensor deteksi

api, dan sensor garis pada fire fighting robot [skripsi]. Bogor (ID): Institut

Pertanian Bogor.

Tan CF, Liew SM, Alkahari MR, Ranjit SSS, Said MR, Chen W, Rauterberg

GWM, Sivakumar D, Sivarao. 2013. Fire fighting mobile robot: state of the art

and recent development. Australian Journal of Basic and Applied Sciences.

7(10): 220-230

Wulandari. 2013. Implementasi inverse kinematics untuk koordinasi gerak robot

berkaki enam [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.

16

Lampiran 1 Source code untuk pengambilan data komponen penyusun

fire-fighting robot

17

Lampiran 1 Lanjutan

18

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Malang, Jawa Timur pada tanggal 1 Maret 1993 dari

ayah bernama Mochamad Ridwan dan ibu bernama Saadatul Achadiyah. Penulis

merupakan anak kedua dari 3 bersaudara. Pada tahun 2010, penulis menamatkan

pendidikan di SMA Negeri 2 Kota Bengkulu. Penulis lulus seleksi masuk Institut

Pertanian Bogor (IPB) pada tahun 2010 melalui jalur Undangan Seleksi Masuk

IPB (USMI) di Departemen Ilmu Komputer, Fakultas Matematika dan Ilmu

Pengetahuan Alam.

Selama mengikuti perkuliahan, penulis menjadi asisten praktikum pada

mata kuliah Rekayasa Perangkat Lunak (2013-2014) dan Sistem Operasi (2013-

2014). Penulis aktif di berbagai kegiatan kepanitiaan seperti IToday 2011 dan

2012, Pesta Sains Nasional 2012, IPB Art Contest 2012, SPIRIT FMIPA 2012,

dan Seminar Nasional dan Rapat Tahunan Bidang MIPA 2013. Penulis

melaksanakan kegiatan Praktik Kerja Lapangan di International Collaboration

Office (ICO) IPB pada bulan Juli – Agustus 2013 dan melakukan magang di PT

Daya Dimensi Indonesia pada bulan Juni – Juli 2014. Selain itu, penulis juga

mendapatkan juara pada lomba theme song Pesta Sains Nasional, MPKMB

angkatan 50 IPB, dan Gforce 48 FMIPA IPB.