PENDETEKSI
KEBAKARAN DENGAN MENGGUNAKAN SENSOR SUHU LM 355
TUGAS AKHIR
Untuk memenuhi matakuliah
Praktikum
Elektronika Analog
Yang
dibina oleh Bapak Drs. I Made Wirawan, S.T., M.Eng
OLEH KELOMPOK 3
:
AGNES RIDHO
MAULANA 120534431432
ARDI MUKTI
WIBOWO 120534431466
M. SYAHRIZAL
FIRDAUS 120534431456
YETI SYARIFAH 120534400691
UNIVERSITAS
NEGERI MALANG
FAKULTAS
TEKNIK
PROGRAM
STUDI PENDIDIKAN TEKNIK ELEKTRO
MEI
2013
ABSTRAK
Firdaus,
M. Syahrizal, dkk. 2016. Pendeteksi Kebakaran dengan Menggunakan Sensor Suhu LM 355. Tugas Akhir, Jurusan Teknik
Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Negeri Malang. Pembimbing Bapak I Made
Irawan, S.T, M.T
Kata
Kunci : alarm
kebakaran, rangkaian alarm kebakaran
Rangkaian alarm kebakaran adalah
rangkaian elektronika yang berfungsi untuk mengidentifikasi kebakaran. Alarm
kebakaran sangat penting bagi komplek-komplek perumahan yang padat sehingga
adanya api bisa diketahui lebih awal.
Alarm
secara umum dapat didefinisikan sebagai bunyi peringatan atau pemberitahuan.
Dalam istilah jaringan, alarm dapat juga didefinisikan sebagai pesan berisi
pemberitahuan ketika terjadi penurunan atau kegagalan dalam penyampaian sinyal
komunikasi data ataupun ada peralatan yang mengalami kerusakan (penurunan
kinerja). Pesan ini digunakan untuk memperingatkan operator atau administrator
mengenai adanya masalah (bahaya) pada jaringan. Alarm memberikan tanda bahaya
berupa sinyal, bunyi, ataupun sinar.
Sistem
pengindera api (bahasa inggris: fire alarm system) merupakan sebuah sistem
terintegrasi yang didesain untuk mendeteksi adanya gejala kebakaran. Alarm tersebut
memberikan peringatan dalam sistem evakuasi dan dilanjutkan dengan sistem
instalasi pemadam kebakaran secara otomatis maupun manual (bahasa inggris: fire
fighting system).
Banyak rangkaian alarm
kebakaran yang disajikan di internet, tapi kali ini rangkaian
baru menggunakan sensor suhu LM 355.
Sensor suhu LM 355 adalah komponen elektronika yang memiliki fungsi untuk
mengubah besaran suhu menjadi besaran listrik dalam bentuk tegangan. LM 355 mempunyai
kemampuan menghasilkan panas (selfheating) dari sensor yang dapat
menyebabkan kesalahan pembacaan yang rendah yaitu kurang dari 0,5
C pada suhu 25C.
C pada suhu 25C.
KATA
PENGANTAR
Bismillahirohmanirrohim,
Puji syukur kehadirat Allah SWT, karena berkat
kehendak, rahmat
dan karunia-Nya penulis dapat menyelesaikan laporan Tugas Akhir
ini
yang berjudul “Pendeteksi Kebakaran dengan Menggunakan Sensor Suhu LM 355”.
Semoga dari pengalaman penulis yang sedikit ini dapat memberi manfaat
kepada pembaca
walaupun masih sangat terbatas kemampuan dan ilmu penulis dalam
membuat laporan
hingga laporan ini masih jauh dari sempurna.
Pada
kesempatan kali ini penulis ingin mengucapkan terima kasih
kepada semua
pihak yang telah memberi inspirasi, dukungan moril dan
do’a bagi
penulis hingga selesainya penulisan laporan Tugas Akhir ini. Tak banyak
yang dapat
penulis perbuat untuk membalas budi baik selain do’a dan ungkapan
terima kasih.
Akhir kata, penulis mohon
maaf bila ada kekhilafan. Semoga Laporan ini
bermanfaat bagi siapa
pun yang membacanya.
Malang,
27 April 2013
Penulis
DAFTAR
ISI
Halaman
ABSTRAK
………………………………………………………………………. i
KATA
PENGANTAR ………………………………………………………….. ii
DAFTAR ISI
……………………………………………………………………. iii
DAFTAR TABEL
………………………………………………………………. iv
DAFTAR GAMBAR
…………………………………………………………… v
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar
Belakang ……………………………………………………….. 1
1.2 Tujuan
………………………………………………………………... 2
1.3 Kegunaan
…………………………………………………………….. 3
BAB II METODE DESAIN
DAN KOMPONEN UTAMA
2.1 Komponen
Utama yang di Desain ………………………..………….. 4
2.2 Perhitungan
Desain tiap Komponen ……………………………...….. 8
2.3 Gambar
Prototipe Berdasarkan Desain …………………………...….. 12
BAB III PENUTUP
Kesimpulan ………………………………………………….…………… 13
Saran-Saran …………………………………………………………..…... 13
DAFTAR RUJUKAN ……………………………………………………..…….
11
DAFTAR
TABEL
Tabel Halaman
1.1 Hasil Percobaan Rangkaian Alarm Kebakaran
………………………. 10
DAFTAR
GAMBAR
Halaman
2.1 Gambar
LM 355 …………………………………………………………….... 7
2.2 Skema Rangkaian Alarm Pendeteksi Kebakaran …………………………….. 9
2.3 Kurva
Daerah Kerja Transistor ………………………………………………. 11
2.4 Gambar
PCB Rangkaian Alarm Kebakaran ………………………………….. 12
2.5 Gambar
Rangkaian Alarm Kebakaran ……………………………………….. 12
BAB
I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Peristiwa kebakaran dapat terjadi di tempat umum maupun di
perumahan. Penyebab kebakaran diakibatkan oleh beberapa faktor, antara lain:
hubung pendek jaringan listrik, kebocoran gas elpiji, putung rokok, dan sebagainya. Pada umumnya,
kebakaran diketahui jika keadaan api sudah mulai membesar atau asap hitam telah
mengepul keluar dari bangunan. Sistem keamanan pada bangunan (gedung atau di
perumahan) dibutuhkan dikarenakan bahaya kebakaran datang tidak mengenal waktu,
sehingga pencegahan dini dapat menghilangkan munculnya kebakaran, dan kerugian
materiil maupun nonmateriil dapat dihindari.
Sensor suhu LM35 adalah komponen elektronika yang
memiliki fungsi untuk mengubah besaran suhu menjadi besaran listrik dalam
bentuk tegangan.Sensor suhu LM35 yang dipakai dalam penelitian ini berupa
komponen elektronika yang diproduksi oleh National Semiconductor. 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 (selfheating) dari sensor yang dapat menyebabkan kesalahan
pembacaan yang rendah yaitu kurang dari 0,5C pada suhu 25C.
C pada suhu 25C.
LDR (Light Dependent Resistor),
yaitu resistor yang besar resistansi-nya bergantung terhadap intensitas cahaya
yang menyelimuti permukaannya. LDR, dikenal dengan banyak nama: foto-resistor,
foto-konduktor, sel foto-konduktif, atau hanya foto-sel. Dan yang sering
digunakan dalam literatur adalah foto-resistor atau foto-sel. Simbol rangkaian
yang digunakan untuk Foto-resistor atau LDR adalah penggabungan resistor dan
penunjukkan bahwa resistor tersebut sensitif terhadap cahaya. Simbol dasar
Foto-resistor / LDR memiliki persegi panjang yang digunakan untuk menunjukkan
fungsi resistansi-nya, dan kemudian memiliki dua panah masuk, sama seperti yang
digunakan untuk foto-dioda dan foto-transistor, untuk menunjukkan
sensitivitasnya terhadap cahaya. Sebagian menggunakan lingkaran pada
resistor-nya, sebagian lagi tidak. Simbol Foto-resistor atau LDR yang lebih
umum digunakan adalah resistor tanpa lingkaran di sekitarnya.
1.2 Tujuan
Penulisan Tugas Akhir
-
Mahasiswa
dapat merancang dan membuat rangkaian alarm kebakaran dengan menggunakan sensor
suhu IC LM 35.
-
Mahasiswa
dapat menggunakan rangkaian tersebut untuk mendeteksi kebakaran dengan
mendeteksi panas yang berlebih di sekitar dan secara otomatis alarm akan
menyala.
-
Melatih
kemampuan mahasiswa untuk memecahkan suatu permasalahan yang ada, terlebih
dalam dunia industri yaitu membuat rangkaian alarm kebakaran sederhana yang
dapat membantu mendeteksi kebakaran.
1.3 Kegunaan
Manfaat dalam dunia industri, rangkaian ini dapat
mendeteksi adanya suatu kebakaran sejak dini, sehingga tidak akan terjadi
kebakaran yang besar dan berakibat fatal. alarm ini bekerja dengan mendeteksi
panas yang berlebih di sekitar , setelah terdeteksi maka system akan otomatis
menyalakan alarm untuk mengingatkan pemilik bahwa terjadi kebakaran.
BAB
II
METODE
DESAIN DAN KOMPONEN UTAMA
2.1 Komponen
Utama yang di Desain
A. Alat
dan Bahan
·
Komponen-komponen
rangakaian tersebut antara lain :
1. IC LM 741 1 buah
2. IC NE 555 1 buah
3. LM 35 (Sensor suhu) 1 buah
4. LDR (Sensor Cahaya) 1 buah
5. Resistor 12 k Ω 2 buah
6. Resistor 10 k Ω 3 buah
7. Resistor 1 k Ω 1 buah
8. Resistor 100 k Ω 1 buah
9. Resistor 220 k Ω 1 buah
10. Resistor 2,2 k Ω 1 buah
11. Resistor 1 k Ω 1 buah
12. Resistor 3 k Ω 1 buah
13. Transistor BC 547 3 buah
14. Kapasitor 0,01 F 1 buah
15. Elco 10 F 1 buah
16. LED 1 buah
17. Buzzer 1 buah
18. Potensiometer B100K 1 buah
19. Transistor c801 1 buah
20. Sumber tegangan DC 5 V
·
Alat-Alat yang digunakan:
1.
Kabel
jumper secukupnya
2. PCB
3. Solder
4. Setrika
5. AVO meter
6. Project Board
7. Power Supply
8. Kertas Gosok
9. Timah
10. Ferid Clorid
B. Dasar
Teori
Suhu merupakan keadaan
tingkat panas atau dingin pada benda, baik benda padat, cair ataupun benda gas.
Tingkatan suhu pada suatu ruang dapat diukur dengan menggunakan sensor suhu
yang terpasang pada ruang tersebut. Besaran suhu tidak bisa langsung diterima
oleh komponen elektronik, sehingga perlu perantara pengubah keadaan suhu
menjadi besaran elektronik.
·
Sensor
Suhu LM35
LM335 adalah salah satu
sensor untuk mengukur suhu. LM335 digunakan untuk mengubah besaran suhu menjadi
besaran listrik. IC sensor LM335 ini mempunyai bentuk fisik seperti transistor
mempunyai tiga buah kaki, diantaranya anoda, katoda, dan adjust (kontrol).
Isinya berupa zener yang peka ( sensitive ) pada suhu panas. IC LM335 merupakan
tranduser yang dikemas dalam bentuk rangkaian terintegrasi yang tegangan
keluarannya berbanding linier terhadap perubahan temperatur , jadi apabila suhu
lingkungan rendah maka tegangan yang keluar dari IC tersebut adalah rendah.
Demikian juga sebaliknya apabila suhu yang disekitar IC tinggi, maka tegangan
yang dihasilkan dari keluaran IC tersebut adalah besar. Dengan kata lain
perubahan tegangan yang dihasilkan tranduser IC LM335 sesuai dengan perubahan
temperaturnya.
LM335 berbentuk seperti
Transistor pada umumnya.
Gambar 1. LM 335
LM335
mempunyai suatu kemampuan terbatas untuk men-Drive beban berat kapasitif. LM335
dengan sendirinya bisa men-drive sebesar 50 pF tanpa rangkaian. Jika beban
berat dapat diantisipasi dengan mengisolasikan dengan suatu resistor. Umumnya,
sistem pendingin otomatis dengan sensor temperature digunakan sebagai sistem
pengaman alat dari panas yang berlebihan, maupun pengendali otomatis temperatur
ruangan. Rangkaian sensor panas elektronik dengan menggunakan IC LM 335 adalah
suatu rangkaian yang dapat bekerja secara otomatis untuk mendinginkan ruangan
atau alat yang bertemperatur panas.
Secara umum rangkaian sensor panas elektronik terdiri
dari Blok Input menggunakan sensor elektronik yaitu IC LM 335 sedangkan pada
Blok Proses terdiri dari dua bagian yaitu : (A) Bagian Pengendali dan (B) Bagian
Pembanding dengan menggunakan komponen IC LM 723 CN dan pada Blok Output
menggunakan transistor sebagai saklar elektronik dan relay sebagai saklar
mekanik yang berfungsi untuk mengaktifkan kipas dengan arus dan tegangan AC
agar dapat berputar. Rangkaian sensor panas elektronik dengan
menggunakan IC LM 335 akan aktif untuk menggerakan kipas dengan tegangan AC
ketika temperatur ruangan atau suhu yang panas pada peralatan elektronika
mencapai suhu sebesar 30 derajat Celcius dan mulai tidak aktif untuk menghentikan
gerakkan kipas dengan tegangan AC ketika temperatur mencapai suhu sebesar 25
derajat Celcius.
·
Karakterisitik 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 25oC
3.
Memiliki jangkauan maksimal operasi suhu
antara -55oC sampai +15 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 0,1oC pada udara diam.
7.
Memiliki
impedansi keluaran yang rendah yaitu 0,1 W untuk beban 1 mA.
8.
Memiliki
ketidaklinieran hanya sekitar ±1/4 oC.
2.2 Perhitungan Desain tiap Komponen
Pada percobaan pembuatan sensor kebakaran ini,
didasarkan pada rangkaian dibawah ini, yang didesain menggunkan software Eagle.exe.
Rangkaian alarm kebakaran ini memanfaatkan IC LM35 sebagai sensor suhunya.
Dimana bila settingan suhu pada suatu ruangan sudah tercapai maka akan bisa
mentrigger rangkaian untuk membunyikan buzzer. Selain itu pada
rangkaian ini juga terpasang lampu LED sebagai indikator.
Gambar
2. Skema rangkaian alarm pendeteksi kebakaran
·
Cara Kerja
Secara prinsip sensor akan melakukan penginderaan
pada saat perubahan suhu setiap suhu 1oC akan menunjukan tegangan
sebesar 10 mV. Pada penempatannya LM35 dapat ditempelkan dengan perekat atau
dapat pula disemen pada permukaan akan tetapi suhunya akan sedikit berkurang
sekitar 0,01oC karena terserap pada suhu permukaan tersebut. Dengan
cara seperti ini diharapkan selisih antara suhu udara dan suhu permukaan dapat
dideteksi oleh sensor LM35 sama dengan suhu disekitarnya, jika suhu udara
disekitarnya jauh lebih tinggi atau jauh lebih rendah dari suhu permukaan, maka
LM35 berada pada suhu permukaan dan suhu udara disekitarnya.
·
Analisa Data
Transistor Sebagai Saklar
Tabel 1. Hasil Percobaan
VB
|
IB
|
VC
|
Indikator
|
|
Q1
|
635.55 mV
|
3.33 mA
|
3.27 V
|
buzzer
berbunyi
|
Q2
|
898.84 mV
|
23.79 mA
|
104.04 mV
|
buzzer
berbunyi
|
Transistor
Sebagai Saklar
Jika sebuah transistor digunakan sebagai saklar,
maka transistor tersebut hanya dioperasikan pada salah satu dari dua kondisi
(mode) yaitu kondisi saturasi (jenuh) dimana transistor seperti saklar tertutup
atau kondisi cut off (tersumbat) dimana transistor sebagai yang terbuka.
Sedangkan jika transistor bekerja pada on atau off, maka transistor akan
bekerja sebagai penguat yaitu jika Vbe transistor lebih besar 0,5 volt dan
lebih kecil dari 0,8 volt.
Ketika transistor berada dalam kondisi saturasi,
maka:
1. Arus pada
kolektor maksimum, Ic = Ic (sat).
2. Tegangan pada terminal kolektor emitter, Vce = 0
volt
3. Tegangan pada beban yang dihubungkan seri dengan
terminal kolektor = Vce.
Sedangkan transistor dalam keadaan cut off, maka:
1. Tidak ada arus yang mengalir dikolektor Ic = 0 volt.
2. Tegangan pada terminal kolektor emitter dengan Vce, yaitu Vce = Vce.
3. Tegangan pada beban dihubungkan seri pada kaki kolektor adalah nol.
Dalam merancang rangkaian transistor sebagai saklar maka agar saklar dapat
menutup, harga lb > lb (sat) untuk menjamin dapat mencapai saturasi penuh.
1. Tidak ada arus yang mengalir dikolektor Ic = 0 volt.
2. Tegangan pada terminal kolektor emitter dengan Vce, yaitu Vce = Vce.
3. Tegangan pada beban dihubungkan seri pada kaki kolektor adalah nol.
Dalam merancang rangkaian transistor sebagai saklar maka agar saklar dapat
menutup, harga lb > lb (sat) untuk menjamin dapat mencapai saturasi penuh.
Sebuah saklar ideal harus mempunyai karakteristik
pada keadaan “off” ia tidak dapat dilalui arus sama sekali dan pada keadaan
“on” ia tidak mempunyai tegangan drop. Komponen transistor dapat berfungsi
sebagai saklar, walaupun bukan sebagai saklar ideal. Untuk dapat berfungsi
sebagai switch, maka titik kerja transistor harus dapat berpindah-pindah dari
daerah saturasi (saklar dalam keadaan “on”) ke daerah cut-off (saklar dalam
keadaan “off”). Untuk jelasnya lihat gambar di bawah ini.
Gambar 3. Kurva Daerah Kerja
Transistor
2.3 Gambar Prototipe Berdasarkan Desain
Gambar
3. PCB Rangkaian Alarm Kebakaran
Gambar
4. Rangkaian Alarm Kebakaran
BAB
III
PENUTUP
3.1 Kesimpulan
LM335
adalah salah satu sensor untuk mengukur suhu. LM335 digunakan untuk mengubah
besaran suhu menjadi besaran listrik. IC LM335 merupakan tranduser yang dikemas
dalam bentuk rangkaian terintegrasi yang tegangan keluarannya berbanding linier
terhadap perubahan temperatur , jadi apabila suhu lingkungan rendah maka
tegangan yang keluar dari IC tersebut adalah rendah. Apabila suhu yang
disekitar IC tinggi, maka tegangan yang dihasilkan dari keluaran IC tersebut
adalah besar. Perubahan tegangan yang dihasilkan tranduser IC LM335 sesuai
dengan perubahan temperaturnya.
Resistansi LDR akan berubah seiring
den-gan perubahan intensitas cahaya yang mengenainya atau yang ada
disekitarnya. Dalam keadaan gelap resistansi LDR seki-tar 10MΩ dan dalam
keadaan terang sebe-sar 1KΩ atau kurang. LDR terbuat dari ba-han semikonduktor
seperti kadmium sul-fida. Dengan bahan ini energi dari cahaya yang jatuh
menyebabkan lebih banyak mua-tan yang dilepas atau arus listrik meningkat.
Artinya resistansi bahan telah men-galami penurunan.
3.2 Saran-Saran
Demikian laporan ini buat, dan kami
menyadari bahwa laporan yang kami susun ini masih banyak kesalahan dan
kekurangan. Kritik dan saran sangat kami butuhkan agar dalam penulisan laporan
selanjutnya tidak terjadi kesalahan yang sama. Kami juga mengucapkan terima
kasih kepada semua pihak yang telah membantu dalam penyusunan laporan ini.
DAFTAR RUJUKAN
Mukti, Kusnanto.
2013. PENDETEKSI
KEBAKARAN DENGAN MENGGUNAKAN SENSOR
SUHU LM355. (http://kusnantomukti.blog.uns.ac.id/2013/01/pendeteksi-kebakaran-dengan-menggunakan-sensor-suhu-lm355/). Diakses 9
Januari 2013
Iiam. 2012. Sensor Suhu (LM355). (http://iiam.blogdetik.com/2012/10/26/sensor-suhu-lm355/) . Diakses 26
Oktober 2012
Mukti, Kusnanto.
2013.PENDETEKSI
KEBAKARAN DENGAN MENGGUNAKAN SENSOR SUHU LM355. (http://kusnantomukti.blog.uns.ac.id/2013/01/pendeteksi-kebakaran-dengan-menggunakan-sensor-suhu-lm355/). Diakses 9
Januari 2013
Transistor Sebagai Saklar.(http://rangkaianelektronika.info/transistor-sebagai-saklar/). Diakses 16 Desember 2012
Anggi. 2012.
Karakteristik LDR .(http://angadees23.blogd3ti.mipa.uns.ac.id/2012/11/25/karakteristik-ldr/).
Diakses 25 November 2012
(http://depokinstruments.com/2011/07/29/teori-dasar-ldr-dan-rangkaian-ldr-dalam-pengembangan/).
Diakses 29 Juli 2011
