Sabtu, 01 November 2014

TUGAS AKHIR

 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 0,5C 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.
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.
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