BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang

Transkripsi

1 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Musibah kebakaran merupakan sebuah musibah yang tidak asing lagi dalam kehidupan kita,baik kebakaran tempat tinggal maupun lingkungan. Kebakaran yang terjadi disinyalisir disebabkan oleh beberapa hal, salah satunya human error. Human error merupakan salah satu penyebab terjadinya kebakaran dengan presentase terbesar karena umumnya kebakaran besar berasal dari kebakaran kecil. Puntung rokok yang baranya masih hidup pun tanpa sengaja dapat menyebabkan kebakaran sebagaimana yang terjadi di beberapa daerah. Untuk menangani kebakaran, dapat dengan melakukan metode preventif, salah satunya yaitu dengan cara memberikan doktrin-doktrin ke masyarakat mengenai penyebab-penyebab terjadinya kebakaran pada umumnya. Tindakan preventif yang dilakukan oleh tokoh masyarakat tentunya berbeda dengan tindakan preventif yang dilakukan oleh engineer, seorang tokoh masyarakat melakukan tindakan pencegahan dengan memberikan doktrin-doktrin baik secara langsung maupun tidak langsung ke masyarakat, sedangkan engineer melakukan tindakan pencegahan dengan cara mencipptakan alat-alat yang berpotensi mengurangi atau bahkan meniadakan kemungkinan musibah kebakaran. Hal yang melatar belakangi penulis untuk mengajukan proposal ini yaitu maraknya terjadi kebakaran beberapa waktu ke belakang yang disebabkan keetidaktahuan pemilik gedung atau bangunan akan tanda-tanda kebakaran. Untuk itu, penulis merasa terhimbau untuk dapat berpartisipasi dalam tindakan pencegahan musibah kebakaran yang sering melanda negeri ini dengan cara menciptakan salah satu alat yang dapat mengurangi kemungkinan terjadinya kebakaran,yaitu Alarm Kebakaran Otomatis. Sistem Autodial merupakan sistem yang mampu mendial otomatis pada nomor telepon tertentu dengan kendali mikrokontroler. Sistem ini dapat dimanfaatkan untuk mengetahui kondisi keamanan dari hal-hal yang tidak diinginkan melalui pendeteksian dari sensor tertentu yang merupakan sumber informasi awal terhadap sistem tersebut. Informasi digital '0' atau T dari sensor akan mengaktifkan sistem untuk melakukan dial otomatis pada nomor tujuan yang telah disimpan sebelumnya. Dari kejadian yang terdeteksi, sistem akan menginformasikan kepada pihak tujuan tentang kejadian yang sedang berlangsung. Mikrokontroler sebagai pengendali utama pada sistem ini, didukung oleh beberapa periferal pendukungnya, diantaranya keypad dan LCD, rangkaian penyimpan nomor, rangkaian perekam dan penyampai pesan, rangkaian antarmuka sistem dengan jaringan telepon berbasis DTMF.

2 1.2 Batasan Masalah 1. Bagaimanakah gambaran dari alarm pemadam kebakaran otomatis? 2. Apakah komponen-komponen yang digunakan untuk membuat alarm pemadam kebakaran otomatis? 3. Bagaimana prinsip kerja dari alarm pemadam kebakaran otomatis? 4. Bagaimana cara mengirim sinyal dari alarm ke mikrokontroller? 1.3 Tujuan 1. Tujuan dari rangkaian atau alat ini adalah sebagai alarm dalam suatu ruangan. Apabila terjadi kebakaran maka alarm tersebut akan memberi tanda peringatan berupa bunyi. 2. Memahami prinsip kerja/proses kerja alat yang dibuat.

3 BAB II LANDASAN TEORI 2.1 LDR LDR = Light Dependent Resistor, yaitu resistor yang besar resistansi-nya bergantung terhadap intensitas cahaya yang menyelimuti permukaannya. LDR, dikenal dengan banyak nama: fotoresistor, foto-konduktor, sel foto-konduktif, atau hanya foto-sel. Dan yang sering digunakan dalam literatur adalah foto-resistor atau foto-sel. Simbol Foto-resistor / LDR 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 fototransistor, 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. Mekanisme Foto-resistor / LDR Sebuah Foto-resistor atau LDR adalah komponen yang menggunakan foto-konductor di antara dua pin-nya. Saat permukaannya terpapar cahaya akan terjadi perubahan resistansi di antaranya. Mekanisme di balik Foto-resistor atau LDR adalah foto-konduktivitas, yaitu suatu peristiwa perubahan nilai konduktansi bahan semikonduktor saat energi foton dari cahaya diserap olehnya. Ketika digunakan sebagai Foto-resistor atau LDR, bahan semikonduktor hanya digunakan sebagai elemen resistif dan tidak ada koneksi PN-nya. Dengan demikian, Fotoresistor atau LDR adalah murni komponen pasif. Aplikasi Foto-resistor / LDR Foto-resistor atau LDR berguna sebagai elemen sensitif cahaya berbiaya rendah dan digunakan selama bertahun-tahun dalam fotografi sebagai pengukur intensitas cahaya serta dalam aplikasi lain seperti detektor api / asap / pencuri, pembaca kartu, dan kendali lampu jalan berdasarkan cahaya.

4 Rangkaian Elektronik Foto-resistor / LDR Rangkaian elektronik yang dapat digunakan untuk Foto-resistor atau LDR adalah rangkaian yang dapat mengukur nilai resistansi dari Foto-resistor / LDR tersebut. Dari hukum ohm, diketahui bahwa: V = I.R Dengan V adalah beda potensial antara dua titik, I adalah arus yang mengalir di antara-nya, dan R adalah resistansi di antara-nya. Lebih lanjut dikatakan pula bahwa nilai R tidak bergantung dari V ataupun I. Sehingga, jika ada perubahan nilai resistansi dari R, maka nilai tegangan V- nya pun akan berubah. Jika beda potensial di-set tetap, maka perubahan resistansi hanya akan mempengaruhi besar arusnya. Dan persamaan tersebut akan menjadi: I = V / R Kedua persamaan tersebut dapat dimanfaatkan sebagai rangkaian yang dapat mendeteksi perubahan resistansi dari Foto-resistor atau LDR. Pada persamaan pertama, nilai V akan berubah jika resistansi berubah, sedangkan pada persamaan kedua, nilai I yang akan berubah. Namun, pada banyak mikrokontroler, telah ter-integrasi rangkaian ADC yang dapat membaca tegangan (V) analog dengan baik. Sehingga pada pembahasan, rangkaian pembacaan nilai resistansi dari Foto-resistor atau LDR adalah yang berdasar pada persamaan pertama. Dengan rangkaian sederhana seperti di atas, intesitas cahaya dapat diukur dengan mengukur nilai tegangan V LDR (dalam volt). Karena intensitas cahaya akan mempengaruhi nilai resistansi LDR yang dengan demikian akan mempengaruhi pula nilai V LDR.

5 Selanjutnya tambahkan kapasitor pada LDR seperti pada gambar di atas. Dengan penambahan kapasitor, nilai V LDR tidak akan berubah secara signifikan. Tetapi respon terhadap perubahan intensitas memang sedikit lebih lambat. Namun, dengan kapasitor tersebut, tegangan V LDR akan lebih stabil. Dengan pemilihan nilai kapasitor yang tepat (0.1 uf 1 uf), respon terhadap perubahan tetap baik, dan akan didapatkan tegangan V LDR yang stabil. 2.2 Mikrokontroler AT89S51 Adapun mikrokontroler tipe AT89S51 yang kompatibel dengan produk MCS-51, yang diproduksi oleh ATMEL dengan teknologi memori yang tidak dapat hilang dan densitas tinggi, dimana penggunaannya cukup luas. AT89S51 memerlukan daya yang rendah dengan penampilan yang baik dengan menggunakan pengisi sistem yang dapat diprogram dengan mudah melalui ISP Memory Flash. Instruksi program dan model pin tidak beda dengan standar AT80C51. Komputer dengan mikrokontroler dapat berhubungan secara langsung hanya dengan menggunakan kabel antar muka (konektor paralel). Dengan ISP Memory Flash mengijinkan program yang telah dibuat dapat diganti dengan program yang baru dengan cara menghapus data yang ada pada mikrokontroler lalu mengisi dengan program baru. Fitur-fitur yang dimiliki oleh mikrokontroler ini adalah sebagai berikut [5]: 1. 4 Kbytes ISP (In- System Programmable) Memory Flash bit CPU jalur I/O (Input/Output) yang dapat diprogram. 4. Dua buah timer/counter 16 bit. 5. Full DuplexSerial Port UART (Universal Asynchronous Receiver Transmitter) x 8 bit RAM internal.

6 7. 4 Kbyte EPROM ( Erasable and Programmable ROM). 8. Chip Oscillator. 9. Enam sumber sistem interupsi. 10. Watchdog Timer. 11. Daerah operasi 4-5 Volt. 12. Daerah frekuensi 0-33 MHz. 13. Waktu pengisian program singkat. 14. Program ISP sangat fleksible. Pada gambar 4. menunujukkan sebuah konfigurasi pin-pin dari mikrokontroler AT89S51. Gambar 4. Konfigurasi Pin Mikrokontroler AT89S51 [5] 2.3 Sensor 1) Pengertian sensor Sensor adalah jenis tranduser yang digunakan untuk mengubah besaran mekanis, magnetis, panas, sinar, dan kimia menjadi tegangan dan arus listrik. Sensor sering digunakan untuk pendeteksian pada saat melakukan pengukuran atau pengendalian. Beberapa jenis sensor yang banyak digunakan dalam rangkaian elektronik antara lain sensor cahaya, sensor suhu, dan sensor tekanan. 2) Sensor Cahaya a) Fotovoltaic atau sel solaradalah alat sensor sinar yang mengubah energi sinar langsung menjadi energi listrik. Sel solar silikon yang modern pada dasarnya adalah sambungan PN dengan lapisan P yang transparan. Jika ada cahaya pada lapisan transparan P akan menyebabkan gerakan elektron antara bagian P dan N, jadi menghasilkan tegangan DC yang kecil sekitar 0,5

7 volt per sel pada sinar matahari penuh. Sel fotovoltaic adalah jenis tranduser sinar/cahaya seperti pada gambar 1. b) Fotokonduktif Gambar 1. Cahaya pada sel fotovoltaik menghasilkan tegangan (a) Gambar 2.(a) Sel Fotokonduktif ; (b) Cahaya pada sel fotokonduktif mengubah harga resistansi (b) Energi yang jatuh pada sel fotokonduktif akan menyebabkan perubahan tahanan sel. Apabila permukaan alat ini gelap maka tahanan alat menjadi tinggi. Ketika menyala dengan terang tahanan turun pada tingkat harga yang rendah. Seperti terlihat pada gambar 2. 3) Sensor Suhu Ada 4 jenis utama sensor suhu yang biasa digunakan : a) Thermocouple Thermocouple pada pokoknya terdiri dari sepasang penghantar yang berbeda disambung las dilebur bersama satu sisi membentuk hot atau sambungan pengukuran yang ada ujung-ujung bebasnya untuk hubungan dengan sambungan referensi. Perbedaan suhu antara sambungan pengukuranmdengan sambungan referensi harus muncul untuk alat ini sehingga berfungsi sebagai thermocouple.

8 (a) (b) Gambar 3. (a)thermocouple ; (b) Simbol thermocouple b) Detektor Suhu Tahanan Konsep utama dari yang mendasari pengukuran suhu dengan detektor suhu tahanan (resistant temperature detector = RTD) adalah tahanan listrik dari logam yang bervariasi sebanding dengan suhu. Kesebandingan variasi ini adalah presisi dan dapat diulang lagi sehingga memungkinkan pengukuran suhu yang konsisten melalui pendeteksian tahanan. Bahan yang sering digunakan RTD adalah platina karena kelinearan, stabilitas dan reproduksibilitas. (a) (b) Gambar 4. (a) Detektor suhu tahanan (b) Simbol RTD c) Thermistor Adalah resistor yang peka terhadap panas yang biasanya mempunyai koefisien suhu negatif. Karena suhu meningkat, tahanan menurun dan sebaliknya. Thermistor sangat peka (perubahan tahanan sebesar 5 % per ³C) oleh karena itu mampu mendeteksi perubahan kecil di dalam suhu. (a) Gambar 5. (a) Thermistor

9 d) Sensor Suhu Rangkaian Terpadu (IC) Sensor suhu dengan IC ini menggunakan chip silikon untuk elemen yang merasakan (sensor). Memiliki konfigurasi output tegangan dan arus. Meskipun terbatas dalam rentang suhu (dibawah 200 ³C), tetapi menghasilkan output yang sangat linear di atas rentang kerja. (a) Gambar 6. (a) Sensor suhu IC; Perancangan dalam sistem ini tidak dibahas secara khusus. Jenis sensor yang digunakan sangatlah fleksibel, sesuai dengan kebutuhan menurut jenis kejadian yang akan dideteksi. Jadi sistem autodial siap menerima masukan dari sensor berupa nilai digital logika '0' atau '1'. 2.4 Teknik Dial Teknik Dial

10 Teknik dial yang digunakan dalam sistemtelepon terdiri dari dua macam, masing-masing dialing pulsa dan dialing nada. Pada dialing pulsa, saat mendial pulsa-pulsadikirim ke sentral melalui roda pilih yang menghasilkan pulsa. Pulsa-pulsa ini mempunyai bentuk khusus sesuai dengan membuka dan menutupnya kontak dalam pesawat telepon. Sedangkan pengiriman nomor dengan dialing nada merupakan kombinasi dua frekuensi yang menghasilkan suatu nada untuk memilih nomor. 2.5 DTMF DTMF (Dual Tone Multiple Frequency) DTMF merupakan teknik mengirimkan angka-angka pembentuk nomor telepon yang dikodekan dengan 2 nada yang dipilih dari 8 buah frekuensi yang sudah ditentukan. Delapan buah frekuensi tersebut tergabung dari 2 kelompok frekuensi, masing-masing dari frekuensi tinggi yang terdiri dari 4 macam frekuensi dan dari frekuensi rendah yang juga terdiri dari 4 macam frekuensi berbeda. Kombinasi 2 kelompok frekuensi nada-nada DTMF yang dapat mengkodekan 16. Alat pengirim kode DTMF memiliki rangkaian osilator yang masing-masing membangkitkan ke-8 frekuensi diatas dan ditambah rangkaian pencampur frekuensi untuk mengirimkan 2 nada yang terpilih. Penekanan pada sebuah tombol akan menyebabkan sebuah rangkaian elektronik di dalam pesawat telepon mengeluarkan sepasang nada yang terdiri atas sebuah frekuensi kelompok rendah dan sebuah frekuensi kelompok tinggi sebagai pengganti nomor angka.

11 BAB III PERENCANAAN 3.1 Perancangan Sistem Dalam perancangan alat ini meliputi dua bagian, yaitu perangkat keras dan perangkat lunak. Perangkat keras, terdiri dari detektor asap, mikrokontroler AT89S51, kabel konektor serial, dua buah pesawat telepon seluler dan buzzer. Sedangkan perangkat lunak berisikan program komunikasi antara mikrokontroler dengan telepon seluler, dimana program tersebut telah diprogram dalam mikrokontroler AT89S51. Prinsip kerja dari alat ini secara umum dapat dilihat pada gambar 7. dibawah ini. REGULATOR 7805 DETEKTOR ASAP MIKROKONTROLER AT89S51 RS 232 MAX 232 BUZZER TELEPON SELULER 1 TELEPON SELULER 2 Gambar 7. Blok Diagram Alir Sistem 3.2 Perancangan Mikrokontroller Mikrokontroler yang digunakan pada alat ini sudah dalam bentuk sistem minimum, yang terdiri atas IC mikrokontroler, empat port I/O 10 kaki (8 bit data beserta Vcc dan ground), satu port ISP (In-System Progamming), rangkaian osilator (dengan frekuensi ±12 Mhz), port ALE dan PSEN dua kaki serta tombol RESET. Dengan internal program memory sebesar 4 Kbyte dan internal data memory sebesar 128 RAM. Port 3.0 dan port 3.1 digunakan sebagai masukkan ke IC MAX 232, port 3.2 dari mikrokontroler terhubung ke detektor asap (terminal 4) yang digunakan sebagai masukkan mikrokontroler. Port 2.0 yang terhubung ke buzzer, digunakan untuk menyalakan alarm, seperti yang terlihat pada gambar 8.

12 P0.6 +5VDC P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 RST Vcc P0.0 P0.1 P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.7 1 K RS-232 (T1IN) P3.0/RXD EA/VP +5VDC RS-232 (R1OUT) P3.1/TXD AT89S51 ALE/V SMOKE DETECTOR (TERMINAL 4) P3.2/INT0 P3.3/INT1 PSEN P2.0 SM OKE DETECTOR (TERMINAL 2) P3.4/T0 P2.1 BUZZER P3.5/T1 P pf P3.6/WR P2.3 P3.7/RD P MHz X2 P2.5 X1 P pf 10 K GND P2.7 +5VDC 10 uf Gambar 8. Perancangan Mikrokontroler AT89S51 [1] 3.3 RS 232 Komunikasi serial relatif lambat dan melibatkan interupsi untuk mengetahui apakah pengiriman maupun penerimaan data telah selesai atau belum. Alamat interupsi serial yang disediakan oleh MCS-51 adalah 23H. Alamat ini tidak membedakan apakah interupsi yang terjadi adalah interupsi setelah pengiriman data selesai atau interupsi oleh adanya penerimaan data. MCS-51 menyediakan flag untuk membedakan asal interupsi tersebut. Flag R1 akan di-set apabila ada data yang siap untuk dibaca berada pada register SBUF. Sementara jika data yang berada pada SBUF telah selesai dikirim, flag TI akan di-set. Register SBUF adalah register tempat data serial akan dikirimkan, atau tempat dimana data serial diterima. Secara fisik register ini ada dua, tetapi memiliki alamat yang sama. Register yang satu hanya terlibat dalam proses pengiriman data, sementara register yang lain hanya terlibat dalam proses penerimaan data. Jadi, program assembly seperti: mov SBUF, A mov B, SBUF tidak akan menghasilkan B sama dengan A. Perintah tersebut akan diartikan sebagai pengiriman data pada register A melalui kabel serial, dan pengambilan data yang diterima secara serial ke dalam register B. Pengiriman data ke SBUF yang terlalu cepat akan mengakibatkan data yang terkirim rusak dan tidak dapat dibaca oleh si penerima. Metode yang paling aman untuk proses pengiriman dan penerimaan data serial adalah dengan menyediakan buffer untuk kedua proses tersebut. Data yang dikirim tidak langsung ke SBUF, melainkan ke buffer. Demikian juga sebaliknya dengan pengambilan data.

13 Pada gambar 9. menunjukkan rangkaian RS 232 yang digunakan pada perancangan sistem ini, dimana perangkat ini yang menjalankan komunikasi antara mikrokontroler dengan telepon seluler. VCC 16 10uF + 2 V+ C uF + 10uF 4 5 C2+ C2- C1-3 V- 6 10uF MAX RS TTL CMOS Gambar 9. Rangkaian IC MAX 232 [3] Hardware pada komunikasi serial port dibagi menjadi 2 kelompok, yaitu Data Communication Equipment (DCE) dan Data Terminal Equipment (DTE). Contoh DCE seperti modem, plotter, scanner, sedangkan contoh DTE seperti terminal di komputer. Spesifikasi elektronik dari serial port merujuk pada Electronic Industry Association (EIA) adalah sebagai berikut [3]: 1. Space (logika 0) adalah tegangan antara +3V hingga +25V. 2. Mark (logika 1) adalah tegangan antara -3V hingga -25V. 3. Daerah antara +3V hingga -3V tidak didefinisikan/tidak terpakai. 4. Tegangan open circuit tidak boleh melebihi 25V. 5. Arus hubungan singkat tidak boleh melebihi 500 ma.

14 TELEPON +5V 1 K +5V P1.0 P0.0 P1.1 P0.1 AC 220 V uf TRAFO Vin V GND 100 uf P1.2 P1.3 P1.4 AT 89S51 P0.2 P0.3 P0.4 +5V P1.5 P0.5 P1.6 P0.6 P1.7 P0.7 BUZZER SELULER SIEMENS C 55 1uF 1uF +5V Vcc Vs+ Vs - C1+ MAX C2+ C1-232 C2- T2OUT R2OUT 1uF 1uF P3.0/TxD P3.1/RxD P3.2/INT 0 P3.3/INT 1 P3.4/T0 P3.5/T1 P3.6/WR P2.0 P2.1 P2.2 P2.3 P2.4 P2.5 P V 1 DETEKTOR ASAP R2IN T2IN pf T1OUT R1OUT 3 3 R1IN T1IN MHz GND 9 33 pf +5V DB 9 P3.7/RD X1 X2 RESET GND P2.7 EA /VP ALE /P PSEN +5V 10 pf 10 K Gambar 11. Skema Rangkaian Perangkat Keras 3.4 Perangkat Lunak Perangkat lunak atau yang biasa disebut software adalah instruksi-instruksi yang digunakan sebagai sistem suatu operasi agar dapat mengendalikan perangkat keras (hardware). Perangkat lunak ini merupakan suatu pendukung dari perangkat keras. Untuk dapat mengendalikan sistem pada alat ini, digunakan mikrokontroler AT89S51. Bahasa program yang digunakan adalah bahasa assembler dengan sotfware program 8051 Editor, Assembler, Simulator IDE versi 1.18 produksi AceBus, yang dapat dijalankan pada platform windows dan kompatibel dengan produk MCS-51. Seperti nama softwarenya, kemampuannya adalah sebagai Editor (meng-edit program yang sudah ada secara langsung), Assembler (mengkompilasi program yang sudah ada untuk mengetahui ada kesalahan atau tidak) dan Simulator (mensimulasi hasil program yang telah jalan, sehingga mengetahui secara jelas urutan deskripsi program yang telah dibuat). Sedangkan dalam pengisian program ke mikrokontroler hanya menggunakan ISP flash memory dan kabel antar muka ISP yang dihubungkan langsung ke komputer (PC) melalui koneksi RS 232. Program ini bertujuan untuk memberikan informasi (berupa SMS) kepada nomor telepon seluler yang telah diprogram di mikrokontroler AT89S51, dan menerima balasan SMS (apakah menyalakan buzzer atau tidak). 3.5 Program Mendeteksi Asap Program ini merupakan program untuk mendeteksi adanya kumpulan-kumpulan asap di daerah sekitar detektor asap. Script atau listing program untuk mendeteksi asap ini dapat terlihat seperti dibawah ini: mulai: setb p2.0

15 jnb p3.2,main sjmp mulai 3.6 Program Bunyi Buzzer alarm: clr p2.0 acall delay_5s acall delay_5s

16 BAB IV METODELOGI Perencanaan Rangkaian Pendeteksi Asap dan Program Untuk Mikrokontrolernya serta interfacenya Simulasi rangkaian Pendeteksi asap Pembuatan Program Mikrokoroler Penyetaraan output dari rangkaian ke mikrokontroler Penyetaraan output mikrokontroler ke interface RS 232 Perakitan dan Pengetesan Revisi Hasil Akhir

17 Penjelasan