MAKALAH BENGKEL ELEKTRONIKA PENDETEKSI KEBAKARAN DENGAN MENGGUNAKAN SENSOR SUHU LM355 Oeh: Fatimah N. H. Kusnanto Mukti W. Edi Prasetyo M0209025 M0209031 M0210019 JURUSAN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2012
PENDETEKSI KEBAKARAN DENGAN MENGGUNAKAN SENSOR SUHU LM355 I. Pendahuluan 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, punting 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 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 kesensor adalah sebesar 5 volt, sehingga dapat digunakan dengan catum daya tunggal dengan ketentuan bahwa LM35 hanya membutuhkan arus sebesar 60μA hal ini berarti LM35 mempunyai kemampuan menghasilkan panas (selfheating) dari sensor yang dapat menyebabkan kesalahan pembacaan yang rendah yaitu kurang dari 0,5 o C pada suhu 25 o C. II. Landasan 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 Gambar 1. 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 Vout dengan 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 Gambar 2. Skematik rangkaian dasar sensor suhu LM35-DZ.
Rangkaian ini sangat sederhana dan praktis. Vout adalah tegangan keluaran sensor yang terskala linear terhadap suhu terukur, yakni 10 milivolt per 1 o C. Jadi jika Vout = 530mV, maka suhu terukur adalah 53 o C. Dan jika Vout = 320mV, maka suhu terukur adalah 32 o C. Tegangan keluaran ini bisa langsung diumpankan sebagai masukan ke rangkaian pengkondisi sinyal seperti rangkaian penguat operasional dan rangkaian filter, atau rangkaian lain seperti rangkaian pembanding tegangan dan rangkaian Analog-to-Digital Converter. Rangkaian dasar tersebut cukup untuk sekedar bereksperimen atau untuk aplikasi yang tidak memerlukan akurasi pengukuran yang sempurna. Karakterisitik Sensor LM35 1. Memiliki sensitivitas suhu, dengan faktor skala linier antara tegangan dan suhu 10 mvolt/ o C, sehingga dapat dikalibrasi langsung dalam celcius. 2. Memiliki ketepatan atau akurasi kalibrasi yaitu 0,5 o C pada suhu 25 o C 3. Memiliki jangkauan maksimal operasi suhu antara -55 o C sampai +15 o C. 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 o C pada udara diam. 7. Memiliki impedansi keluaran yang rendah yaitu 0,1 W untuk beban 1 ma. 8. Memiliki ketidaklinieran hanya sekitar ±1/4 o C. Adapun keistimewaan dari IC LM 35 adalah : o Kalibrasi dalam satuan derajat celcius. o Lineritas +10 mv/ o C. o Akurasi 0,5 o C pada suhu ruang. o Range +2 o C 150 o C. o Dioperasikan pada catu daya 4 V 30 V. o Arus yang mengalir kurang dari 60 μa
III. Metodologi 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 3. Skema rangkaian alarm pendeteksi kebakaran (a) (b) Gambar 4. Rangkaian sensor alarm pendeteksi kebakaran (a) tampak depan (b) tampak belakang
Gambar 5. Rangkaian sensor alarm pendeteksi kebakaran yang sudah dipacking Komponen penyusun rangkaian sensor alarm kebakaran; 1. IC LM 339N 9. R8 3k 2. IC NE 555 10. R9 10 k 3. LM 35 (Sensor suhu) 11. Transistor BC 547 2 buah 4. R1, R2 12 k 12. Kapasitor 0.01 &10 μf 5. R3, R6 10 k 13. LED 6. R4 1 k 14. Buzzer 7. R5 100 k 15. Sumber tegangan DC 5 V 8. R7 220 k IV. Cara Kerja Secara prinsip sensor akan melakukan penginderaan pada saat perubahan suhu setiap suhu 1 o C 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 0,01 o C 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.
V. Kelemahan Alat Sensor kebakaran belum bisa digunakan untuk alam terbuka. Misalnya, untuk mendeteksi kebakaran hutan yang terjadi di Indonesia. Hal ini karena jangkauan daerah di hutan terlalu luas. Selain itu suhu bisa berubah secara drastis tidak seperti halnya di ruang yang terkendali atau relatif stabil pada suhu kamar.