RANCANG BANGUN SISTEM PENGAMAN KEBAKARAN OTOMATIS BERBASIS MIKROKONTROLER AT89S51 Fansuri Jurusan Teknik Elektro, Universitas Gunadarma Depok Kelapa Dua Email: fansuri_ari@yahoo.com ABSTRAKSI Rangkaian sistem Pengaman Kebakaran ini merupakan sebuah alat yang berfungsi sebagai pengamanan utama dari bencana kebakaran yang bekerja secara otomatis. Tujuannya adalah agar dapat mencegah dan menghentikan bencana kebakaran. Alat ini terdiri dari beberapa blok rangkaian, diantaranya yaitu blok power supply dengan keluaran tegangan 12V, 5V dan - 5V, blok sensor dengan menggunakan sensor asap dan sensor suhu, blok penyelaras sinyal dengan menggunakan IC LM339 sebagai komparator, blok kontrol dengan menggunakan mikrokontroler AT89S51, blok output dengan menggunakan relay, buzzer, pompa air, telpon selular, dan blok penampil suhu dengan menggunakan ICL7107 Pada saat kebakaran terjadi maka secara otomatis output pada buzzer, pompa air dan telpon selular akan menyala apabila salah satu sensor aktif maupun pada saat kedua sensor aktif. Dan setelah sensor tersebut tidak aktif maka secara otomatis semua outputnya akan berhenti bekerja yang menandakan bahwa kebakaran sudah dapat teratasi. Kata Kunci : Sensor Asap, Sensor Suhu, Mikrokontroler AT89S51, ICL7107, Buzzer, Pompa Air, Telpon Selular. PENDAHULUAN Semakin berkembangnya zaman, kemajuan teknologi semakin berkembang pesat pula. Berkembang nya kemajuan teknologi sekarang semakin memberikan kemudahan bagi kita untuk melakukan sesuatu aktifitas tertentu. Salah satu kemajuan teknologi yang berkembang sangat pesat pada zaman sekarang ini adalah pada bidang elektronika dan salah satu nya berupa rancang bangun system pengaman. Berlatar belakang pada marak nya suatu kejadaian kebakaran pada daerah padat penduduk terutama di perkantoran maupun perumahan pada saat ini, maka didapat ide untuk membuat suatu rancang bangun sistem pengaman kebakaran. Kebakaran merupakan suatu kelalaian atau kesalahan yang di akibatkan oleh manusia, yang di sebabkan oleh beberapa faktor kesalahan misalnya: 1.akibat abu rokok 2.akibat gas elpiji 3.akibat short pada rangkaian listrik yang menimbulkan bunga api dan merambat ke bahan lain nya. 4.dan sebagainya. Semua hal diatas merupakan faktor utama yang mengakibatkan kejadian kebakaran dan Rancang Bangun Sistem Pengaman Kebakaran Otomatis Berbasis Mikrokontroler AT89S51 Page 1
bisa terjadi di mana saja dan kapan saja. Maka untuk mencegah kebakaran dan semua kerugian yang diakibatkan penulis mendapat ide untuk membuat rancang bangun sistem pengaman kebakaran otomatis berbasis mikrokontroler AT89S51. TINJAUN PUSTAKA Sensor asap dan sensor suhu merupakan sensor yang dapat mengindra cirri-ciri utama suatu kebakaran dimana pada kebakaran menimbulkan asap yang tebal dan suhu yang meningkat panas. Untuk kontrol saya menggunakan mikrokontroler karena mikrokontroler merupakan terobosan teknologi mikroprosesor dan micro computer. Sebagai teknologi yang telah banyak digunakan, yaitu semikonduktor dengan kandungan transisitor yang lebih banyak namun hanya membutuhkan ruang yang kecil serta harga yang terjangkau dan mudah untuk memperoleh nya. Apalagi mikrokontroler AT89S51 yang saya pakai ini mudah pengisian programnya menggunakan bahasa assembler yang telah saya dapatkan pelajaran bahasa assembler pada perkuliahan yang lalu. Adapun output yang dikontrol oleh mikrokontroler yaitu alarm (buzzer) sebagai peringatan utama kepada setiap orang kalau ada bahaya kebakaran, alat pompa air yang berfungsi pengamanan utama untuk memadamkan api, dan media selular sebagai pengaman pemberitahuan jarak jauh. METODE PENELITIAN Metode penulisan yang digunakan oleh penulis dari pembuatan sampai penyelesaian tugas akhir terdiri dari dua metode yaitu : a. Studi Pustaka Mencari dan mengumpulkan data dari buku, internet serta literatur yang berkaitan dengan perancangan dan pembuatan alat. b. Perancangan dan Analisa Alat Penulis menjelaskan tahapan yang berkaitan dengan perancangan alat, sebagai berikut : 1. Mengumpulkan bahan-bahan yang akan dipergunakan untuk perancangan alat. 2. Melakukan perancangan alat sistem pengaman kebakaran otomatis berbasis mikrokontroler AT89S51. 3. Membuat perancangan sensor asap dan sensor suhu. 4. Membuat prencangan output untuk alarm/buzzer. 5. Membuat perancangan output untuk pompa air/penyemprot air. 6. Membuat perancangan output untuk media selular. 7. Melakukan kegiatan-kegiatan atau percobaan di laboratorium yang dapat menunjang perencanaan alat. PEMBAHASAN DAN HASIL PENGUJIAN Rangkaian Sensor Dalam pembuatan alat sistem pengaman kebakaran otomatis ini, sensor yang di gunakan ada dua sensor, yaitu sensor suhu dan sensor asap, pengambilan data pengamatan diambil pada setiap sensor: Sensor asap Pengambilan data sensor dilakukan dengan melihat keadaan udara disekitar ruangan, dengan melihat dua keadaan yaitu pada saat udara bersih atau belum tercemari Rancang Bangun Sistem Pengaman Kebakaran Otomatis Berbasis Mikrokontroler AT89S51 Page 2
asap dan yang kedua pada saat terdapat asap di udara bebas. Gambar titik pengambilan data pada sensor asap dilihata pada gambar 1, dan hasil uji coba data pengamatan sensor asap (AF30) terdapat pada tabel 1. Gambar 1. Titik Pengambilan Data Tegangan (V) sensor asap Hambatan pada potensiometer di atur sebesar 11,5Kohm sehingga pada data pengamatan tegangan pada potensiometer (titik A) menjadi. Dari data pengamatan pada titik B didapatkan tegangan mulai saat udara bersih dari 1,51 V sampai dengan 4,54 V (saat asap terdeteksi) secara berurutan, maka untuk pengukuran diambil selisih 5 setiap data. Rumus : Vc Vout RS = x10 KΩ Vout Tabel 1. Hasil Uji Pengamatan Data Pada Sensor Asap V potensiometer / V non-inverting (A) V out sensor/ V inverting (B) Resistansi sensor / Rgas V out komparator (C) Indikator led 1,51 V 23,11 Kohm 2,1 V 13,81 Kohm 2,51 V 9,92 Kohm 3,1 V 6,12 Kohm 3,55 V 4,08 Kohm 0,041 V 4,1 V 2,19 Kohm 0,041 V 4,51 V 1,09 Kohm 0,041 V Dari data pengamatan yang didapat diatas dapat di cocokan dari teori yang ada bahwa ketika sensor mengindra semakin banyak nya asap maka resistansi gas semakin turun dan begitu sebaliknya, yaitu semakin berkurangnya kadar asap yang di deteksi maka resistansi gas semakin besar. V potensiometer di set sebesar dengan hambatan sebesar 11,5 K ohm, sebagai penentu seberapa batas kadar asap minimum yang layak untuk mengisyaratkan adanya bahaya kebakaran pada sensor asap. Rancang Bangun Sistem Pengaman Kebakaran Otomatis Berbasis Mikrokontroler AT89S51 Page 3
Pada saat tegangan pada A lebih besar dari tegangan pada B, komparator mengidentifikasi pada kaki non-inverting lebih besar dari pada tegangan kaki inverting maka kedua tegangan tersebut akan dibandingkan dan tegangan keluaran dari komparator akan mengeluarkan kondisi high yaitu sebesar 4.99 V high. Sedangkan pada saat tegangan pada B lebih besar dari tegangan pada A, komparator mengidentifikasi pada kaki inverting lebih besar dari pada tegangan kaki non-inverting maka kedua tegangan tersebut akan dibandingkan dan tegangan keluaran dari komparator akan mengeluarkan kondisi low yaitu sebesar 0,041 V low Sensor suhu Pengambilan data sensor suhu ini dilakukan dengan cara memanaskan suhu di sekitar sensor, pengujian sensor ini dilakukan untuk megetahui seberapa besar suhu di sekitar ruangan khususnya ketika terjadi kebakaran. Sehingga tegangan pada sensor suhu ini akan di bandingkan dengan tegangan potensiometer yang diatur sebagai penentu seberapa batas suhu minimum yang layak untuk mengisyaratkan adanya bahaya kebakaran pada sensor suhu.. Gambar titik pengambilan data pada sensor suhu dilihat pada gambar 2, dan hasil uji coba data pengamatan sensor suhu (LM35) terdapat pada tabel 2. Gambar 2. Titik Pengambilan Data Tegangan (V) sensor suhu Hambatan pada potensiometer di atur sebesar 14,8Kohm sehingga pada data pengamatan tegangan pada potensiometer (titik A) menjadi. Dari data pengamatan pada titik B didapatkan tegangan mulai dari 0,296 V sampai dengan 1,315 V (saat suhu mulai panas maksimum) secara berurutan, maka untuk pengukuran diambil selisih 5 setiap data. Rumus : Vout( mv ) = 10,0mV / C 0 C 0 Tabel 2. Hasil Uji Pengamatan Data Pada Sensor Suhu V potensiometer / V no-ninverting (A) V out sensor/ V inverting (B) Suhu ( 0 C) V out komparator (C) Indikator led 0,296 V 29,6 0 C 0,352 V 35,2 0 C Rancang Bangun Sistem Pengaman Kebakaran Otomatis Berbasis Mikrokontroler AT89S51 Page 4
0,412 V 41,2 0 C 0,461 V 46,1 0 C 0,51 51,0 0 C 0,554 V 55,4 0 C 0,624 V 62,4 0 C 0,663 V 66,3 0 C 0,701 V 70,1 0 C Semakin panas suhu yang di deteksi pada sensor maka tegangan pada V inverting semakin besar pula, Pada saat tegangan pada A lebih besar dari tegangan pada B, komparator mengidentifikasi pada kaki non-inverting lebih besar dari pada tegangan kaki inverting maka kedua tegangan tersebut akan dibandingkan dan tegangan keluaran dari komparator akan mengeluarkan kondisi high yaitu sebesar 4.96 V high. Sedangkan pada Pada saat tegangan pada B lebih besar dari tegangan pada A, komparator mengidentifikasi pada kaki inverting lebih besar dari pada tegangan kaki non-inverting maka kedua tegangan tersebut akan dibandingkan dan tegangan keluaran dari komparator akan mengeluarkan kondisi low yaitu sebesar low. data di lakukan dengan cara melihat pengaruh tegangan input (di P0.0, P.1) terhadap tegangan output (P2.0, P2.1, P2.2). Tabel 3. Hasil Uji Pengamatan Pengaruh Input Terhadap Output Pada Mikrokontroler Input Output P0.0 P0.1 P2.0 P2.1 P2.2 4,96V 0,034V 4,99V Rangkaian Kontrol (Mikrokontroler) Rangkaian mikrokontroller ini berfungsi sebagai pengaturan kerja alat agar dapat bekerja secara sistematis,dengan program yang telah di input kedalam mikrokontroler AT89S51 ini sehingga output keluaran akan bekerja sesuai dengan program assambler tersebut. Pada rangkaian mikrokontroler/control ini, pengambilan 0, 041 V 0,041 V Rancang Bangun Sistem Pengaman Kebakaran Otomatis Berbasis Mikrokontroler AT89S51 Page 5
Dari data pengamatan yang di dapat maka dapat di analisa bahwa rangkaian control sudah bekerja sesuai dengan program yang di input kedalam mikrokontroler, di mana semua aplikasi menggunakan port port ini adalah aktif low atau logika () sehingga komponen yang terhubung pada port disesuaikan fungsi masukkan maupun keluarannya. Rangkaian Output Rangkaian output ini baik buzzer, pompa air maupun media selular diaktifkan dengan menggunakan relay. Untuk megaktifkan relay maka diperlukan transistor yang berfungsi sebagai saklar dan untuk membuat transistor aktif diperlukan tegangan keluaran dari mikrokontroller sebesar 5 V (high) sehingga transistor menjadi. Dengan kondisi transistor menjadi maka relay akan aktif. Data Perhitungan: Vbb Vbe Ib = Rb 5V 0.7V Ib = 10KΩ Ib = 0,43 ma Data Pengukuran: 4.91V 0.7V Ib = 10KΩ Ib = 0,421 ma Persentase Kesalahan Output 5V 4,91V Mikrokontroler = x100% = 1,8% 5V Persentase Kesalahan Ib = 0,43mA x100% = 2,09% 0,43mA Ketika kondisi input pada transistor adalah high, maka Tabel 4. Pengaruh Tegangan Output Mikrokontroler Terhadap Transistor Output Mikrokontroler Arus Basis Keadaan transisitor P2.0 P2.1 P2.2 Ib Ib Ib Ib Min B PA TS B PA TS 0,03mA 0,03mA 0,03mA 0,1mA 0,1mA Rancang Bangun Sistem Pengaman Kebakaran Otomatis Berbasis Mikrokontroler AT89S51 Page 6
0,1mA 0,1mA Tabel 5. Pengaruh Keadaan Transistor Terhadap Keadaan Output Keadaan transisitor Keadaan output B PA TS Buzzer Pompa Air Telepon Selular Tidak aktif Tidak aktif Tidak aktif Keterangan : B = buzzer PA = Pompa Air KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan TS = Telepon Selular Rancang bangun sistem pengaman kebakaran ini berfungsi sebagai pengaman utama kebakaran yang bekerja secara otomatis, dan alat ini sudah dapat terealisasi Rancang Bangun Sistem Pengaman Kebakaran Otomatis Berbasis Mikrokontroler AT89S51 Page 7
pada setiap kondisi dengan baik. Menggunakan sensor suhu ICLM35 dan sensor asap AF30 sebagai sensor yang dapat mendeteksi kebakaran, dimana apabila suhu ruangan menunjukan diatas 55 0 C dan ruangan dipenuhi dengan asap tebal maka kedua sensor tersebut akan menunjukan indikator terjadinya kebakaran. Pengendali alat ini menggunakan mikrokontroller AT89S51 yang telah diprogram sehingga dapat mengendalikan alat pengaman kebakaran ini secara otomatis mulai dari masukkan sensor yang mendeteksi adanya kebakaran sampai keluaran yang akan mengaktifkan output yang berfungsi untuk pengaman kebakaran. Output pengaman kebakaran ini tidak hanya terdiri dari satu melainkan terdiri dari 3 output, yaitu buzzer sebagai pemberitahuan tanda adanya kebakaran, pompa air untuk memadamkan api, dan telephon selular sebagai pemberitahuan jarak jauh. Pada kontrol alat sistem pengaman kebakaran ini dibuat program dengan keadaan Buzzer, pompa air dan telpon selular sebagai output akan menyala apabila salah satu sensor aktif maupun apabila kedua sensor aktif. Saran Untuk pengembangan alat ini dapat dibuat dengan penambahan sensor lainnya, seperti sensor gas yang dapat mendeteksi kebocoran gas sehingga salah satu faktor yang dapat menimbulkan kebakaran ini dapat di cegah. Dan untuk pengembangan sensor lainya, maka dapat juga ditambahkan sensor api. DAFTAR PUSTAKA [1] Anonim. Komponen Elektronika, URL: http://www.pdfsearch.com/komponen- elektronika-pdf.html, Agustus 2009. [2] Malvino, Albert Paul Ph.D, Prinsipprinsip Elektronika, Erlangga, Jakarta, Agustus 1981. [3] Tim Asisten Laboratorium Elektronika, Tutorial Praktikum Analog, Universitas Gunadarma, Depok, 2006. [4] Anonim. Sensor Suhu, URL: http://www.pdf-searchegine.com/sensor suhu-pdf.html, Agustus 2008. [5] IC Datasheats, URL : http://www.alldatasheats.com, Juli 2009. [6] Anonim. AF30 Sebagai Sensor asap, URL: http://elektronika.blogspot.com/ 2008/ 11/af30-sebagai-sensor asap.html, November 2008 [7] Tim Asisten Laboratorium Menengah Elektronika dan Komputer, Tutorial Praktikum Mikroprosesor, Universitas Gunadarma, Depok, 2008. [8] Tim Asisten Laboratorium Elektronika, Tutorial Praktikum Instalasi Listrik, Universitas Gunadarma, Depok, 2007. [9] Anonim. 303 Rangkaian Elektronika, edisi keempat, PT Elex Media Komputindo, Jakarta, 1996. [10] Tim Asisten Laboratorium Elektronika, Tutorial Praktikum Elektronika Dasar, Universitas Gunadarma, Depok, 2007. [11] Widodo,Budiharto, Perancangan Sistem dan Aplikasi Rancang Bangun Sistem Pengaman Kebakaran Otomatis Berbasis Mikrokontroler AT89S51 Page 8
Mikrokontroler, Elex Media Komputindo, Jakarta, 2005. Rancang Bangun Sistem Pengaman Kebakaran Otomatis Berbasis Mikrokontroler AT89S51 Page 9