Prototype Pendeteksi Kebakaran Berbasis Mikro Kontrol Sebagai Upaya Antisipasi Kebakaran di Lingkungan FMIPA Unesa

| Sabtu, 21 Desember 2013

USULAN PENELITIAN
MAHASISWA


Prototype Pendeteksi Kebakaran Berbasis Mikro Kontrol Sebagai Upaya Antisipasi Kebakaran di Lingkungan FMIPA Unesa
  

Tim Pengusul:
Silvia Sofyanita Titahsari             (113184007)
Sofatul Marwah                            (113184002)
Zakiah Noptula R.                        (113184046)



JURUSAN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA
Maret , 2013



ABSTRAK

Di era globalisasi ini, perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi sangat pesat terutama hal-hal yang dapat membantu pekerjaan manusia sehingga lebih mudah dan efisien. Baik dalam hal keamanan ataupun teknologi yang dapat membantu mendeteksi suatu keadaan yang bisa menimbulkan bahaya, contohnya kebakaran. Berdasarkan kasus tersebut maka diperlukan alat yang dapat mendeteksi kebakaran secara tepat dan akurat serta otomatis dalam melakukan tindakan penyelamatan. Oleh karena itu, dirancanglah alat pendeteksi kebakaran. Alarm kebakaran ini menggunakan sensor suhu (LM35) sebagai pendeteksi temperature suhu, sensor asap Karbonmonoksida (MQ-7) sebagai pendeteksi gas yang terkandung pada saat kebakaran, serta menggunakan mikro kontrol ATMEGA 16 sebagai pengontrol dan pengatur informasi suhu. Alat ini juga dilengkapi LCD sebagai tampilan informasi suhu dan kadar gas karbonmonoksida berdasarkan laporan dari mikro kontrol.

Kata Kunci : Sensor suhu LM 35, Sensor asap Karbon Monoksida MQ-7, Mikro kontrol ATMEGA 16.

BAB 1
PENDAHULUAN

A.    Latar Belakang
FMIPA (Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam) Universitas Negeri Surabaya adalah salah satu fakultas yang berpotensi dalam bidang akademik seperti penelitian dan pendidikan yang tinggi. Prestasi dan kreatifitas yang telah diciptakan sudah tidak diragukan lagi seperti juara ON-MIPA, Olimpiade Sains Nasional (OSN), dan karya ilmiah yang lolos dalam kompetisi. Namun, sekarang FMIPA menjadi sorotan masyarakat karena pada tanggal 3 Desember 2011 dini hari sekitar 01.30 WIB terjadi suatu peristiwa kebakaran yang menghanguskan salah satu gedung penting di FMIPA yaitu gedung Dekanat yang digunakan sebagai pusat administrasi dan Pusat Pengembangan Matematika dan Sains (PPMS). Kebakaran tersebut mengakibatkan banyak kerugian yang harus ditanggung oleh pihak FMIPA baik dari financial, administrasi, dan dampak untuk lingkungan dimana dalam gedung tersebut terdapat arsip-arsip dokumen kemahasiswaan, data penelitian-penelitian, dan buku-buku yang sangat penting.
Potensi terjadinya kebakaran diakibatkan oleh beberapa faktor, diantaranya adanya hubungan arus pendek (konsleting) yang terjadi pada instalasi listrik di gedung tersebut. Hubungan arus pendek ini diakibatkan oleh pemasangan instalasi yang tidak tepat dan perlengkapan listrik yang tidak terstandarisasi. Apabila instalasi listrik tidak tepat, misalnya pembagian arus dengan menggunakan stop kontak melebihi batas, maka akan menyebabkan kabel pada stop kontak menjadi panas. Jika panas tersebut terjadi dalam waktu yang relatif lama, maka akan menyebabkan melelehnya terminal utama dan akhirnya secara pelan-pelan akan terjadi hubung singkat. Dari panas tersebut muncullah api yang akan merambat disepanjang kabel sehingga apabila isolator tidak mampu menahan panas, maka akan terjadi kebakaran. Hal inilah yang menjadi penyebab utama terjadinya kebakaran di FMIPA yang telah menghanguskan gedung dekanat.
Berdasarkan pada latar belakang di atas, maka dibutuhkan sebuah alat  pendeteksi kebakaran. Alat pendeteksi kebakaran ini diperlukan sebagai alat yang secara khusus didesain dan dibangun untuk mendeteksi adanya gejala kebakaran, sehingga dapat  memberikan peringatan dini. Dengan demikian diharapkan gejala tersebut dapat ditindaklanjuti secara otomatis maupun manual sehingga kejadian yang sama tidak terulang kembali.

B.     Perumusan Masalah
Berdasarkan uraian latar belakang di atas, maka dapat diperoleh rumusan masalah yaitu masih belum adanya suatu alat pendeteksi kebakaran pada gedung-gedung di lingkungan FMIPA Unesa. Dengan menggunakan bantuan alat pendeteksi kebakaran ini diharapkan peristiwa kebakaran tidak terulang kembali karena gejala kebakaran dapat dideteksi sedini mungkin. Hal ini tentunya  merupakan langkah konkret agar lingkungan kita khususnya  FMIPA dapat terhindar dari bencana kebakaran.

C.    Tujuan Program
Dengan mengetahui perkembangan IPTEK di era globalisasi ini, maka kami mendapatkan suatu umpan balik dari apa yang terjadi di lingkungan FMIPA Unesa bahwa diperlukan suatu alat yang mampu mendeteksi gejala kebakaran. Tujuan yang ingin dicapai dari program yang akan kami laksanakan yaitu terbuatnya suatu alat detektor kebakaran berbasis mikro kontrol pada gedung-gedung di lingkungan FMIPA Unesa.
Diharapkan dengan adanya alat ini, peristiwa kebakaran dapat diantisipasi sedini mungkin sebelum menimbulkan efek yang  besar. Sehingga peristiwa kebakaran serupa (kebakaran gedung dekanat FMIPA) tidak terulang kembali. Prototype detektor kebakaran yang akan kami kembangkan ini menggunakan sensor suhu dan sensor asap. Sensor suhu digunakan untuk mengidentifikasi kenaikan suhu yang terjadi akibat adanya gejala kebakaran. Sedangkan asap yang dideteksi yaitu gas Karbon Monoksida (CO) yang dihasilkan karena adanya pembakaran tidak sempurna yang disebabkan karena dalam gedung terdapat banyak material berbeda-beda yang turut terbakar ketika api merambat sehingga perpindahan kalor terjadi tidak merata.

D.    Luaran Yang Diharapkan
Kami berharap bahwa detektor kebakaran berbasis mikro kontrol ini dapat membantu dalam mendeteksi peristiwa kebakaran melalui sensor suhu dan asap. Dengan demikian, luaran yang kami harapkan yakni terciptanya alat pendeteksi kebakaran dengan berbasis mikro kontrol untuk menciptakan sistem alarm keamanan terhadap kebakaran.

E.     Kegunaan Program
Program kegiatan ini didesain untuk meneliti serta membuat detektor kebakaran otomatis berbasis mikro kontrol yang lebih efisien dan efektif dalam penggunaaanya dengan dilengkapi sensor suhu dan asap.
Nilai tambah dari penelitian dan hasil produk ini bila ditinjau dari segi IPTEK antara lain:
1.      Meneliti untuk mendapatkan perlengkapan pembuatan alat pendeteksi kebakaran yang lebih sensitif dan dapat diandalkan.
2.      Dari segi pendidikan mampu untuk mengefektifkan dan mengefisienkan materi pembelajaran mikro kontrol.


BAB II
TINJAUAN PUSTAKA

A.    Mikro Kontrol
Mikro kontrol adalah sebuah one chip solusion pada dasarnya rangkaian terintegrasi (integrated circuit-ic) yang secara lengkap sebagai komponen pembentuk sebuah computer. Seperti umumnya komputer, mikro kontrol adalah alat yang mengerjakan instruksi-instruksi yang diberikan kepadanya. Artinya, bagian terpenting dan utama dari suatu sistem terkomputerisasi adalah program itu sendiri yang dibuat oleh seorang programmer. Program ini menginstruksikan komputer untuk melakukan jalinan yang panjang dari aksi-aksi sederhana untuk melakukan tugas yang lebih kompleks yang diinginkan oleh programmer.
AVR merupakan seri mikrokontroler CMOS 8-bit buatan Atmel,berbasis arsitektur RISC (Reduced Instruction Set Computer). Hampir semua instruksi dieksekusi dalam satu siklus clock. AVR mempunyai 32 register general-purpose, timer/counter fleksibel dengan mode compare, interrupt internal dan eksternal, serial UART, programmable Watchdog Timer, dan mode power saving, ADC dan PWM internal. AVR juga mempunyai InSystem Programmable Flash on-chip yang mengijinkan memori program untuk diprogram ulang dalam sistem menggunakan hubungan serial SPI. ATMega16. ATMega16 mempunyai throughput mendekati 1 MIPS per MHz membuat disainer sistem untuk mengoptimasi konsumsi daya versus kecepatan proses (Anggraini, Dian. 2010).

B.     Sensor Suhu
Sensor suhu merupakan sensor yang mendeteksi adanya perubahan temperatur di sekitar lingkungan. Apabila terdapat tanda-tanda terjadinya kebakaran yaitu dengan naiknya suhu sekitar lebih dari ambang batas maka sensor suhu akan merespon hal tersebut.
Salah satu sensor suhu yang terdapat di pasaran adalah sensor suhu LM35. LM35 adalah sensor suhu yang yang berfungsi untuk mengkonversi besaran panas yang ditangkap menjadi besaran tegangan yang memiliki koefisien sebesar 10 mV / oC. Hal tersebut berarti bahwa kenaikan suhu 1oC maka akan terjadi kenaikan tegangan sebesar 10 mV. Jenis sensor suhu ini dikemas dalam bentuk Integrated Circuit (IC), dimana output tegangan keluaran sangat linear berpadanan dengan perubahan suhu.
IC LM35 ini tidak memerlukan pengkalibrasian atau penyetelan dari luar karena ketelitiannya kurang lebih sampai seperempat derajat celcius pada temperatur ruangan atau suhu kamar. Selain memiliki keakuratan yang tinggi, LM35 juga mempunyai impedansi yang rendah dan linieritas yang tinggi. Sensor ini sangat sederhana dengan hanya memiliki 3 kaki. Kaki pertama IC LM35 dihubung ke sumber daya, kaki kedua sebagai output dan kaki ketiga dihubung ke ground. Adapun gambar dan karakteristik dari IC LM35 adalah sebagai berikut :
                            
Gambar 1. Karakteristik IC LM35

1.      Dapat dikalibrasi langsung ke dalam besaran Celcius.
2.      Faktor skala linier + 10mV/ °C.
3.      Tingkat akurasi 0,5°C. saat suhu kamar (25°C).
4.      Jangkauan suhu antara -55°C sampai 150°C.
5.      Bekerja pada tegangan 4 volt hingga 30 volt.
6.      Arus kerja kurang dari 60µA.
7.      Impedansi keluaran rendah 0,1Ω untuk beban 1 mA.

Tegangan ideal yang keluar dari LM35 mempunyai perbandingan 100°C setara dengan 1 volt. Sensor ini mempunyai pemanasan diri (self heating) kurang dari 0,1°C, dapat dioperasikan dengan menggunakan power supply tunggal dan dapat dihubungkan antar muka (interface) rangkaian kontrol yang sangat mudah.
C.    Sensor Asap (Gas Karbon Monoksida)
Sensor asap berfungsi untuk  mendeteksi gas KarbonMonoksida (CO). Apabila terdapat asap yang mengandung gas CO, sensor ini akan bekerja bergantung pada besar konsentrasi CO yang terprogram pada sensor. Sensor asap merupakan jenis sensor yang mengubah energi gas menjadi energi listrik yang berupa pulsa-pulsa yang akan diolah mikrokontroler. Jenis sensor asap yang akan digunakan yakni MQ 7. Sensor ini mendeteksi gas CO dengan metode suhu siklus tinggi dan rendah, dan mendeteksi CO saat suhu  rendah (dipanaskan 5.0 V). sensor MQ-7 memiliki sensitifitas terhadap gas CO. sensor ini juga dapat digunakan untuk mendeteksi gas yang mengandung C. sensor ini memiliki beberapa kelebihan yakni kepekaan yang baik terhadap gas mudah terbakar dengan cakupan yang luas, tahan lama, dan biaya rendah serta memiliki sirkuit drive sederhana.

D.    Light Dependent Dioda (LED)
LED adalah singkatan dari Light Emiting Dioda, merupakan komponen yang dapat mengeluarkan emisi cahaya. LED merupakan produk temuan lain setelah dioda. Strukturnya juga sama dengan dioda, tetapi belakangan ditemukan bahwa elektron yang menerjang sambungan P-N juga melepaskan energi berupa energi panas  dan energi cahaya. LED dibuat agar lebih efisien jika mengeluarkan cahaya. Untuk mendapatkan emisi cahaya pada semikonduktor, doping yang pakai adalah galium, arsenic dan phosporus. Jenis doping yang berbeda menghasilkan warna cahaya yang berbeda pula.

E.     LCD
Salah satu output yang dihasilkan adalah tampilan LCD yang menampilkan data  yang telah diolah di mikrokontroler menuju LCD, diperlukan adanya buffer  seperi pada input tombol Emergency, dengan jenis yang sama pula yakni menggunakan IC. Buffer ini disambungkan dengan port ATmega16, terdapat 8 port. Port input 0-7 pada buffer disambung dengan port PC0-PC7 pada ATmega16. Kemudian Port output dari buffer harus disambungkan ke LCD melalui port DB4-DB7. Sinyal input dari ATmega16 masuk melalui buffer terlebih dahulu. Setelah masuk ke buffer baru sinyal tadi dapat masuk ke LCD sehingga LCD dapat menampilkan informasi yang dikehendaki.
F.     Buzzer
Buzzer adalah suatu alat yang dapat mengubah sinyal listrik menjadi sinyal suara. Pada umumnya buzzer digunakan untuk alarm, karena penggunaannya cukup mudah yaitu dengan memberikan tegangan input maka buzzer akan mengeluarkan bunyi. Frekuensi suara yang di keluarkan oleh buzzer yaitu antara 1-5 KHz ( Albert
Paul, Prinsip-prinsip Elektronika, 1989 hal: 134).
Pada dasarnya prinsip kerja buzzer hampir sama dengan loud speaker, jadi buzzer juga terdiri dari kumparan yang terpasang pada diafragma dan kemudian kumparan tersebut dialiri arus sehingga menjadi elektromagnet, kumparan tadi akan tertarik ke dalam atau keluar, tergantung dari arah arus dan polaritas magnetnya, karena kumparan dipasang pada diafragma maka setiap gerakan kumparan akan menggerakkan diafragma secara bolak-balik sehingga membuat udara bergetar yang akan menghasilkan suara. Buzzer biasa digunakan sebagai indikator bahwa proses telah selesai atau terjadi suatu kesalahan pada sebuah alat (alarm).


BAB III
METODOLOGI PENELITIAN

Proses penelitian dan  pembuatan alat meliputi langkah-langkah sebagai berikut :
Metode dalam pelaksanaan program di atas didasarkan atas rancangan pelaksanaan pengembangan dengan prosedur pelaksanaan sebagai berikut :
1.    Tahapan pelaksanaan rancangan peralatan mikro kontrol sensor suhu dan asap
2. Tahapan pelaksanaan implementasi hasil rancangan peralatan mikro kontrol sebagai alat detektor kebakaran.
Tahapan pelaksanaan rancangan peralatan mikro kontrol sebagai detektor kebakaran dalam skala model yang terdiri dari:
1.    Tahapan data metode
2.    Tahapan pengambilan data karekteristik
3.    Tahapan perancangan mikro kontrol sebagai alat pendeteksi kebakaran berupa:
a.       Spesikasi alat yang diinginkan.
b.      Desain rancangan alat sesuai pada lampiran.
c.       Kebutuhan komponen untuk proses manufaktur alat.
4.      Tahapan proses pembuatan alat mikro kontrol suhu dan asap
5.      Setelah didapatkan peralatan mikro kontrol hasil dari pelaksanaan program maka untuk selanjutnya merupakan tahapan implementasi dari hasil rancangan peralatan mikro kontrol sensor suhu dan asap untuk mengetahui peak performance alat apakah sudah sesuai dengan spesifikasi yang diinginkan.
6.      Tahapan revisi dan evaluasi hasil uji coba alat sebanyak dua tahapan.
7.      Pengumpulan data dan teknik analisis data dengan metode deskriptif kualitatif.
 
 

BAB IV
JADWAL PENELITIAN

Tabel 1. Jadwal kegiatan program
No.
Nama Kegiatan
Bulan ke-
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
1
Pengambilan data  suhu dan asap khususnya gas Karbon Monoksida (CO)












2
Uji lapangan untuk mendapatkan karakteristik mikrokontroler












3
Perancangan mikrokontrol identifikasi komponen yang dibutuhkan












4
Proses pembuatan mikrokontrol












5
Implementasi alat dengan melakukan trial untuk mendapatkan peakperformance alat












6
Tahapan revisi dan evaluasi hasil uji coba alat sebanyak dua tahapan












7
Pengumpulan data dan hasil penelitian dianalisa dengan metode deskriptif kualitatif












8
Penyusunan laporan penelitian












9
Seminar hasil penelitian 













DAFTAR PUSTAKA

Richard Barnett, Larry O’Cull, and Sarah Cox. 2007. Embedded C Programming and the Atmel AVR. Canada: Thomson Delmar Learning.
Anggraini, Dian. 2010. Aplikasi Mikrokontroler Atmega16 Sebagai Pengontrol Sistem Emergency Dan Lampu Jalan Yang Dilengkapi Dengan Sensor Cahaya (Ldr) Pada Miniatur Kompleks Perumahan Modern.
http://WEB-INF.prmob.net/views/ltr/article.jspx diakses tanggal 13 Maret 2013 jam 15:43WIB.


Lampiran 1
Susunan Organisasi Tim Peneliti dan Pembagian Tugas

No
Nama/NIM
Jabatan dalam Tim
Alokasi waktu
(jam/minggu)
Uraian Tugas
1
Silvia Sofyanita Titahsari
Ketua
28
Divisi perangkat lunak (mengoperasikan perangkat lunak yang mengatur sensor suhu dan asap)
2
Sofatul Marwah
Anggota 1
20
Divis hardware elektronik (merakit sistem rangkaian elektronik)
3
Zakiah Noptula Rozanah
Anggota 2
20
Divisi mekanik (merakit mekanik detektor kebakaran)


Lampiran 2 Biodata Tim Peneliti

BIODATA KETUA PENELITI
a.      Identitas Diri
1
Nama Lengkap
Silvia Sofyanita Titahsari
2
NIM
113184007
3
Tempat dan Tanggal lahir
Sidoarjo, 10 Februari 1994
4
Alamat Rumah
Desa Tanjek Wagir RT 19 RW 10, Kec.Krembung, Sidoarjo
5
Nomor Rumah/Faks
-
5
Alamat Fakultas
Gedung C-8, kampus UNESA ketintang
6
Nomor Fakultas /faks
0818321007
7
Nomor HP
085731853517
8
Alamat e-mail
Silviasofyanita77@gmail.com

b.      Riwayat Pendidikan



S-1
Nama Perguruan Tinggi
Universitas Negeri Surabaya
Fakultas
FMIPA
Jurusan
Fisika
Bidang Ilmu
Fisika
Tahun masuk
2011

c.       Pengalaman Kegiatan (Organisasi Kemahasiswaan)
No
Tahun
Kegiatan
Waktu
Tempat
Penyelenggara
1
2012-Sekarang
Unit Kegiatan Ilmiah Mahasiswa (UKIM)
Gedung H3 Joglo Ilmiah UKIM Unesa
Unit Kegiatan Ilmiah Mahasiswa (UKIM) Unesa





d.      Penghargaan yang pernah diraih

No.
Jenis Penghargaan
Institusi Pemberi Penghargaan
Tahun





Semua data yang saya isikan dan tercantum dalam biodata ini adalah benar dan dapat dipertanggungjawabkan secara hukum.Apabila di kemudian hari ternyata dijumpai ketidaksesuaian dengan kenyataan, saya sanggup menerima risikonya.
Demikian biodata ini saya buat dengan sebenarnya untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam pengajuan Penelitian Mahasiswa.

Surabaya, 14 Maret 2013
Pengusul
 
(Silvia Sofyanita)


BIODATA ANGGOTA  PENELITI
a.      Identitas Diri
1
Nama Lengkap
Sofatul Marwah
2
NIM
113184002
3
Tempat dan Tanggal lahir
Sampang, 01 Januari 1993
4
Alamat Rumah
Jl.Jokotole 37 Omben-Sampang
5
Nomor Rumah/Faks
03181900287
5
Alamat Fakultas
Gedung C-8, kampus UNESA ketintang
6
Nomor Fakultas /faks
0818321007
7
Nomor HP
085730803029
8
Alamat e-mail
al_shofa@yahoo.com

b.      Riwayat Pendidikan



S-1
  Nama Perguruan Tinggi
Universitas Negeri Surabaya
Fakultas
FMIPA
Jurusan
Fisika
Bidang Ilmu
Fisika
Tahun masuk
2011

c.       Pengalaman Kegiatan (Organisasi Kemahasiswaan

No
Tahun
Kegiatan
Waktu
Tempat
Penyelenggara
1






d.      Penghargaan yang pernah diraih

No.
Jenis Penghargaan
Institusi Pemberi Penghargaan
Tahun
1





Semua data yang saya isikan dan tercantum dalam biodata ini adalah benar dan dapat dipertanggungjawabkan secara hukum.Apabila di kemudian hari ternyata dijumpai ketidaksesuaian dengan kenyataan, saya sanggup menerima risikonya.
Demikian biodata ini saya buat dengan sebenarnya untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam pengajuan Penelitian Mahasiswa.

Surabaya, 15 Maret 2013
Pengusul
 
(Sofatul Marwah)


BIODATA ANGGOTA PENELITI
a.      Identitas Diri
1
Nama Lengkap
Zakiah Noptula Rozanah
2
NIM
113184046
3
Tempat dan Tanggal lahir
Mojokerto, 5 November 1994
4
Alamat Rumah
Wismokerto Bendungan-Kraton, Pasuruan
5
Nomor Rumah/Faks
-
5
Alamat Fakultas
Gedung C-8, kampus UNESA ketintang
6
Nomor Fakultas /faks
0818321007
7
Nomor HP
089678666029
8
Alamat e-mail
zakiahnoro@gmail.com

b.      Riwayat Pendidikan



S-1
  Nama Perguruan Tinggi
Universitas Negeri Surabaya
Fakultas
FMIPA
Jurusan
Fisika
Bidang Ilmu
Fisika
Tahun masuk
2011

c.       Pengalaman Kegiatan (Organisasi Kemahasiswaan
No
Tahun
Kegiatan
Waktu
Tempat
Penyelenggara






d.      Penghargaan yang pernah diraih

No.
Jenis Penghargaan
Institusi Pemberi Penghargaan
Tahun









Semua data yang saya isikan dan tercantum dalam biodata ini adalah benar dan dapat dipertanggungjawabkan secara hukum.Apabila di kemudian hari ternyata dijumpai ketidaksesuaian dengan kenyataan, saya sanggup menerima risikonya.
Demikian biodata ini saya buat dengan sebenarnya untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam pengajuan Penelitian Mahasiswa.

Surabaya, 11 Maret 2013
Pengusul
 
(Zakiah Noptula Rozanah )


Lampiran 3. Desain Detektor Kebakaran





0 komentar:

Posting Komentar

Next Prev
▲Top▲