Rancang Bangun Sistem Otomatisasi Pemadam Kebakaran Memanfaatkan Sensor LM35 Dan Fototransistor Dengan Metode Area Scanning Berbasis Atmega8535
PERSETUJUAN
Judul : Rancang Bangun Sistem Otomatisasi Pemadam Kebakaran Memanfaatkan Sensor LM35 Dan Fototransistor Dengan Metode Area Scanning Berbasis Atmega8535
Kategori : Skripsi Nama : Baik P. Sihombing Nomor Induk Mahasiswa : 100801029 Program Studi : Sarjana (S1) Fisika Departemen : Fisika Fakultas : Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Sumatera Utara Disetujui di
Medan, Agustus 2014 Komisi Pembimbing : Pembimbing 2, Pembimbing 1, Drs.Takdir Tamba,M.Eng,Sc Junedi Ginting,S.Si,M.Si NIP. 196006031986011002 NIP. 197306222003121 Disetujui Oleh Departemen Fisika FMIPA USU Ketua, Dr.Marhaposan Situmorang NIP. 195510301980031003
PERNYATAAN RANCANG BANGUN SISTEM OTOMATISASI PEMADAM KEBAKARAN MEMANFAATKAN SENSOR LM35 DAN FOTOTRANSISTOR DENGAN METODE AREA SCANNING BERBASIS ATMEGA8535
SKRIPSI Saya mengaku bahwa skripsi ini adalah hasil karya sendiri. Kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing – masing disebutkan sumbernya Medan, Juli 2014 BAIK P. SIHOMBING 100801029
PENGHARGAAN
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Kuasa, yang telah memberikan berkat dan karunianya, sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan baik. Adapun judul skripsi ini adalah “Rancang
Bangun Sistem Otomatisasi Pemadam Kebakaran Memanfaatkan Sensor LM35 Dan Fototransistor Dengan Metode Area Scanning Berbasis Atmega8535”.
Skripsi ini adalah untuk melengkapi salah satu syarat untuk memperoleh Ijazah Sarjana Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam (FMIPA) Universitas Sumatera Utara.
Selama dalam masa perkuliahan sampai akhirnya dapat menyelesaikan penulisan skripsi ini penulis sangat banyak memperoleh bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini, dengan kerendahan hati penulis menghaturkan terima kasih sebesar-besarnya kepada:
1. Bapak Junedi Ginting,S.Si,M.Si selaku dosen pembimbing 1 dan bapak Drs.Takdir Tamba,M.Eng,Sc selaku dosen pembimbing 2 yang telah memberikan banyak bimbingan dan arahan serta masukan sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan skripsi ini dengan baik.
2. Bapak Dr.Sutarman,M.Sc selaku dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam (FMIPA) USU, bapak Dr.Marhaposan Situmorang selaku Ketua Departemen Fisika FMIPA USU, bapak Drs.Syahrul Humaidi,M.Sc selaku Sekretaris Departemen Fisika FMIPA USU, beserta seluruh jajaran staf pengajar/dosen dan pegawai Departemen Fisika FMIPA USU
3. Ayahanda tercinta R. Sihombing dan ibunda tercinta S. Nababan yang tiada hentinya memberikan segalanya yang mereka mampu sehingga saya bisa seperti sekarang ini dan mampu menyelesaikan penulisan skripsi ini.
4. Saudara kandung tercinta Melda Sihombing, Eben Sihombing, Natalia Sihombing dan Posma Sihombing, yang menjadi motivasi, dan penyemangat hidup saya sampai penyelesaian penulisan skripsi ini.
5. Teman saya Dornita Hutasoit,S.Kom, yang telah memberikan bantuan dan selalu memberikan semangat dalam penyelesaian penulisan skripsi ini.
6. Semua teman seperjuangan yang saya sayangi Physic Inside stambuk 2010, abang/kakak senior dan juga adik-adik junior di Fisika Usu yang menjadi motivasi saya dalam masa perkuliahan dan selalu memberikan semangat dalam penyelesaian penulisan skripsi ini.
7. Semua teman kost Tuamang, organisasi IASMALIN, SMAN 1 Lintong Nihuta dan semua teman yang tidak bisa saya sebukan satu per satu, yang telah memberikan semangat dan dukungan doa sehingga saya dapat menyelesaikan penulisan skripsi ini. Penulis menyadari dalam penulisan skripsi, masih jauh dari kesempurnaan dan masih banyak kekurangannya baik dari susunannya, tata bahasanya, maupun dari materinya. Oleh karena itu, dengan kerendahan hati penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun dari pembaca demi tercapainya kesempurnaan skripsi ini. Akhirnya penulis berharap semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi penulis dan pembaca.
Medan, Agustus 2014 Penulis
BAIK P. SIHOMBING
RANCANG BANGUN SISTEM OTOMATISASI PEMADAM KEBAKARAN MEMANFAATKAN SENSOR LM35 DAN FOTOTRANSISTOR DENGAN METODE AREA SCANNING BERBASIS ATMEGA8535 ABSTRAK
Telah dilakukan rancang bangun suatu alat pemadam kebakaran secara otomatis memanfaatkan fototransistor untuk mendeteksi infra merah yang ditimbulkan api, sensor LM35 untuk mendeteksi suhu ruangan, motor stepper untuk menggerakkan secara horinzontal fototransistor dan ujung selang pompa air yang bergerak searah jarum jam dan juga sebaliknya dengan rotasi 360 , dan alarm sebagai tanda kebakaran. Fototransistor dan ujung selang air didesain pada posisi arah yang sama, sehingga apabila fototransistor mendeteksi adanya infra merah dan LM35 mendeteksi suhu sesuai kondisi yang ditetapkan (suhu > 38
C), maka pompa hidup untuk menyemprotkan air ke lokasi api secara horizontal dengan rotasi sekitar 30 , dan menghidupkan alarm, serta memutuskan hubungan arus listrik. Sistem atau peralatan ini dikontrol oleh mikrokontroler ATMega8535.
Kata kunci : infra merah, fototransistor, LM35, mikrokontroler ATMega8535.
DESIGN OF AUTOMATION SYSTEM FIREFIGHTERS USING LM35 SENSOR AND PHOTOTRANSISTOR WITH AREA SCANNING METHOD BASED ON ATMEGA8535
ABSTRACK
A design has been done for automatic fire extinguishers tool. Using phototransistor to detecting infra red was produced by fire. Beside that, LM35 sensor used for detecting room temperature, stepper motor used for moving the phototransistor and the end of water hose horizontally, moved clock wise and it’s inverse for 360 . Alarm used as extinguish sign. Phototransistor and the end of water hose designed in the same direction. Therefore, if the phototransistor detecting infra red and LM35 sensor detecting the room temperature equal with recommended condition (T > 38
C). So that, the water pump active and spray the water to fired area horizontally for 30 . Beside that the alarm activated and cut the electricity network. This electronic equipment was controlled by atmega8535 microcontroller.
Key words: infrared, phototransistor, LM35, mikrokontroler ATMega8535.
DAFTAR ISI
Persetujuan i
Pernyataan ii
Penghargaan iii
Abstrak v
Abstrack vi
Daftar Isi vii
Daftar Gambar ix
Daftar Tabel x
Daftar Lampiran xi
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
1
1.2 Rumusan Masalah
2
1.3 Batasan Masalah
2
1.4 Tujuan Penelitian
3
1.5 Manfaat Penelitian
3
1.6 Metode Penelitian
3
1.7 Sistematika Penulisan
4 BAB 2 TIJAUAN PUSTAKA
2.1 Infra Merah
5
2.2 Mikrokontroler ATMega8535
6
2.2.1 Arsitektur ATMega8535
6
2.2.2 Fitur ATMega8535
8
2.3 Fototransistor
10
2.4 Sensor Suhu LM3
12
2.5 Motor Stepper
16
2.5.1 Tipe Motor Stepper
17
2.6 Relay
18
2.7 Transistor
20
2.8 Catu Daya
21
2.8.1 Transformator Step Down
22
2.9 Software Pemrograman dan Software Downloader
24
2.9.1 Men-download Program ke Mikrokontroler dengan CVAVR
24 BAB 3 PERANCANGAN DAN PRINSIP KERJA ALAT
3.1 Diagram Blok dan Rangkaian Lengkap sistem
28
3.2 Prinsip Kerja Rangkaian
30
3.2.1 Rangkaian Minimum ATMega8535
30
3.2.2 Rangkaian Sensor LM35
32
3.2.3 Rangkaian Fototransistor
33
3.2.4 Rangkaian Penguat Arus
35
3.2.5 Rangkaian Motor Stepper
34
3.2.6 Rangkaian Alarm
35
3.2.7 Rangkaian Pompa Air
36
3.2.8 Rangkaian Pemutus Hubungan Arus Listrik
37
3.2.9 Rangkaian Catu Daya
37
3.3 Flowchart Sistem
39 BAB 4 PENGUJIAN DAN ANALISA
4.1 Pengujian dan Analisa Fototransistor
41
4.2 Pengujian dan Analisa Sensor LM35
44
4.3 Pengujian Alat
46 BAB 5 PENUTUP
5.1 Kesimpulan
48
5.2 Saran
48 DAFTAR PUSTAKA
49 LAMPIRAN
51
DAFTAR GAMBAR
34 Gambar 3.7 Rangkaian Pengendali Motor Stepper
27 Gambar 3.1 Diagram Blok Sistem Pemadam Kebakaran Otomatis
28 Gambar 3.2 Rangkaian Lengkap Sistem
29 Gambar 3.3 Rangkaian Mikrokontroler ATMega8535
31 Gambar 3.4 LM35 Basic Temperature Sensor
32 Gambar 3.5 Rangkaian Sensor LM35
33 Gambar 3.6 Rangkaian Fototransistor
35 Gambar 3.8 Rangkaian Pengendali Buzzer
26 Gambar 2.19 Screenshoot Proses Build
36 Gambar 3.9 Rangkaian Pengendali Pompa Air
36 Gambar 3.10 Rangkaian Pemutus Hubungan Arus Listrik
37 Gambar 3.11 Rangkaian Catu daya
38 Gambar 3.12 Flowchart system
39 Gambar 4.1 Grafik Pengujian Fototransistor
42 Gambar 4.2 Grafik Pengujian Sensor LM35
27 Gambar 2.20 Screenshoot Proses Flash Program
25 Gambar 2.18 Screenshoot Proses Compile
Gambar 2.1 Jangkauan Panjang Gelombang Jenis Infra Merah13 Gambar 2.8 Grafik Akurasi LM35 Terhadap Suhu
5 Gambar 2.2 Konfigurasi Pin ATMega8535
7 Gambar 2.3 Sistem Minimum Mikrokontroler ATMega8535
8 Gambar 2.4 Blok Diagram Fungsional ATMega8535
9 Gambar 2.5 Bentuk dan Simbol Fototransistor
10 Gambar 2.6 Rangkaian Dasar Fototransistor
11 Gambar 2.7 Skematik Bentuk dan Rangkaian Dasar Sensor Suhu LM35
14 Gambar 2.9 Bagian-Bagian dari Motor Stepper
23 Gambar 2.17 Screenshoot Code Vision AVR
17 Gambar 2.10 Motor Stepper Unipolar
18 Gambar 2.11 Motor Stepper Bipolar
18 Gambar 2.12 Prinsip Kerja Rangkaian relay
19 Gambar 2.13 Jenis Transistor
21 Gambar 2.14 Diagram Blok Catu Daya
22 Gambar 2.15 Transformator/Transformer
22 Gambar 2.16 Transformator Step Down
44
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1 Hasil Pengujian Fototransistor42 Tabel 4.2 Hasil Pembuktian Hubungan Intensitas Cahaya dengan Tegangan Keluaran
43 Tabel 4.3 Hasil Pengujian Sensor LM35
45