Prototipe Sistem Pemadam Kebakaran Berbasis PLC Dengan Menggunakan Sensor Asap Dan Sensor Suhu.

25
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Kemajuan ilmu teknologi dan pengetahuan telah mendorong manusia untuk mengatasi berbagai macam masalah seperti dalam permasalahan kebakaran. Kebakaran merupakan suatu kejadian yang merugikan semua makhluk hidup hususnya pada manusia dan bisa terjadi merenggut korban jiwa.Banyaknya terjadi kebakaran bisa terjadi kebocoran gas, konsleting listrik ataupun kelalaian manusia itu sendiri. Banyaknya kerugian dan menimbulkan korban jiwa karena kebakaran di sebabkan terlambatnya kedatangan unit pemadam kebakaran ketempat lokasi yang jarak antara tempat dinas unit pemadam kebakaran dengan lokasi kebakaran menempuh jarak yang jauh, dan menunggu berjam jam untuk bisa sampai ketempat lokasi kebakaran.Dalam hal ini pemerintah masih kesulitan dalam mencegah maupun menangani kebakaran. Solusi untuk mengatasi permasalahan tersebut di butuhkan suatu system yang dapat memberikan peringatan dini kepada yang bersangkutan ketika terjadi kebakaran sehingga kerugian yang ditimbulkan bisa diminimalisir dan bisa ditambahkan sebuah alat penanganan kebakaran berupa penyemprot air untuk memperlambat api membesar. Sistem yang dimaksud diatas adalah sistem pemadam kebakaran dianataranya menggunakan sensor suhu dan sensor asap yang akan dikontrol otomatis oleh PLC secara jarak jauh, secara umum system ini digunakan dunia industry dan rumah rumah ataupun gedung gedung bertingkat. 1.2 Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang dan dasar pemikiran diatas, maka dapat dirumuskan permasalahan sebagai berikut :

description

BAB 1

Transcript of Prototipe Sistem Pemadam Kebakaran Berbasis PLC Dengan Menggunakan Sensor Asap Dan Sensor Suhu.

Page 1: Prototipe Sistem Pemadam Kebakaran Berbasis PLC Dengan Menggunakan Sensor Asap Dan Sensor Suhu.

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Kemajuan ilmu teknologi dan pengetahuan telah mendorong

manusia untuk mengatasi berbagai macam masalah seperti dalam

permasalahan kebakaran. Kebakaran merupakan suatu kejadian yang

merugikan semua makhluk hidup hususnya pada manusia dan bisa terjadi

merenggut korban jiwa.Banyaknya terjadi kebakaran bisa terjadi

kebocoran gas, konsleting listrik ataupun kelalaian manusia itu sendiri.

Banyaknya kerugian dan menimbulkan korban jiwa karena

kebakaran di sebabkan terlambatnya kedatangan unit pemadam kebakaran

ketempat lokasi yang jarak antara tempat dinas unit pemadam kebakaran

dengan lokasi kebakaran menempuh jarak yang jauh, dan menunggu

berjam jam untuk bisa sampai ketempat lokasi kebakaran.Dalam hal ini

pemerintah masih kesulitan dalam mencegah maupun menangani

kebakaran.

Solusi untuk mengatasi permasalahan tersebut di butuhkan suatu

system yang dapat memberikan peringatan dini kepada yang bersangkutan

ketika terjadi kebakaran sehingga kerugian yang ditimbulkan bisa

diminimalisir dan bisa ditambahkan sebuah alat penanganan kebakaran

berupa penyemprot air untuk memperlambat api membesar. Sistem yang

dimaksud diatas adalah sistem pemadam kebakaran dianataranya

menggunakan sensor suhu dan sensor asap yang akan dikontrol otomatis

oleh PLC secara jarak jauh, secara umum system ini digunakan dunia

industry dan rumah rumah ataupun gedung gedung bertingkat.

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang dan dasar pemikiran diatas, maka dapat

dirumuskan permasalahan sebagai berikut :

Page 2: Prototipe Sistem Pemadam Kebakaran Berbasis PLC Dengan Menggunakan Sensor Asap Dan Sensor Suhu.

1. Bagaimana cara menanggulangi terjadinya kebakaran atau memperlambat

api semakin membesar

2. Bagaiamana cara menciptakan suatu system yang dapat mengetahui

peringatan bahaya kebakaran melalui sensor asap dan sensor suhu yang

dikontrol oleh PLC

1.3 Tujuan Penelitian

Berdasarkan latar belakang dan dasar pemikiran diatas, maka dapat

dirumuskan permasalahan sebagai berikut :

1. Memperlambat api semakin besar

2. Mengurangi angka kerugian sumber daya manusia

3. Mengetahui peringatan jika terjadinya kebakaran

1.4 Batasan Masalah

Dalam Tugas Akhir ini diberikan batasan–batasan masalah, sebagai berikut:

1. Menggunakan dua sensor, yaitu sensor asap dan sensor suhu.

2. Sensor asap yang digunakan adalah FG200B.

3. Sensor suhu yang digunakan adalah LM35DZ.

4. Menggunakan PLC merk LG MASTER-K120S sebagai pengendali dari

operasi sistem.

5. Buzzer sebagai tanda peringatan akan terjadinya Kebakaran.

6. Menggunakan pompa wiper untuk mengalirkan air sebagai awal

antisipasi kebakaran.

Page 3: Prototipe Sistem Pemadam Kebakaran Berbasis PLC Dengan Menggunakan Sensor Asap Dan Sensor Suhu.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Landasan Teori

2.1.1 Programmable Logic Controller (PLC)

Programmable Logic Control (singkatnya PLC) merupakan suatu bentuk

khusus pengontrol berbasis mikroprosesor yang memanfaatkan memori yang

dapat diprogram untuk menyimpan instruksi-instruksi dan untuk

maengimplementasikan fungsi-fungsi semisal logika, sequencing, pemwaktuan

(timing), pencacah (counting) dan aritmatika guna mengontrol mesin-mesin dan

proses-proses (Gambar 1.1)dan dirancang untuk dioprasikan oleh para insinyur

yang hanya memiliki sedikit pengetahuan mengenai komputer dan pemograman.

Piranti ini dirancang sedemikian rupa agar tidak hanya programer komputer saja

yang dapat membuat atau mengubah program-programnya. Oleh karena itu, para

perancang PLC telah menempatkan sebuah program awal didalam piranti ini (pre-

program) yang memungkinkan program-program kontrol dimasukkan dengan

menggunakan suatu bentuk bahasa pemograman yang sederhana dan intuitif.

Istlah logika (logic) dipergunakan karena pemograman yang harus dilakukan

sebagian besar berkaitan dengan pengimplementasikan operasi-operasi logika dan

penyambungan (switching), misalnya jika A atau B terjadi maka sambungkan

(atau hidupkan) C, jika A dan B terjadi maka sambungkan D. Perangkat-perangkat

masukan, yaitu , sensor-sensor semisal saklar, dan perangkat-perangkat keluaran

didalam sistenm yang dikontrol, misalnya, motor, katub, dsb., disambungkan ke

PLC. Sang operator kemudian memasukkan serangkai instruksi, yaitu, sebuah

program, kedalam memori PLC.Perangkat pengontrol tersebut kemudian

memantau masukan-masukan dan keluaran-keluaran sesuai dengan instruksi-

instruksi didalam program dan melaksanakan aturan-aturan kontrol yang telah

diprogram.

Page 4: Prototipe Sistem Pemadam Kebakaran Berbasis PLC Dengan Menggunakan Sensor Asap Dan Sensor Suhu.

Gambar 1.1. Sebuah Programmable Logic Control

PLC memiliki keunggulan yang signifikan, karena sebuah perangkat

pengontrol yang sama dapat digunakan didalam beraneka ragam sistem kontrol.

Untuk memodifikasi sebuah sistem kontrol dan aturan-aturan pengontrolan yang

dijalankan, yang harus dilakukan oleh sorang operator hanyalah memasukkan

seperangkat instruksi yang berbeda dari yang digunakan sebelumnya.Penggantian

rangkaian kontrol tidak perlu dilakukan. Hasilnya adalah sebuah perangkat yang

fleksibel dan hemat-biaya yang dapat dipergunakan didalam sistem-sistem kontrol

yang sifat dan kompleksitasnya sangat beragam.

PLC serupa dengan komputer, bedanya : komputer dioptimalkan untuk

tugas-tugas perhitungan dan penyajian data, sedangkan PLC dioptimalkan untuk

tugas-tugas pengontrolan dan pengoprasian didalam lingkungan industri. Dengan

demikian PLC memiliki karakteristik:

1. Kokoh dan dirancang untuk tahan terhadap getaran, suhu, kelembaban dan

kebisingan.

2. Antarmuka untuk masukan dan keluaran telah tersedia secara built-in

didalamnya.

3. Mudah diprogram dan menggunakan sebuah bahasa pemograman yang

mudah dipaham, yang sebagian besar berkaitan dengan operasi-operasi

logika dan penyambungan.

Gambar 1.2 Sistem PLC

Page 5: Prototipe Sistem Pemadam Kebakaran Berbasis PLC Dengan Menggunakan Sensor Asap Dan Sensor Suhu.

Perangkat PLC pertama dikembangkan pada tahun 1969. Dewasa ini PLC

secara luas digunakan dan telah dikembangkan dari unit-unti kecil yang berdiri

sendiri (self-contained) yang hanya mampu menangani sekitar 20

masukan/keluaran menjadi sistem-sistem modular yang dapat menangani

masukan/keluaran dalam jumlah besar, menangani masukan/keluaran analog

maupun digital, dan melaksanakan mode-mode kontrol proposional-integral-

derivatif.

Umumnya, sebuah sistem PLC memiliki lima komponen dasar.

Komponen-komponen ini adalah unit prosesor, memori, unit catu daya, bagian

antarmuka masukan/keluaran, dan perangkat pemograman.Gambar II.2

menampilkan konfigurasi dasarnya.

1. Unit prosesor atau central processing unit (unit pengolahan pusat)(CPU)

adalah unit yang berisi mikroprosesor yang menginterpretasikan sinyal-

sinyal masukan dan melaksanakan tindakan-tindakan pengontrolan, sesuai

dengan program yang tersimpan dalam memori, lalu mengkomunikasikan

keputusan-keputusan yang diambilnya sebagai sinyal-sinyal kontrol ke

antarmuka keluaran.

2. Unit catu daya diperlukan untuk mengkonversikan tegangan AC sumber

menjadi tegangan rendah DC (5 Volt) yang dibutuhkan oleh prosesor dan

rangkaian-rangkaian didalam modul-modul antarmuka masukan dan

keluaran.

3. Peangkat pemograman dipergunakan untuk memasukkan program yang

dibutuhkan didalam memori. Program tersebut dibuat dengan

menggunakan perangkat ini dan kemudian dipindahkan kedalam unit

memori PLC.

4. Unit memori adalah tempat dimana program yang digunakan untuk

melaksanakan tindakan-tindakan pengontrolan oleh mikroprosesor

disimpan.

5. Bagian masukan dan keluaran adalah antarmuka dimana prosesor

menerima informasi dari dan mengkomunikasikan informasi kontrol ke

perangkat-perangkat eksternal. Sinyal-sinyal masukan, oleh karenanya,

Page 6: Prototipe Sistem Pemadam Kebakaran Berbasis PLC Dengan Menggunakan Sensor Asap Dan Sensor Suhu.

dapat berasal dari saklar-saklar pada kasus mesin bor otomatis, atau

sensor-sensor lain, seperti misalnya sel-sel fotoelektris pada mekanisme

perhitungan, sensor suhu atau sensor aliran cairan, dsb. Sinyal-sinyal

keluaran mungkin diberikan pada kumparan-kumparan starter motor,

katup-katup selenoida, dll. Perangkat-perangkat masukan dan keluaran

dapat digolongkan menjadi perangkat-perangkat yang menghasilkan sinyal

diskrit atau digital, dan yang menghasilkan sinyal-sinyal analog (Gambar

II.3). Perangkat-perangkat yang menghasilkan sinyal-sinyal digital adalah

perangkat-perangkat yang hanya mengindikasikan kondisi „mati‟ (off) atau

„hidup‟(on). Sehingga, saklar adalah sebuah perangkat yang menghasilkan

sebuah sinyal diskrit, yaitu, ada tegangan atau tidak ada tegangan.

Perangkat-perangkat digital pada dasarnya dapat dipandang sebagai

perangkat-perangkat diskrit yang menghasilkan serangkai sinyal „mati;-

„hidup‟. Perangkat-perangkat analog menghasilkan sinyal-sinyal yang

amplitudonya sebanding dengan nilai variable yang dipantau. Sebagai

contoh, sensor suhu akan menghasilkan tegangan yang nilainya sebanding

dengan suhu.

Gambar 1.3. Sinyal: (a) diskrit, (b) digital, (c) analog

PLC yang digunakan dalam tugas akhir ini adalah PLC-5 Allen Bradley

yang penjelasannya dapat di bagi menjadi dua bagian yaitu perangkat keras

(hardware) dan perangkat lunak (software).

Page 7: Prototipe Sistem Pemadam Kebakaran Berbasis PLC Dengan Menggunakan Sensor Asap Dan Sensor Suhu.

2.2 Sensor

Sensor merupakan bagian dari transducer yang berfungsi untuk melakukan

sensing atau “merasakan dan menangkap” adanya perubahan energi eksternal

yang akan masuk ke bagian input dari transducer, sehingga perubahan kapasitas

energi yang ditangkap segera dikirim kepada bagian konvertor dari transducer

untuk dirubah menjadi energi listrik. Berikut adalah macam - macam sensor :

1. Sensor cahaya adalah alat yang digunakan untuk merubah besaran cahaya

menjadi besaran listrik. Prinsip kerja dari alat ini adalah mengubah energi

foton menjadi elektron. Salah satu penggunaannya yang paling populer

adalah kamera digital.

2. Sensor suhu adalah alat yang digunakan untuk merubah besaran panas

menjadi besaran listrik. Ada beberapa metode yang digunakan untuk

membuat sensor ini, salah satunya dengan cara menggunakan material

yang berubah hambatannya terhadap arus listrik sesuai dengan suhunya.

2.2.1 Sensor Suhu

Sensor suhu adalah alat yang digunakan untuk

mengubah besaran panas menjadi besaran listrik yang dapat dengan mudah

dianalisis besarnya. Ada beberapa metode yang digunakan untuk

membuat sensor ini, salah satunya dengan cara menggunakan material yang

berubah hambatannya terhadap arus listrik sesuai dengan suhunya.

Untuk mendeteksi suhu digunakan sebuah sensor suhu LM 35 yang dapat

dikalibrasikan langsung dalam , LM 35 ini difungsikan sebagai basic temperature

sensor.

Page 8: Prototipe Sistem Pemadam Kebakaran Berbasis PLC Dengan Menggunakan Sensor Asap Dan Sensor Suhu.

Gambar 1.4 LM 35 basic temperature sensor

IC LM 35 sebagai sensor suhu yang teliti dan terkemas dalam bentuk

Integrated Circuit (IC), dimana output tegangan keluaran sangat linear berpadanan

dengan perubahan suhu. Sensor ini berfungsi sebagai pengubah dari besaran fisis

suhu ke besaran tegangan yang memiliki koefisien sebesar 10 mV /°C yang berarti

bahwa kenaikan suhu 1° C maka akan terjadi kenaikan tegangan sebesar 10 mV.

IC LM 35 ini tidak memerlukan pengkalibrasian atau penyetelan dari luar

karena ketelitiannya sampai lebih kurang seperempat derajat celcius pada

temperature ruang.Jangka sensor mulai dari – 55°C sampai dengan 150°C, IC

LM35 penggunaannya sangat mudah, difungsikan sebagai kontrol dari indicator

tampilan catu daya terbelah. IC LM 35 dapat dialiri arus 60 m A dari supplay

sehingga panas yang ditimbulkan sendiri sangat rendah kurang dari 0 ° C di dalam

suhu ruangan.

Gambar 1.5 Rangkaian pengukur suhu

Page 9: Prototipe Sistem Pemadam Kebakaran Berbasis PLC Dengan Menggunakan Sensor Asap Dan Sensor Suhu.

LM 35 ialah sensor temperatur paling banyak digunakan untuk praktek,

karena selain harganya cukup murah, linearitasnya juga lumayan bagus. LM35

tidak membutuhkan kalibrasi eksternal yang menyediakan akurasi ± ¼ °C pada

temperatur ruangan dan ± ¾ °C pada kisaran -55 °C to +150 °C. LM35

dimaksudkan untuk beroperasi pada -55 °C hingga +150 °C, sedangkan LM35C

pada -40 °C hingga +110 °C, dan LM35D pada kisran 0-100°C. LM35D juga

tersedia pada paket 8 kaki dan paket TO-220. Sensor LM35 umunya akan naik

sebesar 10mV setiap kenaikan 1°C (300mV pada 30 °C).

Gambar 1.6 Bentuk Fisik LM 35

Sensor suhu LM35 berfungsi untuk mengubahbesaran fisis yang berupa

suhu menjadi besaran elektri tegangan. Sensor ini memiliki parameter bahwa

setiap kenaikan 1°C tegangan keluarannya naik sebesar 10mV dengan batas

maksimal keluaran sensor adalah 1,5V pada suhu 150°C. Pada perancangan kita

tentukan keluaran ADC mencapai full scale pada saat suhu 100°C, sehingga

tegangan keluaran tranduser (10mV/°C x 100°C) = 1V. Pengukuran secara

langsung saat suhu ruang, keluaran LM35 adalah 0,3V (300mV).Tengan ini

diolah dengan mengunakan rangkaian pengkondisi sinyal agar sesuai dangan

tahapan masukan ADC. LM35 memiliki kelibihan – kelebihan sebagaiberikut:

1. Di kalibrasi langsung dalam celsius

2. Memiliki faktor skala linear + 10.0 mV/°C

3. Memiliki ketetapan 0,5°C pada suhu 25°C

4. Jangkauan maksimal suhu antara -55°C sampai 150°C

Page 10: Prototipe Sistem Pemadam Kebakaran Berbasis PLC Dengan Menggunakan Sensor Asap Dan Sensor Suhu.

5. Cocok untuk applikasi jarak jauh

6. Harganya cukup murah

7. Bekerja pada tegangan catu daya 4 sampai 30Volt

8. Memiliki arus drain kurang dari 60 uAmp

9. Pemanasan sendiri yang lambat ( low self-heating)

10. 0,08˚C diudara diam

11. Ketidak linearanya hanya sekitar ±¼°C

12. Memiliki Impedansi keluaran yang kecil yaitu 0,1 watt untuk beban 1

mAmp.

Sensor suhu tipe LM35 merupakan IC sensor temperatur yang akurat yang

tegangan keluarannya linear dalam satuan celcius.Jadi LM35 memilik kelebihan

dibandingkan sensor temperatur linear dalam satuan kelvin, karena tidak

memerlukan pembagian dengan konstanta tegangan yang besar dan keluarannya

untuk mendapatkan nilai dalam satuan celcius yang tepat. LM35 memiliki

impedansi

Keluaran yang rendah, keluaran yang linear, dan sifat ketepatan dalam

pengujian membuat proses interface untuk membaca atau mengotrol sirkuit lebih

mudah. Pin V+ dari LM35 dihubungkan kecatu daya, pin GND dihubungkan ke

Ground dan pin\ Vout- yang menghasilkan tegangan analog hasil pengindera

suhu dihubungkan ke vin (+) dan ADC 0840.

LM35DZ adalah komponen sensor suhu berukuran kecil seperti transistor

(TO-92). Komponen yang sangat mudah digunakan ini mampu mengukur suhu

hingga 100 derajad Celcius. Dengan tegangan keluaran yang terskala lineardengan

suhu terukur, yakni 10 milivolt per 1 derajad Celcius, maka komponen ini sangat

cocok untuk digunakan sebagai teman eksperimen kita, atau bahkan untuk

aplikasi-aplikasi seperti termometer ruang digital, mesin pasteurisasi, atau

termometer badan digital.LM35 dapat disuplai dengan tegangan mulai 4V-30V

DC dengan arus pengurasan 60 mikroampere, memiliki tingkat efek self-heating

yang rendah (0,08 derajad Celcius).

Page 11: Prototipe Sistem Pemadam Kebakaran Berbasis PLC Dengan Menggunakan Sensor Asap Dan Sensor Suhu.

Self-heating adalah efek pemanasan oleh komponen itu sendiri akibat

adanya arus yang bekerja melewatinya.Untuk komponen sensor suhu, parameter

ini harus dipertimbangkan dan diupakara atau di-handle dengan baik karena hal

ini dapat menyebabkan kesalahan pengukuran. Seperti sensor suhu jenis RTD

PT100 atau PT1000 misalnya, komponen ini tidak boleh dieksitasi oleh arus

melebihi 1 miliampere, jika melebihi, maka sensor akan mengalami self-heating

yang menyebabkan hasil pengukuran senantiasa lebih tinggi dibandingkan suhu

yang sebenarnya.

Gambar 1.6 Skematik Rangkaian Dasar Sensor Suhu LM35-DZ

Gambar diatas adalah gambar 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 derajad celcius. Jadi jika Vout = 530mV, maka suhu terukur adalah 53 derajad

Celcius.Dan jika Vout = 320mV, maka suhu terukur adalah 32 derajad Celcius.

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. Akan tetapi

tidak untuk aplikasi yang sesungguhnya. Terbukti dari eksperimen yang telah saya

Page 12: Prototipe Sistem Pemadam Kebakaran Berbasis PLC Dengan Menggunakan Sensor Asap Dan Sensor Suhu.

lakukan, tegangan keluaran sensor belumlah stabil. Pada kondisi suhu yang relatif

sama, jika tegangan suplai saya ubah-ubah (saya naikkan atau turunkan), maka

Vout juga ikut berubah. Memang secara logika hal ini sepertinya benar, tapi untuk

instrumentasi hal ini tidaklah diperkenankan. Dibandingkan dengan tingkat

kepresisian, maka tingkat akurasi alat ukur lebih utama karena alat ukur

seyogyanya dapat dijadikan patokan bagi penggunanya. Jika nilainya berubah-

ubah untuk kondisi yang relatif tidak ada perubahan, maka alat ukur yang

demikian ini tidak dapat digunakan.

Meskipun tegangan sensor ini dapat mencapai 30 volt akan tetapi yang

diberikan kesensor adalah sebesar 5 volt, sehingga dapat digunakan dengan catu

daya tunggal dengan ketentuan bahwa LM35 hanya membutuhkan arus sebesar 60

µA hal ini berarti LM35 mempunyai kemampuan menghasilkan panas (self-

heating) dari sensor yang dapat menyebabkan kesalahan pembacaan yang rendah

yaitu kurang dari 0,5 ºC pada suhu 25 ºC. 3 pin LM35 menunjukan 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

Secara prinsip sensor akan melakukan penginderaan pada saat perubahan

suhu setiap suhu 1 ºC 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 ºC

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

Page 13: Prototipe Sistem Pemadam Kebakaran Berbasis PLC Dengan Menggunakan Sensor Asap Dan Sensor Suhu.

jauh lebih rendah dari suhu permukaan, maka LM35 berada pada suhu permukaan

dan suhu udara disekitarnya .

Jarak yang jauh diperlukan penghubung yang tidak terpengaruh oleh

interferensi dari luar, dengan demikian digunakan kabel selubung yang ditanahkan

sehingga dapat bertindak sebagai suatu antenna penerima dan simpangan

didalamnya, juga dapat bertindak sebagai perata arus yang mengkoreksi pada

kasus yang sedemikian, dengan mengunakan metode bypass kapasitor dari Vin

untuk ditanahkan.

Karakteristik dari Sensor LM35.

1. Memiliki sensitivitas suhu, dengan faktor skala linier antara tegangan dan

suhu10 mVolt/ºC, sehingga dapat dikalibrasi langsung dalam celcius.

2. Memiliki ketepatan atau akurasi kalibrasi yaitu 0,5ºC pada suhu 25 ºC

3. Memiliki jangkauan maksimal operasi suhu antara -55 ºC sampai +150 ºC.

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 ºCpada udara diam.

7. Memiliki impedansi keluaran yang rendah yaitu 0,1 W untuk beban 1 mA.

8. Memiliki ketidak linieran hanya sekitar ± ¼ ºC.

2.2.2 Sensor Asap

Smoke Detector adalah sensor yang digunakan untuk

mendeteksi adanya gumpalan asap

Pada dasarnya prinsip kerja dari sensor asap adalah mendeteksi

keberadaan asap hasil pembakaran seperti asap CO2 dan lain

sebagainya. Jika sensor tersebut mendeteksi keberadaan asaphasil

pembakaran tersebut di udara dengan tingkat konsentrasi tertentu,

maka sensor akan mendeteksi bahwa terdapat asap diudara. Ketika

Page 14: Prototipe Sistem Pemadam Kebakaran Berbasis PLC Dengan Menggunakan Sensor Asap Dan Sensor Suhu.

sensor mendeteksi keberadaan asap tersebut maka resistansi elektrik

sensor akan turun sehingga dapat diketahui kebaradaanasap di udara.

Asap adalah keseluruhan partikel yang melayang-layang baik

kelihatan maupun tidak kelihatan hasil dari suatu pembakaran.

Dikarenakan asap bersifat naik ke atas, umumnya pendeteksi asap

(Gambar 1.7) dipasang di langit-langit, atau di dinding dekat langit-

langit. Untuk mempertinggi tingkat kemungkinan membangunkan

penghuni yang sedang tidur, biasanya pendeteksi asap dipasang di

dekat kamar tidur. Idealnya di ruang terbuka, atau paling baik di dalam

kamar tidur itu sendiri.

Gambar 1.7. Alat Pendeteksi Asap

Pendeteksi asap secara umum jauh lebih cepat mendeteksi

kebakaran dari pada pendeteksi panas. Umumnya pendeteksi asap

bekerja menggunakan prinsip Optical Detection atau Ionization. Tetapi

dapat juga digunakan secara bersamaan untuk mempertinggi

sensitifitasnya sebagai pendeteksi asap. Pendeteksi ini dapat beroperasi

sendiri, dihubungkan satu sama lainnya untuk membuat pendeteksi-

pendeteksi di satu area menyalakan alarm jika salah satu pendeteksi

terpicu, atau diintegrasikan ke Sistem Alarm Kebakaran atau sistem

pengamanan.

Secara umum jenis detector ini dibagi menjadi 3 macam

yaitu ionization smoke detector, photoelectric smoke detector, dan air

Page 15: Prototipe Sistem Pemadam Kebakaran Berbasis PLC Dengan Menggunakan Sensor Asap Dan Sensor Suhu.

sampling smoke detector. Perbedaan dari ketiga jenis smoke

detector tersebut hanya pada metode deteksinya.

Smoke Detector adalah detektor yang berkerjanya berdasarkan

batas konsistensi asap tertentu, detektor asap dapat berupa :

- Detektor Asap optik (Photo Electric Smoke Detector) adalah alat

yang mendeteksi adanya asap yang berkerja dengan prinsip

berkurangnya cahaya oleh asap oleh kosentrasi tertentu.

Pendeteksi jenis ini bekerja berdasarkan prinsip pembuyaran dan

pemantulan cahaya. Pendeteksi jenis ini sensitif terhadap asap

dengan partikel besar dan tidak sensitif terhadap asap dengan

partikel kecil.

Gambar 1.8. Prinsip Pembuyaran Cahaya

- Detektor Asap Ionisasi (Ionization Smoke Detector) adalah alat

yang berkerja dengan prinsip berkurangnya arus ionisasi oleh asap

pada kosentrasi tertentu.

Pendeteksi jenis ini lebih murah dibandingkan dengan pendeteksi

jenis optik, tetapi terkadang pendeteksi ini ditolak karena alasan

lingkungan. Pendeteksi ini menggunakan ruang ionisasi dan

sumber radiasi ionisasi untuk mendeteksi asap. Di dalam

pendeteksi ionisasi ini terdapat sejumlah kecil (sekitar 1/5000

gram) zat radioaktif americium-241. Unsur dari radioaktif ini

merupakan sumber partikel alpha yang baik. Ruang ionisasi terdiri

dari dua lempengan logam yang terpisah sekitar satu sentimeter.

Page 16: Prototipe Sistem Pemadam Kebakaran Berbasis PLC Dengan Menggunakan Sensor Asap Dan Sensor Suhu.

Sumber tegangan arus searah diberikan ke lempengan yang

membuat lempengan bermuatan.

2.3 Alarm

Alarm secara umum dapat didefinisikan sebagai bunyi peringatan

atau pemberitahuan. Dalam istilah jaringan, alarm dapat juga didefinisikan

sebagai pesan berisi pemberitahuan ketika terjadi penurunan atau

kegagalan dalam penyampaian sinyal komunikasi data ataupun ada

peralatan yang mengalami kerusakan (penurunan kinerja). Pesan ini

digunakan untuk memperingatkan operator mengenai adanya masalah

(bahaya) pada jaringan. Alarm memberikan tanda bahaya berupa sinyal,

bunyi, ataupun sinar

Sistem pengindera api (fire alarm system) merupakan sebuah sistem

terintegrasi yang didesain untuk mendeteksi adanya gejala kebakaran.

Alarm tersebut memberikan peringatan dalam sistem evakuasi dan

dilanjutkan dengan sistem instalasi pemadam kebakaran secara otomatis

maupun manual (fire fighting system). Peralatan utama dalam pengendali

sistem ini adalah Main Control Fire Alarm (MCFA) atau Fire Alarm

Control Panel (FACP) yang menerima sinyal masuk (input) dari semua

detektor serta komponen pendeteksi dan kemudian memberikan sinyal

keluar (output) melalui komponen keluaran yang sudah ditetapkan

Gambar 1.9. Fire Alarm

Page 17: Prototipe Sistem Pemadam Kebakaran Berbasis PLC Dengan Menggunakan Sensor Asap Dan Sensor Suhu.

Bagian-bagian yang terdapat pada alarm kebakaran, antara lain :

1) Pendeteksi (detector)

2) Bel dan suara/sirine

3) Lampu tanda (healthy indicator and fire indicator)

4) Sinyal pengendali (remote signalling)

5) Tombol reset

6) Name plate berisi spesifikasi dari alarm kebakaran tersebut

2.4 Pompa

Pompa adalah alat untuk menggerakan cairan atau adonan. Pompa

menggerakan cairan dari tempat bertekanan rendah ke tempat dengan

tekanan yang lebih tinggi, untuk mengatasi perbedaan tekanan ini maka

diperlukan tenaga (energi). Pompa untuk udara biasa disebut Kompresor,

kecuali untuk beberapa aplikasi bertekanan rendah, seperti di Ventilasi,

Pemanas, dan Pendingin ruangan maka sebutanya

menjadi fan atau Penghembus (Blower) .

Pompa beroperasi dengan prinsip membuat perbedaan tekanan

antara bagian masuk (suction) dengan bagian keluar (discharge). Dengan

kata lain, pompa berfungsi mengubah tenaga mekanis dari suatu sumber

tenaga (penggerak) menjadi tenaga kinetis (kecepatan), dimana tenaga ini

berguna untuk mengalirkan cairan dan mengatasi hambatan yang ada

sepanjang pengaliran.

Gambar 2.0 Pompa Wiper

Page 18: Prototipe Sistem Pemadam Kebakaran Berbasis PLC Dengan Menggunakan Sensor Asap Dan Sensor Suhu.

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Metode Penelitian

Dalam penelitian ini, metode yang digunakan adalah metode

Pemrograman PLC yang digunakan berupa program KGL_WE versi 3.6 dan

diagram leader.

3.2 Instrumen Penelitian

3.2.1 Perancangan Perangkat Keras (Hardware)

Blok perancangan perangkat keras system pemadaman kebakaran pada

Tugas Akhir ini meliputi unit masukan, PLC sebagai pengendali, dan unit

keluaran. Koneksi antara peralatan masukan dan keluaran dengan terminal-

terminal PLC dapat dilihat pada Gambar 3.1.

Gambar 3.1 Koneksi antara peralatan masukan dan keluaran dengan

terminal-terminal PLC

3.2.2 Unit Masukan (Input)

Page 19: Prototipe Sistem Pemadam Kebakaran Berbasis PLC Dengan Menggunakan Sensor Asap Dan Sensor Suhu.

Unit masukan merupakan antarmuka yang menghubungkan peralatan masukan

luar dengan terminalnmasukan PLC. Unit masukan ini terdiri dari sensor asap dan

sensor suhu.

A. Sensor Asap

Perancangan perangkat keras unit masukan sensor asap meliputi sensor asap

sebagai pendeteksi asap, IC CA3140E sebagai pembanding, transistor BD139

sebagai penguat arus dan relai sebagai saklar. Blok perancangan perangkat keras

unit masukan sensor asap dapat dilihat pada Gambar 3.2.

Gambar 3.2 Blok perancangan perangkat keras unit masukan sensor asap

Gambar 3.2 memperlihatkan blok rancangan perangkat keras unit masukan sensor

asap. Kaki 7 terhubung resistor 8,2MΩ, kaki 9 terhubung tegangan berharga

negatif terhadap tanah (ground), kaki 5 terhubung resistor 390 Ω seri dengan

katoda LED dan anoda LED terhubung resistor 1 MΩ seri dengan tegangan

berharga positif 9 Volt. Sensor asap terhubung IC RE46C120 kaki 14, 15 dan 16.

Kaki 14 terhubung netral, kaki 15 terhubung tegangan berharga positif 9 Volt,

kaki 16 terhubung dengan rangkaian pembanding sebagai tegangan keluaran

sensor. Rangkaian pembanding ini berfungsi sebagai pembanding tegangan

masukan (Vin) dengan tegangan referensi (Vref). Berikut hubungan antara Vin

dan Vref dengan relai.

Vin >VRef => Relai hubung buka

V in < VRef => Relai hubung tutup

Ditetapkan nilai tegangan referensi sebesar 4,2V. Tegangan masukan lebih besar

4,2V mengakibatkan relai hubung buka dan tidak ada arus DC 12V mengalir

Page 20: Prototipe Sistem Pemadam Kebakaran Berbasis PLC Dengan Menggunakan Sensor Asap Dan Sensor Suhu.

menuju terminal masukan PLC. Tegangan masukan lebih kecil atau sama dengan

4,2V mengakibatkan relai hubung tutup dan membolehkan arus DC 12V mengalir

menuju terminal masukan PLC.

B. Sensor Suhu

Perancangan perangkat keras unit masukan sensor suhu meliputi sensor

suhu sebagai pendeteksi suhu, IC CA3140E sebagai penguat tegangan dan

pembanding, transistor BD139 sebagai penguat arus dan relai sebagain saklar.

Blok perancangan perangkat keras unit masukan sensor dapat dilihat pada Gambar

3.3.

Gambar 3.3 Blok perancangan perangkat keras unit masukan sensor suhu

Gambar 3.3 memperlihatkan blok rancangan perangkat keras unit masukan sensor

suhu. Sensor suhu LM35DZ terdiri dari 3 kaki. kaki 1 terhubung tegangan

berharga positif 12V, kaki 3 terhubung tegangan berharga negatif terhadap tanah

(ground), kaki 2 terhubung rangkaian penguat tegangan sebagai tegangan keluaran

sensor. Sensor suhu mendeteksi suhu diatas 400C mengakibatkan tegangan

keluaran sensor menjadi 0,4V. Rangkaian penguat tegangan berfungsi

menggandakan tegangan keluaran sensor sebesar 11 kali. Berikut rumus penguat

tegangan untuk rangkaian penguat tegangan sensor suhu.

Page 21: Prototipe Sistem Pemadam Kebakaran Berbasis PLC Dengan Menggunakan Sensor Asap Dan Sensor Suhu.

Tegangan keluaran rangkaian penguat tegangan didapat 4,4V dari penggandaan

tegangan keluaran sensor 0,4V. Tegangan keluaran rangkaian penguat tegangan

terhubung dengan rangkaian pembanding. Rangkaian pembanding berfungsi

sebagai pembanding tegangan masukan (Vin) dengan tegangan referensi (Vref).

Berikut adalah hubungan antara Vin dan Vref dengan relai.

Vin >VRef => Relai hubung buka

V in < VRef => Relai hubung tutup

Ditetapkan nilai tegangan referensi sebesar 4,4V. Tegangan masukan lebih kecil

4,4V mengakibatkan relai hubung buka dan membolehkan arus DC 12V mengalir

menuju terminal masukan PLC. Tegangan masukan lebih besar atau sama dengan

4,4V mengakibatkan relai hubung tutup dan tidak ada arus DC 12V mengalir

menuju terminal masukan PLC.

3.1.3 Unit Keluaran (Output)

Buzzer dan pompa wiper sebagai unit keluaran perancangan sistem pemadam

kebakaran. Unit keluaran terdiri dari relai sebagai saklar, buzzer dan pompa wiper

sebagai beban peralatan keluaran.

A. Buzzer

Perancangan perangkat keras unit keluaran dengan menggunakan buzzer meliputi

relai sebagai saklar dan buzzer sebagai tanda peringatan. Blok perancangan

perangkat keras unit keluaran dengan menggunakan buzzer dapat dilihat pada

Gambar 3.4

Gambar 3.4 Perancangan perangkat keras unit keluaran dengan

menggunakan buzzer.

Page 22: Prototipe Sistem Pemadam Kebakaran Berbasis PLC Dengan Menggunakan Sensor Asap Dan Sensor Suhu.

Gambar 3.4 memperlihatkan instruksi dari PLC bernilai 1 mengakibatkan relai

hubung tutup dan membolehkan arus DC 12V mengalir menuju peralatan luar

berupa buzzer. Instruksi dari PLC bernilai 0 mengakibatkan relai hubung buka

dan tidak ada arus yang mengalir menuju peralatan luar berupa buzzer.

B. Pompa

Perancangan perangkat keras unit keluaran denganmmenggunakan pompa wiper

meliputi relai sebagai saklar dan pompa wiper sebagai alat pemadam api. Blok

perancangan perangkat keras unit keluaran dengan menggunakan pompa wiper

dapat dilihat pada Gambar 3.5.

Gambar 3.5 Perancangan perangkat keras unit keluaran dengan

menggunakan pompa wiper

Gambar 3.5 memperlihatkan instruksi dari PLC bernilai 1 mengakibatkan relai

hubung tutup dan membolehkan arus DC 12V mengalir menuju peralatan luar

berupa pompa wiper. Instruksi dari PLC bernilai 0 mengakibatkan relai hubung

buka dan tidak ada arus yang mengalir menuju peralatan luar berupa pompa

wiper.

3.3 Perancangan Penelitian

3.3.1 Diagram Alir (flowchart)

A. Diagram Alir Sistem Sensor

Diagram alir sistem sensor adalah bentuk diagram alir hubungan sensor asap dan

sensor suhu terhadap peralatan keluaran. Diagram alir sistem sensor dapat dilihat

pada Gambar 3.6

Page 23: Prototipe Sistem Pemadam Kebakaran Berbasis PLC Dengan Menggunakan Sensor Asap Dan Sensor Suhu.

Gambar 3.6 Diagram alir sistem sensor

Diagram alir sistem sensor pada Gambar 3.6 memperlihatkan program diawali

dengan inisialisasi I/O dan pembacaan sensor suhu. Sensor suhu mendeteksi suhu

lebih besar atau sama dengan 40oC mengakibatkan pompa dan alarm aktif. Sensor

asap mendeteksi kadar asap yang berlebih mengakibatkan alarm aktif.

B. Diagram Alir Sistem Manual

Diagram alir sistem manual adalah bentuk diagram alir hubungan tombol manual

(Push Button Switch) terhadap peralatan keluaran. Diagram alir sistem manual

dapat dilihat pada Gambar 3.7

Page 24: Prototipe Sistem Pemadam Kebakaran Berbasis PLC Dengan Menggunakan Sensor Asap Dan Sensor Suhu.

Gambar 3.7 Diagram alir proses manual

Diagram alir sistem manual pada Gambar 13 memperlihatkan program diawali

dengan penekanan tombol manual (Push Button Switch) mengakibatkan memori

dalam PLC M0 bernilai 1. M0 bernilai 1 mengakibatkan pompa dan alarm aktif.

Tombol manual ditekan sekali lagi mengakibatkan memori dalam PLC M1

bernilai 0. M1 bernilai 0 mengakibatkan pompa dan alarm mati.

Tombol manual ditekan selama kurang dari dua detik mengakibatkan penundaan

waktu hidup area memori T192 yang bernilai 00200. Menunda waktu hidup sama

dengan nilai timer T192 00200 mengakibatkan pompa dan alarm mati. Menunda

waktu hidup kurang dari nilai timer T192 00200 mengakibatkan pompa dan alarm

aktif. Posisi pompa dan alarm aktif, tombol manual ditekan sekali lagi

mengakibatkan M1 bernilai 0. M1 bernilai 0 mengakibatkan pompa dan alarm

mati. Tombol manual tidak ditekan mengakibatkan nilai memori dalam PLC M0

bernilai 0. Memori M0 bernilai 0 mengakibatkan pompa dan alarm mati.

Page 25: Prototipe Sistem Pemadam Kebakaran Berbasis PLC Dengan Menggunakan Sensor Asap Dan Sensor Suhu.

3.3.2 Diagram Tangga (Ladder Diagram)

Menggunakan beberapa instruksi tangga untuk perancangan perangkat lunak

diagram tangga system pemadam kebakaran Diagram tangga PLC sistem

pemadamnkebakaran dapat dilihat pada Gambar 3.8.

Gambar 3.8 Diagram tangga PLC sistem pemadam kebakaran