"SISTEM APLIKASI ALARM KEBAKARAN DENGAN SENSOR SUHU DAN SENSOR ASAP MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER ARDUINO DENGAN TAMPILAN LCD''
Fauzi Ardi Pitra1), Retno Devita M.Kom2), Hadi Syahputra M.Kom 3)
Email :
[email protected]
Sistem Komputer Universitas Putra Indonesia "YPTK", Padang
Abstrak
Kebakaran dapat terjadi dimana saja, baik di gedung-gedung, perumahan, pusat-pusat perbelanjaan maupun di hutan. Penyebab kebakaran bermacam-macam, ada yang disebabkan terjadinya korsletting listrik dan ada pula karena kelalaian kecil seperti meninggalkan kompor yang masih menyala serta membuang puntung rokok secara sembarangan. Penggunaan sistem alarm kebakaran diharapkan mampu untuk mengurangi kebakaran dalam skala yang lebih besar yaitu sistem ini mampu mendeteksi indikasi kebakaran.
Sistem ini tersusun atas perangkat keras dan perangkat lunak. Perangkat keras terdiri dari sensor asap MQ2 dan sensor suhu LM35. Sistem minimum mikrokontroler Arduino Uno sebagai pengendali input dan output, rangkaian display output menggunakan LCD. Apabila suhu melebihi batas normal 45ºC dan terdeteksi adanya asap maka LCD, buzzer dan lampu indikator sebagai output akan memberikan peringatan adanya kebakaran.
Kata Kunci : Alarm kebakaran, MQ2, LM35, Arduino Uno.
PENDAHULUAN
Pada saat sekarang ini orang sangat disibukkan dengan berbagai macam aktivitas pekerjaannya. Sehingga tuntutan pekerjaan mereka dapat membuat mereka stres serta lelah dalam menjalani rutinitas sehari-hari. Apalagi kesibukan yang dihadapi tidak hanya di kantor saja tetapi juga harus mengurus pekerjaan rumah. Hal ini kadang bisa membuat orang terlupa akan hal kecil yang dapat menyebabkan dampak yang sangat besar.
Dengan melupakan hal kecil inilah maka banyak masalah yang ditimbulkan, tidak hanya masalah dilingkungan rumah tangga, kampus, industri maupun gedung perkantoran saja. Salah satu bentuk masalah yang ditimbulkan baik faktor karena tidak sengaja maupun akibat kelalaian manusia adalah masalah kebakaran, yang dapat menimbulkan kerugian. Misalnya lupa mematikan puntung rokok di ruangan kerja atau adanya hubung singkat arus listrik di ruangan kelas kampus yang belum diperbaiki, yang setiap saat dan setiap waktu dapat membahayakan kehidupan.
Terlambatnya mengetahui terjadinya kebakaran merupakan hal yang sangat fatal bagi keselamatan jiwa manusia dan harta benda. Bukan tidak mungkin jika terlambatnya mengetahui terjadinya kebakaran dapat menyebabkan ratusan rumah terbakar dan hilangnya harta yang tak ternilai banyaknya bahkan bisa membawa korban jiwa manusia.
LANDASAN TEORI
Arduino
Arduino adalah platform pembuatan prototipe elektronik yang bersifat open-source hardware yang berdasarkan pada perangkat keras dan perangkat lunak yang fleksibel dan mudah digunakan. Arduino ditujukan bagi para seniman, desainer, dan siapapun yang tertarik dalam menciptakan objek atau lingkungan yang interaktif.
Arduino pada awalnya dikembangkan di Ivrea, Italia. Nama Arduino adalah sebuah nama maskulin yang berarti teman yang kuat. Platform arduino terdiri dari arduino board, shield, bahasa pemrograman arduino, dan arduino development environment. Arduino board biasanya memiliki sebuah chip dasar mikrokontroler Atmel AVR ATmega8 berikut turunannya. Blok diagram arduino board yang sudah disederhanakan dapat dilihat pada Gambar 2.1. Shield adalah sebuah papan yang dapat dipasang diatas arduino board untuk menambah kemampuan dari arduino board.
Bahasa pemrograman arduino adalah bahasa pemrograman yang umum digunakan untuk membuat perangkat lunak yang ditanamkan pada arduino board. Bahasa pemrograman arduino mirip dengan bahasa pemrograman C++.
Gambar 1 Blok Diagram Arduino Board
Arduino Uno adalah arduino board yang menggunakan mikrokontroler ATmega328. Arduino Uno memiliki 14 pin digital (6 pin dapat digunakan sebagai output PWM), 6 input analog, sebuah 16 MHz osilator kristal, sebuah koneksi USB, sebuah konektor sumber tegangan, sebuah header ICSP, dan sebuah tombol reset. Arduino Uno memuat segala hal yang dibutuhkan untuk mendukung sebuah mikrokontroler. Hanya dengan menhubungkannya ke sebuah komputer melalui USB atau memberikan tegangan DC dari baterai atau adaptor AC ke DC sudah dapat membuanya bekerja. Arduino Uno menggunakan ATmega16U2 yang diprogram sebagai USB-to-serial converter untuk komunikasi serial ke computer melalui port USB.
Adapun data teknis board Arduino UNO R3 adalah sebagai berikut:
Mikrokontroler : ATmega328
Tegangan Operasi : 5V
Tegangan Input (recommended) : 7 - 12 V
Tegangan Input (limit) : 6-20 V
Pin digital I/O : 14 (6 diantaranya pin PWM)
Pin Analog input : 6
Arus DC per pin I/O : 40 mA
Arus DC untuk pin 3.3 V : 150 mA
Flash Memory : 32 KB dengan 0.5 KB digunakan untuk bootloader
SRAM : 2 KB
EEPROM : 1 KB
Pin Masukan dan Keluaran Arduino Uno
Masing-masing dari 14 pin digital arduino uno dapat digunakan sebagai masukan atau keluaran menggunakan fungsi pinMode(), digitalWrite() dan digitalRead(). Setiap pin beroperasi pada tegangan 5 volt. Setiap pin mampu menerima atau menghasilkan arus maksimum sebasar 40 mA dan memiliki resistor pull-up internal (diputus secara default) sebesar 20-30 KOhm. Sebagai tambahan, beberapa pin masukan digital memiliki kegunaan khusus yaitu:
Komunikasi serial: pin 0 (RX) dan pin 1 (TX), digunakan untuk menerima(RX) dan mengirim(TX) data secara serial.
External Interrupt: pin 2 dan pin 3, pin ini dapat dikonfigurasi untuk memicu sebuah interrupt pada nilai rendah, sisi naik atau turun, atau pada saat terjadi perubahan nilai.
Pulse-width modulation (PWM): pin 3,5,6,9,10 dan 11, menyediakan keluaran PWM 8-bit dangan menggunakan fungsi analogWrite().
Serial Peripheral Interface (SPI): pin 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO) dan 13 (SCK), pin ini mendukung komunikasi SPI dengan menggunakan SPI library.
LED: pin 13, terdapat built-in LED yang terhubung ke pin digital 13. Ketika pin bernilai HIGH maka LED menyala, sebaliknya ketika pin bernilai LOW maka LED akan padam.
Hasil Dan Pembahasan
Desain Sistem Secara Umum
Context Diagram
Pada Context diagram diatas terdiri dari sebuah proses dan delapan buah entity. Proses tersebut yaitu sistem deteksi kebakaran, sedangkan entitynya adalah :
Arduino Uno digunakan sebagai pengendali utama pada keseluruhan rangkaian.
Sensor MQ2 sebagai input yang mendeteksi kadar asap pada suatu ruangan.
Sensor LM35 sebagai input yang memberikan data hasil pembacaan suhu.
Switch sebagai input untuk menghidupkan dan mematikan sistem.
Modul Program, melakukan pemrosesan terhadap sinyal – sinyal input yang masuk dan memberikan instruksi ke arduino.
LCD sebagai output yang berguna untuk menampilkan nilai kadar asap dan suhu.
Lampu Emergensi sebagai output yang memberikan indikator bahaya jika terjadi kebakaran.
Buzzer sebagai output yang mengeluarkan bunyi jika terjadi kebakaran.
3.1.2 Data Flow Diagram (DFD)
Mengacu pada context diagram di atas, untuk mengetahui aliran data dalam sistem ini dapat dilihat pada Data Flow Diagram Level 0 di bawah. Data Flow Diagram ini merupakan uraian lebih terperinci dari sistem yang dirancang. Adapun bentuk data flow diagram level 0 tersebut dapat dilihat pada gambar 3.2 berikut ini :
Gambar 3.1 : DFD Level 0
Pada Data Flow Diagram Level 0 di atas terdapat delapan sub proses. Adapun proses-proses tersebut dapat diuraikan sebagai berikut :
Switch sebagai yang mengirimkan input untuk menghidupkan dan mematikan sistem ke arduino.
Arduino Uno menerima input data mentah dan mengirimkannya ke modul program untuk diproses.
Modul program melakukan pemrosesan data dan menghasilkan instruksi-instruksi yang kemudian dikirim kembali ke Arduino.
Sensor MQ2 sebagai input yang memberikan data hasil pendeteksian kadar asap ke arduino.
Sensor LM35 sebagai input yang memberikan data hasil pendeteksian suhu ke arduino.
Arduino mengirimkan output ke LCD berupa nilai kadar asap dan suhu.
Arduino mengirimkan output untuk menghidupkan lampu emergensi jika terjadi kebakaran.
Arduino mengirimkan output ke buzzer untuk memberikan indikator suara.
3.1.3 Blok Diagram
Untuk lebih menyederhanakan pemahaman sehingga menjelaskan prinsip kerja alat keseluruhan maka dapat kita perhatikan pada gambar 3.2 di bawah ini:
Gambar 3.2 Blok Diagram
Pada gambar 3.3 dapat dilihat bahwa sistem deteksi kebakaran ini memiliki beberapa komponen. Komponen pertama adalah sensor switch sebagai input untuk menghidupkan dan mematikan sistem. Sensor MQ2 sebagai input yang manberikan data hasil pembacaan kadar asap ke arduino. Sensor LM35 sebagai input yang mendeteksi suhu. Arduino Uno sebagai pemroses sistem deteksi kebakaran. LCD sebagai output yang menampilkan hasil pembacaan kadar asap dan suhu. Lampu emergensi sebagai output yang akan hidup jika terjadi kebakaran. Buzzer sebagai output untuk memberikan indikator suara.
3.2 Desain Secara Terinci
Desain dari sistem yang dibuat merupakan gambaran dari sistem secara keseluruhan. Dengan adanya desain ini maka prinsip kerja dari sistem serta komponen-komponen dari sistem yang digunakan akan dapat dilihat dengan jelas.
Rangkaian LCD
Pada sistem deteksi kebakaran yang dirancang memanfaatkan display untuk informasi kadar asap dan suhu. Display tersebut berupa pemanfaatan LCD dengan karakteristik 2x16 karakter. LCD terhubung pada Arduino Uno dengan menggunakan pemanggilan prosedur LiquidCrystal.h pada program. Rangkaian LCD ini dapat dilihat pada gambar 3.3.
Gambar 3.3 Rangkaian LCD
Rangkaian Buzzer
Buzzer digunakan sebagai indikator alarm pada sistem deteksi kebakaran. Rangkaian dari buzzer dapat dilihat pada gambar 3.4
Gambar 3.4 Rangkaian Buzzer
Dari gambar diatas dapat dilihat rangkaian buzzer terhubung dengan arduino pada pin 8. Output dari arduino akan diterima oleh transistor 9013 sebagai saklar yang memutus aliran ground pada buzzer. Jika transistor mendapatkan output high maka transistor tersebut akan short yang mengakibatkan buzzer mendapatkan ground, sehingga buzzer akan hidup.
Rangkaian Power Supply
Rangkaian ini berfungsi untuk mensuplay tegangan ke seluruh rangkaian yang ada. Rangkaian Catu daya (Power Supply Adaptor) ini terdiri dari satu keluaran, yaitu 5 volt. Keluaran 5 volt digunakan untuk mensupplay tegangan ke arduino dan LCD. Rangkaian catu daya ditunjukkan pada gambar 3.5 berikut ini :
Gambar 3.5 Rangkaian Power Supply
Tegangan AC yang telah melewati transformator akan disearahkan dengan menggunakan dioda bridge, selanjutnya akan diratakan oleh kapasitor 2200 μF. Regulator tegangan 5 volt (7805) digunakan agar keluaran yang dihasilkan tetap 5 volt walaupun terjadi perubahan pada tegangan masukannya. LED hanya sebagai indikator apabila Catu daya dinyalakan. Tegangan 5 volt DC langsung diambil dari keluaran jembatan dioda penyearah gelombang penuh.
Kesimpulan
Pemanfaatkan arduino pada sistem ini berfungsi sebagai single chip yang stand alone dimana di dalam satu chip mencakup semua komponen yang dapat digunakan untuk sistem minimum.
Bahasa pemrograman C dengan menggunakan software IDE ARDUINO dapat digunakan dalam pembuatan program sistem alarm kebakaran.
Sensor LM35 sebagai sensor suhu memberikan data hasil pendeteksian suhu ke arduino dan Sensor asap MQ2 yang digunakan memberikan data hasil pendeteksian kadar asap ke arduino.
LCD yang digunakan pada sistem alarm kebakaran dapat bekerja dengan baik dalam menampilkan hasil pembacaan suhu dan asap.
Buzzer dan lampu emergency bekerja dengan optimal untuk memberikan indikator bahaya jika terjadi kebakaran.
5. Keterbatasan Sistem
Selama melakukan penelitian dan pembuatan alat ini, masih terdapat keterbatasan sistem yang meliputi :
Pada penggunaan sensor masih memakai sensor LM35 dan MQ2.
LCD yang digunakan masih LCD 2x16.
Mikrokontroler yang di pakai masih Arduino Uno.
Sistem alarm kebakaran tidak dapat dilakukan dalam keadaan tidak terhubung pada arus listrik.
Saran
Berdasarkan pengalaman yang diperoleh selama perancangan dan pembuatan alat ini, ada beberapa kendala yang dihadapi dan disini akan disampaikan beberapa saran yang bermanfaat untuk mengembangkan dan menyempurnakan hasil karya berikutnya :
Diharapkan nanti pada pengembangan berikutnya sistem menggunakan sensor yang lebih terbaru.
Menambahkan sensor Api Flame Detector agar fokus dalam memonitoring indikasi kebakaran.
Untuk kedepannya lebih baik menggunakan UPS dengan daya yang lebih besar agar pada saat terjadi pemadaman listrik yang lama sistem masih dapat berjalan.
Diharapkan tugas akhir ini dapat dikembangkan ke tahap yang lebih sempurna dan dapat dilanjutkan oleh para penyusun tugas akhir berikutnya dengan aplikasi lain.
,
DAFTAR PUSTAKA
Sutedi, Arman Suryadi Karim.2014.Perancangan Prototype Sistem Informasi.
Antonius Rahcmad C.2010.Algoritma dan Pemograman dengan menggunakan bahasa C.
Syahwil,Muhammad.2013.Panduan Mudah Simulasi dan Praktek Mikrokontroler Arduino.
Afri Setiawan.2011.Aplikasi Mikrokontroller ATMega 8535 Dan ATMega 16.
Tim Pusttena ITB.2011.Jurus Kilat Jago Membuat Robot.
