Blog Kuliah: Kontrol Keselamatan Kabin Penumpang Kapal Pesiar

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Pendahuluan

2. Tujuan

3. Alat dan Bahan

4. Dasar Teori

5. Percobaan

Percobaan

*Klik teks untuk menuju

1. PENDAHULUAN [Kembali]

Kapal pesiar merupakan sarana transportasi yang populer untuk berlibur. Namun, sebagai sarana transportasi yang besar dan beroperasi di laut, kapal pesiar juga memiliki risiko keselamatan. Oleh karena itu, kontrol keselamatan kabin penumpang kapal pesiar merupakan hal yang penting untuk memastikan keamanan dan kenyamanan penumpang.

Kontrol keselamatan kabin penumpang kapal pesiar mencakup berbagai aspek, mulai dari desain kabin, fitur keselamatan, hingga prosedur operasi. Desain kabin harus memenuhi standar keselamatan yang ditetapkan oleh pemerintah, termasuk memiliki jalur evakuasi yang aman, sistem pemadam kebakaran, dan sistem alarm. Fitur keselamatan yang umum terdapat di kabin penumpang kapal pesiar antara lain tabung pemadam kebakaran, pintu tahan api, dan jendela darurat. Prosedur operasi keselamatan juga harus dilatihkan kepada seluruh penumpang dan kru kapal.

Kontrol keselamatan kabin penumpang kapal pesiar berperan penting dalam melindungi keselamatan penumpang dan kru kapal. Kontrol keselamatan ini dapat membantu mencegah terjadinya kecelakaan, kebakaran, atau bencana lainnya yang dapat membahayakan penumpang dan kru kapal.

Kontrol keselamatan kabin penumpang kapal pesiar juga dapat membantu meminimalisir dampak dari kecelakaan, kebakaran, atau bencana lainnya. Misalnya, jika terjadi kebakaran, pintu tahan api dan sistem pemadam kebakaran dapat membantu mencegah penyebaran api. Jalur evakuasi yang aman juga dapat membantu penumpang dan kru kapal untuk menyelamatkan diri dengan cepat dan aman.

2. TUJUAN [Kembali]

Mengetahui komponen yang digunakan dalam membuat rangkaian pada Kontrol Keselamatan Kabin Penumpang Kapal Pesiar
Memahami dasar input dan output mikrokontroler.

3. ALAT DAN BAHAN [Kembali]

ALAT

a. Power Supply

spesifikasi

BAHAN

a. Resistor

spesifikasi :

b. LED

c. Dioda

d. Transistor

spesifikasi :

Bi-Polar Transistor
DC Current Gain (hFE) is 800 maximum
Continuous Collector current (IC) is 100mA
Emitter Base Voltage (VBE) is > 0.6V
Base Current(IB) is 5mA maximum

e. Logic State

f. Switch

g. Arduino UNO

h. Jumper

i. PIR Sensor

A. Spesifikasi:
Vin : DC 5V - 9V
Radius : 180 derajat
Jarak deteksi : 5 - 7 meter
Output : Digital TTL
Memiliki setting sensitivitas
Memiliki setting time delay
Dimensi : 3,2 cm x 2,4 cm x 2,3 cm
Berat : 10 gr

C. grafik respon sensor PIR
1. Respon terhadap arah, jarak, dan kecepatan

2. Respon terhadap suhu

j. Water Sensor

k. Vibration Sensor

l. Relay

m. Flame Sensor

n. Buzzer

4. DASAR TEORI [Kembali]

a. Arduino Uno

Arduino adalah pengendali mikro single-board yang bersifatopen-source, diturunkan dari Wiring platform, dirancang untuk memudahkan penggunaan elektronik dalam berbagai bidang. Hardware arduino memiliki prosesor Atmel AVR dan software arduino memiliki bahasa pemrograman C.Memori yang dimiliki oleh Arduino Uno sebagai berikut : Flash Memory sebesar 32KB, SRAM sebesar 2KB, dan EEPROM sebesar 1KB. Clock pada board Uno menggunakan XTAL dengan frekuensi 16 Mhz. Dari segi daya, Arduino Uno membutuhkan tegangan aktif kisaran 5 volt, sehingga Uno dapat diaktifkan melalui koneksi USB. Arduino Uno memiliki 28 kaki yang sering digunakan. Untuk Digital I/O terdiri dari 14 kaki, kaki 0 sampai kaki 13, dengan 6 kaki mampu memberikan output PWM (kaki 3,5,6,9,10,dan 11). Masing-masing dari 14 kaki digital di Uno beroperasi dengan tegangan maksimum 5 volt dan dapat memberikan atau menerima maksimum 40mA. Untuk Analog Input terdiri dari 6 kaki, yaitu kaki A0 sampai kaki A5. Kaki pin merupakan tempat input tegangan kepada Uno saat menggunakan sumber daya eksternal selain USB dan adaptor.

ATMega328 merupakan bagian mikrokontroler yang ada pada arduino R3 keluaran dari atmel yang mempunyai arsitektur RISC (Reduce Instruction Set Computer) yang mana setiap proses eksekusi data lebih cepat dari pada arsitektur CISC (Completed Instruction Set Computer). Mikrokontroler ini memiliki beberapa fitur antara lain:

Memiliki EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) sebesar 1KB sebagai tempat penyimpanan data semi permanen karena EEPROM tetap dapat menyimpan data meskipun catu daya dimatikan.
Memiliki SRAM (Static Random Access Memory) sebesar 2KB.
Memiliki pin I/O digital sebanyak 14 pin 6 diantaranya PWM (Pulse Width Modulation) output.
32 x 8-bit register serba guna.
Dengan clock 16 MHz kecepatan mencapai 16 MIPS.
32 KB Flash memory dan pada arduino memiliki bootloader yang menggunakan 2 KB dari flash memori sebagai bootloader.
130 macam instruksi yang hampir semuanya dieksekusi dalam satu siklus clock.

b. Resistor

Resistor merupakan salah satu komponen yang digunakan dalam sebuah sirkuit atau rangkaian elektronik. Resistor berfungsi sebagai resistansi/ hambatan yang mampu mengatur atau mengendalikan tegangan dan arus listrik rangkaian. Resistor mempunyai nilai resistansi (tahanan) tertentu yang dapat memproduksi tegangan listrik di antara kedua pin dimana nilai tegangan terhadap resistansi tersebut berbanding lurus dengan arus yang mengalir,

c. Power Supply

Vcc berfungsi untuk memberikan tegangan kepada input, dimana disini diberikan kepada switch.

d. Switch

e. Jumper

Kabel jumper adalah suatu istilah kabel yang ber-diameter kecil yang di dalam dunia elektronika digunakan untuk menghubungkan dua titik atau lebih dan dapat juga untuk menghubungkan 2 komponen elektronika. Kabel jumper jenis ini digunakan untuk koneksi male to male pada kedua ujung kabelnya.

f. LED

Klasifikasi tegangan LED menurut warna yang dihasilkan:

Tegangan kerja / jatuh tegangan pada sebuah menurut warna yang dihasilkan:
Infra merah : 1,6 V
Merah : 1,8 V – 2,1 V
Oranye : 2,2 V
Kuning : 2,4 V
Hijau : 2,6 V
Biru : 3,0 V – 3,5 V
Putih : 3,0 – 3,6 V
Ultraviolet : 3,5 V

g. PIR Sensor

Sensor PIR (Passive Infra Red) adalah sensor yang digunakan untuk mendeteksi adanya pancaran sinar infra merah. Sensor PIR bersifat pasif, artinya sensor ini tidak memancarkan sinar infra merah tetapi hanya menerima radiasi sinar infra merah dari luar.

Sensor ini biasanya digunakan dalam perancangan detektor gerakan berbasis PIR. Karena semua benda memancarkan energi radiasi, sebuah gerakan akan terdeteksi ketika sumber infra merah dengan suhu tertentu (misal: manusia) melewati sumber infra merah yang lain dengan suhu yang berbeda (misal: dinding), maka sensor akan membandingkan pancaran infra merah yang diterima setiap satuan waktu, sehingga jika ada pergerakan maka akan terjadi perubahan pembacaan pada sensor.

Sensor PIR terdiri dari beberapa bagian yaitu :

1. Fresnel Lens

Lensa Fresnel pertama kali digunakan pada tahun 1980an. Digunakan sebagai lensa yang memfokuskan sinar pada lampu mercusuar. Penggunaan paling luas pada lensa Fresnel adalah pada lampu depan mobil, di mana mereka membiarkan berkas parallel secara kasar dari pemantul parabola dibentuk untuk memenuhi persyaratan pola sorotan utama. Namun kini, lensa Fresnel pada mobil telah ditiadakan diganti dengan lensa plain polikarbonat. Lensa Fresnel juga berguna dalam pembuatan film, tidak hanya karena kemampuannya untuk memfokuskan sinar terang, tetapi juga karena intensitas cahaya yang relative konstan diseluruh lebar berkas cahaya.

2. IR Filter

IR Filter dimodul sensor PIR ini mampu menyaring panjang gelombang sinar infrared pasif antara 8 sampai 14 mikrometer, sehingga panjang gelombang yang dihasilkan dari tubuh manusia yang berkisar antara 9 sampai 10 mikrometer ini saja yang dapat dideteksi oleh sensor. Sehingga Sensor PIR hanya bereaksi pada tubuh manusia saja.

3. Pyroelectric Sensor

Seperti tubuh manusia yang memiliki suhu tubuh kira-kira 32 derajat celcius, yang merupakan suhu panas yang khas yang terdapat pada lingkungan. Pancaran sinar inframerah inilah yang kemudian ditangkap oleh Pyroelectric sensor yang merupakan inti dari sensor PIR ini sehingga menyebabkan Pyroelectic sensor yang terdiri dari galium nitrida, caesium nitrat dan litium tantalate menghasilkan arus listrik. Mengapa bisa menghasilkan arus listrik? Karena pancaran sinar inframerah pasif ini membawa energi panas. Material pyroelectric bereaksi menghasilkan arus listrik karena adanya energi panas yang dibawa oleh infrared pasif tersebut. Prosesnya hampir sama seperti arus listrik yang terbentuk ketika sinar matahari mengenai solar cell.

*Grafik respon sensor PIR
1. Respon terhadap arah, jarak, dan kecepatan

Pada grafik tersebut ; (a) Arah yang berbeda mengasilkan tegangan yang bermuatan berbeda ; (b) Semakin dekat jarak objek terhadap sensor PIR, maka semakin besar tegangan output yang dihasilkan ; (c) Semakin cepat objek bergerak, maka semakin cepat terdeteksi oleh sensor PIR karena infrared yang ditimbulkan dengan lebih cepat oleh objek semakin mudah dideteksi oleh PIR, namun semakin sedikit juga waktu yang dibutuhkan karena sudah diluar jangkauan sensor PIR.

2. Respon terhadap suhu

Dari grafik, didapatkan bahwa suhu juga mempengaruhi seberapa jauh PIR dapat mendeteksi adanya infrared dimana semakin tinggi suhu disekitar maka semakin pendek jarak yang bisa diukur oleh PIR.

circuit diagram sensor

PIR membutuhkan waktu untuk menstabilkan dirinya tergantung pada kondisi sekitar, sehingga Anda mungkin menemukan LED menyala dan mati secara acak selama sekitar 10-60 detik.

Sekarang, ketika kita melihat LED berkedip setiap kali ada gerakan, lihat bagian belakang PIR. Anda akan menemukan sebuah jumper yang ditempatkan antara PIN sudut luar dan PIN tengah (lihat diagram di atas). Ini disebut "non-retriggering" atau "Non-repeatable trigger," dan jumper dikatakan berada dalam posisi L. Dalam posisi ini, LED akan berkedip terus-menerus sampai ada gerakan.

Selanjutnya, jika Anda menghubungkan jumper ini antara PIN sudut dalam dan PIN tengah, maka LED akan tetap menyala sepanjang waktu sampai ada gerakan. Ini disebut "retriggering" atau "Repeatable trigger," dan jumper dikatakan berada dalam posisi H

Terdapat dua potensiometer (ditunjukkan dalam gambar di atas), digunakan untuk mengatur waktu tunda dan jarak deteksi. Waktu tunda adalah durasi di mana LED akan tetap menyala (pin keluar HIGH). Pada pemicu yang tidak dapat diulang, OUTPUT akan menjadi rendah secara otomatis setelah waktu tunda. Pada pemicu yang dapat diulang, OUTPUT juga akan menjadi rendah setelah waktu tunda, tetapi jika ada aktivitas manusia yang terus-menerus, OUTPUT akan tetap tinggi bahkan setelah waktu tunda.

Putar potensiometer Penyesuaian Jarak searah jarum jam untuk meningkatkan jarak deteksi (sekitar 7 meter), sebaliknya, jarak deteksi berkurang (sekitar 3 meter).

Putar potensiometer Penundaan Waktu searah jarum jam untuk memperpanjang waktu tunda sensor (600 detik, 10 menit), sebaliknya, mempersingkat waktu tunda (0,3 detik).

Secara umum, PIR mendeteksi inframerah dengan panjang gelombang 8 hingga 14 mikrometer dan memiliki jangkauan 3-15 meter dengan sudut pandang kurang dari 180 derajat. Rentang ini dapat bervariasi tergantung pada modelnya. Beberapa PIR langit-langit dapat mencakup 360 derajat. PIR umumnya beroperasi pada 3-9V DC.

Sensor PIR (Passive Infrared) mendeteksi perubahan suhu di sekitarnya dengan mengukur radiasi inframerah yang dipancarkan oleh benda atau objek. Berikut adalah beberapa material yang umumnya digunakan dalam pembuatan sensor PIR:

1. Material Piroelektrik:

Bahan: Bismut Titanat (BiT), Triselenida Timah (SnSe), Polimer organik, seperti Politetrafluoroetilena (PTFE) atau Poliviniliden Fluorida (PVDF).
Cara Kerja: Material piroelektrik menghasilkan muatan listrik saat mengalami perubahan suhu. Ketika radiasi inframerah dari objek mencapai material piroelektrik, ini menyebabkan perubahan suhu dan menghasilkan sinyal listrik yang dapat diukur oleh sensor PIR.

2. Fotodioda Inframerah:

Bahan: Arsenida Galium (GaAs), Indium Gallium Arsenide (InGaAs), atau Bismut Titanat (BiT).
Cara Kerja: Fotodioda inframerah mengonversi radiasi inframerah menjadi arus listrik. Sensor PIR yang menggunakan fotodioda dapat mendeteksi perubahan suhu dalam bentuk perubahan arus listrik yang dihasilkan oleh fotodioda.

3. Pyroelectric Ceramic:

Bahan: Material seperti Dirusak Besi Tunggal (PZT), Litium Tantalat (LiTaO3), atau Bismut Ferrit (BiFeO3).
Cara Kerja: Material keramik piroelektrik menghasilkan muatan listrik saat mengalami perubahan suhu. Ini membantu mendeteksi perubahan suhu yang dihasilkan oleh objek atau manusia yang bergerak di depan sensor.

4. Lensa Fresnel:

Bahan: Kaca atau plastik khusus yang dirancang dalam pola Fresnel.
Cara Kerja: Lensa Fresnel digunakan untuk memfokuskan radiasi inframerah dari lingkungan di sekitarnya ke sensor PIR. Ini membantu meningkatkan sensitivitas dan jangkauan deteksi sensor.

5. Filter Inframerah:

Bahan: Bahan optik yang dapat menyerap atau memfilter cahaya tampak, memungkinkan hanya radiasi inframerah melewati.
Cara Kerja: Filter inframerah membantu mengisolasi radiasi inframerah dari sumber cahaya tampak atau radiasi elektromagnetik lainnya, meningkatkan keandalan deteksi sensor PIR.

Sensor PIR umumnya menggunakan kombinasi beberapa material ini untuk mencapai sensitivitas dan respons yang diinginkan terhadap perubahan suhu yang dihasilkan oleh objek yang bergerak dalam lingkungan di sekitarnya.

h. Sensor Vibration

Vibration Sensor (SW-420) adalah sensor getaran non-directional dengan sensitivitas yang tinggi. Ketika modul ini dalam keadaaan stabil, rangkaian akan bekerja dan menghasilkan output berlogika high. Ketika terjadi gerakan atau getaran, rangkaian akan tertutup sebentar dan menghasilkan output berlogika low. Pada saat yang sama, juga dapat menyesuaikan sensitivitas sesuai dengan kebutuhan.

Grafik Respon Sensor Vibration SW420:

i. Flame Sensor

Flame sensor atau sensor api adalah sensor yang dirancang untuk mendeteksi keberadaan nyala api. Sensor ini menggunakan prinsip kerja optik untuk mendeteksi nyala api. Nyala api memancarkan radiasi elektromagnetik, terutama pada panjang gelombang inframerah. Sensor api menggunakan detektor inframerah untuk mendeteksi radiasi ini.

Prinsip kerja

Sensor menerima radiasi elektromagnetik yang dipancarkan oleh nyala api.
Radiasi elektromagnetik ini diubah menjadi sinyal listrik oleh detektor.
Sinyal listrik ini kemudian diproses oleh rangkaian elektronik.
Rangkaian elektronik akan menghasilkan sinyal keluaran, yang dapat berupa sinyal digital atau analog.

j. Relay

Relay adalah Saklar (Switch) yang dioperasikan secara listrik dan merupakan komponen Electromechanical (Elektromekanikal) yang terdiri dari 2 bagian utama yakni Elektromagnet (Coil) dan Mekanikal (seperangkat Kontak Saklar/Switch). Relay menggunakan Prinsip Elektromagnetik untuk menggerakkan Kontak Saklar sehingga dengan arus listrik yang kecil (low power) dapat menghantarkan listrik yang bertegangan lebih tinggi. Sebagai contoh, dengan Relay yang menggunakan Elektromagnet 5V dan 50 mA mampu menggerakan Armature Relay (yang berfungsi sebagai saklarnya) untuk menghantarkan listrik 220V 2A.

Ada besi atau yang disebut dengan nama inti besi dililit oleh sebuah kumparan yang berfungsi sebagai pengendali. Sehingga kumparan kumparan yang diberikan arus listrik maka akan menghasilkan gaya elektromagnet. Gaya tersebut selanjutnya akan menarik angker untuk pindah dari biasanya tutup ke buka normal. Dengan demikian saklar menjadi pada posisi baru yang biasanya terbuka yang dapat menghantarkan arus listrik. Ketika armature sudah tidak dialiri arus listrik lagi maka ia akan kembali pada posisi awal, yaitu normal close.

Fitur:

Tegangan pemicu (tegangan kumparan) 5V
Arus pemicu 70mA
Beban maksimum AC 10A @ 250 / 125V
Maksimum baban DC 10A @ 30 / 28V
Switching maksimum

k. Transistor

Transistor adalah alat semikonduktor yang dipakai sebagai penguat, sebagai sirkuit pemutus dan penyambung arus (switching), stabilisasi tegangan, dan modulasi sinyal. Transistor dapat berfungsi semacam kran listrik, di mana berdasarkan arus inputnya (BJT) atau tegangan inputnya (FET), memungkinkan pengaliran listrik yang sangat akurat dari sirkuit sumber listriknya. Kapasitor NPN memiliki simbol seperti gambar di atas

Ada beberapa macam rangkaian pemberian bias, yaitu Fixed bias, arus bias IB didapat dari VCC yang dihubungkan ke kaki B melewati tahanan R seperti gambar 58. Karakteristik Output.

l. Water Sensor

Water sensor, atau sensor air, adalah perangkat elektronik yang dirancang untuk mendeteksi kelembaban atau keberadaan air dalam suatu lingkungan. Sensor ini sering digunakan dalam berbagai aplikasi untuk memberikan peringatan atau memicu tindakan tertentu ketika terjadi kontak dengan air.

Water sensor dapat beroperasi menggunakan beberapa prinsip deteksi, seperti konduktivitas listrik, kapasitansi, atau penyerapan air.
Sensor konduktif menggunakan perubahan konduktivitas listrik air untuk mendeteksi kelembaban.
Sensor kapasitif mengukur perubahan kapasitansi yang disebabkan oleh kelembaban atau air.
Sensor penyerapan air mendeteksi perubahan sifat bahan yang menyerap air.

Water sensor umumnya memberikan keluaran digital atau analog tergantung pada desain dan kebutuhan aplikasi. Keluaran digital sering digunakan untuk memberikan sinyal ON/OFF, sementara keluaran analog dapat memberikan informasi lebih rinci tentang tingkat kelembaban.

Jenis Water Sensor:

Sensor Konduktif : Mengukur konduktivitas air untuk mendeteksi keberadaan air.
Sensor Kapasitif : Mendeteksi perubahan kapasitansi yang disebabkan oleh kelembaban atau air.
Sensor Penyerapan : Mengukur perubahan sifat bahan yang menyerap air untuk mendeteksi kelembaban.

Pemilihan jenis water sensor tergantung pada aplikasi dan kebutuhan spesifik. Misalnya, dalam kasus mendeteksi kebocoran, sensor konduktif mungkin lebih sesuai, sementara sensor kapasitif mungkin lebih cocok untuk mengukur tingkat kelembaban di tanah.

Water sensor adalah controller yang bisa mendeteksi volume air, tinggi air, serta kualitas air di dalam tangki, sungai, danau, dan sejenisnya dengan akurat dan mudah. Sensor ini merupakan perangkat yang bisa mematikan atau mengobarkan pompa air secara otomatis andai air mulai berakhir atau sudah nyaris penuh.

Jumlah Pin pada Sensor ini berjumlah 3 Yaitu :

Pin Negatif (-)

Pin Positif (+)

Pin Data (S).

Water Level Sensor adalah alat yang digunakan untuk memberikan signal kepada alarm / automation panel bahwa permukaan air telah mencapai level tertentu. Sensor akan memberikan signal dry contact (NO/NC) ke panel. Detector ini bermanfaat untuk memberikan alert atau untuk menggerakkan perangkat automation lainnya. Water sensor ini telah dilengkapi dengan built-in buzzer yang berbunyi pada saat terjadi trigger. Sensor ketinggian air biasanya digunakan untuk menghitung ketinggian air di sungai, danau, atau tangki air. Sensor ini sangat mudah untuk dibuat karena bahan - bahanya sederhana.

Cara Kerja Sensor

Water level merupakan sensor yang berfungsi untuk mendeteksi ketinggian air dengan output analog kemudian diolah menggunakan mikrokontroler. Cara kerja sensor ini adalah pembacaan resistansi yang dihasilkan air yang mengenai garis lempengan pada sensor. Cara kerja sensor ini adalah pembacaan resistansi yang dihasilkan air yang mengenai garis lempengan pada sensor. Semakin banyak air yang mengenai lempengan tersebut, maka nilai resistansinya akan semakin kecil dan sebaliknya. Sensor memiliki sepuluh jejak tembaga yang terbuka, lima di antaranya adalah jejak daya dan lima lainnya adalah jejak indera. Jejak-jejak ini terjalin sehingga ada satu jejak indera di antara setiap dua jejak kekuatan. Biasanya, jejak kekuatan dan indera tidak terhubung, tetapi ketika direndam dalam air, keduanya dijembatani. Pengoperasian sensor ketinggian air cukup sederhana. Jejak daya dan indra membentuk resistor variabel (seperti potensiometer) yang resistansinya bervariasi berdasarkan seberapa banyak mereka terpapar air.

Grafik Water Level Sensor

Pengoperasian sensor ketinggian air cukup sederhana.

Jejak daya dan indra membentuk resistor variabel (seperti potensiometer) yang resistansinya bervariasi berdasarkan seberapa banyak mereka terpapar air.

Resistensi ini berbanding terbalik dengan kedalaman pencelupan sensor dalam air : Semakin banyak air yang dibenamkan sensor, semakin baik konduktivitasnya dan semakin rendah resistansinya. Semakin sedikit air yang dibenamkan sensor, semakin buruk konduktivitasnya dan semakin tinggi resistansinya. Sensor menghasilkan tegangan output yang sebanding dengan resistansi; dengan mengukur tegangan ini, ketinggian air dapat ditentukan.

Blog Diagram

m. Sensor Suhu

Sensor suhu LM35 adalah komponen elektronika yang memiliki fungsi untuk mengubah besaran suhu menjadi besaran listrik dalam bentuk tegangan. Sensor Suhu LM35 yang dipakai dalam penelitian ini berupa komponen elektronika elektronika yang diproduksi oleh National Semiconductor. LM35 memiliki keakuratan tinggi dan kemudahan perancangan jika dibandingkan dengan sensor suhu yang lain, LM35 juga mempunyai keluaran impedansi yang rendah dan linieritas yang tinggi sehingga dapat dengan mudah dihubungkan dengan rangkaian kendali khusus serta tidak memerlukan penyetelan lanjutan.
LM35 adalah sensor suhu linier analog yang tegangan keluarannya bervariasi secara linier dengan perubahan suhu. LM35 adalah sensor suhu linier tiga terminal dari semikonduktor Nasional. Sensor ini dapat mengukur suhu dari -55 derajat celcius hingga +150 derajat celcius. Output tegangan dari LM35 meningkat 10mV per derajat Celcius kenaikan suhu. LM35 dapat dioperasikan dari catu daya 5V dan arus siaga kurang dari 60uA. Pin keluar dari LM35 ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Bekerja
Dalam praktiknya proses antarmuka sensor LM35 dapat dikatakan sangat mudah. Pada IC sensor LM35 ini terdapat tiga buah pin kaki yakni Vs, Vout dan pin ground. Dalam pengoperasiannya pin Vs dihubungkan dengan tegangan sumber sebesar antara 4 – 20 volt sementara pin Ground dihubungkan dengan ground dan pin Vout merupakan keluaran yang akan mengalirkan tegangan yang besarnya akan sesuai dengan suhu yang diterimanya dari sekitar.
Prinsip kerja alat pengukur suhu ini, adalah sensor suhu difungsikan untuk mengubah besaran suhu menjadi tegangan, dengan kata lain panas yang ditangkap oleh LM35 sebagai sensor suhu akan diubah menjadi tegangan.
Sensor LM35 menggunakan prinsip dasar dioda, di mana ketika suhu meningkat, tegangan di dioda meningkat pada tingkat yang diketahui, dengan memperkuat perubahan tegangan secara tepat, mudah untuk menghasilkan sinyal analog yang berbanding lurus dengan suhu.
Ada dua transistor di tengah rangkaian. Yang satu memiliki area emitor sepuluh kali lipat dari yang lain. Ini berarti ia memiliki sepersepuluh dari kerapatan arus, karena arus yang sama mengalir melalui kedua transistor. Hal ini menyebabkan tegangan pada resistor R1 sebanding dengan suhu absolut, dan hampir linier pada rentang yang kita pedulikan. Bagian "hampir" diurus oleh sirkuit khusus yang meluruskan grafik tegangan versus suhu yang agak melengkung.
Penguat di bagian atas memastikan bahwa tegangan pada basis transistor kiri (Q1) sebanding dengan suhu absolut (PTAT) dengan membandingkan output dari kedua transistor.
Penguat di sebelah kanan mengubah suhu absolut (diukur dalam Kelvin) menjadi Fahrenheit atau Celcius, tergantung pada bagiannya (LM34 atau LM35). Lingkaran kecil dengan huruf "i" di dalamnya adalah rangkaian sumber arus konstan.
Kedua resistor dikalibrasi di pabrik untuk menghasilkan sensor suhu yang sangat akurat. Sirkuit terintegrasi memiliki banyak transistor di dalamnya - dua di tengah, beberapa di setiap penguat, beberapa di sumber arus konstan, dan beberapa di sirkuit kompensasi kelengkungan. Semua itu dimasukkan ke dalam kemasan mungil dengan tiga kabel
Rumus perhitungan:
Rumus umum untuk menghitung suhu dari sensor LM35:

LM35 adalah sensor suhu berdaya rendah, berbiaya rendah, dan berpresisi tinggi yang dirancang dan diproduksi oleh Texas Instruments. IC ini memberikan output tegangan yang secara linier sebanding dengan perubahan suhu.

Sensor LM35 cukup presisi dan konstruksinya yang kuat membuatnya cocok untuk berbagai kondisi lingkungan. Selain itu, Anda tidak memerlukan komponen eksternal untuk mengkalibrasi sirkuit ini dan memiliki akurasi tipikal ± 0,5 ° C pada suhu kamar dan ± 1 ° C pada rentang suhu -55 ° C hingga +155 ° C. Sensor ini memiliki tegangan operasi 4V hingga 30V dan mengkonsumsi arus 60-uA saat sedang bekerja, ini juga membuatnya sempurna untuk aplikasi bertenaga baterai.

Ada dua kelemahan dari sensor ini. Kerugian besar pertama dari sensor ini adalah tidak dapat mengukur suhu negatif, untuk itu Anda harus membiaskannya dengan suplai polaritas ganda. Jika proyek Anda membutuhkan pengukuran suhu negatif, Anda dapat memilih sensor LM36. Kerugian kedua dari sensor ini adalah sensor ini sangat sensitif terhadap kebisingan karena mengeluarkan data dalam format analog. Jika Anda ingin mempelajari lebih lanjut tentang sensor ini, Anda dapat melihat Lembar Data IC Sensor Suhu LM35.

Sensor suhu LM35 menggunakan prinsip dasar dioda untuk mengukur nilai suhu yang diketahui. Seperti yang kita ketahui dari fisika semikonduktor, saat suhu meningkat, tegangan di dioda akan meningkat dengan kecepatan yang diketahui. Dengan memperkuat perubahan tegangan secara akurat, kita dapat dengan mudah menghasilkan sinyal tegangan yang berbanding lurus dengan suhu di sekitarnya. Tangkapan layar di bawah ini menunjukkan skema internal IC sensor suhu LM35 menurut lembar data.

In practice, this diode that they are using to measure the temperature is not actually a PN Junction diode but its a diode-connected transistor. That is why the relationship between the forward voltage and the transistor is so linear. The temperature coefficient vs collector current graph below gives you a better understanding of the process.

. Berikut ini adalah karakteristik dari sensor LM35:
Memiliki sensitivitas suhu, dengan faktor skala linier antara tegangan dan suhu 10 mVolt/ºC, sehingga dapat dikalibrasi langsung dalam celcius.
Memiliki ketepatan atau akurasi kalibrasi yaitu 0,5ºC pada suhu 25 ºC
Memiliki jangkauan maksimal operasi suhu antara -55 ºC sampai +150 ºC.
Bekerja pada tegangan 4 sampai 30 volt.
Memiliki arus rendah yaitu kurang dari 60 µA.
Memiliki pemanasan sendiri yang rendah (low-heating) yaitu kurang dari 0,1 ºC pada udara diam.
Memiliki impedansi keluaran yang rendah yaitu 0,1 W untuk beban 1 mA.
Memiliki ketidaklinieran hanya sekitar ± ¼ ºC.
Sensor LM35 bekerja dengan mengubah besaran suhu menjadi besaran tegangan. 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 control.
Sensor suhu LM35 mampu melakukan pengukuran suhu dari suhu -55ºC hingga +150ºC dengan toleransi kesalahan pengukuran ±0.5ºC.

Dilihat dari tipenya range suhu dapat dilihat sebagai berikut :
LM35, LM35A -> range pengukuran temperature -55ºC hingga +150ºC.
LM35C, LM35CA -> range pengukuran temperature -40ºC hingga +110ºC.
LM35D -> range pengukuran temperature 0ºC hingga +100ºC.
Kelebihan LM 35 :
Rentang suhu yang jauh, antara -55 sampai +150ºC
Low self-heating, sebesar 0.08 ºC
Beroperasi pada tegangan 4 sampai 30 V
Tidak memerlukan pengkondisian sinyal
Kekurangan LM 35:
Membutuhkan tegangan untuk beroperasi.
Grafik akurasi LM35 terhadap suhu

Blog diagram sensor suhu

n. Rangkaian Reset

Mikrokontroler menggunakan rangkaian reset. Rangkaian power on reset terdiri dari resistor 4,7KΩ dan tombol untuk penekanan reset secara manual yang diparalel dengan capasitor 10nF.

Rangkain Reset low

Rangkaian reset Low aktif ketika berlogika 0 , jika kondisi seperti gambar diatas maka arus akan mengalir langsung kepin reset pada arduino. dikarnakan ada arus yang mengalir maka pin reset arduino berlogika 1, karna arduino aktif low maka pin reset tidak aktif ,karna arduino tidak aktif maka arus mengalir ke capasitor terjadi pengisian dan dibutton tidak terhubung sehingga arus langsung keground.

Jika kondisi Button terhubung maka arus akan mengalir langsung keground karna kecendrungan arus melewati resistansi yang kecil yang mengakibatkan arus mengalir keground capasitor terjadi pengosongan sehingga arus mengalir keground dikarenakan tidak ada arus menuju pin reset maka pin reset berlogika 0 (aktif).

Rangkaian reset berguna bagi mengembalikan program sistem mikrokontroler ke nilai awalnya (Address Memory = 0). Dengan demikian, jika terdapat kesalahan atau gangguan pada saat menjalankan program, dapat diulang kembali dengan menekan saklar reset ini.

4. PERCOBAAN [Kembali]

A. PROSEDUR [Kembali]

Siapkan Komponen yang diperlukan
Susunlah Rangkaian Seperti panduan
Inputkan Codingan pada software Arduino
Run Rangkaian

B. HARDWARE

C. RANGKAIAN SIMULASI DAN PRINSIP KERJA

Prinsip Kerja Rangkaian:

pada rangkaian kita menggunakan lima sensor diantaranya sensor suhu, sensor vibration, pir sensor, flame sensor, dan water sensor kemudian terdapat satu buah display lcd yang digunakan untuk menampilkan hasil dari water sensor. pertama apabila sensor suhu mendeteksi suhu besar dari 35 maka pendingin akan hidup dan apabila suhu dibawah 35 maka pendingin akan mati. kemudian sensor vibration apabila mendeteksi adanya guncangan keras pada kabin maka led berwarna kuning akan menyala, apabila sensor pir yang ditelakkan diatas pintu mendeteksi adanya orang yang masuk ke ruangan maka lampu ruangan akan langsung menyala, kemudian sensor flame yang mendeteksi adanya api yang diletakkan di langit langit kamar akan menyalakan lampu dan buzzer, pada rangkaian kita menggunakan 3 buah water sensor yang disusun secara vertikal di lumbung kapal, fungsinya yaitu apabila water sensor pertama terendam air sepenuhnya maka pada lcd akan ditampilkan "air rendah" apabila water sensor 1 dan water sensor 2 terendam air sepenuhnya maka lcd menampilkan "air sedang" dan apabila semua water sensor terendam air maka lcd menampilkan "air tinggi"

terdapat LCD dengan ketentuan inputnya seperti berikut

RS terhubung ke kaki arduino 13
E terhubung ke kaki arduino 12
D4 terhubung ke kaki arduino 11
D5 terhubung ke kaki arduino 10
D6 terhubung ke kaki arduino 9
D7 terhubung ke kaki arduino 8

lalu terdapat inputan sensor dengan ketentuan :

Input lm35 pada kaki A0 dan outputnya terdapat pada 2 kaki yaitu kaki 2 dan kaki 5, dengan syarat jika suhu diatas 25 maka kaki 2 akan nyala dan kaki 5 akan mati, lalu jika suhu dibawah 20 maka kaki 2 akan mati dan kaki 5 akan nyala, lalu jika suhu 20-25 maka kedua kaki 2 dan 5 akan mati

Terdapat 3 water sensor dengan ketentuan :

input Water sensor pertama pada kaki A3, input water sensor kedua pada kaki A2, input water sensor ketiga pada kaki A2, dengan ketentuan jika water sensor pertama bernilai > 681 maka tulisan pada lcd "AIR RENDAH" dan jika water sensor pertama dan kedua bernilai > 681 maka tulisan pada lcd "AIR SEDANG" dan jika water sensor pertama, kedua dan ketiga bernilai >681 maka tulisan pada lcd "AIR TINGGI", dan jika ketiganya bernilai 0 maka tulisan pada lcd "AIR KOSONG"
Terdapat Vibration sensor dengan kaki inputnya pada kaki A4 dan kaki outputnya pada kaki A5 dengan kondisi jika inputnya berlogika 1 maka outputnya akan aktif dan jika inputnya berlogika 0 maka outputnya akan mati
Terdapat flame sensor dengan kaki inputnya pada A6 dan kaki outputnya pada 3 dengan kondisi jika inputnya berlogika 1 maka outputnya akan aktif dan jika inputnya berlogika 0 maka outputnya akan mati
Terdapat pir sensor dengan dengan kaki inputnya pada kaki 7 dan kaki outputnya pada kaki 0 kondisi jika inputnya berlogika 1 maka outputnya akan aktif dan jika inputnya berlogika 0 maka outputnya akan mati

D. FLOWCHART DAN LISTING PROGRAM

FLOWCHART

value: Ini adalah nilai yang dibaca oleh pin analog Arduino dari sensor suhu. Nilai ini berada dalam rentang 0 hingga 1023, sesuai dengan resolusi ADC (Analog-to-Digital Converter) Arduino yang memiliki 10 bit (2^10 = 1024).
1024: Ini adalah resolusi ADC Arduino, yaitu jumlah nilai yang dapat dibaca oleh pin analog. Dalam hal ini, 1024 digunakan sebagai pembagi untuk mengonversi nilai ADC menjadi fraksi antara 0 dan 1.
5000: Ini adalah tegangan referensi Arduino dalam mV (millivolt). Pada Arduino Uno, tegangan referensi bawaan adalah 5V.
/10: Ini adalah faktor pembagi untuk mengonversi tegangan dari mV menjadi suhu dalam derajat Celsius. Untuk sensor suhu seperti LM35, masing-masing derajat Celsius diwakili oleh 10 mV (miliVolt).

Jadi, secara keseluruhan, rumus tersebut melakukan langkah-langkah berikut:

Mengonversi nilai ADC menjadi tegangan (dalam mV) menggunakan tegangan referensi 5V.
Mengonversi tegangan menjadi suhu dalam derajat Celsius dengan menggunakan skala 10 mV per derajat Celsius.

Sebagai contoh, jika nilai ADC adalah 512 (setengah dari resolusi maksimal), maka rumus akan menghasilkan suhu sekitar 2500 mV (setengah dari 5000 mV referensi). Kemudian, suhu dalam derajat Celsius dihitung dengan membagi 2500 mV dengan 10, sehingga suhu sekitar 25 derajat Celsius. Nilai ini bersifat umum dan akan bervariasi tergantung pada karakteristik sensor dan kondisi lingkungan yang sebenarnya.

LISTING PROGRAM

penjelasan program :

#include <LiquidCrystal.h>

Mendeklarasikan penggunaan library LiquidCrystal untuk mengakses dan mengontrol LCD.

LiquidCrystal lcd(13, 12, 11, 10, 9, 8);

Membuat objek LiquidCrystal dengan nama lcd dan mengatur pin koneksi ke LCD

int waterLevel;

int flameValue;

int pirValue;

int vibrationValue;

int temperature;

Mendeklarasikan variabel global untuk menyimpan nilai dari sensor air, sensor flame, sensor PIR, sensor getaran, dan sensor suhu.

int sensorWater = A1;

int sensorFlame = 6;

int sensorPIR = 7;

int sensorVibration = A2;

int sensorLM35 = A0;

Mendeklarasikan pin yang terhubung ke sensor-sensor.

int outputFlame = 3;

int outputPIR = 0;

int outputVibration = A3;

int outputLM35 = 2;

Mendeklarasikan pin output yang terhubung ke berbagai perangkat output.

void setup() {

lcd.begin(16, 2);

lcd.setCursor(0, 0);

lcd.print("Mendeteksi Air....");

delay(1000);

pinMode(sensorWater, INPUT);

pinMode(sensorFlame, INPUT);

pinMode(sensorPIR, INPUT);

pinMode(sensorVibration, INPUT);

pinMode(sensorLM35, INPUT);

pinMode(outputFlame, OUTPUT);

pinMode(outputPIR, OUTPUT);

pinMode(outputVibration, OUTPUT);

pinMode(outputLM35, OUTPUT);

}

Di dalam fungsi setup(), inisialisasi LCD, menampilkan pesan awal, dan mengatur mode pin untuk sensor (INPUT) dan output (OUTPUT).

void loop() {

waterLevel = analogRead(sensorWater);

flameValue = digitalRead(sensorFlame);

pirValue = digitalRead(sensorPIR);

vibrationValue = digitalRead(sensorVibration);

temperature = analogRead(sensorLM35);

lcd.setCursor(0, 0);

lcd.print(waterLevel);

lcd.setCursor(0, 1);

if (waterLevel == 0) {

lcd.print("AIR KOSONG ");

} else if (waterLevel > 0 && waterLevel < 341) {

lcd.print("AIR RENDAH ");

} else if (waterLevel >= 341 && waterLevel < 681) {

lcd.print("AIR SEDANG ");

} else {

lcd.print("AIR TINGGI ");

}

if (temperature > 35) {

digitalWrite(outputLM35, HIGH);

} else {

digitalWrite(outputLM35, LOW);

}

digitalWrite(outputFlame, flameValue);

digitalWrite(outputPIR, pirValue);

digitalWrite(outputVibration, vibrationValue);

delay(1000);

}

Di dalam fungsi loop(), membaca nilai dari sensor dan menampilkan nilai air ke LCD.
Berdasarkan nilai sensor air, menampilkan status kelembaban tanah pada LCD.
Mengontrol output berdasarkan nilai sensor suhu (LM35), sensor flame, sensor PIR, dan sensor getaran.
Menunggu 1 detik sebelum membaca sensor lagi.

E. VIDEO SIMULASI

VIDEO SIMULASI VISUAL DESIGNER

VIDEO MERANGKAI RANGKAIAN DAN FLOWCHART VISUAL DESIGNER