APLIKASI SENSOR TPA81 SEBAGAI PENDETEKSI API PADA ROBOT PEMADAM API BERBASIS MIKROKONTROLLER ATMEGA 8535

(1)

i

APLIKASI SENSOR TPA81 SEBAGAI PENDETEKSI API

PADA ROBOT PEMADAM API BERBASIS

MIKROKONTROLLER ATMEGA 8535

LAPORAN AKHIR

Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Menyelesaikan Pendidikan Diploma III

pada Jurusan Teknik Elektro Program Studi Teknik Elektronika

Oleh :

Iwan Tridianto

061230320204

POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA

PALEMBANG

(2)

ii

APLIKASI SENSOR TPA81 SEBAGAI PENDETEKSI API

PADA ROBOT PEMADAM API BERBASIS

MIKROKONTROLER ATMEGA 8535

LAPORAN AKHIR

Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Menyelesaikan Pendidikan Diploma III

pada Jurusan Teknik Elektro Program Studi Teknik Elektronika

Oleh :

Iwan Tridianto

061230320204

Menyetujui,

Pembimbing I

Sabilal Rasyad, S.T.,M.KOM

NIP: 19740902 200501 1 003

Palembang, Agustus 2015

Pembimbing II

Dewi Permata Sari, S.T.,M.KOM

NIP:19761213 200003 2 001

Ketua Jurusan

Ketua Program Studi

Teknik Elektro

Teknik Elektronika

(3)

iii

MOTTO :



Hari ini harus lebih baik dari hari kemarin dan hari esok

adalah harapan.



The more you give, the more you will get.

Laporan ini kupersembahkan untuk :



Orang tua saya tercinta : Bapak Jemu Susanto dan Ibu

Sukiyem. Terima kasih untuk

cinta, do’a,

kepedulian, dan

motivasi.



Kedua Kakak saya tercinta : Andrian dan Indriani.

Terima kasih untuk motivasi dan cinta.



Keluarga saya. Terima kasih untuk motivasi dan cinta yang

tulus.



Pembimbing saya, Sabilal Rasyad, S.T.,M.KOM dan Dewi

Permata

Sari,

S.T.,M.KOM

terima

kasih

telah

menyediakan perhatian, motivasi, dan waktunya dalam

membimbing.



Teman

– teman Program Studi Teknik Elektronika

khususnya kelas 6. EA. Terima kasih untuk kebersamaan

baik dalam keadaan sedih maupun saat senang.

(4)

iv

ABSTRAK

APLIKASI SENSOR TPA81 SEBAGAI PENDETEKSI API PADA ROBOT

PEMADAM API BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA 8535

(2015: xv + 52 halaman + 42 Gambar + 5 Tabel + Lampiran)

IWAN TRIDIANTO

0612 3032 0204

Jurusan Teknik Elektro

Program Studi Teknik Elektronika

Politeknik Negeri Sriwijaya

Perkembangan teknologi sekarang ini telah mengalami peningkatan sedemikian

pesatnya hingga ke berbagai sisi kehidupan manusia. Perkembangan teknologi

yang pesat ini ditandai dengan banyaknya peralatan yang telah diciptakan dan

dioperasikan baik secara manual maupun otomatis. Dalam perkembangannya

robot telah dikembangkan untuk dapat membantu manusia misalnya

memadamkan api di bangunan yang strukturnya tidak stabil sehingga

sewaktu-waktu dapat runtuh. Robot pemadam api dapat dijalankan secara manual,

bahkan sekarang sudah banyak yang menggunakan pengoperasian secara

otomatis, sehingga kita mendapatkan kemudahan dalam pengawasan apabila

terjadinya kebakaran. Robot pemadam api secara otomatis menggunakan

mikrokontroler ATMega 8535 sebagai pengolah data dan sensor TPA81 sebagai

pendeteksi api yang menghasilkan gelombang data. Selain itu juga menggunakan

kipas motor DC untuk memadamkan api lilin. Mikrokontroler ATMega 8535

memiliki empat port yang dapat digunakan untuk banyak masukan atau keluaran,

dan memiliki banyak fitur, diantaranya I2C, Timer dan fasilitas lainnya, sehingga

dapat langsung dihubungkan dengan sensor SRF04, TPA81, modem wavecom

dan driver motor DC. Kelebihan dari Mikrokontroller AVR ATMega 8535 ini

adalah cara memprogramnya lebih mudah karena menggunakan bahasa basic

dengan compiler bascom AVR. Dengan alat ini diharapkan agar dapat

mempermuda mendeteksi adanya kebakaran pada suatu ruangan.

(5)

v

ABSTRAK

APPLICATION OF TPA81 SENSOR AS FLAME DETECTOR ON

ATMEGA8535 MICROCONTROLLER BASED FIRE EXTINGUISHER

ROBOT

(2015: xv + 52 page + 42 images + 5 Tables + Attachment)

IWAN TRIDIANTO

0612 3032 0204

Jurusan Teknik Elektro

Program Studi Teknik Elektronika

Politeknik Negeri Sriwijaya

Current technologies has advanced so far into different aspects of human life.

This advancement is marked by the amount of new manual or automatic

equipment invented. Robots are improved to be able to help humans, for example,

to extinguish fire in an unstable buildings condition where there is a chance of

collapse. The fire extinguisher robot can be operated manually, even now there

are so many models that can be operated automatically so we can monitor it with

ease in case of fire break. This automatic fire extinguisher robot utilizes TPA81 as

flame detector which will give data output. It also equipped with DC motor fan to

extinguish the fire from the candle. ATMega 8535 microcontroller have 4

input-output ports available, and vast amount of features including I2C, Timer and

many other features so it can be connected directly to the SRF04 sensor, TPA81

sensor, wavecom modem and DC motor driver. ATMega 8535 microcontroller

uses basic programming language with bascom AVR as its compiler. This robot

built with a goal to detect fire break in a room with ease.

(6)

vi

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas selesainya penulisan

laporan akhir yang berjudul “APLIKASI SENSOR TPA81 SEBAGAI ALAT

PENDETEKSI API PADA ROBOT PEMADAM API BERBASISKAN

MIKROKONTROLER ATMEGA 8535

”

. Laporanakhir ini disusun untuk

memenuhi salah satu syarat dalam menyelesaikan pendidikan Diploma IIIJurusan

TeknikElektroProgram Studi Teknik Elektronika Politeknik Negeri Sriwijaya.

Laporan ini membahas tentangaplikasi sensor TPA81 sebagai pendeteksi api

yang menggunakan komunikasi I2C pada mikrokontroler ATMega 8535. Laporan

disampaikan denganbahasa sederhan, laporan akhir ini diharapkan memudahkan

pembaca dalam memahami isi dari penjelasan yangkami tulis.

Dengan selesainya laporan ini, penulis mengucapkanterima kasih atas

bimbingan dan saran yang telah diberikan oleh :

1.

Bapak Sabilal Rasyad, S.T.,M.KOM selaku Pembimbing I

2.

Ibu Dewi Permata Sari, S.T.,M.KOM selaku Pembimbing II

Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada pihak-pihak yang telah

membantu dalam proses penyelesaian laporan akhir ini.

1.

Bapak RD. Kusumanto, S.T.,M.M., selaku Direktur Politeknik Negeri

Sriwijaya Palembang.

2.

Bapak Ir. Ali Nurdin, M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro

Politeknik Negeri Sriwijaya.

3.

Bapak Ir. Siswandi, M.T., selaku Sekretaris Jurusan Teknik Elektro

Politeknik Negeri Sriwijaya.

(7)

vii

5.

Seluruh staff dan dosen yang telah membantu dalam menyelesaikan

laporan akhir ini.

6.

Angga Febriansyah dan Fachtur Rahmat, selaku teman seperjuangan

dalam menyelesaikan alat robot pemadam api.

7.

Kedua orang tua, selaku motivasi, pendukung dan pemberi semangat

dalam menyelesaikan laporan akhir ini.

8.

Teman-teman satu angkatan, selaku pendukung dan berjuang

bersama-sama dalam menyelesaikan laporan akhir.

Dari itu semua harapan Penulis, semoga Allah SWT membalas segala niat

baik kepada semua pihak yang telah membantu. Penulis menyadari bahwa dalam

penulisan ini masih banyak terdapat kesalahan dan kekurangan, oleh karena itu

kritik dan saran bersifat membangun sangat penulis harapkan guna perbaikan

laporan ini. Akhir kata penulis berharap laporan ini dapat bermanfaat bagi

pembaca khusunya mahasiswa jurusan teknik elektro program studi teknik

elektronika.

Palembang, Agustus 2015

(8)

viii

DAFTAR ISI

Halaman

HALAMAN JUDUL ... i

LEMBARAN PENGEGASAHAN... ii

MOTTO ... iii

ABSTRAK ... iv

KATA PENGANTAR ... vi

DAFTAR ISI... viii

DAFTAR GAMBAR ... xii

DAFTAR TABEL ... xiv

DAFTAR LAMPIRAN ... xv

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Perumusan Masalah ... 2

1.3 Batasan Masalah ... 2

1.4 Tujuan dan Manfaat ... 2

1.4.1 Tujuan ... 2

1.4.2 Manfaat ... 3

1.5 Metodologi Penulisan ... 3

1.5.1 Metode Studi Literatur ... 3

1.5.2 Metode Observasi ... 3

1.5.2 Metode Cyber ... 3

1.5.3 Metode Wawancara ... 3

(9)

ix

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Sensor ... 5

2.1.1 Klasifikasi Sensor ... 5

2.1.1.1 Sensor Thermal ... 5

2.1.1.2 Sensor Mekanis ... 12

2.1.1.3 Sensor Optic ... 12

2.2 Mikrokontroller ... 12

2.2.1 Bagian-bagian Mikrokontroler ... 13

2.2.2 Mikrokontroler AVR ... 14

2.2.3 Arsitektur Atmega 8535 ... 15

2.2.4 Spesifikasi ATMega 8535 ... 15

2.2.5 Konfigurasi Pin ATMega 8535 ... 16

2.2.6 Fungsi Masing-masing Pin ... 16

2.2.7 Komunikasi Serial Antar IC (I2C/TWI) ... 17

2.2.7.1 Prinsip Komunikasi I2C ... 17

2.2.7.2 Aturan Komunikasi I2C ... 18

2.2.7.3 Definisi-definisi Kondisi Bus ... 18

2.2.8 Peta Memory Atmega 8535 ... 19

2.2.9 Status Register ... 19

2.2.10 Sistem Clock ... 20

2.3 Motor DC... 21

2.3.1 Prinsip Kerja Motor DC ... 21

2.4 Driver Motor DC ... 22

2.5 LCD ... 23

2.6 Basic Compiler AVR ... 24

BAB III RANCANG BANGUN ALAT 3.1 Tujuan Perancangan ... 27

3.2 Diagram Blok Rangkaian ... 28

3.3 Flow Chart ... 30

(10)

x

3.4.1 Perancangan elektronik ... 30

3.4.1.1 Rangkaian Power Supply ... 31

3.4.1.2 Rangkaian Sensor TPA81 ... 32

3.4.1.3 Rangkaian mikrokontroler ATMEGA 8535 ... 33

3.4.1.4 Rangkaian LCD ... 35

3.4.1.5 Rangkaian Driver Motor Relay ... 36

3.4.2 Proses Perancangan PCB ... 36

3.4.2.1 Pembuatan Layout PCB ... 37

3.4.2.2 Proses Pengolahan PCB ... 37

3.4.2.3 Perakitan Komponen ... 38

3.4.3 Perancangan Mekanik ... 38

3.5 Prinsip Kerja Alat ... 40

3.6 Rangkaian Keseluruhan ... 42

BAB IV PEMBAHASAN 4.1 Tujuan Pengukuran ... 43

4.2 Metode Pengukuran ... 43

4.3 Langkah-langkah Pengukuran ... 43

4.3.1 Titik Pengukuran ... 44

4.4 Data Hasil Pengukuran ... 45

4.5 Perhitungan mencari waktu T periode dalam satu gelombang ... 46

(11)

xi

4.5.1.1 Sensor TPA81 dengan suhu 32oC ... 46

4.5.2 Saat Sensor TPA81 Suhu lebih Dari 35oC ... 48

4.6 Bentuk sinyal T periode pada sensor TPA81 ... 49

4.7 Analisa Hasil Pengukuran ... 50

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan ... 52

5.2 Saran ... 52

DAFTAR PUSTAKA

(12)

xii

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1 Respon Sensor Thermopile ... 6

Gambar 2.2 Diagram Blok Sensor Thermopile ... 7

Gambar 2.3 Sensor Bimetal ... 8

Gambar 2.4 Konfigurasi termistor ... 9

Gambar 2.5 konstruksi RTD ... 10

Gambar 2.6 Sensor Termokopel ... 11

Gambar 2.7 Jalur Sinyal (bus) Mikrokontroler ... 13

Gambar 2.8 DiagramBlok ATMega 8535 ... 15

Gambar 2.9 Konfigurasi Kaki Mikrokomputer ATMega8535 ... 16

Gambar 2.10 Timing Diagram Dari I2C ... 18

Gambar 2.11 Status Register Mikrokontroler ATMega 8535 ... 19

Gambar 2.12 Sistem Clock ... 20

Gambar 2.13 Simbol Motor DC ... 21

Gambar 2.14 Driver Motor Relay ... 22

Gambar 2.15 LCD 16x2 ... 23

Gambar 2.16 Interface BASCOM AVR ... 25

Gambar 3.1 Blok Diagram Robot Pendeteksi Titik Api ... 28

Gambar 3.2 Flow Chart Robot Pemadam Api ... 30

Gambar 3.3 Rangkaian Power Supply ... 31

Gambar 3.4 Rangkaian Layout Power Supply ... 31

Gambar 3.5 Rangkaian sensor TPA81 ... 32

Gambar 3.6 Rangkaian Layout sensor TPA81 ... 32

(13)

xiii

Gambar 3.8 Rangkaian Layout Sistem MinimumATMega 8535 ... 34

Gambar 3.9 Rangkaian LCD 16x2 ... 35

Gambar 3.10 rangkaian Layout LCD 16x2 ... 35

Gambar 3.11 Rangkaian Driver Motor Relay ... 36

Gambar 3.12 Rangkaian Layout Driver Motor Relay ... 36

Gambar 3.13 Desain Robot Tampak Depan Dengan Tinggi Skala 1:8 ... 39

Gambar 3.14 Desain Robot Tampak Belakang Dengan Tinggi Skala 1:4 ... 39

Gambar 3.15 Desain Robot Tampak Samping ... 40

Gambar 3.16 Desain Robot Tampak Depan Dengan Tinggi Skala 1:8 ... 40

Gambar 3.17 Rangkaian Keseluruhan Robot Pemadam api ... 42

Gambar 4.1 Titik Pengukuran Sensor TPA81 ... 44

Gambar 4.2 Tampilan Osiloskop pada pengukuran SCL dengan perubahan data Sensor TPA81 ... 46

Gambar 4.3 Tampilan Osiloskop pada pengukuran SDA dengan suhu 32oC Sensor TPA81 ... 47

Gambar 4.6 Tampilan Osiloskop pada pengukuran SDA dan SCL dengan suhu lebih dari sama dengan 35oC Sensor TPA81 ... 49

Gambar 4.7 Tampilan Osiloskop pada pengukuran SDA dan SCL pada sinyal START ... 49

Gambar 4.8 Tampilan Osiloskop pada pengukuran SDA dan SCL pada suhu 33oC ,biner (00010001)2 ... 50

(14)

xiv

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 2.1 Sensor Thermopile ... 7

Tabel 2.2 Fungsi Kaki-Kaki Pada LCD ... 24

Tabel 2.3 Ikon-ikon Pada Program BASCOM ... 25

Tabel 2.4 Tampilan Menu Pada Proram BASCOM ... 26

(15)

xv

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran A Datasheet ATMega 8535

Lampiran B Datasheet Sensor TPA81

Lampiran C Datasheet Sensor SRF04

Lampiran D Program Robot Pemadam Api