implementasi sprinkler cerdas pada gedung berbasis … · menggunakan microkontroler berbasis...

Prosiding Konferensi Nasional Pascasarjana Teknik Sipil (KNPTS) 2018 Invensi, Inovasi dan Riset Keselamatan Dan Kesehatan Kerja untuk Pembangunan Infrastruktur Berkelanjutan

2 Oktober 2018, ISSN 2477-00-86

VI-57

IMPLEMENTASI SPRINKLER CERDAS PADA GEDUNG BERBASIS ARDUINO UNO Satriani Said Akhmad1, Muhammad Tola2, M.Wihardy Tjaronge3 dan Rudy Djamaluddin4 1Mahasiswa Program Doktor Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Hasanuddin,

Email: [email protected] 2Staf Pengajar Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Hasanuddin,

Email: [email protected] 3Staf Pengajar Program Studi Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Hasanuddin,

Email: [email protected] 4Staf Pengajar Program Studi Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Hasanuddin,

Email: [email protected]

ABSTRAK Pada saat mendeteksi api kepala sprinkler akan pecah dan akan memancarkan air. Secara umum pancaran air sprinkler akan menyebar membasahi seluruh ruangan sehingga bisa menimbulkan kerusakan peralatan elektronik yang berada didalamnya. Kerusakan inilah yang akan diminimalkan dengan membuat sistem sprinkler cerdas yang mampu mendeteksi titik api dan mampu mengarahkan pancaran airnya terfokus pada titik api. Sebagai penggerak digunakan dua buah motor servo dan sebagai sensor api digunakan photodiode system control menggunakan Microkontroler berbasis Arduino Uno. Hasil yang diperoleh pada saat simulasi jarak jangkauan pancaran sprinkler mencapai 90 cm dengan jangkauan sensor api 40 cm. Hasil uji sistem control dengan beberapa skenario menunjukkan titik api dalam waktu tercepat 8 detik

Kata kunci : Sprinkler Cerdas, Motor Servo, Hpotodiode, Arduino Uno

1. PENDAHULUAN Pada gedung atau hotel berbintang umumnya menggunakan sprinkler dan smoke detektor untuk mencegah kebakaran. Smoke detektor akan mendeteksi keberadaan asap pada suatu ruangan dan head sprinkler akan pecah, selanjutnya air akan terpancar ke seluruh ruangan dan api akan padam sehingga kebakaran dapat dicegah sebelum membakar seluruh gedung. Kerugian yang sangat besar akibat bahaya kebakaran dapat dihindari. Disisi lain air dari sprinkler ke seluruh ruangan sudah cukup merusak peralatan elektronik yang basah terkena air pancaran dari sprinkler tersebut. Hal inilah yang melatar belakangi penulis melakukan penelitian menggunakan arduino uno guna mengontrol motor servo untuk membuat sprinkler dapat mengarahkan pancaran airnya terpusat pada titik api yang terdeteksi. Dengan demikian akan meminimalkan kerusakan yang terjadi. Penelitian ini terdiri dari perancangan sistem pengontolan motor servo berbasis arduino uno yang terhubung dengan sprinkler serta pengujian arah pancar dari sprinkler agar terpusat pada titik api. Berdasarkan latar belakang tersebut, tujuan penelitian ini adalah menghasilkan suatu alat kendali motor servo berbasis arduino uno yang dapat membuat pancaran air sprinkler terpusat pada titik api.

2. RUMUSAN MASALAH

Sistem pemadam kebakaran Gedung Sistem pemadaman kebakaran atau fire fighting yang disediakan pada gedung berfungsi untuk pencegahan terhadap kebakaran. Umumnya sistem tersebut terdiri dari sprinkler, estinguisher dan hidran. terdapat beberapa jenis Pompa yang digunakan dalam sistem sprinkler dan hydran yaitu pompa elektrik, pompa diesel, dan pompa jockey. Pompa Jockey berfungsi untuk menstabilkan tekanan pada jalur instalasi pemadam kebakaran yang berkerja secara otomatis. Saat terjadi kebakaran, sprinkler pecah dan hydran berfungsi, maka pomba elektrik akan bekerja dan pompa jockey akan berhenti. [1].


2 Oktober 2018, ISSN 2477-00-86

VI-58

Mikrokontroler Mikrokontroller merupakan sirkit terintegrasi yang berfungsi sebagai pengendali rangkaian elektronik dan umumya dapat menyimpan perintah atau instruksi. Sirkit ini umumnya terdiri dari CPU (Central Processing Unit), memori, I/O tertentu dan unit pendukung seperti Analog-to-Digital Converter (ADC) yang sudah terintegrasi di dalamnya.. Jenis mikrokontroller yang digunakan yaitu yaitu Arduino UNO. Arduino merupakan platform elektronik yang berbasis open source yang berpusat di Italia. Modul Arduino mampu melakukan beberapa fungsi diantaranya membaca data, mengirimkan data, menyalakan perangkat output seperti lampu, aplikasi online dan banyak lainnya. Beberapa tahun ini Arduino telah menjadi otak dari ribuan project. Beberapa pertimbangan dan kemudahan yang didapatkan dengan menggunakan Arduino antara lain harga terjangkau, Cross-Platform, soffware Arduino IDE dapat berjalan pada berbagai macam sistem operasi, mudah dalam penggunaannya, dan merupakan perangkat berbasis open source [2]. Motor servo Motor servo merupakan jenis motor DC yang memiliki kualitas tinggi, dan telah dilengkapi dengan sistem kontrol di dalamnya. Dalam aplikasinya, motor servo menggunakan kontrol loop tertutup untuk menangani perubahan posisi secara tepat dan akurat. Begitupun dalam hal pengaturan kecepatan dan percepatan. Secara umum motor servo memiliki 3 kabel masukan, yaitu VCC, GND dan kontrol PWM (data). Penggunaan PWM pada motor servo berbeda dengan penggunaan PWM pada motor DC.

Gambar 1. Motor Servo

Motor servo dibedakan menjadi 2, yaitu servo continuous dan servo uncontinous atau servo standar. Motor kontinous berputar 360O, sedangkan servo standar sebesar 180O Prinsip utama pengontrolan motor servo adalah pemberian nilai PWM pada kontrolnya. Perubahan duty cycle akan menentukan perubahan posisi dari motor servo. Pulsa PWM dan pergerakannya dapat dilihat pada Gambar 2.

Gambar 2.Isyarat PWM servo

Motor servo merupakan pilihan yang tepat dalam perancangan ini, karena rancangan nozzle estinguisher yang digunakan harus mampu menghasilkan posisi sesuai keberadaan titik api, dengan kata lain harus mampu menjangkau ke segala arah. Selain mudah dalam pengontrolannya, motor servo juga mampu menghasilkan posisi yang presisi dan stabil [3].

Photodioda Photo dioda merupakan komponen yang resistansinya akan berubah apabila terkena sinar. Resistansi dari photodioda dipengaruhi oleh intensitas cahaya yang diterima, semakin banyak cahaya yang diterima maka semakin kecil resistansi dari photodioda, begitupula sebaliknya jika semakin sedikit intensitas cahaya yang diterima maka semakin besar nilai resistansinya.


2 Oktober 2018, ISSN 2477-00-86

VI-59

Gambar 3. Photodioda

Sensor photodioda sama seperti sensor LDR, mengubah besaran cahaya yang diterima sensor menjadi perubahan konduktansi (kemampuan suatu benda menghantarkan arus listrik dari suatu bahan) [4]. Perubahan ini akan di ubah ke besaran tegangan untuk kemudian di olah oleh perangkat kendali.

Nozzle Nozzle merupakan komponen yang mampu mengatur pancaran air dari pompa. Komponen ini di tempatkan pada ujung saluran sprinkler. Pancaran akan diatur sehingga mampu terpusat pada area tertentu sehingga sistem yang dirancang mampu bekerja maksimal.

3. METODE PENELITIAN Adapun metode penelitian terdiri dari dua tahapan yaitu : a. Perancangan Perangkat Keras Sprinkler; b. Perancangan Perangkat Lunak Sistem Kendali.

a. Perancangan Perangkat Keras Sprinkler

Gambar 4. Komponen perangkat keras

Gambar 4 memperlihatkan diagram blok yang terdiri dari : a. Power Supply: Merupakan sumber tegangan pada rangkaian. Tegangan yang dihasilkan yaitu 12 VDC

untuk catu daya pompa beserta driver pompa dan 5 VDC untuk catu daya sensor, rangkaian kendali dan servo.

b. Flame Detector : Terdiri dari Flame Detector Large Area dan Focus. Flame Detector Large area berfungsi untuk mendeteksi adanya api pada ruangan dan digunakan sebagai penanda api padam saat pemadaman dilakukan. Posisi dari sensor tidak terikat pada mekanik sprinkle dan tidak bergerak dan diletakkan pada titik yang menjangkau seluruh ruangan. Flame Detector Focus berfungsi saat mencari keberadaan titik api setelah sensor large area mendeteksi adanya api. Sensor diletakkan pada mekanik sprinkler tepatnya berada di samping nozzle yang berjumlah dua buah sensor. Sensor akan bergerak sesuai arah pergerakan psrinkler.

c. Arduino Uno: Digunakan untuk kendali motor servo, pengaktifan pompa, dan pembacaan data analog dari sensor.


2 Oktober 2018, ISSN 2477-00-86

VI-60

d. Servo Motor: Terdiri dari servo 1 dan servo 2. Merupakan penggerak sprinkler yang saling terhubung memungkinkan pergerakan memutar menyerupai pergerakan parabola. Komponen ini tehubung dengan mekanik yang dicetak dengan printer 3D. Arah pergerakan servo diperlihatkan pada Gambar 5(a) dan Gambar 5(b). Kedua servo mampu bergerak hingga 180O

(a) (b)

Gambar 5. Arah pergerakan (a) servo 1, dan (b) servo 2

e. Driver Relay: Merupakan rangkaian penghubung antara rangkaian kendali dan Pompa. Rangkaian ini dibutuhkan karena daya luaran sistem kendali tidak cukup mampu untuk menggerakkan pompa secara langsung. Komponen yang digunakan pada driver pump yaitu relay dan transistor.

f. DC Pump: Berfungsi untuk mengalirkan air dari penampungan. Pompa yang digunakan adalah pompa 12 VDC.

g. Nozzle: Terletak pada ujung sprinkler, yang berfungsi untuk mengatur aliran air yang keluar.

b. Perancangan Perangkat Lunak Sistem Kendali Pembuatan perangkat lunak pada sistem kendali berdasarkan diagram alir pada Gambar 6. Perangkat lunak yang dipakai adalah Arduino software Integrated Development Environment (IDE) yang dapat diunduh secara gratis pada link resmi arduino. Pertama-tama sistem membaca data dari sensor api large area. Saat api terdeteksi, servo 1 akan bergerak dari sudut 0Ohingga 180O bersamaan dengan pembacaan sensor api focus. Pergerakan tersebut dilakukan terus menerus hingga titik api terdeteksi yang disebut memindai atau scanning. Alur scanning sprinkler diperlihatkan pada Gambar 7. Pemindaian dilakukan dari titik awal menutu sudut area jangkauan sprinkler. Panah merah menandakan pergerakan servo 1, panah biru menandakan pergerakan servo 2. Jika titik api terdeteksi, maka servo 1 dan servo 2 akan berhenti bergerak kemudian sistem akan mengaktifkan driver pompa sehingga pompa aktif dan sprinkler memancarkan air. Pompa akan di non-aktifkan saat sensor large area sudah tidak mendeteksi keberadaan api.


2 Oktober 2018, ISSN 2477-00-86

VI-61

Gambar 6. Diagram Alir sistem kendali

Gambar 7. Alur pemindai sprinkler

4. HASIL DAN PEMBAHASAN

Hasil rancangan diperlihatkan pada Gambar 8.

Gambar 8: Hasil Rancangan Spinkler

Pengujian tahap awal yang dilakukan adalah pengujian kinerja flame detector large area. Pengujian dilakukan dengan memberikan api pada beberapa titik dengan jarak tertentu dan mencatat hasil luaran tegangan analog dan digital dari sensor. Hasil Pengujian diperlihatkan pada Tabel 1. Berdasarkan data yang dihasilkam, semakin jauh dekat titik api maka tegangan luaran sensor akan semakin besar. Sebaliknya semakin jauh jarak titik api, maka tegangan luaran sensor semakin kecil.

Tabel 1. Pengujian Flame Detector Jarak titik api Nilai tegangan analog

10cm 20 cm 20 cm 30 cm 40 cm 50 cm 60 cm 70 cm 80 cm

4.57V 4.29 V 3.66 V 3.43 V 2.29 V 2.12 V 1.62 V 1.34 V 0.88 V


2 Oktober 2018, ISSN 2477-00-86

VI-62

Pegujian tahap selanjutnya yaitu pengujian jarak pancaran sprinkle. Pada pengujian ini nozzle di atur agar pancaran focus pada titik tertentu. Gambar 9 memperlihatkan pengujian yang dilakukan. Berdasarkan pengujian, jarak pancaran efektif sprinkle yaitu 90 cm diukur dari ujung nozzle ke titik jatuhnya pancaran air. Sudut pancaran yang dihasilkan nozzle yaitu sekitar 15o.

Gambar 9.Pengujian jarak pancaran sprinkler

Pengujian terakhir yaitu pengujian kinerja sistem secara keseluruhan. Pengujian ini dilakukan dengan memberikan beberapa titik api pada area jangkauan sprinkler kemudian mengukur waktu yang dibutuhkan sistem untuk memadamkan api. Gambar 10 menunjukkan skenario titik api yang diberikan dan hasilnya tercatat pada Tabel 2.

Gambar 10.Skenario titik api pengujian system

Tabel 2.Waktu pencapaian uji kinerja sistem

Titik api Waktu Pemadaman 1 2 3 4

8 s 67 s 84 s 22 s

Dari Tabel 2 dapat dilihat bahwa waktu pemadaman tercepat dicapai pada skenario titik api 1 yaitu 8 detik. Hal ini disebabkan karena titik api 1 tepat berada pada jalur awal scanning yang dilakukan sprinkler. Sedangkan waktu terlama pemadaman terjadi saat skenario titik api 3 yaitu 84 detik, hal ini disebabkan karena titik api 3 berada pada jalur scanning sprinkler terjauh.

5. KESIMPULAN Berdasarkan hasil perancangan sistem pengendali flame detector large area telah berhasil mendeteksi adanya titik api dan sprinkler berhasil mengarahkan pancaran airnya langsung ke titik api tersebut. Simulasi sistem bekerja pada jarak maksimal sesuai pancaran efektif sprinkler yaitu 90 cm.


2 Oktober 2018, ISSN 2477-00-86

VI-63

Waktu pemadaman tergantung dari posisi api pada area jangkauan sprinkler. Titik api yang terletak pada jalur scanning terjauh dari titik awal akan membutuhkan waktu pemadaman yang relatif lama dibanding dengan titik api yang berada dekat deangan titik awal scanning. DAFTAR PUSTAKA R. S. Rizki, I. D. Sara, and M. Gapy, “Sistem Deteksi Kebakaran Pada Gedung Berbasis

Programmable Logic Controller (PLC),” KITEKTRO: Jurnal Online Teknik Elektro, vol. 2, no. 3, pp. 99–104, 2017.

Arduino. [Online]. Available: https://www.arduino.cc/en/Guide/Introduction. W. Budiharto, Robotika, Teori dan Implementasi. ANDI Yogyakarta,2010. E. Setyaningsih, D. Prastiyanto, and Suryono, “Penggunaan Sensor Photodioda sebagai Sistem

Deteksi Api pada Wahana Terbang Vertical akeOff Landing (VTOL),” Jurnal Teknik Elektro, vol. 9, no. 2, pp. 53–59, 2017.

Dinata, Marta, Yuwono. Arduino Itu Mudah . Surabaya: 2014 Setiawan, Afrie. Mikrokontroler ATMEGA 8353 dan ATMEGA 16 menggunakan BASCOM-AVR

. Yogyakarta: 2010 Lingga, Wardana. 2006 Belajar Sendiri Mikrokontroler AVR Seri Atmega 8353 simulasi, hardware,

dan aplikasi . Penerbit Andi. Yogyakarta. Dian Artanto, 2012,“Interaksi Arduino dan LabView”. Jakarta : Penerbit PT Elex Media

Komputindo. Naskan. 2015. Konsep Dasar Mikrokontroler . Jurnal. STMIK AMIKOM Yogyakarta. A. Kadir, Panduan Praktis Mempelajari Aplikasi Mikrokontroler dan Pemograman Menggunakan

Arduino, Yokyakarta: Penerbit Andi, 2013. A. Kadir, Buku Pintar Pemograman Arduino, Yokyakarta: penerbit MediaKom, 2014. A. Kadir, Panduan Mempelajari Aneka Proyek Berbasis Mikrokontroler Arduino, Yokyakarta:

Penerbit Andi, 2015. M. Banzi, Getting started with Arduino. Sebastopol: O’Reilly Media,Inc. 2011 M. McRoberts, Beginning Arduino. New York: Apress, 2010.


2 Oktober 2018, ISSN 2477-00-86

VI-64

implementasi sprinkler cerdas pada gedung berbasis … · menggunakan microkontroler berbasis...

Documents