RANGKAIAN ALARM PENDETEKSI KEBAKARAN MENGGUNAKAN SENSOR LM35 DAN SENSOR THERMISTOR

DAFTAR ISI

1. Alarm kebakaran dengan sensor lm35 dan sensor thermistor 

    1.1 Tujuan

    1.2 Komponen

    1.3 Dasar Teori

    1.4 Prinsip Kerja

2. Rangkaian 

    2.1 Gambar Rangkaian

    2.2 Vidio Rangkaian

3. Link Download

1.  Alarm Kebakaran Menggunakan Sensor lm35 dan Sensor Thermistor [KEMBALI]     
    1.1 Tujuan [KEMBALI]           
          a. Memahami konsep dan prinsip kerja sensor lm35 dan sensor thermistor
          b. Membuat rangkaian elektronika sederhana guna meminimalisir terjadinya kebakaran

    1.2 Komponen [KEMBALI]           
          a.  Resistor
               Resistor atau hambatan adalah salah satu komponen elektronika yang memiliki nilai hambatan tertentu, dimana hambatan ini akan menghambat arus listrik yang mengalir melaluinya.

          b.  Baterai

              Berfungsi sebagai sumber tegangan. Baterai mengubah energi kimia langsung menjadi energi listrik. Baterai terdiri dari sejumlah sel volta. Tiap sel terdiri dari 2 sel setengah yang terhubung seri melalui elektrolit konduktif yang berisi anion dan kation. Satu sel setengah termasuk elektrolit dan elektrode negatif, elektrode yang di mana anion berpindah; sel-setengah lainnya termasuk elektrolit dan elektrode positif di mana kation berpindah. Reaksi redoks akan mengisi ulang baterai. Kation akan tereduksi (elektron akan bertambah) di katode ketika pengisian, sedangkan anion akan teroksidasi (elektron hilang) di anode ketika pengisian. Ketika digunakan, proses ini dibalik. Elektrodanya tidak bersentuhan satu sama lain, tetapi terhubung via elektrolit. Beberapa sel menggunakan elektrolit yang berbeda untuk tiap sel setengah. Sebuah separator dapat membuat ion mengalir di antara sel-setengah dan bisa menghindari pencampuran elektrolit.

          c. .Potensiometer

Potensiometer adalah resistor tiga terminal dengan sambungan geser yang membentuk pembagi tegangan dapat disetel.^[1] Jika hanya dua terminal yang digunakan (salah satu terminal tetap dan terminal geser), potensiometer berperan sebagai resistor variabel atau Rheostat. Potensiometer biasanya digunakan untuk mengendalikan peranti elektronik seperti pengendali suara pada penguat.

          d.  LM35

Lm35 adalah komponen elektronika yang berfungsi untuk mengubah besaran suhu menjadi besaran listrik dalam bentuk tegangan. Lm358 yang diguankan sebagai komparator inverting , yaitu membandingkan antara tegangan input dari sensor dengan tegangan input dari variable resistor.
Karakteristik Sensor LM 35

1. Resolusi Sensor 10 mVolt/ ºC, sehingga dapat dikalibrasi langsung dalam celcius.
2. Keakurasi kalibrasi 0,5 ºC pada suhu 25 ºC .
3. Jangkauan maksimal operasi suhu -55 ºC sampai +150 ºC.
4. Tegangan kerja  4v sampai 30 volt.
5. Konsumsi arus rendah kurang dari 60 µA.
6. Faktor pemanasan diri yang rendah (low-heating) kurang dari 0,1 ºC pada udara diam.
7. Impedansi keluaran yang rendah 0,1 W untuk beban 1 mA.
8. Toleransi ketidaklinieran hanya sekitar ± ¼ ºC

          e. NE555

              IC 555 merupakan salah satu komponen elektronika yang cukup terkenal, sederhana  dan serba guna. Nama IC 555 diambil dari 3 buah resistor yang di dalamnya terdapat kemasan IC dengan nilai masing-masing 5kΩ. Ukurannya yang kecil dengan harganya yang relatif murah yaitu sekitar Rp.2000-Rp.5000 membuat komponen ini menjadi pilihan para penggemar elektronika untuk menjadikan sebagai komponen utamanya maupun komponen pendukung. IC ini didesain dan diciptakan oleh Hans R. Camenzind pada tahun 1970 dan diperkenalkan pada tahun 1971 oleh Signetics. Nama aslinya adalah SE555/NE555 dan dijuluki sebagai “The IC Time Machine”. Pada dasarnya aplikasi utama dari IC NE555 ini digunakan untuk  timer (pewaktu) dengan operasi rangkaian monostable dan pulse generator (pembangkit pulsa) dengan operasi rangkaian astable. Selain itu, dapat juga digunakan sebagai Time Delay Generator dan Sequential Timing. IC  NE555 ini memiliki 8 pin yang tiap kakinya memiliki konfigurasi yang berbeda beda.

Cara Kerja:

• Bagian trigger, berfungsi memberikan triger atau perintah ke IC 555 sebagai tanda   proses timer dimulai
• Bagian THReshold, biasanya diberi kapasitor dan resistor variable untuk kecepatan waktu  On Off agar dapat diatur sesuai keinginan.

                                                           

          f. Thermistor (NTC)

Thermistor NTC adalah resistor dengan koefisien temperature negative yang sangat tinggi.yang artinya, apabila temperature disekitar NTC naik maka resistansinya akan menurun.
Koefisien suhu negatif dari resistansi termistor, atau termistor NTC, mengurangi atau memperkecil nilai resistifnya ketika suhu operasi di sekitar mereka meningkat. Umumnya, termistor NTC adalah jenis sensor suhu yang paling umum digunakan karena dapat digunakan di hampir semua jenis peralatan di mana suhu berperan.

Termistor suhu NTC memiliki hubungan hambatan listrik negatif versus suhu (R/T). Respon negatif yang relatif besar dari termistor NTC berarti bahwa perubahan kecil dalam suhu dapat menyebabkan perubahan signifikan pada hambatan listriknya. Ini membuatnya ideal untuk pengukuran dan kontrol suhu yang akurat.

     1.3 Dasar Teori [KEMBALI]

          Dalam mengantisipasi terjadinya kebakaran, dibuatlah sebuah rangkaian berupa alarm pendeteksi kebakaran agar dapat meminimalisir kerugian baik nyawa maupun finansial. Dengan alarm ini  dengan menggunakan sensor suhu sehingga dapat mendeteksi kebakaran, sehingga kita dapat menyelamatkan nyawa secepat mungkin karena telah adanya pemberitahuan dari alarm sebelum apinya makin besar. Pada rangkaian ini, kami menggunakan sensor lm35 dan thermistor.

          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. 

Sensor lm35 merupakan komponen elektronika yang berfungsi untuk mengubah besaran suhu menjadi besaran listrik dalam bentuk tegangan. Lm358 yang diguankan sebagai komparator inverting , yaitu membandingkan antara tegangan input dari sensor dengan tegangan input dari variable resistor.

Adapun karakteristik sensor lm35 yaitu :

·         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.

Prinsip kerja LM35 yaitu 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 jauh lebih rendah dari suhu permukaan, maka LM35 berada pada suhu permukaan dan suhu udara disekitarnya . suhu lingkungan di deteksi menggunakan bagian IC yang peka terhadap suhu. Suhu lingkungan akan ini diubah menjadi tegangan listrik oleh rangkaian dalam IC, dimana perubahan suhu berbanding lurus dengan perubahan tegangan outputnya,

Kelebihan dan kekurangan sensor suhu lm35 :

• Kelebihan:
a. Rentang suhu yang jauh, antara -55 sampai +150 ^oC
b. Low self-heating, sebesar 0.08 ^oC
c. Beroperasi pada tegangan 4 sampai 30 V
d. Rangkaian tidak rumit
e. Tidak memerlukan pengkondisian sinyal

• Kekurangan:
Membutuhkan sumber tegangan untuk beroperasi

LM35 adalah komponen sensor suhu berukuran kecil seperti transistor (TO-92). Komponen yang sangat mudah digunakan ini mampu mengukur suhu hingga 100 derajad Celcius, tetapi tidak cocok untuk pengukur suhu yang sensornya dimasukan dalam cairan. Dengan tegangan keluaran yang terskala linear dengan suhu terukur, yakni 10 milivolt per 1 derajad Celcius, maka komponen ini sangat cocok untuk digunakan sebagai eksperimen kita, atau bahkan untuk aplikasi-aplikasi seperti termometer ruang digital, mesin pasteurisasi, atau termometer badan digital.

               Thermistor adalah salah satu jenis resistor yang nilai resistansinya atau nilai hambatannya dipengaruhi oleh suhu (temperature). Thermistor memiliki 2 jenis, yaitu thermistor NTC (negative temperature coefficient) dan PTC (positive temperature coefficient).

                   Pengertian termistor NTC (Negative Temperature Coefisien) adalah resistor dengan koefisien temperatur negatif yang sangat tinggi. Termistor jenis ini dibuat dari oksida dari kelompok elemen transisi besi ( misalnya FE2O3, NiO CoO dan bahan NTC yang lain).
             Thermistor NTC memiliki nilai koefisien negatif dimana apabila temperatur turun maka nilai tahanan thermistor NTC akan meningkat dan sebaliknya, nilai tahanannya akan turun apabila temperatur naik.

Dengan kata lain, thermistor tipe NTC ini akan berbanding terbalik atau negatif antara kenaikan tahanan dengan kenaikan temperaturnya.

Kenaikan dan penurunan tahanan akan mempengaruhi nilai arus yang dapat melewati komponen thermistor tersebut. Apabila tahanannya tinggi maka arus yang mengalir akan semakin kecil atau bahkan arus tidak dapat mengalir sama sekali dan sebaliknya apabila nilai tahanan kecil maka arus yang mengalir dapat lebih besar.

NTC (Negative Coefisien Temperature)

Oksida – oksida ini mempunyai resistivitas yang sangat tinggi dalam zat murni, tetapi bisa ditransformasikan kedalam semi konduktor dengan jalan menambahkan sedikit ion – ion lain yang valensinya berbeda. Harga nominal biasanya ditetapkan pada temperatur 25 oC. Perubahan resistansi yang diakibatkan oleh non linieritasnya ditunjukkan dalam bentuk diagram resistansi dengan temperatur, seperti yang ditunjukkan pada gambar berikut ini.

1. Bentuk fisik NTC
2. Simbol NTC
3. Grafik nilai tahanan NTC akibat suhu
4. 
   

Tahanan pada thermistor yaitu 0,5W – 75W, memiliki resolusi awal 0.3 C , memiliki rentang range nilai resistansi yang luas berkisar dari 2000 ohm - 10000 ohm.

pada thermistor NTC, nilai resistansinya akan turun jika suhu sekitar thermistor tersebut tinggi, sedangkan pada thermistor PTC, semakin tinggi suhu semakin tinggi pula nilai resistansinya.

Gambar 3.2 grafik perbandingan suhu terhadap nilai resistansi

Pada rangkaian :

             a.  NTC dan R1 =  pembagi tegangan

             b.   IC LM35 = komparator inverting

             c.IC NE555 = monostabil multivibrator

             d. LED dan speaker = indikator

Karakteristik NTC (Negative Coefisien Temperature)

Bilamana memungkinkan untuk menemukan termistor NTC untuk memenuhi seluruh harga NTC yang dibutuhkan, kadang – kadang jauh lebih ekonomis bila beberapa NTC digabung atau diadaptasikan harga-harga resistansi yang sudah ada dalam rangkaian dengan salah satu atau lebih termistor NTC yang kita punyai.

Kadang-kadang, dengan menambah resistor seri dan paralel dengan NTC, dan kita bisa memperoleh harga termistor NTC standart yang kita perlukan. Seandainya tidak bisa maka kita perlu mencari type termistor NTC khusus yang kita butuhkan.

Jadi seandainya dari seluruh kombinasi resistor yang telah kita lakukan kita tidak mendapat harga NTC standart yang kita butuhkan, maka dalam hal ini kita perlu mencari NTC sesuai dengan spesifikasi yang kita butuhkan. Dalam suatu rangkaian dimana terdapat suatu NTC, maka rangkaian resistor tambahan seringkali banyak manfaatnya.

1.4 Prinsip Kerja [KEMBALI]

     Prinsip kerja rangkaian diatas cukup sederhana, Saat komponen NTC tidak panas (dalam kasus ini terkena api) maka suhu disekitar NTC menjadi lebih besar  (lebih besar dari pada R1) sehingga tidak ada tegangan dan arus yang mengalir di pada masukkan pin 2 ic LM358. Pin2 akan mendapatkan tegangan kecil akan memperbesar tegangan keluaran pada pin 1 sehingga LED D1 menyala. Pin 2 masukkan IC NE555 mendapatkan tegangan yang mengakibatkan tidak ada tegangan yang keluar pada pin 3 IC NE555 sehingga LED D2 dan speaker tidak aktif.

Saat komponen NTC dipanaskan denagn api, maka suhu disekitar NTC akan menjadi kecil (lebih kecil dari pada R1) sehingga terdapat tegangan dan arus mengalir pada masukkan pin 2 IC LM358. Pin 2 yang mendapatkan tegangan akan memperkecil tegangan keluaran pada pin 1 sehingga LED D1 mati. Pin 2 masukkan IC NE555 mendapatkan tegangan yang keluar pada pin 3 IC NE555 sehingga LED D2  dan speaker hidup.

2. Rangkaian [KEMBALI]

    2.1 Gambar Rangkaian [KEMBALI]

           

    2.2 Vidio Rangkaian [KEMBALI]

           

3. Link Download [KEMBALI]

    Vidio                                                               : klik disini
    Html                                                               : klik disini
    Materi                                                             : klik disini
    Datasheet Sensor Thermistor NTC                : klik disini
    Datasheet Sensor LM35                                 : klik disini
    Rangkaian aplikasi LVDT                              : klik disini