perancangan sistem akuisisi data berbasis sistem …digilib.batan.go.id/e-prosiding/file...

PROSIDING SEMINARPENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLIR

Pusat Teknologi Akselerator dan Proses BahanYogyakarta, 28 Agust:us 2008

PERANCANGAN SISTEM AKUISISI DATA BERBASIS SISTEMINTERNET PADA HEA TING-Ol

Kiswanta, Edy S., ]oko P., Ismu H., AinUT RPusat Tekn%gi Reaktor dan Kese/amatan Nuklir - BATAN

ABSTRAK

PERANCANGAN SISTEM AKUISISI DA TA BERBASIS SISTEM INTERNET PADAHEA TING-01. Perancangan dilakukan untuk membangun sistem pengambilan databerbasis sistem intemet yang digunakan untuk pengukuran temperatur selamaeksperimen termohidrolik pada Heating-01 dengan program aplikasi Visual Basic danpiranti akuisisi data. Hasil kegiatan adalah diperolehnya rancangan sistem akuisisidata yang mampu menampilkan informasi berupa temperatur secara interaktif yaitudalam bentuk kanal-kanal yang mudah dibaca, cepat, realtime dan akurat.Keuntungan lain dari sistem ini dapat diakses dari jarak jauh melalui internet,menyimpan data hasil akuisisi ke dalam harddisk dalam bentuk file dan dapat diolahlebih Ianjut dalam bentuk tabel ataupun grafik untuk memudahkan analisis data.Rancangan sistem akuisisi data pada Heating-01 ini dapat diaplikasikan dan mudahdipabrikasi sehingga dapat menampilkan informasi temperatur secara interaktif yaitudalam bentuk nomor kanal / parameter yang diakuisisi, mudah dibaca, cepat, realtimedan akurat.

Kata kunci : perancangan, sistem akuisisi data, internet

ABSTRACT

THE DESIGN OF DATA ACQUISITION SYSTEM FOR HEATING-01 BASED ONTHE INTERNET SYSTEM. The design is conducted to develop a system ofacquisition data based on internet system that is used for temperature measurementduring thermal hydraulic experiment on Heating-01 with Visual Basic applicationprogram and data acquisition card. The results is a data acquisition system that caninteractively show the information on temperature in the form of channels that can beread, fast, real time and accurate. Other advantage is be able executed from widearea via internet, the ability to save the data into hard disk in the form a file and to beprocessed furthermore in the form of tables or the graph to facilitate data analysis. Thedata acquisition system on Heating-01 designed that can applicable and easilyfabrication can interactively show the information on temperature in the form ofchannels that can be read, fast, real time and accurate.

Keyword: design, data acquisition system, intemet

PENDAHULUAN

Salah satu penelitian program insentif dari Ristekdi laboratorium termohidrolika Pusat Teknologi

Reaktor dan Keselamatan Nuklir (PTRKN) adala~Studi Perpindahan Panas pacta Celah Sempit yangpada tahun 2007 khusus membahas padakonfigurasi silinder yang dinamakan Heating-O I.Heating-O I terdiri dari susunan heater denganpemantauan temperatur terdiri dari 14 buah

termokopel yang dipasang sedemikian rupasehingga merata di sepanjang silinder.

Pada saat eksperimen dengan pemanasan

hingga tempel atur tinggi diharapkan pemantauantemperatur lebih cepat, akurat, dapat ditampilkan

secara rea/time serentak pada layar monitor, dapatdisimpan dalam harddisk maupun dicetak padaprinter, bahkan dapat dilakukan dari jarak jauhmelalui media internet.

506 ISSN 1410 - 8178 Kiswanta, dkk


Pusat Teknologi Akselerator don Proses BahanYogyakarta, 28 Agustus 2008

Oleh karena itu dilakukan kegiatan untukmembuat rancangan sistem akuisisi data padaHeating-OI. Metoda yang digunakan adalahmenentukan titik-titik lokasi pengukuran,konfigurasi sistem, pemilihan software danhardware yang akan digunakan serta menghitungkebutuhan bahan.

TEORI

Sistem akuisisi data terdiri dari sejumlahelemen atau komponen yang saling berhubungansatu dengan yang lain hingga dapat melakukan kerjaberupa pencatatan dan perekaman data secara cepat,realtime dan akurat. Elemen-elemen tersebut adalah

sebagai berikut :

a. Obyek pengukuranb. Transduser

c. Pre-Amplifier dan Buffer Instrumentasi

d Data Acquisition Unit

e. Komputer

f. Software akuisisi data

a. Obyel< PengukuranObyek pengukuran adalah elemen yang

akan diukur dan dicatat berupa besaran-besaran fisisseperti tekanan, temperatur, dan level air tangki.Dari eksperimen akan dihasilkan data-datapengukuran tersebut sebagai bahan analisislaboratori um.

b. Transduser

Transduser adalah elemen yang berfungsiuntuk merubah suatu besaran fisis menjadi besaranlistrik. Transduser merubah besaran mekanik

menjadi besaran listrik yang berupa tegangan atauarus, sehingga dapat diolah dan diproses untukakuisisi data. Transduser temperatur mengubahbesaran temperatur menjadi besaran listrik berupategangan atau arus, demikian pula pada perubahantekanan dan level diubah menjadi tegangan atauarus. Dalam prakteknya banyak sekali contohcontoh transduser yang dipakai dalam DataAcquisition System (DAS), misalnya termokopel,Physically Displacement Transducer, Pressuregauge, Humidity Transducer, dan sebagainya.

c. Pre-Amplifier dan Buffer InstrumentasiJika antara transduser dan bagian pemroses

data dihubungkan dengan kabel yang panjangkarena jaraknya berjauhan, maka sinyallistrik yangdihasilkan transduser akan melemah dan bahkan

hilang di perjalanan. Untuk itu perlu dipasangrangkaian penguat Pre-Amplifier dan BufferInstrumentasi agar sinyal tersebut cukup kuatsampai di bagian pengolah dan penampil data.Rangkaian ini sering disebut juga pengkondisisinyal (Signal Conditioner), dimana besarnya sinyalkeluaran harus cukup untuk dimasukkan ke kartuakuisisi data.

d. Data Acquisition Unit

Data Acquisition Unit adalah piranti yangberfungsi sebagai fasilitas masukan dan keluarandata. Piranti ini dihubungkan dengan komputermelalui suatu media penghubung. Karena akandiakses melalui internet, maka digunakan DataAcquisition yang mempunyai IP Address dengankonektor RJ-45 atau UTP. Jika parameter yang akandiukur terdiri dari banyak saluran, maka digunakanbanyak masukan, biasa disebut Multichanel DAS.Pada piranti ini, jika sejumlah besaran harus dibacasecara simultan maka Time Division Multiplexing(TDM) digunakan untuk mengontrol pembacaanmasukan (input). Multiplexer, adalah komponenyang tersusun dari sejumlah switch analog yangmempunyai keluaran (output) terhubung secarabersama membentuk output tunggal. Pada Gambar1 ditunjukkan blok diagram Data Acquisition Unit .

e. Komputer

Sebagai pemroses data digital diperlukankomputer yang diharapkan khusus hanya sebagaiakuisisi data dan tidak boleh digunakan selaintujuan tersebut. Komputer bertugas membacamasukan dari piranti akuisisi data kernudian diolahdan dikonversi sesuai dengan parameter yangdiukur di obyek pengukuran. Selanjutnya dataditampilkan pada layar monitor dan disimpan kedalam harddisk. Untuk tugas tersebut komputerdikendalikan oleh software akuisisi data yang telahdibuat sebelumnya.

f. Software akuisisi data

Software akuisisi data biasanya telahdisertakan pada saat pembelian unit akuisisi datayang sering disebut software driver. Di dalamnyaterdapat perintah-perintah dasar pengoperasianpiranti akuisisi data, di antaranya : inisialisasidivais, proses konversi dan perintah menampilkanke monitor. Selanjutnya perintah-perintah tersebutdikombinasi dengan software tampilan akuisisi datayang dibuat dengan paket program Visual Basic.Hasil dari pemrograman tersebut yang nantinyadigunakan oleh pemakai untuk mengoperasikankomputer akuisisi data.

Kiswanta, dkk. ISSN 1410 - 8178 507


Pusat Teknologi Akselerator dan Proses Bahan

Yogyakarta, 28 Agustus 2008

RJ45

Toward PC

I

I

i

I

[D.i4J 0' t)j.!3D

IIII ,~Ej11~1~~ _•••• ••• _•.•.•.•••••••••• '" • J

Gambar 1. Blok diagram Data Acquisition Base RJ-45/UTP Connector

1011000

BaseT

TAT A KERJA

Langkah kerja yang dilakukan dalamperancangan sistem akuisisi data tersebut di atasdapat dibagi dalam 5 tahap yaitu :

I. Penentuan titik-titik pengukuranKegiatan ini bertujuan untuk menentukan namaparameter yang diukur, jenis transduser, batasskala ukur, dan metode konversi data padatampilan. Hasilnya dibuat dalam tabelpengukuran.

2. Pemilihan transduser, pre-Amplifier dan bufferinstrumentasi, unit akuisisi data dan komputer.Kegiatan ini bertujuan untuk menentukan jenistransduser, tipe pre-amplifier, bufferinstrumentasi, unit akuisisi data dan komputer

3. Pembuatan gambar konfigurasi sistem akusisidata.

Untuk mempermudah desain, dibuat gambarblok diagram sistem secara menyeluruh dariperancangan yang dilakukan.

4. Penentuan paket bahasa pemrograman sojflvareyang dipakai.Pada kegiatan ini dipilih bahasa Visual Basicuntuk menyusun program tampilan data akuisisi.

5. Penghitungan bahan dan komponen yangdiperlukan.Kegiatan ini untuk mengetahui keperluan bahandan komponen yang akan diadakan sehingganantinya pada proses pembuatan dapat berjalanlancar, ekonomis dan lengkap.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Kegiatan perancangan dimulai denganmenentukan lokasi pengukuran di lapangankemudian dituliskan dalam tabel seperti Tabel Iberikut :

508

Tabel I. Lokasi Pegukuran Sistem Akuisisi Data Pada Heating-O I

No. Kanal Nama Lokasi

1. KanaI1,2,3 TC1,TC2,TC32. KanaI4,5,6 TC4,TC5,TC6

3. KanaI7,a,9 TC7,TCa,TC94. Kanal10 TC10

5. Kanal11 TC11

6. Kanal 12 TC12

7. Kanal13 TC13

a. Kanal14 TC Air Corang9. Kanal15 TC Kuarsa

10 Kanal16 TC Keramik

ISSN 1410 - 8178

Kelerangan

BagianAlas

BagianAlas

BagianAlas

BagianTengah

BagianTengah

BagianTengah

Bagian BawahBagianAir Corang

Dinding KuarsaBagian Keramik

Kiswanta, dkk



Sedangkan Heating-OJ yang akan dilakukan pengukuran sesuai Gambar 2 di bawah :

Keramik Satang Silinder yang terpasang heater dan termokopel

Gambar 2. Heating-OJ yang berbentuk Silinder

kuarsa

Kemudian dibuat sketsa rancangankonfigurasi sistem akuisisi data pada Heating-OJyang akan dibangun meliputi : Komputer - SwitchHub - Data Acquisition Unit - Transduser - ObyekPengukuran seperti pada Gambar 3 di bawah :

Gambar 3. Blok Diagram Sistem Akuisisi Datapada Heating-O J

Untuk memilih perangkat keras (hardware)harus digunakan piranti data akuisisi yang berbasisRJ-45/UTP Konektor yang mempunyai IP Addresstertentu sehingga dapat dihubungkan dengan switchhub seperti ditunjukkan pada Gambar 4 di bawah :

Gambar 4. Contoh Piranti Akuisisi Data RJ-45/UTPKonektor

Selanjutnya Piranti Akuisisi Data padamasukan langsung dihubungkan dengantransduser/termokopel dan keluarannyadihubungkan dengan kabel UTP ke Switch Hub.Dari Switch Hub bisa dihubungkan langsung kekomputer bila melalui Local Area NetIVork(Intranet) atau ke modem (Internet).

Kemudian, bahasa pemrograman yangdipilih adalah Visual Basic. Pemilihan inididasarkan atas ketersediaan softlVare yang dimiliki,kemudahan dan kesederhanaan pembuatantampilan, serta kemampuan penulis sendiri.

Kiswanta, dkk. ISSN 1410 - 8178

r

509



T=Cv+d

dengan: T = parameter yang diukurC = faktor konversid = faktor koreksi

v = sinyal tegangan masukanContoh : Untuk temperatur dengan rentang

pengukuran 0 - 500°C, maka harga C = 50 dand=O

Langkah ini perlu dideklarasikan dalamprogram untuk setiap jenis parameter dan rentangpengukuran. Untuk jenis dan rentang pengukuranyang sama tidak perlu dideklarasikan kembali.

Proses pembuatan software tarnpilan dataakuisisi mengikuti urutan flowchart seperti padaGambar 5 berikut :

Program yang dibuat nantinya dapat dibukadengan Internet Explorer, Mozilla, FireFox,ataupun browsing lainnya, di samping memberikaninformasi tampilan yang sederhana yakni dalambentuk nomor kanal atau parameter yang diakuisisi,juga diharapkan mampu memberikan format datahasil akuisisi yang dapat disimpan dalam hardiskdan dipanggil dengan program Excel untuk diolahlebih lanjut dalam bentuk tabel ataupun grafiksehingga menghasilkan data yang mudah dianalisa.

Faktor Konversi

Mengingat parameter yang diakuisisiberbeda, sedang sinyal masukannya sama yaknitegangan, maka diperlukan suatu langkah konversi

terhadap sinyal sehingga diperoleh hasilpengukuran yang mewakili parameter yang diukur.Secara umum konversi tersebut dapat dirumuskansebagai :

M ulaiT

Inisialisasi piranti(device)

T

PiranliSiap

yT

Sellin!,: J)ASSrartAJ)C

I...

Proses Konversi,

Koreksi,dan

S im pan data

I'"

Data Ditampilkan& Perekaman Data

'"Selesai

TK eluar

Program

Gambar 5. Diagram alir urutan program softwaretampilan akuisisi data

Dari perancangan yang dikemukakan di atas

didapatkan bahwa kebutuhan bahan dan komponenuntuk menyusun konfigurasi sistem akuisisi datapada Heating-Ol adalah seperti Tabel2 berikut :

Tabel 2. Daftar Kebutuhan Bahan dan KornponenSistem Akuisisi Data

No BahaniKomponenJumlah

1.

Komputer Pentium 4 terbaru 1 set

2.Data Acquisition Unit 32 kanal 1 set

3.

Switch Hub 8 Kanal 1 unit

4.Transduser Temperatur (Termokopel) 30 buah

5.

Modem Intemet 1 unit

6.

Kabel UTP 1 roll

Sedangkan software akusisi data yangdirencanakan terdiri dari tampilan monitoringsederhana dalam pengertian bahwa seluruhparameter-parameter yang diakuisisi ditampiikandalam format yang informatif (hanya menampilkannomor kanal dan nilai pengukuran parameter dilapangan). Dan juga menampilkan mode kendaliyang mudah danfami/iar untuk dioperasikan. Misaluntuk mengendalikan akuisisi data hanya untukdimonitor saja (RUN) atau untuk dicatat dandisimpan dalam file (Record), dengan nama fileyang secara otomatis menunjukkan tanggal, bulandan tahun saat pengoperasian (ddmmyy.dat). Sertadengan pengaturan kecepatan akuisisi denganmengubah nilai bitrate akuisisi, misalnya 1 data perdetik.

Kemudahan lain bahwa data hasil akuisisi

tersimpan dalamfile yang meskipun terformat padajenis ekstensi .DA T, namun dapat langsung dibukadengan software Excel sehingga dengan mudah dancepat dapat diolah dalam bentuk tabel dan grafikuntuk memudahkan analisa hasil eksperimen.

Program akuisisi data tersebut dibuat dengantampilan sederhana yang mempunyai fasilitasberikut ini :

a. Kelompok Monitoring

Pada kelompok ini terdiri atas kotak-kotakyang berisi angka besaran hasil pengukuran yangdiberi keterangan dari parameter dan satuan yangdiakuisisi. Terdiri dari 16 parameter yang mengisi16 kanal input yang didasarkan pada Gambar 3 diatas.

b. Kelompok kendali (control)Terdiri atas perintah - perintah sebagai

berikut :

510 ISSN 1410 - 8178

r

Kiswanta, dkk


Pusot Teknologi Akselerotor don Proses BahanYogvakarta, 28 Agustus 2008

RUN yang berfungsi untuk menjalankan akuisisisehingga pengukuran parameter berlangsung yangditandai dengan munculnya angka-angka padakotak monitoring yang berubah sesuai waktunyata (real time).

STOP yang berfungsi untuk menghentikanakuisisi dan pengukuran.Record untuk mencatat/merekam data hasilakuisisi ke dalam harddisk dalam bentuk fileberekstensi DAT, misalnya 210504.dat.

EXIT untuk keluar dari program akuisisi data

c. Sampling

Terdiri atas Rate yang merupakan kecepatansampling/banyaknya pengambilan data per detik,catatan waktu mulai akuisisi dan catatan waktusesaat/current time. Angka rate dapat diisi sesuaidengan keperluan, semakin besar angkanya semakincepat proses pengambilan data.

d. Device

Terdiri atas nomor device (rangkaianantarmuka) dalam hal ini hanya ada satu, makanomor device = 1 dan parameter pembesaran (Gain)sinyal yang dipilih adalah 1 agar sinyal masukantidak mengalami penguatan lagi setelah berada padainterface.

e. Output FileKelompok untuk penyimpan data apabila

kondisi ON pada kontrol ciiaktifkan. Pada kelompokini terdiri atas : Nama data yang disimpan yangsecara otomatis terformat : HHMMYY .DAT(keterangan HH : tanggal, MM : bulan, YY : tahun)dan tersimpan dalam direktori dan subdirektoriyang dituju, serta besarnya ukuran space harddiskyang dibutuhkan (Kbyte). Lokasi direktori dapatdiubah sesuai keperluan dengan mengklik padanama direktori yang dituju.

f. Comment

Untuk memberi keterangan / komentarmengenai tujuan eksperimen yang dilakukan. Bilatidak diisi maka form tersebut dikosongkao.

g. Status BarStatus bar menampilkan keterangan

keterangan dari tombol-tombol kontrol, device,output file, sampling, tampilan pengukuran, maksudpengukuran, dan sebagainya.

Diharapkan dengan tampilan yang interaktifdan mudah dibaca tersebut proses pencatatan data

eksperimen lebih cepat, akurat, dapat ditampilkanseluruh parameter yang diakuisisi pada layarmonitor, disimpan dalam harddisk serta dapatdicetak pada printer.

KESIMPULAN

Dengan selesainya perancangan ini, makadapat disimpulkan bahwa : rancangan sistemakuisisi data pada Heating-O1 ini dapatdiaplikasikan dan mudah dipabrikasi sehingga dapatmenampilkan informasi temperatur secara interaktifyaitu dalam bentuk nomor kanal / parameter yangdiakuisisi, mudah dibaca, cepat, realtime danakurat. Keuntungan yang lain dari sistem ini dapatdiakses dari jarak jauh melalui internet, dapatmenyimpan data hasil akuisisi ke dalam harddiskdalam bentuk file dan dapat diolah lebih lanjutdalam bentuk tabel ataupun grafik untukmemudahkan analisis data hasil eksperimen padaHeating-O1.

UCAPAN TERIMA KASIH

Ditujukan kepada Mulya Juarsa, S.Si,M.Esc. dan Dip\. Ing. Ari Satmoko, DEA atasbimbingan dan bantuan terhadap penyusunanmakalah ini.

DAFTAR PUSTAKA

1. ANONIM, Laporan Akhir PIRD, "StudyPerpindahan Panas pada Celah Sempit(Anulus)", KNRT, 2007.

2. A. ABTOKHI, "Sistem Akuisisi Data BerbasisKomputer PC pada Untai Uji Termohidrolika",Sigma Epsilon, No.7, Nopember 1997.

3. ANONIM, Dataq Instruments, "Dl-1000TCUser Manuaf',1996.

Kiswanta, dkk. ISSN 1410 - 8178 511

perancangan sistem akuisisi data berbasis sistem …digilib.batan.go.id/e-prosiding/file...

Documents