PERANCANGAN SISTEM AKUISISI DATA - Digilib

PENELITIAN
PROSIDING SEMINAR
DAN PENGELOLAAN PERANGKAT
NUKLIR
Pusat Teknologi Akselerator dan Proses Bahan
Yogyakarta, 28 Agust:us 2008
PERANCANGAN
SISTEM AKUISISI DATA BERBASIS SISTEM
INTERNET PADA HEA TING-Ol
Kiswanta, Edy S., ]oko P., Ismu H., AinUT R
Pusat Tekn%gi Reaktor dan Kese/amatan Nuklir - BATAN
ABSTRAK
PERANCANGAN SISTEM AKUISISI DA TA BERBASIS SISTEM INTERNET PADA
HEA TING-01. Perancangan dilakukan untuk membangun sistem pengambilan data
berbasis sistem intemet yang digunakan untuk pengukuran temperatur selama
eksperimen termohidrolik pada Heating-01 dengan program aplikasi Visual Basic dan
piranti akuisisi data. Hasil kegiatan adalah diperolehnya rancangan sistem akuisisi
data yang mampu menampilkan informasi berupa temperatur secara interaktif yaitu
dalam 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 diolah
lebih Ianjut dalam bentuk tabel ataupun grafik untuk memudahkan analisis data.
Rancangan sistem akuisisi data pada Heating-01 ini dapat diaplikasikan dan mudah
dipabrikasi sehingga dapat menampilkan informasi temperatur secara interaktif yaitu
dalam bentuk nomor kanal / parameter yang diakuisisi, mudah dibaca, cepat, realtime
dan akurat.
Kata kunci : perancangan, sistem akuisisi data, internet
ABSTRACT
THE DESIGN OF DATA ACQUISITION SYSTEM FOR HEATING-01 BASED ON
THE INTERNET SYSTEM. The design is conducted to develop a system of
acquisition data based on internet system that is used for temperature measurement
during thermal hydraulic experiment on Heating-01 with Visual Basic application
program and data acquisition card. The results is a data acquisition system that can
interactively show the information on temperature in the form of channels that can be
read, fast, real time and accurate. Other advantage is be able executed from wide
area via internet, the ability to save the data into hard disk in the form a file and to be
processed furthermore in the form of tables or the graph to facilitate data analysis. The
data acquisition system on Heating-01 designed that can applicable and easily
fabrication can interactively show the information on temperature in the form of
channels that can be read, fast, real time and accurate.
Keyword:
design, data acquisition system, intemet
PENDAHULUAN
Salah
satu penelitian
program insentif
Ristek
di laboratorium
termohidrolika
Pusat dari
Teknologi
Reaktor dan Keselamatan Nuklir (PTRKN) adala~
Studi Perpindahan Panas pacta Celah Sempit yang
pada
tahun
2007
khusus
membahas
pada
konfigurasi
silinder yang dinamakan
Heating-O I.
Heating-O I terdiri dari susunan heater dengan
pemantauan
temperatur
terdiri
dari
14 buah
506
termokopel
yang
dipasang
sedemikian
rupa
sehingga merata di sepanjang silinder.
Pada saat eksperimen dengan pemanasan
hingga tempel atur tinggi diharapkan pemantauan
temperatur lebih cepat, akurat, dapat ditampilkan
secara rea/time serentak pada layar monitor, dapat
disimpan dalam harddisk maupun dicetak pada
printer, bahkan dapat dilakukan dari jarak jauh
melalui media internet.
ISSN 1410 - 8178
Kiswanta, dkk
PROSIDING SEMINAR
PENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLIR
Pusat Teknologi Akselerator don Proses Bahan
Yogyakarta, 28 Agustus 2008
Oleh karena itu dilakukan kegiatan untuk
membuat rancangan sistem akuisisi data pada
Heating-OI. Metoda yang digunakan adalah
menentukan
titik-titik
lokasi
pengukuran,
konfigurasi
sistem, pemilihan software dan
hardware yang akan digunakan serta menghitung
kebutuhan bahan.
TEORI
d. Data Acquisition
Sistem akuisisi data terdiri dari sejumlah
elemen atau komponen yang saling berhubungan
satu dengan yang lain hingga dapat melakukan kerja
berupa pencatatan dan perekaman data secara cepat,
realtime dan akurat. Elemen-elemen tersebut adalah
sebagai berikut :
a. Obyek pengukuran
b. Transduser
c. Pre-Amplifier dan Buffer Instrumentasi
d Data Acquisition Unit
e. Komputer
f. Software akuisisi data
a. Obyel< Pengukuran
Obyek pengukuran adalah elemen yang
akan diukur dan dicatat berupa besaran-besaran fisis
seperti tekanan, temperatur, dan level air tangki.
Dari eksperimen
akan dihasilkan data-data
pengukuran tersebut sebagai bahan analisis
laboratori um.
b. Transduser
Transduser adalah elemen yang berfungsi
untuk merubah suatu besaran fisis menjadi besaran
listrik. Transduser merubah besaran mekanik
menjadi besaran listrik yang berupa tegangan atau
arus, sehingga dapat diolah dan diproses untuk
akuisisi data. Transduser temperatur mengubah
besaran temperatur menjadi besaran listrik berupa
tegangan atau arus, demikian pula pada perubahan
tekanan dan level diubah menjadi tegangan atau
arus. Dalam prakteknya banyak sekali contohcontoh transduser yang dipakai dalam Data
Acquisition System (DAS), misalnya termokopel,
Physically Displacement Transducer, Pressure
gauge, Humidity Transducer, dan sebagainya.
c. Pre-Amplifier dan Buffer Instrumentasi
Jika antara transduser dan bagian pemroses
data dihubungkan dengan kabel yang panjang
karena jaraknya berjauhan, maka sinyallistrik yang
dihasilkan transduser akan melemah dan bahkan
Kiswanta, dkk.
hilang di perjalanan. Untuk itu perlu dipasang
rangkaian penguat Pre-Amplifier dan Buffer
Instrumentasi agar sinyal tersebut cukup kuat
sampai di bagian pengolah dan penampil data.
Rangkaian ini sering disebut juga pengkondisi
sinyal (Signal Conditioner), dimana besarnya sinyal
keluaran harus cukup untuk dimasukkan ke kartu
akuisisi data.
Unit
Data Acquisition Unit adalah piranti yang
berfungsi sebagai fasilitas masukan dan keluaran
data. Piranti ini dihubungkan dengan komputer
melalui suatu media penghubung. Karena akan
diakses melalui internet, maka digunakan Data
Acquisition yang mempunyai IP Address dengan
konektor RJ-45 atau UTP. Jika parameter yang akan
diukur terdiri dari banyak saluran, maka digunakan
banyak masukan, biasa disebut Multichanel DAS.
Pada piranti ini, jika sejumlah besaran harus dibaca
secara simultan maka Time Division Multiplexing
(TDM) digunakan untuk mengontrol pembacaan
masukan (input). Multiplexer, adalah komponen
yang tersusun dari sejumlah switch analog yang
mempunyai keluaran (output) terhubung secara
bersama membentuk output tunggal. Pada Gambar
1 ditunjukkan blok diagram Data Acquisition Unit .
e. Komputer
Sebagai pemroses data digital diperlukan
komputer yang diharapkan khusus hanya sebagai
akuisisi data dan tidak boleh digunakan selain
tujuan tersebut. Komputer bertugas membaca
masukan dari piranti akuisisi data kernudian diolah
dan dikonversi sesuai dengan parameter yang
diukur di obyek pengukuran. Selanjutnya data
ditampilkan pada layar monitor dan disimpan ke
dalam harddisk. Untuk tugas tersebut komputer
dikendalikan oleh software akuisisi data yang telah
dibuat sebelumnya.
f. Software akuisisi data
Software akuisisi data biasanya telah
disertakan pada saat pembelian unit akuisisi data
yang sering disebut software driver. Di dalamnya
terdapat perintah-perintah dasar pengoperasian
piranti akuisisi data, di antaranya : inisialisasi
divais, proses konversi dan perintah menampilkan
ke monitor. Selanjutnya perintah-perintah tersebut
dikombinasi dengan software tampilan akuisisi data
yang dibuat dengan paket program Visual Basic.
Hasil dari pemrograman tersebut yang nantinya
digunakan oleh pemakai untuk mengoperasikan
komputer akuisisi data.
ISSN 1410 - 8178
507
PENELITIAN
PROSIDING SEMINAR
DAN PENGELOLAAN PERANGKAT
Pusat Teknologi
Akselerator
Yogyakarta,
NUKLIR
dan Proses Bahan
28 Agustus 2008
RJ45
Toward PC
1011000
BaseT
I
I
i
I
I
I
I
I
~Ej11~1~~ _••••
••• _•.•.•.••••••••••
'"
,
•J
[D.i4J 0' t)j.!3D
Gambar 1. Blok diagram Data Acquisition
TAT A KERJA
Langkah
kerja yang dilakukan
perancangan
sistem akuisisi data tersebut
dapat dibagi dalam 5 tahap yaitu :
dalam
di atas
I. Penentuan titik-titik pengukuran
Kegiatan ini bertujuan untuk menentukan nama
parameter yang diukur, jenis transduser, batas
skala ukur, dan metode konversi data pada
tampilan.
Hasilnya
dibuat
dalam
tabel
pengukuran.
2. Pemilihan transduser, pre-Amplifier dan buffer
instrumentasi, unit akuisisi data dan komputer.
Kegiatan ini bertujuan untuk menentukan jenis
pre-amplifier,
buffer
transduser,
tipe
instrumentasi, unit akuisisi data dan komputer
3. Pembuatan gambar konfigurasi sistem akusisi
data.
Tabel I. Lokasi Pegukuran
508
Base RJ-45/UTP
Connector
Untuk mempermudah
desain, dibuat gambar
blok diagram sistem secara menyeluruh
dari
perancangan yang dilakukan.
4. Penentuan paket bahasa pemrograman sojflvare
yang dipakai.
Pada kegiatan ini dipilih bahasa Visual Basic
untuk menyusun program tampilan data akuisisi.
5. Penghitungan
bahan
dan komponen
yang
diperlukan.
Kegiatan ini untuk mengetahui keperluan bahan
dan komponen yang akan diadakan sehingga
nantinya pada proses pembuatan dapat berjalan
lancar, ekonomis dan lengkap.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Kegiatan
perancangan
dimulai
dengan
menentukan
lokasi
pengukuran
di
lapangan
kemudian dituliskan dalam tabel seperti Tabel I
berikut :
Sistem Akuisisi Data Pada Heating-O I
No.
Kanal
Nama Lokasi
1.
2.
3.
4.
5.
KanaI1,2,3
KanaI4,5,6
KanaI7,a,9
Kanal10
Kanal11
TC1,TC2,TC3
TC4,TC5,TC6
TC7,TCa,TC9
TC10
TC11
6.
7.
Kanal 12
Kanal13
TC12
TC13
a.
9.
10
Kanal14
Kanal15
Kanal16
TC Air Corang
TC Kuarsa
TC Keramik
ISSN 1410 - 8178
Kelerangan
Bagian Alas
Bagian Alas
Bagian Alas
Bagian Tengah
Bagian Tengah
Bagian Tengah
Bagian Bawah
Bagian Air Corang
Dinding Kuarsa
Bagian Keramik
Kiswanta, dkk
PENELITIAN
PROSIDING SEMINAR
DAN PENGELOLAAN PERANGKAT
NUKLIR
Pusat Teknologi Akselerator don Proses Bahan
Yogyakarta, 28 Agustus 2008
Sedangkan
Keramik
Heating-OJ yang akan dilakukan pengukuran
sesuai Gambar 2 di bawah :
Satang Silinder yang terpasang heater dan termokopel
kuarsa
Gambar 2. Heating-OJ yang berbentuk Silinder
Kemudian
dibuat
sketsa
rancangan
konfigurasi
sistem akuisisi data pada Heating-OJ
yang akan dibangun meliputi : Komputer - Switch
Hub - Data Acquisition Unit - Transduser - Obyek
Pengukuran seperti pada Gambar 3 di bawah :
Gambar 4. Contoh Piranti Akuisisi Data RJ-45/UTP
Konektor
Gambar 3. Blok Diagram Sistem Akuisisi Data
pada Heating-O J
Untuk memilih perangkat keras (hardware)
harus digunakan piranti data akuisisi yang berbasis
RJ-45/UTP Konektor yang mempunyai IP Address
tertentu sehingga dapat dihubungkan dengan switch
hub seperti ditunjukkan pada Gambar 4 di bawah :
Kiswanta, dkk.
Selanjutnya
Piranti Akuisisi
Data pada
masukan
langsung
dihubungkan
dengan
transduser/termokopel
dan
keluarannya
dihubungkan
dengan kabel UTP ke Switch Hub.
Dari Switch Hub bisa dihubungkan
langsung ke
komputer
bila melalui
Local Area NetIVork
(Intranet) atau ke modem (Internet).
Kemudian,
bahasa
pemrograman
yang
Visual Basic. Pemilihan
ini
dipilih
adalah
didasarkan atas ketersediaan softlVare yang dimiliki,
kemudahan
dan
kesederhanaan
pembuatan
tampilan, serta kemampuan penulis sendiri.
ISSN 1410 - 8178
509
r
PENELITIAN
PROSIDING SEMINAR
DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLIR
Pusat Teknologi Akselerator don Proses Bahan
Yogyakarta, 28 Agustus 2008
Program yang dibuat nantinya dapat dibuka
dengan
Internet
Explorer, Mozilla, FireFox,
ataupun browsing lainnya, di samping memberikan
informasi tampilan yang sederhana yakni dalam
bentuk nomor kanal atau parameter yang diakuisisi,
juga diharapkan mampu memberikan format data
hasil akuisisi yang dapat disimpan dalam hardisk
dan dipanggil dengan program Excel untuk diolah
lebih lanjut dalam bentuk tabel ataupun grafik
sehingga menghasilkan data yang mudah dianalisa.
Faktor Konversi
Mengingat
parameter
yang
diakuisisi
2.
6.
3.
4.1.
5.
berbeda, sedang sinyal masukannya
sama yakni
tegangan, maka diperlukan suatu langkah konversi
terhadap
sinyal
sehingga
diperoleh
hasil
pengukuran yang mewakili parameter yang diukur.
Secara umum konversi tersebut dapat dirumuskan
sebagai :
T=Cv+d
dengan:
T = parameter yang diukur
C = faktor konversi
d = faktor koreksi
v = sinyal tegangan masukan
Contoh
: Untuk
temperatur
dengan
rentang
pengukuran 0 - 500°C, maka harga C = 50 dan
d=O
Langkah ini perlu dideklarasikan
dalam
program untuk setiap jenis parameter dan rentang
pengukuran.
Untuk jenis dan rentang pengukuran
yang sama tidak perlu dideklarasikan kembali.
Proses pembuatan software tarnpilan data
akuisisi mengikuti urutan flowchart seperti pada
Gambar 5 berikut :
M ulai
T
Inisialisasi
piranti
(device)
T
T
Piranli
Siap
y
T
Sellin!,:
J)AS
SrartAJ)C
I
...
Proses
Konversi,
Koreksi,dan
S im pan
I
Data
Ditampilkan
& Perekaman
'"
Dari perancangan yang dikemukakan di atas
didapatkan bahwa kebutuhan bahan dan komponen
untuk menyusun konfigurasi sistem akuisisi data
pada Heating-Ol adalah seperti Tabel2 berikut :
Tabel 2. Daftar Kebutuhan Bahan dan Kornponen
Sistem Akuisisi Data
Kabel
UTP
Intemet
roll
Jumlah
set
SwitchAcquisition
Hub
8 Kanal
11 unit
30
buah
Komputer
Pentium
4 terbaru
Data
Unit
32 (Termokopel)
kanal
BahaniKomponen
Transduser
Temperatur
No Modem
Sedangkan
software akusisi data yang
direncanakan
terdiri
dari tampilan
monitoring
sederhana
dalam
pengertian
bahwa
seluruh
parameter-parameter
yang diakuisisi
ditampiikan
dalam format yang informatif (hanya menampilkan
nomor kanal dan nilai pengukuran
parameter di
lapangan). Dan juga menampilkan
mode kendali
yang mudah danfami/iar untuk dioperasikan. Misal
untuk mengendalikan
akuisisi data hanya untuk
dimonitor
saja (RUN) atau untuk dicatat dan
disimpan dalam file (Record), dengan nama file
yang secara otomatis menunjukkan tanggal, bulan
dan tahun saat pengoperasian (ddmmyy.dat). Serta
dengan
pengaturan
kecepatan
akuisisi
dengan
mengubah nilai bitrate akuisisi, misalnya 1 data per
detik.
Kemudahan lain bahwa data hasil akuisisi
tersimpan dalamfile yang meskipun terformat pada
jenis ekstensi .DA T, namun dapat langsung dibuka
dengan software Excel sehingga dengan mudah dan
cepat dapat diolah dalam bentuk tabel dan grafik
untuk memudahkan analisa hasil eksperimen.
Program akuisisi data tersebut dibuat dengan
tampilan
sederhana
yang mempunyai
fasilitas
berikut ini :
a. Kelompok Monitoring
data
'"
Selesai
K eluar
Program
Gambar 5. Diagram alir urutan program software
tampilan akuisisi data
Data
Pada kelompok ini terdiri atas kotak-kotak
yang berisi angka besaran hasil pengukuran yang
diberi keterangan dari parameter dan satuan yang
diakuisisi. Terdiri dari 16 parameter yang mengisi
16 kanal input yang didasarkan pada Gambar 3 di
atas.
b. Kelompok kendali (control)
Terdiri
berikut :
510
atas
perintah
-
perintah
ISSN 1410 - 8178
sebagai
Kiswanta, dkk
r
PROSIDING SEMINAR
PENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLIR
Pusot Teknologi Akselerotor don Proses Bahan
Yogvakarta, 28 Agustus 2008
RUN yang berfungsi untuk menjalankan akuisisi
sehingga pengukuran parameter berlangsung yang
ditandai dengan munculnya angka-angka pada
kotak monitoring yang berubah sesuai waktu
nyata (real time).
STOP
yang berfungsi untuk menghentikan
akuisisi dan pengukuran.
Record
untuk mencatat/merekam data hasil
akuisisi ke dalam harddisk dalam bentuk file
berekstensi DAT, misalnya 210504.dat.
EXIT untuk keluar dari program akuisisi data
c. Sampling
Terdiri atas Rate yang merupakan kecepatan
sampling/banyaknya pengambilan data per detik,
catatan waktu mulai akuisisi dan catatan waktu
sesaat/current time. Angka rate dapat diisi sesuai
dengan keperluan, semakin besar angkanya semakin
cepat proses pengambilan data.
d. Device
Terdiri atas nomor device (rangkaian
antarmuka) dalam hal ini hanya ada satu, maka
nomor device = 1 dan parameter pembesaran (Gain)
sinyal yang dipilih adalah 1 agar sinyal masukan
tidak mengalami penguatan lagi setelah berada pada
interface.
e. Output File
Kelompok untuk penyimpan data apabila
kondisi ON pada kontrol ciiaktifkan. Pada kelompok
ini terdiri atas : Nama data yang disimpan yang
secara otomatis terformat : HHMMYY .DAT
(keterangan HH : tanggal, MM : bulan, YY : tahun)
dan tersimpan dalam direktori dan subdirektori
yang dituju, serta besarnya ukuran space harddisk
yang dibutuhkan (Kbyte). Lokasi direktori dapat
diubah sesuai keperluan dengan mengklik pada
nama direktori yang dituju.
eksperimen lebih cepat, akurat, dapat ditampilkan
seluruh parameter yang diakuisisi pada layar
monitor, disimpan dalam harddisk serta dapat
dicetak pada printer.
KESIMPULAN
Dengan selesainya perancangan ini, maka
dapat disimpulkan bahwa : rancangan sistem
akuisisi
data pada
Heating-O1 ini dapat
diaplikasikan dan mudah dipabrikasi sehingga dapat
menampilkan informasi temperatur secara interaktif
yaitu dalam bentuk nomor kanal / parameter yang
diakuisisi, mudah dibaca, cepat, realtime dan
akurat. Keuntungan yang lain dari sistem ini dapat
diakses dari jarak jauh melalui internet, dapat
menyimpan data hasil akuisisi ke dalam harddisk
dalam bentuk file dan dapat diolah lebih lanjut
dalam bentuk tabel ataupun grafik untuk
memudahkan analisis data hasil eksperimen pada
Heating-O1.
UCAPAN TERIMA KASIH
Ditujukan kepada Mulya Juarsa, S.Si,
M.Esc. dan Dip\. Ing. Ari Satmoko, DEA atas
bimbingan dan bantuan terhadap penyusunan
makalah ini.
DAFT AR PUSTAKA
1. ANONIM, Laporan Akhir PIRD, "Study
Perpindahan
Panas pada Celah
Sempit
(Anulus)", KNRT, 2007.
2. A. ABTOKHI, "Sistem Akuisisi Data Berbasis
Komputer PC pada Untai Uji Termohidrolika",
Sigma Epsilon, No.7, Nopember 1997.
3. ANONIM, Dataq Instruments, "Dl-1000TC
User Manuaf',1996.
f. Comment
Untuk memberi keterangan / komentar
mengenai tujuan eksperimen yang dilakukan. Bila
tidak diisi maka form tersebut dikosongkao.
g. Status Bar
Status
bar menampilkan
keteranganketerangan dari tombol-tombol kontrol, device,
output file, sampling, tampilan pengukuran, maksud
pengukuran, dan sebagainya.
Diharapkan dengan tampilan yang interaktif
dan mudah dibaca tersebut proses pencatatan data
Kiswanta, dkk.
ISSN 1410 - 8178
511