PERANCANGAN SISTEM AKUISISI DATA BERBASIS SISTEM INTERNET PADA HEA TING-Ol

PERANCANGAN

SISTEM AKUISISI DATA BERBASIS SISTEM

INTERNET P ADA 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

di laboratoriumsatu penelitiantermohidrolikaprogram insentif dari RistekPusat 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

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.

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-O I. Metoda yang digunakan adalah menentukan titik-titik lokasi pengukuran, konfigurasi sistem, pemilihan software dan hardware yang akan digunakan serta menghitung kebutuhan bahan.

TEORI

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 contoh-contoh 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

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.

d. Data Acquisition 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.

RJ45 Toward PC I I

i

I [D.i4J 0't)j.!3D I I I I , ~Ej11~1~~ _•••• ••• _•.•.•.•••••••••• '" •J

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

1011000

BaseT

TAT A KERJA

Langkah kerja yang dilakukan dalam perancangan sistem akuisisi data tersebut di atas dapat dibagi dalam 5 tahap yaitu :

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 transduser, tipe pre-amplifier, buffer instrumentasi, unit akuisisi data dan komputer 3. Pembuatan gambar konfigurasi sistem akusisi

data.

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 :

508

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

No. Kanal Nama Lokasi

1. KanaI1,2,3 TC1,TC2,TC3 2. KanaI4,5,6 TC4,TC5,TC6 3. KanaI7,a,9 TC7,TCa,TC9 4. Kanal10 TC10 5. Kanal11 TC11 6. Kanal 12 TC12 7. Kanal13 TC13

a. Kanal14 TC Air Corang

9. Kanal15 TC Kuarsa 10 Kanal16 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

PENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLIR Pusat Teknologi Akselerator don Proses Bahan

Yogyakarta, 28 Agustus 2008

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 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 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 :

Gambar 4. Contoh Piranti Akuisisi Data RJ-45/UTP Konektor

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 dipilih adalah Visual Basic. Pemilihan ini didasarkan atas ketersediaan softlVareyang dimiliki, kemudahan dan kesederhanaan pembuatan tampilan, serta kemampuan penulis sendiri.

Kiswanta, dkk. ISSN 1410 - 8178

r

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 :

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 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 : M ulai T Inisialisasi piranti (device) T Piranli Siap y T Sellin!,: J)AS SrartAJ)C I ... Proses Konversi, Koreksi,dan S im pan data I '" Data Ditampilkan

& Perekaman Data

'" Selesai

T

K eluar Program

Gambar 5. Diagram alir urutan program software tampilan akuisisi data

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

No BahaniKomponenJumlah 1.

Komputer Pentium 4 terbaru 1 set 2.

Data Acquisition Unit 32 kanal 1 set 3.

Switch Hub8Kanal 1 unit 4.

Transduser Temperatur (Termokopel) 30 buah 5.

Modem Intemet 1 unit 6.

Kabel UTP 1 roll

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 bitrateakuisisi, 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 Excelsehingga 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

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 atas perintah - perintah sebagai berikut :

510 ISSN 1410 - 8178

r

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.

f.

Comment

Untuk memberi keterangan / komentar mengenai tujuan eksperimen yang dilakukan. Bila tidak diisi maka form tersebut dikosongkao. g. Status Bar

Status bar menampilkan keterangan-keterangan 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

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.