PERANCANGAN SISTEM AKUSISI DATA PADA
MINI
MARITIME WEATHER STATION
SEMINAR TUGAS AKHIR
Oleh:
Edi Yulianto
Pembimbing :
Ir .Syamsul Arifin, MT
Imam Abadi, ST. MT
LATAR
LATAR BELAKANG
BELAKANG
Pemanasan global
Pola iklim berubah
Bagaimana merancang mini maritime weather station yang murah dan
mudah mengoperasikan
Bagaimana merancang sistem akusisi data untuk mini weather maritime
station
PERMASALAHAN
PERMASALAHAN
Akan dilakukan perancangan mini maritime weather station yang murah
dan mudah mengoperasikan
Akan dilakukan perancangan sistem akusisi data untuk mini weather
maritime station
TUJUAN
TUJUAN
BATASAN MASALAH
BATASAN MASALAH
Cuaca maritim yang akan diukur adalah suhu udara, kelembaban, kelajuan angin, dan arah angin
Pemilihan sensor dan sistem transmisi didasarkan pada keeffektifan dan effisien untuk mendukung jumlah produk mini weather maritim station
secara masal
Sistem transmisi data yang digunakan adalah komunikasi serial
Media transmisi komunikasi serial yang digunakan adalah kabel sepanjang Media transmisi komunikasi serial yang digunakan adalah kabel sepanjang 25 meter
TINJAUAN PUSTAKA
TINJAUAN PUSTAKA
Syamsul Arifin dengan penelitiannya yang berjudul Aplikasi
Sistem Logika Fuzzy Pada Peramalan Cuaca Di Indonesia Untuk Mendeteksi Kejadian Anomali Tinggi Gelombang Laut, Penelitian Kompetitif sesuai Prioritas Nasional Batch II (HKPsPN), 2009
Andre Kresnawan dengan penelitiannya yang berjudul
Penerapan Model Jaringan Syaraf Tiruan Untuk Memprediksi Penerapan Model Jaringan Syaraf Tiruan Untuk Memprediksi Gangguan Cuaca Maritim Di Wilayah Tanjung Perak Surabaya, 2009
Yudi Yuliyus Maulana dan Yuyu Wahyu dengan penelitiannya yang berjudul Rancang Bangun Sistem Akusisi Data Cuaca untuk Telemetri, 2003
METODOLOGI PENELITIAN
METODOLOGI PENELITIAN
Pra
Pra Eksperimen
Eksperimen
Sensor suhu : LM 35
Sensor kelembaban : HSM 20G
Sensor kelajuan angin : wind cup (rotary encoder -optocoupler)
Sensor arah angin : baling – baling (optocoupler)
Pemilihan
Pra
Pra Eksperimen
Eksperimen
Komponen – komponen yang diperlukan pada DAQ ini diantaranya adalah
Rangkaian catu daya 5 VDC
Rangakaian minimum system Mikrokontroler 8535
Rangkaian komunikasi serial
Pemilihan
Pemilihan
Pemilihan komponen
komponen
Catu
Catu Daya
Daya
Rangkaian catu daya memeperoleh masukan dari tegangan PLN 220 VAC dan menghasilkan keluaran 5 VDC
Rangkaian catu daya ini yang akan digunakan sebagai sumber tegangan sistem
Pemilihan
Pemilihan komponen
komponen
Minimum System
Minimum System
Mikrokontroler yang dipakai adalah ATMEGA 8535
ATMEGA 8535 memerlukan catu daya 5 VDC
Fitur ATMEGA 8535 yang dimanfaatkan untuk sistem yang dirancang adalah ADC, Timer, External Interrupt, dan USART
Pemilihan
Pemilihan komponen
komponen
Komunikasi
Komunikasi serial
serial
Komunikasi serial memanfaatkan fitur USART mikrokontroler
Pengujian
Pengujian
ADC
ADC
ADC digunakan dalam DAQ suhu dan kelembaban, pengujian bertujuan mengetahui error konversinya
RV1 1k PA6/ADC6 34 PA5/ADC5 35 PA4/ADC4 36 PA3/ADC3 37 PA2/ADC2 38 PA1/ADC1 39 PA0/ADC0 40 PA7/ADC7 33 +88.8 Volts
rata – rata error konversi sebesar -4 atau setara dengan rata – rata presentase error sebesar 2%.
Pengujian
Pengujian
Komunikasi
Komunikasi serial
serial
- Pengujian komunikasi serial dilakukan dengan memberikan tegangan masukan ke satu sisi media transmisi dan mengukur tegangan keluarannya pada sisi lainnya
- pengujian rx – gnd :rata – rata error -0.005 volt atau setara dengan rata – rata presentase error -0.145%
- pengujian tx – gnd :rata – rata error -0.004 volt atau setara dengan rata – rata presentase error -0.124%
DAQ
DAQ
DAQ Suhu
Suhu
LM 35 diberikan catu daya sebesar 5 VDC
DAQ
DAQ Suhu
Suhu
Sebelum dilakukan pengujian terlebih dahulu dicari hubungan ADC keluaran LM 35 dengan suhu terukur
Cara yang dilakukan adalah dengan memberikan suhu masukan ke LM 35 dan dilihat nilai ADC yang terbaca
DAQ
DAQ Suhu
Suhu
Pencarian hubungan antara keluaran LM 35 dengan suhu terukur dan juga pengujian dilakukan dengan bantuan alat ukur standar (kalibrator), begitu juga untuk variabel yang lainnya
Untuk variabel suhu, kalibratornya adalah thermometer digital
DAQ
DAQ Suhu
Suhu
Pengujian DAQ suhu dilakukan dengan memberikan masukan suhu tetap dan berubah
Pengujian dilakukan dengan membandingkan suhu sebenarnya dan suhu terukur
DAQ
DAQ Suhu
Suhu
Pengujian suhu tetap : rata – rata koreksi 0.07 oC, presentase error pembacannya adalah 0.27%, error presisi 0.83 oC, dan error akurasi 0.84 oC.
Pengujian suhu berubah : ketidakpastian pengukuran 0.30 oC
DAQ
DAQ
DAQ Kelembaban
Kelembaban
HSM 20G diberikan catu daya sebesar 5 VDC
DAQ
DAQ Kelembaban
Kelembaban
5
.
11
85
.
30
×
−
=
V
outHSMkelembaban
44 . 11 1507 . 0 × − = ADCoutHSM kelembabanDAQ
DAQ Kelembaban
Kelembaban
Sebelum dilakukan pengujian terlebih dahulu dicari hubungan ADC keluaran HSM 20G dengan kelembaban terukur
Cara yang dilakukan adalah dengan memberikan suhu masukan ke HSM 20G dan dilihat nilai ADC yang terbaca
DAQ
DAQ Kelembaban
Kelembaban
Pengujian DAQ kelembaban dilakukan dengan memberikan masukan kelembaban tetap dan berubah
Pengujian dilakukan dengan membandingkan kelembaban sebenarnya dan kelembaban terukur
DAQ
DAQ Kelembaban
Kelembaban
Pengujian kelembaban tetap : rata – rata error 0.56 atau setara dengan rata – rata presentase error 0.77%, error presisi 0.46%, dan error akurasi 1.24%.
Pengujian kelembaban berubah : rata – rata koreksi sebesar 1.60%, ketidakpastian pengukuran 4.26%
DAQ
DAQ
DAQ Kelajuan
Kelajuan Angin
Angin
Sensor kelajuan angin menggunakan optocoupler
Optocoupler dimanfaatkan untuk rotary encoder
Keluaran optocoupler dimasukkan ke PORTD.2 mikrokontroler
DAQ
DAQ Kelajuan
Kelajuan Angin
Angin
Sebelum dilakukan pengujian, terlebih dahulu dilakukan pra pengujian hardware dan software
Setelah pra pengujian dicari hubungan antara pps dan kelajuan terukur
DAQ
DAQ Kelajuan
Kelajuan Angin
Angin
Pra pengujian hardware dilakukan dengan memberikan variasi kelajuan angin ke wind cup dan diamati sinyal pulsa yang keluar dari optocoupler pada osiloskop
DAQ
DAQ Kelajuan
Kelajuan Angin
Angin
Frekuensi Rata - rata
error %error (Hz) Pembacaan 1 1 0 0 2 2 0 0 10 10 0 0 20 20.1 0.1 0.5 100 98.2 1.8 1.8 200 192 8 4 200 192 8 4 1000 987.3 12.7 1.27 2000 2013.9 13.9 0.695 1000 992.7 7.3 0.73 200 194.6 5.4 2.7 100 96.8 3.2 3.2 20 20 0 0 10 9.8 0.2 2
DAQ
DAQ Kelajuan
Kelajuan Angin
Angin
Setelah dilakukan pra pengujian selanjutnya dicari hubungan pps dengan kelajuan angin terukur
Cara yang dilakukan adalah dengan memberikan sumber angin ke wind cup dan dilihat nilai pps yang terbaca
DAQ
DAQ Kelajuan
Kelajuan Angin
Angin
Pengujian kelajuan angin tetap : rata – rata error -0.04 ms-1 atau setara dengan rata – rata presentase error -1.36 %, error presisi 0.21 ms-1, dan error akurasi 0.37 ms-1.
Pengujian kelajuan angin berubah : rata – rata koreksi -0.20 ms-1 , ketidakpastian pengukuran 0.03 ms-1
DAQ
DAQ
DAQ Arah
Arah Angin
Angin
8 optocoupler mewakili 1 arah angin
DAQ
DAQ Arah
Arah Angin
Angin
Sebelum dilakukan pengujian terlebih dahulu dilakukan pra pengujian dengan memberikan tegangan masukan sebagai representasi keluaran optocoupler ke PINC mikrokontroler
Pengujian arah angin : ketidakpastian pengukuran 2.90o.
resolusi 45o
PORTC Arah Angin
PORTC Arah Angin
7 6 5 4 3 2 1 0 Seharusnya Tertampil
1 0 0 0 0 0 0 0 Selatan Selatan
0 1 0 0 0 0 0 0 Tenggara Tenggara
0 0 1 0 0 0 0 0 Timur Timur
0 0 0 1 0 0 0 0 Timur Laut Timur Laut
0 0 0 0 1 0 0 0 Utara Utara
0 0 0 0 0 1 0 0 Barat Laut Barat Laut
0 0 0 0 0 0 1 0 Barat Daya Barat Daya
Interfacing
Interfacing
data logger
data logger
- Interfacing menggunakan komunikasi serial antara mikrokontroler dan Microsoft Visual Basic sebagai display
- Data logger menggunakanan Microsoft Access yang dikoneksikan dengan Microsoft Visual Basic
- User Interface terdiri dari 4 jendela : Log In, DAQ, Control, Graph
Interfacing
Interfacing
data logger
data logger
-Jendela Log In : pengaman
- Jendela DAQ : jendela utama sebagai display variabel terukur dan grafik
- Jendela Control : control panel - Jendela Graph : pengatur grafik
Interfacing
Interfacing
data logger
data logger
Interfacing
Interfacing
data logger
data logger
Interfacing
Interfacing
data logger
data logger
- Data logger menggunakan Ms. Access yang menyimpan data hasil pengukuran setiap 1 menit
Desain
Desain Mekanik
Mekanik
Kesimpulan
Kesimpulan
Telah dirancang sistem akuisisi data untuk mini maritime weather station dengan variabel yang diukur adalah suhu, kelembaban, kelajuan angin, dan arah angin.
Sistem akuisisi data suhu memiliki range 26.2 oC sampai 80oC, span 53.8 oC, ketidakpastian pengukuran 0.30 oC, error presisi 0.83 oC, dan error akurasi 0.84 oC.
Sistem akuisisi data kelembaban memiliki range 33.6%
Sistem akuisisi data kelembaban memiliki range 33.6% sampai 97.82%, span 64.22%, ketidakpastian pengukuran 4.26%, error presisi 0.46%, dan error akurasi 1.24%.
Sistem akuisisi data kelajuan angin memiliki range 0 ms-1 sampai 5.6 ms-1, span 5.6 ms-1, ketidakpastian pengukuran 0.03 ms-1, error presisi 0.21 ms-1, dan error akurasi 0.37 ms-1.
Sistem akuisisi data arah angin memiliki ketidakpastian pengukuran 2.90o.
Saran
Saran
Mencari prinsip pengukuran arah angin yang lain
menambah variabel pengukuran
