RANCANG BANGUN SIMULASI SISTEM CACAH MONITOR DEBU
CEROBONG INDUSTRI BERBASIS PERSONAL COMPUTER
M
UHTADAN,
S
UBARIS
ANTOSO,
S
IGITN
UGROHOSekolah Tinggi teknologi Nuklir - BATAN,
Jl Babarsari POB 6101/YKBB, Yogyakarta, 55281
Abstrak
RANCANG BANGUN SIMULASI SISTEM CACAH MONITOR DEBU CEROBONG INDUSTRI BERBASIS PERSONAL COMPUTER. Telah dirancang dan dibangun simulasi satu sistem cacah monitor
debu cerobong industri berbasis PC dengan Delphi 7.0 untuk mengolah serta menampilkan data cacah. Alat ini dikembangkan dari alat sebelumnya dengan menggabungkan antara mikrokontroler AT89S52 sebagai pencacah dan personal komputer dengan Delphi 7.0 sebagai penampil dalam bentuk digital untuk memudahkan dalam pengoperasiannya. Pembuatan program pada mikrokontroler menggunakan Bascom-8051 dan program yang telah dibuat kemudian diintegrasikan ke mikrokontroler menggunakan downloader ISP program. Pencacah dalam sistem ini telah diuji coba menggunakan Function Generator serta dibandingkan dengan frequency counter digital merk LDC-831 milik laboratorium elektronika Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir BATAN. Sistem yang dibuat memiliki penyimpangan rata-rata sebesar 0,74% serta memiliki koefisien korelasi r = 1, sehingga dapat diartikan sistem ini dapat bekerja dengan baik.
Kata kunci: Sistem cacah, Mikrokontroler, Simulasi berbasis PC
Abstract
DESIGN AND CONSTRUCT OF SIMULATION OF DUST COUNTING SYSTEM IN INDUSTRY SMOKESTUCK PC BASED ON PERSONAL COMPUTER. The simulation of dust counting system
smokestuck of industries based on PC has been designed and constructed with Delphi 7.0 to process and show counting data. This system is developed from the system by combining between microcontroler as a counter and PC with Delphi 7.0 as viewer in digital form to enable in it is operation. The program on microcontroler is made by using bascom and program that has been made than being integrated to microcontroler by using downloader of ISP programmer. The counter in this system has been tested by using Function Generator and has been compared by digital LDC Frequency Counter belongs to electronic laboratory of STTN-BATAN. The system has about 0,74% false and also has co-efficient correlation r = 1, so it means that this system can work well.
Keywords: Counting system, Microcontroller, PC based simulation
PENDAHULUAN
Debu merupakan salah satu bahan yang sering disebut sebagai partikel yang melayang diudara. Debu sering dijadikan salah satu indikator pencemaran yang digunakan untuk menunjukkan tingkat bahaya baik terhadap lingkungan maupun terhadap kesehatan dan keselamatan kerja. Selain dapat membahayakan terhadap kesehatan juga dapat mengganggu
daya tembus pandang mata dan dapat mengadakan berbagai reaksi kimia sehingga
perlu penanganan pencemaran udara.
Penanganan tersebut salah satunya memonitor gas keluaran pada cerobong asap di berbagai industri [1].
Monitor debu yang dipakai oleh industri semen, baja, batubara, kertas, dan lain-lain,
kurang memadai serta perlu jadwal
pembersihan dan kalibrasi ulang yang
opacitymeter terpasang diatas cerobong. Selain
itu, alat tersebut buatan luar negeri dengan harga yang sangat mahal [2].
Masalah yang dihadapi industri dapat berkurang dengan adanya sistem pemantauan debu sisa produksi di permukaan tanah. Sistem yang dipakai yaitu dengan membuat sistem cacah monitor debu cerobong industri berbasis PC untuk mengukur partikel debu berdiameter < 10 mikron yang akurat dan tidak dipasang di bagian atas cerobong, namun di permukaan tanah menggunakan sistem pencuplik, dimana sebagian debu disedot kemudian dihembuskan pada kertas sampel dan selanjutnya dicacah oleh detektor yang telah diaktifkan HV, kemudian sinyal yang masuk digunakan sebagai masukan sistem pencacah melalui rangkaian interface. Hasil dari pencacahan detektor akan ditampilkan melalui komputer.
Penelitian ini dilakukan dengan tujuan
untuk mengembangkan suatu aplikasi
pencacahan rancang bangun simulasi sistem cacah monitor debu cerobong industri berbasis PC. Penggunaan aplikasi ini diharapkan dapat dimanfaatkan untuk membangun sistem untuk memonitor pencemaran debu dalam industri. TEORI
Radioaktivitas adalah
transformasi-transformasi inti (nuklir) secara spontan menyebabkan terbentuknya unsur-unsur baru. Transformasi-transformasi ini disertai dengan salah satu dari beberapa mekanisme yang berbeda, emisi partikel alfa, emisi partikel beta dan positron, serta penangkapan elektron bebas orbital [3].
Pencacah Geiger Muller adalah salah satu detektor radiasi yang ada. Detektor ini merupakan detektor isian gas yang bekerja berdasarkan ionisasi oleh radiasi yang masuk terhadap molekul gas yang berada dalam detektor. Karakteristik detektor dipengaruhi oleh besarnya tegangan yang diterapkan pada detektor untuk membantu proses ionisasi dan pengumpulan muatan. Jenis detektor isian gas
dibedakan berdasarkan daerah operasi
tegangannya.
Alat ini bekerja lambat karena pada waktu digunakan pada laju cacah diatas 5000 cacah/menit , perlu dilakukan korelasi dead
time agar didapatkan laju cacah yang
sebenarnya. Setiap jenis radiasi dianggap sebagai pancaran partikel [3].
Komunikasi data serial dilakukan dengan mengirimkan dan menerima data 8 bit secara satu persatu. RS232 (Recommended Standart number 232) merupakan seperangkat alat yang diciptakan oleh Electrical Industry Association yang berfungsi sebagai antarmuka dalam mentransfer data dengan komputer yang mana
pengiriman data dilakukan dengan
mengirimkan kode biner.
Pada prinsipnya, komunikasi serial ialah komunikasi dimana pengiriman data dilakukan per bit, sehingga lebih lambat dibandingkan komunikasi paralel seperti pada port printer yang mampu mengirim 8 bit sekaligus dalam sekali detak [4].
TATAKERJA (BAHAN DAN METODE) Alat dan Bahan
Alat yang digunakan dalam penelitian ini ditunjukkan pada Tabel 1.
Tabel 1. Alat yang digunakan No. Nama Alat Spesifikasi
1. Personal Computer Intel Celeron P4+ peripheral 2. Catu daya
tegangan rendah 5 volt 3. Function generator ELWE-FGU 20Hz –
20.000Hz 4. Downloader Atmel ISP 5. Mini Drill Mata bor 0,8 mm
dan 1 mm 6. Setrika listrik
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut.
1. IC Mikrokontroler AT 89S52 2. Papan PCB
3. Kabel Coaxial 4. Kabel tembaga
5. Konverter USB to Serial 6. IC Max RS232
METODE PENELITIAN
Pada pembuatan “Rancang Bangun Sistem Cacah Monitor Debu Cerobong Industri Berbasis PC” ini secara umum dibagi menjadi
dua bagian pokok, yaitu pembuatan perangkat lunak / software pada komputer dengan menggunakan Delphi 7.0 dan perangkat keras /
hardware untuk antarmuka dengan komputer.
Blok diagram dari rancang bangun sistem pencacah terlihat pada Gambar 1.
Gambar 1. Blok diagram sistem cacah monitor debu cerobong industri berbasis PC.
Pada Gambar 1 diatas terlihat bahwa masing-masing blok memiliki peranan, fungsi, dan karakteristik yang berbeda-beda, tetapi saling berhubungan antara satu dengan yang lainnya.
Fungsi tiap komponen dalam
perancangan sistem adalah sebagai berikut.
7. Input yang dimaksud adalah keluaran dari function generator ataupun pembangkit pulsa yang nantinya pulsa tersebut akan dicacah.
8. Mikrokontroler AT89S52 berfungsi sebagai pencacah / counter data masukan.
9. Converter USB to Serial merupakan alat sebagai penghubung antara keluaran serial
minimum sistem mikrokontroler
dihubungkan dengan masukan komputer USB.
10. PC sebagai unit pengontrol dan pemroses data yang utama. Selain itu PC difungsikan untuk mengolah, menyimpan / mencetak hasil data.
Perancangan dan pembuatan alat untuk sistem pencacah dilakukan dengan membuat rangkaian mikrokontroler dan menambahkan IC MAX 232 sebagai komponen antarmuka dengan komputer melalui port serial. Rangkaian
skematik perangkat keras yang dibuat
ditunjukkan dalam Gambar 2.
Gambar 2. Rangkaian mikrokontroler yang digunakan
Perancangan perangkat lunak meliputi pemrograman mikrokontroler dengan bahasa Basic yang menggunakan software Bascom 8051, serta pemrograman grafis pada PC menggunakan Delphi 7.0. Gambar 4 merupakan diagram alir program pada mikrokontroler.
Diagram alir program pada PC ditunjukkan dalam Gambar 3.
Program dalam mikrokontroler memiliki fungsi untuk melakukan pencacahan kemudian
mengirimkan data hasil pencacahan ke
selaku piranti utama dalam mengendalikan sistem ini bertugas untuk memerintahkan mikrokontroler untuk mencacah, mengatur port serial, membaca dan menampilkan hasil
pencacahan, serta menyimpan hasil
pencacahan.
Gambar 3. Diagram alir program aplikasi pada komputer
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil dari penelitian ini adalah berupa sebuah alat sebagai prototip sistem pencacahan dan berupa aplikasi perangkat lunak sebagai pengendali dan monitor sistem pencacah dari
komputer. Gambar 5 merupakan hasil
perancangan dan pembuatan perangkat keras pencacah berbasis mikrokontroler AT89S52.
Gambar 4. Hasil perangkat keras prtotip sistem pencacah
Hasil dari pengembangan aplikasi
komputer untuk prototip sistem ini ditunjukkan dalam Gambar 6 dan Gambar 7.
Gambar 5. Tampilan awal program aplikasi
Gambar 6. Diagram alir program pada mikrokontroler
Prototipe sistem hasil perancangan dan pembuatan selanjutnya dilakukan pengujian untuk melihat unjuk kerja protoip.
Pengujian Sistem
Pengujian ini dilakukan dengan
menggabungkan keseluruhan sistem yang
terdiri dari input / masukan , interface pencacahan dan sistem penampil dengan tujuan untuk mengetahui data cacahan. Input sistem ini diberi masukan frekuensi sebesar 100 Hz, kemudian data frekuensi tersebut dicacah /
count melalui rangkaian pencacah
mikrokontroler AT89S52 dengan waktu 10 detik dan diambil data sebanyak 10 data.
Gambar 7. Tampilan utama aplikasi untuk prototip sistem
Pengaturan waktu dan jumlah cacah dilakukan melalui aplikasi dengan terlebih dahulu mengkoneksikan port serial yang digunakan serta menentukan baudrate yang digunakan. Hasil pencacahan yang ditampilkan oleh aplikasi seperti ditunjukkan dalam Gambar 8.
Gambar 8. Tampilan aplikasi pada proses pencacahan
Hasil pencacahan menunjukkan nilai sebesar 991 yang mendekati dengan nilai cacah sebenarnya yaitu 1000 cacahan (untuk 100 Hz
selama 10 detik). Sehingga dari hasil
pembacaan data cacah tersebut, aplikasi ini mampu mengendalikan mikrokontroler untuk melakukan pencacahan dan menerima hasil pencacahan dengan baik.
Port serial yang digunakan disesuaikan
dengan yang tersedia dalam komputer.
Penelitian ini menggunkan konverter usb to
serial dan oleh komputer konverter tersebut
dikenali sebagai COM7.
Pengujian selanjutnya adalah untuk mengetahui linieritas dari pencacah. Pengujian dilakukan dengan cara sistem protoip ini melakukan pencacahan dengan masukan yang bevariasi dari 5 Hz hingga 1000 Hz selama 60
detik, kemudian membandingkan hasil
pencacahan dengan frequency counter. Hasil pengujian linieritas ditunjukkan dalam Gambar 9. y = 0.9959x - 3.1656 R2 = 1 0 10000 20000 30000 40000 50000 60000 70000 0 10000 20000 30000 40000 50000 60000 70000 C a c ah S e ha rusnya C a c a h K e n y a ta a n
unjuk K erja A lat L inear (unjuk K erja Alat)
Gambar 9. Hasil pengujian linieritas pencacahan
Nilai koefisien korelasi (R) adalah 1, sehingga menunjukkan nilai perbandingan antara hasil cacah sistem dengan frequency
counter adalah linier.
Berdasarkan data pengujian tersebut, diketahui besarnya nilai rata-rata penyimpangan relatif sebesar 0,67 %, sehingga sistem prototip ini memiliki unjuk kerja yang dapat diterima dalam hal linieritas terhadap data cacahan. KESIMPULAN
Prototip sistem cacah monitor debu cerobong industri telah dibangun dengan menggunakan mikrokontroler AT89S52 sebagai sistem pencacah, dan komputer dengan aplikasi yang telah dikembangkan sebagai pengendali dan pemonitor.
Persentase penyimpangan alat terhadap
alat standar pada pengujian kestabilan
pencacahan mempunyai rata-rata
DAFTAR PUSTAKA
1. PUDJIASTUTI, WIWIEK., ”Debu Sebagai Bahan Pencemar Yang Membahayakan Kesehatan Kerja”, Pusat Kesehatan Kerja, Departemen Kesehatan RI (2002).
2. RUSLANTO, OTTO P., Pembuatan Monitor debu Kontinyu Untuk Cerobong Industri, Riset, Yogyakarta (1990).
3. WARDHANA, W.A, “Teknologi Nuklir Proteksi Radiasi dan Aplikasinya”, Andi Offset, Yogyakarta (2007).
4. AMEREKO, A.L., ”Uji Konverter Antarmuka USB-Port Serial PL-2303 Menggunakan Mikrokontroler AT89S52”, Laporan Kerja Praktek STTN-BATAN, Yogyakarta (2006).
