SEMINAR TUGAS AKHIR
PERANCANGAN SISTEM AKUSISI DATA PADA MINI MARITIME WEATHER STATION
Oleh: Edi Yulianto Pembimbing : Ir .Syamsul Arifin, MT Imam Abadi, ST. MT 1
LATAR BELAKANG Pemanasan global Pola iklim berubah Jumlah weather station di Indonesia sedikit
2
PERMASALAHAN Bagaimana merancang mini maritime weather station yang murah dan mudah mengoperasikan Bagaimana merancang sistem akusisi data untuk mini weather maritime station
TUJUAN Akan dilakukan perancangan mini maritime weather station yang murah dan mudah mengoperasikan Akan dilakukan perancangan sistem akusisi data untuk mini weather maritime station
3
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 25 meter
4
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 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
5
METODOLOGI PENELITIAN
6
Pra Eksperimen Pemilihan Sensor Sensor suhu : LM 35 Sensor kelembaban : HSM 20G Sensor kelajuan angin : wind cup (rotary encoder optocoupler) Sensor arah angin : baling – baling (optocoupler)
7
Pra Eksperimen Pemilihan komponen Komponen – komponen yang diperlukan pada DAQ ini diantaranya adalah Rangkaian catu daya 5 VDC Rangakaian minimum system Mikrokontroler 8535 Rangkaian komunikasi serial
8
Pemilihan komponen Catu 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
9
Pemilihan komponen 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
10
Pemilihan komponen Komunikasi serial Komunikasi mikrokontroler
serial
memanfaatkan
fitur
USART
11
Pengujian ADC ADC digunakan dalam DAQ suhu dan kelembaban, pengujian bertujuan mengetahui error konversinya
RV1 1k PA0/ADC0 PA1/ADC1 PA2/ADC2 PA3/ADC3 PA4/ADC4 PA5/ADC5 PA6/ADC6 PA7/ADC7
40 39 38 37 36 35 34 33
+88.8 Volts
rata – rata error konversi sebesar -4 atau setara dengan rata – rata presentase error sebesar 2%.
12
Pengujian Komunikasi 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% 13
DAQ Suhu
14
DAQ Suhu LM 35 diberikan catu daya sebesar 5 VDC Keluaran LM 35 dimasukkan ke PORTA.0 mikrokontroler
15
DAQ 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
16
DAQ 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
17
DAQ Suhu Pengujian DAQ suhu dilakukan dengan memberikan masukan suhu tetap dan berubah Pengujian dilakukan dengan membandingkan suhu sebenarnya dan suhu terukur
18
DAQ 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 range 26.2 oC sampai 80oC, span 53.8 oC
19
DAQ Kelembaban
20
DAQ Kelembaban HSM 20G diberikan catu daya sebesar 5 VDC Keluaran HSM 20G dimasukkan ke PORTA.1 mikrokontroler
21
DAQ Kelembaban
kelembaban = 30.85 × VoutHSM − 11.5
kelembaban = 0.1507 × ADCoutHSM − 11.44
22
DAQ 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
23
DAQ Kelembaban Pengujian DAQ kelembaban dilakukan dengan memberikan masukan kelembaban tetap dan berubah Pengujian dilakukan dengan membandingkan kelembaban sebenarnya dan kelembaban terukur
24
DAQ 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% range 33.6% sampai 97.82%, span 64.22%
25
DAQ Kelajuan Angin
26
DAQ Kelajuan Angin Sensor kelajuan angin menggunakan optocoupler Optocoupler dimanfaatkan untuk rotary encoder Keluaran optocoupler dimasukkan ke PORTD.2 mikrokontroler
27
DAQ Kelajuan Angin Sebelum dilakukan pengujian, terlebih dahulu dilakukan pra pengujian hardware dan software Setelah pra pengujian dicari hubungan antara pps dan kelajuan terukur
28
DAQ Kelajuan Angin Pra pengujian hardware dilakukan dengan memberikan variasi kelajuan angin ke wind cup dan diamati sinyal pulsa yang keluar dari optocoupler pada osiloskop
29
DAQ Kelajuan Angin Frekuensi Rata - rata (Hz) Pembacaan 1 1 2 2 10 10 20 20.1 100 98.2 200 192 1000 987.3 2000 2013.9 1000 992.7 200 194.6 100 96.8 20 20 10 9.8 2 2 1 1 Rata - rata
error
%error
0 0 0 0.1 1.8 8 12.7 13.9 7.3 5.4 3.2 0 0.2 0 0 3.51
0 0 0 0.5 1.8 4 1.27 0.695 0.73 2.7 3.2 0 2 0 0 1.13
30
DAQ Kelajuan 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
31
DAQ Kelajuan 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 range 0 ms-1 sampai 5.6 ms-1, span 5.6 ms-1
32
DAQ Arah Angin
33
DAQ Arah Angin 8 optocoupler mewakili 1 arah angin Keluaran optocoupler dimasukkan ke PINC mikrokontroler
34
DAQ Arah 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
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
0
0
0
0
0
0
0
1 Barat
Barat
0
0
0
0
0
0
0
0 Loading
Loading
35
Interfacing 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
36
Interfacing data logger -Jendela Log In : pengaman - Jendela DAQ : jendela utama sebagai display variabel terukur dan grafik - Jendela Control : control panel - Jendela Graph : pengatur grafik
37
Interfacing data logger
38
Interfacing data logger
39
Interfacing data logger - Data logger menggunakan Ms. Access yang menyimpan data hasil pengukuran setiap 1 menit
40
Desain Mekanik Komponen - komponen diintegrasikan ke dalam satu tower
41
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% 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.
42
Saran Mencari prinsip pengukuran arah angin yang lain menambah variabel pengukuran desain mekanik lebih melindungi komponen elektrik
43
TERIMA KASIH
44
