“Rancang Bangun Data Logger Suhu Dengan Termokopel Menggunakan Labview”

Vicky Pratama Putra3332071111

Teknik ElektroUniversitas Sultan Ageng

Tirtayasa

Latar Belakang

• Sistem instrumentasi yang berbentuk akuisisi data telah digunakan secara luas dalam kegiatan perindustrian, karena merupakan bagian dari proses kontrol.

• Temperatur merupakan salah satu besaran fisis yang sering dipakai dalam suatu sistem kontrol baik hanya untuk sistem monitoring atau untuk proses pengendalian lebih lanjut.

• Termokopel sangat populer digunakan dalam aplikasi kontrol karena biayanya yang relatif rendah dan dapat beroperasi pada rentang temperatur yang luas, dimana sensor lain pada umumnya tidak dapat digunakan.

• Untuk menunjang sistem monitoring dari hasil pengukuran juga dibutuhkan perangkat data logger, yang dapat merekam data-data hasil pengukuran. Data-data hasil pengukuran tersebut, dapat dijadikan analisa sebagai salah satu cara untuk optimalisasi proses produksi.

Tujuan Penelitian

1. Merancang perangkat keras yang dapat menghubungkan secara langsung (plug and play) terhadap termokopel yang ada di pasaran dengan komputer.

2. Menampilkan seluruh data dan perubahan data yang diperoleh secara real time di layar monitor komputer.

3. Interface dari sistem monitoring tersebut dapat melakukan logging data maupun dicetak dengan bantuan software LabVIEW.

4. Menghasilkan peralatan yang lebih efisien dan aplikatif terhadap sistem yang sudah ada.

Sistem Keseluruhan• Termokopel• Signal Conditioning• Data Logger• Mikrokontroler• Software Labview

File format .tdms

TermokopelTransduser aktif yang digunakan untuk mengkonversi perubahan

termal suatu objek menjadi energi listrik.

Tahan terhadap efek getaran. Waktu respon pendek. Ukurannya kecil. Tidak memiliki self-heating. Harga yang relatif murah.

Signal Conditioning

IC LM324 : Amplifier (Gain) Filter

Low Pass Filter

Data Logger1. Stand Alone

Perangkat stand alone dapat secara kontinyu mengukur dan menyimpan data tanpa terkoneksi ke PC.

2. PC-Based

Data logger berbasis PC (PC-Based Data Logger) menggunakan komputer, biasanya PC untuk mengumpulkan data melalui sensor yang berfungsi untuk menganalisis dan menampilkan hasilnya.

Mengambil data dari sensor secara berkala. Menyajikan data dalam bentuk tampilan yang sesuai pada layar PC. Mencetak data tabel atau grafik pada kertas menggunakan printer yang terhubung

pada komputer tersebut. Menyimpan data pada hardisk komputer untuk penggunaan lebih lanjut.

Mikrokontroler

Mikrokontroler ATMega8535

8 KB flash memory

ADC (analog converter-to-digital) internal dengan resolusi hingga10 bit, sebanyak 8 channel.

Port Komunikasi Serial (USART), dengan kecepatan maksimum hingga 2.5 Mbps.

Software Labview

LabView Conventional Language

VI Program

Function Function

subVI Subroutine, subprogram, object

Front Panel User interface

Block diagram Program code

“G” or LabView C, C++, Java, Pascal, Basic, etc

Hasil Penelitian

Tampilan Hardware Tampilan Software Labview

Termokopel

Instrumen Penelitian

Gas Elpiji Blower Gas Inverter Blower

Tungku Pemanas Termometer Digital

Hasil Penelitian

Front Panel Labview

Hasil Penelitian

Block Diagram Labview

Hasil Pengujian

0 50 100

150

200

250

300

350

400

450

500

550

600

650

700

750

800

0

10

20

30

40

50

Percobaan 1

Percobaan 2

Percobaan 3

Suhu (oC)

Teg

anga

n (m

V)

Sensitivitas Termokopel : 45,4 µV/C

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 210

5

10

15

20

25

ADC tanpa filter

ADC dengan fil-ter

Waktu

Nil

ai A

DC

Low Pass Filter : 1Hz

Hasil Pengujian

Error : 3,475%

Error : 3,506%

Pengujian Akurasi Pembacaan Suhu

Pengujian Akurasi Pembacaan Tegangan

1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 430

50100150200250300350400450

Termometer Digital

Data Logger

Suhu

(oC

)

Waktu

0

1

2

3

4

5

6

7

Multimeter

Data LoggerTeg

anga

n (m

V)

Waktu

Pengujian Time SamplingPosisi Knob Time Sampling Frekuensi Sampling

0 ms 337 data/detik

10 ms 100 data/detik

15 ms 66 data/detik

50 ms 20 data/detik

100 ms 10 data/detik

500 ms 2 data/detik

Time Sampling 50 ms Time Sampling 100 ms

Time Sampling 500 ms

Kesimpulan1. Perangkat akuisisi data yang telah dirancang, mampu terhubung dengan PC melalui

komunikasi serial RS232 untuk membentuk sistem data logger, namun belum dapat digunakan secara plug and play.

2. Perangkat data logger yang telah dirancang masih layak digunakan untuk pengukuran karena ambang batas kesalahan relatif sebesar 5%.

3. Sistem data logger dapat melakukan pencuplikan maksimal secara real-time, 337 data tiap detik, pada posisi knob time sampling 0 ms. Selain posisi tersebut, knob time sampling juga telah terbukti berfungsi dengan baik setelah melalui pengujian.

4. Pada pengujian hasil konversi ADC, nilai tegangan pada sensor mempunyai RMSE sebesar 0,1345 volt.

5. Output file dari sistem data logger berupa file dengan format .tdms, yang dapat di akses oleh Microsoft Excel untuk dicetak atau diolah lebih lanjut.

6. Ditinjau dari sisi harga, perangkat akuisisi data dalam sistem data logger ini memiliki efisiensi 88% dari perangkat yang telah ada.

Saran1. Pada penelitian selanjutnya, diharapkan pengujian termokopel dilakukan pada range

operasi yang sesuai dengan karakteristik minimum dan maksimum termokopel untuk mendapatkan nilai sensitivitas yang sebenarnya pada termokopel yang digunakan dalam penelitian. Untuk memperkecil error pengukuran, hardware yang dirancang harus memiliki output tegangan yang lebih stabil, agar konversi nilai ADC pada mikrokontroler juga lebih stabil.

2. Pengujian seharusnya dilakukan pada plant yang telah dirancang khusus untuk penelitian agar hasil pengujian mendekati kondisi real.

3. Kemasan alat yang dirancang sebaiknya dapat dirancang lebih ramping, dengan menggunakan sumber daya dari luar alat.

4. Channel sebaiknya lebih dari satu, tidak hanya untuk mengukur suhu.

5. Resolusi ADC sebaiknya ditingkatkan untuk memperkecil nilai error.

Daftar Pustaka [1] Afiandhie, Hafnie. 2010. Perancangan Alat Ukur Untuk Menghitung Tingkat Curah Hujan dengan Menggunakan Pengiriman

Data Wireless. Jakarta : UNIKOM.

[2] Albachrony, Moch Arief. 2011. Pemodelan dan Verifikasi Karakteristik Modul Sel Surya Berbasis Labview. Depok : Universitas Indonesia.

  [3] Awaludin, Asif, dkk. 2010. Rancang Bangun Alat Pengukur dan Sistem Jaringan Data CO2 di Indonesia Berbasis Web.

Serpong : LAPAN.  [4] Fadly, Muhammad. 2008. Sistem Instrumentasi. Jakarta  [5] Hidayat, Sarip. 2011. Perancangan HMI untuk Pengendali Kecepatan Motor DC. Cilegon : Universitas Sultan Ageng Tirtayasa.  [6] Juanda, Enjang Akhmad. 2010. Rancang Bangun Mesin Penjawab SMS Otomatis Berbasis Mikrokontroler ATMega8535.

Bandung : FPTK-UPI.  [7] Karim, Saeful, dkk. 2003. Penentuan Elektromotansi Termal Beberapa Jenis Termokopel dengan Pasangan Logam yang

Bervariasi. Bandung : Universitas Pendidikan Indonesia.  [8] Kusanto, Didik.2008. Perancangan Sistem Akuisisi Data Sebagai Alternatif Modul DAQ Labview Menggunakan Mikrokontroler

ATMega8535. Surabaya : Institut Teknologi Surabaya.  [9] Normandia, Yudhistira. 2006. Sistem Kontrol Temperatur Berbasis Labview V.8 dan NI-DAQ SCXI 1600. Jakarta : Politeknik

Negeri Jakarta.  [10] Persea Americana, Harry, dkk. 2011. Laporan Kuliah Komponen Sistem Kontrol. Bandung : Fakultas Teknik Universitas Kristen

Maranatha.  [11] Pramudijanto, Jos. 2008. Sensor Temperatur. Surabaya : Institut Teknologi Surabaya.

[12] Purnama, Cahya, dkk. 2010. Komputerisasi Elektromedik Serial Interface Microcontroler ATMega8535 ke PC Menggunakan Aplikasi Grafik Delphi. Bandung : Universitas Padjajaran.

[13] Rijanto, Estiko, dkk. 2004. Rancang Bangun Pengkondisi Sinyal Termokopel Tipe K yang Mudah di Tuning. Serpong : PPI-KIM.

  [14] Setiawan, Andi. 2010. Rancang Bangun Sistem Akuisisi Data Suhu dan Kelembaban Udara Mengunakan Komputer.

Semarang : Universitas Diponegoro.

  [15] Siswanto, Timothy Joy. 2008. Disain dan Implementasi Modul Akuisisi Data Sebagai Alternatif Modul DAQ Labview. Jakarta :

Universitas Kristen Petra.

  [16] Siregar, Muhammad Irvan. 2009. Teknik Kalibrasi Thermocouple Type-K di PT. INALUM KUALA TANJUNG. Medan :

Universitas Sumatra Utara.

  [17] Sulbi. 2010. Pengukuran Temperatur Jarak Jauh Secara Real Time Berbasis PC Menggunakan Gelombang Radio. Malang :

Universitas Islam Negeri Maulana Malik Ibrahim.

  [18] Syarif, Moh. 2005. Data Logger Suhu Ruaangan. Malang : D3 Teknik Elektro Universitas Negeri Malang.

  [19] Wijaya, Sastra Kusuma. 2009. Pengenalan Instrumentasi Maya. Depok : Universitas Indonesia.

  [20] ______________. 2012. Klasifikasi Alat Ukur Listrik. Diakses pada 10 April 2012, dari

www.klastika.com/klasifikasi-alat-ukur-listrik.html

  [21] _______________. 2010. NI USB-6008. Diakses pada 4 April 2012, dari http://sine.ni.com/nips/cds/view/p/lang/en/nid/201986

  [22] _______________. 2010. Temperature-Electromotive Force Tables for Standardized Thermocouples. Diakses pada 3 April

2012, dari www.pyromation.comdownloadsdataspec_1.pdf

Terima Kasih. . . .