Selamat datang di sonoku.com

Data Logger (bagian 2)

5. Power Supply

Kelebihan yang ada pada data logger yang tidak dimiliki PC adalah kebutuhan akan daya yang kecil. Data logger didesain untuk berkerja pada lokasi remote untuk periode waktu yang lama tanpa menggantungkan pada daya jala-jala listrik AC (Alternating Current). Kebanyakan data logger membutuhkan catu daya 12 Volt DC. Catu daya ini berupa baterai.

Kapasitas baterai diukur dalam mili-ampere hours (mAh) yang menunjukkan lama waktu baterai dapat menyediakan daya pada beban yang diberikan. Berikut beberapa tipe baterai yang digunakan untuk data logger.

  1. Non-Rechargeable Batteries (Non-isi-ulang)

    Baterai Lithium

    Baterai non-isi-ulang yang terbaik saat ini, tersedia dalam berbagai ukuran AAA, AA, C, D. Baterai ini memiliki kapasitas yang besar dengan ukuran yang relatif kecil, berkerja baik pada temeratur dingin. Harganya lebih mahal dibanding baterai alkaline dan tidak tersedia dalam ukuran yang besar.

    Baterai Alkaline

    Salah satu sumber daya yang baik untuk data logger. Baterai alkaline memilii kapasitas yang besar, bekerja baik pada temperatur dingin dan tersedia dalam berbagai ukuran dengan harga yang wajar.

  2. Rechargeable Batteries

    Sealed Lead Acid Batteries

    Baterai ini tersedia dalam kapasitas yang besar, bekerja baik pada temperatur dingin dan mempunyai karakterstik pengisian kembali yang baik (bebas memory effect). Baterai ini tersedia secara luas dalam berbagai ukuran dengan harga yang wajar, biasanya digunakan banyak data logger dan membutuhkan sedikit perawatan. Sebuah panel surya dapat dihubungkan pada baterai untuk menjaga agar tetap terisi.

Gambar 5. Sealed-Lead Acid Battery

Berikut adalah baterai yang tidak direkomendasikan untuk digunakan pada data logger.

  1. Nickel Cadmium (Ni-Cd)

    Merupakan baterai yang agak mahal dan biasanya digunakan pada ponsel, kamera video, laptop, dan perangkat portable lainnya pada tahun 1980-an hingga 1990-an. Masalah utama pada baterai Ni-Cd adalah sangat rentan depresi pada tegangan, yang dikenal dengan “memory effect“. Hal ini timbul saat mengisi baterai sebelum baterai benar-benar kosong, sehingga menyebabkan baterai “mengingat” sebagian tingkat pengisian sebelumnya dan akhirnya tidak dapat terisi dengan kapasitas penuh.

    Kekurangan lain adalah baterai Ni-Cd tidak memiliki kapasitas yang besar, dan dapat rusak oleh panas disebabkan pengisian berlebih.

  2. Nickel Metal Hydride (Ni-MH)

    Menggantikan baterai Ni-Cd pada tahun awal 1990-an, lebih baik dari bateri Ni-Cd karena karena tersedia dalam kapasitas yang lebih tinggi dan bebas memory effect, namun bisa rusak oleh panas yang berlebihan dari pengisian yang berlebihan.

  3. Lithium Ion (Li-ion)

    Adalah baterai isi ulang terbaik untuk peralatan portabel. Baterai ini memberikan umur panjang dan kapasitas besar dan “bebas-memori”. Baterai Li-ion banyak digunakan ponsel, PDA dan komputer laptop.

     

Penyebab utama kegagalan data logger adalah dari kegagalan baterai.

 

6. Port Data Keluaran (Saluran Komunikasi)

Kebanyakan data logger berkomunikasi dengan PC melalui port serial, dimana dapat mentransmisikan data dalam serial. RS-232 merupakan standar antarmuka antara peralatan terminal data, seperti PC, dan peralatan komunikasi data dengan menggunakan pertukaran data biner, seperti data logger ataupun modem. Data dapat ditransmisikan dalam dua arah, dan banyak logger menggunakan baudrate 9600 sebagai standar kecepatan transmisi. Sejak RS-232 menjadi populer, beberapa modem dapat dikoneksikan dengan data logger untuk mendapatkan data secara remote atau dapat digunakan untuk memprogram data logger. Baik saluran telepon maupun ponsel dapat digunakan bersamaan dengan data logger, seperti penerima GOES (Geostationary Orbitting Environmental Satellite), penerima dan pemancar satelit LOE (Low Earth Orbiting) dan radio pemancar-penerima.

Selain RS232 terdapat jenis komunikasi lain yang digunakna data logger untuk berhubungan dengan komputer yaitu:

  1. Direct backplane interface
  2. RS422
  3. ST485
  4. USB
  5. IEEE 1394
  6. GPIB
  7. SCSI
  8. TTL
  9. Parallel
  10. Ethernet
  11. Modem
  12. radio / telemetry

 

Gambar 6. USB data logger

Gambar 7. Koneksi Parallel

Gambar 8. Data logger dilengkapi dengan modem GSM

Gambar 9. Komunikasi data logger menggunakan Telemetery/Radio

 

7. Pelindung/Kemasan

Kebanyakan data logger dikemas dalam wadah plastik tahan air. Intrusi air ke dalam sirkuit data logger merupakan penyebab utama data logger kegagalan. Oleh karena itudata logger harus dipasang pada lokasi yang sekering mungkin.


Gambar 10. Berbagai macam pelindung data logger


Gambar 11. Berbagai macam software untuk data logger

 

8. Perangkat Lunak

Perangkat lunak digunakan untuk memprogram dan mengunduh data dari data logger. Fungsi perekaman data seperti kecepatan scan dan skala sensor, waktu rekam, protokol komunikasi dan format keluaran (Excel, ASCII, plot, dll) diprogram menggunakan perangkat lunak pada PC. Kebanyakan logger saat ini menggunakan paket perangkat lunak berbasis Windows dan beberapa telah dikembangkan perangkat lunak untuk dijalankan pada Palm atau perangkat lain. Biasanya satu lisensi berlaku untuk satu logger yang beroperasi.

Fungsi umum dari perangkat lunak data logger adalah:

  • Mengambil data dari sensor secara berkala. Hal ini dimungkinkan untuk mengambil banyak pembacaan pada interval waktu mulai dari beberapa mikrodetik, jam, bahkan berhari-hari.
  • Menyajikan data dalam bentuk tampilan yang sesuai pada layar PC. Fasilitas mem-plot grafik akan sangat berguna karena komputer dapat menghasilkannya dengan cepat dan emungkinkan perangkat lunak dapat membandingkan beberapa data. Selain itu, perangkat lunak ini dapat menganalisis hasil dan melakukan perhitungan data.
  • Mencetak data tabel atau grafik pada kertas menggunakan printer yang terhubung pada komputer tersebut.
  • Menyimpan data pada hardisk komputer untuk penggunaan masa depan.

Bagaimana Data Logger Bekerja

Sebuah proses data logging secara umum paling tidak terdiri beberapa bagian berikut seperti pada gambar.

Gambar 12. Proses data logging

 

Akuisisi– pada langkah ini melibatkan sensor. Data logger bekerja menggunakan sensor untuk mengkonversikan fenomena fisik dan stimuli kedalam sinyal seperti tegangan maupun arus. Sinyal elektronik ini kemudian didigitalisasi kedalam bentuk data biner oleh ADC (Analog to Digital Converter). Data biner sangat mudah dianalisa oleh perangkat lunak (software) dan disimpan dalam memori.

Online Analysis – pada langkah ini termasuk analisis yang akan dilakukan sebelum menyimpan data. Salah satu contohnya adalah mengkonversi tegangan hasil pengurkuran kedalam bentuk satuan yang lebih spesifik, misalnya temperatur – Celsius. Kita dapat melakukan kalkulasi yang komplek dan kompresi data sebelum menyimpannya (logging).

LogLangkah ini mengacu pada penyimpanan data dianalisis termasuk format yang diperlukan untuk file data. Biasanya data dari hasil analisis online disimpan dalam memory card untuk kemudian disimpan ke database di komputer.

Offline Analysis – langkah ini mencakup analisis yang dilakukan setelah menyimpan data. Sebuah contoh umum adalah mencari tren data historis atau reduksi data, smoothing, estimasi, atau prediksi.

Displaying, Sharing, Reporting – langkah ini mencakup pembuatan laporan yang kita butuhkan untuk menyajikan data. Namun, perhatikan bahwa gambar di atas menunjukkan kita juga dapat menyajikan data langsung dari analisis online. Ini merupakan kemampuan untuk memantau dan melihat data saat kita memperoleh dan menganalisis itu disamping untuk hanya melihat data historis.

 

Topologi Data Logger

  1. Stand Alone

Perangkat stand alone dapat secara kontinyu mengukur dan menyimpan data tanpa koneksi ke PC. Data yang disimpan oleh stand-alone data logger biasanya diunduh ke komputer untuk analisis yang lebih rinci dan pelaporan, meskipun beberapa data logger terintegrasi degan pengolah data yang canggih dan kemampuan analisa dan dapat melaksanakan beberapa fungsi kontrol seperti mengaktifkan alarm atau saklar.

Karena keterbatasan masa baterai dan ruang penyimpanan, stand alone data logger cenderung memiliki jumlah saluran yang lebih sedikit. Salah satu fitur utama dari data logger portabel adalah bahwa mereka menggunakan daya yang lebih kecil dan dikemas dalam pelindung yang kuat.

 

Gambar 19. Stand Alone Data Logger

  1. PC-Based

Data logger berbasis PC (PC-Based data logger) menggunakan komputer, biasanya PC, untuk mengumpulkan data melalui sensor dalam rangka menganalisis dan menampilkan hasilnya. Sistem data logger juga dapat menyediakan fitur tambahan seperti perhitungan waktu proses pemantauan alarm nyata dan kontrol. SCADA (Supervisory Control Dan Data Acquisition) merupakan evolusi lebih lanjut dari sistem data logger berbasis komputer, dimana data disajikan dalam bentuk grafis sehingga operator dapat mengawasi percobaan atau proses.

Karena fleksibilitas dari data logger berbasis komputer, mereka sekarang digunakan dalam berbagai aplikasi dan industri. Sistem data logger memiliki skalabilitas yang tinggi dan setidaknya 8 input hingga ribuan.
Peralatan dasar untuk pengukuran berbasis komputer terdiri dari sensor, unit scanner atau pengukuran komputer dan beberapa perangkat lunak aplikasi yang dirancang untuk data logging aplikasi. Biasanya, sensor yang dipasang ke perangkat sinyal input-output yang pada gilirannya dihubungkan ke komputer menggunakan port standar seperti RS232, Ethernet atau USB. Atau dipasang langsung ke bus komputer. Sebagai tambahan, printer juga berguna untuk membuat grafik cetak atau laporan. Perangkat lunak yang teradapat pada komputer biasanya digunakan untuk mengelola pengumpulan data, display, penyimpanan dan analisis dan transmisi data. Sistem data logger berbasis komputer dapat sub kategori untuk menjadi baik terpusat atau terdistribusi

Gambar 20. PC-Based Data Logger

Aplikasi Data Logger

Beberapa aplikasi yang menerapkan data logger antara lain:

  • Industri
    • SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition)
  • Lingkungan
    • Perekaman data hidrografi , seperti level air, kedalaman sungai, aliran air, ph, konduktivitas air,dll.
  • Kendaraan
    • Uji kendaraan

Gambar 21. Uji kendaraan

  • Weather / meteorology
    • Stasiun cuaca (weather station) misalnya untuk merekam kecepatan angin, arah angin, temperatur, kelembaban relatif, radiasi matahari, dll

    Gambar 22. Weater station

 

Daftar Pustaka

[1] http://en.wikipedia.org/wiki/Data_logger

[2] http://www.data-acquisition.us/data-loggers-recorders.html

[3] http://www.hydroserv.com.au/products/mpdf/mml1.pdf

[4] http://www.ekopower.nl/pdf/EKO21-sheet.pdf

[5] http://www.measurementsystems.co.uk/Data-Logging/Introduction-to-Data-Logging_c68_72/

[6] http://www.buzzle.com/articles/what-is-data-logger.html

Data Logger (bagian 1)

Logging data (data logging) adalah proses otomatis pengumpulan dan perekaman data dari sensor untuk tujuan pengarsipan atau tujuan analisis. Sensor digunakan untuk mengkonversi besaran fisik menjadi sinyal listrik yang dapat diukur secara otomatis dan akhirnya dikirimkan ke komputer atau mikroprosesor untuk pengolahan. Berbagai macam sensor sekarang tersedia. Sebagai contoh, suhu, intensitas cahaya, tingkat suara, sudut rotasi, posisi, kelembaban relatif, pH, oksigen terlarut, pulsa (detak jantung), bernapas, kecepatan angin, dan gerak. Selain itu, banyak peralatan laboratorium dengan output listrik dapat digunakan bersama dengan konektor yang sesuai dengan data logger.

 Data logger (perekam data) adalah sebuah alat elektronik yang mencatat data dari waktu ke waktu baik yang terintegrasi dengan sensor dan instrumen didalamnya maupun ekternal sensor dan instrumen. Atau secara singkat data logger adalah alat untuk melakukan data logging. Read More

Merancang Kendali Fuzzy Sederhana

Untuk memahami bagaimana Fuzzy Logic Controler (FLC) dirancang dan bagaimana bekerja, dapat dimulai dengan beberapa contoh kasus sederhana seperti salah satunya berikut ini. Akan dirancang kontroler untuk mengatur kecepatan motor DC dengan merubah besar tegangan masukan motor. Pada saat motor berputar terlalu cepat dari set point yang ditetapkan, maka untuk memperlambat putaran motor tegangan motor DC perlu dikurangi. Jika motor terlalu lambat, maka tegangan masukan motor harus ditambah agar kecepatan motor mencapai nilai set point.


Gambar 1. Diagram Blok Sistem Kendali Kecepatan Motor

Menentukan masukan dan keluaran kontroler

Sesuai dengan Gambar 1 diatas masukan kontroler fuzzy hanya satu yaitu error (Error). Error merupakan selisih antara kecepatan motor saat ini dengan kecepatan yang diinginkan (setpoint). Dalam kasus ini kecepatan motor diatur agar mempunyai kecepatan yang stabil pada 260 rpm.

Keluaran kontroler yaitu besar tegangan kontrol motor (Teg). Tegangan kerja yang diberikan pada motor mempunyai rentang antara 0 Volt hingga 5 volt. Motor akan berputar dengan kecepatan 260 rpm (yg diinginkan) jika tegangan yang diberikan pada motor sebesar 2.5 volt.

Menentukan Membership Function (MF)

Langkah berikutnya adalah menentukan fungsi keanggotaan (membership function), baik masukan maupun keluaran. Fungsi keanggotaan masukan Error ditentukan terdiri dari 3 himpunan yaitu, Negatif (Neg), Zero (Zero), dan Positif (Pos).


Gambar 2. MF Error (error)

Secara matematis fungsi keanggotaan Error dapat dituliskan sebagai berikut.




Sedangkan untuk keluaran kontroler Teg dibagi menjadi 3 himpunan juga yaitu, Kecil (K), Sedang (S), Besar (B).


Gambar 3. MF Tegangan (Teg)

Secara matematis fungsi keanggotaan Tegangan dapat dituliskan sebagai berikut.




Membuat rule (aturan)

Setelah menenutukan fungsi keanggotaan masing-masing masukan dan keluaran, selanjutnya ditentukan rules (aturan) yang akan diterapkan kontroler. Aturan dibuat untuk mengendalikan motor agar kecepatannya stabil pada 260 rpm. Jadi ketika kecepatan motor sekarang dinilai terlalu cepat (>260rpm) daripada nilai setpoint maka nilai error-nya bernilai negatif (-). Dengan demikian kontroler harus menurunkan tegangan motor agar motor melambat. Sebaliknya jika kecepatan motor terlalu lambat maka nilai error-nya positif (+) maka tegangan motor perlu dinaikkan. Jika kecepatan telah tepat pada 260 rpm maka kontroler mengeluarkan tegangan sebesar 2.5 volt. Diharapkan dengan aturan tersebut motor akan berputar dengan kecepatan yang stabil pada 260 rpm.

Dari penjelasan diatas dapat ditentukan ada 3 aturan pengendalian sebagai berikut:

Aturan #1:

IF error IS negatif THEN teg IS kecil

Aturan #2:

IF error IS zero THEN teg IS sedang

Aturan #3:

IF error IS positif THEN teg IS besar

Menganalisa bagaimana FLC bekerja

Diambil contoh ketika kecepatan motor 285 rpm, dimana lebih besar dari kecepatan yang diinginkan yaitu 260 rpm, berapakah tegangan yang dikeluarkan kontroler agar motor berputar pada kecepatan normalnya (260 rpm)?

Sesuai kasus diatas, nilai error adalah sebesar -25 rpm. Langkah pertama yang dilakukan kontroler adalah menentukan derajat keanggotaan dari -25 rpm terhadap fungsi error (fuzzyfikasi). Nilai -25 rpm masuk dalam keanggotaan dari Zero dan Neg (Gambar 4), untuk itu ada dua proses fuzzyfikasi untuk menentukan derajat keanggotaannya.




Gambar 4. Fuzzyfikasi masukan error

Dari dua nilai derajat keanggotaan Error kemudian kita tentukan nilai derajat keanggotaannya terhadap keluaran Tegangan. Untuk menentukan termasuk fungsi keanggotaan keluaran yang mana, sebelumnya kita tentukan aturan (rule) yang aktif. Karena nilai masukan Error masuk dalam keanggotaan Zero dan Pos, maka setelah dievaluasi aturan yang aktif adalah Aturan #1 dan Aturan #2. Untuk itu selanjutnya dilakukan inmplikasi untuk memperoleh consequent/keluaran sebuah aturan IF THEN
berdasarkan derajat keanggotaan antecedent.


Gambar 5. Proses Implikasi

Langkah selanjutnya adalah melakukan agregasi, yaitu mengombinasikan keluaran aturan IF-THEN menjadi fuzzy set tunggal. Pada kasus ini ditentukan menggunakan fungsi max sehingga menghasilkan fuzzyset seperti gambar berikut.

Gambar 6. Proses Agregasi


Hasil dari proses agregasi masih merupakan informasi fuzzy, untuk itu perlu dilakukan perhitungan yang menghasilkan bilangan tunggal sebagai nilai keluaran kontroler (defuzzyfikasi). Proses defuzzifikasi pada kasus ini menggunakan metode COG (Center of Gravity), dengan perhitungan seperti berikut.


Dengan metode COG (Center of Gravity) didapat nilai defuzzifikasi (nilai teg) sebesar 1.87 Volt. Jadi dapat disimpulkan bahwa pada saat kecepatan motor 285 rpm (terlalu cepat), kontroler harus memberikan tegangan pada motor lebih kecil dari tegangan normalnya (2.5Volt) yaitu sebesar 1.87 Volt agar kecepatan motor melambat.