Komponen Peralatan dan Sistem
5.2.1 Sensor Gas
Pada kegiatan ini dirancang tiga macam alat deteksi gas yang akan diujicobakan seperti yang telah disebutkan diatas. Untuk alat deteksi gas CH 4 digunakan sensor gas dengan menggunakan sinar inframerah seperti yang pernah dirancang pada tahun 2010 (Gambar 5.4). Pada kegiatan ini alat monitoring gas tersebut dikembangkan dengan menggunakan sistem telemetri dan data dapat diperoleh secara real time. Sedangkan alat deteksi Gas CO menggunakan sistem chronoaperometry type (Gambar 5.5)
Gambar 5.4. Sensor Gas Metana Inframerah
Gambar 5.5. Sensor Gas CO
5.2.2 Mikrokontroler
Mikrokontroller adalah perangkat komputer mini, merupakan Integrated Chip (IC) yang memiliki Central Processing Unit (CPU), Random AccessMemory (RAM), Read
OnlyMemory (ROM) dan komponen lain yang juga hadir dalam komputer. Mikrokontroller mencacah dan mensinkronisasikan data dari sensor.
Mikrokontroler ini disusun atas Atmega 16 dengan clock 32 Mhz, berbasis arsitektur RISC (reduced instruction set computer). Hampir semua instruksi dieksekusi dalam satu siklus clock. AVR mempunyai 16 register general-purpose, timer/counter fleksibel dengan mode compare, interrupt internal dan eksternal, serial UART, programmable. Watchdog Timer, dan mode power saving, ADC dan PWM internal. AVR juga mempunyai In-System Programmable Flash on-chip yang mengijinkan memori program untuk diprogram ulang dalam sistem menggunakan hubungan serial SPI. ATMega16.
ATMega16 mempunyai throughput mendekati 1 MIPS per MHz membuat disainer sistem untuk mengoptimasi konsumsi daya versus kecepatan proses. Pin-pin pada ATMega16 dengan kemasan 40-pin DIP (dual inline package) ditunjukkan oleh Gambar 5.4. Guna memaksimalkan performa, AVR menggunakan arsitektur Harvard (dengan memori dan bus terpisah untuk program dan data). Dengan kelebihan- kelebihan ini, dapat digunakan sebagai akuisisi data dari sensor-sensor gas. Secara lengkap rangkaian microcontroller board Atmega 16 ini dapat dilihat pada Gambar 5.6.
Gambar 5.6. Rangkaian Mikrokontroller ATmega16
5.2.3 Rangkaian RS 232 dan RS485 Interface
RS 232 adalah standar komunikasi serial yang didefinisikan sebagai antarmuka antara perangkat terminal data dan perangkat komunikasi data menggunakan pertukaran biner secara serial. Standar RS232 mendefinisikan kecepatan 256 kbps atau lebih rendah dengan jarak kurang dari 15 meter, namun belakangan ini sering ditemukan jalur kecepatan tinggi pada komputer pribadi dan dengan kabel berkualitas tinggi, jarak maksimum juga ditingkatkan secara signifikan. Dengan susunan pin khusus yang disebut null modem cable, standar RS-232 dapat juga digunakan untuk komunikasi data antara dua komputer secara langsung (Gambar 5.7).
Dalam perancangan sistem ini RS232 akan digunakan untuk komunikasi serial antara data yang dilewatkan oleh repeater dengan radio modem pengirim untuk mengirimkan sinyal data ke radio modem penerima.
Gambar 5.7 Rangkaian RS232 interface
RS485 merupakan komponen untuk komunikasi serial hanya saja Standar RS485 mendukung komunikasi data half-duplex, ini berarti bahwa untuk mengirimkan dan menerima data hanya menggunakan 2 jalur kabel. Spesifikasi dari standar ini mampu mendukung komunikasi data dari sejumlah perangkat dan juga mampu menyangga komunikasi data dalam jarak hingga 1200 meter. Sambungan dari tiap perangkat yang terhubung ke RS-485 dilakukan secara paralel, sehingga penyambungan maupun pelepasan perangkat dapat dilakukan tanpa mengganggu kerja seluruh jaringan (Gambar 5.8).
Gambar 5.8 Rangkaian RS485 interface
5.2.4 Kabel Data
Kabel digunakan sebagai media untuk mentransfer data, data hasil pengukuran dari sensor yang telah dicacah oleh mikrokontroler diteruskan melalui kabel data. Kabel data yang digunakan adalah kabel data keluaran Senshe tech. corporation.
Spesifikasi kabel data yang digunakan antara lain: -
32 konduktor (16 pairs) - Max Voltage 800 VDC - Max current 1.75 Amp
0 - 0 Out of jacket of cable polyurethane rated -40 to 60 C
Sumber www.senshe.com
Gambar 5.9 Kabel data
5.2.5 Repeater (Penguat Data)
Di dalam tambang bawah tanah penempatan sensor bisa sangat jauh tergantung dari kedalaman penambangan. Apabila data yang diteruskan dari sensor- sensor tersebut mencapai lebih dari 1000 meter akan terjadi kehilangan/berkurangnya sinyal pada kabel. Untuk memperpanjang batasan ini perlu ditambahkan repeater (pengulang) sebagai penguat data. Repeater yang digunakan adalah repeater keluaran RS 485.com.
Fungsi repeater dalam suatu jaringan adalah sebagai penerima data serta meneruskannya pada level yang lebih tinggi, atau disebut sebagai penguat. Repeater juga mempunyai fungsi sebagai alat memperjauh jaringan data dan mampu memperkecil noise (gangguan) pada data yang diterima dan diteruskan.
Sumber www.rs485.com
Gambar 5.10 Repeater
5.2.6 Radio Modem
Radio modem merupakan perangkat utama dalam sistem telemetri. Radio modem yang digunakan dalam kegiatan ini adalah X-stream TM PKG RF modems,
keluaran DIGI Internasional, Amerika Serikat (Gambar 5.11). Radio modem berfungsi sebagai perangkat interface untuk mengkondisikan data hasil pengukuran ke dalam format standar komunikasi data dengan menggunakan media transmisi radio. Sedangkan spesifikasi teknis dari radio modem yang digunakan adalah sebagai berikut:
- Sistem koneksi: RS 232/485 - Batas transmisi : 180 m (indoor), 5 km (outdoor) - Transmit power output : 50mW (17 dBm) - Througput data rate : 9.600 bps - RF data rate : 10.000 bps - Power supply : 7 – 18 V
sumber: www.digi.com
Gambar 5.11. X-stream TM PKG RF modem keluaran DIGI
5.2.7 Catu Daya (Power supply)
Catu daya menggunakan baterai kering dengan kapasitas tegangan sebesar 12 Volt. Baterai kering tesebut ditempatkan pada setiap rangkaian elektronik sebagai pemasok daya yang dibutuhkan pada setiap rangkaian yang terhubung dengan charger yang secara kontinyu mengisi daya pada baterai. Rangkaian catu daya dapat dilihat pada Gambar 5.12.
Baterai 12Volt
Charger Baterai
Gambar 5.12 Penempatan Baterai dan Charger