Sistem Akuisisi Data dan Komunikasi Data
TUGAS ELEKTRONIKA INDUSTRI
Tentang:
“Sistem Akuisisi Data dan Komunikasi Data dalam Otomasi”
Oleh
Nama
: A. Fajri Alvi
NIM
: 14065014
Prodi
: Pendidikan Teknik Elektronika (S1)
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS NEGERI PADANG
2015
A. Fajri Alvi-UNP
1
BAB I. PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Dari abad ke abad teknologi berkembang dengan sangat baik. Pada abad
ke 18 didominasi dengan perkembangan sistem mekanik yang mengiringi
revolusi industri. Abad ke 19 merupakan zaman mesin uap. Abad ke 20
dikuasai dengan teknologi radio, tv, dan komputer yang memegang peranan
untuk pengumpulan,pengelolahan, dan sebagai media distribusi data. Abad ke
21 ini, dimana teknologi jaringan komputer global mampu menjangkau
seluruh dunia,pengembangan sistem dan teknologi, penyebaran informasi
melalui interner, dan peluncuran satelit komunikasi yang menandai awal abad
millenium. Dari penyebaran data tersebut, pada makalah ini kita akan
membahas tetang sistem akuisisi data dan komunikasi data dalam otomasi.
Pada mulanya proses pengolahan data lebih banyak dilakukan secara
manual oleh manusia. Sehingga pada saat itu perubahan besaran fisis dibuat
kebesaran yang langsung bisa diamati panca indra manusia. Selanjutnya
dengan kemampuan teknologi pada bidang elektrikal besaran fisis yang diukur
sebagai data dikonversikan kebentuk sinyal listrik, data kemudian ditampilkan
kedalam bentuk simpangan jarum, pendaran cahaya pada layar rekorder xy
dan lain-lain. Monitorir sistem akuisisi data berkembang pesat sejalan dengan
kemajuan dibidang teknologi digital dan komputer.
Dewasa ini, sistem akuisisi data mengkoversikan besaran fisis sumber data
ke bentuk sinyal digital dan diolah oleh suatu komputer. Pengolahan dan
pengontrolan proses oleh komputer memungkinkan penerapan akuisisi data
dengan software. Konfigurasi sistem akuisisi data dapat dilihat dari banyaknya
transunder atau kenal yang digunakan, kecepatan pemrosesan data, dan letak
masing-masing komponen pada sistem akuisisi data
B. Rumusan Masalah
1. Bagimanakah penjelasan dari sistem akuisisi data (DAS)?
2. Bagaimanakah penjelasan dari komunikasi data dalam otomasi?
A. Fajri Alvi-UNP
2
C. Tujuan Penulisan
a. Mahasiswa dapat memahami dan menjelaskan sistem akuisisi data (DAS).
b. Mahasiswa diharapkan dapat memahami dan menjelaskan komunikasi
data dalam otomasi.
BAB II. PEMBAHASAN
A. Sistem Akuisisi Data
1. Pengertian
Sistem adalah kumpulan komponen yang saling bekerja sama
untuk mencapai tujuan tertentu. Akuisisi data merupakan sarana
pengumpulan informasi. Biasanya, sistem akuisisi data dalam industri
merupakan sistem yang real time. Sistem akuisisi data berfungsi sebagai
antarmuka (interface) antara dunia nyata (real world) parameter fisik,
yang analog, dengan dunia komputer, yang digital.
Sistem akuisisi data dapat didefinisikan sebagai suatu sistem yang
berfungsi untuk mengambil, mengumpulkan dan menyiapkan data, hingga
memprosesnya untuk menghasilkan data yang dikehendaki. Jenis serta
metode yang dipilih pada umumnya bertujuan untuk menyederhanakan
setiap langkah yang dilaksanakan pada keseluruhan proses. Sistem
akuisisi data merupakan sistem instrumentasi elektronik terdiri dari
sejumlah elemen yang secara bersama-sama bertujuan melakukan
pengukuran, menyimpan, dan mengolah hasil pengukuran. Semua besaran
fisik yang akan diukur, diamati, disimpan, dan dikontrol dapat berupa
suhu, tekanan, cahaya , suara, dll. Di real world besaran fisik itu dalam
bentuk analog.
Suatu sistem akuisisi data pada umumnya dibentuk sedemikian
rupa
sehingga
sistem
tersebut
berfungsi
untuk
mengambil,
mengumpulkan dan menyimpan data dalam bentuk siap yang siap untuk
A. Fajri Alvi-UNP
3
diproses lebih lanjut. Gambar 1 menunjukan diagram blok sistem akuisisi
data.
Gambar 1. Diagram blok sistem akuisisi data
2. Perkembangan Sistem Akuisisi Data
Pada mulanya proses pengolahan data lebih banyak dilakukan
secara manual oleh manusia. Sehingga pada saat itu perubahan besaran
fisis dibuat kebesaran yang langsung bisa diamati panca indra manusia.
Selanjutnya dengan kemampuan teknologi pada bidang elektrikal besaran
fisis yang diukur sebagai data dikonversikan kebentuk sinyal listrik, data
kemudian ditampilkan kedalam bentuk simpangan jarum, pendaran
cahaya pada layar monitor, recorder xy dan lain-lain.
Sistem akuisisi data berkembang pesat sejalan dengan kemajuan
dibidang
teknologi
digital
dan
komputer.
Kini,
akuisisi
data
menkonversikan besaran fisis data source ke bentuk sinyal digital dan
diolah oleh suatu komputer.Pengolahan dan pengontrolan proses oleh
komputer memunkinkan penerapan akuisisi data dengan software.
Software memberikan harapan proses akuisisi data bisa divariasi dengan
mudah sesuai kebutuhan. Gambar 2 menunjukan proses akuisisi data
menggunakan komputer.
A. Fajri Alvi-UNP
4
Gambar 2. Proses akuisisi data berbasis komputer
3. Konfigurasi Sistem Akuisisi Data
Suatu konfigurasi sistem akuisisi data sangat tergantung pada jenis
dan jumlah tranduser serta teknik pengolahan yang akan digunakan.
Konfigurasi ini dapat dilihat dari banyaknya tranduser atau kanal yang
digunakan, kecepatan pemrosesan data dan letak masing-masing
komponen pada sistem akuisisi data.
3.1 Sistem kanal tunggal
Sistem kanal tunggal yang disebut juga sistem akuisisi data
sederhana, ditunjukan pada gambar 3.
Gambar 3. Sistem akuisisi data kanal tunggal
A. Fajri Alvi-UNP
5
Adapun fungsi masing-masing blok dalam sistem adalah sebagai berikut :
Tranduser: berfungsi untuk merubah besaran fisis yang diukur
kedalam bentuk sinyal listrik.
Amp
: berfungsi untuk memperbesar amplitudo dari sinyal yang
dihasilkan transduser.
LPF
: berfungsi untuk membatasi lebar band frekuensi sinyal
listrik dari data yang diukur.
S/H
: berfungsi untuk menjaga amplitudo sinyal analog tetap
konstan selama waktu konversi analog ke digital.
A/D
: berfungsi untuk merubah besaran analog kedalam bentuk
representasi numerik.
D/A
: berfungsi untuk merubah besaran numerik kedalam sinyal
analog.
Komputer : berfungsi untuk mengolah data dan mengontrol proses.
Pada konfigurasi kanal tunggal, komputer berfungsi sebagai
pemroses data dan juga pengontrol penguiatan sinyal.
3.2 Sistem Kanal Banyak
Terdapat tiga jenis metode untuk menyusun suatu sistem akuisisi
data dengan banyak tranduser. Perbedaan utama pada ketiga jenis ini
ditentukan oleh letak multiplexer didalam sistem.
Sistem pertama meletakan multiplexer pada ujung bagian depan,
sehingga sinyal analog yang mengalami proses pemilihan masuk
kekanal. Pada cara kedua pemasangan multiplexer setelah terjadi
penyamplingan dan holding sinyal, metode kedua lebih baik
dibandingkan metode pertama. Metode ketiga merupakan metode yang
terbaik, tetapi dengan penerapan masing-masing kanal mempunyai
A/D sendiri mengakibatkan sistem menjadi lebih mahal dibandingkan
cara sebelumnya. Gambar 4 menunjukan sistem kanal banyak metode
ketiga.
A. Fajri Alvi-UNP
6
Gambar 4. Sistem kanal banyak dengan cara ketiga
3.3 Sistem Berkecepatan Tinggi
Sistem akuisisi data yang menggunakan komputer digital sebagai
pengolah datanya, maka kecepatan ditentukan oleh proses pengubahan
sinyal analog ke digital. Untuk mempercepat akuisisi data biasanya
digunakan suatu konverter analog ke digital yang berkecepatan tinggi
yang disebut dengan FLASH A to D. Bila kecepatan akuisisi masih
ingin dipercepat , maka dapat digunakan teknik seperti yang
diperlihatkan pada gambar 6.5. Cara ini digunakan dua buah A/D yang
bekerja secara bergantian.
A. Fajri Alvi-UNP
7
Gambar 5.Dua buah A/D untuk mempercepat akuisisi
3.4 Sistem Akuisisi Jarak Jauh.
Suatu sistem akuisisi data yang mempunyai komponen pengambil
dan pengolah data dengan jarak berjauhan , maka dibutuhkan media
untuk mentransfer antara kedua sub sistemtersebut. Kondisi ini
membutuhkan
sistem
memori
yang
disuply
komputer
sebagaipenampung sementara, memori seperti ini disebut sistem
memori RAMPACK. Data yang diambil disimpan di memori
RAMPACK,
kemudian
memori
pengolahan
A. Fajri Alvi-UNP
dibawah
ketempat
komputer
data.
8
Gambar 6. Sistem akuisisi data pada saluran komunikasi analog
4. Elemen-elemen Dasar Sistem Akuisisi Data
Elemen-elemen dasar dari sistem akuisisi data berbasis komputer
(PC), sebagaimana ditunjukkan pada gambar 7, antara lain :
Sebuah komputer PC;
Transduser;
Pengkondisi sinyal (signal conditioning);
Perangkat keras akuisisi data;
Perangkat keras analisa; dan
Perangkat lunak yang terkait.
4.1
Ko
mputer Personal (PC)
Komputer yang digunakan dapat mempengaruhi kecepatan akuisisi
data. Tipe-tipe transfer data yang tersedia pada komputer yang
bersangkutan juga, secara signifikan, mempengaruhi unjuk-kerja dari
sistem akuisisi data secara keseluruhan. Penggunaan DMA mampu
meningkatkan unjuk-kerja melalui penggunaan perangkat keras
terdedikasi (khusus) untuk mentransfer data langsung ke memori,
A. Fajri Alvi-UNP
9
sehingga prosesor bisa bebas mengerjakan tugas lain.
Faktor yang mempengaruhi jumlah data yang dapat disimpan dan
kecepatan penyimpanan adalah kapasitas dan waktu akses hard disk.
Dengan demikian, untuk sistem akuisisi data kontinyu dengan
frekuensi sinyal yang diamati cukup tinggi akan dibutuhkan hard disk
dengan waktu akses yang cepat dan kapasitas yang cukup besar.
Hard disk yang mengalami fragmentasi akan mengurangi laju
akuisisi data. Aplikasi-aplikasi akuisisi data secara real-time (waktunyata) membutuhkan prosesor yang cepat (dan tentunya akurat) atau
meng-gunakan suatu prosesor terdedikasi seperti prosesor khusus
untuk pemrosesan sinyal digital (DSP -Digital Signal Processor).
4.2 Transduser
Transduser mendeteksi fenomena fisik (suhu, tekanan dan lainlain) kemudian mengubahnya menjadi sinyal-sinyal listrik. Misalnya
termokopel, RTD (Resistive Temperature Detectors), termistor, flowmeter dan lain-lain. Pada masing-masing kasus, sinyal listrik yang
dihasilkan sebanding dengan parameter fisik yang diamati.
4.3 Pengkondisi Sinyal
Sinyal-sinyal listrik yang dihasilkan oleh transduser harus
dikonversi ke dalam bentuk yang dikenali oleh papan akuisisi data
yang dipakai. Tugas pengkondisi sinyal yang sering dilakukan adalah
penguatan (amplification). Misalnya sinyal-sinyal lemah yang berasal
dari termokopel, sebaiknya dikuatkan untuk meningkatkan resolusi
pengukuran. Dengan menempatkan penguat cukup dekat dengan
transduser, maka interferensi atau gangguan yang timbul pada kabel
penghubung antara transduser dengan komputer dapat diminimal-kan.
Minimisasi terjadi karena sinyal telah dikuatkan sebelum menempuh
perjalanan melalui kabel tersebut.
Tugas lain dari pengkondisi sinyal adalah melakukan linearisasi.
Beberapa alat pengkondisi sinyal dapat melakukan penguatan
sekaligus linearisasi untuk berbagai macam tipe transduser sedangkan
jenis alat pengkondisi sinyal lainnya hanya bisa melakukan penguatan,
A. Fajri Alvi-UNP
10
linearisasinya
menggunakan
perangkat
lunak
(program)
yang
digunakan.
Aplikasi umum dari pengkondisi sinyal lainnya adalah melakukan
isolasi sinyal dari transduser terhadap komputer untuk ke-amanan.
Sistem yang diamati bisa mengandung perubahan-perubahan tegangantinggi yang dapat merusak komputer atau bahkan melukai operatornya.
Selain itu pengkondisi sinyal bisa juga melakukan penapisan sinyal
yang diamati. Misalnya pengkondisi sinyal dengan penapis lo-losrendah digunakan untuk meloloskan sinyal-sinyal dengan frekuensi
rendah dan menahan sinyal-sinyal dengan frekuensi tinggi.
4.4 Perangkat Keras Akuisisi Data (DAQ)
Masukan Analog
Spesifikasi papan perangkat keras akuisisi data meliputi jumlah
kanal, laju pencuplikan, resolusi, jangkauan, ketepatan (akurasi),
derau dan ketidak-linearan, yang semuanya berpengaruh pada kualitas
sinyal yang terdigitisasi (terakuisisi secara digital). Jumlah kanal
masukan analog telah ditentukan, baik untuk masukan diferensial
maupun ujung-tunggal (single-ended) pada papan akuisisi data yang
memiliki kedua macam masukan tersebut. Masukan ujung-tunggal
merupakan masukan dengan referensi titik pentanahan (ground) yang
sama. Masukan-masukan ini digunakan untuk sinyal masukan yang
memiliki aras tegangan yang cukup tinggi (lebih besar dari 1 volt),
kabel penghubungnya juga cukup pendek (kurang dari 4,5 meter) dan
semua sinyal masukan memiliki referensi ground yang sama. Jika
sinya-sinyal masukan tersebut tidak memenuhi kriteria ini, maka
digunakan masukan diferensial, dengan tipe masukan diferensial ini,
masing-masing masukan memiliki referensi ground-nya sendirisendiri. Ralat derau, dalam hal ini, dapat dikurangi karena derau
common-mode (karena menggunakan referensi ground yang sama
pada masukan ujung-tunggal) pada kabel sudah tidak ada.
Laju pencuplikan menentukan seberapa sering konversi data
dilakukan. Laju pencuplikan yang cepat akan menghasilkan data yang
A. Fajri Alvi-UNP
11
lebih banyak dan akan menghasilkan penyajian-ulang sinyal asli yang
lebih baik. Misal-nya, sinyal suara (audio) yang diubah ke sinyal
listrik melalui mikrofon memiliki komponen frekuensi hingga
mencapai 20 KHz. Untuk mendigitasi sinyal ini secara benar digunakan teorema Pencuplikan Nyquist yang mengatakan bahwa kita harus
melakukan pencuplikan dengan laju atau frekuensi pencuplikan lebih
besar dari dua kali komponen frekuensi maksimum yang ingin
dideteksi (diakuisisi). Dengan demikian untuk sinyal audio tersebut
diperlukan perangkat keras akuisisi data dengan frekuensi pencuplikan
lebih dari 40 kHz (40.000 cuplikan tiap detik).
Sinyal-sinyal yang dihasilkan oleh transduser suhu biasanya tidak
membutuhkan laju pencuplikan yang tinggi karena suhu tidak akan
berubah secara cepat (pada kebanyakan aplikasi). Dengan demikian,
perangkat keras akuisisi data dengan laju pencuplikan rendah sudah
mencukupi untuk digunakan pada akuisisi data suhu/temperatur.
Keluaran Analog
Rangkaian keluaran analog dibutuhkan untuk menstimulus suatu
proses atau unit yang diuji pada sistem akuisisi data. Beberapa
spesifikasi DAC yang menentukan kualitas sinyal keluaran yang
dihasilkan adalah settling time, slew rate dan resolusi. Settling time
dan slew rate bersama-sama menentukan seberapa cepat DAC dapat
mengubah aras sinyal keluaran. Settling time adalah waktu yang
dibutuhkan oleh keluaran agar stabil dalam durasi tertentu. Slew rate
adalah laju perubahan maksimum agar DAC bisa menghasilkan
keluaran. Dengan demikian, settling time yang kecil dan slew rate
yang besar dapat menghasilkan sinyal-sinyal dengan frekuensi tinggi
karena hanya dibutuhkan waktu sebentar untuk mengubah keluaran ke
aras tegangan baru secara akurat.Suatu contoh aplikasi yang
membutuhkan unjuk kerja tinggi dengan parameter-parameter tersebut
adalah pembangkit sinyal-sinyal audio.
Pemicuan
Banyak aplikasi akuisisi data yang membutuhkan pemicuan
A. Fajri Alvi-UNP
12
eksternal yang digunakan untuk memulai dan menghentikan operasi
akuisisi data. Pemicuan digital mensinkronkan antara akuisisi dan
pembangkit tegangan ke suatu pulsa digital eksternal. Pemicu analog,
yang banyak digunakan pada operasi masukan analog, akan memulai
atau menghentikan operasi akuisisi data saat suatu sinyal masukan
mencapai suatu aras dan slope suatu tegangan analog.
Digital I/O
Antarmuka digital I/O sering digunakan pada sistem akuisisi data
PC untuk mengontrol proses-proses, membangkitkan pola-pola
pengujian dan untuk berkomunikasi dengan perangkat lain. Pada tiaptiap kasus, parameter-parameter yang penting mencakup jumlah jalur
digital yang tersedia, laju pemasukan dan pengeluaran data digital
pada jalur-jalur tersebut dan kemampuan penggeraknya. Jika suatu
jalur digital digunakan untuk mengontrol suatu kejadian seperti
menghidupkan dan mematikan pemanas, motor atau lampu, maka
tidak dibutuhkan laju data yang tinggi karena peralatan-peralatan
tersebut tidak dapat merespon dengan cepat. Pada contoh tersebut,
jumlah arus yang dibutuhkan untuk menghidupkan dan mematikan
alat harus lebih kecil dari arus penggerak yang disediakan oleh papan
akuisisi data yang bersangkutan.
Pewaktuan I/O
Rangkaian pencacah/timer berguna untuk berbagai macam
aplikasi, termasuk menghitung jumlah kejadian-kejadian (event),
mengukur pewaktu pulsa digital serta membangkikan gelombang
kotak. Semua hal tersebut dapat diimplementasikan menggunakan 3
sinyal pencacah/timer yaitu gerbang, sumber dan keluaran. Gerbang
adalah suatu masukan digital yang digunakan untuk mengaktifkan dan
mematikan fungsi pencacah. Sumber adalah masukan digital yang
menyediakan pulsa-pulsa untuk menaikkan isi pencacah. Keluaran
dari pencacah dapat berupa gelombang kotak atau pulsa-pulsa digital.
Spesifikasi yang terkait dalam operasi pencacah/timer adalah resolusi
dan f'rekuensi detak.
A. Fajri Alvi-UNP
13
4.5 Perangkat Keras Penganalisa (Analyzer Hardware)
Kernampuan pemrosesan komputer pada saat ini telah meng-alami
peningkatan sedemikian rupa sehingga mencapai suatu tingkat
kemampuan untuk melakukan akuisisi dan pemrosesan (analisa) data
yang kompleks. Namun untuk aplikasi-aplikasi yang mem-butuhkan
unjuk-kerja yang tinggi, seringkali komputer sudah tidak mampu lagi
untuk melakukan pemrosesan data dengan cukup cepat untuk
merespon sinyal-sinyal waktu-nyata (real-time). Dengan demi-kian
dibutuhkan perangkat keras tambahan yang harus dipasang pada
komputer yang bersangkutan.
4.6 Perangkat Lunak Akuisisi Data (DAQ)
Suatu perangkat lunak dan perangkat keras akuisisi data dapat
merubah komputer PC menjadi suatu sistem akuisisi, pemroses
(analisa) dan penampil data yang terpadu (Data Acquisition System).
Perangkat lunak akuisisi data dibagi menjadi dua macam: ( 1 ) Perangkat
lunak aras-penggerak (driver-level) dan (2) Perangkat lunak aras-aplikasi
(application-level).
pemrograman
Perangkat
akuisisi
data
lunak
dengan
aras-penggerak
cara
menangani
menyederhanakan
secara
langsung
pemrograman aras-rendah (low-level pro-graming) dan memberikan Anda
berbagai fungsi aras-tinggi (high-level functions) yang dapat dipanggil dalam
bahasa pemrograman yang Anda gunakan.
Perangkat lunak tingkat-aplikasi adalah perangkat lunak akuisisi data yang
langsung bisa Anda gunakan, seperti Lab View, LabWindows dan lain-lain.
B. Komunikasi Data dalam Otomasi
1. Komunikasi Data
Komunikasi data adalah hubungan atau interaksi (pengiriman dan
peneriman) antar device yang terhubung dalam sebuah jaringan, baik yang
dengan jangkauan sempit maupun dengan jangkauan yang lebih luas.
Dalam melakukan komunikasi dibutuhkan 4 komponen, yaitu :
a. pengirim pesan sebagai sumber,
b. pesan sebagai data atau informasi yang dikirimkan,
A. Fajri Alvi-UNP
14
c. penerima pesan sebagai tujuan, dan
d. media yang digunakan untuk menyam-paikan pesan tersebut.
Berikut merupakan gambaran dari blok diagram komunikasi :
Saat penerima menerima pesan maka yang dilakukan adalah
memberi respon berupa feedback, sehingga komunikasi terjadi dua arah
yaitu antara pengirim dan penerima saling berkomunikasi.
Aplikasi Komunikasi
Komunikasi pada kenyataannya tidak hanya digunakan oleh
perorang, tetapi juga untuk antar lembaga, sehingga komunikasi dapat
didefinisikan sebagai suatu sistem yang mendukung terjadinya proses
saling tukar menukar pesan melalui suatu media tertentu yang dilakukan
oleh orang, instansi atau lembaga.
Pesan yang disampaikan dalam komunikasi dapat dibedakan
menjadi 2 jenis, yaitu pesan berupa data dan pesan berupa informasi.
Sedangkan pengertian data dan informasi dapat dijelaskan sebagai berikut:
a. Pesan dikatakan data apabila berupa suatu fakta dari suatu kejadian,
data dapat berupa audio, gambar, karakter, video. Data belum dapat
digunakan sebagai informasi, dan data setelah mengalami suatu proses
tertentu baru disebut sebagai informasi. Sebagai contoh data yang
dibaca dari sebuah sensor suhu adalah fakta pengukuran yang
dilakukan berdasarkan kondisi suhu di suatu ruang pada saat tertentu.
b. Pesan yang merupakan hasil olahan data disebut sebagai Informasi,
dan sebuah informasi terbentuk dari struktur data yang dapat memberi
keterangan lebih umum dan lebih lengkap.
A. Fajri Alvi-UNP
15
Sistem komunikasi berdasarkan cara pengiriman pesan dibedakan
menjadi 2, yaitu :
Sistem satu arah (Simplex) merupakan suatu sistem komunikasi
dimana pengirim pesan hanya melakukan pengiriman pesan tanpa
harus menerima respon dari penerima pesan, artinya pengirim terus
menerus mengirimkan pesan tanpa perduli apakah pesan diterima atau
tidak dengan tujuan kemanapun. Sebagai contoh penerapan sistem
komunikasi ini pada sistem siaran stasiun radio, stasiun televisi, WEB
statis.
Sistem dua arah (Duplex) merupakan sistem komunikasi dua arah yaitu
disamping mengirimkan pesan juga menerima pesan dan respon dari
lawan komunikasi, secara teknis dilakukan dengan metode Full Duplex
dan Half Duplex. Sebagai contoh penerapan sistem ini adalah pada
sistem komunikasi telepon, penggunaan SMS, konferensi jarak jauh,
WEB interaktif, e-mail, transaksi elektronika (ATM) juga untuk sistem
otomasi dan sistem kontrol industri dsb.
-
Half Duplex
Half duplex adalah salah satu bentuk komunikasi yang
pengiriman
sinyalnya secara
bergantian dengan
waktu
yang
berbeda. Bersifat one to one atau one to many. Kedua stasiun dapat
melakukan transmisi tetapi hanya sekali dalam suatu waktu atau
secara bergantian. Seorang pengguna tidak dapat bebicara dan
mendengar (mengirim atau menerima informasi percakapan
apabila lawan bicaranya sedang mengirim informasi atau
berbicara. Contohnya: HT (Handytalky).
-
Full Duplex
Sinyal dikirim secara bersamaan dalam satu waktu.
Contohnya: Telephone atau Handphone. Suatu sistem komunikasi
dikatakan full duplex jika pada sistem komunikasi ini dapat
mengirimkan data dalam dua arah pada waktu yang sama.
Biasanya pada sistem ini memiliki dua kanal yang terpisah untuk
setiap
A. Fajri Alvi-UNP
arahnya.
Jaringan-jaringan
16
komputer
banyak memanfaatkan metode pengiriman ini karena biayanya
yang lebih murah. Contoh : Saat kita komunikasi dengan telepon
atau handphone, kita bisa komunikasi secara bersamaan.
Perkembangan sistem komunikasi bisnis juga berimbas pada
kehidupan produksi di pabrik atau industri penghasil barang, yaitu dengan
berkembangnya teknologi sistem kontrol dan otomasi mesin produksi yang
membutuhkan sistem komunikasi data.
Sebuah industri manufaktur Ing. Witke mengembangkan sistem
komunikasi data dengan kecepatan tinggi guna mendukung kebutuhan
komunikasi data baik dalam kota maupun antar kota, jaringan
meliputi rumah sakit, pabrik, industri, perpustakaan, internet, sekolah,
rumah tinggal.
2. Otomasi
Otomasi adalah suatu teknologi yang membuat sebuah proses dapat
dikerjakan
tanpa
diimplementasikan
bantuan
dengan
manusia
(Groover,
menggunakan
program
2001).
Otomasi
perintah
yang
dikendalikan oleh sistem kontrol yang kemudian akan dieksekusi oleh
sistem kontrol.
Sistem manufaktur terotomasi berlangsung di lantai paroduksi pada
suatu produk-produk fisik. Kegiatan produksi yang dilakukan seperti
pemrosesan, perakitan, inspeksi, serta perpindahan suatu material, dan
dalam sebuah kasus yang yang dikontrol oleh sebuah sistem kontrol.
Proses tersebut dikatakan otomatis karena minimnya tingkat partisipasi
manusia. Beberapa contoh kasus sistem manufaktur terotomasi, yaitu
(Groover, 2001) :
a. Mesin-mesin yang bekerja dengan sistem otomasi digunakan untuk
membuat komponen sebuah produk,
b. Sistem perakitan yang terotomasi,
c. Sistem manufaktur pada proses operasi atau perakitan yang
menggunakan robot,
d. Sistem inspeksi yang digunakan untuk pengontrolan kualitas produk
yang terotomasi,
A. Fajri Alvi-UNP
17
e. Pemindahan
material
dan
penyimpanan
terotomasi
untuk
mengintegrasikam operasi-operasi manufaktur.
Sistem otomasi pada manufaktur dapat dibedakan menjadi 3 macam
yaitu (Groover, 2001):
Fixed Automation
Fixed Automation merupakan sebuah sistem yang urutan proses
operasi nya relatif tetap dengan menggunakan mesin yang cenderung
tetap. Sistem operasi yang menggunakan fixed automation biasanya
sederhana.
Programmable Automation
Dalam programmable automation, sistem operasi dari sebuah proses
produksi
dibuat
berubah-ubah
dengan
sistem
kontrol
yang
mengendalikan proses tersebut. Urutan dari proses produksi tersebut
diatur oleh sebuah program, yang berupa kode instruksi dan
kemudian dapat dibaca serta diterjemahkan ke dalam sistem.
Flexible Automation
Flexible
Automation
merupakan
pengembangan
dari
sistem
programmable automation. Flexible automation system adalah jenis
sistem yang fleksibel dengan kemampuan untuk membuat segala
macam part atau produk yang memiliki bentuk yang berbeda tanpa
kehilangan waktu ketika sistem mengubah suatu part dengan part
lainnya.
Komponen Otomasi
Secara garis besar komponen proses yang digunakan dalam
penerapan sistem otomasi terdiri dari input, controller dan output.
Perangkat input dapat berupa sensor atau tombol yang akan
melanjutkan sinyal berupa arus listrik kepada modul input yang
terdapat pada controller. Suatu Controller dapat berupa Programable
Logic Controller (PLC) yang didalamnya terdapat logika pengguna
yang akan menentukan kondisi ON atau OFF dari output berupa
motor, lampu, kumparan, katup atau aktuator lainya.
Groover menjelaskan bahwa secara umum sistem otomasi
A. Fajri Alvi-UNP
18
membutuhkan elemen-elemen penunjang, yaitu (Groover, 2001):
a.
Power Supply
Sebuah sistem otomasi membutuhkan power supply untuk
dalam menjalan proses secara otomatis. Secara prinsip,
sumber tenaga sistem otomasi yang diperlukan bersifat
elektrikal. Selain itu terdapat alternatif sumber tenaga
seperti minyak bumi,energi solar, air, & angin.
b.
Program Instruksi
Dalam merancang sistem yang terotomatis dibutuhkan
sebuah
instruksi
program,
dimana
intruksi
tersebut
merupakan instruksi yang dibuat oleh engineer yang berisi
perintah agar proses bergerak secara otomatis.
Power
Program of
Instructions
c.
Control
System
Process
Gambar. Elemen-Elemen Sistem Otomasi
Sistem Kontrol
Sistem kontol merupakan elemen yang mengkonversi
perintah dari program agar proses berjalan sesuai dengan
yang diperintahkan. Segala perintah yang dibuat akan
diolah oleh sistem kontrol, yang kemudian akan dieksekusi
oleh aktuator. Jenis-jenis sistem kontrol tersebut salah
satunya seperti
Programmable Logic Controller & Micro-controller.
Sistem pengendali pada sistem otomasi dapat berupa closeloop atau open-loop system. Close-loop system yang
diilustrasikan pada Gambar II.1 disebut juga sebagai
feedback control system, yang mana output variable
dibandingkan dengan input parameter, dan perbedaaan-
A. Fajri Alvi-UNP
19
perbedaan
diantara
keduanya
digunakan
untuk
menggerakan output menjadi penyesuaian pada input.
Parameter
Input
Controller
Actuator
Variable
Output
Process
Feedback Sensor
Gambar. Close Loop System
Paramete
r
Input
Controller
Actuator
Process
Variable
Output
Gambar. Open-loop System
Jadi, Komunikasi Data dalam Otomasi adalah hubungan antar
device yang terhubung dalam sebuah jaringan suatu teknologi sistem
kontrol yang membuat hubungan dapat dikerjakan tanpa bantuan manusia.
BAB III. PENUTUP
A. Kesimpulan
Sistem akuisisi data dapat didefinisikan sebagai suatu sistem
yang berfungsi untuk mengambil, mengumpulkan dan menyiapkan data,
hingga memprosesnya untuk menghasilkan data yang dikehendaki.
Elemen-elemen dasar dari sistem akuisisi data berbasis komputer (PC)
antara lain: sebuah komputer PC, transduser, pengkondisi sinyal (signal
conditioning), perangkat keras akuisisi data, perangkat keras analisa, dan
perangkat lunak yang terkait.
Komunikasi data adalah hubungan atau interaksi (pengiriman dan
peneriman) antar device yang terhubung dalam sebuah jaringan, baik
yang dengan jangkauan sempit maupun dengan jangkauan yang lebih
luas. Otomasi adalah suatu teknologi yang membuat sebuah proses dapat
A. Fajri Alvi-UNP
20
dikerjakan tanpa bantuan manusia. Komunikasi Data dalam Otomasi
adalah hubungan antar device yang terhubung dalam sebuah jaringan
suatu teknologi sistem kontrol yang membuat hubungan dapat
dikerjakan tanpa bantuan manusia.
B. Saran
1) Diharapkan kepada Dosen agar mau mengarahkan mahasiswanya lebih
lanjut mengenai materi makalah ini agar tercapainya tujuan pembelajaran
yang diharapkan.
2) Diharapkan kepada mahasiswa agar nantinya dapat mengambil manfaat
dari makalah ini.
DAFTAR PUSTAKA
C, Robby. Konsep Akuisisi Data dan Konversi. (robby.c.staff.gunadarma.ac.id)
(diakses 26 November 2015)
Dharmawanputra, Fazri Satria. 2014. Perancangan Sistem Otomasi Terpadu
berbasis Nirkabel pada Stasiun Kerja X,Y Z di PT.ABC.Bandung
(https://www.academia.edu/9824390/PERANCANGAN_SISTEM_OTO
MASI_TERPADU_BERBASIS) (diakses 27 November 2015)
Elisa. Bab 6 Akuisisi Data. (elisa.ugm.ac.id) (diakses 26 November 2015)
Md.Jana, Zaini. 1990. Sistem Komunikasi Data. Kuala Lumpur:
Dewan Bahasa dan Pustaka.
A. Fajri Alvi-UNP
21
Tentang:
“Sistem Akuisisi Data dan Komunikasi Data dalam Otomasi”
Oleh
Nama
: A. Fajri Alvi
NIM
: 14065014
Prodi
: Pendidikan Teknik Elektronika (S1)
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS NEGERI PADANG
2015
A. Fajri Alvi-UNP
1
BAB I. PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Dari abad ke abad teknologi berkembang dengan sangat baik. Pada abad
ke 18 didominasi dengan perkembangan sistem mekanik yang mengiringi
revolusi industri. Abad ke 19 merupakan zaman mesin uap. Abad ke 20
dikuasai dengan teknologi radio, tv, dan komputer yang memegang peranan
untuk pengumpulan,pengelolahan, dan sebagai media distribusi data. Abad ke
21 ini, dimana teknologi jaringan komputer global mampu menjangkau
seluruh dunia,pengembangan sistem dan teknologi, penyebaran informasi
melalui interner, dan peluncuran satelit komunikasi yang menandai awal abad
millenium. Dari penyebaran data tersebut, pada makalah ini kita akan
membahas tetang sistem akuisisi data dan komunikasi data dalam otomasi.
Pada mulanya proses pengolahan data lebih banyak dilakukan secara
manual oleh manusia. Sehingga pada saat itu perubahan besaran fisis dibuat
kebesaran yang langsung bisa diamati panca indra manusia. Selanjutnya
dengan kemampuan teknologi pada bidang elektrikal besaran fisis yang diukur
sebagai data dikonversikan kebentuk sinyal listrik, data kemudian ditampilkan
kedalam bentuk simpangan jarum, pendaran cahaya pada layar rekorder xy
dan lain-lain. Monitorir sistem akuisisi data berkembang pesat sejalan dengan
kemajuan dibidang teknologi digital dan komputer.
Dewasa ini, sistem akuisisi data mengkoversikan besaran fisis sumber data
ke bentuk sinyal digital dan diolah oleh suatu komputer. Pengolahan dan
pengontrolan proses oleh komputer memungkinkan penerapan akuisisi data
dengan software. Konfigurasi sistem akuisisi data dapat dilihat dari banyaknya
transunder atau kenal yang digunakan, kecepatan pemrosesan data, dan letak
masing-masing komponen pada sistem akuisisi data
B. Rumusan Masalah
1. Bagimanakah penjelasan dari sistem akuisisi data (DAS)?
2. Bagaimanakah penjelasan dari komunikasi data dalam otomasi?
A. Fajri Alvi-UNP
2
C. Tujuan Penulisan
a. Mahasiswa dapat memahami dan menjelaskan sistem akuisisi data (DAS).
b. Mahasiswa diharapkan dapat memahami dan menjelaskan komunikasi
data dalam otomasi.
BAB II. PEMBAHASAN
A. Sistem Akuisisi Data
1. Pengertian
Sistem adalah kumpulan komponen yang saling bekerja sama
untuk mencapai tujuan tertentu. Akuisisi data merupakan sarana
pengumpulan informasi. Biasanya, sistem akuisisi data dalam industri
merupakan sistem yang real time. Sistem akuisisi data berfungsi sebagai
antarmuka (interface) antara dunia nyata (real world) parameter fisik,
yang analog, dengan dunia komputer, yang digital.
Sistem akuisisi data dapat didefinisikan sebagai suatu sistem yang
berfungsi untuk mengambil, mengumpulkan dan menyiapkan data, hingga
memprosesnya untuk menghasilkan data yang dikehendaki. Jenis serta
metode yang dipilih pada umumnya bertujuan untuk menyederhanakan
setiap langkah yang dilaksanakan pada keseluruhan proses. Sistem
akuisisi data merupakan sistem instrumentasi elektronik terdiri dari
sejumlah elemen yang secara bersama-sama bertujuan melakukan
pengukuran, menyimpan, dan mengolah hasil pengukuran. Semua besaran
fisik yang akan diukur, diamati, disimpan, dan dikontrol dapat berupa
suhu, tekanan, cahaya , suara, dll. Di real world besaran fisik itu dalam
bentuk analog.
Suatu sistem akuisisi data pada umumnya dibentuk sedemikian
rupa
sehingga
sistem
tersebut
berfungsi
untuk
mengambil,
mengumpulkan dan menyimpan data dalam bentuk siap yang siap untuk
A. Fajri Alvi-UNP
3
diproses lebih lanjut. Gambar 1 menunjukan diagram blok sistem akuisisi
data.
Gambar 1. Diagram blok sistem akuisisi data
2. Perkembangan Sistem Akuisisi Data
Pada mulanya proses pengolahan data lebih banyak dilakukan
secara manual oleh manusia. Sehingga pada saat itu perubahan besaran
fisis dibuat kebesaran yang langsung bisa diamati panca indra manusia.
Selanjutnya dengan kemampuan teknologi pada bidang elektrikal besaran
fisis yang diukur sebagai data dikonversikan kebentuk sinyal listrik, data
kemudian ditampilkan kedalam bentuk simpangan jarum, pendaran
cahaya pada layar monitor, recorder xy dan lain-lain.
Sistem akuisisi data berkembang pesat sejalan dengan kemajuan
dibidang
teknologi
digital
dan
komputer.
Kini,
akuisisi
data
menkonversikan besaran fisis data source ke bentuk sinyal digital dan
diolah oleh suatu komputer.Pengolahan dan pengontrolan proses oleh
komputer memunkinkan penerapan akuisisi data dengan software.
Software memberikan harapan proses akuisisi data bisa divariasi dengan
mudah sesuai kebutuhan. Gambar 2 menunjukan proses akuisisi data
menggunakan komputer.
A. Fajri Alvi-UNP
4
Gambar 2. Proses akuisisi data berbasis komputer
3. Konfigurasi Sistem Akuisisi Data
Suatu konfigurasi sistem akuisisi data sangat tergantung pada jenis
dan jumlah tranduser serta teknik pengolahan yang akan digunakan.
Konfigurasi ini dapat dilihat dari banyaknya tranduser atau kanal yang
digunakan, kecepatan pemrosesan data dan letak masing-masing
komponen pada sistem akuisisi data.
3.1 Sistem kanal tunggal
Sistem kanal tunggal yang disebut juga sistem akuisisi data
sederhana, ditunjukan pada gambar 3.
Gambar 3. Sistem akuisisi data kanal tunggal
A. Fajri Alvi-UNP
5
Adapun fungsi masing-masing blok dalam sistem adalah sebagai berikut :
Tranduser: berfungsi untuk merubah besaran fisis yang diukur
kedalam bentuk sinyal listrik.
Amp
: berfungsi untuk memperbesar amplitudo dari sinyal yang
dihasilkan transduser.
LPF
: berfungsi untuk membatasi lebar band frekuensi sinyal
listrik dari data yang diukur.
S/H
: berfungsi untuk menjaga amplitudo sinyal analog tetap
konstan selama waktu konversi analog ke digital.
A/D
: berfungsi untuk merubah besaran analog kedalam bentuk
representasi numerik.
D/A
: berfungsi untuk merubah besaran numerik kedalam sinyal
analog.
Komputer : berfungsi untuk mengolah data dan mengontrol proses.
Pada konfigurasi kanal tunggal, komputer berfungsi sebagai
pemroses data dan juga pengontrol penguiatan sinyal.
3.2 Sistem Kanal Banyak
Terdapat tiga jenis metode untuk menyusun suatu sistem akuisisi
data dengan banyak tranduser. Perbedaan utama pada ketiga jenis ini
ditentukan oleh letak multiplexer didalam sistem.
Sistem pertama meletakan multiplexer pada ujung bagian depan,
sehingga sinyal analog yang mengalami proses pemilihan masuk
kekanal. Pada cara kedua pemasangan multiplexer setelah terjadi
penyamplingan dan holding sinyal, metode kedua lebih baik
dibandingkan metode pertama. Metode ketiga merupakan metode yang
terbaik, tetapi dengan penerapan masing-masing kanal mempunyai
A/D sendiri mengakibatkan sistem menjadi lebih mahal dibandingkan
cara sebelumnya. Gambar 4 menunjukan sistem kanal banyak metode
ketiga.
A. Fajri Alvi-UNP
6
Gambar 4. Sistem kanal banyak dengan cara ketiga
3.3 Sistem Berkecepatan Tinggi
Sistem akuisisi data yang menggunakan komputer digital sebagai
pengolah datanya, maka kecepatan ditentukan oleh proses pengubahan
sinyal analog ke digital. Untuk mempercepat akuisisi data biasanya
digunakan suatu konverter analog ke digital yang berkecepatan tinggi
yang disebut dengan FLASH A to D. Bila kecepatan akuisisi masih
ingin dipercepat , maka dapat digunakan teknik seperti yang
diperlihatkan pada gambar 6.5. Cara ini digunakan dua buah A/D yang
bekerja secara bergantian.
A. Fajri Alvi-UNP
7
Gambar 5.Dua buah A/D untuk mempercepat akuisisi
3.4 Sistem Akuisisi Jarak Jauh.
Suatu sistem akuisisi data yang mempunyai komponen pengambil
dan pengolah data dengan jarak berjauhan , maka dibutuhkan media
untuk mentransfer antara kedua sub sistemtersebut. Kondisi ini
membutuhkan
sistem
memori
yang
disuply
komputer
sebagaipenampung sementara, memori seperti ini disebut sistem
memori RAMPACK. Data yang diambil disimpan di memori
RAMPACK,
kemudian
memori
pengolahan
A. Fajri Alvi-UNP
dibawah
ketempat
komputer
data.
8
Gambar 6. Sistem akuisisi data pada saluran komunikasi analog
4. Elemen-elemen Dasar Sistem Akuisisi Data
Elemen-elemen dasar dari sistem akuisisi data berbasis komputer
(PC), sebagaimana ditunjukkan pada gambar 7, antara lain :
Sebuah komputer PC;
Transduser;
Pengkondisi sinyal (signal conditioning);
Perangkat keras akuisisi data;
Perangkat keras analisa; dan
Perangkat lunak yang terkait.
4.1
Ko
mputer Personal (PC)
Komputer yang digunakan dapat mempengaruhi kecepatan akuisisi
data. Tipe-tipe transfer data yang tersedia pada komputer yang
bersangkutan juga, secara signifikan, mempengaruhi unjuk-kerja dari
sistem akuisisi data secara keseluruhan. Penggunaan DMA mampu
meningkatkan unjuk-kerja melalui penggunaan perangkat keras
terdedikasi (khusus) untuk mentransfer data langsung ke memori,
A. Fajri Alvi-UNP
9
sehingga prosesor bisa bebas mengerjakan tugas lain.
Faktor yang mempengaruhi jumlah data yang dapat disimpan dan
kecepatan penyimpanan adalah kapasitas dan waktu akses hard disk.
Dengan demikian, untuk sistem akuisisi data kontinyu dengan
frekuensi sinyal yang diamati cukup tinggi akan dibutuhkan hard disk
dengan waktu akses yang cepat dan kapasitas yang cukup besar.
Hard disk yang mengalami fragmentasi akan mengurangi laju
akuisisi data. Aplikasi-aplikasi akuisisi data secara real-time (waktunyata) membutuhkan prosesor yang cepat (dan tentunya akurat) atau
meng-gunakan suatu prosesor terdedikasi seperti prosesor khusus
untuk pemrosesan sinyal digital (DSP -Digital Signal Processor).
4.2 Transduser
Transduser mendeteksi fenomena fisik (suhu, tekanan dan lainlain) kemudian mengubahnya menjadi sinyal-sinyal listrik. Misalnya
termokopel, RTD (Resistive Temperature Detectors), termistor, flowmeter dan lain-lain. Pada masing-masing kasus, sinyal listrik yang
dihasilkan sebanding dengan parameter fisik yang diamati.
4.3 Pengkondisi Sinyal
Sinyal-sinyal listrik yang dihasilkan oleh transduser harus
dikonversi ke dalam bentuk yang dikenali oleh papan akuisisi data
yang dipakai. Tugas pengkondisi sinyal yang sering dilakukan adalah
penguatan (amplification). Misalnya sinyal-sinyal lemah yang berasal
dari termokopel, sebaiknya dikuatkan untuk meningkatkan resolusi
pengukuran. Dengan menempatkan penguat cukup dekat dengan
transduser, maka interferensi atau gangguan yang timbul pada kabel
penghubung antara transduser dengan komputer dapat diminimal-kan.
Minimisasi terjadi karena sinyal telah dikuatkan sebelum menempuh
perjalanan melalui kabel tersebut.
Tugas lain dari pengkondisi sinyal adalah melakukan linearisasi.
Beberapa alat pengkondisi sinyal dapat melakukan penguatan
sekaligus linearisasi untuk berbagai macam tipe transduser sedangkan
jenis alat pengkondisi sinyal lainnya hanya bisa melakukan penguatan,
A. Fajri Alvi-UNP
10
linearisasinya
menggunakan
perangkat
lunak
(program)
yang
digunakan.
Aplikasi umum dari pengkondisi sinyal lainnya adalah melakukan
isolasi sinyal dari transduser terhadap komputer untuk ke-amanan.
Sistem yang diamati bisa mengandung perubahan-perubahan tegangantinggi yang dapat merusak komputer atau bahkan melukai operatornya.
Selain itu pengkondisi sinyal bisa juga melakukan penapisan sinyal
yang diamati. Misalnya pengkondisi sinyal dengan penapis lo-losrendah digunakan untuk meloloskan sinyal-sinyal dengan frekuensi
rendah dan menahan sinyal-sinyal dengan frekuensi tinggi.
4.4 Perangkat Keras Akuisisi Data (DAQ)
Masukan Analog
Spesifikasi papan perangkat keras akuisisi data meliputi jumlah
kanal, laju pencuplikan, resolusi, jangkauan, ketepatan (akurasi),
derau dan ketidak-linearan, yang semuanya berpengaruh pada kualitas
sinyal yang terdigitisasi (terakuisisi secara digital). Jumlah kanal
masukan analog telah ditentukan, baik untuk masukan diferensial
maupun ujung-tunggal (single-ended) pada papan akuisisi data yang
memiliki kedua macam masukan tersebut. Masukan ujung-tunggal
merupakan masukan dengan referensi titik pentanahan (ground) yang
sama. Masukan-masukan ini digunakan untuk sinyal masukan yang
memiliki aras tegangan yang cukup tinggi (lebih besar dari 1 volt),
kabel penghubungnya juga cukup pendek (kurang dari 4,5 meter) dan
semua sinyal masukan memiliki referensi ground yang sama. Jika
sinya-sinyal masukan tersebut tidak memenuhi kriteria ini, maka
digunakan masukan diferensial, dengan tipe masukan diferensial ini,
masing-masing masukan memiliki referensi ground-nya sendirisendiri. Ralat derau, dalam hal ini, dapat dikurangi karena derau
common-mode (karena menggunakan referensi ground yang sama
pada masukan ujung-tunggal) pada kabel sudah tidak ada.
Laju pencuplikan menentukan seberapa sering konversi data
dilakukan. Laju pencuplikan yang cepat akan menghasilkan data yang
A. Fajri Alvi-UNP
11
lebih banyak dan akan menghasilkan penyajian-ulang sinyal asli yang
lebih baik. Misal-nya, sinyal suara (audio) yang diubah ke sinyal
listrik melalui mikrofon memiliki komponen frekuensi hingga
mencapai 20 KHz. Untuk mendigitasi sinyal ini secara benar digunakan teorema Pencuplikan Nyquist yang mengatakan bahwa kita harus
melakukan pencuplikan dengan laju atau frekuensi pencuplikan lebih
besar dari dua kali komponen frekuensi maksimum yang ingin
dideteksi (diakuisisi). Dengan demikian untuk sinyal audio tersebut
diperlukan perangkat keras akuisisi data dengan frekuensi pencuplikan
lebih dari 40 kHz (40.000 cuplikan tiap detik).
Sinyal-sinyal yang dihasilkan oleh transduser suhu biasanya tidak
membutuhkan laju pencuplikan yang tinggi karena suhu tidak akan
berubah secara cepat (pada kebanyakan aplikasi). Dengan demikian,
perangkat keras akuisisi data dengan laju pencuplikan rendah sudah
mencukupi untuk digunakan pada akuisisi data suhu/temperatur.
Keluaran Analog
Rangkaian keluaran analog dibutuhkan untuk menstimulus suatu
proses atau unit yang diuji pada sistem akuisisi data. Beberapa
spesifikasi DAC yang menentukan kualitas sinyal keluaran yang
dihasilkan adalah settling time, slew rate dan resolusi. Settling time
dan slew rate bersama-sama menentukan seberapa cepat DAC dapat
mengubah aras sinyal keluaran. Settling time adalah waktu yang
dibutuhkan oleh keluaran agar stabil dalam durasi tertentu. Slew rate
adalah laju perubahan maksimum agar DAC bisa menghasilkan
keluaran. Dengan demikian, settling time yang kecil dan slew rate
yang besar dapat menghasilkan sinyal-sinyal dengan frekuensi tinggi
karena hanya dibutuhkan waktu sebentar untuk mengubah keluaran ke
aras tegangan baru secara akurat.Suatu contoh aplikasi yang
membutuhkan unjuk kerja tinggi dengan parameter-parameter tersebut
adalah pembangkit sinyal-sinyal audio.
Pemicuan
Banyak aplikasi akuisisi data yang membutuhkan pemicuan
A. Fajri Alvi-UNP
12
eksternal yang digunakan untuk memulai dan menghentikan operasi
akuisisi data. Pemicuan digital mensinkronkan antara akuisisi dan
pembangkit tegangan ke suatu pulsa digital eksternal. Pemicu analog,
yang banyak digunakan pada operasi masukan analog, akan memulai
atau menghentikan operasi akuisisi data saat suatu sinyal masukan
mencapai suatu aras dan slope suatu tegangan analog.
Digital I/O
Antarmuka digital I/O sering digunakan pada sistem akuisisi data
PC untuk mengontrol proses-proses, membangkitkan pola-pola
pengujian dan untuk berkomunikasi dengan perangkat lain. Pada tiaptiap kasus, parameter-parameter yang penting mencakup jumlah jalur
digital yang tersedia, laju pemasukan dan pengeluaran data digital
pada jalur-jalur tersebut dan kemampuan penggeraknya. Jika suatu
jalur digital digunakan untuk mengontrol suatu kejadian seperti
menghidupkan dan mematikan pemanas, motor atau lampu, maka
tidak dibutuhkan laju data yang tinggi karena peralatan-peralatan
tersebut tidak dapat merespon dengan cepat. Pada contoh tersebut,
jumlah arus yang dibutuhkan untuk menghidupkan dan mematikan
alat harus lebih kecil dari arus penggerak yang disediakan oleh papan
akuisisi data yang bersangkutan.
Pewaktuan I/O
Rangkaian pencacah/timer berguna untuk berbagai macam
aplikasi, termasuk menghitung jumlah kejadian-kejadian (event),
mengukur pewaktu pulsa digital serta membangkikan gelombang
kotak. Semua hal tersebut dapat diimplementasikan menggunakan 3
sinyal pencacah/timer yaitu gerbang, sumber dan keluaran. Gerbang
adalah suatu masukan digital yang digunakan untuk mengaktifkan dan
mematikan fungsi pencacah. Sumber adalah masukan digital yang
menyediakan pulsa-pulsa untuk menaikkan isi pencacah. Keluaran
dari pencacah dapat berupa gelombang kotak atau pulsa-pulsa digital.
Spesifikasi yang terkait dalam operasi pencacah/timer adalah resolusi
dan f'rekuensi detak.
A. Fajri Alvi-UNP
13
4.5 Perangkat Keras Penganalisa (Analyzer Hardware)
Kernampuan pemrosesan komputer pada saat ini telah meng-alami
peningkatan sedemikian rupa sehingga mencapai suatu tingkat
kemampuan untuk melakukan akuisisi dan pemrosesan (analisa) data
yang kompleks. Namun untuk aplikasi-aplikasi yang mem-butuhkan
unjuk-kerja yang tinggi, seringkali komputer sudah tidak mampu lagi
untuk melakukan pemrosesan data dengan cukup cepat untuk
merespon sinyal-sinyal waktu-nyata (real-time). Dengan demi-kian
dibutuhkan perangkat keras tambahan yang harus dipasang pada
komputer yang bersangkutan.
4.6 Perangkat Lunak Akuisisi Data (DAQ)
Suatu perangkat lunak dan perangkat keras akuisisi data dapat
merubah komputer PC menjadi suatu sistem akuisisi, pemroses
(analisa) dan penampil data yang terpadu (Data Acquisition System).
Perangkat lunak akuisisi data dibagi menjadi dua macam: ( 1 ) Perangkat
lunak aras-penggerak (driver-level) dan (2) Perangkat lunak aras-aplikasi
(application-level).
pemrograman
Perangkat
akuisisi
data
lunak
dengan
aras-penggerak
cara
menangani
menyederhanakan
secara
langsung
pemrograman aras-rendah (low-level pro-graming) dan memberikan Anda
berbagai fungsi aras-tinggi (high-level functions) yang dapat dipanggil dalam
bahasa pemrograman yang Anda gunakan.
Perangkat lunak tingkat-aplikasi adalah perangkat lunak akuisisi data yang
langsung bisa Anda gunakan, seperti Lab View, LabWindows dan lain-lain.
B. Komunikasi Data dalam Otomasi
1. Komunikasi Data
Komunikasi data adalah hubungan atau interaksi (pengiriman dan
peneriman) antar device yang terhubung dalam sebuah jaringan, baik yang
dengan jangkauan sempit maupun dengan jangkauan yang lebih luas.
Dalam melakukan komunikasi dibutuhkan 4 komponen, yaitu :
a. pengirim pesan sebagai sumber,
b. pesan sebagai data atau informasi yang dikirimkan,
A. Fajri Alvi-UNP
14
c. penerima pesan sebagai tujuan, dan
d. media yang digunakan untuk menyam-paikan pesan tersebut.
Berikut merupakan gambaran dari blok diagram komunikasi :
Saat penerima menerima pesan maka yang dilakukan adalah
memberi respon berupa feedback, sehingga komunikasi terjadi dua arah
yaitu antara pengirim dan penerima saling berkomunikasi.
Aplikasi Komunikasi
Komunikasi pada kenyataannya tidak hanya digunakan oleh
perorang, tetapi juga untuk antar lembaga, sehingga komunikasi dapat
didefinisikan sebagai suatu sistem yang mendukung terjadinya proses
saling tukar menukar pesan melalui suatu media tertentu yang dilakukan
oleh orang, instansi atau lembaga.
Pesan yang disampaikan dalam komunikasi dapat dibedakan
menjadi 2 jenis, yaitu pesan berupa data dan pesan berupa informasi.
Sedangkan pengertian data dan informasi dapat dijelaskan sebagai berikut:
a. Pesan dikatakan data apabila berupa suatu fakta dari suatu kejadian,
data dapat berupa audio, gambar, karakter, video. Data belum dapat
digunakan sebagai informasi, dan data setelah mengalami suatu proses
tertentu baru disebut sebagai informasi. Sebagai contoh data yang
dibaca dari sebuah sensor suhu adalah fakta pengukuran yang
dilakukan berdasarkan kondisi suhu di suatu ruang pada saat tertentu.
b. Pesan yang merupakan hasil olahan data disebut sebagai Informasi,
dan sebuah informasi terbentuk dari struktur data yang dapat memberi
keterangan lebih umum dan lebih lengkap.
A. Fajri Alvi-UNP
15
Sistem komunikasi berdasarkan cara pengiriman pesan dibedakan
menjadi 2, yaitu :
Sistem satu arah (Simplex) merupakan suatu sistem komunikasi
dimana pengirim pesan hanya melakukan pengiriman pesan tanpa
harus menerima respon dari penerima pesan, artinya pengirim terus
menerus mengirimkan pesan tanpa perduli apakah pesan diterima atau
tidak dengan tujuan kemanapun. Sebagai contoh penerapan sistem
komunikasi ini pada sistem siaran stasiun radio, stasiun televisi, WEB
statis.
Sistem dua arah (Duplex) merupakan sistem komunikasi dua arah yaitu
disamping mengirimkan pesan juga menerima pesan dan respon dari
lawan komunikasi, secara teknis dilakukan dengan metode Full Duplex
dan Half Duplex. Sebagai contoh penerapan sistem ini adalah pada
sistem komunikasi telepon, penggunaan SMS, konferensi jarak jauh,
WEB interaktif, e-mail, transaksi elektronika (ATM) juga untuk sistem
otomasi dan sistem kontrol industri dsb.
-
Half Duplex
Half duplex adalah salah satu bentuk komunikasi yang
pengiriman
sinyalnya secara
bergantian dengan
waktu
yang
berbeda. Bersifat one to one atau one to many. Kedua stasiun dapat
melakukan transmisi tetapi hanya sekali dalam suatu waktu atau
secara bergantian. Seorang pengguna tidak dapat bebicara dan
mendengar (mengirim atau menerima informasi percakapan
apabila lawan bicaranya sedang mengirim informasi atau
berbicara. Contohnya: HT (Handytalky).
-
Full Duplex
Sinyal dikirim secara bersamaan dalam satu waktu.
Contohnya: Telephone atau Handphone. Suatu sistem komunikasi
dikatakan full duplex jika pada sistem komunikasi ini dapat
mengirimkan data dalam dua arah pada waktu yang sama.
Biasanya pada sistem ini memiliki dua kanal yang terpisah untuk
setiap
A. Fajri Alvi-UNP
arahnya.
Jaringan-jaringan
16
komputer
banyak memanfaatkan metode pengiriman ini karena biayanya
yang lebih murah. Contoh : Saat kita komunikasi dengan telepon
atau handphone, kita bisa komunikasi secara bersamaan.
Perkembangan sistem komunikasi bisnis juga berimbas pada
kehidupan produksi di pabrik atau industri penghasil barang, yaitu dengan
berkembangnya teknologi sistem kontrol dan otomasi mesin produksi yang
membutuhkan sistem komunikasi data.
Sebuah industri manufaktur Ing. Witke mengembangkan sistem
komunikasi data dengan kecepatan tinggi guna mendukung kebutuhan
komunikasi data baik dalam kota maupun antar kota, jaringan
meliputi rumah sakit, pabrik, industri, perpustakaan, internet, sekolah,
rumah tinggal.
2. Otomasi
Otomasi adalah suatu teknologi yang membuat sebuah proses dapat
dikerjakan
tanpa
diimplementasikan
bantuan
dengan
manusia
(Groover,
menggunakan
program
2001).
Otomasi
perintah
yang
dikendalikan oleh sistem kontrol yang kemudian akan dieksekusi oleh
sistem kontrol.
Sistem manufaktur terotomasi berlangsung di lantai paroduksi pada
suatu produk-produk fisik. Kegiatan produksi yang dilakukan seperti
pemrosesan, perakitan, inspeksi, serta perpindahan suatu material, dan
dalam sebuah kasus yang yang dikontrol oleh sebuah sistem kontrol.
Proses tersebut dikatakan otomatis karena minimnya tingkat partisipasi
manusia. Beberapa contoh kasus sistem manufaktur terotomasi, yaitu
(Groover, 2001) :
a. Mesin-mesin yang bekerja dengan sistem otomasi digunakan untuk
membuat komponen sebuah produk,
b. Sistem perakitan yang terotomasi,
c. Sistem manufaktur pada proses operasi atau perakitan yang
menggunakan robot,
d. Sistem inspeksi yang digunakan untuk pengontrolan kualitas produk
yang terotomasi,
A. Fajri Alvi-UNP
17
e. Pemindahan
material
dan
penyimpanan
terotomasi
untuk
mengintegrasikam operasi-operasi manufaktur.
Sistem otomasi pada manufaktur dapat dibedakan menjadi 3 macam
yaitu (Groover, 2001):
Fixed Automation
Fixed Automation merupakan sebuah sistem yang urutan proses
operasi nya relatif tetap dengan menggunakan mesin yang cenderung
tetap. Sistem operasi yang menggunakan fixed automation biasanya
sederhana.
Programmable Automation
Dalam programmable automation, sistem operasi dari sebuah proses
produksi
dibuat
berubah-ubah
dengan
sistem
kontrol
yang
mengendalikan proses tersebut. Urutan dari proses produksi tersebut
diatur oleh sebuah program, yang berupa kode instruksi dan
kemudian dapat dibaca serta diterjemahkan ke dalam sistem.
Flexible Automation
Flexible
Automation
merupakan
pengembangan
dari
sistem
programmable automation. Flexible automation system adalah jenis
sistem yang fleksibel dengan kemampuan untuk membuat segala
macam part atau produk yang memiliki bentuk yang berbeda tanpa
kehilangan waktu ketika sistem mengubah suatu part dengan part
lainnya.
Komponen Otomasi
Secara garis besar komponen proses yang digunakan dalam
penerapan sistem otomasi terdiri dari input, controller dan output.
Perangkat input dapat berupa sensor atau tombol yang akan
melanjutkan sinyal berupa arus listrik kepada modul input yang
terdapat pada controller. Suatu Controller dapat berupa Programable
Logic Controller (PLC) yang didalamnya terdapat logika pengguna
yang akan menentukan kondisi ON atau OFF dari output berupa
motor, lampu, kumparan, katup atau aktuator lainya.
Groover menjelaskan bahwa secara umum sistem otomasi
A. Fajri Alvi-UNP
18
membutuhkan elemen-elemen penunjang, yaitu (Groover, 2001):
a.
Power Supply
Sebuah sistem otomasi membutuhkan power supply untuk
dalam menjalan proses secara otomatis. Secara prinsip,
sumber tenaga sistem otomasi yang diperlukan bersifat
elektrikal. Selain itu terdapat alternatif sumber tenaga
seperti minyak bumi,energi solar, air, & angin.
b.
Program Instruksi
Dalam merancang sistem yang terotomatis dibutuhkan
sebuah
instruksi
program,
dimana
intruksi
tersebut
merupakan instruksi yang dibuat oleh engineer yang berisi
perintah agar proses bergerak secara otomatis.
Power
Program of
Instructions
c.
Control
System
Process
Gambar. Elemen-Elemen Sistem Otomasi
Sistem Kontrol
Sistem kontol merupakan elemen yang mengkonversi
perintah dari program agar proses berjalan sesuai dengan
yang diperintahkan. Segala perintah yang dibuat akan
diolah oleh sistem kontrol, yang kemudian akan dieksekusi
oleh aktuator. Jenis-jenis sistem kontrol tersebut salah
satunya seperti
Programmable Logic Controller & Micro-controller.
Sistem pengendali pada sistem otomasi dapat berupa closeloop atau open-loop system. Close-loop system yang
diilustrasikan pada Gambar II.1 disebut juga sebagai
feedback control system, yang mana output variable
dibandingkan dengan input parameter, dan perbedaaan-
A. Fajri Alvi-UNP
19
perbedaan
diantara
keduanya
digunakan
untuk
menggerakan output menjadi penyesuaian pada input.
Parameter
Input
Controller
Actuator
Variable
Output
Process
Feedback Sensor
Gambar. Close Loop System
Paramete
r
Input
Controller
Actuator
Process
Variable
Output
Gambar. Open-loop System
Jadi, Komunikasi Data dalam Otomasi adalah hubungan antar
device yang terhubung dalam sebuah jaringan suatu teknologi sistem
kontrol yang membuat hubungan dapat dikerjakan tanpa bantuan manusia.
BAB III. PENUTUP
A. Kesimpulan
Sistem akuisisi data dapat didefinisikan sebagai suatu sistem
yang berfungsi untuk mengambil, mengumpulkan dan menyiapkan data,
hingga memprosesnya untuk menghasilkan data yang dikehendaki.
Elemen-elemen dasar dari sistem akuisisi data berbasis komputer (PC)
antara lain: sebuah komputer PC, transduser, pengkondisi sinyal (signal
conditioning), perangkat keras akuisisi data, perangkat keras analisa, dan
perangkat lunak yang terkait.
Komunikasi data adalah hubungan atau interaksi (pengiriman dan
peneriman) antar device yang terhubung dalam sebuah jaringan, baik
yang dengan jangkauan sempit maupun dengan jangkauan yang lebih
luas. Otomasi adalah suatu teknologi yang membuat sebuah proses dapat
A. Fajri Alvi-UNP
20
dikerjakan tanpa bantuan manusia. Komunikasi Data dalam Otomasi
adalah hubungan antar device yang terhubung dalam sebuah jaringan
suatu teknologi sistem kontrol yang membuat hubungan dapat
dikerjakan tanpa bantuan manusia.
B. Saran
1) Diharapkan kepada Dosen agar mau mengarahkan mahasiswanya lebih
lanjut mengenai materi makalah ini agar tercapainya tujuan pembelajaran
yang diharapkan.
2) Diharapkan kepada mahasiswa agar nantinya dapat mengambil manfaat
dari makalah ini.
DAFTAR PUSTAKA
C, Robby. Konsep Akuisisi Data dan Konversi. (robby.c.staff.gunadarma.ac.id)
(diakses 26 November 2015)
Dharmawanputra, Fazri Satria. 2014. Perancangan Sistem Otomasi Terpadu
berbasis Nirkabel pada Stasiun Kerja X,Y Z di PT.ABC.Bandung
(https://www.academia.edu/9824390/PERANCANGAN_SISTEM_OTO
MASI_TERPADU_BERBASIS) (diakses 27 November 2015)
Elisa. Bab 6 Akuisisi Data. (elisa.ugm.ac.id) (diakses 26 November 2015)
Md.Jana, Zaini. 1990. Sistem Komunikasi Data. Kuala Lumpur:
Dewan Bahasa dan Pustaka.
A. Fajri Alvi-UNP
21