Perbandingan 2 Jurnal
DESAIN PERANGKAT KERAS KOMPUTER ANALOG BERBASIS KOMPUNTER DIGITAL DAN MICROCONTROLLER
ABSTRAK Komputer analog adalah istilah yang digunakan untuk menggambarkan alat penghitung yang bekerja pada levelanalog. Level analog di sini adalah lawan dari level digital, yang mana level digital adalah level tegangan 'high' (tinggi) dan 'low' (rendah), yang digunakan dalam implementasi bilangan biner. Secara mendasar, komponen elektronik yang digunakan sebagai inti dari komputer analog adalah op-amp. Dalam penelitian ini akan dirancang sebuah komputer analog berbasis komputer digital dan microcontroller sebagai pusat pengendali dan pengolahnya. Komputer analog yang dirancang dapat digunakan oleh mahasiswa untuk mempelajari bidang sistem kontrol klasik, terutama untuk menyelesaikan operasi penjumlahan, perkalian, turunan, integrasi yang dimodelkan dalam bentuk persamaan diferensial linear.
PENDAHULUAN Dalam dunia pendidikan, sistem kontrol merupakan salah satu mata kuliah yang cukup sulit untuk dipahami. Oleh karena itu perlu adanya peralatan dengan perangkat keras dan perangkat lunak yang mempermudah kegiatan praktikum dan dapat memberikan pemahaman yang baik sehingga sistem analog tersebut seperti perubahan tegangan, frekuensi dan lain sebagainya. Sehingga diperlukan modul praktikum dengan perangkat keras yang terintegrasi dengan perangkat lunak yang dapat menampilkan hasil pada layar monitor. Hasil-hasil tersebut berupa tampilan grafik respon dari rangkaian modul komputer analog, gambar rangkaian serta tutorial panduan untuk mempermudah cara pengoperasiannya dan hasil tampilan tersebut dapat di cetak dengan printer.
KOMOMPUTER ANALOG Komputer analog dapat digunakan untuk menyelesaikan beberapa permasalahan dibidang sistem kontrol. Untuk menyelesaikan permasalahan tersebut terlebih dahulu diubah dalam bentuk model matematika, yaitu dalam bentuk persamaan diferensial linear dan realisasainya menggunakan komponen elektronika jenis Op-Amp.
METODOLOGI PENELITIAN Pada tahapan awal dari sistem computer analog ini dibangun panel perankat keras yang terdiri dari kumpulan komponen komputer analog yang dirangkai dengan menggunakan IC opamp. Komponen komputer analog terdiri dari 4 rangkaian integrator, 6 rangakaian penjumlah, 2 buah inverter, 6 buah attenuator, dan 2 rangkaian devider serta sebuah kendali mikrokontroler yang disertai dengan pengubah analog menjadi digital (ADC). Tahun pertama diselesaikan Panel perangkat keras Komputer analog dan kemdali mikrokontroler.
Rangkaian Integrator Integrator yang dibangun sebanyak 4 buah dengan 5 buah masukan yang terdiri 3 buah masukan (B, C) dengan penguatan sebesar 1 dan 2 masukan lagi (D,E) dengan penguatan sebesar 10 serta diberikan masukan sinyal kondisi awal (initial conditions (A)). Berikut ini persamaan matematis dan rangkaian integrator dalam komputer analog.
Rangkaian Mikrokontroler Jenis mikrokontroler yang digunakan adalah ATMega8, kontroler ini akan mengendalikan seluruh panel computer analog, sekaligus juga akan membaca keluaran dari setiap sistem yang sedang di running oleh komputer analog tersebut. Kemudian komputer analog ini akan menyimpan data dan berikutnya akan menyalurkan data yang tersimpan dalam memori ke Personal computer melewati komunikasi serial RS232, yang kemudian akan diproses oleh computer untuk ditampilkan hasil pengujian suatu sistem kontrol dalam bentuk grafis.
Rangkaian Indikator Beban Lebih Rangkaian indikator beban lebih ini dibangun dengan komponen op-amp 1458 yang merupakan dual op-amp dalam satu kemasannya. Pada rangkaian ini diberikan tegangan referensi +13V dan -13V yang menyimpang pada resistor R401 seperti diperlihatkan pada gambar 4.16.
Pengujian Rangkaian Komunikasi RS232 Gambar rangkaian pengujian komunikasi antara microcontroller atmega8 dengan komputer menggunkan komunikasi serial RS232 diperlihatkan pada gambar 14. Sedangkan perangkat lunak yang digunakan untuk pengujian menggunakan micro C. Pembuatan perangkat lunak menggunakan kompiler AVR CodeVision yang digunakan untuk melakukan kompilasi perangkat lunak dari micro C. Kompiler ini digunakan untuk mengetahui kasalahan sintak dari perangkat lunak yang dirancang dan juga juga dari proses kompilasi ini akan menghasilkan file *.hex (Hexa File). Kemudian File hexa tersebut di download ke chip microcontroller atmega8 menggunakan chip programmer.
Perangkat Pembacaan Data Analog Peralatan
Industri Dengan Komunikasi Standard RS-485
Abstrak— Perekaman data-data parameter atau variabel di perangkat kendali jaring tertutup di industry dapat dilakukan dengan berbagai macam cara. Dengan menggunakan programmbale Logic controller (PLC),perekaman data-data parameter berbasis waktu telah dilakukan. Namun keterbatasan memori PLC mempersulit pembacaan dan meningkatkan biaya perekaman. Perekaman dngan pena bergerak di industri, juga sering ditemui. Kelemahan cara ini adalah pemborosan kertas dan pengamatan variabel yang cukup sulit, sehingga tumpukan kertas hasil rekaman semakin banyak dan semakin mempersulit dokumentasi proses kendali industri. Oleh karena itu diperlukan perangkat yang fleksibel dengan memori yang dapat diekspansi dengan biaya murah dan tanpa kertas. Paper ini menjelaskan desain
perangkat perekam dengan menggunakan komputer PC untuk data-data di lapangan industri.
Kata Kunci— Komunikasi data, kendali industri, mikrokontroller.
I. PENDAHULUAN
industri modern saat ini telah memanfaatkan komputer untuk melakukan tugas kontrol proses produksi secara otomatis. PLC (Programmable Logic Controller) merupakan salah satu pemanfaatan komputer dalam industri. Dalam proses industri ini terdapat parameter-parameter penting yang harus dilakukan pencatatan (recording) secara terus-menerus sehingga bila terjadi suatu kesalahan dapat ditelusuri melalui catatan ini. Pencatatan parameter terhadap fungsi waktu ini dapat dilakukan juga oleh PLC. Namun karena keterbatasan memori yang ada pada PLC serta biaya yang relative mahal maka haruslah digunakan alternatif lain yakni melalui sebuah perekam dengan pena bergerak.
II. PERANCANGAN
A. Diagram Blok Sistem
Gambar 1 merupakan diagram blok sistem secara keseluruhan. Sistem minimum ini menggunakan satu buah ADC (Analog to Digital Converter) yang memiliki empat kanal input analog. ADC ini terhubung ke pengontrol mikro melalui sebuah bus serial sehingga dapat meminimalkan jalur hubungan pada PCB. Pengontrol mikro berhubungan dengan memori eksternal (RAM 32kbyte) dan RTC (Real Time Clock) melalui bus data dan alamat dari pengontrol mikro. Antara pengontrol mikro dan komputer dihubungkan melalui sebuah kabel komunikasi serial RS-485.
B. Rangkaian Pengubah RS-232 ke RS-485
Pada komputer hanya tersedia port komunikasi serial RS-232, sehingga untuk mengubah sinyal RS-232 menjadi RS-485 diperlukan sebuah rangkaian yang mengubah level sinyalnya. Rangkaian ini dibangun dari dua buah IC yaitu MAX 232 dan SN75179B. Gambar 2 menampilkan rangkaian pengubah RS-232 menjadi RS- 485. IC MAX 232 yang fungsinya untuk mengubah sinyal RS-232 menjadi sinyal TTL.
C. Rangkaian Antarmuka RS-485
Rangkaian ini berfungsi untuk mengubah level tegangan RS-485 menjadi level tegangan TTL atau sebaliknya. Komponen utamanya adalah sebuah IC SN75ALS180. Gambar 3 menampilkan rangkaian antarmuka RS-485.
D. Rangkaian Real Time Clock
Fungsi dari rangkaian ini adalah untuk membangkitkan pulsa-pulsa waktu. Rangkaian ini digunakan sebagai waktu pengambilan data oleh ADC, atau dapat dijuga disebut sebagai waktu sampling. Komponen utamanya adalah IC RTC DS12887A. Rangkaian RTC ini akan meng-interrupt pengontrol mikro, agar mengambil data melalui ADC. Besarnya waktu penggambilan data atau waktu sampling, disesuaikan dengan kebutuhan, sehingga rangkaian RTC akan meng-interrupt pengontrol mikro sesuai dengan waktu tersebut. Gambar 4 menampilkan rangkaian RTC.
F. Rangkaian Pengkondisi sinyal
Rangkaian ini berfungsi untuk mengubah sinyal tegangan 0 - 5V dan arus 4 - 20 mA menjadi tegangan 0 - 5V agar dapat dikonversikan oleh rangakaian ADC menjadi bentuk sinyal digital. Komponen utamanya adalah Op-Amp TLV2254AI yang dibentuk menjadi penguat deferensial. Gambar 6 menampilkan rangkaian pengkondisi sinyal.
G. Rangkaian Pengontrol Mikro
Rangkaian pengontrol mikro berfungsi untuk ngontrol proses pengambilan data analog melalui ADC, dan mengatur pengiriman data tersebut dari/ke komputer. Gambar 7 menampilkan rangkaian pengontrol mikro. Port 0 dan port 2 digunakan untuk menghasilkan bus data dan bus alamat agar dapat mengakses memori eksternal. Port 0 memultiplex bus data dan bus alamat rendah dimana indikator bahwa port 0 sedang mengeluarkan bus alamat rendah diambil dari kaki ALE. Untuk memisahkan antara bus data dan bus alamat rendah digunakan sebuah latch oktal dari 74HC573, dimana sinyal latch diambil dari kaki ALE ini.
H. Perangkat Lunak Pada Komputer
Perangkat lunak pada komputer menggunakan Visual Basic 6.0. Alasannya, program aplikasi yang dihasilkan
cukuplah kecil dan pemrogramannya terstruktur. Program ini berfungsi sebagai penerima, perekam data, juga berfugsi untuk menampilkan data pencatatan yang telah ada di hard-disk untuk keperluan pencetakkan, dokumentasi dan lain-lain. Komunikasi serial ditangani oleh sebuah ActiveXControl dari Microsoft yaitu MSCOMM32.OCX, dimana proses komunikasi dikendalikan melalui kejadian-kejadian yang terjadi pada suatu port komunikasi. Untuk menjalankan program aplikasi ini disarankan digunakan computer dengan spesifikasi:
CPU Pentium 233 MHz
RAM 64 MByte
Hard-disk 4,3 GByte
Resolusi layar 800x600 pixel, 256 color
Mouse
Windows98 atau Windows 2000 Professional
Oleh karena kompleksnya program aplikasi yang telah dibangun, maka hanya dibahas program utama dari perangkat lunak perekam yang merupakan bagian paling penting. Hal ini dikarenakan didalamnya dilakukan aktifitas penerimaan data serial dari pengontrol mikro dan pemeriksaan data yang telah diterima benar atau salah. Data yang diterima dengan benar ini kemudian langsung ditampilkan ke layar berupa grafik dan disimpan pula ke hard-disk jika diperlukan. Perangkat lunak ini menggunakan antarmuka multi dokumen (Multiple Document Interface) karena dalam program ini dapat dilakukan monitoring terhadap delapan kanal analog yang masing-masing kanal ditempatkan pada window tersendiri. Bagian terpenting dalam perangkat lunak ini meliputi bagian subrutin penanganan komunikasi serial dan subrutin permintaan pengiriman data dari pengontrol mikro ke komputer.
III. PENGUJIAN DAN ANALISIS
A. Alat-Alat yang Digunakan
Dalam pengujian ini dipergunakan alat-alat
sebagai berikut:
Alat yang akan diuji
Multimeter digital, merk Protek, tipe DM330.
Komputer Acer Travel Mate 730 TX, spesifikasi
Pentium III/450MHz, memori 64Mbyte, sistem
operasi Windows 98SE.
Kontroler digital, tipe TTM-100, TOHO Electronic
inc.
Sistem minimum MCS-51, dan Liquid Crystal
Display.
Sumber tegangan searah 12 V.
Sumber tegangan searah 0 - 5 volt.
Sumber arus searah 0 - 20 mA.
Modul pengujian.
B. Langkah-Langkah Pengujian
Langkah-langkah dalam melakukan pengujian adalah
sebagai berikut:
Pengujian rangkaian pengubah analog ke digital
(Analog to Digital Converter) untuk masukan
tegangan dan arus.
Alat-alat dirangkai seperti pada Gambar 5.1.
Saklar pemilih pada multimeter digital diputar
keposisi 20 volt.
Hasil pengujian ditampilkan pada Liquid
Crystal Display.
2. Pengujian alat secara keseluruhan.
Alat-alat dirangkai seperti pada Gambar 5.2.
Nilai-nilai kontroler digital diatur sebagai berikut:
P (proportional) = 200,0
I (integral) = 3
D (derivative) = 1
Manipulated Value Low Limiter = 0,0
Manipulated Value high Limiter = 100,0
SV (set value) Limiter Low = 0
SV (set value) Limiter High = 5000
Mengaktifkan mode pengambilan data, hasilnya ditampilkan pada komputer dalam bentuk grafik.
IV. KESIMPULAN
1. Penggunaan dari pengontrol mikro AT89C51 dalam dapat mempermudah pembuatan data akusisi karena dengan adanya kemampuan-kemampuan yang dimilikinya menjadikan rangkaian pengontrol mikro ini lebih ringkas dan pemrogramannya pun mejadi lebih mudah dan cepat.
2. Tegangan analog yang banyak jumlahnya dapat dikonversi menjadi besaran digital dengan mudah oleh IC TLV2343I sehingga rangkaiannya pun menjadi lebih sederhana.
3. Transfer data secara serial asinkron antara pengontrol mikro dengan komputer mempermudah pengembangan lebih lanjut dalam hal antarmuka yang akan digunakan dan perluasan daerah jangkauan diantaranya.
4. Penggunaan ActiveXControl MSCOMM32.OCX sangatlah membantu dalam mempercepat dan menyederhanakan pemrograman dengan Visual Basic 6.0 karena proses komunikasi dikendalikan melalui kejadian-kejadian pada portnya.
Perbandingan
