ELKAHFI 200 TELEMETRY SYSTEM User Manual Edisi September 2006 ELKAHFI Design & Embedded System Solution
Daftar Isi Pengenalan Elkahfi Telemetry System Pendahuluan 1 Kelengkapan Telemetry System 2 Spesifikasi 2 Komponen Stasiun Ukur 4 Menu dan tombol pengoperasian stasiun ukur 5 Komponen Papan I/O 6 Komponen Stasiun Kontrol 7 Menu dan tombol pengoperasian stasiun kontrol 8 Perangkat Lunak Ekahfi Telesys 9 Sistem yang direkomendasikan 9 Tutorial Penggunaan Alat 10 Testing Awal Sistem 10 Pengiriman Data Digital 14 Pengiriman Data Tegangan Analog DC 15 Pengiriman Data Temperatur 16 Pengiriman Data Tegangan Analog AC (Frekuensi) 17 Meng-upload Data dari memori CTU ke PC 19
Pengenalan Elkahfi 200 Telemetry System Pendahuluan Elkahfi 200 Telemetry System adalah sistem telemetri yang dirancang sebagai alat bantu pengajaran sistem instrumentasi nirkabel (Telemetri). Dilengkapi dengan papan input/output (I/O Board); stasiun ukur yang dapat mengirimkan data ukur berupa data digital, tegangan analog DC, Data suhu dan data analog sinyal AC (frekuensi) yang dikirmkan malalui media gelombang radio; stasiun kontrol yang terhubung ke komputer melalui antarmuka serial RS232; perangkat lunak pengolah dan penyimpan data pengukuran dengan telemetri. Sistem telemetri ini dapat langsung digunakan sebagai sarana pembelajaran sistem instrumentasi nirkabel tanpa bantuan komputer. Komputer hanya digunakan untuk mengambil data hasil pengukuran yang tersimpan pada memori CTU dan mengolah data akhir pada MS-Excel. Sistem telemetri ini dapat berdiri sendiri tanpa membutuhkan perangkat masukan analog tambahan dan tidak memerlukan alat ukur sebagai pembanding Stasiun ukur atau biasa disebut Remote Terminal Unit (RTU) merupakan subsistem yang terhubung langsung dengan papan I/O dan digunakan untuk melakukan simulasi pengukuran di lokasi yang sulit dijangkau. Fungsi lainnya adalah untuk mengirimkan data hasil pengukuran ke stasiun kontrol. Stasiun ukur dapat diatur penggunaannya dengan memilih mode pengukuran melalui tombol yang telah disediakan dan tampilan LCD. Papan I/O (I/O Board) dirancang untuk dapat mensimulasikan kondisi nyata pengukuran. Fasilitas yang disediakan terdiri dari: masukan digital berupa saklar, simulasi tegangan analog menggunakan potensiometer, keluaran dari sensor temperatur dan disediakan konektor sebagai masukan tambahan lain. Papan I/O ini juga dilengkapi dengan tampilan LED sebagai simulasi keluaran untuk pengontrolan jarak jauh Stasiun kontrol atau disebut juga Control Terminal Unit (CTU) merupakan subsistem yang memiliki peranan penting sebagai pengendali stasiun ukur atau penerima data hasil pengukuran dari stasiun ukur. Subsistem ini juga dirancang untuk dapat difungsikan sebagai penyimpan data hasil pengukuran sementara pada EEPROM, sehingga kebutuhan akan komputer bisa dikurangi. 1
Kelengkapan Elkahfi 200 Telemetry System Dalam satu perangkat Elkahfi 200 Telemetry System terdiri dari : 1. Satu Stasiun Ukur (RTU) 2. Satu Stasiun Kontrol (CTU) 3. Satu perangkat papan input/output (I/O Board) 4. Satu Kabel Serial, penghubung antara stasiun kontrol dan PC 5. Dua buah power supply (untuk RTU dan CTU) 6. Satu buah Sensor suhu dan kabel penghubung 7. Perangkat lunak Elkahfi 200 Telemetry System 8. User Manual Spesifikasi: RTU dan I/O Board 1. Sumber tegangan 7-12 Volt DC 800 ma 2. Input Data Tegangan 0 2,4 Volt DC 3. Input Data Frekuensi 100 Hz 9900 Hz (Amplitudo 0 2 Vpp) 4. Input Data Digital (8 bit, level tegangan TTL 0-5 VDC) 5. Output Data Frekuensi 100 Hz 9900 Hz (Amplitudo 0 2 Vpp) 6. Output Data Digital (8 bit, level tegangan CMOS 0-3.3 VDC) 7. Resolusi ADC 12 bit 8. Input Data Temperatur 0 150 0 C 9. Tampilan LCD 16x2 10. Enam buah tombol menu 11. Tujuh kanal frekuensi transceiver pada frekuensi 902-928MHz 12. Jangkauan Maksimum 300 m (Line of Sight) 13. Kecepatan transfer data maksimum 9600 bps CTU 1. Sumber tegangan 7-12 Volt DC 800 ma 2. antarmuka RS232 (9600 bps) 3. Kapasitas memori 8 KByte 4. Tampilan LCD 16x2 5. Enam buah tombol menu 6. Tujuh kanal frekuensi transceiver pada frekuensi 902-928MHz 7. Jangkauan Maksimum 300 m (Line of Sight) 8. Kecepatan transfer data maksimum 9600 bps Catatan : Penggunaan 2 sistem secara bersamaan dalam 1 tempat harus menggunakan kanal frekuensi yang berbeda 2
Stasiun Ukur dan Papan Input Output Gambar 1. Stasiun Ukur dan Papan Input Output Keterangan: 1. Stasiun Ukur (RTU) 2. Papan Input/Output (I/O Board) 3
Komponen Stasiun Ukur Gambar 2. Stasiun Ukur (RTU) Keterangan: 1. Sumber tegangan DC 7-12 Volt, dihubungkan ke baterai atau catu daya. 2. Tampilan LCD 3. Konektor ke papan input/output 4. PROCESS : Indikator proses 5. POWER : Indikator catu daya 6. UP : tombol pengatur navigasi naik 7. DOWN : tombol pengatur navigasi turun 8. ENTER : tombol pengatur masuk menu dan perubahan operasi 9. CANCEL : tombol untuk membatalkan operasi atau kembali ke posisi sebelumnya 10. SEND : tombol untuk memulai mengirim data 11. RESET : tombol untuk kembali ke mode awal (default) 4
Menu dan tombol pengoperasion stasiun ukur Tabel 1. Menu dan tombol pengoperasion stasiun ukur MENU SUB MENU NILAI Keadaan Awal (Default) 1.1 Digital In 00 - FFH # 1.2 Analog In-0 0 2.4 V # 1.3 Analog In-1 0 2.4 V # 1.4 Temp Input 0 150 0 C # 1. Input Module 1.5 Freq Input 100 9900 Hz 2300 Hz 1.6 Analog In-4 0 2.4 V # 1.7 Analog In-5 0 2.4 V # 1.8 Analog In-6 0 2.4 V # 1.9 Analog In-7 0 2.4 V # 2. Output Module 3. Setting 2.1 Digital Out 00 - FFH FFH 2.2 Frequncy Out 100 9900 Hz 2300 Hz 3.1 File Mode Save/ not Save Not Save 3.2 Channel 0-6 0 Keterangan: # Nilai tergantung setting Input/Output pada papan I/O Keadaan awal (default) terpenuhi pada saat tombol reset di tekan (kecuali untuk nilai Channel terpenuhi jika catu daya dicabut dan dipasang kembali) Semua keadaan awal (default) terpenuhi pada saat catu daya dipasang dan pada saat catu daya dicabut dan dipasang kembali. 5
Komponen Stasiun Ukur Gambar 3. Papan I/O Keterangan: 1. Konektor ke Stasiun Ukur 2. Delapan buah Saklar ON-OFF sebagai masukan digital 3. LED indikator masukan digital 4. LED indikator keluaran digital 5. dua buah masukan tegangan analaog 6. Konektor sensor temperatur 7. Konektor masukan-keluaran eksternal 8. Konektor Ground 9. saklar pemilih mode frekuensi 6
Komponen Stasiun Kontrol Gambar 4. Statsiun Kontrol (CTU) Keterangan: 1. Sumber tegangan DC 7-12 Volt, dihubungkan ke baterai atau catu daya. 2. RESET : tombol untuk kembali ke mode awal (default) 3. SEND : tombol untuk memulai mengirim data 4. CANCEL : tombol untuk membatalkan operasi atau kembali ke posisi sebelumnya 5. ENTER : tombol pengatur masuk menu dan perubahan operasi 6. DOWN : tombol pengatur navigasi turun 7. UP : tombol pengatur navigasi naik 8. POWER : Indikator catu daya 9. PROCESS : Indikator proses 10. Tampilan LCD 11. COM : antar muka serial, dihubungkan ke COM komputer melalui kabel serial DB9 7
Menu dan tombol pengoperasion stasiun kontrol Tabel 2. Menu dan tombol pengoperasion stasiun kontrol MENU SUB MENU NILAI Setting 1.1 Interface 0 (uc RF) 1 (PC RF) 2 (PC uc) Keadaan Awal (Default) 0 (uc RF) 2.2 Channel 0-6 0 Keterangan: Keadaan awal (default) terpenuhi pada saat tombol reset di tekan (kecuali untuk nilai Channel terpenuhi jika catu daya dicabut dan dipasang kembali) Semua keadaan awal (default) terpenuhi pada saat catu daya dipasang dan pada saat catu daya dicabut dan dipasang kembali. 8
Perangkat Lunak Ekahfi 200 Telemetry System Sistem yang Direkomendasikan Rekomendasi Perangkat Keras Komputer Optimal : 1. Pentium 4 1,8 GHz atau lebih 2. Ram 512 Mbyte atau lebih 3. Monitor Mendukung resolusi 1024 x 768 pixel atau lebih Rekomendasi Perangkat Keras Komputer Minimal : 1. Pentium 3 1 GHz 2. Ram 128 Mbyte 3. Monitor Mendukung resolusi 800 x 600 pixel Sistem Operasi Penunjang Perangkat Lunak 1. Windows Xp Professional Edition 2. Office Xp Professional Edition 9
Tutorial Penggunaan Alat Testing Awal Sistem Setiap sebelum menggunakan ELKAHFI 200 untuk praktikum telemetri, pengguna harus mempersiapkan dan mengatur alat sebagai berikut: Seting pada stasiun kontrol (CTU) 1. Hubungkan kabel serial antara CTU dengan COM serial PC 2. Hubungkan catu daya ke CTU (perhatikan spesifikasi catu daya yang digunakan) 3. Ubah Setting Interface (lihat Tabel 2) ke nilai 2 (PC uc) Seting pada perangkat lunak PC 4. Buka program ELKAHFI 200 Telemetry System 5. Atur Port yang digunakan (sesuai point no 1) dengan cara sebagai berikut 6. Buka jendela Download File dengan cara: 10
7. Maka akan muncul tampilan: 8. Klik File Explorer 9. Jika Pada memori CTU tidak ada data yang tersimpan akan muncul tampilan sebagai berikut: (point no 10 s/d 12 tidak perlu dilakukan) 11
10. Jika Pada memori CTU ada data yang tersimpan akan muncul tampilan sebagai berikut: 11. Pada tampilan point no 10, tampilan kolom sebelah kirim berisi Nama File, ukuran file (Size), Besar memori yang sudah digunakan (Used space) dan Besar memori yang masih kosong (Free space). Sebelum praktikum dilakukan, pastikan free space lebih besar dari 4000 bytes. 12. Jika point no 11 tidak terpenuhi, hapus memori CTU dengan menekan Erase All, sehingga muncul tampilan sebagai berikut: 13. Pada CTU ubah kembali Setting Interface (lihat Tabel 2) ke nilai 0 (uc RF) atau tekan tombol reset. 14. Jika dalam satu ruangan (jangkauan lebih kecil dari 300m) hanya beroperasi satu pasangan sistem telemetri, maka point no 15 dan 19 tidak perlu dilakukan. 12
15. Jika dalam satu ruangan beroperasi lebih dari satu sistem telemetri, pada CTU atur nilai Setting Channel (lihat Tabel 2) disesuaikan dengan nilai Channel pada psangan RTU yang digunakan (pastikan nilai channel masing-masing pasangan sistem berbeda dengan pasangan sistem yang lain). Seting pada stasiun Ukur (RTU) dan Papan I/O (I/O Board) 16. Hubungkan RTU dengan I/O Board melalui kabel yang tersedia. 17. Jika Sensor suhu akan digunakan, sambungkan kabel sensor ke I/O Board 18. Hubungkan catu daya ke RTU (perhatikan spesifikasi catu daya yang digunakan) 19. Jika dalam satu ruangan beroperasi lebih dari satu sistem telemetri, pada RTU atur nilai Setting Channel (lihat Tabel 1) sesuai dengan point no 15. 20. Masuk ke menu Input Module Digital In (lihat Tabel 1). Jika RTU dan I/O Board sudah tersambung sempurna, maka nilai yang tampil sesuai dengan nilai yang diberikan I/O board. 21. Tekan tombol Send maka akan keluar tampilan: 22. Jika RTU dan CTU sudah tersambung (wireless) maka beberapa saat kemudian muncul tampilan: 23. Jika point no 22 tidak terjadi, point no 21 terus berulang dan LED process berkedip berulang-ulang, maka RTU dan CTU tidak tersambung. 24. Jika point no 23 terjadi, maka tekan tombol reset pada RTU dan CTU atau buka dan sambungkan kembali catu dayanya. Ulangi point no 13 s/d 21 dan pastikan jarak antara RTU dan CTU berada dalam jangkauan sesuai dengan spesifikasi. 25. Jika keadaan seperti pada no 22 sudah terpenuhi, maka ELKAHFI 200 sudah siap digunakan untuk praktikum. 13
Eksperimen Sistem Telemetri Menggunakan ELKAHFI 200 Pengiriman Data Digital 26. Pada RTU atur Setting File Mode (lihat Tabel 1) ke Save (dengan mode ini, semua data ukur dari RTU akan disimpan di memori CTU). Tampilannya sebagai berikut: 27. Tekan tombol SEND sehingga muncul tampilan: KETERANGAN: [ menunjukkan awal File yg akan kita simpan. Praktikan harus mencatat nama file yang ditampilkan. 28. Tekan ENTER lalu masuk ke menu Input Module Digital In (lihat Tabel 1) sehingga muncul tampilan: Atur nilai Digital In dengan mengatur saklar Digital In pada I/O Board. Praktikan harus mencatat nilai Digital In yang ditampilkan (pada contoh diatas cukup dicatat FFH) 29. Tekan SEND sehingga muncul tampilan: 14
30. Ulangi point no 28 dan 29 sebanyak data digital yang ingin dikirimkan (misal 10 buah data). Perhatikan pada posisi tampilan seperti point no 29, Jangan menekan tombol SEND, karena akan mengakhiri penulisan data di memori CTU, sehingga jika ingin mengirim dan menyimpan data lain ke CTU harus diulangi kembali prosedur no 26 dan 27 dengan nama file yang berbeda. Pengiriman Data Tegangan Analog DC 31. Prosess no 26 s/d 30 sudah dilakukan 32. Tekan ENTER lalu masuk ke menu Input Module Analog In-0 (lihat Tabel 1) sehingga muncul tampilan Atur nilai Analog In-0 dengan mengatur Potensiometer Analog In-0 pada I/O Board. Praktikan harus mencatat nilai Analog In-0 yang ditampilkan (pada contoh diatas cukup dicatat 1.646 V ) 33. Tekan SEND sehingga muncul tampilan: 34. Ulangi point no 32 dan 33 sebanyak data yang ingin dikirimkan (misal 10 buah data). Perhatikan pada posisi tampilan seperti point no 33, Jangan menekan tombol SEND, karena akan mengakhiri penulisan data di memori CTU, sehingga jika ingin mengirim dan menyimpan data lain ke CTU harus diulangi kembali prosedur no 26 dan 27 dengan nama file yang berbeda. 15
Pengiriman Data Temperatur 35. Setelah melewati proses no 26 s/d 34, Jika pengukuran temperatur tidak dilakukan, point no 36 s/d 38 tidak perlu dilakukan, Langsung ke point no 39. 36. Tekan ENTER lalu masuk ke menu Input Module Temp Input (lihat Tabel 1) sehingga muncul tampilan: Atur nilai input temperatur dengan mengatur temperatur yang diberikan ke sensor temperatur. Praktikan harus mencatat nilai Temp Input yang ditampilkan (pada contoh diatas cukup dicatat 27.54 C) 37. Tekan SEND sehingga muncul tampilan: 38. Ulangi point no 36 dan 37 sebanyak data yang ingin dikirimkan (misal 10 buah data). Perhatikan pada posisi tampilan seperti point no 37, Jangan menekan tombol SEND, karena akan mengakhiri penulisan data di memori CTU, sehingga jika ingin mengirim dan menyimpan data lain ke CTU harus diulangi kembali prosedur no 26 dan 27 dengan nama file yang berbeda. 16
Pengiriman Data Tegangan Analog AC (Frekuensi) 39. Perhatikan papan I/O pada gambar 3. pastikan saklar no 9 berada pada posisi F_OUT. Untuk menunjukkan bahwa terdapat frekuensi yang keluar, praktikan dapat mengukur frekuensi keluaran pada terminal FOUT di papan I/O dengan menggunakan frekuensi counter atau Multimeter yang memiliki alat pengukur frekuensi (jika diperlukan). Setelah melewati proses no 26 s/d 35, Jika pengukuran frekuensi tidak dilakukan, point no 40 s/d 42 tidak perlu dilakukan dan langsung lakukan point no 43. 40. Tekan ENTER lalu masuk ke menu Output Module Frequncy Out (lihat Tabel 1) sehingga muncul tampilan: Atur nilai Frequency Out dengan menggunkan tombol ENTER, DOWN dan UP. Sesuaikan nilainya antara 100 9900 Hz Praktikan harus mencatat nilai Frekuensi yang ditampilkan (pada contoh diatas cukup dicatat 2000 Hz) 41. Tekan SEND sehingga muncul tampilan: Pada kondisi ini nilai DF-x akan menghitung dari 0 15 dan LED Process akan berkedip mengiringi. 17
42. Kemudian akan muncul tampilan: 43. Ulangi point no 40 s/d 42 sebanyak data yang ingin dikirimkan (misal 3 buah data dengan frekuensi masing-masing 1000, 2000 dan 3000 Hz). Perhatikan pada posisi tampilan seperti point no 42, Jangan menekan tombol SEND, karena akan mengakhiri penulisan data di memori CTU, sehingga jika ingin mengirim dan menyimpan data lain ke CTU harus diulangi kembali prosedur no 26 dan 27 dengan nama file yang berbeda. 44. Setelah semua pengukuran dilakuan, pada kondisi tampilan seperti no 42, tekan tombol SEND untuk mengakhiri penulisan file ke memori CTU. Hal ini ditandai dengan tampilan: 45. Setelah point no 44, secara otomatis menu Setting File Mode nilainya kembali ke Not Save, sehingga jika ingin mengirimkan data dan menuliskannya ke memori CTU dengan nama file berbeda prosedure no 26 s/d 44 perlu dilakukan kembali. 18
Meng-upload Data dari memori CTU ke PC 46. Lakukan prosedure point no 1 s/d 10. 47. Jika terdapat file pada memori CTU, salah satu tampilannya sebagai berikut 48. Untuk menampilkan file dengan nama X isi Download File dengan nama filenya X lalu klik Download File, atau double klik pada baris nama file yang akan ditampilkan, sehingga muncul tampilan pada jendela sebelah kanan sebagi berikut: 49. Untuk menyimpan file klik Save File As. 19