1.1 Latar Belakang Masalah BAB I PENDAHULUAN Data acquisition system atau DAS adalah teknik yang dilakukan pada sistem pengukuran yang mempunyai prinsip kerja mengukur/mengambil data, menyimpan sementara dan mendistribusikan data. Sistem akuisisi data digunakan untuk mengukur dan mencatat sinyal yang pada dasarnya diperoleh baik secara langsung maupun tidak langsung. Secara langsung yaitu sinyal yang diperoleh dari pengukuran langsung besaran-besaran listrik, mencakup frekuensi, tahanan, tegangan dc dan ac. Secara tidak langsung yaitu sinyal yang berasal dari besaran fisis yang diubah menjadi sinyal listrik oleh transducer, seperti strain gauge dan termokopel. Sistim pengolahan data pada instrumentasi dapat dikelompokkan dalam dua kelas utama, yaitu sistim analog dan sistim digital. Sistim digital lebih banyak digunakan karena memiliki lebih banyak keunggulan dibandingkan sistem analog, diantaranya yaitu sistim digital dapat dihubungkan dengan komputer yang bekerja berdasarkan sistem akuisisi data sehingga sistem ini memiliki lebih banyak keunggulan dalam pengoperasian dan memiliki fasilitas tambahan yang diperoleh dari komputer seperti memori, CPU, terminal I/O, dsb. Pada sistem kontrol otomatis dan instrumentasi, DAS berperan sangat penting, khususnya di bidang pemantauan dan pengukuran data aktual secara otomatis. Data Acquisition System dapat ditemukan pada sistem pengolahan data menggunakan komputer. Industri-industri maju telah melakukan komputerisasi terhadap sistem kontrolnya sehingga sistem digital semakin diperlukan. Pengukuran akan lebih mudah bila dalam bentuk digital, terutama untuk tujuan analisa otomatik dan perekaman data, yang selanjutnya data ini bisa diumpan kedalam sistim servo untuk proses pengaturan secara otomatis. Seiring dengan kemajuan teknologi, banyak industri yang memerlukan pengukuran dan pengaturan secara otomatis untuk meningkatkan kualitas produk yang dihasilkan. Pada industri yang menggunakan zat cair sebagai bahan 1
2 bakunya, memerlukan alat ukur yang dapat mengukur komposisi atau volume zat cair secara akurat kemudian zat cair tersebut dapat dicampur dengan zat cair lain sehingga diperoleh campuran yang sesuai dengan kebutuhan, contohnya pada industri pengolahan makanan, pabrik kimia dan obat-obatan, dan industri perminyakan. Ketelitian dan ketepatan pengukuran sangat diperlukan oleh industri-industri tersebut.. Sebagai contoh, pada industri kimia dan obat-obatan, untuk membuat obat diperlukan beberapa zat kimia cair yang harus dicampurkan dengan komposisi yang tepat karena komposisi yang tidak tepat akan menyebabkan campuran tersebut menjadi racun yang berbahaya bagi tubuh. Pada saat ini untuk mengukur komposisi suatu zat cair pada laboratorium kimia masih digunakan gelas ukur sebagai penakar yang mempunyai ketelitian yang relatif rendah. Penggunaan gelas ukur dalam pencampuran zat kimia yang berbahaya sangat tidak efisien karena dalam mencampur zat tersebut pemakai harus menuangkan zat dalam satu gelas ke dalam gelas lain, sehingga resiko tercecernya zat kimia tersebut sangat besar yang tentu saja hal ini dapat membahayakan pemakai. Untuk itu diperlukan suatu alat yang dapat mengukur komposisi zat-zat kimia tersebut secara digital yang mempunyai ketelitian dan ketepatan yang cukup tinggi serta dapat mengontrol volume secara otomatis. 1.2 Perumusan Masalah Pengukur volume zat cair ini akan bekerja berdasarkan perubahan ketinggian zat cair, Sebagai sensor ketinggian air digunakan pelampung dimana perubahan ketinggian air akan menyebabkan perubahan posisi pelampung yang telah dihubungkan dengan variabel resistance. Perubahan resistansi ini kemudian disesuaikan oleh pengkondisi sinyal agar dapat dihubungkan dengan blok ADC. ADC akan mengolah input analog yang berasal dari output pengkondisi sinyal menjadi sinyal digital kemudian data dikirim ke komputer melalui interface. Setelah data-data diproses dalam CPU, hasil pengukuran ditampilkan pada monitor. CPU berperan juga sebagai pengontrol yang mengontrol keluar
3 masuknya cairan dalam bejana dengan cara mengatur kran input dan output, untuk itu diperlukan driver yang digunakan untuk mengontrol on/off kran elektronik. Set point diberikan pada CPU melalui keyboard untuk menentukan berapa banyak komposisi zat cair yang diinginkan dan secara otomatis alat ini dapat mengisi bejana sesuai komposisi yang diinginkan. 1.3 Pembatasan Masalah Alat Pengukur Volume Zat Cair ini mempunyai kemampuan sebagai berikut: 1. Mengukur Volume Zat cair yang mempunyai kekentalan seperti air dalam bejana yang telah ditentukan, namun zat cair tersebut tidak bersifat korosi yang dapat merusak tangki dan tidak menimbulkan uap yang dapat menyebabkan kerusakan pada sensor. 2. Alat ini dihubungkan ke Slot ISA komputer menggunakan interface sehingga hasil pengukuran dapat dilihat pada layar monitor PC. Program yang digunakan adalah Borland Delphi 6.0. 3. Alat ini dapat pula mengontrol keluar masuknya zat cair dalam bejana secara otomatis. Pemakai tinggal memasukan data berupa komposisi zat cair yang diinginkan melalui keyboard dan alat ini secara otomatis mengatur volume zat cair dengan cara membuka atau menutup keran input dan output. Dengan demikian pencampuran dapat dilakukan dalam bejana tertutup jika zat yang dicampurkan sangat berbahaya bila terhirup atau tersentuh manusia. Namun mengingat keterbatasan dana, maka pengontrolan volume dilakukan secara simulasi melalui program. 4. Alat ini menggunakan pelampung sebagai sensor level yang sering digunakan pada tangki bensin sepeda motor dan mobil yang mempunyai keuntungan: sinyal output berupa high level dc voltage, sistemnya sederhana, harganya murah, tidak memerlukan pengkondisi sinyal yang lebih kompleks, dan mudah digunakan sebagai pengontrol, namun sensor ini memiliki kekurangan dalam hal batas pengukuran dan linearitas. 5. Alat ini memiliki kemampuan mengukur dari 1500 ml sampai dengan 2300 ml dalam bejana penampungan berkapasitas 5000 ml dengan resolusi 200 ml.
4 Range pengukuran ini dipilih karena sensor menunjukan akurasi yang baik pada range ini, dan resolusi 200 ml dipilih karena parubahan ketinggian air dibawah 200 ml tidak terdeteksi sensor. 1.4 Tujuan Penelitian Penelitian ini ditujukan untuk mendapatkan suatu alat pengukur volume zat cair berbasis PC yang memiliki akurasi yang tepat, resolusi mencapai 200 ml dan error maksimum yang diharapkan sebesar 50 ml. Range pengukuran antara 1500 ml hingga 2500 ml. Selain spesifikasi di atas, keamanan dan kemudahan dalam pengoperasian menjadi tujuan utama. Dengan selesainya penelitian ini diharapkan pengukur zat cair berbasis PC ini dapat diaplikasikan pada segala bidang kehidupan masyarakat seperti industri, pendidikan dan penelitian. Dengan diaplikasikan pada PC, pengembangan berikutnya bahwa alat ini dapat diintegrasikan dengan perangkat keras atau software lainnya tanpa memerlukan tambahan alat yang rumit, mahal, serta menyita tempat penyimpanan atau pengoperasian. 1.5 Metode Penelitian Untuk merealisasikan penelitian ini, dilakukan dengan metode studi pustaka dan studi lapangan. Data diperoleh dari berbagai macam sumber buku perkuliahan, buku perancangan hardware dan software komputer, serta media internet. Studi lapangan dilakukan dengan melakukan pengamatan tehadap berbagai keluhan dan kesulitan yang dialami masyarakat yang berkenaan dengan pengukuran volume zat cair. Data yang diperoleh kemudian digabungkan dan dianalisa sehingga diperoleh suatu desain hardware dan software kemudian dibuat cetak biru untuk dijadikan sebuah alat yang bisa dengan mudah dipergunakan masyarakat. Dalam perancangan digunakan bermacam macam alat bantu seperti Multimeter, Osciloscope, eksternal Power Supply dan PC.
5 1.6 Sistematika Penulisan Laporan Tugas Akhir ini disusun dalam 5 bab dengan sistimatika penulisan sebagai berikut : Bab I merupakan bab pendahuluan yang berisi uraian singkat tentang latar belakang masalah, perumusan masalah, pembatasan masalah dan sistematika penulisan. Bab II menguraikan landasan teori yang merupakan teori-teori pendukung dalam pembuatan alat. Pada bab ini akan dijelaskan setiap blok rangkaian yang menyusun alat ini diantaranya dijelaskan mengenai fungsi setiap blok dan komponen utama penyusun blok tersebut. Bab III membahas perancangan alat yang meliputi perhitunganperhitungan dan rancangan alat untuk flow chart software maupun hardware serta realisasi alat. BAB IV memberikan gambaran langkah-langkah pengujian, standarisasi dan pengukuran alat. BAB V berisi kesimpulan yang didapat dari hasil pengujian dan pembuatan alat disertai usulan dan pengembangan alat.