Akuisisi Data Secara Wireless Untuk Sistem Monitoring Real Time Pada Produksi Biogas Oleh Qomaruddin 1109201723 Pembimbing Dr. Melania Suweni Muntini, MT Dr. Yono Hadi Pramono, M.Eng Laboratorium Instrumentasi Jurusan Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2011
PENDAHULUAN Latar Belakang Telemetri wireless Antena Omni-directional Pola Radiasi melingkar Modulator Daya Sistem Monitoring Produksi Biogas 2
Perumusan Masalah Integrasi sistem sensor gas dengan modul pemancar antena omni Akuisisi data secara wireless 3
Batasan Masalah Modul antena menggunakan AP & Wiznet Frekuensi kerja 2,4 GHz Sensor gas yang digunakan adalah untuk gas Oksigen (O 2 ), Metana (CH 4 ), dan Karbondioksida (CO 2 ). 4
Tujuan Membuat sistem telemetri wireless yang diintegrasikan dengan sensor gas Melakukan akuisisi data secara wireless 5
KAJIAN PUSTAKA Telemetri Wireless Telemetri adalah pengukuran jarak jauh tanpa menggunakan media kabel dalam mengirimkan data. Macam komunikasi wireless InfraRed 6 Bluetooth GSM, CDMA GPRS,HSDA, 3G, 3.5G, 4G RF (gelombang radio)* Frekuensi kerja 2,4 GHz sesuai standar IEEE (802.11x) *) dari berbagai sumber
7 Protocol 802.11x
Antena Omni-derectional Pola Radiasi adalah representasi dalam bentuk gambar dari medan EM yang dipancarkan oleh antena. 8 Pola radiasi 2D Pola radiasi 3D Antena Omni
Modulasi Modulasi adalah proses perubahan (varying) suatu gelombang periodik sehingga menjadikan suatu sinyal yang mampu membawa suatu informasi. Dalam hal ini informasi disebut juga sinyal pemodulasi Proses modulasi dilakukan pada bagian pemancar (transmitter), rangkaiannya disebut modulator. Proses kebalikannya disebut demodulasi dilakukan pada bagian penerima (reciever), rangkaiannya disebut demodulator. Dalam demodulasi, sinyal pesan dipisahkan dari sinyal pembawa (carrier) frekuensi tinggi. 9
Modulator Antena Antena Mikrostrip omni-directional TL-WA701ND (Access Point TP-LINK) 802.11n WIZ110SR (Wiznet) Coverter Serial (RS232) to Ethernet 10 Wiznet Access Point Antena
Sensor Gas 11 Dimensi Sensor Gas Rangkaian ekivalen sensor gas
Prinsip kerja Sensor gas 12 Proses penyerapan oksigen, menghambat laju elektron Proses pelepasan oksigen, mempermudah laju elektron
Ilustrasi penyerapan gas Arah Arus Listrik Arah Arus Listrik Lapisan Silikon Lapisan Silikon Elektroda Elektroda Elektroda Elektroda V o V o 13 Ketika belum terjadi penyerapan gas Ketika terjadi penyerapan gas
Biogas Salah satu sumber energi terbarukan adalah Biogas. Biogas merupakan gas yang dihasilkan dari perombakan/penguraian bahan organik oleh bakteri. Penguraian ini terjadi diruang yang kedap udara atau tanpa udara, jadi prosesnya terjadi secara anaerobik. Komposisi Komponen % 14 Metana (CH 4 ) 55-75 Karbon dioksida (CO 2 ) 25-45 Nitrogen (N 2 ) 0-0,3 Hidrogen (H 2 ) 1-5 Hidrogen Sulfida (H 2 S) 0-3 Oksigen (O 2 ) 0,1-0,5 Karbon monoksida (CO) 0,1 (Resbiantoro, 2011)
METODOLOGI Perancangan Hardware Desain & Fabrikasi Antena Modulator Demodulator Intergrasi Sistem sensor gas dengan modul antena Perancangan Software Mikrokontroler Receicver (Laptop/PC) Akuisisi Data Transmitter Receiver Analisa Data Waktu pengiriman Transfer rate Kendala akuisisi 15 Kesimpulan Hasil penelitian Saran
Desain dan Fabrikasi Antena Jenis mikrostrip 5 larik untuk omni-directional 16 Front view Back view double (Qomaruddin, 2010)
Modulator - Demodulator Koneksi serial mikrokontroler ke Wiznet RS232 Koneksi Wiznet ke AP kabel RJ45 Koneksi AP ke antena kabel pigtail Antena RS232 RJ45 Pigtail 17
Integrasi sistem sensor dengan modul antena Gas Sistem sensor Pengkondisi Sinyal Modulator antena pemancar (AP+Wiznet) Blok diagram integrasi bagian transmitter 18
Perancangan Software 19 Software pada mikrokontroler mengkonversi sinyal & mengontrol data yang dikirim secara serial menuju AP. Software yang digunakan CodeVisionAVR atau BASCOM-AVR. Software pada receiver (laptop/pc) menampilkan data monitoring. Software yang digunakan Visual Basic 6 atau Borland Delphi 7.
Akuisisi Data CH 4 CO 2 Sensor Gas Pengkondisi Sinyal (Mikrokontroler) Wiznet Access Point Penampung gas Reciever 20
PEMBAHASAN Antena 21 Front view Back view double (Qomaruddin, 2010) Front view Back view
Modulator Pigtail RS232 RJ45 22 Wiznet Access Point (AP) Antena
Integrasi Sistem Mikrokontroler Antena Pengkondisi Sinyal Wiznet µc 23 Access Point (AP)
Akuisisi Data Konsentrasi CO 2 24
25 Metana (CH 4 )
26 Oksigen (O 2 )
27 Database
Kecepatan Transfer 28 Pengukuran di dalam dan di luar gedung diperoleh kecepatan receive yang sama tetapi transmit berbeda karena terhalang gedung. Terdapat perbedaan kecepatan transfer data dari sensor menuju receiver karena proses dalam konversi butuh waktu pada masingmasing komponen. Terdapat perbedaan kecepatan transfer (±1,1 kbps) data dari sensor menuju receiver karena proses dalam konversi butuh waktu pada masing-masing komponen.
KESIMPULAN Integrasi sistem sensor gas dengan modul antena sistem telemetri wireless sensor gas. Akuisisi data yang dilakukan di dalam dan di luar ruangan mendapatkan hasil yang sama dalam kecepatan transfer receive data tetapi berbeda untuk transmit terhalang gedung. Kecepatan transfer rata-rata pada pengiriman data pada transmitter 46,7557 kbps dan pada receiver 5,5967 kbps. Terdapat perbedaan kecepatan transfer (±1,1 kbps) data dari sensor menuju receiver karena proses dalam konversi butuh waktu pada masing-masing komponen. 29
Saran Pengkondisi sinyal Pemilihan AP + Antena Dapat digunakan untuk aplikasi yang lebih luas [untuk sensor yang lain] 30
31 Terimakasih Qomaruddin 2011