aplikasi data logger menggunakan pc sebagai unit

TEDC Vol.8 No.1 Januari 2014: 60-67

60

APLIKASI DATA LOGGER MENGGUNAKAN PC SEBAGAIUNIT MONITORING DATA

Vitrasia1)

Giana Adiguna2)

1)Staf Pengajar Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Bandung2)Alumni Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Bandung

E-mail: [email protected]

AbstrakLogging data (data logging) adalah proses otomatis pengumpulan dan perekaman data dari sensor untuktujuan pengarsipan atau tujuan analisis. Sensor digunakan untuk mengkonversi besaran fisik menjadi sinyallistrik yang dapat diukur secara otomatis dan akhirnya dikirimkan ke mikroprosesor atau mikrokontroler untukpengolahan, Alat yang digunakan untuk melakukan data Logging adalah Data Logger. Dalam memonitor suatusistem, diperlukan adanya pencatatan aktivitas hasil pengukuran dari sistem tersebut kedalam suatu database.Masih banyak metoda pencatatan dan pengamatan data yang dilakukan secara manual, oleh karena itudiperlukan data logger yang berfungsi mencatat dan menyimpan data hasil pengukuran secara otomatis dariwaktu ke waktu. Penelitian ini akan mengkaji efektifitas sebuah data logger yang mengunakan mikrokontrolerdan EEPROM sebagai komponen utamanya dan dengan menggunakan 3 jenis masukan yaitu, masukanberupa data digital dengan sensor suhu IC DS1621, masukan berupa tegangan analog dengan sensor suhuanalog LM35 dan masukan berupa sinyal digital dengan saklar push button. Pemrograman visual basic 6.0 digunakan untuk menghubungkan sistem data logger dengan computer, program yang dibuat digunakan jugauntuk mengunduh data yang tersimpan pada memori data logger, mengolah dan menyimpan data kedalamdatabase, menyajikan data dalam bentuk tabel dan grafis serta memonitor sistem, data logger ini dilengkapidengan teknik enkripsi data sebagai keamanan dan privasi data.

Kata kunci : Mikrokontroler, IC DS1621, LM35, EEPROM, PC, Visual Basic 6.0, Enkripsi .

PendahuluanPada umumnya pencatatan atau pengukuranprilaku aktivitas suatu sistem atau sub sistemdilakukan secara manual, yaitu dengan mengukurdan mencatat langsung ke lokasi pengukuran.Sebagai contoh, untuk aplikasi monitoringtemperatur suatu lingkungan, petugas yang akanmengukur temperatur harus datang langsung kelokasi pengukuran kemudian mencatat datatemperatur yang terukur. Bila data pengukuranyang dibutuhkan adalah secara terus menerussetiap saat, akan tidak praktis bila petugas harusselalu pulang pergi ke lokasi pemantauan untukmelakukan pengukuran ataupun berada di lokasipengamatan, bagaimana jika lokasi tempat

pengamatan merupakan daerah hutan atau lokasipemantauan gunung berapi. Kelemahan modelpencatatan data informasi ini dapat diatasi denganalat yang dapat merekam dan menyimpan dataelektronik digital secara otomatis yang disebut datalogger, komponen utama untuk menyimpan datadigital tersebut adalah EEPROM (Electrically ErasableProgrammable Read-Only Memory). Pada umumnyaEEPROM merupakan sejenis chip memori tidakterhapus yang digunakan dalam komputer danperalatan elektronik lain untuk menyimpan sejumlahkonfigurasi data pada alat elektronik tersebut yangtetap harus terjaga meskipun sumber dayadiputuskan. Dalam penelitian ini EEPROM digunakan

Aplikasi Data Logger Menggunakan PC Sebagai Unit Monitoring Data (Vitrasia, Giana Adiguna)

61

untuk menyimpan data informasi pengukuranbeserta lokasi dan waktunya. Data informasi yangtersimpan pada EEPROM tersebut dapat disajikanmelalui perangkat lunak komputer, lcd atau yanglainnya sehingga menjadi sebuah data yangterbaca oleh manusia (bukan sebuah sinyal bytedigital).

Tujuan penelitian Merealisasikan sebuah Data Logger yang dapat

membaca sensor temperatur LM35 denganoutput analog, sensor temperatur DS1621dengan output data byte, dan saklar (switch),dengan output digital. Membuat perangkat lunak untuk monitoring dan

menyajikan data dalam bentuk tampilan yangsesuai pada layar komputer dan mengunduhdata dari Data Logger kemudian disajikankedalam bentuk tabel dan grafik. Melengkapi Data Logger dengan teknik enkripsi

data sebagai privacy dan keamanan data.

Perancangan sistemGambar-1 menunjukkan blok diagram sistem datalogger

Gambar-1. Blok diagram sistem data logger

Komponen Utama dari Data Logger ini adalah,Mikrokontroler ATmega8535, Serial EEPROMAT24C1024, dan Real Time Clock (RTC) DS1307,sedangkan pada bagian input digunakan sensorsuhu digital DS1621, sensor suhu analog LM35dan saklar push button.Pertama, data logger membaca salah satu darisinyal yang berupa tegangan analog dari LM35,byte-byte data dari DS1621 ataupun sinyal pulsalow dari saklar push button. Setelah itumikrokontroler membaca waktu dan tanggal saatmenerima data kepada RTC. kemudianmikrokontroler menggabungkan data yang terdiridari jenis sensor, hasil pembacaan sensor, danwaktu ke dalam satu paket data, mikrokontrolermenyimpan paket data tersebut ke dalam serialEEPROM.Datalogger akan mengirimkan data yangtersimpan di EEPROM jika komputer mengirimsinyal perintah untuk mengirim data. Data yangakan dikirim tersebut terlebih dahulu di enkripsi,

hal ini dimaksudkan sebagai fungsi keamanan data.Gambar-2. menunjukkan blok diagram dari sistemperangkat lunak, Perangkat lunak yang dibuatbertujuan untuk memberi kontrol dan perintah padadata logger baik untuk mengirim data yang tersimpandalam EEPROM ataupun mensetup waktu dan tanggalpada RTC, membaca data byte dari dataloggerkemudian mengkonversi data byte tersebut menjadisebuah teks dan memasukkannya kedalam tabel hasilpembacaan dari sensor atau switch. Aplikasiperangkat lunak juga digunakan untuk menampilkanmodel hasil monitoring di layar komputer.

Gambar-2. Bloak diagram perangkat lunak data logger

Spesifikasi Rancangan perangkat lunak harusmemenuhi kebutuhan berikut:• Memiliki tampilan GUI atau graphic user interface• Memiliki interface komunikasi serial• Menerima dan menginterpretasikan data byte

menjadi sebuah data teks• Mengirim byte perintah ke data logger• Menampilkan tabel dan grafik dari hasil data

sensor/switch• Sistem operasi berbasis WindowPerancangan perangkat lunak diimplementasikandengan menggunakan pemrograman visual Basic 6.0.Diagram alir dari perancangan perangkat lunaktersebut ditunjukkan pada gambar-3 (a).

(a) (b)Gambar-3. (a) Diagram alir keseluruhan sistem

(b) Diagram alir proses signalling dan monitoring


62

Diagram alir dari proses monitoring ditunjukkanpada gambar 3.(b) Program mengirim bytesignaling untuk menguji apakah data loggertersambung ke komputer atau tidak, jikatersambung mikrokontroler akan mengirimbalasan. Kemudian dimulailah proses monitoringsuhu dan saklar.Untuk mengambil data dari EEPROM, programmengirim byte perintah ke alat seperti ditunjukkanoleh diagram alir pada gambar-4.

Gambar-4. Diagram alir proses pengiriman perintah

data logger akan merespons sesuai denganperintah dari komputer. Apabila perintahnyaadalah mengirim data yang tersimpan di EEPROM,maka komputer akan menerima data dari datalogger yang berupa data-data byte yang kemudianakan diterjemahkan menjadi teks. dan selanjutnyadimasukkan kedalam tabel, proses tersebutdigambarkan pada diagram alir gambar-5.

Gambar-5. Diagram alir pengambilan data danmemasukkan kedalam tabel

Realisasi alat1. Mikrokontroler ATMega8535Mikrokontroler merupakan otak dari kerjanya alatsebagai pengendali seluruh rangkaian. Data loggermenerima sinyal pulsa dari sensor yang masukmelalui port dari mikrokontroler, kemudian diolahmenjadi suatu susunan byte yang akan di simpan kedalam EEPROM. Dalam sistem ini mikrokontrolermerupakan master dari serial EEPROM dan RTC sertamempunyai port untuk komunikasi serial USARTuntuk transfer data. Apabila port komunikasi USARTtersebut akan digunakan untuk antarmuka denganserial DB9 komputer, maka harus ditambahkanrangkaian dengan IC max232 sebagai pengkonversisinyal TTL (0 dan +5V) menjadi sinyal RS232 (0sampai -15V untuk logika low dan 0 sampai +15Vuntuk logika high). Gambar-6 menunjukkan skemarangkaian sistem minimum mikrokontroler ATmega8535

Gambar-6. Skema rangkaian system minimum ATMega8535

2. Serial EEPROM AT24C1024Serial EEPROM AT24C1024 digunakan untuk merekamdata aktivitas sensor dalam suatu sistem pemantauan.Skema rangkaian AT24C1024 dapat dilihat padagambar-7.

Gambar-7.Skema rangkaian serial EEPROM AT24C1024


63

Dengan kapasitas penyimpanan sebesar 131.072byte diperkirakan dapat menampung maksimalsekitar 13.107 data dengan ukuran rata-rata perdata adalah 10 byte. IC ini membutuhkan supply+5V untuk penggunaannya. Terdapat 2 pin untukkomunikasi dengan mikrokontroler yaitu SCLterhubung dengan PC0 dan SDA dengan PC1.Kemudian diantaranya dipasang eksternal pull upresistor.

3. Rangkaian Sensor temperatur Analog LM35LM35 adalah sensor untuk suhu yang dapatmengkonversi besaran suhu menjadi sebuahoutput tegangan analog. sensor terskala linearterhadap suhu terukur, yakni 10 milivolt per 1derajad celcius. Jadi jika Vout = 530mV, makasuhu terukur adalah 53 derajad Celcius. Dan jikaVout = 320mV, maka suhu terukur adalah 32derajad Celcius. Tegangan keluaran diparalelkandengan resistor 75 Ω yang seri dengan kapasitor 1 µF dan langsung dimasukkan ke dalam port ADCdari mikrokontroler. Vcc dari LM35 yang digunakanadalah +5V. Skema rangkaian sensor suhu LM35dapat dilihat pada gambar-8.

Gambar-8. Rangkaian sensor temperature LM35

4. Rangakain Sensor Suhu Digital DS1621Sensor Suhu digital IC DS1621 mengkonversibesaran suhu menjadi output berupa data byte.skema rangkaian sensor suhu IC DS1621 dapatdilihat pada gambar-9.

Gambar-9. Skema rangkaian sensor temperature digitalmenggunakan IC DS1621

Contohnya konversi, misal temperatur yang terukursebesar +30,5°C, maka keluaran data byte dari IC iniadalah 1E80h. Jenis interface sensor ini menggunakanprotokol komunikasi TWI sehingga output SDA danSCL nya masuk ke port TWI (PC0 dan PC1) darimikrokontroler.

5. Rangkaian saklarRangakain saklar push button ini merupakanpengganti dari relay sebagai switch untukmemperbanyak aplikasi input data logger. Rangkaiansaklar ini menggunakan pull up resistor dengan nilairesistansi 10 KΩ , sehingga ketika ditekan output nya adalah ≈ 0V (active low). Skema rangkaian saklar push button dengan pull upresistor ditunjukkan pada gambar-10

Gambar-10. Rangkaian saklar

6. Real Time Clock DS1307Setiap terjadi penerimaan sinyal input, mikrokontrolerakan mendeteksi waktu dan tanggal kejadian tersebutdengan bantuan dari IC RTC DS1307. Sehingga setiapdata yang akan disimpan pada EEPROM, secaraotomatis akan dilampirkan juga data waktu dantanggal. Skema rangkaian DS1307 ditunjukkan padagambar-11.

Gambar-11. Rangkaian RTC DS1307

IC DS1307 hanya memerlukan sebuah osilator 32,768KHz dan baterai cadangan +3V, ketika supply utama


64

(Vcc +5V) mati, maka otomatis supply akandipindahkan ke baterai. Karena jenis interfacenyasama-sama menggunakan komunikasi TWI (TwoWire Interface), maka akan tersambung ke pinyang sama dengan eksternal pull up resistor yangsama.Relalisasi modul sistem data loger keseluruhanseperti ditunjukkan pada gambar-12,

Gambar-12 sistem data loger

Keterangan:

1. USB to serial RS232 converter,menghubungkan mikrokontroler dengan portUSB komputer

2. Modul sistem minimum ATMega8535-1,deskripsi data

3. Modul rangkaian serial EEPROM dan RTC4. Modul sensor5. Modul sistem minimum ATMega8535-2,

memproses data masukanRealisasi Form-form tampilan yang diperlukanditunjukkan pada gamba-13

Gambar-13. Form login

Sesudah login, maka akan tampil form dialog untukmembuka file access .mdb sebagai file data baseseperi gambar-14.

Gambar-14. Form dialog untuk membuka database

Gambar-15. adalah tampilan form untuk mensettingport dan baudratenya komunikasi data

Gambar-15. Form untuk mengatur port dan boudrate

Proses berikutnya akan tampil form utama dariprogram data logger. Pada form ini (gambar-16) akanditampilkan grafik temperature hasil pengukuransensor analog dan sensor digital yang disajikandengan masing-masing warna yang berbeda,kemudian ditampilkan pula gambar sinyal pulsa tandasaklar on di bagian bawah.

Gambar-16. Form Utama dari program data logger PC

3

4

5

21


65

Di bagian atas pada form main, terdapat beberapatombol pada toolbars yang mempunyai fungsikontrol sebagai berikut:

1. Setting Port, untuk mengatur nomor port danbaudrate dari komunikasi serial RS232.

2. Mode, untuk memilih mode manual atauotomatis dalam mengirim perintah membacadata.

3. Update Time, untuk mengeset waktu dantanggal pada RTC data logger. Gambarformnya dapat dilihat pada gambar-18.

4. Connect, sebagai pensinyalan apakah PCsudah tersambung dengan data logger atautidak. Jika tersambung maka akanmengaktifkan sistem monitoring.

5. Disconnect, memutus sambungan dari PCdengan data logger dengan menutup portkomunikasi serial.

6. Read EEPROM, Membaca sebagian dataterakhir yang sudah terukur dan disimpan padaEEPROM, serta data tersebut belum pernahditerima oleh PC.

7. Read All data in EEPROM, membaca semuadata yang tersimpan di EEPROM dari awalsampai akhir data tersimpan.

8. Membuka Tabel dari database dengan bentukformnya seperti gambar-17. Form untuk grafikhasil dari database dapat dilihat pada gambar-18 untuk grafik suhu dan gambar-19 untukgrafik saklar push button

9. About, sebagai profile dari software ini.10. Exit, keluar dari program

Gambar-17. Form tabel data base

Gambar-18. Form Grafik untuk Suhu

Gambar-19. Form Grafik untuk input switch

Hasil pengukuran

Pengukuran dimaksudkan untuk mengetahui sejauhmana proses kerja yang dihasilkan, apakah sesuaidengan tujuan dan spesifikasi yang diinginkan dansesuai dengan rancangan yang telah direncanakansebelumnya Pengujian sistem data loger ini dibagimenjadi 2 bagian, yaitu bagian alat dan bagianprogram data logger.

1. Pengujian Sensor Suhu LM35LM35 mengkonversi suhu dalam derajat menjadioutput tegangan yang terskala linear dengan suhuterukur, yakni 10 milivolt per 1 derajad Celcius. ADCmikrokontroler menggunakan tegangan referensi +5V dengan resolusi konversi 10 bit (3FFh). Artinyategangan setiap 1 stepnya adalah 4,88 mV. Makaskala terkecil suhu derajat celcius pembacaan olehmikrokontroler adalah 0,5°C. Pengujian dilakukan daripembacaan suhu kamar sampai dipanaskan denganhairdryer dan dibandingkan dengan termometerstandar . Tabel-1 menunjukkan data hasil pengukuransensor suhu LM35.


66

Tabel-1.Pengukian sensor suhu LM35

Dari Hasil Perbandingan pengukuran antara sensorsuhu analog LM35 dan termometer merek “COX”,error terkecil adalah sebesar 0,2 °C dan terbesaradalah 4,4 °C dengan rata2 sebesar 1,4 °C.

2. Pengujian Sensor Suhu Digital IC DS1621Sensor suhu IC DS1621 menghasilkan 9 bitpembacaan suhu. Jadi keluaran dari pembacaansuhu oleh IC ini adalah keluaran digital 2 bytedata. Tabel-2 menunjukkan data hasil pengukuransuhu oleh sensor IC DS1621.

Tabel-2.Pengujian Sensor Suhu Digital IC DS1621

Dari Hasil Perbandingan Pengukuran antara sensorsuhu digital DS1621 dan termometer merek“COX”, error terkecil adalah sebesar 0,1 °C danterbesar adalah 2,9 °C dengan rata2 sebesar 1,26°C.

Metoda saklar yang digunakan adalah dengan pullup resistor. Jika kondisi

off, maka tegangan keluaran adalah +5 V yangberarti menghasilkan logika high.

3. Pengujian saklarPengujian saklar dilakukan dengan menekantombol saklar push button. Keluaran + 5V (high)ketika saklar dalam kondisi off (tidak ditekan) dan0V (low) ketika saklar push button ditekan.

4. Pengujian Software Program Data LoggerPengujian Software data logger untuk inputtemperatur, mikrokontroler akan membaca ukurantemperature setiap 5 detik sekali. Setiappembacaan sensor temperature (LM35 danDS1621), mikrokontroler mengirim hasilpengukuran pada PC dengan program data logger

dan kemudian ditampilkan ke dalam bentuk grafikdengan masing-masing warna untuk setiap sensorsuhu.Untuk input push button, jika saklar ditekan makaport input dari mikrokontroler akan menerima sinyallogika low kemudian mikrokontroler mengirim datatanda “ON” ke PC dengan program data logger. Danprogram akan menampilkan bentuk sinyal tandasaklar push button ditekan.Hasil pembacaan dengan software program datalogger sebagai monitoring sensor suhu digital danADC serta 3 saklar push button ditunjukkan padagambar-20. Dan gambar-21

Gambar-20. Tampilan tabel grafik temperatur

Gambar-21. Tampilan tabel grafik penekanan saklar

Simpulan Data Logger yang dibuat dapat menyimpan 3 jenis

saluran input yaitu, saluran data analog, saluranserial data interface, dan saluran data digital yangdisimulasikan dengan penekanan saklar

Total Data tiap sampling penyimpanan adalah 9byte untuk data suhu ADC dan saklar, serta 10byte untuk data suhu digital.

Program data logger yang dibuat dapatmemonitoring sensor suhu dan saklar kemudiandapat mengambil data yang tersimpan pada datalogger ke dalam database dan disajikan kedalambentuk tabel dan grafik

Data logger yang dibuat dapat dilengkapi denganenkripsi data yang bertujuan sebagai privacy dankeamanan data.

Daftar Pustaka[1] Winoto, Ardi, Mikrokontroler AVR

ATmega8/32/16/8535 dan Pemrogramannyadengan Bahasa C pada WinAVR,Bandung:Informatika Bandung.2008.


67

[2] Tim Divisi Litbang MADCOMS. Mahir dalam 7Hari Pemrograman Visual Basic 6.0.Yogyakarta:Penerbit Andi. 2005.

[3] Prasetia, Retna., Widodo, Catur Edi.Interfacing Port Paralel dan Port SerialKomputer dengan Visual Basic 6.0 .Yogyakarta:Penerbit Andi.2004.

[4] Dharmani, Interfacing RTC & serial EEPROMusing i2c bus, with ATmega128 uC [Online]Available:http://www.dharmanitech.com/2008/08/interfacing-rtc-serial-eepromusing-i2c.html.

[5] Rohmadi, Membuat Grafik pada Visual Basic(VB) [Online] Available : http://rohmadi-rohmad.blogspot.com/2011/04/membuat-grafik-pada visual-basic-vb.html.

[6] Wheeler, David J., Needham, Roger M. XTEA,Tiny Encryption Algorithm Extension . Paper,Cambridge University Computer Laboratory.1997.

aplikasi data logger menggunakan pc sebagai unit

Documents