Pro.~idillg Sl!millar llasil PI!llt!/iri{lJ/ PRSGTallllll 1998/1999

ISSN 0854-5278

PEMBUATAN PROGRAM PERANGKAT AKUSISI DAN PENGOLAHAN DATADENGAN MENGGUNAKAN PERANGKA T LUNAK LABVIEW

Jupiter S. Pane

ABSTRAK

PEMBUATAN PROGRAM PERANGKAT AKUSISI DAN PENGOLAHAN DATADENGAN MENGGUNAKAN PERANGKA T LUNAK LABVIEW. Telah dilakukan

pembuatan program perangkat akusisi dan pengolahan data dengan menggunakan kartuakusisi AT 2150 dan bahasa program LabView. Untuk pengujian kemampuan akusisidata telah dilakukan pengujian dengan melakukan pengukuran dengan peralatanmultimeter dan hasilnya menunjukkan tingkat akurasi yang tinggi dengan kesalahanO.lmV. Dari sisi pengolahan data telah dilakukan perhitungan spektrum energi denganFast Fourier Transform dan hasilnya sesuai dengan yang diharapkan. Kelemahan yangacta pacta pemograman ini adalah akusisi dan pengolahan data yang dilakukan masihterbatas untuk sinyal di atas 42 KHz.

ABSTRACTDEVELOPING PROGRAM OF DATA ACQUISITION AND PROCESSINGUSING LABVIEW SOFTWARE. Data acquisition and processing system usingLabView program had been set-up. Test on the acquisition output results wereperformed by comparing them with real measurement and the result showed a goodagreement, where the error is around I mV. Test on data processing capability wasperformed by checking the result of spectrum energy calculation toward standard signalusing Fast Fourier Transform. The result showed a good agreement, where thespectrum energy of standard signal shapes a single peak that represent the signalfrequency. The weakness of the system is that the capability of data acquisition andprocessing system is limited for signal frequency higher than 42KHz.

PENDAHULUAN

Labview merupakan suatuperangkat lunak untuk membangun suatuprogram aplikasi layaknya bahasaprogram C maupun Pascal. Disampingpemakaiannya yang umum, Lab Viewjuga dapat dipakai untuk tujuan khususseperti akuisisi data, pengolahan data,monitoring, dan instrumentasi kontrol.Program Labview disebut juga Virtualinstrument karena penampilan danpengoperasiannya menggambarkankondisi instrument yang sebenarnyal1].

Sesuai dengan pengembanganyang dilakukan saat ini di Sub BidangTeknologi Instrumentasi yaitumodernisasi komputer proses danpengembangan alat pengolah sinyaluntuk monitoring dan diagnosis, makapenguasaan perangkat lunak LabViewdan aplikasinya sangat diperlukan.Pengembangan yang sarna juga telahdilakukan sebelumnya denganmenggunakan bahasa pemogramanPascal namun kendala yang dihadapisaat ini adalah kemampuan olah dataprogram hanya terbatas pactajumlah datayang sangat kecil. Melalui penggunaan

71

ISSN 0854-5278

perangkat LabView permasalahan inidapat diatasi karena Lab View memilikikemampuan memori yang cukup besaruntuk mengolah data dalam jumlah yangcukup banyak.

Oleh karena itu tujuan penelitiandengan topik ini disamping untukpenyediaan perangkat akusisi danpengolahan data dengan perangkat lunakLabView juga untuk pengembanganteknik akusisi daTIpengolahan data yangte1ah pernah dikembangkan terlebihdahulu.

Penelitian ini dilakukan dalam

dua tahap dengan sasaran tahap pertamaadalah tersedianya satu perangkat akusisidaTI pengolahan data denganmenggunakan perangkat lunak LabViewdaTItahap kedua adalah tersedianya datahasil pengukuran daTI pemrosesanparameter proses RSG-GAS.

Dalam penelitian tahap pertamaini akan dilakukan langkah-langkahpenguasaan teknik pemograman denganLabview, pemasangan perangkat akusisiAT-2150, pembuatan program aplikasiuntuk akuisisi data dan program aplikasiuntuk pengolahan. Seluruh hasilkemudian akan dites denganmenggunakan alat ukur yangkonvensional.

APD(x) - 1

{

(X_X)

2

}i - ~17f~ exp ~ 'ldah (3)

Pembullfall Progmm Pawlgkat ....Jupiter S. Pane

Akusisi dataUntuk melakukan akusisi data

digunakan kartu akusisi AT 2150 produkNational Instrumentation. Kartu inimemiliki 4(empat) kanal masukandengan ketelitian 16 bit yang dapatdicuplik secara simultan. Kartu AT-2150 dilengkapi dengan filter antialiasing dan dapat mencuplik dengan lajumaksimum 51.2 KHz. Kartu akusisi

data ini juga dilengkapi denganpenyangga FIFO-256 word. Gambar 1menunjukkan blok diagram kartu akusisiAT-2150[2]

Komponen-komponen utamayang membentukAT 2150adalah :

Sirkuit interface PC I/OSirkuit input output analogSirkuit trigerSirkuit interface real-time systemintegration.

Pengolahan data

Perangkat lunak pengolahan datadilakukan dengan mentransformasiFourierkan sinyal yang datang dalamdomain waktu ke dalam domainfrekuensi.

Untuk membuktikan bahwa sinyal yangdiamati adalah sinyal yang stationermaka perlu diamati terlebih dahuludihitung kerapatan peluang amplituda(Amplitude Probability Density) signaldengan TUlliUS:

Bila signal menunjukkan spektrumterdistribusi secara Gaussian maka sinyaldapat dikatakan stationer.

Spektrum Energi

111= Is11

11t=J.-Is

Dengan transformasi fourierdapat dilakukan analisa spektum sinyalyang sedang diamati. Transformasi

72

TEO RI- 1 NXRata =

-Lxi (1)N i=l

1 C - )2

0: = Cx(0) = NL Xi - X Rala(2)

Prosidi/lg Seminar Hasi! Pe/lelitiaJ/ PRSGTaJuI1l1998/1999

Fourier dari signal x(t)dihitung dengan rumus [3J:

dan y(t)

x(f,T) =T

f x (I) e-jn2Trlt dt0

(4)

T

y( f,T)= fy(t )e- jn2nft dt0

(5)

dengan inversnya,

T

x(t)= fX (f)ejn2Tr It dt0

T

y(t)=fY(f)ejn2Tr It dt0

(6)

(7)

Bentuk di atas dapat dinyatakan dalambentuk persamaan diskrit denganketentuan hubungan t daD f sebagaiberikut :

dengan L1t adalah waktu interval, LJfadalah resolusi frekuensi, fs adalahfrekuensi sinyal, daD n adalah jumlahsampel.

Maka spektrum energi sinyal diskritmenjadi :

_j2pimk j21tnk!::,.t (I) AI (I) AI

S..{k)=-"'[.xi e LXj eI) M*lY

(8)

i = 1, 2, , m1 = 0,1,2, , M/2

where :m number of signalsfor processing= number of data

points per blockM

ISSN 0854-5278

number of blocksN =of data

k = discrete frequencypoint

Pemograman Akusisi daD PengolahanData dengan LABVIEW

Program Labview disebut jugaVirtual instrument karena penampilandaD pengoperasiannya menggambarkankondisi instrument yang sebenarnya.Program ini memiliki fungsi-fungsiuntuk meng-hubungkan satu elemendengan elemen lain sehingga merupakansatu kesatuan program. Elemen yangmembentuk program VI merupakanobjek-objek program yang memilikifungsi gratik sehingga dapat digunakansebagai tampilan. Dengan demikiansistem yang sedang dirancang dapat ditampilkan seolah-olah dia merupakansuatu instrument yang sesungguhnyadaD berfungsi sebagaimana instrumentyang sesungguhnya.

Pembuatan program denganmenggunakan LabView dapat dilakukanmelalui dua panel rancangan yaituperancangan tampilan derail (frontpanel) daD perancangan dengan panelblok diagram. Kedua panel tersebutmerupakan suatu keterkaitan yang tidakdapat dipisahkan. Apabila terdapatkesalahan pacta perancangan tampilanderail maka secara langsung kesalahantersebut akan tertampil pacta panel blokdiagram demikian sebaliknya daDakibatnya program tidak dapatdijalankan.

Gambar 2 menunjukkan contohsedehana teknik pembuatan programpengukuran dengan termometer denganmenggunakan LabView.Pemogramanan Perangkat Akusisi data

dataPacta prinsipnya kartu akusisi

AT 2150 digerakkan dengan

73

ISSN 0854-5278

menggunakan perangkat lunakpenggerak NIDAQ yang disediakankhusus untuk kartu akusisi. Output dariNIDAQ selanjutnya dihubungkan keperangkat lunak Akusisi LabView.

Pembuatan Program Perangkat .Jupiter S. Pane

.Secara diagram hubungan kartu akusisidata, NIDAQ, clan LabView digambarsebagai berikut :

LABVIEW

Setelah kartu akusisi data,program NIDAQ, clan programLab View diinstall maka dilakukan

configurasi terhadap NIDAQ untukmengenali kartu-kartu apa saja yangakan digunakan untuk keperluan

I:"~~;jI~"."",.

program. Selanjlltnya programdieksekusi dengan program akusisi yangdirancang dengan LAB VIEW.Rancangan program akusisi data dapatdilihat pada gambar 3.

'1"1.'., ..-t...

'i'~~;~"~~"""':':::l3>rl ~r;~~;};i~jr,,' ur" I

~J~C""'O"T'~ to,? C

r~'~~:~:.~'~.:~~'~~J

~I"

Gambar 2: Panel Diagram daDDepan Pengukur Temperatur

74

Prosidmg Seminar Hasi/ Pene/itian PRSGTahlln 1998/1999

8umwr of KiDS Ie

H<JUlre (1 O(:G)

K,a8 uk!

(4(:({) ~,<:'.:,;n:,/~.'J()

ISS:-J 01\5-1.5278

.!~~~~ "fOliagevap"",;fsmj \

Gambar 3 : Blok Diagram Program Akusisi Data

AI CONFIG berfungsi untukmenyiapkan konfigurasi kartu akusisiyaitu nomor devive, kanal clanbanyaknya data yang akan diambil, AISTART berfungsi untuk memulaipengoperasian penyimpanan data kedalam buffer kartu akusisi, AI READberfungsi untuk membaca data daribuffer kartu akusisi, clan AI CLEARberfungsi untuk menghapus memoryanalog input dari buffer

Manajemen Data

Sesuai dengan pemakaiannyauntuk pengolahan data maka data yangdiambil diatur sedemikian rupa sehinggadata dapat merepresentasikan keadaanyang sebenarnya. Data diambil secarasequensial dengan waktu cuplik tertentu.Dalam hal ini data yang masuk telah

HASIL DAN PEMBAHASAN

ditapis untuk meloloskan sinyal-sinyaldengan frekuensi yang menjadi interestData yang masuk kemudiandikelompokkan didalam blok-blok buffersebanyak 1024 untuk diolah. Setelahdata tersebut diolah maka dat dikirim ke

penyimpan sekunder untuk disimpan,selanjutnya prosesor mengolah 1024kelompok data berikut demikianseterusnya.

Pemograman Perangkat Pengolah Data

Pengolahan data dilakukandengan melakukan perhitungan rata-rata,standard deviasi clan spektrum energy.Secara diagram rancangan programperhitungan spektrum energiberdasarkan FFT dapat dilihat padagambar 4.

Hasil

~,~

~""""",O<"', ':'v'~ ~:;;~.'::~~., I!"""-,,,,-,,"'-'-""'%""~M"""_"""""""""""""'W.w"',""'%"'"-Pl[liIlI~

Gambar 4 : Diagram Pemograman Perhitungan FFT dengan LABVIEW

ISSN 0854-5278

Secara keseluruhan diagram blokprogram akusisi daTI pengolahan datadapat dilihat pacta gambar 5. Denganmengeksekusi program tersebutdiperoleh basil seperti pactagambar 6.

Pembahasan

Pengujian terhadap programakusisi data telah dilakukan denganmembandingkan basil pengambilan datadengan program daTIbasil pengukuran.Dari laporan [4]dapat ditunjukkan bahwaketelitian basil akusisi data sangat tinggiyaitu mencapai kesalahan sekitar 1 mV.Dengan demikian program akusisi datayang dibuat cukup memadai digunakanuntuk pengukuran dengan ketelitian 1mV.

Dalam pengolahan data sinyalyang digunakan sebagai input adalahsignal standard yang dihasilkan darigenerator signal. Signal ini memilikifrekuensi tunggal yang dapat ditentukansecara pasti. Secara teoritik makaspektrum energi yang dihasilkan olehsuatu signal akan mencapai puncakfrekuensi pacta daerah frekuensi sinyalitu sendiri. Oleh karena signal standardyang dilewatkan pacta sistem akusisiadalah sinyal dengan frequency 1000Hzmaka pacta gambar 6 terlihat bahwapuncak berada pacta frekuensi 1000Hzpula demikian pula untuk frekuensi yanglebih rendah. Dari pengamatan ini jelasterlihat bahwa sesungguhnya programpengolah data telah berjalan denganpersyaratan yang diperlukan. Dengandemikian program akusisi daTI

DAFTAR PUSTAKA

Pt!t1IbUlllml Progmt1l Paallgklll ....Jupiter S. PlIlIe

pengolahan data yang telah dibuatseperti pacta Gambar 5 telah teruji.

Dengan diperolehnya basil inimaka pengembangan lebih lanjut dapat

dilakukan untuk tujuan-tujuan khusus.Sesuai dengan judul penelitian ini makapenggunaan sistem akusisi ini akandipakai untuk akusisi daTI pengolahandata proses RSG-GAS.

Kendala-kendala yang masihdihadapi dalam mengoptimalkanperangkat akusisi daTIpengolahan dataini adalah masih tingginya frekuensisinyal yang dapat diolah oleh sistemyang acta sekarang sedangkan kebutuhanuntuk analisa sinyal proses RSG-GASadalah pacta frekuensi rendah. Untukmenyelesaikan masalah ini maka pactatatun berikut penelitian akan dilanjutkanuntuk dapat mengakusisi data denganfrekuensi rendah disamping untukmencapai sasaran penelitian tahap kedua.

KESIMPULAN

Pembuatan sistem akusisi daTIpengolahan data dengan menggunakanperangkat lunak LabView telah berhasildilaksanakan sesuai dengan sasaranpenelitian tatun ini. Mengingatkendala yang dihadapi yaitu masihtingginya frekuensi sinyal yang dapatdicuplik dengan perangkat ini, makapacta penelitian tahap berikutnya perludikaji untuk menurunkan batas frekuensitersebut ke frekuensi rendah.

[1] National Instrumentation, "LAB-VIEW," Tutorial, August 1993[2] National Instrumentation, "AT-2150 CARD," Manual Book[3] Upadhyaya, B.R., "Information Theori," Lecturer Book UT, USA1993

76

Prosidillg Semillar llasi/ PmdiriaJl PRSGTal/u1I 1998/1999

ISSN 0854-5278

[4] Hary P., " Pembuatan akusisi data analog dengan Pemrograman LABVIEW,"Tugas akhir tingkat PATN.

DISKUSI

Pertanyaan (Slamet Wiranto) :

1. Kenapa Kartu ATIl50 daTi awal dipilih? Sedangkan kartu tersebut tidak bisadipakai di RSG-GAS (pada frekuensi rendah?)

Jawaban (Jupiter S. Pane) :

Dalam penelitian ini hanya menggunakan kartu yang tersedia saja mengingatpembelian kartu akusisi cukup mahal. Karena penelitian berlanjut maka pengusulanpembelian kartu akusisi yang sesuai dapat diusulkan.

Pertanyaan (R. Indrawanto) :

1. Mohon diberi penjelasan secara Ullom mengapa dikembangkan sistem akusisi datadi PRSG, apakah ini dipakai untuk mengganti program MADAM 30 buatanInteratom?

Jawaban (Jupiter S. Pane) :

Untuk penguasaan teknologi dalam akusisi data dan pengolahan data untukmonitoring dan diagnosis dan modifikasi instrumentasi proses RSG-GAS.

Pertanyaan (Uju Jujuratisbela) :

1. Melihat judulnya dan membandingkan dengan apa yang dilakukan sepertidikemukakan dalam presentasi, tujuan USPEN (Judul Makalah) belum tercapai.

a) Apakah benar indikasi tersebut di atas?b) Kalau memang belum tercapai, sebaiknya judul makalah disesuaikan dengan

apa yang sudah dilakukan dalam 1 tahun lalu. Silahkan komentar anda!

Jawaban (Jupiter S. Pane) :

Penelitian ini adalah penelitian dengan multi year (2 tahun) sehingga untukmencapai judul dapat diperoleh pacta tahun ke-2, sedang untuk tahun ini sasaransudah tercapai.

Pertanyaan (Muh. Subekti) :

1. Apakah Labview diperoleh secara legal dalam objek penelitian ini?

Jawaban (Jupiter S. Pane) :

LabView saat ini sudah menjadi Software yang diperjual belikan dipasaran.

77

ISSN 0854-5278Pt!mlmatan Progmm Pt!rm/gkar....Jupiter S. Pallt!

LAMPIRAN

9G-

I;JCT"

f~>r.onon

--:Jg

00~

~::::J"(10S-j(3(~::,

~.~.'":,

78

Prosidillg Semi1Ulr Basil Pel/eli/ion PRSGTaJllUl199811999

ISSN 0854-5278

'," ,.

E'2::: -

'I C) .-I~ f

I

' ~ ~.-a <.::,- v.i

I~ 21I

C) . I

I

~51- ~I'" ""

~E

I

~ £i2 ,

j8 I" ii ,

~jIIIIjI[

79