PEMBUATAN SISTEM PEMANTAU ARAH ANGIN BERBASIS KOMPUTER Hasan, Budiono, lin Indasah, Sugiri, Didi Gayani StafPeneliti di Balai Instrumentasi.PPTN.BATAN.Bandung.
ABSTRAK. SISTEMPEMANTAUARAH ANGIN BERBASISKOMPUTER. Dalam penelitian ini telah dibuat sistem instrumentasiberbasiskomputeruntukmenentukanarah angin. Untukmengetahuiarah angin, makadibuat baling-balingyang berbentukkerucut.Bila baling-balingtersebutmendapatangln, maka ia akan bergerak sesuai dengan arah angin. Sesudahsudut kerucut dari baling-baling sejajar dengan arah angin, maka gerakan baling-baling akan berhenti.Dalam penelitian ini, perubahan arah angin yang dapat diketahui minimal empatpuluh lima derajat.Supayaarah angin dapatdibaca setiapsaat dalam layar komputer,maka dibuat interface dan perangkat lunak sehinggadata-data dari sensor arah angin dapat diproses oleh komputer.Hasil dari pemrosesantersebutditampilkandalamlayar sehinggadapatdibaca setiapsoot.
ABSTRACT COMPUTERBASED WIND DIRECTIONMONITORINGSYSTEMIn this investigation,a computerbased instrumentationhas beencarried out to monitor wind direction. To know wind direction,a conicalvanehas been built. If the vane was hit by wind, it would be positioned according to the wind direction. After the conical vaneangleparallel to the wind direction,themovementofthe vane wouldrest. Thus,the change of the wind direction could be obtained.In this investigation,the change ofwind direction could minimallybe obtained about fourteen five degrees.In order that the wind direction could continuouslybe read, consequently,an interfaceand a softwarewasarranged.until datafrom the wind direction sensorcould be processedby computer.Theyielded processwas displayedon the screenso that it could continuouslybe read.
PENDAHULUAN P usat PenelitianTeknik Nuklir (PPTN) BA TAN adalabinstansiPemerintahyang bergerakdalam bidang penelitian,pendayagunaan reaktornuklir dan memproduksiradio isotop yang dihasilkan dalam suatu proses dalam reaktor nuklir. Reaktor nuklir hanya dapatdioperasikanapabilasemuapersyaratan untuk keselamatanreaktor telab dipenuhi dengan baik. Dengan demikian maka keselamatanpara karyawan dan masyarakatdi sekitar PPTN dapat terjamin. Supayakeselamatanmasyarakatdi sekitar reaktor PPTN lebih terjamin, maka Balai lnstrumentasi PPTN Bandung membuat sistem instrumentasiberbasis komputer untuk memantau arab angin. Dalam sistem pemantau ini, sebuab baling-baling kerucut diletakkan diatas bangunan reaktorPPTNBandung.Baling-balingini digunakan untuk menentukanarabangin.Bila arab angintidak sejajar dengan sudut kerucut daTi baling-baling, maka baling-balingini akanbergeraksesuaidengan arab angin. Bila arab angin sejajar dengan sudut Baling-baling kerucut
Piringan data pengkode
II
kerucut,makapergerakandari baling-balingtersebut akan berhenti. Dengan demikian maka arab angin dapatdiketahui. Supayadata dari arab angin dapat diketahui setiap saat,maka sistem pemantauarab angin ini dilengkapi dengan perangkatkeras yaitu piringan pengkodedata, sensorarab angin, komputer IBMPC, interface 8255, daD perangkatlunak dalam bahasa BASIC. Semua data dari baling-baling tersebut diproses dalam komputer daD hasilnya
ditampilkan ~ layar komputer. Dengan demikian maka~ angin dapat diketahui setiap saat. rO"-{~
BAHAN DAN TAT A KERJA SistemPerangkat Keras Blok diagram dari perancanganperangkat keras untuk sistempemantauarab angindapatdilihat pacta gambarsebagaiberikut:
Sensor ""'"~Vl
Monitor
!~ I
~I
Interface 111""11«"" II
L.-
Gambar1. Blok diagramsistempemantauarahangm.
.--
~
Perancanganperangkatkeras dari sistem ini terdiri dari empat bagian yaitu baling-baling kerucut, piringan pengkodedata, rangkaiansensor danrangkaianinterface. Baling-baling kerucut Baling-baling ini terbuat dari alumunium yang berbentukkerucut.Baling-balingini diletakkan diatastiang yang berbentuksilinder disertaidengan assehinggadapatberputar.Bila dia kenaanginyang tidak sejajar dengan sudut kerucut, maka balingbaling ini akan bergeraksesuaidenganarab angin. Bila arab anginsejajar dengansudut kerucut,maka pergerakandari baling-balingakanberhenti.Balingbaling ini digunakanuntuk mengetahuiarabangin. Piringan pengkodedata Piringan ini terbuat dari alumunium dan berbentuklingkaran. Piringan ini ditempelkanpada baling-balingkerucut.Dalampenelitianini, piringan pengkodedata dibagi menjaditiga bagian. Dengan demikian maka dapat dibuat delapan buah kombinasi bilangan biner. Gambar piringan pengkodedatadapatdilihat pada
Rangkaian sensor Rangkaian sensorarab angin yang digunakan adalah rangkaian sensor dengan menggunakan sistem optik. Komponen yang digunakan adalah sebagaiberikut: I.
Optocopler. Komponen ini mempunyai bagian pengirim cahaya ( Tx ) clan bagian penerima cahaya ( Rx ). Jika antara Tx clan Rx terhalang piringan pengkode data, maka akan memberi output low ( 0 ). Sebaliknya bila antara Tx clan Rx tidak terhalang piringan pengkode data, maka output yang dihasilkan adalah high (I).
2.
Resistor, IC74LSO4 , clan lampu LED.
Resistor clan IC74LSO4 digunakan untuk memperkuat tegangan. Lampu LED (light emitting dioda) digunakan untuk mengetahui posisi tegangan, yaitu dalam posisi high atau low. Rangkaian sensor arab angin dapat dilihat pada gambar 3. Rangkaian Interface Interface yang digunakan dalam sistem pemantau angin ini adalah Programmable Peripheral Interface ( PPI ) 8255, sebagai penghubung antara sensor dengan komputer. Data keluaran dari rangkaian sensor dimasukkan ke dalam komputer melalui interface. Fungsi interface yaitu untuk mengambil data dari luar. Untuk mengolah data clan menyesuaikan kecepatan data dari luar dengan kecepatan pemrosesan dari komputer digunakan perangkat lunak. Dengan demikian maka data dari sensor angin dapat diproses oleh komputer PPI 8255 mempunyai 24 jalur yang terbagi atas tiga buah port yaitu port A, port B clan Port C. Tiga port tersebut dihubungkan dengan internal data bus clan dibagi menjadi dua group. Masing-masing group dikendalikan oleh kontrol group T.
:~:;jij~~I~' , ... ,
~
Pk1nganp~
'0' 'M',
\
,,
..,..
~:~~~:~~~~~~ T.
/
I
,
'0
,-,'T-
-
Gambar2. Baling-balingkerucutdanpiringan pengkodedata. gambar 2. Bagian yang tidak diarsir merupakan bagian yang ada alumuniumnyauntuk menghalangi cahaya daTi Tx ke Rx. Bagian yang diarsir merupakanbagianyang berlubangsehinggacahaya dari Tx dapatke Rx dengantidak terhalang.Dengan mengkonversibilanganbiner tersebutdenganmata angin,maka dapatditentukandelapanpenjuruarab
angin.
~ ~ ,
--fo<}t---4
'M'
.0.
... T. ,.., : ., :--;;,--:'
00'07
r;-
,..
~,
KEPPI
vcc~V)
Gambar3. Rangkaiansensorarabangin
288
Prosiding Pertemuan dan Presentasi llmiah P3TM-BATAN, Yogyakarta 14 -15 Ju/i 1999
--BttkAr
dipancarkan oleh Tx dipantulkan oleh piringan sehinggaVcc mengalir ke ground. Sebaliknyajika antara Tx dan Rx tidak terhalangpiringan, mitka outputyangdihasilk~ adalabhigh (1). Untuk mengetahuiarab angin, maka antara Tx daD Rx diberi piringan untuk pengkode data. Dalam rancangan pengkode data ini digunakan pengkodetiga bit sehingga dapat dibuat delapan kombinasi kode data untuk menentukan delapan arab angin. Pengkodeanarab mata angin dapat dilihat padatabel sebagaiberikut: TabelI. Pengkodean arabmataangin.
Gambar
4. Blok
diagram
untuk
mendefinisikan
masukan-keluaran bersangkutan.
dengan
perangkat
sensor
dihubungkan. di inisialisasi
kerja
yang
mode
0, dimana
Melalui
Oleh
digunakan
port
komputer Blok
gambar
melalui
salah
diagram
PPI
8255
dapat
PPI
data daTi
interface
Adapun
pacta PPI
setiap
ini
itu
dahulu.
sistem
dilakukan
port
karena
terlebih
port
dalam
Pengaturannya
atau keluaran.
tersedia.
tugas
beroperasi
lunak.
perlu
ke
bagaimana
yang
yang
masukan
PPI 8255
8255
ini
di
ini
model adalah
set sebagai
ini dihubungkan
satu 8255
slot
yang
telah
dapat
dilihat
pacta
4.
Perangkatlunak Pengoperasian perangkat dibuat
peralatan
lunaknya.
dalam
bahasa
yang
ditulis
dalam
dua
untuk
program
program
Dalam Quick
untuk
BASIC.
pengukuran
bagian
utama.
Kerja
pacta lunak
Perangkat arab
Bagian
inisialisasi.
pengukuran
Prinsip
ini tergantung
hal ini perangkat angin
lunak dibagi
pertama
adalah
kedua
adalah
Bagian
arab angin.
Sistem
Output dari optocoplerkemudian masuk.ke IC74LSO4. IC74LS04 digunakan sebagai buffer yaitu untuk memperkUatarus listrik sehinggapacta logic I, teganganVcc = 5 Volt dantidak terjadi drop tegangan selanjutuya. Untuk mengetahui apakah teganganberadadalam posisi high atau low, maka digunakan lampu LED. Data dari IC74LSO4 dimasukkanke komputermelaluiPPI 8255. Dengan Qantuanprogram BASIC, maka data tersebutdapat diolah oleh komputerdan hasilnyaditampilkanpacta layarmonitor.
HASIL DAN PEMBAHASAN Dengan menggunakan baling -baling kerucut, piringan pengkode data, sensor, interface dan komputer, maka arah angin dapat dipantau setiap saat. Dalam
Prinsip ini adalah
kerja
sebagai
Sensor pengirim (Rx).
Antara
bagian
pengirim
data.
baling-baling
ini
maka
p~ngkode
Sedangkan yang
tetap.
daD bagian untuk
pengkode
mendapat
data
kerucut. angin
daD
data ini juga berada
demikian
cahaya
piringan
baling-baling
optocopler Dengan
cahaya
Piringan
pacta
bagian
penerima
diberi
ditempelkan piringan
arab angin
mempunyai
( Tx ) daD bagian
cahaya
mengkodekan
pemantau
berikut. optocopler
cahaya
penerima
dari sistem
berputar,
ikut berputar.
dalam
maka
ini
Apabila
kedudukan
arab angin
dapat
diketahui. Prinsip output
low
piringan
Hasan,ill.
kerja (0) jika
pengkode
dari
sensor
antara data
Tx
ini
akan
daD Rx
karena
memberi terhalang
cahaya
yang
data hanya sehingga
hanya
delapan
penjuru
besarnya
360
angin
penelitian
digunakan
(Utara,
barat daya,
ini, piringan
untuk
mengkode
dapat digunakan arah
angin.
derajat, timur
barat
laut,
dan
sebesar 45 derajat.
untuk
Karena
berarti barat
Mula-mula
laut)
bit
menentukan satu lingkaran
setiap
timur,
pengkode data tiga
penjuru
tenggara, mempunyai
baling-baling
arah selatan, range keru~ut
diarahkan tepat ke utara. Dan arab ini dianggap berada dalam 0 derajat. Berarti. range utara adalah 22,5
derajat
sampai
22,5
baling-baling
sebesar
30
derajat,
'barat
laut'.
Yang
baling Dalam
kerucut bergeser kekanan tepat 22,5 derajat. hal ini di monitor mungkin tertulis ' utara '
daD mungkin lagi
tertulis bila
sehingga
Bila
mendapat
masalah
angin
derajat.
kerucut
maka menjadi
'barat
bergeser
dimonitor masalah
laut'.
baling-baling
ke kanan
akan
tertulis
bila
baling-
Yang kerucut
menjadi hanya
ISSN 0216-3128
ProsidingPertemuandan PresentasiIlmiah P3TM-BATAN;Yogyakarta14 -15 Juli 1999
BukuI
bergeser sedikit, kurang dari 22,5 derajat. Pada monitor akan tetap tertulis 'utara' meskipuntidak tepatke utara. Dalam bal ini kita tidak tabu berapa derajatpergeserandari baling-balingtersebut. Untuk mengatasi bal ini, maka dapat digunakan rancangan pengkode data dengan pengkodebit yang lebib banyak. Untuk pengkode data empat bit, maka dapat dibuat enambelas kombinasikode data untuk menentukanenambelas penjuru arab angin. Dengan demikianmaka setiap penjuruarab anginbanya mempunyairangesebesar 22,5 derajat.Tetapi sistempemantauarab angin ini juga mempunyaiketerbatasan. Jika kombinasikode datanya sangatbanyak, maka pembuatanpiringan pengkodedatanyasangatsulit daDbasilnya kurang akurat.
289
TANYAJAWAB Subari S. * *
Hasan *
Interfaceyang digunakanadalah Programable Peripheral Interface (PPI) 8255. Fungsi Interface yaitu mengambil data dari luar, selanjutnya dengan bantuan perangkat lunak data tersebut diolah dan kecepatannya disesuaikandengankecepatanpemrosesandari komputer.mode kerja yang digunakan adalah modeO. dimana setiapport dapat disetsebagai masukandan keluaran.
*
Jika terjadi pusaranangin. maka baling-baling aqkanbergerakcepatdan di layar monitorjuga akan berganti-gantinama arah angin dengan cepat.
KESIMPULAN Denganmenggunakanbaling-baling kerucut, piringanpengkodedata,rangkaiansensoroptocopler dan interface, maka arab angin dapat diketahui. Yang perlu dipersiapkandenganteliti dalam sistem ini adalahpiringanuntuk mengkodekan data.Akurat atau tidaknya pembacaandata arab angin sangat ditentukanoleh piringanpengkodedatatersebut. Dengan menggunakanpengkode tiga bit, maka dapat dibuat delapan kombinasi kode data untuk menentukandelapanpenjuruarabanginyaitu: utara, timur laut, timur, tenggara, selatan, barat daya,baratdan baratlaut. Jika perubahanarab angin ingin diketahuisecaradetail, maka dapatdigunakan piringan pengkode data dengan bit yang lebih banyak. Dengan semakin banyaknya kombinasi kode data, maka perubahan arab angin dapat diketahuisecaralebihterperinci.
DAFT AR rUST AKA 1.
Peter D.Lawrence,Real Time Mocrocomputer systemDesign: An Introduction, McGraw-Hill Book Co.,Inc.,.NewYork, 1988
2.
Roger L. Tokheim, Digital Electronics, McGraw-Hill, Book Co., Inc., New York, 1988.
3.
Hall, D.V., Microprocessorand Interfacing Programming and Hardware, McGraw-hill , New York, 1986.
4.
P. Insap Santosa,Quick BASIC, Andi offset, Yogyakarta,1989.
Mohon dijelaskan tipe dan prinsip interface yang digunakan Jika terjadi pusaranangin apa responalat yang andabuat
Sudiyanto * Bagaimana mengantisipasi hila arab angin selalu berubah-ubahdengan kecepatanyang berubah, apakah basil akhimya juga fungsi waktu? Hasan *
Jika arah angin berubah dengan cepat, mota pada monitorjuga berubah nama arah angin dengan cepat, hasil akhirnya adalah dapat diketahui arah angin yang paling dominan dalamwaktutertentu.
