didikrs-hfi bali 2014
DESCRIPTION
hflTRANSCRIPT
Didik RS @ Fisika UB
Pengembangan Sistem Instrumentasi Geophone Array Sensor Biaya Murah Untuk Eksperimen Geofisika-Seismik pada Skala Laboratorium
Didik R. Santoso
Devisi Instrumentasi Jurusan Fisika – FMIPA - UB
Jl. Veteran 2 Malang 65145, Indonesia.
(E-mail: [email protected])
Didik RS @ Fisika UB
1. PENDAHULUAN
• Kendala yang sering dihadapi dalam pelaksanaan kegiatan eksperimen geofisika seismik adalah mahalnya harga peralatan.
• Usaha mengembangkan sendiri sistem instrumentasi ini dalam bentuk yang sederhana dan murah merupakan tantangan yang menarik.
Didik RS @ Fisika UB
ILUSTRASI SURVEY SEISMIK
Bagian2 Sistem Instrumentasi
• Geophone array sensor
• DAQ
• Software pengolah data.
Didik RS @ Fisika UB
2. Desain Sistem Instrumentasi
MTU
RTU-N
RTU-4RTU-2
RTU-1 RTU-3
Fieldbus RS-485
SE
NS
OR
-1
SE
NS
OR
-2
SE
NS
OR
-3
SE
NS
OR
-N
Fieldbus RS-485RTU
RS-485 Interface
DAQ
Fieldbus RS-485MTU
PC + SOFTWARE
(Hardware Control &
Data Processing)
RS-485 Interface
Pengukuran Terdistribusi Jaringan Fiedbus RS-485
Jaringan multi points, mampu mengatasi sampai 127 lebih node dengan rentang komunikasi sampai dengan 1200 m. High noise immunity dan fast signaling rate.
Didik RS @ Fisika UB
Sensor Seismik • Mems Accelerometer • Rang. Pengkondisi Sinyal
• Spring Geophone MEMS Accelerometer
• MEMS acc MMA7361L mempunyai tiga sumbu sensing dengan sensitivitas yang cukup tinggi (800 mV/g), analog.
• Diperlukan Pengkondisi Sinyal Mengkondisikan sinyal hasil keluaran sensor agar sesuai dengan input rangkaian akuisisi (fungsi penguatan, pemfilteran, matching listrik, dll)
Didik RS @ Fisika UB
• BPF frekuensi sinyal : 0,1 Hz sampai dengan 160 Hz (Geofon) • V output bernilai antara 0 volt sampai dengan 5 volt (DAQ)
Rang. Pengkondisi Sinyal
C4C3
9V
-9V
+ LF353
-9V
9V
C1
C2
+ LF353
1 Hz
Vx1.55/1.75V
R4
R3
R1 R2A
B
1.000mHz 10.00mHz 100.0mHz 1.000 Hz 10.00 Hz 100.0 Hz 1.000kHz 10.00kHz 100.0kHz 1.000MHz 10.00MHz
10.00 dB
-10.00 dB
-30.00 dB
-50.00 dB
-70.00 dB
-90.00 dB
A: ic2_1
𝑓𝐶𝑈 =1
2 𝑅1𝑅2𝐶1𝐶2 𝐻𝑧
𝑓𝐶𝐿 =1
2 𝑅3𝑅4𝐶3𝐶4 𝐻𝑧
Didik RS @ Fisika UB
1 Hz
Vz
IN+IN- V+
V-OUTREF
RGRG
AD620
-9V
9V
2.5V
Z
RG
A B
Rangkaian penguat tegangan dengan offset-dc sebesar 2,5 volt
0.000 s 1.000 s 2.000 s 3.000 s 4.000 s 5.000 s
6.000 V
5.000 V
4.000 V
3.000 V
2.000 V
1.000 V
0.000 V
-1.000 V
-2.000 V
A: vx1_1
B: u2_6
0.000 s 1.000 s 2.000 s 3.000 s 4.000 s 5.000 s
6.000 V
5.000 V
4.000 V
3.000 V
2.000 V
1.000 V
0.000 V
-1.000 V
-2.000 V
A: vx1_1
B: d2_k
Didik RS @ Fisika UB
Modul DAQ
• DAQ bertugas mencuplik dan mengubah sinyal analog (0-5) volt keluaran modul sensor menjadi data digital. DAQ dibangun berbasis sebuah chip mikrokontroler.
RS-485
uC
RAM
V-Input (5)
Ad
d S
el.
Didik RS @ Fisika UB
3. Implementasi
MTU
RTU-1RTU-2
RTU-3RTU-4
Start
PC
Initialization
Sending RTU
address (ID)
Check ACK
Sending
commands
Check ACK
Start
Microcontroller
Initialization
Receiving RTU
address (ID)
Check IDSleep,No
YesNo
Receiving
commands
Sending ACK
Yes
Sending data
Stop
Internal process
for DAQ
Sending ACK
Receiving data
Stop
Yes
No
MTU RTU
Until restart
(RES)
Didik RS @ Fisika UB
4. Kesimpulan
• Sistem instrumentasi berbasiskan jaringan multidrop RS-485 sangat cocok untuk geophone array sensor.
• Sensor geofon dibangun berbasis MMA7361L dapat mendeteksi getaran seismik dengan sensitivitas yang cukup tinggi
• Pengkondisi sinyal dapat menguatkan hingga 60 dB, pada range 0,1 Hz sd 160 Hz, dengan noise yang masih dapat ditoleransi.
• Waktu sampling dapat diset sampai dengan 1 ms.
Didik RS @ Fisika UB