## Sistem Monitoring Air Bubble System Pada Prototype Sephull Bubble Vessel
Mochammad Nasir 1 , Miftah 1 , M. Ali Mudhoffar 1
Abstrak
Sephull  Bubble  Vessel adalah  kapal  dengan  pelumasan  udara yaitu  kapal  dengan  injeksi udara di bagian bawahnya, disain kapal ini untuk mendapatkan sebuah kapal dengan kemampuan  berlayar  dengan  kecepatan  tinggi  dengan  konsumsi  bahan  bakar  yang minimal. Untuk mendapatkan performance yang optimal, maka tekanan pada air bubble system harus diatur pada tekanan optimal yang dapat menghasilkan sistem pelumasan udara yang menghasilkan kinerja optimal. Untuk mendapatkan tekanan optimal perlu dilakukan  uji  coba  air  bubble  system  pada  beberapa  variasi  tekanan,  kecepatan  kapal dan posisi air bubble system . Dalam kesempatan ini akan dirancang Sistem Monitoring Air  bubble  system pada Prototype  Sephull  Bubble  Vessel ,  dengan menggunakan Pressure sensor Autonics PSA-1. pressure sensor ini mampu mengukur tekanan sampai 10  bar.  Analog  Output  sensor  akan dijadikan  input  pada  Analog  Input  NI-USB  6216 yang akan merubah signal analog sensor menjadi sinyal digital sehingga data tersebut dapat disimpan dalam sebuah file dengan menggunakan program akuisisi data dengan program LabView.
Kata kunci : Pressure Sensor; Air Bubble system; NI-USB 6216

## Abstract
Sephull bubble vessel is a vessel with air lubrication of the vessel with air injection at the bottom, the ship design is to get a ship with the ability to sail at high speed with minimal fuel consumption. To get optimal performance, then the pressure on air bubble system must be set at the optimal pressure to produce air lubrication system that produces optimal performance. To obtain optimal pressure should be  tested air  bubble system  on  several  variations  of  pressure,  speed  boats  and air bubble system position.  On  this  occasion  we  will  design air  pressure Monitoring  System  on  the  Vessel,  Pressure sensor  using  Autonics  PSA-1.  pressure  sensor  is  capable  of  measuring  pressure  to  10  bar.  Analog output sensors will be used as input to the Analog Input NI-USB 6216 that will convert analog sensor signals into digital signals so that data can be stored in a file by using the data acquisition program with the LabView program.
Keywords : Pressure Sensor; Air Bubble system; NI-USB 6216

## PENDAHULUAN
Rancang  bangun  Prototype  Kapal  Sephull  Bubble Vessel bertujuan  untuk efesiensi  pemakaian  bahan bakar dengan kecepatan maksimal dengan menggunakan  sistem  pelumasan  udara. Kapal  ini didesain  sedemikian  rupa  sehingga  pada  kecepatan tinggi  sejumlah  udara  akan  mengalir  di  bawah  kapal,
dan  berfungsi  sebagai  bantalan,  sehingga  bagian bawah kapal ini tidak bersentuhan dengan air. Dengan adanya  bantalan  udara  ini  mengakibatkan  gaya  gesek yang terjadi pada kapal (skin friction) akan berkurang. Sedangkan  pada  kecepatan  rendah  bantalan  udara  ini didapatkan  dengan  cara  menginjeksikan  udara  dengan bantuan sebuah kompresor.

## 1. UPT BPPH-BPPT, Surabaya
Untuk  mengetahui optimasi  dari  tekanan  air bubble  system,  maka  perlu  dilakukan  uji  coba  kapal dengan menggunakan air bubble system pada beberapa variasi. Dalam  kesempatan  ini dirancang  sistem monitoring tekanan air bubble system. Pada perancangan  ini  akan  menggunakan  Pressure  sensor PSA-1. dengan  adanya  monitoring  tekanan  air bubble  system  ini  maka  data-data  tekanan  pada pengujian  sephull  bubble  vessel  dapat  diukur  dan  di simpan  dalam  sebuah  file,  sehingga  kesalahan pembacaan bisa seminimalkan mungkin terhindarkan.
Dengan melakukan kalibrasi masing-masing pressure  sensor  PSA-1  yang  akan digunakan  sebagai transducer untuk  mengukur  tekanan  pada  air  bubble system dapat  diketahui  korelasi  tegangan  analog output  sensor  dengan  tekanan  dari  air  bubble  system, sehingga  besarnya  tekanan  pada  masing-masing pressure sensor dapat ditampilkan pada layar komputer dengan  menggunakan  program  akusisi  data  dengan LabView.

## PRESSURE SENSOR PSA-1
Pressure  Sensor  PSA-1  adalah  sensor  tekanan absolute  yang  dilengkapi  display  digital  dengan kemampuan  pengukuran  sampai  10  bar.  Pressure sensor  PSA  ini  merupakan  produk  dari  Autonics. Pressure sensor ini mempunyai spesifikasi sbb :
 Mempunyai akurasi yang tinggi
 Display sangat tajam dengan menggunakan Led.
 Resolusinya tinggi [1/1000].
 Dapat disetting dalam beberapa sistem satuan
 Power supply 12 – 24 Volt DC
 Analog output [ 1 – 5 VDC ]
 Dilengkapi  dengan  sistem  pengaman  polaritas terbalik dan pengaman arus lebih.
 Respon time [2,5; 5; 100; 500 mS]
 Zero point adjusment
 Peak and bottom hold display
 Mempunyai  mode  output  bermacam-macam  : mode  histerisys;  mode individual  2  output; mode  setting  sensitivitas  automatis;  mode window komparator output.

## Gambar 1 Pressure Sensor PSA-1
Tabel 1 Konversi Tekanan
Gbr. 2 Karakteristik Analog Output Vs. Tekanan

## NI-USB 6216
NI-USB 6216 adalah USB DAQ multifungsi yang berfungsi  untuk  :  konversi  signal  Analog  ke  signal digital  (ADC),  Digital  to  Analog  Converter  (DAC) untuk  menghasilkan  signal  analog  output,  serta  untuk mengukur dan mengontrol sinyal digital I/O.
Gbr. 3    Blok    Diagram    NI-USB 6216

## Gbr. 4    Blok Diagram Rangkaian Analog Input
Pada  perancangan  ini  NI-USB  6216  yang digunakan  hanya  Analog  input  saja,  dari  blok  diagran analog  input  pada  gbr.  4  dapat  dijelaskan  sebagai berikut :
 I/O  Conector  :  semua  analog  input  dari  sensor dapat  dihubungkan  ke  USB  6216  melalui conector ini.
 Mux : USB 6216 hanya mempunyai sebuah ADC karena itu di butuhkan multiplexer untuk memilih satu chanel yang akan melalui NI-PGIA.
 AI  Ground-Reference  settings  :  sebagai  referensi AI-ground tergantung pada mode yang digunakan
[ DIFF, NSRE, RSE].
 NI-PGIA  :  programmable  Gine  Instrumentation Amplifier adalah sebuah
pengukuran dan
instrumentasi
amplifier
yang
dapat meminimalkan  settling  time  untuk  semua  range input.
 ADC : Analog digital converter untuk mendigital kan  signal  input  analog  dengan  menkonversi tegangan analog ke bilangan digital.
ADC pada USB 6216 ini mempunyai resolusi 16 bit, sehingga bila tegangan referensi (input range) 10 s/d -10  volt,  maka  tegangan  terkecil  yang  dapat dikonversi oleh ADC adalah :
Bila  input  rangenya  berbeda  maka  resolusi  yang diperoleh dengan mempertimbangkan 5% diatas range dapat dilihat pada tabel 3.
Analog  input  chanel  ini  dapat  dikonfigurasi  dalam beberapa konfigurasi, yaitu :
 Mode  Differential  :  mode  ini  digunakan  bila tegangan  output  signal  <  1  volt,  panjang  kabel yang  digunakan  >  3  meter,  bila  input  signal memerlukan ground secara terpisah.
 Mode Non-Referenced Single Ended : mode ini digunakan  bila  level  tegangan  input  besar  (>  1 volt), panjang kabel < 3 meter.
 Mode  Referenced  Single  Ended  :  mode  ini dapat  menggunakan  referensi  point  secara bersama (AIGND).
Tabel 3    Input Range & Resolusi ADC 6216

## AIR BUBBLE SYSTEM

## Gbr. 5 Blok Diagram Air Bubble System
Pada gbr. 5 Air bubble system ini menggunakan 2 buah  kompressor  dengan  kapasitas  masing-masing  1 PK  yang  bekerja  secara  paralel. Untuk  mengetahui besarnya tekanan pada masing-masing jalur digunakan 9 buah pressure sensor dengan kapasitas 10 bar.
Air  bubble  system  ini  didistribusikan  pada  3 tempat,  yaitu  :  bagian  depan  kapal,  tengah  dan belakang  kapal.  Dengan  adanya  pemasangan  pada beberapa  tempat  ini  diharapkan  bisa  diketahui  tingkat efesiensi pada air bubble system. Pada masing-masing jalur  juga  dilengkapi  dengan  sebuah Speed Control Valve (SC) untuk  mengatur  besarnya  tekanan  yang melalui jalur tersebut.

## PERANCANGAN SISTEM MONITORING

## Gbr. 6 Diagram Blok Sistem Monitoring
Diagram Blok dari perancangan Sistem
Monitoring  Volume  Bahan  Bakar  pada  Prototype kapal  sephull  Bubble  Vessel  ini  dapat  dilihat  pada Gambar 6. Pada  blok  diagram  tersebut  digambarkan sistem hardware dan software secara keseluruhan yang akan dibuat.
Dari  gambar  blok  diatas  dapat  dijelaskan  secara garis besar sebagai berikut :
 Pressure  sensor berfungsi  sebagai  transducer  yang merubah tekanan  air  bubble  system  menjadi tegangan analog DC.
 Tegangan  Analog  V  out  sensor  akan  di  rubah menjadi  data  digital  oleh  USB-6216  melalui  port Analog input channel.
 LabView  digunakan  sebagai  program  akuisisi  data yang  akan  digunakan  sebagai  display  monitoring tekanan  air  bubble  system  serta  digunakan  untuk pengambilan dan penyimpanan data.

## METODOLOGI
Metodologi yang digunakan dalam sistem
monitoring air bubble system ini adalah :
 Set up & Kalibrasi Pressure sensor.
 Konfigurasi & modifikasi USB 6216.
 Pembuatan Program Monitoring
 Uji Coba Sistem & Pembahasan

## Set-up & Kalibrasi Pressure Sensor
Sebelum  digunakan  untuk  pengukuran  terlebih dahulu  harus  di  lakukan  set  up  pada  pressure  sensor sbb :
Prosedur set up pressure sensor sbb :
1. 31/2 Led display 2. Indikator output 1 3. Indikator output 2 4. Mode Key
5. UP key 6. Down key 7. Range tekanan maks.

## Gbr. 7    Blok Prosedur Set-Up Pressure Sensor
Pada  tekanan  atsmosfer  display  pressure sensor  harus  menunjukkan  angka  0.0  bila tidak 0.0 lakukan zero point adjustment dicara tekan secara  bersamaan  selama  lebih dari 1 detik, seperti pada gbr. 8.

## Gbr. 8 Zero Point Adjusment
Pada  saat  Kalibrasi  peralatan  yang dibutuhkan adalah :
 Kompressor
 Pressure Regulator
 Pressure Sensor
 Digital Avometer
Dari  hasil  kalibrasi  ini  diperoleh  grafik  korelasi antara  tekanan  dengan Tegangan  output  seperti  pada gbr. 9.
Kalibrasi Pressure Sensor y = 0.004x + 0.9778 R 2 = 1 0 1 2 3 4 5 0 200 400 600 800 Tekanan ( KPa ) V O u t ( V o lt )

## Gbr. 9 Grafik Kalibrasi Pressure Sensor
Konfigurasi & Modifikasi USB 6216
Konfigurasi yang  digunakan  pada  USB  6216 adalah  Mode Referensi Single  Ended,  dimana  chanel yang  digunakan  mulai  dari  Analog  Input  0  s/d  8 (  AI0-AI8)  untuk  monitoring  9  buah  pressure  sensor yang terpasang pada air bubble system.

## Pembuatan Program Monitoring
Program monitoring  ini  menggunakan  program LabView  2009  yang  digunakan  untuk  akuisisi  data serta  menampilkan  pembacaan  pressure  sensor sehingga  tekanan  pada  masing-masing  sensor  dapat diamati  secara  real  time  melalui  front  panel  program LabView pada layar Monitor seperti pada gambar 11 dibawah ini.

## Gbr 10. Front Panel Monitoring Air Bubble System

## Uji Coba Sistem
Pada  uji  coba  system  ini  akan  dilakukan  dengan dua cara, yaitu : dengan memberikan input sensor dari sebuah  regulator  power  supply  DC  sebagai  pengganti input sensor dan yang kedua langsung dihubungkan ke input sensor.
Pada cara pertama ini tegangan dari power supply diukur  dengan  sebuah  DVM  (digital  volt meter)  dan outputnya diukur dengan program data akuisisi dengan LabView, hasilnya dibandingkan antara hasil pengukuran DVM dengan hasil pengukuran computer. Pada  cara  kedua  dilakukan  pada  kondisi  sebenarnya dimana  input  dari  USB  DAQ  di  ambil  langsung  dari output pressure sensor. Kemudian hasilnya dibandingkan  antara  display  pada  pressure  sensor dengan  data  yang  terekam  pada  data  akuisisi  dengan program labView.
Gbr. 12 Uji Coba Sistem pada kondisi sebenarnya

## HASIL & PEMBAHASAN

## Tabel 4 Hasil Pengukuran DVM
Press. Hasil Pengukuran [Volt] Error Sensor Input Output [%] PI_main 1.001 1.01 -0.90 PI_Bow 1.001 1.01 -0.90 PI_Mid 1.001 1.01 -0.90 PI_Aft 1.001 1.01 -0.90 PI_B1 1.001 1.01 -0.90 PI_B2 1.001 1.01 -0.90 PI_B3 1.001 1.01 -0.90 PI_B4 1.001 1.01 -0.90
PI_B5 1.001 1.01 -0.90 PI_main 2.002 2.02 -0.90 PI_Bow 2.002 2.02 -0.90 PI_Mid 2.002 2.02 -0.90 PI_Aft 2.002 2.02 -0.90 PI_B1 2.002 2.02 -0.90 PI_B2 2.002 2.02 -0.90 PI_B3 2.002 2.02 -0.90 PI_B4 2.002 2.02 -0.90 PI_B5 2.002 2.02 -0.90
Dari hasil uji coba dengan menggunakan regulator power  supply  DC  sebagai  pengganti  output  sensor, seperti  pada  Tabel  4 dapat  diketahui  bahwa  hasil pengukuran  input  dengan  menggunakan  DVM  (pada input USB) dengan hasil pengukuran labView hasilnya hampir  sama  dengan  prosenstasi  error  <  1  %.  Hal  ini menunjukkan  bahwa  sistem  yang  di  buat  telah berfungsi dengan baik.
Tabel 5 Hasil Pengukuran LabView Vs. Display Pressure Hasil Pengukuran [bar] Sensor Display LabView Error [%] PI_Main 4.08 4.10 0.5 PI_Bow 1.54 1.55 0.6 PI_Mid 1.54 1.55 0.6 PI_Aft 1.46 1.45 -0.7 PI_B1 1.5 1.52 1.3 PI_B2 1.5 1.52 1.3 PI_B3 1.5 1.52 1.3 PI_B4 1.5 1.52 1.3 PI_B5 1.5 1.52 1.3
Sedangkan hasil uji coba pada kondisi sebenarnya yang  dilakukan  di  kapal  seperti  pada  gbr.  12.  hasil pengukuran  antara  display  pressure  sensor  dengan hasil pengukuran LabView yang terdapat pada Tabel 5, dapat  diketahui  bahwa  output  hasil  pengukuran Pressure  sensor  dengan  hasil  pengukuran  LabView menunjukkan angka yang hampir sama, dengan tingkat error < 2 %.

## KESIMPULAN
Dari  uji  coba  sistem  dan  hasil  pembahasan  diatas dapat disimpulkan bahwa :
 Besarnya  Output  Pressure  sensor  sebanding dengan  tekanan  yang  masuk,  dimana  dari  data grafik  hasil  kalibrasi pressure  sensor  mempunyai sensitivitas 4 mVolt/Kpa atau 400 mVolt/Bar.
 Dari  hasil  uji  coba  sistem  dengan  input  regulator power supply DC, hasil pengukuran input hampir sama dengan pengukuran output dengan program labview dengan error < 1 %.
 Dari  hasil  uji  coba pada  kabal  sephull  bubble vessel dengan  input  dari  Pressure  sensor mempunyai error kurang dari 2 %.
 Sistem  monitoring tekanan ini  sudah  bisa diaplikasi  pada  prototype  kapal  sephull  bubble vessel  untuk  menggantikan  cara  manual  yang selama ini digunakakan.

## DAFTAR PUSTAKA
Carr  Joseph  (1993),  Sensor  and  Circuits  :  Sensor, Transducers and Supporting Circuits for Electronic Instrumentation,  Measurement  and  Control,  PTR Prentice  Hall,  Englewood  Cliffs,  New  Jersey 07632.
Manual, Digital Pressure Sensor PSA/PSB Series NI  USB-621x  User  Manual  (2009),  DAQ  M  Series,
Nacional Instruments, Texas-USA. National Instruments (1998), LabView
Data
Acquisition  Basics  Manual,  National  Instruments Corporation, Texas – USA.