BAB I PENDAHULUAN 1.1.Latar Belakang dan Permasalahan Pusat Teknologi Akselerator dan Proses Bahan (PTAPB) BATAN Yogyakarta sedang meneliti dan mengembangkan sistem pengukuran medan magnet untuk alat siklotron. Siklotron merupakan sebuah akselerator untuk mempercepat gerak dari sebuah partikel bermuatan. Dalam piranti siklotron, percepatan gerak partikel dipengaruhi oleh medan listrik dan induksi medan magnet yang timbul dari kumparan. Produk yang diperoleh dari penggunaan siklotron adalah partikel bermuatan dengan tingkat energi cukup besar hingga mencapai 100 MeV (Prior, 2004).Pemanfaatan dari energi yang dihasilkan dapat digunakan dalam berbagai bidang misalnya terapi radiasi, rekayasa bahan, sterilisasi dan masih banyak aplikasi lainnya (Bryant, 2008). Selama siklotron beroperasi akan terjadi kenaikan temperatur pada penampang penghantar arus kumparan. Kenaikan temperatur pada penghantar arus kumparan diakibatkan oleh kebocoran arus listrik yang kemudian menimbulkan panas.Kenaikan temperatur penghantar listrik berbanding lurus dengan kenaikan tahanan listrik. Jika temperatur penghantar arus kumparan naik, maka tahanan listrik pada penghantar juga akan naik. Kenaikan nilai tahanan listrik pada penghantar akan menyebabkan nilai arus kumparan menurun pada kondisi tegangan listrik yang tetap. Perubahan nilai arus kumparan mengakibatkan besaran induksi magnetik menjadi tidak stabil. Kestabilan medan magnet dalam siklotron harus dijaga untuk menghasilkan percepatan gerak partikel yang optimal (Aditya, 2011). Pengukuran medan magnet pada siklotron diperlukan untuk mengetahui besar
dan
arah
dari
medan
magnet
yang
digunakan
dalam
mesin
siklotron.Pengukuran ini menggunakan sistem pemetaan medan magnet untuk mengetahui distribusi medan magnet pada mesin siklotron (Yang, 2009). Sistem untuk mengukur medan magnet dibuat dengan tujuan untuk mempermudah, mempercepat, serta mengoptimalkan pengukuran yang dilakukan dalam dimensi 1
2
pengukuran yang luas dan orde dimensi pengukuran yang kecil (contohnya, dimensi pengukuran dalam satuan mm). Terdapat dua fungsi utama dari sistem pengukuran tersebut, yaitu akuisisi data dan kendali sistem pengukuran.Fungsi akuisisi data bertugas mengambil informasi data dari obyek pengukuran. Untuk merepresentasikan fungsi ini, pada sistem pengukuran digunakan sebuah sensor magnet sebagai pendeteksi kuat medan magnet. Sedangkan fungsi kendali bertugas mengatur proses atau kerja dari sistem pengukuran. Dalam sistem pengukuran medan magnet, fungsi kendali akan diterapkan dalam sistem. Hal-hal yang akan dikendalikan dalam sistem pengukuran adalah perubahan posisi pengukuran dalam sistem koordinat kartesian. Untuk mendukung fungsi tersebut digunakan sebuah aktuator, yaitu motor stepper (Park, 2005). Pada tahun 2011, PTAPB BATAN telah melaksanakan sebuah penelitian yang dimaksudkan untuk merintis penelitian yang sedang dilakukan saat ini. Pada penelitian tersebut telah dibuat simulasi sistem pengukuran medan magnet dengan menggunakan PLC T100MD1616+ sebagai controller-nya (Aditya, 2011). Penelitian tersebut juga dimaksudkan sebagai uji coba implementasi dari algoritme pemrograman yang bertugas mengendalikan sistem pengukuran medan magnet. Berdasarkan penjelasan serta penelitian referensi yang sudah disebutkan, penelitian ini dilaksanakan sebagai upaya untuk membuat sebuah sistem pengukuran medan magnet
1.2.Rumusan Masalah Dari penjelasan yang terdapat pada bagian latar belakang masalah, dapat dirumuskan sebuah masalah, yakni : Bagaimanakah pembuatan, dan implementasi fungsi kendali dan akuisisi data yang diaplikasikan ke dalam sistem pengukuran medan magnet?
3
1.3.Tujuan Penelitian Penelitian
ini
dilaksanakan
dengan
tujuan
untuk
membuat,
mengimplementasikan, menguji, serta menganalisis sistem pengukuran medan magnet.
1.4.Batasan Masalah Penelitian ini dalam pengerjaan, pembahasan, dan penulisannya dibatasi oleh beberapa hal, yaitu sebagai berikut: 1. Magnet uji yang digunakan adalah sebuah magnet permanen. Magnet ini tidak memiliki dokumentasi mengenai spesifikasi kekuatan medan magnetnya dan ketika diukur menghasilkan kuat medan magnet yang kecil. Sehingga penggunaan magnet lebih difokuskan untuk bahan uji kemampuan dari fungsi akuisisi data sistem dengan menghiraukan besar kuat medan magnet yang terbaca. 2. Oleh karena bentuk dan ukuran magnet uji yang relatif kecil, pengujian terhadap magnet uji dilakukan dengan cara memposisikan magnet di daerah tengah sistem, sehingga sistem akan diatur sedemikan rupa sehingga koordinat posisi awal dari pengukuran akan berada di dekat magnet. 3. Metode kendali yang diterapkan dalam sistem pengukuran ini adalah metode kendali on-off atau metode dua posisi (two-position). Metode kendali ini telah terintegrasi dalam sistem yang dimiliki NI 9512 yang digunakan dalam penelitian ini.
1.5.Metode Penelitian Metode-metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut: 1. Menentukan topik yang diangkat serta tujuan dan batasan masalah dengan melihat faktor-faktor yang bermanfaat bagi sistem. 2. Melakukan kajian dan pembelajaran lebih lanjut tentang sistem yang akan dibahas pada penelitian ini dengan metode:
4
(a) Studi literatur, yaitu mempelajari artikel, makalah, jurnal, karya tulis, serta buku-buku yang berkaitan dengan topik yang dibahas, untuk kemudian dijadikan sebagai acuan dan referensi dalam merancang dan membuat penelitian ini. (b) Konsultasi dengan dosen pembimbing dari BATAN dan universitas mengenai rancangan sistem, dan inovasi-inovasi yang bisa diterapkan pada sistem. (c) Melakukan korespondensi melalui forum di internet dengan pihak pembuat NI CRIO-9022 dan Digital Teslameter DTM-151. 3. Membuat rancangan sistem yang terdiri dari dua bagian, yaitu: (a) Perangkat keras (Hardware) Melakukan pengkabelan pada NI CRIO-9022, modul NI 9512,Digital TeslameterDTM-151, beserta komponen-komponen elektronika lain yang diperlukan, dan perangkaian dengan sistem mekanik. (b) Perangkat lunak (Software) Membuat block diagram dan front panel dengan menggunakan LabVIEW 2011 yang akan digunakan untuk pemrograman sistem dan tampilan antarmuka serta fungsi penerima dan penyimpan akuisisi data. 4. Pengujian untuk setiap bagian sistem, pengujian terhadap kinerja akuisisi data medan magnet, pengujian terhadap kendali posisi untuk gerakan sensor teslameter arah sumbu x-y pada bidang magnet. 5. Langkah terakhir adalah
melakukan pengujian sistem secara
keseluruhan untuk memastikan apakah sistem dapat bekerja dengan baik dan hasilnya sesuai dengan yang diharapkan. 6. Penelitian ini dilaksanakan dari bulan Februari sampai dengan bulan Mei 2013 dan bertempat di PTAPB BATAN Yogyakarta.
5
1.6.Sistematika Penulisan Secara garis besar penulisan laporan penelitian ini terdiri dari tujuh bab, dengan susunan sebagai berikut: -
BAB I: PENDAHULUAN Bab ini berisi penguraian tentang latar belakang masalah yang dikaji, perumusan masalah, tujuan penelitian, batasan masalah, metode penulisan yang dilakukan serta sistematika penulisan laporan penelitian.
-
BAB II: KAJIAN PUSTAKA Bab ini berisi penjelasan mengenai penelitian-penelitian yang digunakan sebagai referensi untuk penelitian ini.
-
BAB III: DASAR TEORI Bab ini berisi penjelasan dan dasar teori yang meliputi: pengertian magnet, prinsip kerja pengukuran medan magnet, metode kendali onoff, dan tentang protokol komunikasi.
-
BAB IV: ANALISIS DAN RANCANGAN SISTEM Bab ini berisi penjelasan mengenai rancangan dari sistem yang akan dibuat yang meliputi blok diagram sistem dan diagram alir dari sistem.
-
BAB V: IMPLEMENTASI Bab ini berisi penjelasan tentang implementasi dari rancangan yang telah dibuat sebelumnya yang meliputi implementasi rancangan secara hardware maupun secara software.
-
BAB VI: HASIL PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN Bab ini berisi hasil pengujian dan analisis kerja dari sistem pengukuran medan magnet, serta pembahasan hasil pengujian simulasi sistem secara keseluruhan.
-
BAB VII: PENUTUP Bab ini berisi kesimpulan atas penelitian yang telah dilakukan, serta memberikan saran untuk pengembangan sistem lebih lanjut.
