J.Oto.Ktrl.Inst (J.Auto.Ctrl.Inst)
Vol 3 (1), 2011
ISSN : 2085-2517
Kajian Sistem Pengukur Daya Reaktor Pada Kanal Daya Tinggi 1W.A.
Gammayani., 2D. Gayani, 3 Santiko , 4N. Nagara FMIPA, Institut Teknologi Bandung Jl. Ganesha 10, Bandung 40132, Indonesia 1,2,3,4Pusat Teknologi Nuklir Bahan dan Radiometri – BATAN Jl. Tamansari 71, Bandung 40132, Indonesia 1
[email protected] 2
[email protected] Received date : 3 Januari 2011 Accepted date : 25 Februari 2011 1Fisika,
Abstrak Telah dilakukan kajian tentang sistem pengukur daya reaktor pada kanal daya tinggi serta telah dicoba perancangan alat ukur daya reaktor untuk tiga dekade teratas atau dalam rentang 1% - 100% pengukuran daya. Sistem pengukur daya reaktor pada kanal daya tinggi dibentuk sebagai pengukur arus luaran detektor nuklir yang ditempatkan dalam tangki reaktor, proporsional terhadap besarnya fluks neutron yang terdeteksi dan seterusnya adalah proporsional dengan daya thermal reaktor. Sistem dibentuk sebagai pengukur arus yang berkisar dari 1 mikroampere - 1 miliampere dalam tiga skala ukur yang dikontrol secara otomatis dengan memanfaatkan sistem mikrokontroler. Dari hasil pengujian di laboratorium dengan menggunakan sumber arus yang presisi dapat disimpulkan bahwa sistem pengukur daya reaktor yang dirancang dapat digunakan dan dapat dikembangkan lebih lanjut menjadi pengukur daya reaktor untuk kanal daya menengah. Kata kunci: pengukur daya reaktor, pengukur arus, mikrokontroler.
Abstract A reactor power measuring system has been examined at high-power channel. Reactor power measuring device also has been designed for top three decades or within the range of 1% - 100% power measurement. Reactor power measuring system at high-power channel is formed as a nuclear detector output current meter which is placed inside the reactor tank. This current measurement is propotional to detected neutron flux and so is propotional to the thermal power reactor. This system was established for measuring currents range from 1 microampere – 1 miliampere in three scale measurement which is controlled automatically using microcontroller system. From the laboratory tests using a precision current source, it can be conclude that designed reactor power measuring system is able to be used. It also can be developed further for measuring reactor power at medium power channel. Keywords: reactor power meter, current meter, microcontroller.
1
Pendahuluan
Dalam reaktor nuklir thermal, pengamatan daya reaktor dilakukan dengan pengukuran intensitas fluks neutron lambat menggunakan detektor neutron yang ditempatkan dalam tangki reaktor di luar teras reaktor (out of core). Intensitas fluks neutron yang diukur tersebut berkisar dari 1 nv s.d. 1 x 1010 nv atau persen daya 2 x 10-8 s.d. 120% [1][2], terbagi dalam tiga tahap yaitu tahap daya rendah (source start-up range) sekitar lima dekade pertama dari sepuluh dekade rentang pengukuran, tahap daya menengah (intermediate range) dan tahap daya tinggi (power range). Pada tahap daya rendah sekitar lima dekade pertama dilakukan pengukuran intensitas fluks neutron dengan menggunakan detektor fission chamber dengan mode pulsa yang dicacah. Pada tahap daya menengah karena sudah tidak mungkin lagi dilakukan pencacahan pulsa yang intensitasnya cukup
17
J.Oto.Ktrl.Inst (J.Auto.Ctrl.Inst)
Vol 3 (1), 2011
ISSN : 2085-2517
tinggi maka dilakukan pengukuran dengan mode arus. Pada tahap daya ini digunakan detektor compensated ion cham ber yang konstruksinya mempunyai kemampuan mengeliminasi pengaruh intensitas gamma yang terukur dari intensitas neutron yang diinginkan [3][4]. Dalam tahap daya menengah ini dilakukan pengukuran dalam mode arus walaupun arus yang terukur ini dalam rentang arus yang cukup kecil, berkisar dalam orde nanoampere. Sedangkan pada tahap daya tinggi sekitar tiga atau dua dekade tertinggi tetap dilakukan pengukuran intensitas neutron dalam mode pengukuran arus namun detektor yang digunakan cukup dengan ion chamber karena dianggap populasi neutron sudah sangat banyak dan pengaruh intensitas gamma dapat diabaikan. Besar arus yang terukur pada tahap ini cukup besar sampai 1 mA pada 100% daya penuh [1 ][5]. Dalam hal kajian peralatan sistem pengukur daya reaktor telah dicoba dikembangkan sistem pengukur daya reaktor yang berbasiskan mikrokontrole r.
2
Pembahasan Detektor Neutron
Neutron tidak bermuatan oleh karena itu tidak dapat mengionisasi gas secara langsung seperti dalam detektor isian gas (gas filled detector) untuk radiasi pengion pada umumnya. Diperlukan media lain untuk terjadinya reaksi antara neutron lambat dengan media tersebut sehingga menghasilkan partikel lain yang akhirnya dapat mengionisasi gas dalam detektor. Pada detektor fission cham ber digunakan media 235U agar terjadi reaksi seperti berikut [3][4]: 235
U + n → FF (165 MeV) + n’s (5 MeV) + ’s (7 MeV) (1)
Fission Fragment (FF) yang terbentuk dari reaksi fisi tersebut sangat kuat untuk mengionisasi gas dalam detektor dan melepaskan energi sebesar 165 MeV sehingga dari pendeteksian tersebut akan dihasilkan pul sa atau arus yang signifikan karena neutron [4]. Sedangkan detektor ion chamber yang digunakan untuk deteksi neutron menggunakan lapisan boron sehingga memungkinkan reaksi boron dengan neutron dalam menghasilkan produk-produk yang akhirnya dapat mengionisasi gas dalam detektor tersebut [3][4]. Reaksi antara neutron dengan boron ditunjukkan sebagai berikut :
Q value:
10 5
B 01 n 73 Li 24 2,792 MeV (ground state) (2) 7 3
Li * 24 2,310 mEv (excited state)
(3)
Jika neutron thermal (0,025 eV) yang digunakan untuk menimbulkan reaksi dengan boron, 94% dari semua reaksi menuju ke excited state dan hanya 6% langsung ke ground state [3]. Hasil reaksi tersebut memberikan produk-produk dengan Q value yang jauh lebih besar dibandingkan dengan energi neutron lambat yang menyebabkan reaksi tersebut dan menyebabkan ionisasi pada gas dalam detektor. Prinsip kerja detektor compensated ion chamber sama seperti detektor ion chamber hanya saja konstruksinya dibuat sedemikian rupa sehingga memungkinkan eliminasi pengaruh gamma terhadap neutron yang menjadi perhatian dalam pengukuran. Ilustrasi pengeliminasian pengaruh gamma terhadap pendeteksiann neutron dilukiskan pada
18
J.Oto.Ktrl.Inst (J.Auto.Ctrl.Inst)
Vol 3 (1), 2011
ISSN : 2085-2517
Gambar 1. Konstruksi dari detektor ini terdiri dari dua buah chamber, yaitu sebuah chamber dengan lapisan boron yang respon tehadap neutron dan gamma, dan chamber tanpa lapisan boron yang respon terhadap gamma dan tidak respon terhadap neutron. Dari konstruksi yang didesain , sinyal yang berasal dari gamma pada kedua chamber tersebut akan saling menghilangkan sehingga akhirnya hanya didapatkan sinyal karena pengaruh neutron saja [3][4].
n boron +Voltage
+
Identical unlined chamber
e
boron-lined IC
0 Voltage
+
e
Boron-lined ion chamber
current out unlined IC
I1
I2 current difference
-Voltage
Signal = I1 - I2
Current out = I+n + I+ + I- = I+n (a) Compensated ion chamber(CIC)
(b) Prinsip kerja CIC
Gambar 1 Gambaran prinsip kerja Compensated Ion Cham ber (CIC)
3 3.1
Bahan dan Tata Kerja Pengukuran Arus Detektor
Pengukuran daya pada tahap daya menengah dan tinggi dilakukan dalam mode pengukuran arus. Kanal daya tinggi (power range) biasanya hanya dua dekade tertinggi, sedangkan kanal daya menengah dapat mencapai lima atau enam dekade dengan overlap pengukuran pada daya rendah dan pada daya tinggi. Untuk mendapatkan ketelitian pengukuran, pada umumnya dilakukan beberapa tingkat pengukuran yang perpindahannya dilakukan melalui switch pemilih skala ukur. Penguat operasioal yang digunakan untuk pengukuran arus yang kecil dalam orde nanoampere harus dipilih sebagai op-amp (operational amplifier) yang khusus mempunyai bias current kecil, ini dimungkinkan dengan pemilihan op-amp dengan jenis Field Effect Transistor (F ET) di bagian depannya. Gambar 2 berikut memperlihatkan contoh rangkaian pengukur daya reaktor dalam mode arus yang pemilihan skala ukurnya dilakukan dengan switch secara manual. Op-Amp yang pertama adalah jenis FET-Input berfungsi sebagai current to voltage converter, sehingga dari arus positif masuk yang diukur akan terbentuk tegangan negatif yang sebanding dengan arus masuk. Tegangan tersebut dimasukkan kembali ke suatu op-amp untuk dijadikan tegangan positif yang juga diatur untuk menggerakan meter indikator yang bisa dibaca [6]. Rangkaian ini cukup baik untuk dapat mencakup jangkauan sebanyak tujuh dekade dari tahap daya rendah sampai 100% daya penuh bagi tiga belas skala pengukuran yang dipilih
19
J.Oto.Ktrl.Inst (J.Auto.Ctrl.Inst)
Vol 3 (1), 2011
ISSN : 2085-2517
melalui switch. Dari kenyataan tersebut, rangkaian ini membutuhkan switch berkualitas sangat baik dengan banyak terminal mengingat penggunaannya dalam pengukuran arus sangat kecil dalam orde puluhan picoampere. Cukup sulit mendapatkan switch semacam itu di pasar Indonesia. V+ zero
150K
10uF 35V
calib
+15 V
V++
33 ohm
+15 V
rotary switch
power supply 33 ohm -15 V
V-V10uF 35V
47K 900
masukan arus dari detektor
R18 10K
100
V+ V++
7
in
R19 5K
2
AD310
LM709 Out
sig. return trim
6
V-V-
4532
4,99K 4532
1
3
5
4
V+
R20 10K
7K5
4531
10K 100
V-
R21 10K
meter recorder out
Gambar 2 Rangkaian pengukur arus daya reaktor Dengan perkembangan teknologi komponen elektronika khususnya dalam komponen opamp (operational amplifier) dan mikrokontroler, pada penelitian ini dilakukan pengembangan pembuatan alat pengukur daya reaktor secara bertahap mulai dari pengukuran daya pada kanal daya tinggi dengan pengukuran arus yang cukup besar dan kemudian dilanjutkan dengan pengukuran pada tahap daya menengah dengan pengukuran arus yang relatif lebih kecil. Mikrokontroler digunakan sebagai kontrol pemilihan skala ukur pe ngukuran daya secara otomatis dan pengubahan data analog sebagai hasil dari current to voltage converter menjadi data digital, data diolah dan kemudian data tersebut ditampilkan pada tampilan LCD. Gambar 3 menunjukkan diagram blok pengukuran daya yang dikembangkan dengan memanfaatkan kemampuan mikrokontroler. Prinsip pengukuran daya pada tahap daya tinggi dilakukan melalui pengukuran arus yang keluar dari detektor nuklir yang direncanakan mencakup tiga dekade teratas, yaitu 0.1 - 1%, 1 - 10%, dan 10 - 100%. Dengan mengatur pengukuran daya untuk 100% pada 1 mA, maka pengukuran daya terkecil adalah 1 uA. Nilai full scale dari tiap range, luaran dari current to voltage converter adalah 8 Volt jadi untuk 1/10 dari tiap skala pengukuran adalah tegangan sebesar 0 ,8 Volt. Namun karena sensitivitas dari suatu Digital Volt Meter atau Analog to Digital Converter mampu mengukur dibawah 0,8 Volt, maka penunjukan daya bisa lebih kecil dari 0,1 %, misalnya sampai 0,01 %. Tetapi jika pengukurannya terlampau kecil, pengukurannya akan terganggu oleh derau.
20
J.Oto.Ktrl.Inst (J.Auto.Ctrl.Inst)
Vol 3 (1), 2011
ISSN : 2085-2517
Pemilihan Skala Otomatis Port Out V Out
ADC Inp
Sistem Mikrokontroler
Current Inp current to voltage converter
LCD % Daya Terukur
Port Inp Komparator > 8 Volt Komparator < 0,8 Volt
Diagran Blok Sistem Pengukur Daya
Gambar 3 Blok rangkaian pengukur daya melalui pengukuran arus FET Switch
+5V
Masih lebih di skala ini berarti berlebih penunjukkan daya (over range) 1K
LED
1K
+5V
FET Switch 100
4,7 uF 2 3 +
10K 4,7 uF
+12V
7
4
5K
2 3 +
10K -12V
100
4,7 uF
1 4
6
Sistem Mikrokontroler
5K
5
4,7 uF 100
+12V
+12V 10K
100
7
1 6 5
Masih kurang di skala ini berarti tidak ada penunjukkan daya (kurang) LED
0,1 uF 1K 1K
10K
3
+
4
+5V 14 1
1n4148
1
2 -
MC 4066 (a) 2 Higher range 7 100K
100K -12V
0,1 uF 10K
+12V
0,1 uF -12V
10K 1K 10K
+5V 14 9 10
8
-
1n4148
8
MC 4066 (b) 9 7 100K
+
Lower range
100K
1K 10K -12V -12V
Gambar 4 Rangkaian pengukur daya reaktor kanal daya tinggi Rangkaian pengukur arus menggunakan LF411, op-amp jenis FET yang mempunyai bias current sebesar 20 picoampere digunakan sebagai current to voltage converter [7]. Op-amp yang pertama ini mengubah arus masukan menjadi tegangan negatif yang proporsional terhadap arus masuk tergantung pada besarnya tahanan umpan balik yang terpasang. Luaran dari op-am p tersebut masuk melalui op-amp selanjutnya melalui masukan inverting sehingga hasilnya merupakan tegangan positif. Dalam keadaan normal, tegangan berada diantara 0,8 sampai dengan 8 V, kedua buah komparator pada tahap selanjutnya tidak menunjukkan gejala tegangan yang lebih dari 8 V (over voltage) maupun kurang dari 0 ,8 V (under voltage) sehingga tegangan tersebut dapat diakuisisi oleh sistem mikrokontroler
21
J.Oto.Ktrl.Inst (J.Auto.Ctrl.Inst)
Vol 3 (1), 2011
ISSN : 2085-2517
melalui fungsi analog to digital converter. Namun jika komparator menunjukan adanya tegangan over voltage melalui komparator yang bersangkutan, maka sistem mikrokontroler akan mendeteksinya kemudian mengeluarkan kombinasi luaran digital untuk mengubah gain dari current to voltage converter sehingga hasil luarannya kembali normal antara 0,8 s.d. 8 Volt. Demikian juga sebaliknya jika komparator menunjukkan adanya indikasi under voltage, maka sistem mikrokontroler akan mendeteksinya dan memberikan kombinasi luaran digital yang mengatur gain dari current to voltage converter sehingga tegangan luaran tersebut kembali normal antara 0,8 - 8 V. Rangkaian current to voltage converter direaliasasikan seperti Gambar 5. Pemilihan tahanan umpan balik dilakukan dengan pengaktifan F ET switch, H11F1[8]. FET Switch
+5V
Masih lebih di skala ini berarti berlebih penunjukkan daya (over range) 1K
LED
1K
+5V
FET Switch 100
4,7 uF 2 3 +
10K 4,7 uF
+12V
7 5K
5
2 3 +
10K -12V
100
4,7 uF
1 4
6
Sistem Mikrokontroler
5K
5
4,7 uF 100
+12V
+12V 10K
100
7
1 6 4
Masih kurang di skala ini berarti tidak ada penunjukkan daya (kurang) LED
0,1 uF 1K 1K
10K
3
+
4
+5V 14 1
1n4148
1
2 -
MC 4066 (a) 2 Higher range 7 100K
100K -12V
0,1 uF 10K
+12V
0,1 uF -12V
10K 1K 10K
+5V 14 9 10
8
-
1n4148
8
MC 4066 (b) 9 7 100K
+
Lower range
100K
1K 10K -12V -12V
Gambar 5 Rangkaian pengukur daya reaktor kanal daya tinggi
3.2
Algoritma Penentuan Skala
Awal pengukuran dimulai dengan pengaturan range pengukuran yang terbesar, artinya ditujukan untuk pengukuran arus dari 0,1 s.d. 1 mA. Pengaturan ini dilakukan oleh sistem mikrokontroler dengan mengatur kedua lojik port output adalah “1” yang akibatnya juga kedua FET switch yang terpasang sebagai feedback untuk current to voltage converter terbuka. Selanjutnya port input mendeteksi hasil komparator yang mendeteksi apakah terjadi over voltage atau under voltage dari luaran current to voltage converter tersebut. Jika terjadi over voltage pada kondisi gain yang tertinggi, artinya arus untuk daya terukur terlalu besar dan gain harus diperkecil menuju persentase range pengukuran yang lebih besar. Namun jika terbaca ada indikasi under voltage, artinya tegangan luaran dari current to voltage converter terlalu kecil dan gain dari current to voltage converter tersebut harus diperbesar menuju persentase daya yang lebih kecil. Diperbesar atau diperkecilnya gain
22
J.Oto.Ktrl.Inst (J.Auto.Ctrl.Inst)
Vol 3 (1), 2011
ISSN : 2085-2517
tersebut dilakukan oleh sistem mikrokontroler melalui port output untuk menutup atau membuka FET switch, H11F1.
3.3
Subunit Mikrokontroler
Subunit mikrokontroler dibentuk dengan menggunakan AT89S52 sebagai keping tunggal mikrokontroler [9]. Karena mikrokontroler ini belum mempunyai fungsi analog to digital converter maka dalam subunit ini dipasangkan komponen ADC0804 yang berfungsi sebagai analog to digital converter 8 bit. Gambar 6 memperlihatkan skema rangkaian mikrokontroler. Program yang digunakan untuk mengoperasikan sistem mikrokontroler ini dibentuk melalui bahasa pemrograman Bascom. DB9
P1.4
5
36
P0.3
P1.5
6
35
P0.4
DB2
DB4
P0.5
P3.7
DB5
P1.7
8
33
Rst
9
32
P3.0
10
31
P3.1
11
30
P3.2
12
29
P3.3
13
28
P2.7
P3.4
14
27
P2.6
P3.5
15
26
P2.5
RS LCD
P3.6
16
25
P2.4
E
P3.6
P0.6 DB6 P0.7 __ DB7 EA / Vpp ___ Ale / Prog In Psen
P2.1
Gnd
20
21
P2.0
18 17
DB1
P0.1
5
16
DB2
P0.2
Vin (+)
6
15
DB3
P0.3
Vin (-)
7
14
DB4
P0.4
A Gnd
8
13
DB5
P0.5
V ref/2
9
12
DB6
P0.6
D Gnd
10
11
DB7 (Msb)
P0.7
9 8
P0.0
5V
1
2
3
4
5
D2
22
DB0 (Lsb)
__ CS
4
D1
19
Clk R
3
P2.4
P2.2
Xtal1
19
E
P2.3
23
Vcc / Vref
2
D0
24
18
20
ADC 0804 P2.5
17
5V
1
Clk In __ Intr
P3.2
RS
P3.7 Xtal2
89S52
5V __ CS __ RD __ WR
DB3
RW
34
max232
DB1
VEE
__ WR __ RD
7
7 10
P0.2
P2.0
37
P2.1
4
D7
P1.3
P3.1 DB0
P2.2
P0.1
D6
38
P2.3
3
D5
P1.2
D4
P0.0
D3
Vcc
39
P1.6
__ Intr
11,0592 MHz
40
2
VSS
PB RST
1
P1.1
VDD
5V
P1.0
6 11
1 5 12
2
4 13
3
3 14
4 P3.0
2 15
5
5V
1 16
5V
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15 16 LCD
Gambar 6 Skema blok mikrokontroler
3.4
Diagram Alir Pengaturan Pengukuran
Gambar 7 adalah diagram alir untuk mengoperasikan pengukur daya reaktor melalui pengukuran arus dengan pengaturan jangkau ukur (range) secara otomatis. Sebelum algoritma pengaturan ini diterapkan pada sistem mikrokontroler, dicoba terlebih dahulu dijalankan dengan kontrol melalui mikrokomputer dengan menggunakan kartu interface DAS-16F yang mempunyai fungsi analog to digital converter 10 bit dan digital input/output dan dioperasikan melalui perangkat lunak Visual Basic [10]. Setelah dianggap bisa dikontrol melalui mikrokomputer, algoritma ini kemudian dimplementasikan untuk pengaturan melalui mikrokontroler.
23
J.Oto.Ktrl.Inst (J.Auto.Ctrl.Inst)
Vol 3 (1), 2011
ISSN : 2085-2517
Mulai Status Output : OP = 0; Gain Rendah OP = 4, Gain Tengah OP = 6, Gain Tinggi
0000 0100 0110
Status Input Stat_Inp = 0, Normal Stat_Inp = 2, Kebesaran Nilai Stat_Inp = 8. Kekecilan Nilai
0000 0010 1000
Status Ouput Gain Rendah (OP = 6)
Baca Status Input
Jika OP = 6, jadikan OP = 4 Jika OP = 4, jadikan OP = 0
Turunkan Gain
FlowChart Mengukur Daya
Normal ? Stat_Inp = 0 ?
Tidak
OP = 4 atau 6 nilai tinggi Stat_Inp = 2
Kebesaran Stat_Inp = 2 ?
Ya Baca Tegangan
Ya
Tidak Gain Rendah OP = 0 ?
OP = 0 (Gain terendah)
Ya Daya terlalu tinggi
Tidak nilai rendah Stat_Inp = 8
Gain Tinggi OP = 6 ? Ya
Tidak OP = 0 atau 4
Naikkan Gain
Jika OP = 0, jadikan OP = 4 Jika OP = 4, jadikan OP = 6
Daya terlalu rendah
Ulah Data / Tampilkan Daya
Didi Gayani Selesai
Gambar 7 Diagram alir penentuan skala ukur
4
Hasil Pengujian
Pengujian sebenarnya terbagi dalam dua bagian, yaitu pengujian rangkaian tegangan tinggi untuk catu daya detektor dan pengujian pengukur arus detektor. Dalam kesempatan ini tidak diberikan hasil pengujian tegangan tinggi, karena pengujiannya cukup dengan memberikan beban arus sebesar 1 mA pada tegangan tinggi terpasang sebesar 60 0 V dan menunjukkan regulasi tegangan cukup baik. Rancangan dari rangkaian pengukur arus diuji di laboratorium dengan menggunakan variasi nilai sumber arus mulai dari 1 uA s.d. 1 mA. Pengujian dilakukan secara bertahap diawali dengan pengontrolan kinerja rangkaian current to voltage converter melalui kartu akuisisi data 16F, yaitu kartu interface yang mempunyai fungsi analog to digital converter serta digital input/output. Setelah dirasakan cukup berhasil, kemudian dilakukan percobaan dengan pengaturan dan pengolahan data sepenuhnya dengan subunit mikrokontroler. Hasil pengujian ditampilkan dalam Tabel 1 dan Tabel 2. Dari hasil pengujian tersebut dapat disimpulkan bahwa alat ukur dapat berfungsi cukup baik, menunjuk kan hasil pengukuran daya yang proporsional terhadap arus yang masuk dengan grafik hubungan arus-daya terukur ataupun grafik hubungan arus -% daya terukur cukup linear, seperti terlihat pada Gambar 8 dan 9.
24
J.Oto.Ktrl.Inst (J.Auto.Ctrl.Inst)
Vol 3 (1), 2011
ISSN : 2085-2517
Tabel 1. Data hasil pengukuran arus dengan variasi besar nilai arus dengan kontrol mikrokomputer. Daya Rerata (kW)
Arus (uA)
Daya Rerata (kW)
Arus (uA)
Arus (uA)
Daya Rerata (kW)
1
0,99
10
9,67
0,1
102,08
2
2,01
20
20,00
0,2
202,94
3
3,02
30
30,00
0,3
303,80
4
4,02
40
40,07
0,4
403,90
5
5,01
50
50,08
0,5
504,91
6
6,02
60
60,17
0,6
605, 77
7
7,03
70
70,22
0,7
706,48
8
8,00
80
80,23
0,8
808,11
9
8,90
90
90,18
0,9
910,03
10
9,67
100
102,54
1,0
1010 ,00
Grafik Arus-Daya Terukur 12
Daya (kW)
10 8 6 4 2 0 0
2
4
6 Arus (uA)
(a)
25
8
10
12
J.Oto.Ktrl.Inst (J.Auto.Ctrl.Inst)
Vol 3 (1), 2011
ISSN : 2085-2517
Grafik Arus-Daya Terukur 120 100
Daya (kW)
80 60 40 20 0 0
20
40
60
80
100
120
Arus (uA)
(b)
Grafik Arus-Daya Terukur 1200
Daya (kW)
1000 800 600 400 200 0 0
0.2
0.4
0.6 Arus (mA)
0.8
(c) Gambar 8 Grafik Arus-Daya Terukur
26
1
1.2
J.Oto.Ktrl.Inst (J.Auto.Ctrl.Inst)
Vol 3 (1), 2011
ISSN : 2085-2517
Tabel 2 Data hasil pengukuran arus dengan variasi besar nilai arus dengan kontrol mikrokontroler Arus (uA)
Daya rerata (%)
Arus (uA)
Daya rerata (%)
Arus (mA)
Daya rerata (%)
1
0,103
10
0,978
0,1
10,110
2
0,198
20
2,033
0,2
20,220
3
0,304
30
3,026
0,3
30,759
4
0,402
40
4,129
0,4
40,441
5
0,507
50
5,073
0,5
50,857
6
0,615
60
6,077
0,6
61,151
7
0,709
70
7,079
0,7
71,078
8
0,803
80
8,074
0,8
81.984
9
0,902
90
9,141
0,9
92,156
10
0,984
100
10,085
1
102,450
Grafik Arus-Persen Daya 1.2 1
% Daya
0.8 0.6 0.4 0.2 0 0
2
4
6
Arus (uA)
(a)
27
8
10
12
J.Oto.Ktrl.Inst (J.Auto.Ctrl.Inst)
Vol 3 (1), 2011
ISSN : 2085-2517
Grafik Arus-Persen Daya
% Daya
12.00 10.00 8.00 6.00 4.00 2.00 0.00 0
20
40
60 Arus (uA)
80
100
120
1
1.2
(b)
Grafik Arus-Persen Daya
% Daya
120.00 100.00 80.00 60.00 40.00 20.00 0.00 0
0.2
0.4
0.6 0.8 Arus (mA)
(c) Gambar 9 Grafik Arus-% Daya Terukur Gambar 10 memperlihatkan tampilan alat pengukur daya reaktor dengan pengaturan kinerja peralatan dengan mikrokomputer dan dengan bahasa pem rograman Visual Basic. Gambar 10 (a), (b) dan (c) memperlihatkan tampilan daya pada jangkauan 1 %, 10% da n 100%. Luaran 1 dan 2 yang terlihat pada masing-masing gambar menunjukan pengaturan posisi masing-masing gain dari rangkaian current to voltage converter. Gambar 11 memperlihatkan masing-masing modul peralatan yang dibuat. Gambar 11 (a) memperlihatkan modul mikrokontroler lengkap dengan tampilan L CD, Gambar 11 (b) memperlihatkan modul rangkaian current to voltage converter, sedangkan Gambar 10 (c) memperlihatkan modul rangkaian tegangan tinggi.
28
J.Oto.Ktrl.Inst (J.Auto.Ctrl.Inst)
(a)
Vol 3 (1), 2011
(b)
ISSN : 2085-2517
(c)
Gambar 10 Tampilan Hasil Ukur dengan Visual Basic
(a) Modul Mikrokontroler
(b) Modul Pengukur arus
(c) Modul Tegangan Tinggi
Gambar 11 Foto Modul yang Dibuat.
5
Kesimpulan
Dari hasil kajian yang dilakukan dapat disimpulkan bahwa sistem pengukur daya reaktor untuk kanal daya tinggi dapat dibuat dengan cukup baik dengan pengaturan skala ukur dua atau tiga dekade teratas secara manual ataupun secara otomatis dengan bantuan sistem mikrokontroler. Penggunaan FET Input mutlak digunakan mengingat penguk uran arus kecil membutuhkan penguat operasional yang mempunyai bias current yang kecil dan dikemas dalam wadah tertutup untuk menghindari gangguan dari luar. Kemungkinan membentuk sistem pengukur daya reaktor kanal daya menengah sebanyak lima dekade pun ak an dapat dibuat dengan memperhatikan penguat operasional yang digunakan mempunyai bias current yang cukup kecil dan dengan pengaturan layout rangkaian yang lebih baik mengingat pengukuran arus kecil sangat rentan terhadap gangguan derau .
6
Daftar Pustaka
[1] Anonymous., Operation And Maintenance Manual NM-1000 Neutron Monitoring System , General Atomics, 1989.
29
J.Oto.Ktrl.Inst (J.Auto.Ctrl.Inst)
Vol 3 (1), 2011
ISSN : 2085-2517
[2] Anonymous., Operation And Maintenance Manual For The Microprocessor Based Instrumentation And Control System , General Atomics, 1993. [3] Knoll, Glenn F., Radiation Detection And Measurement, John Wiley & Sons, Singapore, 1989. [4] IAEA., Distant Learning Module of The Regional Training Course On Information Communication Technology : Nuclear Electronics CD 1 Vers. 2.0. [5] Anonymous., Operation And Maintenance Manual NP-1000/NPP-1000 Percent Power Channel, General Atomics, 1991. [6] Anonymous., Flux Controller And Multirange Picoammeter Channel Model NFC -4, General Atomic Company, 1979. [7] http://www.datasheetcatalog.com/datasheets_pdf/L/F/4/1/LF411.shtml [8] http://www.datasheetcatalog.com/datasheets_pdf/H/1/1/F/H11F1.shtml [9] Putra, Agfianto Eko., Belajar Mikrokontroler AT89C51/52/55. Teori dan Aplikasi, Penerbit Gaya Media, Yogyakarta, 2003. [10]Microsoft Visual Basic, Learn Visual Basic 6.0. 2000.
30
