Pembuatan Alat Pengukur Kecepatan Pompa Sistem Pendingin Sekunder Berbasis AVR 8535 Oleh: Hilda Chaerani Azis (1A111271)
Pembimbing: Dr. Setia Wirawan, SKom., MMSI
Agenda • • • • •
Pendahuluan Tinjauan Pustaka Gambaran Umum Perusahaan Perancangan dan Implementasi Penutup
Agenda • • • • •
Pendahuluan Tinjauan Pustaka Gambaran Umum Perusahaan Perancangan dan Implementasi Penutup
Pendahuluan (1) • Latar Belakang – Reaktor Serba Guna G.A. Siwabessy (RSG-GAS) BATAN melaksanakan pengembangan teknologi dan pengelolaan reaktor riset, – RSG-GAS BATAN memiliki banyak komponen salah satunya pada Sistem Pendingin Sekunder, – Terdapat Alat Pengukur Kecepatan Pompa pada Sistem Pendingin Sekunder agar bekerja optimal, – Alat ukur yang terpasang menggunakan elektronika analog serta telah kadaluawarsa.
Pendahuluan (2) • Rumusan Masalah – Bagaimana membuat alat pengukur kecepatan pompa sistem pendingin sekunder berbasis AVR 8535 untuk menggantikan alat ukur yang terpasang, – Bagaimana mencari komponen pengganti alat ukur yang terpasang menggunakan elektronika analog yang telah kadaluarsa apabila terjadi kerusakan, – Menjelaskan penggunaan sistem digital untuk mengintegrasikan dengan sistem pemantau yang berbasis pada teknologi digital.
Pendahuluan (3) • Batasan Masalah – Melakukan pembuatan alat pengukur kecepatan pompa sistem pendingin sekunder berbasis AVR 8535 dan menguji kebenaran fungsi alat ukur tersebut, – Penggunaan Mikrokontroler AVR 8535 sebagai unit untuk memproses, mengendalikan serta mengeksekusi suatu perintah yang diberikan, – Penggunaan optocoupler sebagai sensor pendeteksi kecepatan putaran pompa.
Pendahuluan (4) • Tujuan – Membuat prototipe alat pengukur kecepatan pompa untuk menggantikan alat ukur yang telah terpasang sebelumnya dan, – Untuk membantu dalam mencari solusi salah satu dari permasalahan yang ada di PRSG BATAN yaitu pada pengukuran kecepatan pompa sistem pendingin sekunder.
Pendahuluan (5) • Metode Penelitian – Studi Literatur, – Konsultasi dan Diskusi, – Perancangan, – Penerapan, – Pengujian.
Pendahuluan (6) • Sistematika Penulisan Ilmiah – Pendahuluan, – Tinjauan Pustaka, – Gambaran Umum Perusahaan, – Perancangan dan Implementasi, – Penutup.
Agenda • • • • •
Pendahuluan Tinjauan Pustaka Gambaran Umum Perusahaan Perancangan dan Implementasi Penutup
Tinjauan Pustaka (1) • Sistem Pendingin Reaktor: – Fungsi utama: pembuang panas hasil reaksi pembelahan dari teras reaktor ke lingkungan, – Tujuan utama: menjaga suhu di permukaan pelat bakar lebih rendah dari batasan suhu yang dapat menyebabkan pendidihan dan mempengaruhi integritas material teras reaktor – Terdiri atas: Sistem Pendingin Primer dan Sekunder
Tinjauan Pustaka (2) • Diagram Sistem Pendingin Reaktor: DN 500
Air Cooler (Closed Circuit Type)
DN 300
PA01 AH 01/02/03 PD01 AH01
DN 300
PA02 AH 01/02/03
DN 500
DN 400 DN 80
DN 80
Kolam Penyimpan Bahan Bakar Bekas
DN 500 DN 500
Pompa Primer (JE01- AP 01/02/03) Teras Reaktor
Tanki Tunda (Tanki N16)
Pompa Sekunder (PA 01/02/03 -AP01 Alat Penukar Bahang (Heat Exchanger) (JE01 BC 01/02)
DN 400 Katup Isolasi
DN 600
DN 80
Sistem Pendingin Reaktor Expantio Expantion n Tank (Typ.)
DN 400
DN 800 DN 800
Kolam Air Pendingin
Distributor Cincin
Gedung Reaktor (UJA)
Gedung Bantu (UKA)
Lingkungan Menara Air Pendingin
Tinjauan Pustaka (3) • Sistem Pendingin Sekunder: – Fungsi utama: mengambil dan membuang panas ke lingkungan melalui menara air pendingin – Komponen: • Pompa Pendingin Sekunder • Menara Pendingin • Filter Mekanik
Tinjauan Pustaka (4) • Skema Sistem Pendingin Sekunder REACTOR BUILDING (UJA)
AUXILIARY BUILDING (UKA) CARBON STEEL PIPING
PA 01 AA 10
PA 03 AP 01
M
DN 500
DN 500
DN 800 M
PA 01 AA 03
PA 01 AA 01
PA 02 AA 01
DN 800
M
PA 01 BT 01
PA 01 AA 02
PA 02 AP 01
DN 600
DN 600
M
PA 03 AA 04
M
PA 03 BT 01
PA 03 AA 03
PA 02 AA 03
M PA 01 AA 16
M
PA 02 AA 10
PA 02 AA 12
M
M
PA 01 AA 16
PA 01 AA 16
BEND PIPE (Typ.)
SECONDARY PUMPS
M
M
PA 03 AA 13
M
DN 500 PA 02 AA 08
PA 03 AA 12
M PA 01 AA 14
1 PA 03 AA 11
PA 03 AA 09
PA 01 AP 01
PA 01 - LINE
M
PA 01 AA 12
M
DN 500
DN 600
M PA 02 - LINE
M
DN 500
M
DN 500
PA 01 AA 08
STAINLESS STEEL PIPING
DN 500
OUT DOOR
HEAT EXCHANGER
M
PA 02 BT 01
PRE FILTER (Mechanic Filter)
PA 02 AA 02
DN 800 DN 800 M
PA 01 AA 22
M
PA 02 AA 22
DN 500
COOLING TOWER UNITS (PA 01-AH 01/02/03+PD 01 AH 01 & PA 02-AH 01/02/03)
EXPANSION JOINTS (Typ.)
DN 500
PUMPING UNITS (PA 01 - AP 01/02/03)
2
M
PA 01 AA 20
M
PA 02 AA 20
DN 500
DN 500
HEAT EXCHANGER UNITS (JE 01 - BC 01/02)
Tinjauan Pustaka (5) • Mikrokontroler – Unit Aritmatika dan Logika – Memori – Clock – Input dan Output
• Mikrokontroler AVR 8535 – Fitur Mikrokontroler AVR 8535 – Konfigurasi Pin Mikrokontroler AVR 8535
Tinjauan Pustaka (6) • Konfigurasi Pin Mikrokontroler AVR 8535
Tinjauan Pustaka (7) • Rangkaian Pengkondisi Sinyal – Optocoupler – Amplifier – Schmitt Trigger
Tinjauan Pustaka (8) • LCD (Liquid Crystal Display) • Rangkaian Pencatu Daya – Berfungsi sebagai sumber daya listrik yang digunakan untuk mensuplai tegangan yang masuk ke dalam rangkaian Mikrokontroler, pengkondisi sinyal dan LCD
• Eagle (Easy Applicable Graphical Layout Editor) – Program untuk merancang tata letak papan rangkaian tercetak (Printed Circuit Board Layout) suatu rancangan rangkaian elektronika
Tinjauan Pustaka (9) • Program BASCOM – Program suatu kompilator bahasa BASIC yang digunakan untuk membuat program pengendali mikrokontroler keluarga Atmel AVR.
Agenda • • • • •
Pendahuluan Tinjauan Pustaka Gambaran Umum Perusahaan Perancangan dan Implementasi Penutup
Gambaran Umum Perusahaan (1) • Sejarah BATAN – Badan Tenaga Nuklir Nasional (BATAN) didirikan tahun 1964 berdasarkan UU No. 31 Tahun 1964 dengan tugas dan fungsi melaksanakan, mengatur, dan mengawasi penelitian serta pengguna tenaga nuklir untuk tujuan damai
• Kegiatan – Tugas pokok melaksanakan tugas pemerintahan di bidang penelitian, pengembangan dan pemanfaatan tenaga nuklir sesuai ketentuan
Gambaran Umum Perusahaan (2) • Visi dan Misi: – Visi: Terwujudnya iptek nuklir berkeselamatan handal sebagai pemicu dan pemacu kesejahteraan – Misi: • Melaksanakan litbangyasa iptek nuklir untuk bidang energi dan non energi, • Melakukan diseminasi hasil litbangyasa iptek nuklir, • Melaksanakan kegiatan demi kepuasan pemangku kepentingan.
Gambaran Umum Perusahaan (3) • Struktur Organisasi BATAN
Gambaran Umum Perusahaan (4) • Struktur Organisasi PRSG - BATAN
Gambaran Umum Perusahaan (5) • Sistem Instrumentasi dan Kendali – Berfungsi untuk pengukuran, pengendalian dan tindakan pengamanan dengan standar tinggi. Seluruh parameter proses maupun parameter teras ditampilkan di Ruang Kendali Utama (RKU) sedangkan beberapa parameter di tampilkan di panel lokal dan di Ruang Kendali Darurat (RKD)
Gambaran Umum Perusahaan (6) • Reaktor Serba Guna G.A Siwabessy – Tujuan: Untuk penelitian – Komponen Utama: • • • • • • •
Teras Reaktor, Perangkat Batang Kendali, Delay Chamber, Sistem Pendingin dan Heat Exchanger, Isoation Valve, Pengungkung, Spent Fuel Storage Pool.
Gambaran Umum Perusahaan (7) • Sistem Keselamatan RSG-GAS – Sistem keselamatan dirancang agar reaktor beroperasi dengan aman pada segala kondisi – Jenis: • Keselamatan Melekat (Inherent Safety), • Keselamatan Teknis (Engineered Safety), • Keselamatan Administrasi (Management Safety).
Agenda • • • • •
Pendahuluan Tinjauan Pustaka Gambaran Umum Perusahaan Perancangan dan Implementasi Penutup
Perancangan & Implementasi (1) • Bahan dan Metode – Bahan: Perangkat Keras dan Perangkat Lunak – Metode: Desain dengan Program EAGLE 5.4 Eagle Schematic
Eagle Board
Skematik Rangkaian
Rancangan PCB
BASCOM-AVR Pembuatan Program
Pemasangan Komponen
Cetak Layout PCB
Pembuatan PCB
Download via ISP Uji Fungsi Alat
Perancangan & Implementasi (2) • Perancangan Perangkat Keras – Rangkaian Unit Mikrokontroler • Unit mikrokontroler atau MCU terdiri dari mikrokontroler AVR 8535 sebagai komponen utama beserta peralatan pendukung kerja seperti rangkaian pencatu daya, rangkaian clock 4 Mhz menggunakan kristal dan saklar yang berfungsi sebagai papan masukan (keypad)
Perancangan & Implementasi (3) • Perancangan Perangkat Keras (Lanjutan) – Rangkaian Unit Mikrokontroler (Lanjutan) • Skema Rangkaian
Perancangan & Implementasi (4) • Perancangan Perangkat Keras (Lanjutan) – Rangkaian Unit Mikrokontroler (Lanjutan) • Layout board MCU: sisi atas (kiri) dan sisi bawah (kanan)
Perancangan & Implementasi (5) • Perancangan Perangkat Keras (Lanjutan) – Rangkaian Unit Tampilan LCD • Komponen Utama: – LCD 16x2 – 8 Resistor – 1 Variable Resistor
Perancangan & Implementasi (6) • Perancangan Perangkat Keras (Lanjutan) – Rangkaian Unit Tampilan LCD (Lanjutan) • Skema Rangkaian
Perancangan & Implementasi (7) • Perancangan Perangkat Keras (Lanjutan) – Rangkaian Unit Tampilan LCD (Lanjutan) • Layout board LCD: sisi atas (kiri) dan sisi bawah (kanan)
Perancangan & Implementasi (8) • Perancangan Perangkat Keras (Lanjutan) – Rangkaian Unit Pengkondisi Sinyal • Komponen Utama: – – – – – –
Optocoupler IC Schmitt triger Transistor NPN Resistor Variabel resistor (trimport) Saklar
Perancangan & Implementasi (9) • Perancangan Perangkat Keras (Lanjutan) – Rangkaian Unit Pengkondisi Sinyal (Lanjutan) • Skema Rangkaian
Perancangan & Implementasi (10) • Perancangan Perangkat Keras (Lanjutan) – Rangkaian Unit Pengkondisi Sinyal (Lanjutan) • Layout board: sisi atas (kiri) dan sisi bawah (kanan)
Perancangan & Implementasi (11) • Perancangan Perangkat Keras (Lanjutan) – Rangkaian Unit Pencatu Daya • Komponen Utama: – Dioda bridge – IC regulator – Kapasitor elektrolit
Perancangan & Implementasi (9) • Perancangan Perangkat Keras (Lanjutan) – Rangkaian Unit Pencatu Daya (Lanjutan) • Skema Rangkaian
Perancangan & Implementasi (10) • Perancangan Perangkat Keras (Lanjutan) – Rangkaian Unit Pencatu Daya (Lanjutan) • Layout board: sisi atas (kiri) dan sisi bawah (kanan)
Perancangan & Implementasi (11) • Proses Pembuatan Printed Circuit Board – Layout PCB menggunakan Program Eagle, dicetak pada kertas khusus – Kertas cetakan ditempel ke PCB dua sisi, direndam sampai kertas terlepas – Pelarutan PCB – Pembersihan PCB – Pengeboran PCB
Perancangan & Implementasi (12) • Perancangan Perangkat Lunak – Program pengendali alat pengukur kecepatan pompa sistem pendingin sekunder dibuat dengan program BASCOM-AVR – Diagram Kerja
Perancangan & Implementasi (13) • Perancangan Perangkat Lunak (Lanjutan) – Inisialisasi • Program secara otomatis berfungsi ketika MCU diberi daya • Inisialisasi melakukan: – Pengaturan awal Timer0, Counter1 dan pengaktifan sinyal interupsi – Pengaturan port input LCD – Pengaturan port input Optocoupler dan 3 tombol pengguna – Penyiapan lokasi memori
Perancangan & Implementasi (14) • Perancangan Perangkat Lunak (Lanjutan) – Program Utama Power ON Inisialisasi Menu=1
Menu = 0
YES
NO
Menu = 2
Display Message Display Limit Value
YES
Set Limit Value
NO Display Rotation Speed
< Lower Limit
YES
Diplay Warning LOW!!
NO > Upper Limit NO
YES
Diplay Warning HIGH!!
Perancangan & Implementasi (15) • Perancangan Perangkat Lunak (Lanjutan) – Timer0 On Timer0 Start
Count0 = Count0+1
NO
Count0 Max? YES
Generate Interupt Signal & Reset Count0
Perancangan & Implementasi (16) • Perancangan Perangkat Lunak (Lanjutan) – Counter1 On Counter1 Start
NO
Input from Opto-coupler YES Count1 = Count1+1
Perancangan & Implementasi (17) • Perancangan Perangkat Lunak (Lanjutan) – Interupt Service Routine On Interupt Speed = Counter1 x 2
Counter1 = 0
Return to Main Program
Perancangan & Implementasi (18) • Pengujian Catu Daya – Mengukur tegangan masuk dan tegangan keluar dari catu daya – Peralatan pengujian: multimeter digital – Langkah pengujian: • • • •
Alat dihidupkan Lakukan pengukuran pada sisi primer Lakukan pengukuran pada IC 7805 Matikan alat
Perancangan & Implementasi (19) • Pengujian Alat – Menggunakan simulator motor DC 12 V – Pengujian pada 8 kecepatan berbeda: mampu mengukur kecepatan motor dan terlihat perbedaan nilai yang dihasilkan apabila diberikan tegangan yang semakin tinggi
Perancangan & Implementasi (20) • Pengujian Alat (Lanjutan) – Hasil Pengujian: • Alat sudah dapat berfungsi • Tabel hasil pengujian No
Tegangan (volt)
Pengukuran 1
Pengukuran 2
Rerata
1
2.58
35
36
35.5
2
4.97
77
78
77.5
3
7.57
124
125
124.5
4
9.98
166
167
166.5
5
12.42
210
211
210.5
6
15.07
254
255
254.5
7
17.55
299
300
299.5
8
18
308
309
308.5
Perancangan & Implementasi (21) • Keterbatasan Alat – Potensi sensitivitas sensor optocoupler – Register 16 bit yang dimiliki counter1
Penutup • Kesimpulan – Alat ukur kecepatan dapat berfungsi sesuai tujuan pembuatannya.
• Saran – Perlu dilakukan kalibrasi – Perlu uji kehandalan – Perlu penyempurnaan rancang bangun instalasi
