1.').1 2/11
BII/iIII
Pro,,'it/illg Pertemllall t/all Preselltasi nmiall l'PNY-lJATAN, Yogl'akarta 25-27 April 1995
PENGATURAN SECARA OTOMATIS JANGKAUAN UKUR KANAL DAYALINIER (NP-IOOO)REAKTOR KARTINI Prajitno, Yusuf,Rakis Ismanto PPNY-BATAN, JI. BabarsGli P.O, 1008 YogyakGl1a55010
ABSTRAK PENGATURAN SEcARA OTOlvlATIS JANGKAUAN UKUR KANAL DAYA LINIER (NP- 1O00) REAKTOR KARTINI. Kallalpersell daya /illierNP-I 000 mentpakall salah satll illstmmell yallg dipel'gllllakall llIItllkmengllkllrdaya reaktor Kartini, illstl1lmenilli memili/..ijallgkallallIIkllrtllllggallilltllkdaya reaktordm1 0 - 100 KW, Ulltllk mellillgkatkall ketelitiall hasil pellgu-kurall, telah dirallcang dall dibuat tambahall rallgkaian elektronik JaIl perallgkat llll/(/k IIlItuk mellgatllr jallgkauan IIkl/l' daya lillieI' secara otomatis. Pellgubahall jallgkal/all I/kllr dilakllkall dellgall mellgllball nilai resistor pellgatztr pellgl/atall (gaill) lewat saklar eleh1rollik yallg dikelldalikall oleh kompl/ter lewat alitaI' 11111ka PCL-7I IE. Pemilldahall posisi saklar ele/..1rollik dilakllkall dellgclI/ memballdillgkall IIilai mabimum liap jallgkauall IIkllr dall kelllarclI/ ADC JallgkallallllkllryclI/g dihasilkclI/ adalall III/tllk mellgllkllrdaya reaktor Km1illi : 0 lKW, 0 1OKWJaIl 0100 KW. Dengan tambahclI/ rangkaiclI/ elektrollik dall perclllgkat blllak IlIItllk pellgatl/rall jangkallclII 11/..1/1', maka pellgukll1rlll daya linier mellggrll/akan NP-l 000 pada daya relldalz pembacaannya melljadi lebill telili.
-
-
ABSTRt\. CT CONTROLLER OFAUTOAIATIC R4NGE LINEARPO WERCHANNEL (NP-1000)KARTINI REACTOR. Percellt Power Challllel )\'P-1000 is olle of illstntmellt usedfor measllringpower ill Kartini reactor. It has single rangefrom 0 to 10(;KIV. To improve the measurement accllracy, all additiollal electronic controlled circllit has beell implemellted,to colltrolmeasllremelltrallgealltomatically. Alltorallge isobtailled by selecting the vallie of resistor gaill control throllgh electronic swith and driver by compllter via PCL- 711B inte/face. The maximum of each rallge is compared willIADC output, and computer decide to select electronic slt'itch which is energized. With additiollal electrolliccircuit and so.frware,measuremellt afpower Kartini reactor of tilerallges0-I KIV,0-IOKIVand O-IOOKWbecamemore accurate especially ill the lowpower measurement.
PENDAHULUAN
N
P-lOOO adalah perangkat elektronik untuk instrumentasi dan kendali buatan General Atomic yang digunakan untuk mendapatkan data daya reaktor secara presisi dengan skala linier. Daya reaktor adalah berbanding lurus dengan fInks BetTOn rata-rata. Fluks netron rata-rata dapat diukur dengan detektor Compensated Ionization Chamber (CIC), dimana keluaran crc tersebut bcrupa besaran ants yang kemudian dipcrkuat daB dikonversi dengan pcnguat linier NP-lOOO. Keluaran dari NP-IOOO merupakan besaran tegangan analog yang mempunyai jangkauan tunggal yaitu dari 0 sampai -10 volt, yang ekivalen dengan daya reaktor daTi0 sampai 100 KW, Kekurangan daTi sistem dengan jangkauan pengukuran tunggal tersebut adalah pada daya rendah ( < 10 KW) hasil pengukuran tidak dapat terlihat dcngan jelas pactapenampil, sehingga hal ini mengakibatkan hasil pembacaan menjadi tidak akurat.
Prajitno,
tlkk,
Ketidak akuratan hasil pembacaan tersebut dikarenakan penampilan hasil pengukuran terbagi dalam 10 skala, schingga skala pertama akan sama dengandaya IOKW. Untuk mengatasi kekurangan dan meningkatkan ketelitian pembacaan daya reaktor pacta daya rendah, telah dirancang daB dibuat rangkaian elektronik dan perangkat lunak yang dipergunakan untuk mengubah dan mcngatur jangkauan pengukuran menjadi 3 yaitu : 1. 0 1 KW 2. 0 - 10 KW 3. 0 - 1O0KW Keluaran NP-IOOOuntuk setiap jangkauan pengukuranadalah
tegangananalogO
- -10
volt. aleh
karena itu dlperlukan antar muka (inte/face) yang digunakari untuk mengubah besaran analog menjadi digital (ADC) agar data hasil pengukuran dapat diolah oleh kompllter.. Pembahan jangkauan ukur dilakukan oleh algoritma dalal11 komputer
ISSN 0216-3128
Prosidillg Patemllall dilll Preselltasi Ilmialr PPNY-BATAN, Yogyakarta 25-27 April 1995
berdasarkan besaran tegangan keluaran daTi NP-1O00, sehingga komputer memerlukan antar muka untuk mengeluarkan data biller yang dipakai untuk pengaturan penguatan (gain). Bahasa pemrograman yang dipergunakan membuat perangkat lunak adalah bahasa pemrograman terstruktur TURBO PASCAL 7.0 clandibuat seeara modular sehingga dapat dengan mudah diintegrasikan dengan program yang lain dalam sistem instrumentasi reaktor Kartini.
TEORI CIC adalah salah satu jenis detektor yang dipergunakan untuk mengukur daya reaktor nuklir, dimana keluarannya berupa arus yang besarnya berbanding lurus dengan finks netron rata-rata. Oleh karena itu diperlukan pengubahan bcsaran arus menjadi besaran tegangan. Prinsip daTipengubah ants menjadi tegangan (gambar 1) dapat dijelaskan sebagai berikut :
R
219
Bllkll!
is-'
variasi penguatan untuk masukan arus daTidetektor CIC denganjangkauan 1x 10-9sampai 1x 10,3.Pemilihan pengaturan penguatan dilakukan lewat oploisolated analog switches HIIFI yang dapat dilakukan manual alan clematis oleh komputer. Untuk menghindari pembebanan keluaran digital yang dipakai untuk pengendali penguatanclankemungkinan adanya perbedaan ground antara NP-1O00 clan komputer, maka pengendalian pengaturan penguatan dilakukan lewat oplo- coupler 3N25. PCL- 711B adalah CARD (modul elektronik) yang mudah dalam menggunakannya, dengan eara memasukkan modul elektronik ini dalam salah satu slot yang dimiliki komputer ]EM PC/XI/AT. Modul elektronik ini dapat dioperasikan sebagai pengubah sinyal analog mcnjadi digital (ADC) dengan 8 saluran masukan alan sebaliknya merubah sinyal masukan digital menjadi analog (DAC) clan dapat pula berfungsi untuk memasukkanl mengeluarkan sinyal digital 16 bit. Modul elektronik PCL-711B sudah dilengkapi pula dengan software driver sehingga sangat luas pemakaiannya, selain untuk akuisisi data antara lain dapat juga untuk kontrol clanotomatisasi proses serta pengujian seeara clematis. Realisasi rangkaian pengalur penf,'uatan sepel1i terlihat pacta gambar 2.
+lSV
vQ=.lsR'
Gambar
1. Petlgtlball art/oSke tegal/gall
Dikarenakan latar maya (virtual-ground) pactainput pellguat A, arus pada Rs adalah 0 clan is mengalir lewat resistor umpan balik R'. Sehingga keluaran tegangan
Vo =
- is R'.
Mininal arus yang dapat
diukur oleh rangkaian ini ditentukan oleh arus bias dari inverting input.
TATA KERJA Perangkat
Gambar 2. Rallgka;all pellgatllr jallgkal/all petlgllkl/rltll NI'-1000
keras
LF411 adalah penguat operasional jenis bipolar dengan masukan menggunakan J-FET, sehingga arus masukan clan drift dapat diabaikan. Dengan mengubah nilai resistorumpan-balik penguat operasjgnal LF-411, dapat dilakukan pengaturan
ISSN 0216-3128
Pengaturan
pengendalian
penguatan
Proses pengukuran daya linierReaktor Kartini clan pengaturan pengendalian penguatan (gain), dilakukan dengan memonitor keluaran analog
Prajitno, dkk:
Prositlillg Perfemllall tlall Presell/asi llmin" PPNY-BATAN, J'ogya[(artn 25-27 April 1995
BI/klll
220
NP-1O00Ycmgmencrima masukan dati detektor crc. Data analog keluaran NP-I000 selanjutnya dimasukkan modul PCL- 711B untuk dikonversi menjadi data digital daDdata hasil konversi ini akan diproses oleh komputer. Komputer kemudian akan membandingkan data basil pengukuran dengan batasan aeuanjangkauan daDmembetikan keputusan serta mengirimkan perintah pactaPCL-711B. Modul PCL-711B akan mengcluarkan keluaran data digital sesuai data yang diterima yang dipergunakan untuk mencntukan jangkauan pengukuran dari NP-1O00.
PC-Bu.
~
crc
Gambnr 3. BioI; diagram pel/gat/trilll pengendalian peng/1l1tan
Perangkat
Lunak
Dari realisasi rangkaian pengatur daB antar muka komputer maka diperlukan perangkat lunak yang berfllngsi untuk : me1akukaninisialisasi antar mllka PCL-711B daDmembaea data analog keluaran NP-1O00 - membandingkan basil pembaeaan keluaran NP-I000 dengan - aeuan besaranjangkauan memberikanperintah antar muka PCL-711B untuk mengeluarkan data digital yang sesuai untuk mengubah jangkauan pengukuran.
-
Algoritma
pengatmo(daya_linier);
Lokal Param : array[0..60] of word; { parameter untuk pengaturan PCL-711B } rune : integer; { fungsi PCL711B } dat : array[0..10] of integer; sertakan 711TPF; {fungsi bawaan dati PCL-71lB }
Prnjitno, dkk.
mulai siapkan parameter untuk ADC; param[45] = nomoI'kesalahan; fune=3; {inisialisasi hardware driver;} jika param[45] 0 maka "inisialisasi drivergagal" fune=4; inisialisasi ADC; jika param[45] 0 maka "inisia1isasiADC gaga1" fune=9; interupsi transfer data; jilm param[45] 0 maka "intI'.transfer data gaga1" kcrjakan fune=lO; pel711(fune,param[0] san1pai(param[46] AND 1)=0; {param[46] = 0 } databuf=dat[l] AND $FFF databuf=(lO*databuf/4096)+(-5);{ 4096=12 bit} daya_lin = databuf dat[O]= $01 jilm daya_lin jangkauan2 maIm posisil daDdat[O]= $01 jil,a daya_1in jangkauan1 daD jangkauan2 maIm posisi2 daDdat[O]= $02 jil,a daya_Iin jangkauan2 maka posisi3 daDdat[O]= $04 fune=:28;inisialisasi DAC; jika param[45] 0 maIm "inisialisasi keluaran digital gaga1" fune=29; menge1uarkankeluaran digital; pel711(fune, param[O]); jika paral11[45]0 maka "keluaran digital gagal" sclcsai;
HASIL DAN PEMBAHASAN Dari basil pengujian seeara sil11ulasidengan menggunakan sumter arus presisi KEITHLEY Model 61OCR,diperoleh data untukjangkauan-l daD jangkauan-2 seperti terlihat pada label 1. Dari data t:1bel1 dapat dihasilkan graflk lillieI'antara masukan arus daD keluaran tegangan, seperti terlihat dalam gambaI'4 daDgambaI'5. Pada skala-l yaitujangkauan pengukuran 0 - lKW, grafik antara masukan arus 1 x 10-8sampai dengan 5 x 10.7dengan tegangan keluaran 0,152 - 8,59 V. Sedangkan pada skala-2 yaitujangkauan pengukuran 0 1OKW, masukan arus 6 x 10.7sampai dengan 1 x 10-4,dengan tegangan
-
keluaran
0,043
-8,16
V. Karena keterbatasan
kemam-
puan sumter arus standar maka untuk skala-3 yaitu
ISSN 02f6':3128
Prosidillg Pertemllall dolI Preselltasi Ilmiall PPNY-BATAN, Yogl'akarta 25-27 Apri/1995
221
Bli/wI
-
pengukuran 0 100 KW belum dapat dilakukan simulasi, namun pada jangkauan ini tidak mengalami perubahan nilai resistor umpan balik sehingga masih dapat dianggap linier.
jangkauan
Tabell.
J.n3kaua.. 1 DAYAREAXTORO .IKW
' -'
r: :.'I
'=~==~".=~.~.'~~=====~.:~:~~~.:~::~:::~:~"Z:~:~~~~.="~:.=
"-"-'-"""""""""""""""""""'-'"..-......-..-.-........-....-
,
Data hasil pengujian NP-I000 menggunakan sumber arus Keithley Model 610 CR Jangkauan 1
~... """""-"""""'--7~"""-
['I';' .,
""--""",,,,-<
Jangkauan 2 ,
OJ
Input (A)
Output (V)
Input (A)
Ontput (V)
1,0 x 10-8
0,152
6 x 10-7
0,043
3,0 x 10-8
0,508
7xlO-7
0,051
5,0 x 10-8
0,854
8xlO-7
0,060
7,0 x 10-8
1,199
9 x 10-7
0,068
9,0 x 10-8
1,544
I x 10-6
0,076
I,OxI0-7
1,716
2 x 10-6
0,158
1,2x 10-7
2.060
3 x 10-6
0,242
2,400 ...............
4 x 10-6
0,325
2,750
5 x 10-6
0,408
1,8 x 10-7
3,090
6 x 10-6
0,490
2,OxI0-7
3,440
7 x 10-6
0,574
2,2 x 10-7
3,780
8 x 10-6
0,657
2,4xI0-7
4,130
9 x 10-6
0,736
2,6x 10-7
4,470
I x 10-5
0,822
2,8 x 10-7
4,810
2 x 10-5
1,635
3,0 x 10-7
5,160
3 x 10-5
2,460
3,2xlO-7
5,510
4 x 10-5
3,270
3,4 x 10-7
5,850
5 x 10-5
4,080
3,6x10-7
6,190
6 x 10-5
4,900
4,0 x 10-7
6,880
7 x 10-5
5,720
4,2 x 10-7
7,230
8 x 10-5
6,530
4,6 x 10-7
7,910
9 x 10-5
7,350
5,0 x 10-7
8,600
I x 10-4
8,170
I
1,4xI0-7 I 1,6x 10-7
I
I
Dari data basil pengujian seperti terlihat pad a tabel1. dapat dieari persamaan regresi liniernya, Y =
s
1.1...10. X IE'" """'"
Gambar
4. Graftk jallgkallall-1 Teaktor 0 -lKJV
.
lIlItllk tlaya
Jo"gx.u>" 2 DAYA REAKTORO .IOKW
,..! ~
~~~~~~~~=~~~~ ==:-7--.....
~t~~~~~~~~~ ,. .6
Gambar
200
400
eoo 800 ><1E.I1Amp...
1000
5. JallgkatUlIl-2 lIlItllk tlaya reaktor 0... lOKW'
KESIMPULAN Setelah melakukan sejumlah pengujian terhadap rangkaian elektronik yang dipergunakan untuk pengaturan jangkauan ukur Daya Linier NP-I000 Reaktor Kartini, dapat disimpulkan bahwa 1. Jangkauan ukur daya linier reaktor seeara otomatis dibagi menjadi 3 yaitu : 0 lKW, 0
-
0,00869 + 1,722529 X dengan korelasi r = 0,999997 untuk jangkauan ukur 1 dan Y = -0,00158 + 0,008171 X dengan korelasi r = 0,999998 untuk jangkauan ukur 2.
ISSN 0216:':3128
'-"--""""'-"-'-"""'-""
lOKW
2.
- 1O0KW
-
-
Pembaeaan basil pengukuran daya linier reaktor pacta
Prajitno, dkk:
Prosidillg Pertemuall dall Preselltasi Ilmialz PPNY-BATAN, Yogyakarta 25-27 April 1995
Bllku!
222
1,722529 X dan korelasi r = 0,999997. Untuk jangkauan2, Y= -0,00158+0,008171 Xdengan korelasi r = 0,999998. 3. PerIu ditentukan daerah batas yang pas antar jangkauan (histerisis), sehingga pacta pengukuran perbatasan antarajangkauan tidak teIjadi osilasi.
direset dulu sebe1um diisi keluaran barn agar tidak teIjadi error. Prajitno -
-
DAFTAR PUSTAKA
Terjadinya "trip" pada pemindahan jangkauan, berdasarkan analisis adalah dikarenakan sell/pat terjadi "open-Ioop" yang diakibatkan semlla resistor terbllka. Akan dilakllkan perbaikan pada software pengendalian digital.
L PCL-711 B, PC-MultiLab CARD USER'S
Badi Wiyana
MANUAL (1992) 2. TRIGA REACTORS, Operation and Maintenance Manual NP-lOOOPercent Power Channel, General Atomics (1991) 3. JACOB MILLMAN, Ph.D. and CHRISTOS C. HALKIAS, Ph.D., Integrated Electronics: Analog and Digital Circuits and Systems, McGRAW-HILL KOGAKUSHA, LTD., Tokyo (1972)
- Berapa waktu yang diperIukan untuk konversi dad masukan (ams) sampai pacta penampilan dilayar monitor kompuler? - Sepengetahuan karni bahwa kanal daya di reaklor Kartini acta 2 yaitu kanal daya linier dan log. Apakah pengukuran secara otomatisjangkau ukur kanal daya linier
reaktor Kartini dapatjuga digunakan untuk kanaldaya log? Prajitno - Waktu konversi dari lI1asukan (anls) sampai penampilan dilayar bell/III dilakukan pengukl/ran. - Faciaprinsipnya bisa, nall1l1nrealisasin)'a cllkup sufit karena rangeljangkauan yang diatur bukanlah pengaturan "gain".
TANYAJAWAB Sudiyanto - Komentar. Mungkin perIn membah softwarenya daTisarli range ke range lain mengingat keluaran digitalnya bcrsifat latch (mengunci), jadi perlu
ISSN 0216-3128
Prajitno; dkk.
--~
